JP2973530B2 - ディジタル映像信号記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル変換並びに画
像圧縮処理を施された映像信号を磁気テープ等の記録媒
体上に記録するディジタルＶＴＲ等のディジタル映像信
号記録再生装置に係り、かかるディジタル映像信号記録
再生装置間で信号の送受信を行うためのインタフェース
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン信号等の映像信号をディジ
タル記録するディジタル映像信号記録再生装置では、例
えばＤ１規格コンポーネントディジタルＶＴＲ（Ｄ１−
ＶＴＲ）やテレビジョン学会誌Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５
（１９８８）に記載のＤ２規格コンポーネントＶＴＲ
（Ｄ２−ＶＴＲ）等が放送用の分野で現在広く普及して
いる。ディジタルＶＴＲはＣＤ，ＤＡＴ等と同様に同様
に強力なエラー訂正機能によりコピー（編集）を繰り返
しても信号劣化が無いという大きな利点があるため、通
常ディジタルＶＴＲはアナログの処理回路を介さずに信
号の複製ができるようディジタル信号用の入出力端子を
具備している。

【０００３】図７は上記Ｄ２−ＶＴＲの信号処理ブロッ
クを表す図であり、以下この従来例に関し、信号の流れ
に従って説明を行う（但し簡略化のため音声信号の処理
に関しては省略している）。

【０００４】端子１、２および３はそれぞれアナログ映
像信号、ディジタルパラレル映像信号、およびディジタ
ルシリアル映像信号用の入力端子である。端子１から入
力されたアナログ映像信号はアナログ／ディジタル変換
回路４にてサンプリングと量子化の処理を施されてパラ
レルディジタル映像信号に変換され、端子２から入力さ
れたパラレルディジタル映像信号とともに選択回路７へ
送られる。端子３から入力されたシリアルディジタル映
像信号は伝送用にスクランブル処理等のチャネル符号化
が成されているため、チャネル復号回路５にてデスクラ
ンブル等の復号処理をされる。その後シリアル／パラレ
ル変換回路６にてパラレルディジタル映像信号に変換さ
れ、選択回路７へ送られる。このようにして、選択回路
７に至る入力インタフェース部においては入力信号の各
形態に対応して信号を画素単位のパラレルデータに変換
し切替えを行う。

【０００５】選択回路７から出力される画像データには
エラー訂正符号回路８において冗長ビットが付加され、
記録変調回路９にてテープ上に記録するのに好適な信号
形態に変調された後、記録ヘッド１０を用いて磁気テー
プ１１に記録される。

【０００６】再生側では、再生ヘッド１２から読み出さ
れたデータは復調回路１３にて復調され、エラー訂正復
号回路１４にてエラーの訂正と検出が行われる。エラー
補間回路１５では前記エラー訂正復号回路１４において
訂正不可能であったバースト状のエラーが周辺の画素デ
ータを用いて補間される。補間された画像データは入力
時と同様に３種類の出力形態に応じた処理がなされる。
第１はディジタル／アナログ変換回路１６にてアナログ
映像信号に変換し端子１９から出力、第２はエラー補間
回路１５の出力をパラレルディジタル信号のまま端子２
０から出力し、第３はパラレル／シリアル変換回路１７
を経て端子２１からシリアルデータを出力する。

【０００７】このように入力および出力にディジタルＶ
ＴＲにはディジタル入出力インタフェース回路を具備し
ており、アナログ処理ブロックをバイパスすることによ
り信号劣化の無い映像の複製あるいは編集が可能になっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、周知のよう
に前記Ｄ２−ＶＴＲに代表される放送用ディジタルＶＴ
Ｒは大型であるため使い勝手に難があり、取材用ＶＴＲ
または将来の民生用ＶＴＲとして普及させるために、小
型化が強く望まれている。そこでテープ消費量を減ら
し、カセットサイズおよびＶＴＲ本体の小型化を図るに
は、画像データの圧縮を行うことにより、記録する情報
量を大幅に減少させることが必要となる。しかしながら
この場合、データの圧縮処理過程において画像には原理
的に歪みが生じる。ゆえに、図７に示したようなＶＴＲ
入出力の末端にディジタルインタフェースを設けるだけ
では記録再生時の画像圧縮・伸長処理がコピーを行う度
に施されることになり、回数が増えるにしたがって歪み
の度合いも大きくなる。その結果ディジタルＶＴＲの、
コピー時に画質劣化が無いという最大の利点が損なわれ
てしまう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では圧縮記録を行うディジタル映像信号記録
再生装置において、再生データ伸長処理ブロックで歪み
を生じさせる処理の直前から信号を取り出して外部に供
給する経路と、圧縮処理ブロックで歪みを生じさせる処
理の直後に、その圧縮処理をバイパスした信号を入力可
能にする経路および選択回路を設ける。

【００１０】

【作用】再生データ伸長処理ブロックで歪みを生じさせ
る処理の直前から信号を取り出して外部に供給する経路
を設けることにより、再生時に生じる歪みを回避したデ
ィジタルデータをコピーまたは編集用信号として外部に
供給できる。かつ圧縮処理ブロックで歪みを生じさせる
処理の直後に、その圧縮処理をバイパスした信号を入力
可能にする経路および選択回路を設けることにより、前
記再生処理の一部をバイパスしたコピーまたは編集用信
号が圧縮処理の途中から入力可能になり、圧縮処理にお
ける歪みも回避できる。さらに、これらの圧縮された信
号の入出力に関して付加的な入出力処理手段を増設する
必要はない。

【００１１】

【実施例】図１は本発明をディジタルＶＴＲに適用した
実施例の一例であり、図７と共通の信号処理ブロックに
ついては同一の符号を用いている。以下、図１を用いて
本実施例に関する説明を行う。

【００１２】本例は画像圧縮処理を離散コサイン変換
（ＤＣＴ）とスカラ量子化で構成したものである。選択
回路７の出力は離散コサイン変換回路３０にて、まず時
系列のデータが画面上における水平・垂直方向に区切ら
れたデータブロック（本例では１ブロックを８画素＊８
画素で構成することを想定している）として取り扱わ
れ、次に各ブロック内の画素データは空間周波数の成分
を表すデータに変換される。

【００１３】この際計算中のデータがある有限長のビッ
ト数で打ち切られることで誤差が発生し、画像に歪みを
与える要因となる。さらにスカラ量子化回路３１におい
て図２に示すような量子化テーブルを用い、各周波数成
分に所定の量子化ビット数を割り当てることによりデー
タの圧縮が行われる。前述のように本例では８＊８のデ
ータブロックについてのＤＣＴであるから、８＊８個の
空間周波数成分に変換することになる。選択回路３３の
入力には圧縮処理回路３２の出力およびチャネル復号回
路５の出力が接続されており、選択の制御は検知回路３
４が行う。検知回路３４は端子３からのシリアル入力が
ある場合、その入力が圧縮を受けているデータであるか
否かを例えば信号のブランキング期間等に挿入される判
別データによって検知し、その結果、圧縮を受けている
データであるならば図中の上側を選択、すなわち圧縮処
理回路３２をバイパスし、それ以外の場合には図中の下
側を選択するようにしている。上記のような経路および
選択回路を設定することにより歪みが印加される圧縮処
理をバイパスすることができる。

【００１４】再生側においては、エラー補間回路１５の
出力の一方はスカラ逆量子化回路３５および離散コサイ
ン逆変換回路３６で構成された伸長処理回路３７にて圧
縮処理回路３２と逆の処理を施され、他方は選択回路３
８の入力の一方へ供給される。選択回路３８の入力の他
方には伸長処理を受けたデータがパラレル／シリアル変
換回路１７を介して供給されており、端子２１からのシ
リアル出力として圧縮データを得たい場合には図中の下
側を伸長された非圧縮データを得たい場合には上側を選
択する。ここでチャネル符号回路１８は図３に示すよう
な内部構成になっており、併せて処理するデータの波形
を模式的に図４に示す。

【００１５】図３において、非圧縮データを処理する場
合にはバッファメモリ５０には図４（ａ）のようなシリ
アルデータが入力される。メモリコントローラ５１は書
込みクロックＷＣＫおよび読出しクロックＲＣＫ等を用
いてバッファメモリ５０のデータ書込み／読出しタイミ
ングを制御し、読出されたデータは加算回路５２へ送ら
れる。ここでＲＣＫは基準映像信号に位相同期しクロッ
ク生成回路５６にて生成される加算回路５２では、タイ
ミング基準信号発生回路５５にて生成されたタイミング
基準信号がある決められた周期で付加され、図４（ｂ）
に示すような形に変換される。タイミング基準信号は受
信側のタイミング基準として用いられるほか、前述の圧
縮／非圧縮の判別データあるいは音声データ等の付加情
報が含まれる場合もある。

【００１６】また、圧縮データを取り扱う場合、例えば
圧縮率が１／２のデータを処理する場合には、図４
（ｃ）に示すように間隔が生じることになるが、バッフ
ァメモリ５０からの読出しタイミングを図４（ｄ）に示
すようなデータ波形になるよう制御された第２のＶＴＲ
との間で時分割多重化することが可能である。一般に画
像データのデータ量はその他の情報に比較して膨大であ
り、伝送を行う場合、特に図５に示すようにＬＡＮ等の
ネットワークへの接続を考慮する場合にはここに示した
画像データの圧縮および多重化は必須事項である。な
お、図４では圧縮比１／２を仮定しているが、この圧縮
比の増大に従ってネットワークに接続し得るＶＴＲの数
も増えることは言うまでもない。

【００１７】さらに、ＶＴＲ間のコピーの場合でも、再
生機・記録機ともにシリンダ回転数とテープ走行速度を
２倍化し、伝送の際のクロック周波数は通常のまま図４
(ｅ）に示す形態で倍速コピーを行うことも可能であ
り、長時間の映像プログラム等のコピーに伴う作業時間
の短縮を図ることができる。

【００１８】上記した信号形態の選択およびその制御は
図３のタイミング基準信号発生回路５５がＶＴＲのシス
テムコントロール部から受ける通常／倍速、圧縮率等の
情報により行われる。

【００１９】そして加算回路５２の出力は伝送符号回路
５３でスクランブル等の処理を受け、増幅回路５４を介
して出力される。

【００２０】さらに本発明の効果として、このチャネル
符号回路１８の出力は圧縮／非圧縮共通のシリアルデー
タ用出力端子２１から外部へ出力されるので、圧縮画像
データの出力に関して新たな処理手段の増加が無くて済
むという効果も併せ持つ。

【００２１】以上記述したように、画像の圧縮記録を行
うディジタルＶＴＲにおいて歪みを伴う圧縮および伸長
処理をバイパスする経路と選択回路を設けることによ
り、画質劣化を最小、すなわち初回の圧縮処理に伴う歪
みのみに抑えながら画像信号のコピー（編集）を行える
ようにしている。

【００２２】次に、本発明の第２の実施例に関する説明
を図６を用いて行う。

【００２３】本例では画像圧縮の手段として可変長符号
を導入し、圧縮効率を向上させている。スカラ量子化回
路３１の出力にエントロピー符号回路４０を設け、発生
頻度の高い入力レベルに対して短い符号語を割り当てる
ことによってデータを圧縮する。エントロピー符号化で
は各ブロックでの情報量が変化するため、ブロックの区
切りを表すヘッダが同符号回路にて付加される。

【００２４】再生側ではこれに付随してエラー補間回路
１５の前にエントロピー復号回路４１を設け、データを
エラー補間可能な状態に戻している。エラー補間後のデ
ータは第１の実施例と同様に伸長処理回路３７にて伸長
されるほか、再びエントロピー符号回路４２において可
変長符号による圧縮処理を受けた後、選択回路３８へ送
られる。このように圧縮データに関して伝送を行う前に
さらに可変長符号化することは、伝送時のデータ圧縮比
を高め、ＶＴＲ外部への効率の良いシリアル伝送を可能
にする上で必須の処理である。

【００２５】また、圧縮シリアルデータの入力側では選
択回路３３がエントロピー符号回路４０の後に配置され
ているため、外部からの入力データが可変長データであ
っても処理が可能になっている。

【００２６】ここで、仮にエントロピー符号回路４２に
よる可変調符号化をやめ、エラー訂正復号回路１４の出
力を選択回路３８に供給することにしても上記と同じく
高い圧縮比でデータの伝送を行えるが、このときにはブ
ロック単位でのエラー補間をしないことになるため広範
囲にわたるバースト誤りに対して無防備になり、画質に
対する信頼度が著しく低下する。したがって、効率の良
いシリアル伝送と高画質を両立させるためにエントロピ
ー符号回路４２による再度の可変調符号化は必然の処理
であるといえる。

【００２７】以上、第２の実施例では可変長符号を導入
した場合に有効なシリアル入出力の処理方式を示した。
ここでは両実施例とも映像記録装置としてＶＴＲを取り
上げたが記録媒体として磁気ディスク、光ディスクある
いは半導体メモリ等を扱う装置であってもよい。

【００２８】さらに、上記実施例における画像データ圧
縮方式に関して補足すると、ＤＣＴおよびスカラ量子化
回路で構成される圧縮処理回路３２は別の圧縮方式で置
き換えてもよい。例えば、ＤＰＣＭ方式と呼ばれる過去
のデータとの差分値によって圧縮を行うもの、あるいは
画像データをブロック化した後、ブロック内での最小値
とダイナミックレンジを用いる方式等に置換しても実施
可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上記述したように、本発明によれば画
像データの圧縮記録・再生を行うディジタル映像信号記
録再生装置において、データ伸長処理ブロックで歪みを
生じさせる処理の直前から信号を取り出して外部に供給
する経路を設けたので、再生時に生じる歪みを回避した
ディジタルデータをコピーまたは編集用信号として、従
来のシリアルデータ用の出力処理手段を兼用しながら外
部に供給でき、かつ圧縮処理ブロックで歪みを生じさせ
る処理の直後に、その圧縮処理をバイパスした信号を入
力可能にする経路および選択回路を設けたので、前記再
生処理の一部をバイパスしたコピーまたは編集用信号が
圧縮処理の途中から、従来のシリアルデータ用の入力処
理手段を兼用しながら入力可能になり、圧縮処理におけ
る歪みも回避できる。

【００３０】これにより画質劣化を最小、すなわち初回
の圧縮処理に伴う歪みによる劣化のみに抑えながら画像
信号のコピー（編集）を行うことが可能になり、さら
に、この圧縮データの入出力に関して処理手段を付加す
る必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例を示す回路構成図
である。

【図２】本発明に用いる圧縮方式の例を説明するための
原理図である。

【図３】本発明に用いるチャネル符号回路の動作を説明
するための内部回路構成図である。

【図４】本発明に用いるチャネル符号回路の動作を説明
するための信号波形図である。

【図５】本発明の一応用例を示す模式図である。

【図６】本発明における第２の実施例を示す回路構成図
である。

【図７】本発明に関する従来例を示す回路構成図であ
る。

【符号の説明】

５…チャネル復号回路、 １８…チャネル符号回路、 ３２…圧縮処理回路、 ３３…選択回路、 ３４…検知回路、 ３７…伸長処理回路、 ３８…選択回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市毛 健志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 橘 浩昭 東京都港区西新橋二丁目15番12号株式会 社日立製作所家電事業本部ハイビジョン 戦略開発本部内 (56)参考文献 特開 昭64−73560（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248172（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−108975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/91 - 5/956

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ入力映像信号をディジタルデータ
   化する手段と、ディジタルデータを外部から入力する手
   段と、これら手段からの入力信号の一方を選択する第１
   選択回路と、選択された信号の情報量を圧縮する手段
   と、圧縮されたデータを磁気テープ等の記録媒体に記録
   および再生する手段と、再生されたデータの誤りを補間
   する手段と、補間された圧縮データを伸長する手段と、
   伸長されたデータをディジタルデータとして出力する手
   段と、前記ディジタルデータをアナログ信号に変換して
   出力する手段と、前記情報量を圧縮する手段を前記外部
   から入力されるディジタルデータが圧縮されたデータで
   ある時にバイパスする経路およびこのバイパスする経路
   と前記圧縮する手段をもつ経路との切替えを行う第２選
   択回路と、前記圧縮データを伸長する手段をバイパスす
   る経路およびこのバイパスする経路と前記伸長する手段
   をもつディジタルデータ出力経路との切替えを行う第３
   選択回路を設けたことを特徴とするディジタル映像信号
   記録再生装置。
2. 【請求項２】前記外部から入力されるディジタルデータ
   が圧縮されたデータであるか否かを検知する手段を設
   け、検知出力が圧縮されたデータである時に前記第２選
   択回路により前記情報量を圧縮する手段をバイパスする
   ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル映像信号
   記録再生装置。
3. 【請求項３】前記圧縮する手段と、前記第２選択回路と
   の間に第２の画像圧縮手段を設け、かつ前記データの誤
   りを補間する手段の前に前記第２の画像圧縮手段に対応
   した第２の画像伸長手段を設け、さらに前記圧縮された
   データを伸長する手段をバイパスする経路に前記第２の
   画像圧縮手段と同じ画像圧縮手段を設けたことを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載のディジタル映像信
   号記録再生装置。
4. 【請求項４】前記第２の画像圧縮手段は可変長符号を用
   いた圧縮手段であることを特徴とする請求項３に記載の
   ディジタル映像信号記録再生装置。