JP2962053B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JP2962053B2
JP2962053B2 JP16720092A JP16720092A JP2962053B2 JP 2962053 B2 JP2962053 B2 JP 2962053B2 JP 16720092 A JP16720092 A JP 16720092A JP 16720092 A JP16720092 A JP 16720092A JP 2962053 B2 JP2962053 B2 JP 2962053B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号をディジタル
化して記録再生するディジタル映像信号の記録再生装置
において、再生時に訂正不能な誤りを修整する信号処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】民生用映像機器の高画質化、ディジタル
化が進む中で、現行アナログVTRに代わる次世代のV
TRとしてディジタル記録VTR(以下ディジタルVT
Rと記す)が注目されている。ディジタルVTRはダビ
ングによる劣化がほとんど無いという特徴をもってお
り、放送用、業務用の分野では既に実用化されている。
しかしながら、小型カセットに長時間記録を実現するた
めには、高能率符号化により画像の情報量を効率的に削
減することが必要である。以下に、高能率符号化を用い
たディジタルVTRの構成及びその動作について簡単に
説明する。
【0003】図11は、高能率符号化を用いたディジタ
ルVTRの構成を示したブロック図である。図11にお
いて、(a)は記録系を示し、1は映像信号の入力端
子、2はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/
D変換器、3は高能率符号化回路、4は誤り訂正符号化
回路、5は変調回路、記録アンプからなる記録処理回
路、6は記録ヘッドである。また、同図(b)は再生系
を示し、7は再生ヘッド、8はヘッドアンプ、再生信号
の検出及び復調を行う再生処理回路、9は記録時に付加
された誤り訂正用パリティにもとづいて再生信号の誤り
を訂正する誤り訂正復号化回路、10は誤り訂正復号化
器によって訂正できなかった誤りを修整する誤り修整回
路、11は高能率符号化されたデータをもとのデータに
復号する高能率復号化回路、12は復号されたデータを
アナログ信号に変換するD/A変換器、13は再生映像
信号の出力端子である。以下にディジタルVTRの動作
を説明する。
【0004】まず、記録時には端子1から入力された映
像信号をA/D変換器2でディジタル信号に変換し、高
能率符号化器3で所定のデータ量に圧縮する。次に、誤
り訂正符号化器4で誤り訂正用パリティを付加し、同期
信号、識別情報(ID)を付加して記録ブロック(以後
同期ブロックと記す)を構成し、記録処理回路5により
記録用の符号化(変調)を行ってテープ上に記録する。
図12は同期ブロックの構成を示した図であり、14は
再生信号から同期ブロックを検出するための同期信号、
15は再生された同期ブロックをメモリに正しく書き込
むためのトラック番号、同期ブロック番号などからなる
識別情報(ID)、16は映像信号を高能率符号化した
データ、17は同期ブロック単位に付加された誤り訂正
用のパリティ(Innerパリティ)である。以上のよ
うに構成された同期ブロックがトラック上に配置されて
テープ上に記録される。
【0005】再生時には、再生ヘッド7から再生された
信号を再生処理回路8で増幅し、再同期ブロックの検出
及び復調処理を行なった後、誤り訂正復号化回路9で記
録時に付加された誤り訂正用パリティに基づいて誤り訂
正を行う。次に、誤り修整回路10では訂正不可能な誤
りを高能率符号化された状態で修整する。具体的な修整
方法については後で説明する。修整されたデータは高能
率復号化回路11で元のデータに復号され、D/A変換
器12でアナログ信号に変換されて映像信号として出力
端子13から出力される。
【0006】映像信号を高能率符号化する方法として、
圧縮の効率の点から離散コサイン変換(DCT)を用い
た方法が広く採用されている。DCTは画素を複数個集
めてブロック化し、ブロック単位で周波数領域に変換す
る方法であり、変換されたデータを可変長符号化するこ
とにより効率的にデータを圧縮することが可能である。
この場合、可変長符号化が完結する単位を長くすれば符
号化の効率は向上するが、逆に誤りが発生した場合に誤
りの伝搬によって誤って復号される範囲が大きくなる。
したがって、他の伝送路に比べて誤りの発生確率が高い
ディジタルVTRにおいては、複数のブロック単位(以
後圧縮ブロックと記す)で可変長符号化が完結するよう
な符号化方法が好ましく、例えば特願平1−14789
1号に提案されている。
【0007】ディジタルVTRでは、誤り訂正処理によ
ってある程度の個数までの誤りは訂正可能であるが、例
えばテープに傷が付くなどして大きなドロップアウトが
発生した場合は、訂正能力を上回る誤りとなるため誤り
を訂正することは不可能である。このような訂正不能な
誤りが発生した場合、誤りの影響が視覚的にできるだけ
めだたない形に修整を行う。ここで、高能率符号化を用
いた場合の誤り修整方法として2つの方法がある。一つ
は符号化された状態で修整する方法であり、もう一つは
符号化されたデータを復号化した後に修整する方法であ
る。符号化された状態で修整を行うと必要なメモリ量が
少なくてすむため、前述した誤り修整回路12では符号
化された状態で誤りの修整を行っている。誤りの影響は
可変長符号が完結する範囲まで伝搬するため、修整回路
10では誤りのデータを含む圧縮ブロックを構成する同
期ブロックを全て過去の対応する同期ブロックで置き換
えることによって修整を実現する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構成では以下に示す課題を有している。
【0009】放送用、業務用等の高能率符号化を用いな
いディジタルVTRにおいては、誤りの画素を近傍の画
素から補間する方法あるいは過去のデータ、例えば1フ
ィールド前の対応する画素で置換する方法等で誤り修整
が実現される。一方、直交変換等のブロック単位での高
能率符号化を用いた場合、1つの誤りの影響がブロック
全体に広がるため、近傍のデータからの補間によって修
整を行うことが困難であり、1フィールド前の対応する
ブロックで置換することによって修整を行う。この場
合、静止部分では修整したブロックは認知されないが、
動きの大きい部分ではフィールド間の相関がなくなるた
め、修整したブロックが周辺のブロックと不連続にな
り、視覚的に劣化として認知される。さらに、符号化の
効率を上げるために複数フィールド単位での高能率符号
化を用いた場合には、修整するブロックを複数フィール
ド前のブロックで置換することになるため、修整による
劣化がさらに問題となる。
【0010】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、高
能率符号化を用いたディジタルVTRにおいて、誤り修
整によって視覚的に認知される画質劣化をできるだけ小
さく抑え、かつ高能率符号化された状態で修整を行うこ
とによって簡単な構成で実現可能な信号処理装置を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明は、ディジタル化された映像データを複数
個集めてブロック化し、複数フィールドを単位とする1
ページの中から前記ブロックをm個集めて圧縮ブロック
を構成し、前記圧縮ブロック単位で高能率符号化したデ
ータを低域成分と高域成分とに分離してn個の同期ブロ
ックに挿入し、前記低域成分を前記n個の同期ブロック
の所定の位置に挿入して記録を行うディジタル映像信号
の記録再生装置における再生時の誤りを修整するにあた
り、再生データの誤りを訂正する誤り訂正手段と、前記
誤り訂正手段で訂正不能な誤りを含む前記同期ブロック
を少なくとも1ページ前の対応する同期ブロックで置き
換えることにより誤り修整を行う誤り修整手段と、前記
訂正不能な誤りを含む同期ブロック及び前記訂正不能な
誤りを含む同期ブロックと同じ前記圧縮ブロックを高能
率符号化したデータから構成された同期ブロックを検出
する検出手段と、前記検出手段により検出された同期ブ
ロックについて低域成分のみを復号する高能率復号化手
段とを有して構成されている。
【0012】
【作用】本発明は上記した構成により、複数個のブロッ
クを集めて圧縮ブロックを構成し、1つの高能率符号化
の単位としている。また、高能率符号化されたデータが
低域成分と高域成分とに分離されて同期ブロックに挿入
されており、低域成分は各同期ブロックの所定の位置に
挿入されている。まず、再生データに誤り訂正で訂正不
能な誤りが存在する場合に、訂正不能な誤りを含む同期
ブロックを少なくとも1ページ前の対応する同期ブロッ
クで置き換えることによって誤り修整を行う。次に、訂
正不能な誤りを含む同期ブロックとその同期ブロックと
同じ圧縮ブロックのデータから構成される他の同期ブロ
ックは前記誤りの影響で高域成分が誤って復号される可
能性があるため、誤りの影響を受けない低域成分のみを
復号する。つまり、誤りの同期ブロックのみが過去のデ
ータで置換され、同じ圧縮ブロックを構成する他の同期
ブロックについては高域成分が失われる形で修整が行わ
れる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0014】図1は本発明による第1の実施例における
信号処理装置の構成を示したブロック図である。図1に
おいて、100はInner訂正復号化回路、101は
Outer用の並べ替えを行うためのメモリ、102は
メモリ101のアドレス及び制御信号を供給するメモリ
制御回路、103はOuter訂正復号化回路、104
は誤りの存在を示すフラグ、105はフラグ104をも
とに誤りの同期ブロックと低域成分のみを復号する同期
ブロックとを検出する誤り検出回路、106は誤りの同
期ブロックを示す制御信号、107は低域成分のみを復
号する同期ブロックを示す制御信号、108は1つの圧
縮ブロックを構成する全ての同期ブロックが誤りである
ことを示す制御信号、109は低域成分のみを復号する
同期ブロックに対して低域成分のみで復号することを示
す情報(復号情報)を多重する多重回路、110は誤り
修整用の修整メモリ、111は修整メモリのアドレス及
び制御信号を供給するメモリ制御回路、112は復号情
報を多重する多重回路、113は高能率符号化されたデ
ータを復号化する高能率復号化回路である。
【0015】本実施例の動作を説明する前に、本実施例
における高能率符号化方法について説明する。図2は記
録時の高能率符号化部の構成を示したブロック図であ
る。200はメモリ、201はDCT演算を行うDCT
演算回路、202は量子化回路、203は可変長符号化
回路、204は可変長符号化されたデータを同期ブロッ
クに挿入するためのメモリである。
【0016】まず図2を用いて高能率符号化方法を説明
する。ディジタル化された入力信号を順にメモリ200
に書き込み、読み出し時にはブロック単位で読み出しを
行う。ここで、高能率符号化したデータ量が所定のブロ
ック単位で常に一定となるように符号化を行うため、メ
モリ200から所定の個数のブロックからなる圧縮ブロ
ック単位でデータを読み出し、圧縮ブロック単位で完結
する符号化を行う。図3はメモリ200から圧縮ブロッ
クを読み出す方法を示した図であり、画面を5つの領域
に分割し、各領域から輝度信号4ブロック、色差信号2
ブロック(R−Y:1ブロック、B−Y:1ブロック)
を読み出すことにより30個のブロックからなる圧縮ブ
ロックを構成する。ここで、色差信号の水平画素数は輝
度信号の信号の半分であり、さらにライン方向の間引き
を行うことにより色差信号の垂直画素数は輝度信号の1
/2になっている。したがって、輝度信号4ブロックと
2種類の色差信号各1ブロックは画面上で同一の位置及
び面積であり、これらを合わせてマクロブロックと呼
ぶ。圧縮ブロックは5つのマクロブロック300、30
1、302、303、304から構成される。
【0017】次に、各ブロックに対してDCT演算回路
201でDCT演算を行い、量子化回路202で量子化
を行った後可変長符号化回路203で可変長符号化を行
う。可変長符号化されたデータは圧縮ブロック単位で常
に一定のデータ量となるように量子化が制御されてお
り、圧縮ブロック単位でメモリ204に書き込まれる。
図4は、(8×8)DCT演算を行った結果を量子化し
た係数を可変長符号化する順番を示した図であり、斜線
部で示した400はDC成分、401はAC成分であ
る。図4に示すように、DC成分を先頭に低域成分に相
当するAC成分の低次の成分から順にジグザグに符号化
する。メモリ204では可変長符号化されたデータを5
つの同期ブロックに分割して挿入して出力する。図5は
可変長符号化されたデータを5つの同期ブロックに挿入
する方法を示した図であり、5つのマクロブロック50
0、501、502、503、504を符号化したデー
タのうち低域成分に対応する所定の量のデータを各々5
00L、501L、502L、503L、504Lで示
される各同期ブロックの固定の領域に挿入する。その
後、5つのマクロブロックの高域成分に対応するデータ
を、各同期ブロックの余った領域505(斜線部)に挿
入する。以上のように同期ブロックを構成することによ
り、1つの同期ブロックが再生できれば、対応するマク
ロブロックを低域成分だけで再生することが可能であ
る。なお、実際の同期ブロックには前述したように同期
信号、ID、Innerパリティが付加されてテープ上
に記録されるが、メモリ204の出力段階では、これら
のデータの付加は行われていない。
【0018】以上のような、高能率符号化処理が行われ
て記録されたデータを再生する場合の再生処理について
図1を用いて説明する。
【0019】Inner訂正復号化回路100には図1
0の再生処理回路10の出力が同期ブロック単位で入力
される。Inner訂正復号化回路100では同期ブロ
ック単位に付加されたInner訂正用パリティに基づ
いて誤り訂正の処理を行い、訂正可能な誤りを訂正して
出力する。Inner訂正が行われたデータは同期ブロ
ック単位でIDをもとにメモリ101に書き込まれる。
メモリ101では、図6に示すようにH方向に書き込ま
れたデータをV方向に読み出し、読み出したデータをO
uter訂正復号化回路103に入力する。Outer
訂正復号化回路103ではOuter訂正用パリティに
基づいて訂正可能な誤りを訂正し、訂正されたデータを
メモリ101に書き込む。次に、Outer訂正処理の
終了したデータをメモリ101から再びH方向に読み出
すが、この時各同期ブロックに対応したフラグ104を
同時に出力する。同期ブロックに誤りが無い場合フラグ
104は0にセットされ、同期ブロックに誤りがある場
合にはフラグ104は1にセットされる。誤り検出回路
105は、5つの同期ブロック(圧縮ブロック)単位で
フラグ104を検出し、制御信号106、107を出力
する。
【0020】次に、誤り修整処理について具体的に説明
する。1つの圧縮ブロックを構成する同期ブロックの誤
りパターンを2つに分けて、各々の場合に異なった処理
を行う。
【0021】(1)少なくとも1つの同期ブロックは正
しい。 (2)5つの同期ブロック全てが誤りである。
【0022】以下各々の場合について処理方法を説明す
る。図7は、1つの圧縮ブロックにおいて、1つの同期
ブロックが誤った場合の各同期ブロックの処理方法を示
した図である。同図において、5つの同期ブロックのう
ち同期ブロック600のみに誤りが存在しており、同期
ブロック600については、対応する過去のフレームの
データによる置換(修整)を施す。ここで、誤りの同期
ブロック600には対応するマクロブロックの高域成分
だけでなく他のマクロブロックの高域成分が存在してい
る可能性があるため、同期ブロック600だけを修整す
ると可変長符号のつながりが失われて高域成分が正しく
復号できない可能性が高い。したがって、1つの圧縮ブ
ロックを構成する全ての同期ブロックについて高域成分
の復号は行わず低域成分のみを復号する。図8は、各同
期ブロックについて以上の処理を行った場合の対応する
画面上のマクロブロックを示した図であり、同期ブロッ
ク600に対応するマクロブロック700(斜線部)は
1フレーム前のマクロブロックで置換され、同期ブロッ
ク601〜604に対応する他のマクロブロック701
〜704は低域成分のみで復号される。
【0023】図9は、各同期ブロックに対して図7に示
した処理を行うための、メモリ101から出力されるデ
ータと制御信号106、107、108の関係を示した
図である。まず、5つの同期ブロック全てに対して制御
信号106を1とし、1に設定された復号情報を多重回
路109で多重する。次に、同期ブロック0については
制御信号107を1として、1に設定された復号情報の
みを修整メモリ110へ書き込み、その他のデータにつ
いては修整メモリ110への書き込みを禁止する。代わ
りに修整メモリ110から1フレーム前の対応する同期
ブロックのデータを読み出し、読み出された同期ブロッ
クに多重回路112で1に設定された復号情報を多重し
て高能率復号化回路113に出力する。また他の4つの
同期ブロックについては、多重回路109で多重された
復号情報と共にデータを修整メモリ110に書き込み、
同時に高能率復号化回路113に出力する。高能率復号
化回路113では復号情報をもとに、復号情報が0の同
期ブロックは低域成分、高域成分を共に復号し、復号情
報が1の同期ブロックは低域成分のみで復号する。修整
メモリ110には、誤りの無い同期ブロック及びその中
に多重された高域成分の復号方法を示す復号情報が共に
保存されるため、次フレーム以降の誤り修整用のデータ
として使用できる。
【0024】次に、バースト誤り等で圧縮ブロックを構
成する5つの同期ブロックが全て誤った場合には、5つ
の同期ブロックを対応する過去のフレームのデータによ
って修整する。図10は、5つの同期ブロック全てを修
整する場合の、メモリ101から出力されるデータと制
御信号106、107、108の関係を示した図であ
る。図10において5つの同期ブロックに対して制御信
号108を1とし、修整メモリ110への書き込みを禁
止する。代わりに修整メモリ110から1フレーム前の
対応する同期ブロックのデータを読み出して高能率復号
化回路113に出力する。この時、多重回路109、1
11において復号情報の多重は行わない。したがって、
復号情報としては1フレーム前のものをそのまま用いる
ことにより、高能率復号化回路13によって正しく復号
を行うことが可能である。
【0025】以上説明したように本実施例によれば、1
つの圧縮ブロックを構成する複数個の同期ブロックの中
の一部の同期ブロックが誤った場合、正しく再生された
同期ブロックを低域成分だけで復号することにより、画
面上で置換されるブロック数が少なくなり、誤り修整に
よる画質劣化を小さく抑えることが可能である。低域成
分だけで復号するブロックは、高域成分が失われている
ためブロック歪等の劣化が起こり得るが、動き部分にお
いて過去のブロックで置換した場合に起こるブロックの
不連続性に比べて劣化は小さい。特に高速再生時には、
ヘッドが複数のトラックを横切ってトレースするため、
誤りの同期ブロックが極端に増加するが、本実施例を適
用することにより、画面上にできるだけ多くのブロック
を再生することが可能である。
【0026】なお、上記した実施例では1フレーム単位
で高能率符号化を行う場合を例にあげたが、1フィール
ド単位あるいは2フレーム以上の単位で高能率符号化を
行った場合にも本発明は適用できる。特に2フレーム以
上の単位で高能率符号化を行った場合には、現ページの
ブロックと過去のページのブロック間の相関がさらに小
さくなるため、過去のページのブロックで置換するより
も、現ページの低域成分のみを復号した方が劣化は小さ
い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
能率符号化を用いたディジタルVTRにおいて、誤り修
整によって視覚的に認知される画質劣化をできるだけ小
さく抑えることが可能である。また、高能率符号化され
た状態で修整を行うため必要な回路規模が小さくかつ実
現が容易でありその実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例の信号処理装置の構成を
示したブロック図
【図2】記録時の高能率符号化部の構成を示したブロッ
ク図
【図3】メモリ200から圧縮ブロックを読み出す方法
を示した説明図
【図4】DCT演算結果を量子化した係数を可変長符号
化する順番を示した説明図
【図5】可変長符号化されたデータを5つの同期ブロッ
クに挿入する方法を示した説明図
【図6】Outer訂正を行うためのメモリ101から
のデータの読み出し方向を示した説明図
【図7】1つの圧縮ブロックの中の1つの同期ブロック
が誤りの場合の、各同期ブロックの処理方法を示した説
明図
【図8】1つの圧縮ブロックの中の1つの同期ブロック
が誤りの場合の、処理された1つの圧縮ブロックに対応
する画面上のマクロブロックを示した説明図
【図9】1つの圧縮ブロックの中の1つの同期ブロック
が誤りの場合の、メモリ101から出力される同期ブロ
ックと制御信号106、107の関係を示した説明図
【図10】1つの圧縮ブロックの中の全ての同期ブロッ
クが誤りの場合の、メモリ101から出力される同期ブ
ロックと制御信号108の関係を示した説明図
【図11】高能率符号化を用いたディジタルVTRの構
成を示したブロック図
【図12】同期ブロックの構成を示した説明図
【符号の説明】
101 メモリ 102 メモリ制御回路 103 Outer訂正復号化回路 104 フラグ 105 誤り検出回路、 106、107、108 制御信号 109 多重回路 110 修整メモリ 111 メモリ制御回路 112 多重回路 113 高能率復号化回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/91 - 5/956 G11B 20/18 574 H04N 7/24 - 7/68 H04N 9/79 - 9/898

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタル化された映像データを複数個集
    めてブロック化し、複数フィールドを単位とする1ペー
    ジの中から前記ブロックをm個集めて圧縮ブロックを構
    成し、前記圧縮ブロック単位で高能率符号化したデータ
    を低域成分と高域成分とに分離してn個の記録ブロック
    に挿入し、前記低域成分を前記n個の記録ブロックの所
    定の位置に挿入して記録を行うディジタル映像信号の記
    録再生装置における再生時の誤りを修整するにあたり、
    再生データの誤りを訂正する誤り訂正手段と、前記誤り
    訂正手段で訂正不能な誤りを含む前記記録ブロックを少
    なくとも1ページ前の対応する記録ブロックで置き換え
    ることにより誤り修整を行う誤り修整手段と、前記誤り
    修整手段で修整された記録ブロック及び前記誤り修整手
    段で修整された記録ブロックと同じ前記圧縮ブロックを
    高能率符号化したデータから構成された記録ブロックを
    検出する検出手段と、前記検出手段により検出された記
    録ブロックについて低域成分のみを復号する高能率復号
    化手段とを有したことを特徴とする信号処理装置。
  2. 【請求項2】検出手段は前記n個の記録ブロック単位で
    検出を行うことを特徴とする請求項1記載の信号処理装
    置。
  3. 【請求項3】高能率復号化手段は前記検出手段により検
    出された記録ブロックに多重された復号情報をもとに復
    号方法を選択することを特徴とする請求項1記載の信号
    処理装置。
  4. 【請求項4】高能率符号化として直交変換を用いること
    を特徴とする請求項1記載の信号処理装置。
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