JP3569303B2 - データ分離処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばテレビジョン信号のようなディジタルビデオ信号の成分を分離する信号処理装置に関する。特に本発明は、潜在的クロック制御（同期）の問題をできるだけ少なくする方法で高精細度ディジタルテレビジョン信号中のＳｔａｎｄａｒｄ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ（標準の優先順位）成分とＨｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ（高い優先順位）成分を分離するデータ分離処理装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
一般に、高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）信号は、標準的なテレビジョン画像（例えば、ＮＴＳＣ）の水平および垂直解像度の約２倍の解像度を有し且つ標準テレビジョン画像よりも広いアスペクト比を有する画像情報を含むものと理解されている。ＨＤＴＶ信号は同時放送技術を使用して放送される。この場合、同一番組の構成要素を２つに分けて、別々の標準６ＭＨｚチャネルを通して同時に放送される。２つに分けた番組構成要素の中の一方は１つのチャネルで放送される標準精細度ＮＴＳＣ情報を含んでおり、他方はもう１つの６ＭＨｚチャネルで放送される高精細度情報を含んでいる。
【０００３】
高精細度同時放送チャネルは信号の符号化およびデータ圧縮技術を含むディジタル信号処理を使用して（標準６ＭＨｚチャネルで）実施することができる。高精細度ディジタルビデオデータを伝送用に符号化する処理において、ビデオデータは圧縮され、層状の符号化されたフォーマットで伝送される。層状のフォーマットは、データの区切りを識別するヘッダデータを含み、伝送中にデータが失われると、受信機では受信したデータストリーム内に適当なリエントリポイント
（再入力点）を見つけることができる。データが失われたり劣化したりして受信機で混乱やサービスの中断を特に防ぐために、符号化されたビデオデータをトランスポートブロックで構成することができる。トランスポートブロックには、ビデオデータの比較的小部分を識別する付加的ヘッダデータが含まれる。ヘッダデータには、それぞれのトランスポートブロック内のデータリエントリポイントを示す指標を含めるのが有利である。
【０００４】
ビデオデータは、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｚｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）フォーマットあるいは類似したフォーマットのように、種々の方法で圧縮される。ＭＰＥＧは、国際標準化機構（ＩＳＯ）で確立されている標準的な符号化フォーマットである。基準は、１９９１年１１月２３日に改訂されたＩＳＯ／ＩＥＣ ＤＩＳ １１１７２，“ディジタル記憶媒体のための動画像および関連するオーディオ”という文書に述べられている。この文書は一般的な符号フォーマットの説明のために本文中に参考として取り入れられている。ＭＰＥＧと類似の処理および関連するヘッダを備えたビデオデータトランスポートブロックを有利に使用する高精細度テレビジョン信号を処理するシステムは、エイ・エイ・アカンポラ（Ａ．Ａ．Ａｃａｍｐｏｒａ）氏外に付与された“符号化されたビデオ信号を伝送用に区切る装置”という名称の米国特許第５，１６８，３５６号に述べられている。そのシステムでは、トランスポート処理回路を使用して、データワードをトランスポートデータパケットの形にし、これらのデータパケットはトランスポートブロックを構成する。またトランスポート処理回路は、必要とされるトランスポートヘッダを発生し、これらのヘッダを適当なトランスポートデータパケットと合成して、トランスポートブロックを形成する。
【０００５】
同時放送と関連して有利に使用される例示的ＨＤＴＶ信号処理システムは、エイチ・イー・ホワイト（Ｈ．Ｅ．Ｗｈｉｔｅ）氏により１９９１年２月４日に出願された出願係属中の米国特許出願第６５０，３２９号に述べられている。そのシステムでは、高精細度画像情報を含むテレビジョン信号は、６ＭＨｚ伝送帯域内で周波数多重化された２つの３２−ＱＡＭ（直交振幅変調された）搬送波を使用して伝送される。搬送波のうち一方は高い優先順位の情報を伝送し、他方の搬送波は、標準の（低い）優先順位の情報を伝送する。高い優先順位情報とは、完全な画像よりも劣るが、見ることのできる画像を作り出すのに必要とされる情報であり、それ以外の情報である標準の優先順位情報よりも著しく多量の電力を使用して伝送される。
【０００６】
アカンポラ氏外による特許で述べられているように、ホワイト氏の特許出願で述べられた２重搬送波、２重優先順位形式のビデオ信号は、ＭＰＥＧと類似のフォーマットに従って最初に圧縮される。その後ＭＰＥＧタイプの信号の符号ワードは、それぞれの符号ワードのタイプの相対的重要度に応じて、２つのビットストリームに分解される。重要性の比較的高いビットストリームと重要性の比較的低いビットストリームは、それぞれ高い優先順位および標準の（低い）優先順位の状態を割り当てられ、それぞれの搬送波で伝送される。
【０００７】
信号処理の実際の、あるいは起こりうる混乱をできるだけ少なくして、ＭＰＥＧタイプの符号ワードを高い優先順位ビットストリームと標準の優先順位ビットストリームに分解することが望ましいことであると認識される。特に、関連するシステムのクロックを妨害するなどしてビットストリームを中断する必要なしにそのような分解を達成することが望ましいこととして認識され、それによって、クロックの停止／開始の同期性の困難な問題が排除される。
【０００８】
【発明の概要】
本発明に従うデータ分離処理装置は、パックされ符号化された高い優先順位データの出力ビットストリーム、およびパックされ符号化された標準の優先順位データの出力ビットストリームを発生する、高精細度ビデオ信号符号化システムの中に含まれる。図に示す実施例では、高い優先順位出力は、可変長符号ワード
（以下ＶＬＣで略す。ＶＬＣ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）のビットストリームに応答すると共に、関連する高い優先順位データワードの長さを表示するデータワードに応答する高い優先順位データパッカーにより発生される。同様に、標準の優先順位出力は、またＶＬＣビットストリームに応答し、また関連する標準の優先順位データワードの長さを表示するデータワードに応答する標準の優先順位データパッカーにより発生される。分解され高い優先順位および標準の優先順位データ区分にパックされるＶＬＣビットストリームは両方のデータパッカーに連続的に供給される。
【０００９】
本発明の特徴に従い、ＬＥＮＧＴＨデータワードは各可変長符号ワード（ＶＬＣ）に関連している。ＬＥＮＧＴＨワードは、関連する標準の（低い）優先順位ＶＬＣの長さ（ビット数）を表示するＳＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ） ＬＥＮＧＴＨワードと、関連する高い優先順位ＶＬＣの長さ（ビット数）を表示するＨＰ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ） ＬＥＮＧＴＨワードに分離できる。標準の優先順位データパッカーは、ＳＰ ＬＥＮＧＴＨワードとＶＬＣビットストリームに応答する。高い優先順位データパッカーは、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨワードとＶＬＣビットストリームに応答する。標準の優先順位ＶＬＣの存在している間、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨワードの値はゼロに設定され、そのため、高い優先順位データパッカーは使用されなくなり、その間、標準の優先順位データパッカーは標準の優先順位ＶＬＣを処理する。同様に、高い優先順位ＶＬＣの存在している間、ＳＰ ＬＥＮＧＴＨワードの値はゼロに設定され、それにより、標準の優先順位パッカーは使用されなくなり、その間、高い優先順位ＶＬＣは高い優先順位データパッカーにより処理される。ＳＰ ＬＥＮＧＴＨおよびＨＰ ＬＥＮＧＴＨワードをゼロに設定すると有利なことに、ゼロに設定されないＬＥＮＧＴＨワードに関連するデータのためのルート機構として役立ち、ＶＬＣビットストリームがＨＰデータパッカーとＳＰデータパッカーの間で切り換えられるのが避けられ、またそれによってクロック停止／開始の同期の問題が避けられる。
【００１０】
【実施例】
図１に示すように、本発明の原理に従うデータ分離処理装置は、エイ・エイ・アカンポラ氏外に付与された“符号化されたビデオ信号を伝送用に区分けする装置”という名称の米国特許第５，１６８，３５６号に述べられている、ＭＰＥＧと類似の原理を使用する高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）符号化システムに関連して説明される。このようなシステムの或るいくつかの特徴を示し、図３、図４のＡとＢ、図５および図６に関連して説明する。
【００１１】
図１において、信号分離／復号回路１１０はＭＰＥＧ標準に従って発生される入力信号ＬＥＮＧＴＨおよびＨ／Ｓを受け取る。ＬＥＮＧＴＨ信号は、関連する可変長符号ワードと一致する６ビットの並列ワードから成り、それらの符号ワードのビット長を表示する。ＬＥＮＧＴＨ信号は、可変長符号ワードを発生するデータ圧縮装置、例えば図３の圧縮器３１０に関連する回路網により発生される。従来のデータ処理技術を使用し、各ＶＬＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）が発生されると、そのビット長が感知され、ＬＥＮＧＴＨ信号として２進形式で符号化され、関連するＶＬＣと一致する６ビットの並列路を通って伝送される。信号Ｈ／Ｓは１ビットの高／低の優先順位表示信号であり、論理“高”期間の間高い優先順位搬送波で伝送しようとするデータがＶＬＣビットストリーム内に発生している間、論理“高”を呈する。逆に、表示信号Ｈ／Ｓの論理“低”は、論理“低”の期間の間低い優先順位搬送波で伝送しようとする低い優先順位データがＶＬＣビットストリーム内に発生していることを示す。
【００１２】
回路１１０は入力モジュロ３２リミッタおよびアンドゲート１１４とナンドゲート１１６を含み、図１に示すように構成されている。アンドゲート１１４とナンドゲート１１６は、おのおのゲートアレイであり、リミッタ１１２からの並列６ビット出力信号を処理する。回路１１０は、高／低の優先順位表示信号Ｈ／Ｓの論理状態に従って、連続的入力ＬＥＮＧＴＨワードを、低い優先順位ワード長表示データ（ＳＰ ＬＥＮＧＴＨ）と高い優先順位ワード長表示データ（ＨＰ
ＬＥＮＧＴＨ）に分離する。例えば、高い優先順位データワードが発生している間、表示信号Ｈ／Ｓが論理“高”（１）レベルを呈すると、ナンドゲート１１６の出力は６ビットの論理“低”（０）レベルを呈し、それにより、ＳＰ ＬＥＮＧＴＨ表示データはゼロに設定される。同時に、アンドゲート１１４は動作可能となり、６ビット（高い優先順位）ＬＥＮＧＴＨワードをＨＰ ＬＥＮＧＴＨ表示信号として通過させる。低い優先順位データが発生している間、表示信号Ｈ／Ｓが論理“低”を呈すると、逆の結果が得られる。この場合、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨ表示データはゼロに設定され、アンドゲート１１６はＳＰ ＬＥＮＧＴＨデータを通過させる。
【００１３】
入力可変長符号ワード（ＶＬＣ）の長さは０〜３２ビットの間と予想されるので、ＬＥＮＧＴＨワードには６ビットが使用される。３３〜６３ビットの範囲にある許されない長さは６ビットのワードで表わすことができるので、またそのような値は外部的要因（電力サージなど）により発生され、あとに続く累算器において問題を起こすので、入力ＬＥＮＧＴＨワードは最初にモジュロ３２リミッタ１１２により処理される。リミッタ１１２は出力ワードの数を０〜３２に制限して、関連するＭＰＥＧ可変長符号ワードの３２ビット限界を越えるのを防ぐ。例えば、数３４を表わす入力ＬＥＮＧＴＨワードは、数２を表わす出力ワードとして現れる。その結果生じる符号ワードは、長さ“２”でパックされる。だが、長さ“３４”は許されない長さであるから、これは不正確になりそうである。しかしながら、その結果起こるエラーは回復可能である。範囲外の長さが存在するならば、そうならないかも知れない。
【００１４】
分離された高い優先順位および低い優先順位ワード長表示データＨＰ ＬＥＮＧＴＨおよびＳＰ ＬＥＮＧＴＨは、それぞれの高い優先順位および低い優先順位データパッカー１５５および１４５の制御入力に供給され、データパッカーはパックされたＶＬＣデータワードのビットストリームをそれぞれの出力に供給する。また同時にデータパッカーはＶＬＣビットストリームを受け取る。Ｈ／Ｓ表示信号が論理“高”を呈すると、高い優先順位ワード長表示データＨＰ ＬＥＮＧＴＨは対応するＶＬＣと一致して存在し、低い優先順位ワード長表示データＳＰ ＬＥＮＧＴＨはゼロ値を呈する。逆に、Ｈ／Ｓ表示信号が論理“低”を呈すると、低い優先順位ワード長表示データＳＰ ＬＥＮＧＴＨは対応するＶＬＣと一致して存在し、高い優先順位ワード長表示データＨＰ ＬＥＮＧＴＨはゼロ値を呈する。データパッカー１４５と１５５からのパックされたデータはグループとしてトランスポートブロックに分けられる。各ブロックは定められた数のデータワードを含んでおり、データワードの前にあるトランスポートヘッダには、デコーダで識別を容易にするための情報が含まれている。関連するヘッダを備えたビデオデータトランポートブロックを使用するビデオ信号処理システムは前述したアカンポラ氏外の特許に述べられており、本出願では図３〜図６に関連して述べられている。
【００１５】
低い優先順位および高い優先順位のＬＥＮＧＴＨワードをゼロに設定する技術は、有利なことに、３２ビットの並列母線を通って伝送されるＭＰＥＧ可変長符号ワードの処理を簡略化する。特に、この技術により、ＶＬＣ母線は低い優先順位および高い優先順位データパッカー１４５および１５５に同時に且つ継続的に接続され、パックする前に可変長符号ワードをＨＰデータとＳＰデータに分離するためにＶＬＣビットストリームを中断する必要がない。システムは中断されずにクロックされた状態にあり、そのため、開始／停止クロックの同期に伴なう困難な問題が避けられる。またゼロ設定処理により、図２に関して述べるように、データパッカー１４５と１５５に関連する累算器の動作を簡単化する。例えば、低い優先順位または高い優先順位処理と関連する累算器は、関連する低い優先順位または高い優先順位ＬＥＮＧＴＨワードがゼロに設定されると、蓄積された最後の値でアイドル（ｉｄｌｅ）状態にさせられる（すなわち、蓄積された最後の値は、アイドル状態の間、絶えずゼロ値で増加される）。また、このような動作は、累算器の動作に関するクロック制御および同期の問題を無くする。
【００１６】
図２は、図１のデータパッカー１４５および１５５の詳細を示す。高い優先順位データパッカー１５５はバレルシフタ２５６と累算器２５７を含んでおり、低い優先順位データパッカー１４５は、同様に構成されたバレルシフタ２４６と累算器２４７を含んでいる。バレルシフタ２５６と２４６は、信号入力において、３２ビットの並列可変長符号ワードビットストリームを同時に受け取り、またそれぞれのアドレス入力において累算器２５７と２４７は、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨおよびＳＰ ＬＥＮＧＴＨ表示データをそれぞれ受け取る。バレルシフタ２５６と２４６は標準ユニットであり、例えばテキサス・インスツルメント（Ｔ．Ｉ．）社のＳＮ ７４ＡＳ８８３８型である。
【００１７】
ＨＰデータパッカー１５５を考察すると、ＶＬＣがバレルシフタ２５６のデータ入力に現れると、関連するＨＰ ＬＥＮＧＴＨワードが累算器２５７の入力に現れる。各クロックにより、入力ＶＬＣがバレルシフタ２５６により通過されるので、ＶＬＣの先頭ビットは、パックされたＨＰデータのビットストリーム内の次に得られるビット位置を占有する。もしＶＬＣが有効な符号ワードであるならば、次のクロックが現れると直ちに、そのＶＬＣはパックされたデータのビットストリーム内で“保護”される。この次のクロックにより、累算器は前のＶＬＣの長さだけ増加する。バレルシフタのアドレスは左に移動し、前のＶＬＣを包囲する（すなわち、新しいＶＬＣはパックされたデータのビットストリーム内で左に移動し、前のＶＬＣの最終有効ビットに隣接するビットの位置になる）。指標が移動する量はＨＰ ＬＥＮＧＴＨで表示されるＶＬＣの長さに応じて変化し、累算器２５７はＶＬＣの長さだけ増加する。累算器２５７が増加すると、バレルシフタのアドレスは同じ量だけ増加し、それによって指標の位置が決定される。また、この次のクロックにより、バレルシフタ２５６は次のＶＬＣをパックされたＨＰデータのビットストリーム内の次の位置に通過させる。
【００１８】
パックされたデータのビットストリーム内のＶＬＣは、上述のように指標が移動させられるまで、“保護されてない”状態にある（すなわち、オーバライトされ易い）。無効のＶＬＣの状態では、指標は静止したままであり、すなわち、その最後の位置に留まっている。この状態は、高い優先順位および低い優先順位ＶＬＣを入力ビットストリームからそれぞれのパックされたデータのビットストリームに分離する過程において、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨまたはＳＰ ＬＥＮＧＴＨ表示データがゼロ値を呈すると起こる。このようなゼロ値が生じると、関連する累算器はアイドル状態となり、そのため、累算器の出力は増加せず、バレルシフタのアドレスは変化せず、指標は移動しない。バレルシフタに供給されるＶＬＣはいずれも無効と考えられ、有効なＶＬＣが現れるまでオーバライトされる。ゼロ長は無存在に相当するので、ゼロ長を有する有効なＶＬＣは無い。
【００１９】
先の例について続けると、もし入力ビットストリーム内の次のＶＬＣが低い優先順位ＶＬＣであるならば、ＨＰ ＬＥＮＧＴＨ表示データは、上述のように、ゼロに設定され、高い優先順位ＶＬＣの不在を表示する。累算器２５７は増加せず、そのため、その出力およびバレルシフトのアドレスは変化しない。低い優先順位ＶＬＣは高い優先順位ビットストリームの位置に送られる。この位置はＨＰ処理回路により保護されない。累算器２５７が増加しないと、バレルシフタのアドレスは変化せず、指標は静止した状態にあるからである。しかしながら、低い優先順位ＶＬＣ ＳＰは回路１４５により保護され、有効な高い優先順位データを得るために、上述したように、バレルシフタ２４６の出力からのパックされたＳＰデータストリーム内にパックされる。バレルシフタ２５６により受け取られたデータは、有効な高い優先順位ＶＬＣがＨＰ ＬＥＮＧＴＨにより再び表示されるまで、保護されないままである。与えられたＶＬＣが大き過ぎて、バレルシフタの保護されてないビット範囲に残されているスペースの中に適合できないことも起こり得る。そのような場合、知られているように、このように大きなＶＬＣの残りを処理するために、第２の（オーバフロー）バレルシフタの構成を使用することができ、このＶＬＣの残りは保持されて、オーバフロー用バレルシフタの初めに保護される。
【００２０】
本発明を使用する例示的ＨＤＴＶ信号処理装置は、毎秒５９．９４フレームで１０５０本のラインの２対１インタレース信号を処理する。公称有効画像は各１４４０ピクセルの９６０ラインを有し、１６×９の広いアスペクト比を有する。信号は、６ＭＨｚ伝送帯域内で周波数多重化された、２つの３２−ＱＡＭ（直交振幅変調された）搬送波を使用して伝送される。映像、音声および補助データを含む、公称総ビットレートは２６〜２９Ｍｂｐｓである。
【００２１】
ビデオ信号は、最初ＭＰＥＧと類似のフォーマットに従って圧縮される。その後、ＭＰＥＧタイプの信号符号ワードは、それぞれの符号ワードのタイプの相対的重要性に従って、２つのビットストリームに分解される。この２つのビットストリームは、誤り訂正付加ビットを加えるために個別に処理され、それから、伝送用に合成されるそれぞれの搬送波をＱＡＭ変調する。重要性が相対的に高いビットストリームは高い優先順位（ＨＰ）チャネルと称され、重要性が相対的に低いピットストリームは低い（標準の）優先順位（ＳＰ）チャネルと称される。高い優先順位チャネルは低い優先順位チャネルの約２倍の電力で伝送される。高い優先順位情報と低い優先順位情報の比率は約１対４である。
【００２２】
図３は本発明に従う装置を使用する、例示的ＨＤＴＶ符号化システムである。図３は１個のビデオ入力信号を処理するシステムを示すが、ルミナンス成分とクロミナンス成分は別々に処理され、ルミナンス動きベクトルは圧縮されたクロミナンス成分を発生するのに使用されることを理解すべきである。圧縮されたルミナンス成分とクロミナンス成分はインタリーブされて、マクロブロックを形成してから、符号ワード優先順位の分析が行われる。
【００２３】
図４のＡに示す画像フィールド／フレームのシーケンスはフィールド／フレーム再配列回路３０５に加えられ、回路３０５はこのフィールド／フレームのシーケンスを図４のＢに従って再配列する。再配列されたシーケンスは圧縮器３１０に供給され、圧縮器３１０は、ＭＰＥＧと類似のフォーマットに従って符号化されるフレームの圧縮されたシーケンスを発生する。このフォーマットは階層的であり、図６に省略された形で示される。
【００２４】
ＭＰＥＧ階層的フォーマットは複数の層を含んでおり、各層はそれぞれのヘッダ情報を有する。各ヘッダは、開始コード、それぞれの層に関連するデータ、およびヘッダを拡張する手段を含んでいる。ヘッダ情報の多くは（参照されたＭＰＥＧ書類に示されているように）、ＭＰＥＧシステムの環境内で同期をとるために必要とされる。圧縮されたビデオ信号をディジタルＨＤＴＶ同時放送システムのために供給する目的で、説明的なヘッダ情報のみが必要とされる。符号化されたビデオ信号のそれぞれの層を図５に示す。
【００２５】
このシステムにより発生されるＭＰＥＧと類似の信号について述べると、目的とされるのは、（ａ）ビデオ信号の連続的画像フィールド／フレームは１，Ｐ，Ｂ符号化シーケンスに従って符号化され、（ｂ）画像レベルの符号化されたデータはＭＰＥＧと類似のスライスまたはブロックのグループで符号化されるということである。この場合、１フィールド／フレーム当りのスライスの数は異なり、１スライス当りのマクロブロックの数も異なる。Ｉ符号化されたフレームは、フレーム内圧縮されたものであり、画像を再生するのにＩフレームの圧縮されたデータだけが必要とされる。Ｐ符号化されたフレームは、前方向動き補償された予測法に従って符号化される。すなわち、Ｐフレームの符号化されたデータは現フレームおよび現フレームの前に起こるＩフレームまたはＰフレームから発生される。Ｂ符号化されたフレームは、２方向に動き補償された予測法に従って符号化される。Ｂ符号化されたフレームデータは、現フレームおよび現フレームの前後に起こるＩおよびＰフレームから発生される。
【００２６】
このシステムの符号化された出力信号は、フィールド／フレームのグループとして、あるいはボックス列Ｌ２（図６）で示される画像のグループ（ＧＯＰ）として、区分けされる。各ＧＯＰ（Ｌ２）はヘッダを含み、そのあとに区分けされた画像データが続く。ＧＯＰヘッダに含まれているデータは、水平／垂直画像サイズ、アスペクト比、フィールド／フレームレート，ビットレートなどに関するデータである。
【００２７】
それぞれの画像フィールド／フレームに対応する画像データ（Ｌ３）は画像ヘッダを含んでおり、そのあとにスライスデータ（Ｌ４）が続く。画像ヘッダはフィールド／フレーム番号および画像符号の形式を含む。各スライス（Ｌ４）はスライスヘッダを含んでおり、そのあとにデータＭＢｉの複数のブロックが続く。スライスヘッダはグループ番号および量子化パラメータを含んでいる。
【００２８】
各ブロックＭＢｉ（Ｌ５）はマクロブロックを表わし、ヘッダを含んでおり、そのあとに動きベクトルと符号化された係数が続く。ＭＢｉヘッダはマクロブロックアドレス、マクロブロック型式および量子化パラメータを含んでいる。符号化された係数は、層Ｌ６に示されている。各マクロブロックは６個のブロック
（ルミナンスブロック４個、Ｕクロミナンスブロック１個、Ｖクロミナンスブロック１個）を含んでいる。図５を参照。１つのブロックはピクセルのマトリックス（例えば、８×８）を表わし、これに関して、離散余弦変換（ＤＣＴ：ＤｉｓＣｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が行われる。４個のルミナンスブロックは隣接するルミナンスブロックから成る２×２マトリックスであり、例えば１６×１６のピクセルマトリックスを表わしている。クロミナンス（ＵおよびＶ）ブロックは、４個のルミナンスブロックの総面積と同じ面積を表わす。すなわち、圧縮する前に、クロミナンス信号はルミナンス信号に対し水平方向と垂直方向に比率２でサブサンプリングされる。１スライスのデータは、隣接するマクロブロックのグループにより表わされる面積に対応する画像の矩形部分を表わすデータに対応する。１フレームは３６０スライス、すなわち垂直方向に６０スライス×水平方向に６０スライスから成るラスタ走査を含んでいる。
【００２９】
ＤＣＴでは、ブロック係数は一度に１ブロック供給される。最初にＤＣ係数が生じ、その後にそれぞれのＤＣＴ ＡＣ係数が相対的な重要性の順に続く。ブロック終了符号ＥＯＢは、連続的に生じる各データブロックの終りに付加される。
【００３０】
圧縮器３１０から供給されるデータの量はレート制御器３１８により定められる。よく知られているように、圧縮されたビデオデータの生じる割合は変わりやすく、チャネルを能率的に利用するためには、チャネルの容量に相当する一定の割合でデータを伝送することが望ましい。レートバッファ３１３と３１４は、変わりやすいデータの割合を一定の割合に変換する。また、バッファの占有レベルに応じて、圧縮器３１０から供給されるデータの量を調節することが知られている。従って、バッファ３１３と３１４はそれぞれの占有レベルを表示する回路を含んでいる。これらの表示はレート制御器３１８に加えられ、圧縮器３１０から供給されるデータの平均的割合を調節する。この調節は典型的には、ＤＣＴ係数に施こされる量子化を調節することにより行われる。量子化レベルは、フレーム圧縮方式が異なると異なる。
【００３１】
図６に示すように階層的にフォーマット化される圧縮ビデオデータは優先順位選択回路３１１に結合される。選択回路３１１は、符号化されたデータを高い優先順位（ＨＰ）チャネルと低い優先順位（ＳＰ）チャネルに分析する手段（例えば、図１の回路１１０）を含んでいる。高い優先順位情報とは、それが失われたり劣化したりすると再生画像の質に極めて重大な低下を生じる情報である。換言すれば、それは、完全な画像よりも劣るが、画像を作り出すのに必要とされる最少限度のデータである。低い優先順位情報はそれ以外の情報である。高い優先順位情報に含まれるのは、異なる階層レベルに含まれるほとんどすべてのヘッダ情報、それに加えて、それぞれのブロックのＤＣ係数およびそれぞれのブロックのＡＣ係数の一部である（図６のレベル６）。
【００３２】
送信機におけるＨＰデータとＳＰデータの比率は約１：４である。トランスポート処理回路において、補助データは伝送しようとする信号に付加される。この補助信号には、例えばディジタル音声データおよび文字放送データが含まれる。ＨＰチャネルに含まれる補助データの平均量は計算されて、圧縮されたビデオ情報の統計的平均期待値と比較される。これより、高い優先順位と低い優先順位の圧縮されたビデオ情報の比率が計算される。優先順位選択回路３１１は、この比率に従い圧縮器３１０により供給されるデータを分析する。
【００３３】
ＨＰ（高い優先順位）とＳＰ（低い優先順位）の圧縮されたビデオデータはトランスポート処理回路３１２に結合される。処理回路３１２は図２に示すような装置を含んでいる。トランスポート処理回路３１２は、（ａ）ＨＰおよびＳＰデータストリームをトランスポートブロックに区分けし、（ｂ）各トランスポートブロックについてパリティチェックまたは巡回冗長チェックを行ない各トランスポートブロックに適当なパリティチェックビットを付加し、そして（ｃ）補助データをＨＰまたはＳＰビデオデータと多重化する。パリティチェックビットは、同期ヘッダ情報と共に誤りを分離するために、また受け取られたデータ内に訂正できないビット誤りがある場合に誤りの修整を行うために、受像機により利用される。各トランスポートブロックはヘッダを含んでおり、ヘッダには、そのブロック内に含まれる情報のタイプ（例えば、映像、音声、および隣接する類似のデータの開始点の指標）を表示する情報を含んでいる。
【００３４】
トランスポート処理回路３１２からのＨＰおよびＳＰデータストリームはそれぞれのレートバッファ３１３および３１４に供給され、バッファ３１３と３１４は処理回路３１２からの可変レートの圧縮されたビデオデータを、ほぼ一定のレートで生じるデータに変換する。レートを調節されたＨＰおよびＳＰデータは、フォワードエラーコーディング（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｄｉｎｇ）要素３１５および３１６に結合される。ＦＥＣ要素３１５と３１６は、（ａ）それぞれのデータストリームに対し独立してリード ソロモン（ＲＥＥＤＳＯＬＯＭＯＮ）フオワードエラー符号化を行う；（ｂ）大きな誤りの発生が再生画像の大きな隣接領域を劣化させるのを防ぐために、データのブロックをインタリープする；（ｃ）受像機においてデータストリームを同期させるためにデータに符号（例えばＢａｒｋｅｒ符号）を付加する。その後、信号は伝送モデム３１７に結合され、ここでＨＰチャネルデータは第１の搬送波を直交振幅変調し、ＳＰチャネルデータは、第１の搬送波から約２．８８ＭＨｚ離れた第２の搬送波を直交振幅変調する。ＨＰ情報は比較的狭い帯域幅で伝送されるので、伝送チャネルにより劣化されにくい。ＨＰ搬送波は、例えば、標準ＮＴＳＣ ＴＶ信号の残留側波帯が通常占有する伝送チャネルの周波数スペクトルの部分に位置している。信号チャネルのこの部分は標準受像機のナイキストフィルタで通常は著しく減衰されるので、この伝送フォーマットを有するＨＤＴＶ信号は同一チャネル干渉を生じない。
【００３５】
受像機のデコーダ（図示せず）において、伝送された信号はモデムにより検波され、モデムはＨＰおよびＳＰチャネル信号に対応する２つの信号を供給する。これらの２つの信号はそれぞれのリード ソロモン誤り訂正デコーダに供給される。誤り訂正された信号はレートバッファに結合される。レートバッファは、固定チャネルの可変レートでデータを受け取り、その後の復元回路の要件に従って可変レートでデータを出力する。可変レートのＨＰおよびＳＰデータはトランスポート処理回路に供給され、処理回路は、符号器において処理回路３１２が行った処理と逆の処理を行う。また、それぞれのトランスポートブロックに含まれているパリティチェックビットに応じた誤り検出も行われる。トランスポート処理回路は、分離された補助データ、ＨＰデータ、ＳＰデータおよび誤り信号を供給する。あとの３つの信号は、優先順位非選択処理回路に結合され、ここでＨＰおよびＳＰデータを再フォーマットして階層構造の信号とし、この信号は復元器に供給され、復元器は符号器における圧縮器の機能と逆の機能を行う。図３の圧縮器３１０、優先順位選択回路３１１およびトランスポート処理回路３１２に使用される装置の詳細は、前に述べた米国特許第５，１６８，３５６号に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従う、優先データ分離装置のブロック図である。
【図２】図１の装置の一部の詳細を示す。
【図３】本発明に従う装置を含んでいるＨＤＴＶ符号化システムのブロック図である。
【図４】図３に示すシステムの動作を理解するのに役立つ、符号化されたビデオ信号の画像フィールド／フレームのシーケンスを示す。
【図５】図３のシステムの圧縮装置で発生されるデータブロックを示す。
【図６】図３のシステムの圧縮装置より発生されるデータフォーマットの一般的な形式を示す。
【符号の説明】
１１０ 信号分離／復号回路
１１２ モジュロ３２リミッタ
１１４ アンドゲート
１１６ ナンドゲート
１４５ 低い優先順位のデータパッカー
１５５ 高い優先順位のデータパッカー
２４６ バレルシフタ
２４７ 累算器
２５６ バレルシフタ
２５７ 累算器
３０５ フィールド／フレーム再配列回路
３１０ 圧縮器
３１１ 優先順位選択回路
３１２ トランスポート処理回路
３１３ バッファ
３１４ バッファ
３１５ フォワードエラー符号化（ＦＥＣ）要素
３１６ フォワードエラー符号化（ＦＥＣ）要素
３１７ モデム
３１８ レート制御器
３１９ レートバッファ

Claims (2)

1. 第１優先順位の可変長符号ワードおよび第２優先順位の可変長符号ワードを含んでいるビットストリームを処理するデータ分離処理装置であって、
   第１優先順位の可変長符号ワードをデータパケットの形式にする第１の処理回路であって、データ入力、関連する第１優先順位の可変長符号ワードのビット長を示すゼロでない値の第１の長さ表示信号を受け取る制御入力、およびパックされたデータの出力を有する前記第１の処理回路と、
   第２優先順位の可変長符号ワードをデータパケットの形式にする第２の処理回路であって、データ入力、関連する第２優先順位の可変長符号ワードのビット長を示すゼロでない値の第２の長さ表示信号を受け取る制御入力およびパックされたデータの出力を有する前記第２の処理回路と、
   前記第１の処理回路が前記第１優先順位の可変長符号ワードの第１の長さ表示信号に応答して動作している時に前記第２の処理回路が前記ビットストリームを受け取り、また前記第２の処理回路が前記第２優先順位の可変長符号ワードの第２の長さ表示信号に応答して動作している時に前記第１の処理回路も前記ビットストリームを受け取るように、前記第１と第２の処理回路の前記データ入力に前記ビットストリームを連続的に供給する手段とを含んでいる、前記データ分離処理装置。
2. 第１優先順位の可変長符号ワードおよび第２優先順位の可変長符号ワードを含んでいるビットストリームを処理するデータ分離処理装置であって、
   第１優先順位の可変長符号ワードをデータパケットの形式にする第１の処理回路であって、前記ビットストリームを受け取るデータ入力、関連する第１優先順位の可変長符号ワードのビット長を示す第１の長さ表示信号を受け取る制御入力およびパックされたデータの出力を有する前記第１の処理回路と、
   第２優先順位の可変長符号ワードをデータパケットの形式にする第２の処理回路であって、前記ビットストリームを受け取るデータ入力、関連する第２優先順位の可変長符号ワードのビット長を示す第２の長さ表示信号を受け取る制御入力、およびパックされたデータの出力を有する前記第２の処理回路とを含んでおり、
   前記第２の処理回路が前記第２優先順位の符号ワードの存在に応答して動作している時に前記第１の処理回路がアイドル動作を呈するようにするために、前記第１の長さ表示信号がゼロ値を呈し、
   前記第１の処理回路が前記第１優先順位の符号ワードの存在に応答して動作している時に前記第２の処理回路がアイドル動作を呈するようにするために、前記第２の長さ表示信号がゼロ値を呈する、前記データ分離処理装置。

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