JP3341293B2 - ディジタルビデオ信号の記録装置 - Google Patents

ディジタルビデオ信号の記録装置

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JP3341293B2 JP05972792A JP5972792A JP3341293B2 JP 3341293 B2 JP3341293 B2 JP 3341293B2 JP 05972792 A JP05972792 A JP 05972792A JP 5972792 A JP5972792 A JP 5972792A JP 3341293 B2 JP3341293 B2 JP 3341293B2
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高能率符号化として
例えばDCTを使用するディジタルビデオ信号の記録装
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。種々の高能率符号化の中でも、DC
T(Discrete Cosine Transform)の実用化が進んでい
る。
【0003】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、I
D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。
【0004】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DCT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。
【0005】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(バッファリングユニットと称す
る)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。
【0006】コンポーネント信号(Y、U、V)をDC
T符号化する時に、マクロブロックと称される単位を導
入している。(4:1:1)の方式では、輝度信号に関
する4個のDCTブロック(YYYY)と、これらと空
間的に同一位置の色差信号に関する2個のDCTブロッ
クU、Vとによって、マクロブロックが構成される。
(4:2:0)の方式では、(2×2)の4個のDCT
ブロック(YYYY)と、これらと空間的に同一位置の
2個のDCTブロックU、Vとによって、マクロブロッ
クが構成される。コンポーネント方式のディジタルVT
Rにおいて、再生画像のデータとして利用できるのは、
マクロブロック単位で再生されたものである。従って、
たとえ、それぞれが異なるマクロブロックに含まれる色
差データU、Vと輝度データYとを再生できても、再生
画像を構成できない。
【0007】記録データは、シンクブロックが連続する
構成とされる。この1シンクブロック内に含まれるコー
ド信号とマクロブロックとの関係が規定されていない
と、1シンクブロックのコード信号を全て再生できて
も、マクロブロック単位で見ると、必ずしも全てが有効
なデータとして扱うことができない。このことは、シン
クブロック単位で再生データを取り出す変速再生時に問
題となる。そこで、本願出願人は、1シンクブロック内
に整数個例えば1個のマクロブロックに対応する符号化
出力を挿入し、変速再生時に、なるべくマクロブロック
単位でコンポーネントデータを再生可能な記録装置を提
案している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ビデオ信号としては、
SD(標準解像度)信号であっても、フィールド周波数
が50Hz、60Hzの相違があり、また、アスペクト比が
異なるSDワイドシステムが存在し、さらに、データ量
が半分のSD−Lシステムが存在しうる。これらのタイ
プのビデオ信号も、同一の回転ヘッドおよび磁気テープ
を含む機構部のVTRで記録/再生できることが好まし
い。
【0009】一つのビデオ信号に関して、1シンクブロ
ック内に整数個のマクロブロックを挿入するデータ構成
が可能であっても、他のタイプのビデオ信号に関して
は、このデータ構成が不可能なのが普通である。その場
合には、1シンクブロック内に整数個のマクロブロック
に加えて、複数個のDCTブロックの符号化出力が挿入
される。変速再生時には、この複数個のDCTブロック
は、そのシンクブロックのみを再生できても、マクロブ
ロックを構成しないために、有効なデータとして利用す
ることができない。若し、このDCTブロックが画面の
中央部付近に存在していると、再生画像中で劣化が目立
つ問題が生じる。
【0010】また、SDシステムより横長のSDワイド
システムにおいて、(4:3)のアスペクト比の範囲
と、それより大きい左右の部分とを分けて、別個にDC
T符号化、バッファリング処理することが考えられる。
しかしながら、二つの範囲の間でバッファリング制御が
相違する結果、各領域の量子化ノイズが相違し、再生画
像中で、二つの範囲の境界で目につき易い問題が生じ
る。
【0011】従って、この発明の目的は、異なるビデオ
信号のタイプを統一的に処理して記録することを可能と
したディジタルビデオ信号の記録装置を提供することに
ある。
【0012】この発明の他の目的は、変速再生時に生じ
る画像の劣化を画面の周辺に限定することが可能なディ
ジタルビデオ信号の記録装置を提供することにある。
【0013】この発明のさらに他の目的は、ワイド画面
で標準の範囲とその左右の部分との境界が目立ちにくい
ディジタルビデオ信号の記録装置を提供することにあ
る。
【0014】
【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圧縮符号化し、符号化出力の1フレ
ーム分を記録媒体上に複数のトラックとして記録するよ
うにしたディジタルビデオ信号の記録装置において、デ
ィジタルビデオ信号をコサイン変換ブロックに分割する
ブロック化手段と、輝度信号および色差信号の複数個の
コサイン変換ブロックによってマクロブロックが構成さ
れ、1フレーム分のマクロブロックの2次元配列の垂直
方向をトラック数M(Mは、2以上の正の整数)で分割
し、2次元配列の水平方向をバッファリングユニットに
含まれるマクロブロック数N(Nは、2以上の正の整
数)で分割することによって、M行N列のスーパマクロ
ブロックの2次元配列を構成し、スーパマクロブロック
の2次元配列において、行および列の両者が異なる位置
のN個のスーパマクロブロックからそれぞれN個のマク
ロブロックを取り出すシャフリングを行い、コサイン変
換および可変長符号化を行うと共に、シャフリングで取
り出されたN個のマクロブロックの符号化出力のデータ
量を目標データ量に制御する符号化手段と、符号化手段
の出力をシンクブロックの構成として、記録媒体上に記
録するための記録手段とを備え、バッファリングユニッ
トに含まれるコサイン変換ブロックの数がマクロブロッ
クを構成するコサイン変換ブロックの数の整数倍よりα
(αは、1以上の正の整数)大きい場合には、スーパマ
クロブロックのM行N列の2次元配列を1フレームの画
像の中心部のマクロブロックによって構成し、1フレー
ムの画像の周辺部に含まれるマクロブロックによって周
辺スーパマクロブロックを構成し、スーパマクロブロッ
クおよび周辺スーパマクロブロックに対してシャフリン
グを行い、周辺スーパマクロブロックから取り出したα
個のコサイン変換ブロックをバッファリングユニットに
それぞれ挿入するようにしたディジタルビデオ信号の記
録装置である。
【0015】
【作用】バッファリング回路は、5シンクブロックのデ
ータエリア内に、40DCTブロック(=6マクロブロ
ック+4DCTブロック)に対応する符号化出力が含ま
れるように、符号化出力のデータ量を制御する。この4
DCTブロックは、画面の周辺部に位置するものであ
る。シンクブロック毎に再生データが有効とされる変速
再生時で、有効なデータとならない可能性が高い4DC
Tブロックは、周辺部のために、再生画像中で劣化が目
立たない。また、ワイドシステムの場合でも、バッファ
リング処理を周辺部と主たる範囲とに分けていないの
で、これらの境界が目立つことを防止できる。
【0016】
【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、1で示す入力端子には、ディジタル化された
ビデオデータが供給される。このビデオデータがブロッ
ク化回路2に供給される。
【0017】この発明は、異なるタイプのコンポーネン
トカラービデオ信号を統一的に処理し、処理されたデー
タを回転ヘッドにより磁気テープに記録しようとするも
のであり、ここでは、SD、SDワイド、SD−Lの3
個のタイプのビデオ信号の処理を意図している。図2
は、アスペクト比が(4:3)のSD信号に関するもの
である。SD信号のフォーマットを下記に示す。
【0018】525/60(SD60)システム サンプリング周波数:13.5MHz サンプリング数/1ライン:858 フレームレイト:29.97Hz ライン周波数:15.734kHz 有効画素:Y 720(H)×480(V) CR、CB 180(H)×480(V)
【0019】625/50(SD50)システム サンプリング周波数:13.5MHz サンプリング数/1ライン:864 フレームレイト:25Hz ライン周波数:15.625kHz 有効画素:Y 720(H)×576(V) CR、CB 360(H)×288(V)
【0020】コンポーネント方式の輝度信号Yおよび色
差信号CR、CBを処理するために、マクロブロックが
規定される。SD60システムでは、図2Aに示すよう
に、1フレーム内の同一位置の、4個のYブロックと1
個のUブロックと1個のVブロックとの計6ブロックが
1マクロブロックを構成する。Y信号に関しては、図2
Bに示すように、1フレームの全DCTブロック数は、
(90×0=5400)であり、色差信号に関して
は、図2Cに示すように、これは(22.5×60=1
350)であり、全体で8100DCTブロック/1フ
レームが存在する。従って、8100÷6=1350が
1フレーム内のマクロブロックの個数である。
【0021】SD50システムでは、図2Dに示すよう
に、1フレーム内の同一位置の、4個のYブロックと1
個のUブロックあるいは1個のVブロック(線順次であ
るため)とが1マクロブロックを構成する。Y信号に関
しては、図2Eに示すように、1フレームの全DCTブ
ロック数は、(90×72=6480)であり、色差信
号に関しては、図2Fに示すように、これは(45×3
6=1620)であり、全体で9720DCTブロック
/1フレームが存在する。従って、9720÷6=16
20が1フレーム内のマクロブロックの個数である。
【0022】図3は、アスペクト比が(16:9)であ
る、SDワイドのフォーマットを示す。SDワイドは、
下記のフォーマットで規定される。 525/60(SDワイド60)システム サンプリング周波数:18MHz サンプリング数/1ライン:1144 フレームレイト:29.97Hz ライン周波数:15.734kHz 有効画素:Y 960(H)×480(V) CR、CB 240(H)×480(V)
【0023】625/50(SDワイド50)システム サンプリング周波数:18MHz サンプリング数/1ライン:1152 フレームレイト:25Hz ライン周波数:15.625kHz 有効画素:Y 960(H)×576(V) CR、CB 480(H)×288(V)
【0024】SDワイド60システムの場合のマクロブ
ロックの構成は、図3Aに示すように、SD60と同様
である。Y信号に関しては、1フレームの全DCTブロ
ック数は、図3Bに示すように、(120×60=72
00)であり、色差信号に関しては、図3Cに示すよう
に、これは(30×60=1800)であり、全体で1
0800DCTブロック/1フレームが存在する。従っ
て、10800÷6=1800が1フレーム内のマクロ
ブロックの個数である。
【0025】SDワイド50システムでは、図3Dに示
すように、SD50と同様にマクロブロックが構成され
る。Y信号に関しては、図3Eに示すように、1フレー
ムの全DCTブロック数は、(120×72=864
0)であり、色差信号に関しては、図3Fに示すよう
に、これは(60×36=2160)であり、全体で
2960DCTブロック/1フレームが存在する。従っ
て、12960÷6=2160が1フレーム内のマクロ
ブロックの個数である。
【0026】図4は、アスペクト比が(4:3)である
が、そのデータ量が半分とされ、長時間記録が可能なS
D−Lのフォーマットを示す。SD−Lは、下記のフォ
ーマットで規定される。 525/60(SD−L60)システム サンプリング周波数:9MHz サンプリング数/1ライン:572 フレームレイト:29.97Hz ライン周波数:15.734kHz 有効画素:Y 480(H)×480(V) CR、CB 120(H)×480(V)
【0027】625/50(SD−L50)システム サンプリング周波数:9MHz サンプリング数/1ライン:576 フレームレイト:25Hz ライン周波数:15.625kHz 有効画素:Y 480(H)×576(V) CR、CB 240(H)×288(V)
【0028】SD−L60の場合のマクロブロックの構
成は、図4Aに示すように、SD60およびSDワイド
と60同様である。Y信号に関しては、図4Bに示すよ
うに、1フレームの全DCTブロック数は、(60×6
0=3600)であり、色差信号に関しては、図4Cに
示すように、これは(15×60=900)であり、全
体で5400DCTブロック/1フレームが存在する。
従って、5400÷6=900が1フレーム内のマクロ
ブロックの個数である。
【0029】SD−L50システムでは、図4Dに示す
ように、SD50と同様にマクロブロックが構成され
る。Y信号に関しては、図4Eに示すように、1フレー
ムの全DCTブロック数は、(60×72=4320)
であり、図4Fに示すように、色差信号に関しては、こ
れは(30×36=1080)であり、全体で6480
DCTブロック/1フレームが存在する。従って、64
80÷6=1080が1フレーム内のマクロブロックの
個数である。
【0030】図1に示される記録システムの構成につい
て、再び説明すると、ブロック化回路2では、ラスター
走査の順序のビデオデータが図5Aに例示のような(8
×8)のDCTブロックの構造のデータに変換される。
図1におけるブロック化回路2の出力がシャフリング回
路3に供給される。シャフリング回路3では、テープの
長手方向の傷、ヘッドのクロッグ等のために、エラーが
集中し、修整が不可能となり、その結果、画質の劣化が
目立つことを防止するように、例えば1フレーム内のス
ーパマクロブロックをユニットとして、後述のように、
シャフリングがなされる。シャフリング回路3の出力が
DCT(コサイン変換)回路4に供給される。DCT回
路4からは、図5Bに示すように、直流分DC、交流分
AC1〜AC63の係数データが発生する。
【0031】DCT回路4で発生した(8×8)の係数
データの内の直流分DCがパッキング回路10に供給さ
れ、その内の63個の交流分AC1〜AC63が遅延回
路5を介して量子化回路6に供給される。交流分の係数
データは、図5Bに示すように、ジグザク走査の順で次
数が低い交流分からこれが高いものに向かって順に伝送
される。また、この交流分の係数データが見積り器7お
よびアクティビィティ発生回路8にも供給される。遅延
回路5は、見積り器7で適切な量子化番号QNOが決定
されるのに必要な時間と対応する遅延量を有している。
見積り器7からの量子化番号QNOは、量子化回路6、
パッキング回路10に供給される。
【0032】量子化回路6では、係数データ内の交流分
AC1〜AC63が再量子化される。すなわち、適切な
量子化ステップで交流分の係数データが割算され、その
商が整数化される。この量子化ステップが見積り器7か
らの量子化番号QNOによって決定される。ディジタル
VTRの場合では、編集等の処理が1フィールドあるい
は1フレーム単位でなされるので、1フィールドあるい
は1フレーム当りの発生データ量が目標値以下となる必
要がある。
【0033】DCTおよび可変長符号化で発生するデー
タ量は、符号化の対象の絵柄によって変化するので、1
フィールドあるいは1フレーム期間より短いバッファリ
ングユニットの発生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なされる。ここでは、5シンクブ
ロックのデータエリア内に対象とするバッファリングユ
ニットのデータ(SDの場合で30DCTブロック、S
DワイドおよびSD−Lの場合で40DCTブロック)
が収まるようなバッファリングがなされる。バッファリ
ングユニットを短くするのは、バッファリングのための
メモリ容量を低減するなど、バッファリング回路の簡略
化のためである。
【0034】また、アクティビィティ発生回路8は、D
CTブロックの単位で、交流成分の量を調べ、そのDC
Tブロックのアクティビィティを示す2ビットのアクテ
ィビィティコードATを発生する。一例として、交流分
の係数データAC1〜AC63の絶対値で、しきい値以
上のものの個数を計数し、計数値の大小関係を示すアク
ティビィティコードATが生成される。一例として、下
記のアクティビィティコードATが生成される。 計数値が(0〜10) :(00) 計数値が(11〜18):(01) 計数値が(19〜25):(10) 計数値が(26〜63):(11)
【0035】計数値は、そのDCTブロックの交流分の
量の目安を表す。従って、発生データ量を制御するため
には、ATが(00)で、交流分が少ない時には、量子
化ステップを小さくする必要があり、一方、ATが(1
1)で、交流分が多い時には、量子化ステップを大きく
する必要がある。このように、量子化ステップを決定す
る目安として、アクティビィティが利用される。このア
クティビィティコードATは、見積り器7およびパッキ
ング回路10に供給される。
【0036】量子化回路6の出力が可変長符号化回路9
に供給され、ランレングス符号化、ハフマン符号化等が
なされる。例えばコードの係数データの“0”の連続数
であるゼロランと、係数データの値とをROM内に格納
されたハフマンテーブルに与え、可変長コード(符号化
出力)を発生する2次元ハフマン符号化が採用される。
可変長符号化回路9からのコード信号がパッキング回路
10に供給される。パッキング回路10は、コード信号
をバイト幅のデータに変換する。パッキング回路10の
出力がフレーム化回路11に供給される。フレーム化回
路10は、コード信号およびアクティビィティコードA
Tが配されたデータを形成する。
【0037】フレーム化回路11では、パッキング回路
10の出力に対して、さらに同期信号、量子化番号QN
O、ID信号、補助コードAUXを付加する。そして、
フレーム化回路11からは、シンクブロック構成のデー
タが現れる。このフレーム化回路11の出力がパリティ
発生回路12に供給され、エラー訂正符号の符号化がな
される。
【0038】エラー訂正符号として、積符号が使用さ
れ、その水平方向および垂直方向のデータに対して、リ
ード・ソロモン符号の符号化がそれぞれなされる。水平
方向のエラー訂正符号が内符号と称され、垂直方向のエ
ラー訂正符号が外符号と称される。内符号は、1シンク
ブロックのデータエリアに含まれるデータに対してなさ
れ、水平パリティPTが生成される。垂直パリティのみ
を含むシンクブロックもありうる。変速再生時では、シ
ンクブロックとして切り出されたデータが有効として扱
われ、内符号を使用したエラー訂正がなされる。
【0039】パリティ発生回路12の出力が出力端子1
3に取り出される。図示しないが、この記録データは、
チャンネル符号化回路、記録アンプを介して2個の回転
ヘッドに供給され、磁気テープ上に記録される。
【0040】見積り器7は、バッファリングユニットの
発生データ量を目標値以下とすることができ、且つなる
べく小さい値の量子化ステップを決定する。さらに、ア
クティビィティコードATを参照して、DCTブロック
毎に適切な量子化ステップを決定する。図6は、見積り
器7の一例を示す。n個の量子化回路201 、202
・・・、20n に対して、DCT回路4からの係数デー
タが供給される。これらの量子化回路201 〜20n
は、量子化ステップ発生回路21から互いに異なる量子
化ステップΔ1、Δ2、・・・、Δnがそれぞれ供給さ
れる。
【0041】各量子化ステップで割算され、整数化され
た出力が可変長符号化回路221 〜22n にそれぞれ供
給される。これらの可変長符号化回路221 〜22
n は、実際に可変長コードを発生する可変長符号化回路
9と異なり、可変長符号化出力のコード長のデータを発
生する。このコード長のデータが累算回路231 〜23
nにそれぞれ供給される。累算回路231 〜23n
は、端子24からリセットパルスが供給される。累算回
路231 〜23n は、バッファリングユニットで発生し
たコード信号の量を求めるもので、バッファリングユニ
ット毎にリセットパルスが発生する。累算回路231
23n の累算出力が判定回路25に供給される。
【0042】判定回路25には、端子26からの目標値
Amと端子27からのアクティビィティコードATとが
供給される。累算回路231 〜23n の出力と目標値A
mとが比較され、目標値Amを超えない範囲で最も目標
値Amと近く、且つそのDCTブロックのアクティビィ
ティに適応した量子化ステップが判定される。この判定
出力により量子化番号QNOが決定され、出力端子28
に取り出される。この量子化番号QNOが量子化回路6
に供給される。量子化回路6には、量子化番号を量子化
ステップに変換するROMが備えられている。
【0043】見積り器7としては、図6に示す構成に限
られず、異なる量子化ステップで順次量子化を行う方式
等、種々の構成のものを採用できる。また、全ての次数
の交流分の係数データに対して、共通の量子化ステップ
を適用するのに限らず、その次数に応じた量子化ステッ
プを使用しても良い。つまり、交流分の係数データを次
数に応じて、複数のグループに分割し、量子化ステップ
として、複数のグループのそれぞれに対するものを用意
する。そして、量子化ステップを異ならせる場合、複数
のグループに対する量子化ステップの組を複数個準備
し、複数の量子化ステップの組で量子化を行い、その結
果を参照して最適な量子化ステップが決定される。
【0044】さらに、磁気テープ上には、2本のトラッ
クが二つの近接して配された回転ヘッドによって同時に
形成され、1フレームのデータが複数のトラックに分割
して記録される。前述の各タイプのトラック数を図7に
示す。SD50およびSDワイド50では、1フレーム
のデータが12本のトラックに記録され、SD60およ
びSDワイド60では、1フレームのデータが10本の
トラックに記録される。SD−L50、SD−L60の
それぞれは、データ量が半分なために6本および5本の
トラックに1フレームデータが分割して記録される。な
お、PCMオーディオ信号は、エラー訂正符号化され、
1トラック内に設けられたオーディオデータ記録区間に
記録される。
【0045】図7Bは、1バッファリングユニット(B
UF)に含まれるDCTブロック数を示す。SDおよび
SDワイドの場合では、5シンクブロックのデータエリ
ア内に、5マクロブロック(30DCTブロック)のコ
ード信号が配置されるように、バッファリングがなされ
る。言い換えれば、バッファリングユニット(5マクロ
ブロック)のデータ量が5個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される。SD−Lでは、6
マクロブロック+4DCTブロック=40DCTブロッ
クが1バッファリングユニットに含まれる。
【0046】磁気テープ上の1トラックには、図7Cに
示すように、バッファリングユニットBUF0〜BUF
26のデータが記録され、各バッファリングユニット
は、5シンクブロックSYNC1〜SYNC5で構成さ
れる。このトラックフォーマットは、統一的な処理のた
めに、前述のビデオ信号のタイプの間で同一とされてい
る。
【0047】シャフリング回路3でなされるシャフリン
グ処理について説明する。SD50の1フレームのデー
タのシャフリング処理が基本的であり、まず、これにつ
いて説明する。図8に示すような1フレームの(45×
36)マクロブロックのビデオデータを水平方向に5分
割する。これは、バッファリングユニットが5マクロブ
ロックで構成されるからである。さらに、1フレームの
データを垂直方向にトラック数(12)で等分する。従
って、図8に示すように、(9×3=27マクロブロッ
ク)の新たなブロックが形成される。これをスーパマク
ロブロックと呼ぶことにする。1フレーム内には、(5
×12=60スーパマクロブロック)が存在する。
【0048】各列の12スーパマクロブロックに対し
て、図に示すように、0〜11のスーパマクロブロッ
ク番号を規定する。スーパマクロブロック番号が1フレ
ームのデータが記録されるトラック番号と対応してい
る。各列間で、スーパマクロブロック番号の配列を変え
ることによって、シャフリングが達成される。
【0049】各スーパマクロブロック内の27マクロブ
ロックは、図8に示すように、0〜26のマクロブロッ
ク番号が付される。バッファリングユニットの5マクロ
ブロックを集める時には、(スーパマクロブロック番号
−マクロブロック番号)の5箇所の位置から集める。例
えばバッファリングユニットBUF0の(0−0)は、
各列の番号0のスーパマクロブロックから番号0のマク
ロブロックを集めたものである。
【0050】シャフリングされたビデオデータが上述の
ように、DCT変換、バッファリング処理、可変長符号
化等の処理をされてから磁気テープに記録される。連続
する2フレームのビデオデータと対応する記録データ
は、図9のトラックフォーマットで記録される。これ
は、図7Cに示すものを2フレームにわたって表したも
のである。そして、奇数フレームのトラックと偶数フレ
ームのトラッとの間では、記録順序が変更されている。
上述のシャフリング処理によって、2個の回転ヘッドの
一方のクロッグ、テープのスクラッチ傷等で生じるエラ
ーを分散することができ、その結果、エラー修整が容易
となる。
【0051】SD50システムおよび後述のSD60シ
ステムに関して、一つのバッファリングユニットに含ま
れる5シンクブロック(SYNC1〜SYNC5)を上
から順に並べて図10に示す。各シンクブロックには、
1マクロブロックが含まれ、1バッファリングユニット
には、5マクロブロック(=30DCTブロック)が含
まれる。
【0052】1シンクブロックの長さは、例えば90バ
イトである。シンクブロックの先頭にブロック同期信号
SYNC(2バイト)が位置し、その後に、ID信号が
位置する。このID信号は、2バイトのID信号(ID
0、ID1)およびID信号に対するパリティIDP
(1バイト)からなる。残りの85バイトの内の77バ
イトがデータエリアであって、最後の8バイトが積符号
の内符号のパリティである。データエリアの先頭に、量
子化ステップを識別するための1バイトの量子化番号Q
NOおよび補助コードAUXが位置する。その後の75
バイトがデータ(可変長コードあるいは外符号化のパリ
ティ)である。
【0053】1シンクブロックには、1マクロブロック
(YYYY、U、V)に関するコード信号および各DC
Tブロックに関してのアクティビィティコードATおよ
び動きフラグMが挿入される。動きフラグMは、DCT
ブロック毎に検出された動きの有無を示す1ビットのフ
ラグである。図1では、簡単のため、動き検出回路は、
省略されている。
【0054】75バイトのエリアがそれぞれが一定長、
例えば18バイトの長さの4個のエリアと、端数の先頭
のエリアとに分割される。この18バイト毎に、1マク
ロブロックの4個のYのDCTブロックで発生した直流
成分(9ビット)を配置し、その後に、動きフラグMお
よびアクティビィティコードATを配置する。18バイ
トのエリアが12バイトおよび6バイトのエリアにそれ
ぞれ分割される。この結果、先頭の端数のエリア以外に
8個のエリアが形成される。
【0055】先頭のエリアが固定のAC−Hエリアとさ
れる。直流分を含む次の12バイトのエリアがYのAC
−Lエリアとされ、6バイトのエリアが固定AC−Hエ
リアとされる。次の18バイトのエリアには、YのAC
−Lエリアと、C(例えばU)の直流分、動きフラグ
M、アクティビィティコードAT、AC−Lのためのエ
リアとが含まれる。さらに、次の18バイトのエリアが
YのAC−Lエリア、固定AC−Hエリアとされ、最後
の18バイトのエリアがYのAC−Lエリアと、C(例
えばV)の直流分、動きフラグM、アクティビィティコ
ードAT、AC−Lのためのエリアとされる。各AC−
Lエリアからはみ出したAC−H成分が先頭のAC−H
エリアから順に詰め込まれる。AC−Lエリア内に空き
エリア、すなわち、可変ACエリアが存在すれば、ここ
にも、はみ出したAC−H成分が詰められる。
【0056】ID信号は、フレームID、フォーマット
識別ビット、記録データの種類を示す2ビット、シンク
ブロックアドレス、パリティバイトIDPを含む。フレ
ームIDは、フレーム毎に反転する。識別ビットは、こ
の実施例のディジタルVTR用のフォーマットとそれ以
外のフォーマット、例えばデータ記憶装置のフォーマッ
トとを識別する。これが“1”の時は、ディジタルVT
R用のフォーマットを意味し、これが“0”の時は、他
のフォーマットを意味する。記録データ識別ビットは、
記録データの種類(ビデオ、オーディオ等)を表す。さ
らに、シンクブロックアドレスは、1フレームのデータ
を含み、複数本のトラックに分割して記録される全シン
クブロックに対して、通番で符されたアドレスである。
【0057】さらに、データエリア内の補助コードAU
Xも、一種のID信号であって、ビデオ信号の放送形
式、オーディオのモード等の情報が有している。データ
エリア内に量子化番号QNO、補助コードAUXを記録
しているのは、ID信号のエラー訂正符号よりも、デー
タエリア内のデータに関するエラー訂正符号の方がより
訂正能力が高いからである。
【0058】上述のシンクブロックのデータは、フレー
ム化回路11によって構成される。このシンクブロック
のデータ構成は、以下の点で改良されている。第1に、
1シンクブロック内に、略1マクロブロックのコード信
号が存在するので、変速再生時のように、1シンクブロ
ックの単位で再生されたデータを有効に利用できる。第
2に、AC−Hエリアとして、固定のエリアが設けら
れ、然も、これらが分散されているので、AC−H成分
が伝搬エラーでエラーとなる割合を低減できる。第3
に、固定のAC−Hエリアが最初の直流分より前に設け
られている。従って、そのシンクブロックからはみ出し
たAC−H成分が前の方に詰められることになり、他の
シンクブロックにまたがる可能性を低くすることができ
る。第4に、そのシンクブロックからはみ出したAC−
H成分を固定AC−Hエリアの先頭から詰めているの
で、AC−H成分がアドレス情報を持つことになる。そ
の結果、前のシンクブロックにエラーがあっても、次の
シンクブロックでリフレッシュできる。
【0059】SD50の上述のシャフリング処理および
トラックフォーマットを他のタイプのビデオ信号に対し
ても、拡張する。以下、SD50以外のタイプのビデオ
信号の処理を説明する。まず、SD60のビデオ信号の
処理を図11を参照して説明する。1フレームでは、図
11に示すように、(22.5×60マクロブロック)
のビデオデータが存在する。これを(45×30マクロ
ブロック)の配列に変形する。
【0060】この変形は、各行の22.5マクロブロッ
クを22マクロブロックと端数の0.5マクロブロック
とに分け、第2、第4、・・・第60の偶数番目の行に
位置する、22マクロブロックを奇数番目の行の22マ
クロブロックの後に接続し、最後に、2個の0.5マク
ロブロックを合わせて1マクロブロックとすることでな
される。その結果、(45×30マクロブロック)の配
列が得られる。SD60では、1フレームのデータが1
0トラックに記録されるので、垂直方向にこれを10分
割する。一方、SD50と同様に水平方向を5等分す
る。従って、(5×10スーパマクロブロック)の配列
が形成される。
【0061】50個のスーパマクロブロックの各列に対
して、シャフリングパターンに対応して番号付けがなさ
れる。SD50と同様に、スーパブロック内の27マク
ロブロックに対して番号付けがされる。そして、SD6
0のトラックフォーマットは、図7Cおよび図9と同一
である。SD60では、1フレームのデータが10本の
トラックに記録されるので、(m=9)である。このS
D60の1バッファリングユニットのデータ構成は、上
述のSD50と同様に、図10に示すものである。
【0062】次に、SDワイド50について、図12を
参照して説明する。(60×36マクロブロック)の1
フレームのビデオデータが垂直方向にトラック数(1
2)で等分される。水平方向では、バッファリングユニ
ットが6マクロブロック+4DCTブロックのために、
端の(3×36マクロブロック)(A、Bの符号で示
す)を除く54マクロブロックが6等分される。その結
果、この両端部を除いて(6×12スーパマクロブロッ
ク)が形成される。スーパマクロブロックが27個のマ
クロブロックで構成されるのは、上述と同様である。
【0063】各列の12個のスーパマクロブロックの各
列に対して、シャフリングパターンに対応して番号付け
がなされる。SDワイド50のトラックフォーマット
は、図7Cおよび図9と同一である。例えばバッファリ
ングユニットBUF0の(0−0)は、各列の番号0の
スーパマクロブロックから番号0のマクロブロックを集
めた6マクロブロックである。SDワイド50では、
(m=11)である。1フレームの画像の両端部のシャ
フリング処理については後述する。
【0064】図13は、SDワイド60の処理を示す。
1フレームでは、図13に示すように、(30×60マ
クロブロック)のビデオデータが存在する。これを(6
0×30マクロブロック)の配列に変形する。この変形
は、各行の30マクロブロックを27マクロブロックと
左端の1マクロブロックと右端の2マクロブロックとに
分け、第2、第4、・・・第60の偶数番目の行に位置
する、27マクロブロックを奇数番目の行の27マクロ
ブロックの後に接続する。奇数番目の行の両端の3マク
ロブロックを左端に付加し、偶数番目の行の両端の3マ
クロブロックを右端に集める。これによって、(60×
30マクロブロック)の配列が得られる。両端部にそれ
ぞれAおよびBの符号を付す。
【0065】SDワイド60では、1フレームのデータ
が10トラックに記録されるので、垂直方向にこれを1
0分割する。一方、両端部A、Bを除く54ブロックを
水平方向に6等分する。その結果、この両端部を除いて
(6×10スーパマクロブロック)が形成される。スー
パマクロブロックが27個のマクロブロックで構成され
るのは、上述と同様である。
【0066】(6×10)のスーパマクロブロックの各
列に対して、シャフリングパターンに対応して(0〜
9)の番号付けがなされる。そして、SDワイド60の
トラックフォーマットは、図7Cおよび図9と同一であ
る。SDワイド60では、(m=9)である。1フレー
ムの画像の両端部の処理については後述する。
【0067】図14は、SD−L50システムのシャフ
リング処理を示す。このシステムでは、1フレームが
(30×36=1080マクロブロック)であり、27
DCTブロックを含むスーパマクロブロックで1フレー
ムが分割される。図14に示すように、1フレームの周
辺部から18個の(1×6マクロブロック)のストライ
ブ部分を切取り、残りの972マクロブロックを36個
のスーパマクロブロックに分割する。各スーパマクロブ
ロックが(0〜26)の番号付けがされたマクロブロッ
クを含むのは、上述と同様である。この分割は、矩形と
ならず、例示のように、ジグソーパズル状となる。
【0068】縦方向に並ぶm(=6)のスーパマクロブ
ロック毎にシャフリング番号が付される。SD−L50
のトラックフォーマットも図7Cおよび図9と同一であ
る。周辺部の108マクロブロックは、図14中でA、
B、Cの符号を付して示すように、それぞれが36マク
ロブロックのグループに分けられる。この1フレームの
画像の両端部の処理については後述する。
【0069】図15は、SD−L60の処理を示す。1
フレームでは、(15×60マクロブロック)のビデオ
データが存在する。これを(30×30マクロブロッ
ク)の配列に変形する。この変形は、第2、第4、・・
・第60の偶数番目の行に位置する、15マクロブロッ
クを奇数番目の行の15マクロブロックの後に接続す
る。さらに、+の符号を付した30マクロブロックは、
第1行の左端のものを除く14マクロブロックと、第2
行の左端の1マクロブロックと、第60行の右端のもの
を除く14マクロブロックと、第59行の右端の1マク
ロブロックとを含む。−の符号を付した60マクロブロ
ックは、奇数番目の行の左端の30マクロブロックと、
偶数番目の行の右端の30マクロブロックとの合計60
マクロブロックを含む。
【0070】これらの周辺マクロブロック(合計90マ
クロブロック)を図15に示すように、(30×30マ
クロブロック)の周辺に配する。周辺マクロブロックを
除く810マクロブロックを30個のスーパマクロブロ
ックに分割する。各スーパマクロブロックが(0〜2
6)の番号付けがされたマクロブロックを含むのは、上
述と同様である。この分割は、矩形とならず、例示のよ
うに、ジグソーパズル状となる。
【0071】縦方向に並ぶm(=5)のスーパマクロブ
ロック毎にシャフリング番号が付される。SD−L60
のトラックフォーマットも図7Cおよび図9と同一であ
る。周辺部の90マクロブロックは、図15中でA、
B、Cの符号を付して示すように、それぞれが30マク
ロブロックのグループに分けられる。この1フレームの
画像の両端部の処理については後述する。
【0072】SDワイドおよびSD−Lシステムにおけ
る周辺マクロブロックの処理について、図16を参照し
て説明する。SDワイド50システムでは、前述し、図
12に示すように、それぞれが(3×36マクロブロッ
ク)の周辺マクロブロックAおよびBが発生する。SD
ワイド60システムでは、前述し、図13に示すよう
に、それぞれが(3×30マクロブロック)の周辺マク
ロブロックAおよびBが発生する。この両者を合わせて
たものを垂直方向に3マクロブロックずつで分割する。
その結果、得られる周辺スーパマクロブロック(=6×
3=18マクロブロック)内のそれぞれに対して、図1
6に示すように、a〜rの符号を付す。なお、(18マ
クロブロック=27×4 =108DCTブロック)であ
る。
【0073】SD−L50システムでは、前述し、図1
4に示すように、それぞれが(1×36マクロブロッ
ク)の周辺マクロブロックA、BおよびCが発生する。
SD−L60システムでは、前述し、図15に示すよう
に、それぞれが(1×30マクロブロック)の周辺マク
ロブロックA、BおよびCが発生する。図16に示すよ
うに、これらを合わせてたものを垂直方向に6マクロブ
ロックずつで分割する。その結果、得られる周辺スーパ
マクロブロック(=3×6=18マクロブロック)内の
それぞれに対して、図16に示すように、a〜rの符号
を付す。
【0074】さらに、周辺スーパマクロブロックのa〜
rの18マクロブロックが図16に示すように、4DC
Tブロック毎に27個(n−0〜n−26)に分割され
る。ここで、SDワイド50システムでは、(n=0〜
11)であり、SDワイド60システムでは、(n=0
〜9)であり、SD−L50システムでは、(n=0〜
5)であり、SD−L60システムでは、(n=0〜
4)である。
【0075】上述のようにシャフリングされたSDワイ
ドおよびSD−Lの1バッファリングユニット(=40
DCTブロック)のデータは、図17に示す5シンクブ
ロック構成として記録される。各シンクブロックのデー
タエリアの前側には、(6DCTブロック:1マクロブ
ロック)の符号化出力が配置される。上側の3個のシン
クブロックの残りのデータエリアに(6DCTブロッ
ク:1マクロブロック)の符号化出力が配置される。そ
の結果、36DCTブロックが配置される。太線で示す
ように、下側の2シンクブロックの残りのデータエリア
内に4DCTブロックが配置される。このように40D
CTブロックを5シンクブロックのデータエリア内に配
置できる。
【0076】この図17のデータ構成において、6DC
Tブロックは、上側の3個のシンクブロックを正しく再
生できた時に、1マクロブロックとして再生画像に寄与
することができる。また、4DCTブロックは、他のバ
ッファリングユニットに含まれる2DCTブロックを正
しく再生できた時に、1マクロブロックとして再生画像
に寄与することができる。エラー訂正符号化の処理を考
慮する時、あるいは変速再生時には、これらのDCTブ
ロック、特に、4DCTブロックは、1マクロブロック
として寄与できなくなる危険性が高いものである。
【0077】上述の図16に示すような周辺スーパマク
ロブロックの処理で得られた4DCTブロックが上述の
太線で囲んだデータエリア内に配される。従って、この
4DCTブロックがエラーデータとなっても、再生画像
中で周辺部の目立たない劣化とできる。変速再生時の画
像についても、同様にして向上できる。さらに、複数の
シンクブロックにまたがる6DCTブロックを固定せず
に、巡回すれば、より好ましい。
【0078】
【発明の効果】この発明によれば、バッファリングユニ
ットに複数例えば6個のマクロブロックを配置する時
に、シャフリングによって1フレーム内の異なる位置の
マクロブロックを同一のバッファリングユニットに配置
でき、バッファリングユニットによって発生データ量が
ばらつくことを防止できる。また、この発明によれば、
バッファリングユニットに配置されるDCTブロックの
個数例えば40がマクロブロックのDCTブロックの個
数の整数倍でない場合では、1マクロブロックを構成で
きない複数例えば4個のDCTブロックとして、画像の
周辺部のものを選定するので、変速再生時のように、断
片的にしか再生データが得られない場合でも、再生画像
の劣化を目立たないものとできる。また、画像中心部
符号化出力と周辺部の符号化出力とを混在したデータに
関してバッファリング処理を行うので、これらの境界が
目立つことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたディジタルVTRの記録
データ処理回路のブロック図である。
【図2】SDタイプのビデオ信号の説明に用いる略線図
である。
【図3】SDワイドタイプのビデオ信号の説明に用いる
略線図である。
【図4】SD−Lタイプのビデオ信号の説明に用いる略
線図である。
【図5】DCTの説明に用いる略線図である。
【図6】見積り器の一例のブロック図である。
【図7】この一実施例のトラック数、バッファリングユ
ニットおよびトラックフォーマットの説明のための略線
図である。
【図8】SD50システムのシャフリングの説明のため
の略線図である。
【図9】テープ上のトラックフォーマットを示す略線図
である。
【図10】SDシステムにおけるバッファリングユニッ
トのデータ構成を示す略線図である。
【図11】SD60システムのシャフリングの説明のた
めの略線図である。
【図12】SDワイド50システムのシャフリングの説
明のための略線図である。
【図13】SDワイド60システムのシャフリングの説
明のための略線図である。
【図14】SD−L50システムのシャフリングの説明
のための略線図である。
【図15】SD−L60システムのシャフリングの説明
のための略線図である。
【図16】SDワイドおよびSD−Lシステムの周辺部
のシャフリングの説明のための略線図である。
【図17】SDワイドおよびSD−Lシステムにおける
バッファリングユニットのデータ構成を示す略線図であ
る。
【符号の説明】
3 シャフリング回路 4 DCT回路 6 量子化回路 7 見積り器 11 フレーム化回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/804 H04N 5/92 G11B 20/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、
    上記符号化出力の1フレーム分を記録媒体上に複数のト
    ラックとして記録するようにしたディジタルビデオ信号
    の記録装置において、 上記ディジタルビデオ信号をコサイン変換ブロックに分
    割するブロック化手段と、 輝度信号および色差信号の複数個の上記コサイン変換ブ
    ロックによってマクロブロックが構成され、1フレーム
    分のマクロブロックの2次元配列の垂直方向をトラック
    数M(Mは、2以上の正の整数)で分割し、上記2次元
    配列の水平方向をバッファリングユニットに含まれるマ
    クロブロック数N(Nは、2以上の正の整数)で分割す
    ることによって、M行N列のスーパマクロブロックの2
    次元配列を構成し、 上記スーパマクロブロックの2次元配列において、行お
    よび列の両者が異なる位置のN個の上記スーパマクロブ
    ロックからそれぞれN個のマクロブロックを取り出すシ
    ャフリングを行い、 コサイン変換および可変長符号化を行うと共に、上記シ
    ャフリングで取り出された上記N個のマクロブロックの
    符号化出力のデータ量を目標データ量に制御する符号化
    手段と、 上記符号化手段の出力をシンクブロックの構成として、
    上記記録媒体上に記録するための記録手段とを備え、 上記バッファリングユニットに含まれる上記コサイン変
    換ブロックの数が上記マクロブロックを構成するコサイ
    ン変換ブロックの数の整数倍よりα(αは、1以上の正
    の整数)大きい場合には、上記スーパマクロブロックの
    M行N列の2次元配列を1フレームの画像の中心部のマ
    クロブロックによって構成し、1フレームの画像の周辺
    部に含まれるマクロブロックによって周辺スーパマクロ
    ブロックを構成し、上記スーパマクロブロックおよび上
    記周辺スーパマクロブロックに対してシャフリングを行
    い、上記周辺スーパマクロブロックから取り出したα個
    コサイン変換ブロックを上記バッファリングユニット
    にそれぞれ挿入するようにしたディジタルビデオ信号の
    記録装置。
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