JP2772496B2 - 映像信号記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像（ビデオ）信号をブ
ロック化し、各ブロック毎に高能率符号化処理を行っ
て、磁気テープ等の記録媒体に記録する映像信号記録装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アナログの映像信号及び音声信号をディ
ジタル化して磁気テープ，磁気ディスク，光ディスク等
の記録媒体に記録し、また記録されたデータを再生する
ディジタル記録再生装置においては、バースト誤りに対
する誤りを分散するためにインターリーブを行うことが
一般的である。図10は例えば、放送技術，昭和63年７月
号に記載された従来のコンポジットディジタルVTR の構
成を示す図である。図において50はアナログの映像デー
タをディジタルデータに変換する映像Ａ／Ｄ変換器であ
り、映像Ａ／Ｄ変換器50は、ディジタルの映像データを
外符号誤り訂正符号化器52へ出力する。外符号誤り訂正
符号化器52は、ディジタル映像データに外符号を付加し
てインターリーブ回路54へ出力する。インターリーブ回
路54は入力された映像データをインターリーブした後、
データ混合器56へ出力する。一方、51はアナログの音声
データをディジタルデータに変換する音声Ａ／Ｄ変換器
であり、音声Ａ／Ｄ変換器51は、ディジタルの音声デー
タを外符号誤り訂正符号化器53へ出力する。外符号誤り
訂正符号化器53は、ディジタル音声データに外符号を付
加してインターリーブ回路55へ出力する。インターリー
ブ回路55は入力された音声データをインターリーブした
後、データ混合器56へ出力する。データ混合器56は、イ
ンターリーブ回路54によりインターリーブされた映像デ
ータとインターリーブ回路55によりインターリーブされ
た音声データとを合成した後、内符号誤り訂正符号化器
57へ出力する。内符号誤り訂正符号化器57は、データ混
合器56により合成されたデータに対して内符号を付加
し、変調器58へ出力する。変調器58は誤り訂正符号化さ
れたデータを記録符号化する。記録符号化されたデータ
は、記録アンプ59により増幅された後、磁気ヘッド60に
より磁気テープ（図示せず）に記録される。

【０００３】また、図中61〜70は再生系側の構成部材を
示す。磁気ヘッド60により磁気テープから再生されたデ
ータはヘッドアンプ61にて増幅された後、復調器62に入
力される。復調器62は再生データを記録復号化し、記録
復号化データを内符号誤り訂正復号化器63へ出力する。
内符号誤り訂正復号化器63は、内符号により誤り訂正を
行った後、データスイッチャ64へ出力する。データスイ
ッチャ64は、再生データを映像データと音声データとに
分離し、分離後の映像データをデインターリーブ回路65
に、分離後の音声データをデインターリーブ回路66に夫
々出力する。デインターリーブ回路65は、分離された映
像データをデインターリーブして元の配列に戻し、外符
号誤り訂正復号化器67へ出力する。外符号誤り訂正復号
化器67は外符号により映像データの誤り訂正を行い、映
像Ｄ／Ａ変換器69へ出力する。映像Ｄ／Ａ変換器69は再
生映像ディジタルデータをアナログ信号に変換して出力
する。一方、デインターリーブ回路66は、分離された音
声データをデインターリーブして元の配列に戻し、外符
号誤り訂正復号化器68へ出力する。外符号誤り訂正復号
化器68は外符号により音声データの誤り訂正を行い、音
声Ｄ／Ａ変換器70へ出力する。音声Ｄ／Ａ変換器70は再
生音声ディジタルデータをアナログ信号に変換して出力
する。

【０００４】次に、動作について説明する。記録系で
は、アナログ映像信号とアナログ音声信号とを夫々映像
Ａ／Ｄ変換器50, 音声Ａ／Ｄ変換器51によりディジタル
化した後、誤り訂正符号化と同時に合成し、合成データ
を変調器58により記録符号化し、記録アンプ59を介して
磁気ヘッド60により記録する。ここで誤り訂正符号化
は、映像データと音声データとに対し、夫々外符号誤り
訂正符号化器52, 53により外符号を付加し、外符号を付
加したデータに夫々インターリーブ回路54, 55によりイ
ンターリーブ処理を施した後、データ混合器56によりデ
ータ合成し、内符号誤り訂正符号化器57により内符号を
付加する。この結果、インターリーブの前後でエラー訂
正用パリティワードを付加するクロスインターリーブ処
理が行われることになる。また再生系では、磁気ヘッド
60により再生されたディジタルデータを、ヘッドアンプ
61を介してまず復調器62により記録復号化し、内符号誤
り訂正復号化器63により内符号の訂正を行う。次にデコ
ード出力をデータスイッチャ64により映像データと音声
データとに分離し、夫々にデインターリーブ回路65, 6
6により、元の配列に戻すデインターリーブ処理を施
し、外符号誤り訂正復号化器67, 68で外符号の訂正を行
い、Ｄ／Ａ変換器69, 70を通じてアナログ信号が再生さ
れる。

【０００５】以上のような構成のディジタル記録再生装
置におけるインターリーブ方式は、まず走査線内で画素
の入れ替えを行い、次に各走査線から１画素づつ取り出
して並び替える方式であり、一般にバースト誤り等が集
中したエラーに対するデコード時のエラー分散を目的と
して行われている。具体的には、以下のように行う。映
像データを１水平ライン分毎にプリシャッフリングし、
プリシャッフリングしたデータを主シャッフリングす
る。プリシャッフリングは１水平ライン毎に映像データ
のサンプル列をｋサンプル分巡回的にシフトさせる処理
であり、主シャッフリングは許容されるバースト誤りの
大きさを考え、この大きさ内でバースト誤りが生じたと
き、デシャッフリングをして元の時系列に戻せば、バー
スト誤りによって誤りが生じているサンプルが再生画面
上で所定の規則に従って並ぶようにするシャッフリング
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のインターリーブ
方式は、磁気テープ上の傷等に対する特定の範囲内の大
きさのバースト誤りに対するエラー分散を目的としてい
るが、このような方法ではヘッド目づまりが生じて特定
の範囲以上の大きさのバースト誤りが生じた場合、連続
した誤りを生じやすく有効な補間処理は困難である。と
ころで、近年ディジタルVTR 等に対応すべく、映像デー
タに高能率符号化処理を行って映像データを圧縮記録す
る方法が汎用されている。この場合、あらかじめ画面を
いくつかのブロックに分割して、ブロック単位で高能率
符号化処理が施される。このようにデータがブロック単
位で処理される場合においては連続した誤りは大きく目
立つことになる。

【０００７】そしてこのような高能率符号化処理では、
画像の相関を利用して圧縮を行っているので、従来のよ
うにサンプル単位のインターリーブを行うと画像の相関
が失われて大きな圧縮ができなくなる。従って、ブロッ
ク単位のインターリーブを行う必要がある。また、ブロ
ック単位で高能率符号化処理を行う場合、これらの符号
化は画像内容に対して適応型であるので、必ずしも情報
量が一定とはならない。そこで、特定のトラック内に記
録するためには、可変長符号化によりブロック単位の情
報量を制御すべく全情報量の推定を行うことが必要とな
る。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、高能率符号化により映像データを圧縮して記
録するような記録装置に対しても、磁気テープ上の長手
方向の傷, ヘッド目づまり等に伴うバースト誤りに対す
る補間処理が容易であり、また圧縮情報の精度低下を防
止できる映像信号記録装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】本発明の他の目的は、高能率符号化により
映像データを圧縮して記録するような記録装置に対して
も、画像相関による情報量の偏りを分散でき、効率よく
記憶媒体に記録でき、画質劣化が少ない映像信号記録装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る映像信号記
録装置は、ディジタルの映像信号に符号化処理を施し、
符号化処理後のデータを複数の記録用部材を用いて記録
媒体に記録する映像信号記録装置において、一画面を構
成する画素を複数の画素毎にブロック化し、前記一画面
上において上下左右に隣接するブロックを異なる記録用
部材に配するように割り当てる割り当て手段と、該割り
当て手段からそれぞれ異なるランダムパターンを用いて
ランダム化するランダム化手段と、ランダム化手段から
の出力をデータ圧縮し、各記録用部材に出力する符号化
手段とを備え、前記ランダム化手段は前記割り当て手段
から出力されるブロックの圧縮後の情報量の累積値の推
移が略直線的になるように、各記録用部材に配されるブ
ロックをランダム化すべくなしてあることを特徴とす
る。

【００１１】

【００１２】

【作用】本発明では、各ブロックの複数のヘッドへの割
り当てを、二次元上のブロックの位置の相関が少なくな
るように行い、ヘッド目づまりに対する誤りを分散させ
る。例えば２個のヘッドに対するブロックの割り当てパ
ターンは、千鳥格子状とし、更にこれらをランダム化す
る。このようにしておくと、一方のヘッドに目づまりが
発生して誤ったデータが記録されても、他方のヘッドに
て記録された近傍の正確なデータに基づいて補間処理を
行える。また異なるランダムパターンを用いることで画
像相関に伴う情報量の偏りは分散され、効率良く記録媒
体にデータが記録される。更に圧縮後の情報量の累積値
の推移が略直線的になるので圧縮情報の精度低下を防ぐ
ことができる。

【００１３】

【００１４】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００１５】図１は、本発明の映像信号記録装置の実施
例の構成を示すブロック図である。図において、１は入
力されるアナログの映像データをディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器であり、Ａ／Ｄ変換器１はディジタル
映像データをインターリーブ回路24へ出力する。インタ
ーリーブ回路24は、Ａ／Ｄ変換器１からのディジタル映
像データを４フレーム分記憶し、画面を複数の画素毎に
ブロック化し、各ブロックを２個のヘッドに割り当て、
インターリーブを施す。各ヘッドに割り当てたブロック
データを各ヘッド別に高能率符号化器３，４へ出力す
る。高能率符号化器３は、第１ヘッド用の映像データの
圧縮を行って圧縮後のデータを誤り訂正符号化器５へ出
力する。誤り訂正符号化器５は映像データに対して誤り
訂正を行い、変調器７へ出力する。変調器７は誤り訂正
符号化された映像データを記録符号化して記録アンプ９
へ出力する。記録アンプ９にて増幅されたデータは、回
転ドラム90に装着された記録用部材である第１ヘッド11
により磁気テープ80に記録される。一方、高能率符号化
器４は、第２ヘッド用の映像データの圧縮を行って圧縮
後のデータを誤り訂正符号化器６へ出力する。誤り訂正
符号化器６は映像データに対して誤り訂正を行い、変調
器８へ出力する。変調器８は誤り訂正符号化された映像
データを記録符号化して記録アンプ10へ出力する。記録
アンプ10にて増幅されたデータは、回転ドラム90に装着
された他の記録用部材である第２ヘッド12により磁気テ
ープ80に記録される。

【００１６】次に、再生系の構成について説明する。第
１ヘッド11により磁気テープ80から再生されたデータは
ヘッドアンプ13により増幅された後、復調器15に入力さ
れる。復調器15は入力された再生データを記録復号化し
て誤り訂正復号化器17へ出力する。誤り訂正復号化器17
は、再生データの誤り訂正を行って高能率復号化器19へ
出力する。高能率復号化器19は再生映像データの伸張を
行ってデインターリーブ回路25へ出力する。一方、第２
ヘッド12により磁気テープ80から再生されたデータはヘ
ッドアンプ14により増幅された後、復調器16に入力され
る。復調器16は入力された再生データを記録復号化して
誤り訂正復号化器18へ出力する。誤り訂正復号化器18
は、再生データの誤り訂正を行って高能率復号化器20へ
出力する。高能率復号化器20は再生映像データの伸張を
行ってデインターリーブ回路25へ出力する。デインター
リーブ回路25は２個のヘッドからの再生映像データを合
成した後に、元のデータ並びとする。デインターリーブ
回路25の出力はＤ／Ａ変換器23及び補間器22へ出力され
る。

【００１７】図２は、インターリーブ回路24の構成を示
す図であり、インターリーブ回路24は、画面を複数のブ
ロックに分割する高能率符号化ブロッキング処理部46
と、分割された各ブロックを２個のヘッドの割り当てる
ブロック分割処理部47と、第１ヘッド37に割り当てられ
たデータをＭ系列により発生するランダムパターンを用
いてランダム化して第１出力として読み出す第１ランダ
ム化処理部48と、第２ヘッド38に割り当てられたデータ
を異なるＭ系列により発生するランダムパターンを用い
てランダム化して第２出力として読み出す第２ランダム
化処理部49とを備えている。

【００１８】次に動作について説明する。図１に示す記
録系では、Ａ／Ｄ変換器１によりディジタル化した映像
信号は、まずインターリーブ回路24へ入力される。イン
ターリーブ回路24内の高能率符号化ブロッキング処理部
46において、４フレーム分の映像データが図３に示すよ
うに画面を縦に６分割、横に10分割した60ブロックに分
割される。次に、ブロック分割処理部47において、図３
に示すべく千鳥格子状に各ブロックが２個のヘッドに割
り当てられる。そして、第１ランダム化処理部48，第２
ランダム化処理部49において、各ヘッドに割り当てられ
たデータが夫々に異なるＭ系列により発生するランダム
パターンを用いてランダム化されて読み出される。

【００１９】各ヘッドに割り当てられたブロックに対し
て各々高能率符号化器３及び４にて圧縮処理が施され
る。圧縮した映像信号は夫々誤り訂正符号化器５及び６
により誤り訂正符号化が行れる。誤り訂正符号化したデ
ータは変調器７及び８により記録符号化された後、記録
アンプ９及び10を介し、夫々第１ヘッド11及び第２ヘッ
ド12により磁気テープ80に記録される。

【００２０】再生系では、第１ヘッド11、第２ヘッド12
により再生したデータは夫々ヘッドアンプ13及び14を介
して復調器15及び16により記録復号化され、誤り訂正復
号化器17及び18で誤り訂正復号化されて誤り訂正が行わ
れる。訂正不可能な場合はデータにエラーフラグをつけ
る。次に、高能率復号化器19及び20にて再生圧縮映像デ
ータの伸張が行われる。伸張された再生映像データはデ
インターリーブ回路25に取り込まれ、ブロック単位でデ
インターリーブ処理され、もとの画像ブロック位置に戻
される。そして補間器22及びＤ／Ａ変換器23へ出力され
る。誤り訂正できずエラーフラグが付けられているデー
タについては補間器22により上下左右のブロックを利用
して補間処理が行われ、Ｄ／Ａ変換器23によりアナログ
再生映像信号に変換されて出力される。

【００２１】インターリーブ処理において各ヘッドに割
り当てられたブロックに対し異なるＭ系列を用いること
により、第１ヘッド，第２ヘッドに割り当てるブロック
の位置を分散させ、隣合う誤りを少なくする。ここでＭ
系列とはＧＦ（２ ^m ）上の原始多項式により発生する周
期が２ ^m −１の２値系列で見かけ上ランダムな系列であ
りシミュレーションなどのための疑似雑音系列などに広
く用いられているものである。このＭ系列を利用し、Ｍ
系列の順序でブロックを読み出すことによりランダムな
インターリーブを行うことができる。また、異なる原始
多項式により発生するＭ系列は異なったランダム系列と
なる。例としてＧＦ（２ ⁵ ）上の原始多項式１．Ｘ ⁵ ＋
Ｘ ² ＋１、２．Ｘ ⁵ ＋Ｘ ⁴ ＋Ｘ ³ ＋Ｘ＋１により発生す
るＭ系列は初期値を夫々１、31とした場合、１．｛１，
２，４，８，16，５，10, 20, 13, 26, 17，７，14, 2
8, 29, 31, 27, 19，３，６，12, 24, 21, 15, 30, 25,
23, 11, 22，９，18｝、２．｛31，５，10, 20, 19, 2
9，１，２，４，８，16, 27, 13, 26, 15, 30，７，14,
28，３，６，12, 24, 11, 22, 23, 21, 17, 25，９，1
8, 31，５，10, 20, 19, 29｝の繰り返し、周期31のラ
ンダム系列となる。例えば、インターリーブ回路24から
読み出されるブロックの順序が画面上で図７に示すよう
なものである場合において、図４に示すように磁気テー
プ80の上部に誤り訂正不可能な傷（ハッチングを付した
部分）が生じたとする。図４において、Ａ，Ｂは夫々第
１ヘッド11, 第２ヘッド12にて記録されるトラックを表
す。このようなときの画面上の誤り訂正位置は、図８に
示すようなものとなり、誤りは分散して近傍のデータに
より補間可能である。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】本発明の映像信号記録装置において、高能
率符号化方式は一般に画像サンプルをブロック化 (例え
ば８×８サンプル）してそのブロック単位で直交変換し
たのち、可変長符号化を行う。このような高能率符号化
ではブロック内の画像内容に適応して量子化・符号化さ
れる圧縮方式であるため、１画面内あるいは数画面内の
各ブロック圧縮情報の総和は、必ずしも一定量とはなら
ない。しかしこの圧縮情報を磁気テープに記録する場
合、特殊再生・編集や再生信号処理回路の簡略化のた
め、１画面あるいは数画面の圧縮情報をある特定のトラ
ック内に記録する必要があるが、画像の内容により圧縮
情報が多くなった場合は特定のトラック内に記録しきれ
ず、また圧縮情報量が少ない場合は特定のトラック内で
記録されないトラックができたりすることになる。そこ
で特性のトラック内に常に情報を記録できるようにする
ため、高能率符号化前の情報より圧縮後の情報量を推定
し、最終的に１画面あるいは数画面の情報を特定のトラ
ック内に集束するように、可変長符号化によりブロック
単位の情報量を制御する。

【００２８】ここで、図５のような中央部に情報量が多
い画像が映像入力とし入力された場合を考える。例え
ば、高能率符号化ブロックを画面の縦６分割、横10分割
の60ブロックとし、各ブロックについて高能率符号化を
行うと各ブロックは最終的に図６のような１〜10の情報
量となるものとする。これら各ブロックの情報を、水平
方向に左上から読み出しその順序で高能率符号化処理を
行った場合、水平方向に画像相関があるため圧縮情報量
が多くなるブロックが部分的に集中し累積情報量変化が
激しくなる。図９中で破線で表した直線は、理想的な累
積情報量の推移でありこれからおおきくはずれると最終
的に決まった情報量に収まらないので情報量制御が行わ
れ、圧縮情報の精度低下即ち画質劣化の原因となる。そ
こで図７のようにインターリーブ回路24からのブロック
読み出しをランダムに抽出して読み出した場合、画像相
関に関係なくブロックを処理するため圧縮情報量が多く
なるブロックは分散される。従って１画面中の情報量の
累積は図９のように変化し理想的な累積情報量の推移に
近づき情報量制御を大きくする必要がなく圧縮情報の精
度低下を防ぐことができる。再生側でのデインターリー
ブ回路25では、記録側でランダム抽出した順番で書き込
み、もとの画像位置に戻すことになる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明では、画面のブロッ
ク単位で位置の相関が少なくなるように複数のヘッドに
割り当てているので、ヘッド目づまりが生じても、誤り
は分散して、再生側において信頼性が高い補正画面を得
ることができる。

【００３０】また各ヘッドへのデータに対し異なるラン
ダム化をしてインターリーブを行っているので、一層情
報量の片寄りを分散させる。また情報量の推移を略直線
的にしていることで圧縮情報の精度を落とさず高能率符
号化でき、磁気テープ上の傷，ヘッド目づまりが生じて
も、再生側において、信頼性が高い補正画面を得ること
ができ、画質劣化も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の映像信号記録装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１におけるインターリーブ回路の構成を示す
図である。

【図３】本発明における各ヘッドへのブロックの割り当
てを示す図である。

【図４】本発明における磁気テープ上の記録フォーマッ
トと磁気テープ上の傷の一例とを示す図である。

【図５】本発明における入力画像例を示す図である。

【図６】図５に示す入力画像例を高能率符号化により圧
縮した場合のデータ例を示す図である。

【図７】本発明におけるインターリーブ回路によりイン
ターリーブを行ったデータの読み出し順序の一例を示す
図である。

【図８】本発明において図４に示すように磁気テープ上
に訂正不可能な傷が生じた場合の誤りの分散の一例を示
す図である。

【図９】本発明において図５に示す入力画像例を高能率
符号化により圧縮し図７の順序で読み出したデータの累
積推移順序を示す図である。

【図１０】従来の映像信号記録装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

３ 高能率符号化器 ４ 高能率符号化器 11 第１ヘッド 12 第２ヘッド 24 インターリーブ回路 30 ４フレームメモリ 33 読み出しアドレスカウンタ 34 ROM 46 高能率符号化ブロッキング処理部 47 ブロック分割処理部 48 第１ランダム化処理部 49 第２ランダム化処理部 80 磁気テープ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−93681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−229984（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95477（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/91 - 5/956 G11B 20/12 103

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタルの映像信号に符号化処理を施
   し、符号化処理後のデータを複数の記録用部材を用いて
   記録媒体に記録する映像信号記録装置において、一画面を構成する画素を複数の画素毎にブロック化し、
   前記一画面上において上下左右に隣接するブロックを異
   なる記録用部材に配するように割り当てる割り当て手段
   と、 該割り当て手段からそれぞれ異なるランダムパターンを
   用いてランダム化するランダム化手段と、 ランダム化手段からの出力をデータ圧縮し、各記録用部
   材に出力する符号化手段とを備え、前記ランダム化手段
   は前記割り当て手段から出力されるブロックの圧縮後の
   情報量の累積値の推移が略直線的になるように、各記録
   用部材に配されるブロックをランダム化すべくなしてあ
   る ことを特徴とする映像信号記録装置。