JP3141139B2 - 映像音声デジタル記録／再生装置 - Google Patents

映像音声デジタル記録／再生装置

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JP3141139B2
JP3141139B2 JP03048273A JP4827391A JP3141139B2 JP 3141139 B2 JP3141139 B2 JP 3141139B2 JP 03048273 A JP03048273 A JP 03048273A JP 4827391 A JP4827391 A JP 4827391A JP 3141139 B2 JP3141139 B2 JP 3141139B2
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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、映像信号及び音声信号
をデジタル信号化して記録媒体上に記録し、また記録さ
れたデジタル信号をアナログ信号に再生する映像音声デ
ジタル記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】映像信号及び音声信号をデジタル信号化
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、また記録媒体に記憶されたデータを再生
したアナログ信号化する映像音声デジタル記録再生装置
が公知である。図９は、特開昭61-61275号公報に開示さ
れたこのような映像音声デジタル記録再生装置の構成を
示すブロック図である。
【０００３】図９において、１，２は入力されたアナロ
グ映像信号，アナログ音声信号をデジタル信号に変換す
る映像Ａ／Ｄ変換器，音声Ａ／Ｄ変換器である。映像Ａ
／Ｄ変換器１によりデジタル化された映像信号はＣ２エ
ンコーダ３へ出力される。Ｃ２エンコーダ３は、映像信
号の誤り訂正符号化におけるＣ２パリティを導出してそ
れを映像信号に付加し、Ｃ２パリティが付加された映像
信号をインターリーブＲＡＭ４へ出力する。インターリ
ーブＲＡＭ４は、入力した映像信号をインターリーブ
（シャフル）する。音声Ａ／Ｄ変換器２によりデジタル
化された音声信号は音声誤り訂正エンコーダ５ヘ出力さ
れる。音声誤り訂正エンコーダ５は、デジタル化された
音声信号を誤り訂正符号化する。インターリーブＲＡＭ
４によりシャフルされた映像信号と音声誤り訂正エンコ
ーダ５によりエンコードされた音声信号とは、加算器に
て合成された後、Ｃ１エンコーダ６へ出力される。Ｃ１
エンコーダ６は、合成されたデータに対してＣ１パリテ
ィを導出してそれを付加し、Ｃ１パリティが付加された
データを変調器７へ出力する。変調器７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、回転ドラム９に装着された磁気ヘッド10によ
り磁気テープ８に記録される。
【０００４】11〜19は再生系の構成部材を示しており、
11は再生データを記録復号化する復調器であり、記録復
号化されたデータはＣ１デコーダ12へ出力される。Ｃ１
デコーダ12は、Ｃ１パリティワードに基づいて誤りを訂
正し、訂正後の再生データをＡ／Ｖ分離回路13へ出力す
る。Ａ／Ｖ分離回路13は、この再生データを映像信号と
音声信号とに分離し、映像信号をデインターリーブＲＡ
Ｍ14へ出力し、音声信号を音声誤り訂正デコーダ18へ出
力する。デインターリーブＲＡＭ14は入力された映像信
号をデインターリーブ（デシャフル）し、デシャフリン
グ後の映像信号をＣ２デコーダ15へ出力する。Ｃ２デコ
ーダ15は、Ｃ２パリティワードに基づいて誤りを訂正
し、訂正後の映像信号を補間回路16へ出力する。補間回
路16は、誤り訂正が不可能な場合に、映像信号の補間処
理を行い、処理後の映像信号を映像Ｄ／Ａ変換器17へ出
力する。映像Ｄ／Ａ変換器17は、デジタルの映像信号を
アナログ信号に変換して出力する。音声誤り訂正デコー
ダ18は、入力された音声信号を誤り訂正し、訂正後の音
声信号を音声Ｄ／Ａ変換器19へ出力する。音声Ｄ／Ａ変
換器19は、デジタルの音声信号をアナログ信号に変換し
て出力する。
【０００５】次に、動作について説明する。
【０００６】入力されたアナログ映像信号は映像Ａ／Ｄ
変換器１によりデジタル信号に変換され、Ｃ２エンコー
ダ３に導出される。ここで誤り訂正用のＣ２パリティが
付加された映像信号は、インターリーブＲＡＭ４におい
て所定のシャフリング（インターリーブ処理）が施され
た後、加算器へ導出される。一方、入力されたアナログ
音声信号は、音声Ａ／Ｄ変換器２によりデジタル化され
た、音声誤り訂正エンコーダ５にて誤り訂正符号化され
た後、加算器へ導出される。加算器にて両信号が合成さ
れ、合成されたデータはＣ１エンコーダ６に与えられて
Ｃ１パリティが付加される。この結果、インターリーブ
の前後で誤り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。誤り訂正符号
化及びインターリーブ処理が施されたデータは、変調器
７にて記録符号化された後、磁気ヘッド10により磁気テ
ープ８に記録される。
【０００７】また、再生系では、磁気ヘッド10により再
生されたデジタルデータは、復調器11にて記録復号化さ
れた後、Ｃ１デコーダ12によりＣ１パリティワードに基
づき訂正される。Ｃ１デコーダ12の出力は、Ａ／Ｖ分離
回路13によって映像信号と音声信号とに分離される。音
声信号については、音声誤り訂正デコーダ18で処理され
てから音声Ｄ／Ａ変換器19によりアナログ音声信号が再
生される。一方、映像信号については、デインターリー
ブＲＡＭ14にて元の配列に戻すデシャフリング（デイン
ターリーブ処理）が施された後、Ｃ２デコーダ15により
Ｃ２パリティワードに基づいて誤りが訂正され、訂正不
可能なときにはエラーフラグをつけ補間回路16にて一次
または二次の信号補間の処理が行われた後、映像Ｄ／Ａ
変換器17を通じてアナログ映像信号が再生される。
【０００８】以上のような構成のデジタル記録再生装置
におけるインターリーブ処理及びデインターリーブ処理
は、一般にバースト誤り等の集中した誤りに対する復号
時の誤りを分散させることを目的として行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、デジタルＶＴＲ
等に対応するべく、映像信号に高能率符号化処理を施し
て映像信号を圧縮し、圧縮した映像信号を磁気テープ等
の記録媒体に記録する方法が広く用いられている。この
ような方法を用いる場合には、映像信号を複数の画素を
単位としていくつかのブロックに分割し、夫々のブロッ
ク毎に高能率符号化処理を行うが、この際の符号化は映
像内容に応じて可変としているので、情報量は必ずしも
一定とはならない。従って、このような場合には、誤り
訂正内でインターリーブ処理を行っても、バースト誤り
に対する復号時の誤りが分散しているとは限らず、必要
以上に大きな誤りとなる場合も考えられる。
【００１０】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信号を圧縮して記録す
るような場合にあっても、バースト誤りに対して強く、
しかも効率良く記録媒体に映像信号を記録でき、画質劣
化が少ない映像音声デジタル記録／再生装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の映
像音声デジタル記録装置は、アナログ映像信号及び音声
信号をデジタル化して記録媒体に記録する映像音声デジ
タル記録装置において、デジタル化された映像信号を複
数の画素毎にブロック化し、ブロック化した映像信号を
記憶し、ブロック単位のシャフリングを行う記憶手段
と、該記憶手段からシャフリングされた映像信号を読み
出し、読み出した映像信号をブロック単位にて圧縮符号
化する符号化手段とを備え、前記符号化手段は、各ブロ
ックの映像信号に直交変換を施す直交変換回路と該直交
変換回路の出力を可変長符号化する符号化回路と該符号
化回路における可変長符号化処理を制御する制御回路と
を有し、前記制御回路が、前記直交変換回路の出力に基
づいて最終的なシャフリングフレーム全体の符号化デー
タの総データ量を推定し、推定した総データ量と符号化
レートより定まる所定のデータ量との比較結果に基づい
て各ブロックの圧縮量を制御しながら最終的にシャフリ
ングフレーム全体のデータ量が所定の符号化レートとな
るようにブロック毎に符号化データのデータ量を制御す
るように構成したことを特徴とする。
【００１２】請求項２に係る発明の映像音声デジタル記
録再生装置は、アナログの映像信号及び音声信号をデジ
タル化して記録媒体に記録し、該記録媒体から再生して
アナログ化する映像音声デジタル記録再生装置におい
て、記録系に、デジタル化された映像信号を複数の画素
毎にブロック化し、ブロック化した映像信号を記録し、
ブロック単位のシャフリングを行う第１の記憶手段と、
該第１の記憶手段からシャフリングされた映像信号を読
み出し、読み出した映像信号をブロック単位にて圧縮符
号化する符号化手段とを備え、再生系に、前記符号化手
段により符号化されたブロックを各ブロック単位にて復
号化する復号化手段と、該復号化手段からの出力データ
を各ブロック単位にて記憶し、各ブロックを元の配列に
戻すためのブロック同士のデシャフリングを行う第２の
記憶手段とを備え、前記符号化手段は、各ブロックの映
像信号に直交変換を施す直交変換回路と該直交変換回路
の出力を可変長符号化する符号化回路と該符号化回路に
おける可変長符号化処理を制御する制御回路とを有し、
前記制御回路が、前記直交変換回路の出力に基づいて最
終的なシャフリングフレーム全体の符号化データの総デ
ータ量を推定し、推定した総データ量と符号化レートよ
り定まる所定のデータ量との比較結果に基づいて各ブロ
ックの圧縮量を制御しながら最終的にシャフリングフレ
ーム全体のデータ量が所定の符号化レートとなるように
ブロック毎に符号化データのデータ量を制御するように
構成したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】請求項１に記載の発明にあっては、直交交換回
路からのデータ情報量の累計を逐次行い、情報量の推移
から最終的な情報量を推定し、推定値と符号化レートと
の関係より、可変長符号化回路を制御するから、シャッ
フリングフレーム全体のデータ量が所定の符号化レート
となるように符号化データのデータ量を制御出来る。
【００１４】請求項２に記載の発明にあっては、高能率
復号化手段の後段に設けた第２の記憶手段へのブロック
の書き込み順序を、高能率符号化手段の前段に設けた第
１の記憶手段からの読み出し順序と同じにすることで正
確に元のブロック配置を復元できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【００１６】図１は、本発明に係る映像音声デジタル記
録再生装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１，２は入力されたアナログ映像信号，アナログ音
声信号をデジタル信号に変換する映像Ａ／Ｄ変換器，音
声Ａ／Ｄ変換器である。映像Ａ／Ｄ変換器１によりデジ
タル化された映像信号はインターリーブＲＡＭ22へ出力
される。インターリーブＲＡＭ22は、入力される映像信
号を複数の画素毎にブロック化し、そのブロック単位で
のインターリーブ処理を行う。インターリーブＲＡＭ22
から読み出される映像信号は、高能率符号化回路21へ出
力される。高能率符号化回路21は、ブロック単位にて圧
縮処理を行い、圧縮後の映像信号を映像誤り訂正エンコ
ーダ20へ出力する。映像誤り訂正エンコーダ20は、従来
の装置におけるＣ２エンコーダ３とＣ１エンコーダ６と
を合わせた構成をなし、Ｃ１，Ｃ２パリティを導出して
それらを映像信号に付加し、エンコードされた映像信号
を加算器30へ出力する。音声Ａ／Ｄ変換器２によりデジ
タル化された音声信号は音声誤り訂正エンコーダ５ヘ出
力される。音声誤り訂正エンコーダ５は、デジタル化さ
れた音声信号を誤り訂正符号化し、エンコードされた音
声信号を加算器30へ出力する。加算器30は、エンコード
された映像信号とエンコードされた音声信号とを合成
し、合成後のデータを変調器７へ出力する。変調器７
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、回転ドラム９に装着された磁
気ヘッド10により磁気テープ８に記録される。
【００１７】再生系の構成について説明する。11は磁気
テープ８から再生される再生データを記録復号化する復
調器であり、記録復号化されたデータはＡ／Ｖ分離回路
13へ出力される。Ａ／Ｖ分離回路13は、この記録復号化
データを映像信号と音声信号とに分離し、映像信号を映
像誤り訂正デコーダ23へ出力し、音声信号を音声誤り訂
正デコーダ18へ出力する。映像誤り訂正デコーダ23は、
従来の装置におけるＣ１デコーダ12とＣ２デコーダ15と
を合わせた構成をなし、Ｃ１，Ｃ２パリティワードに基
づいて誤りを訂正し、訂正後の映像信号を高能率復号化
回路24へ出力する。高能率復号化回路24は、圧縮された
映像信号の伸張を行い、伸張された映像信号をデインタ
ーリーブＲＡＭ25へ出力する。デインターリーブＲＡＭ
25は、ブロック単位でのデインターリーブ処理を施す。
デインターリーブＲＡＭ25内の映像信号は補間回路16に
読み出される。補間回路16は、誤り訂正が不可能な場合
に、映像信号の補間処理を行い、処理後の映像信号を映
像Ｄ／Ａ変換器17へ出力する。映像Ｄ／Ａ変換器17は、
デジタルの映像信号をアナログ信号に変換して出力す
る。音声誤り訂正デコーダ18は、入力された音声信号を
誤り訂正し、訂正後の音声信号を音声Ｄ／Ａ変換器19へ
出力する。音声Ｄ／Ａ変換器19は、デジタルの音声信号
をアナログ信号に変換して出力する。
【００１８】図２は、図１における記録系の高能率符号
化回路21の内部構成を示すブロック図である。高能率符
号化回路21は、ブロック単位にて直交変換を施す直交変
換回路26と、直交変換回路26からの出力に対して画像内
容に応じた可変長符号化処理を行う可変長符号化回路27
と、高能率符号化の前の情報により圧縮後の総情報量を
推定する総情報量推定回路28とを備えている。そして、
最終的に所定画面内の情報を特定のトラック内に集束で
きるように、総情報量推定回路28は、可変長符号化回路
27におけるブロック単位での情報量を制御する。
【００１９】次に、動作について説明する。
【００２０】記録系においては、従来例と同様に映像Ａ
／Ｄ変換器１によりデジタル化された映像信号は、イン
ターリーブＲＡＭ22に記憶され、複数の画素を単位とす
るブロックに分割される。そして、ブロック単位でのイ
ンターリーブ処理が行われるように映像信号が読み出さ
れた後、高能率符号化回路21で映像信号が圧縮される。
圧縮された映像信号は、映像誤り訂正エンコーダ20によ
りＣ１，Ｃ２パリティが付加され誤り訂正エンコードさ
れる。また、従来例と同様に音声Ａ／Ｄ変換器２により
デジタル化された音声信号は、音声誤り訂正エンコーダ
５により誤り訂正エンコードされた後、加算器30にて映
像エンコード信号と合成される。合成されたデータは、
変調器７により記録符号化された後、磁気ヘッド10によ
り磁気テープ８に記録される。
【００２１】再生系においては、磁気テープ８から再生
されたデータは復調器11により記録復号化され、映像信
号と音声信号とがＡ／Ｖ分離回路13により分離され、映
像誤り訂正デコーダ23及び音声誤り訂正デコーダ18によ
り夫々に対して誤り訂正デコードして誤り訂正が行われ
る。訂正不可能な場合には、信号にフラグを付ける。次
に、高能率復号化回路24にて圧縮映像信号の伸張が行わ
れる。伸張された映像信号は、デインターリーブＲＡＭ
25に取り込まれてブロック単位でのデインターリーブ処
理が施されて元の映像ブロック位置に戻される。誤り訂
正を行えずエラーフラグが付いている映像信号について
は補間回路16により、水平, 垂直方向の画素補間処理ま
たは時間方向の画素補間処理が施されて、映像Ｄ／Ａ変
換器17によりアナログ再生映像信号が得られる。
【００２２】以上のようなデジタル記録再生装置におい
て採用する高能率符号化方式は、一般に映像信号をブロ
ック化（例えば８×８サンプル）し、各ブロック単位に
て直交変換を施した後、可変長符号化を行う。ところ
で、圧縮された映像信号を磁気テープなどの記録媒体に
記録する場合、特殊再生・編集，再生信号処理回路の簡
略化のために、１画面または数画面のこの圧縮映像信号
をある特定のトラック内に記録する必要がある。ところ
が、このような高能率符号化方式は、ブロック内の映像
内容に適応して量子化・符号化される圧縮方式であるの
で、１画面内または数画面にわたった各ブロック内にお
ける圧縮後の情報量は必ずしも一定量とはならない。従
って、映像の内容によっては、圧縮後の情報量が多過ぎ
て特定のトラック内に記録しきれなかったり、これとは
逆に圧縮後の情報量が少なすぎて特定のトラック内のか
なり広い領域に映像信号が記録されなかったりすること
になる。そこで、特定のトラック内に常に確実にこの圧
縮映像信号を記録できるようにするため、高能率符号化
の前の情報に基づいて総情報量推定回路28にて圧縮後の
総情報量を推定し、最終的に１画面または数画面の圧縮
映像信号を特定のトラック内に確実に集束できるよう
に、可変長符号化回路27でブロック単位のデータ量を制
御する。
【００２３】ここで、図３に示すような、中央部に情報
量が多い映像（家）を映像信号として入力した場合につ
いて考える。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、各ブロックは図４に示すよう
な１〜10の情報量を有するものとする。これらの各ブロ
ックの映像信号を、インターリーブＲＡＭ22から図５の
ように水平方向に左上から順次読み出す。図５における
ブロック内の，，…は読み出し順序を示している。
この読み出し順序で高能率符号化処理を行った場合、１
画面中の情報量の蓄積は図６のように変化していく。こ
の場合、水平方向に画像相関があるので、圧縮後に情報
量が多くなるブロックは部分的に集中し、そのようなブ
ロックを高能率符号化したときに累積情報量の変化が激
しくなる。図６中で破線にて表す直線は、理想的な累積
情報量の推移を示しており、これから大きくはずれると
最終的に決まった総情報量に収まらないので、情報量の
制御が行われて、圧縮映像信号の精度低下即ち画質劣化
の原因となる。
【００２４】従って、本発明では例えば図７に示すよう
に、インターリーブＲＡＭ22からのブロック読み出しを
ランダムに行うこととする。このようにした場合、画像
相関に関係なく各ブロックを高能率符号化するので、圧
縮後に情報量が多くなるブロックは分散される。この結
果、１画面中の情報量の累積は図８のように変化し、破
線で示す理想的な累積情報量の推移に近づき、情報量の
制御を行う必要がなく、圧縮映像信号の精度低下を防止
できる。
【００２５】そして、再生側のデインターリーブＲＡＭ
25では、記録側のインターリーブＲＡＭ22からのランダ
ム抽出の順番と同じ順番で再生映像信号を書き込むの
で、各ブロックを確実に元の位置に戻せて、元の映像を
正確に復元できる。
【００２６】また、以上のようなインターリーブ処理に
より、高能率符号化ブロック単位での処理順番が画面内
の位置でランダムとなるので記録される記録媒体でのブ
ロック配置も同等にランダムとなり、再生時の記録媒体
上でのバースト誤りに対しても誤りが部分的に集中しな
い。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、請求項１，２に記載の本
発明では、直交変換回路からのデータ情報量の累積情報
量の推移から最終的な総情報量を推定し、情報量の制御
を行うこととしたから、画像相関による情報量の偏りを
分散させて圧縮後の総情報量を推定し易くし必要以上に
圧縮映像信号の精度を落とすことなく高能率符号化で
き、画質劣化が少なくバースト誤りに強い映像音声デジ
タル記録再生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る映像音声デジタル記録再生装置の
構成を示すブロック図である。
【図２】図１における高能率符号化回路の内部構成を示
すブロック図である。
【図３】入力映像の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示す入力映像を高能率符号化により圧縮
した場合の情報量を示す図である。
【図５】図３に示す入力映像を高能率符号化により圧縮
した後の各ブロックの読み出し順序の一例を示す図であ
る。
【図６】図５に示す順序で各ブロックを読み出した場合
の情報量の累積推移を示す図である。
【図７】図３に示す入力映像を高能率符号化により圧縮
した後の各ブロックの読み出し順序の他の例を示す図で
ある。
【図８】図７に示す順序で各ブロックを読み出した場合
の情報量の累積推移を示す図である。
【図９】従来の映像音声デジタル記録再生装置の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
８ 磁気テープ 21 高能率符号化回路 22 インターリーブＲＡＭ 24 高能率復号化回路 25 デインターリーブＲＡＭ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 健 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電 機株式会社 電子商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 平３−13065（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−24885（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−24887（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−505077（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 20/12 G11B 20/10 H04N 5/92

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アナログの映像信号及び音声信号をデジ
    タル化して記録媒体に記録する映像音声デジタル記録装
    置において、デジタル化された映像信号を複数の画素毎
    にブロック化し、ブロック化した映像信号を記憶し、ブ
    ロック単位のシャフリングを行う記憶手段と、該記憶手
    段からシャフリングされた映像信号を読み出し、読み出
    した映像信号をブロック単位にて圧縮符号化する符号化
    手段とを備え、前記符号化手段は、各ブロックの映像信
    号に直交変換を施す直交変換回路と該直交変換回路の出
    力を可変長符号化する符号化回路と該符号化回路におけ
    る可変長符号化処理を制御する制御回路とを有し、前記
    制御回路が、前記直交変換回路の出力に基づいて最終的
    なシャフリングフレーム全体の符号化データの総データ
    量を推定し、推定した総データ量と符号化レートより定
    まる所定のデータ量との比較結果に基づいて各ブロック
    の圧縮量を制御しながら最終的にシャフリングフレーム
    全体のデータ量が所定の符号化レートとなるようにブロ
    ック毎に符号化データのデータ量を制御するように構成
    したことを特徴とする映像音声デジタル記録装置。
  2. 【請求項２】 アナログの映像信号及び音声信号をデジ
    タル化して記録媒体に記録し、該記録媒体から再生して
    アナログ化する映像音声デジタル記録再生装置におい
    て、記録系に、デジタル化された映像信号を複数の画素
    毎にブロック化し、ブロック化した映像信号を記憶し、
    ブロック単位のシャフリングを行う第１の記憶手段と、
    該第１の記憶手段からシャフリングされた映像信号を読
    み出し、読み出した映像信号をブロック単位にて圧縮符
    号化する符号化手段とを備え、再生系に、前記符号化手
    段により符号化されたブロックを各ブロック単位にて復
    号化する復号化手段と、該復号化手段からの出力データ
    を各ブロック単位にて記憶し、各ブロックを元の配列に
    戻すためのブロック同士のデシャフリングを行う第２の
    記憶手段とを備え、前記符号化手段は、各ブロックの映
    像信号に直交変換を施す直交変換回路と該直交変換回路
    の出力を可変長符号化する符号化回路と該符号化回路に
    おける可変長符号化処理を制御する制御回路とを有し、
    前記制御回路が、前記直交変換回路の出力に基づいて最
    終的なシャフリングフレーム全体の符号化データの総デ
    ータ量を推定し、推定した総データ量と符号化レートよ
    り定ま る所定のデータ量との比較結果に基づいて各ブロ
    ックの圧縮量を制御しながら最終的にシャフリングフレ
    ーム全体のデータ量が所定の符号化レートとなるように
    ブロック毎に符号化データのデータ量を制御するように
    構成したことを特徴とする映像音声デジタル記録再生装
    置。
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