JP3158730B2 - フレーム化装置 - Google Patents

フレーム化装置

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JP3158730B2
JP3158730B2 JP28534292A JP28534292A JP3158730B2 JP 3158730 B2 JP3158730 B2 JP 3158730B2 JP 28534292 A JP28534292 A JP 28534292A JP 28534292 A JP28534292 A JP 28534292A JP 3158730 B2 JP3158730 B2 JP 3158730B2
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高能率符号化と
して、ADRC、DCT等を使用するフレーム化装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタルビデオ信号を例えば回転ヘッ
ドにより磁気テープに記録するディジタルVTRが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。ADRC、DCT(Discrete Cosin
e Transform)等の種々の高能率符号化が提案されてい
る。
【0003】ADRCは、例えば特開昭61−1449
89号公報に記載されているような、2次元ブロック内
に含まれる複数画素の最大値及び最小値により規定され
るダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジ
に適応した符号化を行う高能率符号化である。ADRC
の一つとして、可変長ADRCが提案されている。AD
RCは、ダイナミックレンジDR(最大値MAXと最小
値MINの差)が例えば(8ライン×8画素=64画
素)からなる2次元的なブロック毎に算出される。ま
た、入力画素データからそのブロック内で最小のレベル
(最小値)が除去される。この最小値除去後の画素デー
タが代表レベルに変換される。この量子化は、元の量子
化ビット数より少ないビット数例えば2ビットと対応す
る4個のレベル範囲に検出されたダイナミックレンジD
Rを分割し、ブロック内の各画素データが属するレベル
範囲を検出し、このレベル範囲を示すコード信号を発生
する処理である。従って、各画素の8ビットのデータが
2ビットに圧縮されて伝送される。
【0004】可変長ADRCは、上述の固定長ADRC
の効率をより改善するものであって、量子化ビット数と
して、例えば0、1、2、3ビット(0ビットは、量子
化コードを伝送しないことを意味する)を用意し、ダイ
ナミックレンジDRが大きい時には、量子化ビット数を
多くし、これが小さい時には、量子化ビット数を少なく
するものである。
【0005】磁気テープを使用するディジタルVTR、
ディスク状記録媒体を使用するディスク記録装置等で
は、1フィールドあるいは1フレームのビデオデータが
複数個のトラックに記録されるのが普通である。しかし
ながら、上述のように、可変長出力が形成される時に
は、これらの所定期間のデータ量が変動する。このた
め、所定期間のデータ量を目標値以下とするためのバッ
ファリング処理が必要とされる。
【0006】可変長ADRCのバッファリングの方式と
して、本願出願人は、特願昭61−257586号明細
書に記載されているように、累積型のダイナミックレン
ジの度数分布を形成し、この度数分布に対して、予め用
意されている割り当てビット数を定めるためのしきい値
を適用し、所定期間例えば1フレーム期間の発生情報量
を求め、発生情報量が目標値を超えないように、制御す
るものを提案している。
【0007】即ち、発生情報量を制御するために、ダイ
ナミックレンジDRの所定期間例えば1フレーム期間の
度数分布表が形成され、この度数分布表が累積度数分布
表に変換され、累積度数分布表に対してT1、T2、T
3、T4(T1<T2<T3<T4)のしきい値が適用
され、その結果、1フレームの量子化コードの発生デー
タ量が求められる。(DR<T1)の場合には、割り当
てビット数nが0とされ(即ち、コード信号が伝送され
ず)、(T1≦DR<T2)の場合には、(n=1)と
され、(T2≦DR<T3)の場合には、(n=2)と
され、(T3≦DR<T4)の場合には、(n=3)と
され、(T4≦DR)の場合には、(n=4)とされ
る。このしきい値T1〜T4の組が複数個用意され、し
きい値の組の中で、発生データ量を所定値以下とするし
きい値の組が累積度数分布表を使用して決定される。決
定されたしきい値の組と対応するしきい値番号データが
記録データ中に挿入される。
【0008】また、DCTは、1フレームの画像を例え
ば(8×8)のブロック構造に変換し、このブロックを
直交変換の一種であるコサイン変換処理するものであ
る。その結果、(8×8)の係数データが発生する。こ
のような係数データは、ランレングス符号、ハフマン符
号等の可変長符号化の処理を受けてから伝送される。伝
送時には、再生側でのデータ処理を容易とするために、
符号化出力であるコード信号を一定長のシンクブロック
のデータエリア内に挿入し、コード信号に対して同期信
号、ID信号が付加されたシンクブロックを構成するフ
レーム化がなされる。
【0009】DCTを高能率符号化として使用する場合
でも、可変長符号化出力が発生するので、バッファリン
グ処理が必要とされる。一例として、1フィールドある
いは1フレームより短い所定期間のデータ量を制御し、
1フィールドあるいは1フレーム期間の全体でも、結果
的にデータ量を目標値以下とするバッファリング処理が
提案されている。バッファリング処理は、DCTで発生
した交流分の係数データを適切な量子化ステップで再量
子化して、伝送データ量を目標値以下に抑える処理であ
る。伝送データ内には、量子化ステップあるいはこれを
示す量子化番号のコードが符号化データとともに、挿入
される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】可変長ADRCあるい
はDCT符号化で発生した可変長符号化出力の場合に
は、データの区切りがエラーによって不明となると、そ
の後のデータの区切りも分からなくなる。ADRCで
は、ブロックのダイナミックレンジDRあるいはしきい
値情報がエラーとなると、量子化コードの割当てビット
数が分からなくなり、エラーが他のブロックにまで波及
するおそれがある。このエラー伝搬の対策として、従来
では、データの区切りを示すための付加情報を記録して
いた。しかしながら、この方法では、付加情報のデータ
量が圧縮効率を低下させる問題があった。
【0011】従って、この発明の目的は、圧縮効率を低
下させることなく、エラー伝搬を抑えることを可能とす
るフレーム化装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ディ
ジタルビデオ信号をブロックに分割し、さらにブロック
内のディジタル画像信号に対して可変長符号化を行なう
符号化手段と、2以上の所定数のブロックのデータ量を
1以上のシンクブロックのデータエリア内に収まるよう
に制御するためのバッファリング手段と、バッファリン
グ手段からの出力を、シンクブロックの構成である出力
データとして出力するための出力シンクとを有するフ
ーム化装置であって、バッファリング手段で制御された
結果、1以上のシンクブロックのデータエリアにデータ
余白領域が発生したことを検出し、データ余白領域の先
頭位置に、所定数のブロックの符号化データが終了した
ことを示すコード信号を付加する手段を有し、可変長符
号化は、ブロック毎の符号化データのデータの長さにつ
いての情報の生成をさらに行なう符号化であることを特
徴とするフレーム化装置である。
【0013】請求項2の発明は、データが終了したこと
を示すコード信号と符号化ブロックの量子化コードが格
納されている領域のアドレス情報を付加するものてあ
る。
【0014】
【作用】バッファリング処理によって、データ余白領域
が生じた時にのみ、エラー伝搬を防止するためのコード
信号を挿入する。従って、圧縮効率が下がることがな
い。また、量子化コードが格納されている領域のアドレ
ス情報をも付加することによって、エラー伝搬をより効
果的に防止することができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、ディジタルVTRの記録側に
設けられるビデオデータの処理回路の構成を示す。図1
において、1Y、1U、1Vで示す入力端子には、ディ
ジタル化されたコンポーネントカラービデオデータ(す
なわち、輝度信号Y、色差信号UおよびV)が供給され
る。このカラービデオデータが有効情報抽出回路2に供
給される。
【0016】有効情報抽出回路2は、1フレーム中の有
効な画像領域のデータを分離し、また、必要に応じて間
引き処理あるいは順次化処理でデータ量を圧縮する。有
効情報抽出回路2からのコンポーネント信号がブロック
化回路3Y、3U、3Vにそれぞれ供給される。ブロッ
ク化回路3Y、3U、3Vでは、1フレームの有効領域
が例えば(8×8)画素の大きさのブロックに分割され
る。
【0017】ブロック化回路3Y、3U、3Vの出力が
合成回路4に供給される。空間的に同一位置を示す輝度
信号Yのブロックと、色差信号Uのブロックと、色差信
号Vのブロックとが合成される。合成回路4の出力信号
がブロック符号化回路5に供給される。ブロック符号化
回路5は、ブロック毎に画素データを可変長符号化する
ことで圧縮する。
【0018】この一実施例では、ブロック符号化とし
て、可変長ADRCを用いている。可変長ADRCは、
しきい値T1〜T4とブロックのダイナミックレンジD
Rとを比較することによって、そのブロックの割当てビ
ット数(0、1、2、3ビット)を決定する。この割り
当てビット数とそのブロックのダイナミックレンジDR
とによって、量子化ステップ幅が決定され、この量子化
ステップ幅でそのブロック内の各画素データ(ブロック
の最小値が除去されることで正規化された値)が量子化
される。
【0019】可変長ADRCの場合では、発生データ量
が変動するので、しきい値T1〜T4を制御すること
で、所定期間の発生データ量を所定値以下に制御するバ
ッファリング処理がなされる。このために、所定期間の
ブロックのダイナミックレンジDR(0〜255)のそ
れぞれの値の発生度数が検出され、この発生度数が累積
度数分布表に変換される。そして、複数のしきい値の組
を度数分布表に対して順次適用することによって、発生
データ量が所定値以下になるしきい値の組が決定され
る。この決定されたしきい値の組(T1〜T4)によ
り、上述のように、可変長ADRCの符号化がなされ
る。しきい値の組を規定するしきい値番号、ダイナミッ
クレンジDR、最小値MINおよび量子化データDTが
ブロック符号化回路5の出力データである。
【0020】ブロック符号化回路5の出力データがフレ
ーム化回路6に供給される。フレーム化回路6は、ブロ
ック符号化で発生した符号化出力をシンクブロックを単
位とするデータ系列に変換する。フレーム化回路6の出
力信号が耐エラー伝搬情報記録回路7に供給される。こ
の回路7によって、耐エラー伝搬情報が記録データ中に
挿入される。回路7については、この発明の特徴とする
部分であるので、後で詳述する。
【0021】回路7の出力信号がパリティ発生回路8に
供給され、エラー訂正符号のパリティが形成される。エ
ラー訂正符号としては、例えばデータのマトリクス状配
列の水平方向および垂直方向のそれぞれに対してエラー
訂正符号化を行う積符号を採用することができる。符号
化データおよびパリティに対して、シンクブロック同期
信号およびID信号が付加される。シンクブロックが連
続する記録データがチャンネル符号化回路9に供給さ
れ、直流分を低減させるためのチャンネル符号化の処理
を受ける。
【0022】チャンネル符号化回路9の出力データがビ
ットストリームに変換され、さらに記録アンプ10を介
して回転ヘッドHに供給され、記録データが磁気テープ
上に斜めのトラックとして記録される。通常、複数の回
転ヘッドが使用されるが、簡単のために、一つのヘッド
のみが図示されている。
【0023】図2は、上述の記録系の構成と対応する再
生系の構成を示す。磁気テープから回転ヘッドHにより
取り出された再生データは、再生アンプ11を介してチ
ャンネル復号回路12に供給され、チャンネル符号化の
復号がなされる。チャンネル復号回路12の出力データ
がTBC(時間軸補償器)13に供給され、再生データ
の時間軸変動分が補償される。TBC13の出力信号が
ECC(エラー訂正回路)14に供給され、エラー訂正
がなされる。
【0024】エラー訂正回路14の出力信号がフレーム
分解回路15に供給される。フレーム分解回路15は、
シンクブロックの構造のデータを分解する。例えば固定
データ部をダイナミックレンジDR、最小値MINに分
解する。フレーム分解回路15の後に、耐エラー伝搬情
報を用いたフレーム分解回路16が設けられる。この分
解回路16については、後述するが、エラー伝搬を抑え
ながら、可変データ部を正しい区切りで分解する。
【0025】分解回路16の出力データがブロック復号
回路17に供給され、ブロック復号がなされる。ブロッ
ク復号回路17の復号データ、すなわち、各画素と対応
する復元データが分配回路18に供給される。分配回路
18は、記録系の合成回路4と逆に、復号信号を輝度信
号のブロック、二つの色差信号のブロックに分解する。
分配回路18に対して、ブロック分解回路19Y、19
U、19Vがそれぞれ接続される。ブロック分解回路1
9Y、19U、19Vのそれぞれの出力端子20Y、2
0U、20Vには、各画素と対応し、ラスター走査の順
序の復号コンポーネントカラーデータが得られる。
【0026】一例として、60個のADRCブロック単
位に情報量が一定となるように、バッファリングした時
の記録データの一例を図3Aに示す。この図3Aのデー
タは、複数個のシンクブロックとして記録される。記録
データは、固定データ部(ダイナミックレンジDRおよ
び最小値MIN、60×2=120バイト)と可変デー
タ部(量子化データDT、600バイト)とからなる。
このように、60DCTブロック当りの所定情報量が7
20バイトとなるように、バッファリング処理がなされ
る。量子化データは、0〜4ビットが割り当てられたも
ので、ブロック毎のデータ量は、一定とならない。
【0027】バッファリングは、有限個のしきい値の組
(通常、256個以下)を使用するので、発生情報量が
所定情報量と完全に一致することが少なく、平均的に発
生情報量が所定情報量の数%程度、下回る。例えば平均
5%程度下回るとすると、60ブロック当りで、36バ
イト分のデータ余白領域が発生する。図3Aのデータ構
成において、エラー伝搬について説明すると、第3ブロ
ックのダイナミックレンジDR3のみがエラーとなり、
ビット割当ての判定が誤ると、第3ブロックの量子化コ
ード以降第60ブロックまで全ての量子化コード(DT
3〜DT60)の切出しに失敗する。この発明は、かか
るエラー伝搬の問題を防止するものである。
【0028】すなわち、データ余白領域が発生した時
に、この領域の先頭に量子化コードの領域が終了したこ
とを示すコード(以後、ターミネータと称する)を記録
する。図3Bに示すように、このターミネータは、ある
程度の長さ、例えば4バイトの特定のビットパターンの
コード信号である。
【0029】図3Cは、この発明の他の実施例を示す。
上述のように、4バイトのターミネータを付加した後
で、データ余白領域が未だ存在している時には、ターミ
ネータに続いて各ブロックの量子化コードが格納されて
いる領域の位置を示すコード(以後、量子化コードアド
レスと称する)を記録する。量子化コードアドレスは、
各1バイトであり、図3Cの例では、ターミネータを記
録した後で、3バイトのデータ余白領域が余っているた
めに、量子化コードアドレスQAD1、QAD2、QA
D3が記録されている。
【0030】ターミネータおよび量子化アドレスコード
は、記録系の耐エラー伝搬情報記録回路7で記録され
る。この回路7は、図4のフローチャートで示す処理に
よって、耐エラー伝搬情報を記録する。まず、可変デー
タ部に4バイト以上の余白領域があるか調べられる(ス
テップ31)。若し、なければ、耐エラー伝搬情報の記
録がされない。
【0031】4バイト以上の余白が存在するならば、ス
テップ32において、ターミネータが記録される(余白
領域にターミネータが付加される)。次のステップ33
において、さらに余白領域が存在しているかが調べられ
る。そうでなければ、処理が終了する。なお、余白領域
が存在しているときには、量子化コードアドレスが記録
される(ステップ34)。以上のようにして、実際に生
じたデータ余白領域の長さに応じてターミネータあるい
は量子化コードアドレスが記録データに対して付加され
る。
【0032】図5のフローチャートは、再生系に設けら
れている耐エラー伝搬情報を用いたフレーム分解回路1
6の処理を示す。エラー訂正回路14のエラー検出およ
びエラー訂正の結果、エラーフラグが発生するが、この
エラーフラグを参照して、バッファリング単位(60ブ
ロック)内のダイナミックレンジDRにエラーがあるか
どうかが調べられる(ステップ41)。若し、エラーが
なければ、処理が終了する。
【0033】ダイナミックレンジ情報にエラーがあると
判定されると、ステップ42において、量子化コードア
ドレスの検出ができるかどうかが調べられる。量子化コ
ードアドレスが検出できないときには、ステップ45に
おいて、ターミネータのみを使用した量子化コードの切
出しがなされる。量子化コードアドレスが検出可能なと
きには、ステップ43において、量子化コードアドレス
が検出される。そして、ステップ44において、ターミ
ネータと量子化コードアドレスとの両者によって量子化
コードの切出しがなされる。
【0034】図3Bの実施例において、ダイナミックレ
ンジDR3がエラーの場合について説明する。DR3が
エラーであることは分かるので、ターミネータの検出が
最初になされる。ターミネータが検出されると、終端か
ら逆に量子化コードの切出し(この切出し方法を逆方向
切出しと称する)がなされる。すなわち、ダイナミック
レンジDR60、DR59、・・・・、DR4は、エラ
ーでなく、従って、量子化コードDT60、DT59、
・・・、DT4の割当てビット数が分かり、これらを切
り出すことができる。また、第1ブロックおよび第2ブ
ロックの量子化コードDT1、DT2は、先頭から順に
切り出す(これを順方向切出しと称する)ことができ
る。
【0035】このように、順方向切出しによって、量子
化コードDT3の先頭位置が判明し、逆方向切出しによ
り、DT3の終端位置が判明するので、第3ブロックの
量子化コードDT3のビット割当てが分かり、量子化コ
ードDT3の切出しを行うことができる。
【0036】ターミネータのみでは、ダイナミックレン
ジが二つ以上、エラーであると、ターミネータのみで
は、量子化コードを切り出すことができない。例えば第
3ブロックと第37ブロックのダイナミックレンジDR
3およびDR37がエラーのときには、ターミネータの
みでは、量子化コードを切り出すことができない。
【0037】図3Cの実施例は、2つ以上のダイナミッ
クレンジがエラーの場合でも、量子化コードを切り出す
ことができる。図3Cにおいて、量子化コードが記録さ
れるのは、可変領域の600バイトである。さらに、可
変長ADRCの特徴として、データ量は、ブロック内の
画素数の整数倍のビット数単位でしか増減しない。この
実施例では、ブロックサイズが(8×8)であるから、
データ量は、8バイト単位でしか増減しない。従って、
量子化コードアドレスとしては、600/8=75まで
の数が表現できれば、各ブロックの量子化コードが格納
されている領域の先頭位置を全て表現できる。従って、
各々の量子化コードアドレスは、7ビットあれば充分で
ある。ここでは、簡単のために、量子化コードアドレス
を1バイトとしている。
【0038】図3Cの例のように、ターミネータを記録
したあとで、尚も3バイトの余白領域があるときには、
ここに量子化コードアドレスQAD1、QAD2、QA
D3を挿入する。次のような規則に従って、全ての量子
化コードアドレスの中で、3個の量子化コードアドレス
を選択する。
【0039】まず、第1ブロックの量子化コードDT1
の先頭アドレスは、自明であるから記録する必要はな
い。従って、量子化コードを書く意味があるのは、(6
0−1)個である。最大エラー伝搬長を最小とするに
は、複数の量子化コードアドレスのブロックが出来るだ
け、等間隔で位置することが望ましい。図3Cの例で
は、3個の量子化コードアドレスを記録できるので、以
下のように、記録するブロックの選定がなされる。
【0040】 (60−1)/3=14.75 〔14.75〕=15 〔14.75×2=29.50〕=30 〔14.75×3=44.25〕=44 (但し、〔 〕は、四捨五入による整数化を意味す
る。)
【0041】このようにして、第15ブロックの量子化
コードの先頭アドレスをQAD1とし、第30ブロック
の量子化コードの先頭アドレスをQAD2とし、第44
ブロックの量子化コードの先頭アドレスをQAD3とす
る。
【0042】量子化コードアドレスを記録した時には、
量子化コードアドレスを検出し、この検出された量子化
コードアドレスを基準に量子化コードの切出しを行うこ
とで、量子化コードアドレスで規定されるブロック間に
二つ以上のダイナミックレンジDRがエラーでない限
り、量子化コードを完全に切り出すことができる。
【0043】なお、以上は、可変長ADRCに対してこ
の発明を適用した例であるが、DCTで発生した交流分
の可変長符号化出力に対しても、この発明は、適用する
ことができる。
【0044】
【発明の効果】この発明では、バッファリング処理で生
じた余白領域を活用するので、記録データ量が増加しな
いで、可変長符号化出力の切出しを行うことができる。
従って、この発明は、伝搬エラーを防止でき、再生画像
の質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用することができるディジタルV
TRの記録系のブロック図である。
【図2】この発明を適用することができるディジタルV
TRの再生系のブロック図である。
【図3】この発明による記録データのバッファリング単
位を示す略線図である。
【図4】記録系の耐エラー伝搬情報記録回路の説明のた
めのフローチャートである。
【図5】再生系の耐エラー伝搬情報を用いたフレーム分
解回路の説明のためのフローチャートである。
【符号の説明】
5 ブロック復号回路 7 耐エラー伝搬情報の記録回路 16 耐エラー伝搬情報を用いたフレーム分解回路
フロントページの続き (72)発明者 矢田 敦雄 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−221465(JP,A) 特開 平4−178086(JP,A) 特開 昭61−144989(JP,A) 特開 昭63−111781(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 G11B 20/10 - 20/12 H04N 7/24 - 7/68

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタルビデオ信号をブロックに分割
    し、さらに上記ブロック内のディジタル画像信号に対し
    て可変長符号化を行なう符号化手段と、2以上の所定数
    の上記ブロックのデータ量を1以上のシンクブロックの
    データエリア内に収まるように制御するためのバッファ
    リング手段と、上記バッファリング手段からの出力を、
    上記シンクブロックの構成である出力データとして出力
    するための出力シンクとを有するフレーム化装置であっ
    て、 上記バッファリング手段で制御された結果、1以上のシ
    ンクブロックのデータエリアにデータ余白領域が発生し
    たことを検出し、上記データ余白領域の先頭位置に、
    記所定数の上記ブロックの符号化データが終了したこと
    を示すコード信号を付加する手段を有し、上記可変長符号化は、ブロック毎の符号化データのデー
    タの長さについての情報の生成をさらに行なう符号化で
    ある ことを特徴とするフレーム化装置。
  2. 【請求項2】 ディジタルビデオ信号をブロックに分割
    し、さらに上記ブロック内のディジタル画像信号に対し
    て可変長符号化を行なう符号化手段と、所定期間の符号
    化データのデータ量を1以上のシンクブロックのデータ
    エリア内に収まるように制御するためのバッファリング
    手段と、上記バッファリング手段からの出力を、上記シ
    ンクブロックの構成である出力データとして出力するた
    めの出力シンクとを有するフレーム化装置であって、 上記バッファリング手段で制御された結果、1以上のシ
    ンクブロックのデータエリアにデータ余白領域が発生し
    たことを検出し、上記データ余白領域の先頭位置に、
    記所定期間の符号化データが終了したことを示すコード
    信号を付加する手段と、 上記データ余白領域が残っている時には、上記ブロック
    符号化データの少なくとも一部である量子化コードが
    格納されている領域のアドレス情報を付加する手段
    有することを特徴とするフレーム化装置。
  3. 【請求項3】 複数のアドレス情報をデータ余白領域に
    付加する時に、等間隔のアドレス情報を付加するように
    したことを特徴とする請求項2記載のフレーム化装置。
JP28534292A 1992-09-30 1992-09-30 フレーム化装置 Expired - Lifetime JP3158730B2 (ja)

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