JP2697827B2 - 連続デイジタル情報の部分書き替え方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、連続ディジタル情報の部分書き替え方
法、特に音響信号などの連続情報をディジタル化し、ブ
ロック符号で符号化し、更にインターリーブしてテー
プ、ディスクなどの記録媒体に蓄積する場合に、連続情
報の一部を書き替える方法に関するものである。 ［従来の技術］ 近年、音響信号をディジタル録音・再生する装置は、
昭和58年９月に制定された日本電子機械工業会技術基準
CPZ−105「民生用PCMエンコーダ・デコーダ」をはじ
め、コンパクトディスク（CD）プレーヤ、ディジタルオ
ーディオテープ（DAT）レコーダなど多岐にわたって実
用化されており、これらの装置においてはドロップアウ
トなどによる誤りの発生に対処するため誤り訂正符号が
採用されている。誤り訂正符号はブロツク符号（Block
Codes）と畳み込み符号（Convolutional Codes）に大別
されるが、上述のディジタル録音装置にあってはブロッ
ク符号が用いられることが多く、長大なバースト誤りに
耐えるようにインターリーブが併用される。インターリ
ーブの方法としては、一定期間内（以下「セクター」と
称する）で完結する完結型インターリーブと、セクター
間にまたがってインターリーブの行なわれる非完結型イ
ンターリーブとがあり、計算機用メモリ（例えば磁気デ
ィスク）では前者が用いられるが、連続データを伝送蓄
積するディジタル録音機器にあつては、同一符号長に対
してバースト誤り訂正能力を高くできる後者の非完結型
インターリーブが用いられる場合が多い。 説明を具体的にするため、以下ではコンパクトディス
ク（以下「CD」と称する）のフォーマットを例にとって
説明する。 第３図は一般に良く知られたCDのフォーマットを簡略
化した図である。図において、（１）は原情報の１サン
プル、（10）は原情報の１フレーム、（３）はC₂符号器
と呼ばれるGF（2⁸）上の（28,24,5）リードソロモン符
号器、（４）はC₁符号器と呼ばれるGF（2⁸）上の（32,2
8,5）リードソロモン符号器、（５）は符号化されたデ
ータフレームである。また、（２）は遅延素子であり、
図の長円内に書かれた数字ＮはＮフレームの遅延を表わ
す。 次に動作について説明する。 CDの場合、原情報の１サンプル（１）は16ビツトで構
成される。左右両チャネルのそれぞれ連続する６サンプ
ルずつ、計12サンプルをまとめて原情報の１フレーム
（10）とし、これを単位として符号化が為される。CDに
用いられる誤り訂正符号は2⁸のガロア体（GF（2⁸）と示
す）上のリード・ソロモン（Reed Solomon）符号であ
り、８ビツトを１シンボルとして符号演算が為される。
そこで、１サンプル（１）を上位８ビット（1A）と下位
８ビット（1B）に分けて２シンボルとして扱うと、原情
報の１フレーム（10）は24シンボルから成ることにな
る。これらのシンボルのうちあるものは直接、残りのシ
ンボルは遅延素子（２）を介して２フレーム時間だけ遅
延させて内符号符号器（「C₂符号器」と称す）（３）に
入力される。C₂符号器（３）は（28,24,5）リードソロ
モン符号器であり、24シンボルの情報語から28シンボル
の符号語を生成する。この符号の誤り訂正能力符号の能
力を表わす符号間距離は５シンボルである。C₂符号器
（３）で生成された28シンボルの符号語は、各シンボル
毎に異なる遅延量をもった遅延素子（２）を介して０乃
至27Dフレーム時間遅延され、外符号符号器（「C₁符号
器」と称する）（４）に入力される。ここで遅延単位Ｄ
は４である。C₁符号器（４）は（32,28,5）リードソロ
モン符号器であって、上述した28シンボルの内符号語か
ら32シンボルの符号語が生成される。実際に伝送蓄積さ
れるデータフレーム（５）はC₁符号器（４）で生成され
た32シンボルの符号語のうちあるものはそのまま、残り
のシンボルは更に１フレーム時間だけ遅延させて集めた
ものである。 以上のように、原情報の１フレーム（10）を構成する
各シンボルはそれぞれ異なる遅延時間をもって符号化さ
れるので、原情報上で時間的に連続するシンボルは伝送
路上では相異なる離散したデータフレームに分散して配
置されることになり、バースト誤りをランダム誤り化す
る効果を生む。 第４図は上述した符号化とインターリーブの様子を示
した概念図であり、ｉ番目の情報フレームの各シンボル
（11i）はそれぞれ相異なるデータフレーム（５）に分
散され、CDの場合その符号伝播長（51）は105フレーム
（14.286ms）である。なお、第４図下方の矢印は伝送デ
ータ（50）の伝送順序を示す。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、CDのように再生専用の場合、前述のような
非完結インターリーブで何ら支障を生じないが、記録消
去の可能な媒体を用い、情報列の一部分を変更あるいは
修正しようとするときには、１つの符号語を形成するシ
ンボルがいくつものデータフレームに分散され、かつそ
の分散が非完結であることは大きな問題である。すなわ
ち、連続するデータフレーム列の中のどのデータフレー
ムから書き替えを開始しても、その個所の前後のデータ
フレームには書き替え前の符号語シンボルと、書き替え
によって新たに発生した符号語シンボルとが混在し、こ
れらをまとめても正しい符号語とはならないため、復号
器においては符号誤りと判断される。しかも、上述した
符号語シンボルの混在は符号伝播長、つまりCDの例にお
いては105フレームにわたって発生し、誤り訂正符号の
訂正能力をはるかに超えてしまう。 説明を判り易くするため、より簡略な符号とインター
リーブを例にとり、概念説明を行なう。この簡略化され
た系では情報語ｍ｛m₁,m₂,・・・｝は７シンボルの符号
語ｐ｛p₁,p₂,・・・,p₇｝に符号化され、各符号語シン
ボル（11m）はそれぞれ１データフレーム時間ずつ遅延
されて媒体上に記録されるものとする。このインターリ
ーブによる符号伝播長は７データフレームであり、第５
図（Ａ）に示したように各符号語シンボルは配置され
る。ここで、ｊ番目のデータフレーム（5j）以降のデー
タを書き替えるとすると、この書き替えによってｊ番目
のデータフレーム（5j）以降の符号語シンボル（11m）
は第５図（Ｂ）に示すようにp₅,p₆,p₇がそれぞれq₅,q₆,
q₇に置き換えられる。一般に相異なる情報語ｍ｛m₁,m₂,
・・・｝とｋ｛k₁,k₂,・・・｝によつて生成される符号
語ｐ｛p₁,p₂,・・・,p₇｝とｑ｛q₁,q₂,・・・,q₇｝とは
相異なるため、上例の場合p₅≠q₅,p₆≠q₆,p₇≠q₇であ
る。このように書き替えられたデータ列を復号すると、
符号シンボル列｛p₁,p₂,p₃,p₄,q₅,q₆,q₇｝は符号語たり
得ず、原情報語を復元することはできない。すなわち、
符号伝播長（この例の場合は７データフレーム）にわた
って訂正不能の誤りが発生する。 したがって、非完結型インターリーブを用いて連続デ
ィジタル情報を伝送蓄積する場合は、連続情報の一部を
変更あるいは修正することは事実上不可能であって、従
来の書き替え可能な装置においても、書き替えは前後に
無音部を含む例えば１曲を単位として、誤りの発生には
消音で対処することしかできないという問題点があっ
た。 この発明は、上述したような問題点を解決するために
なされたもので、非完結型インターリーブを用いても、
連続するディジタル情報の任意の一部を変更あるいは修
正することのできる連続ディジタル情報の部分書き替え
方法を提供するものである。 ［問題点を解決するための手段］ この発明に係る連続ディジタル情報の部分書き替え方
法は、情報の変更を開始しようとする時点より少なくと
もインターリーブされた符号伝播長に相当する時間以上
早く、再生情報を復号、再符号化してもとの場所に再書
き込みする動作を開始させるとともに、情報変更の終了
時点より少なくとも上記符号伝播長相当時間以上遅く、
上記再書き込み動作を終了させるようにしたものであ
り、上記再書き込み動作を実施するために記録ヘッドに
先行した先行再生ヘッドを有し、上記先行再生ヘッドが
記録ヘッドに先行する時間は少なくとも情報の復号と再
符号化時間より長いことが必要である。 ［作 用］ この発明においては、変更開始に先立って情報の書き
替え動作が開始されるが、書き替えられる情報は先行再
生ヘッドにより再生されたデータを復号して再符号化し
たものであって、書き替え前後の情報は本来同じもので
ある。上述した書き替え動作の開始後符号伝播長相当の
時間以上経過した後、情報の変更あるいは修正が為され
る。また、変更、修正の終了後も書き替え動作は継続
し、符号伝播長相当時間以上経過した後書き替え動作を
終了する。 ［実施例］ 以下、この発明の一実施例を添付図面について説明す
る。 第１図はこの発明に係る連続ディジタル情報の部分書
き替え方法を説明するための模式図であり、先行再生ヘ
ッド（図示せず）によって再生された再生データ列（6
1）は記録ヘッド（図示せず）に供給される記録データ
列（68）よりｌデータフレーム相当時間先行しており、
この時間差は復号器（62）の復号時間t₁と符号器（67）
の符号化時間t₂の和より大きく選ばれている。したがっ
て、例えばｊ番目のデータフレームから再生したデータ
を復号器（62）で復号し、符号器（67）で再符号化して
もとのｊ番目のデータフレームに再記録することができ
る。第２図のＷ時点からデータ書き替えを開始したとす
ると、この書き替え開始点の前後にまたがる符号語ｐ
｛p₁,p₂,p₃,・・・,p_n｝（11）は書き替えられないシン
ボル｛p₁,p₂,・・・,p_j-1｝（11A）と書き替えられたシ
ンボル｛q_j,q_j+1,・・・,q_n｝（11B）とに分かれる。と
ころで、ブロック符号においては同一の情報語ｍ｛m₁,m
₂,・・・,m_k｝から生成される符号語ｐ｛p₁,p₂,・・・p
_n｝は同一であるから、第１図のスイッチ（65）を再生
側（65a）に倒しておけば、上述した書き替えられたシ
ンボル｛q_j,q_j+1,・・・,q_n｝（11B）はq_j＝p_j,q_j+1＝p
_j+1,・・・,q_n＝p_nとなり、書き替え開始点Ｗの前後の
データフレームにまたがる符号語（11）においても誤り
は発生しない。 インターリーブされた符号伝播長（51）相当時間以上
経過した後、スイッチ（65）を外部側（65b）に倒すこ
とで、外部から入力される変更情報あるいは修正情報
（64）を前の情報と置き換えることができるが、この時
点においては符号器（67）は通常の記録の場合と同じ動
作をしており、記録データの連続性は保たれている。す
なわち、変更情報符号器（12）は通常のインターリーブ
関係が保たれて記録される。 変更あるいは修正を終了する場合も操作は同様であ
り、変更情報（64）の入力が完了した時点でスイッチ
（65）を再生側（65a）に倒し、符号伝播長相当時間以
上経過した後書き替え動作を止めることにより、書き替
え終了点の前後にまたがる符号語においてもデータ誤り
を発生しない。 以上の説明では消去動作についての説明を省いたが、
記録動作により前のデータの消去を行なう、いわゆるオ
ーバライト（Overwrite）によっても良く、あるいは先
行消去ヘッドを用いた先行消去であってもこの本発明の
動作には何ら影響はない。なお、先行消去の場合、消去
ヘッドの位置は先行再生ヘッドと記録ヘッドの中間であ
れば良く、位置の厳密性を要しない。 ［発明の効果］ 以上、詳述したように、この発明は、記録媒体に蓄積
された連続ディジタル情報の一部を変更あるいは修正す
る場合、変更を開始する時点より少なくともインターリ
ーブされた符号伝播長相当時間以上早く、再生情報を再
符号化して元の位置に再記録する動作を開始しているの
で、書き替え開始点前後のデータフレームにまたがる符
号語においても不整合を生じない。これは書き替え終了
時についても同様である。したがって、同一符号長に対
しバースト訂正能力を高くできる非完結型インターリー
ブを用いても、その連続ディジタル情報の一部を誤りの
発生なく変更あるいは修正することが可能となり、その
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の先行再生データと記録データの関係
を示す模式図、第２図は書き替えの前後および情報変更
個所におけるデータフレーム列上の符号語シンボルの配
置を示す図、第３図は一般に良く知られたコンパクトデ
ィスクのフォーマット図、第４図は符号化と非完結型イ
ンターリーブの様子を示した概念図、第５図はより簡略
な符号とインターリーブによるデータフレームの概念図
である。 図において、（61）は先行再生ヘッドによる再生データ
列、（68）は記録データ、（62）は復号器、（65）はス
イッチ、（67）は符号器である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ブロック符号化された連続ディジタル情報を非完結
   型インターリーブして記録媒体に蓄積し、再生する方法
   において、上記記録媒体に蓄積された情報の一部を変
   更、修正する場合、上記変更を開始する時点より少なく
   とも上記インターリーブされた符号伝播長に相当する時
   間以上早く、再生−復号−再符号化−再記録動作を開始
   し、かつ上記変更の終了する時点より少なくとも上記イ
   ンターリーブされた符号伝播長に相当する時間以上遅れ
   て再生−復号−再符号化−再記録動作を終了することを
   特徴とする連続ディジタル情報の部分書き替え方法。