JP4991298B2 - リニアタイムコード受信機 - Google Patents

Description

この出願は、２００３年５月９日に出願された米国仮特許出願第６０／４６９，４３７号に対して３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． １１９（ｅ）に基づいて優先権を主張する。その教示がここに取り込まれる。

本発明は、フィルム及びテレビ並びに付随のオーディオと共に使用される形式のリニアタイムコード（ＬＴＣ：Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｅ）をデコード（抽出）する技術に関する。

Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＭＰＴＥ） Ｓｔａｎｄａｒｄ １２Ｍ：“Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｅ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ， Ａｕｄｉｏ， ａｎｄ Ｆｉｌｍ”に記載されているように、リニアタイムコード（ＬＴＣ：Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｅ）フレームは、３０、２９．９７、２５及び２４フレーム／秒で動作するテレビ、フィルム及び付随のオーディオで使用されるデジタルタイムスタンプと制御情報とを通信する機構の役目をする。各ＬＴＣコードフレームは、“フォワード”タイムコードについてビット０で始まり、“リバース”タイムコードについてビット７９で始まり、連続的に生成される０〜７９の番号の８０ビットを有する。それぞれの連続的なＬＴＣフレームは、前のフレームが中止したところで始まる。各８０ビットのＬＴＣフレームは、６４ビットのＬＴＣデータワード（ペイロード）と、１６ビットの静的同期シーケンスとを有する。各ＬＴＣフレームは、時と分と秒とフレームとを表す４つの２進化１０進数（ＢＣＤ：ｂｉｎａｒｙ−ｃｏｄｅｄ−ｄｅｃｉｍａｌ）フィールドを有する関連のビデオ又はフィルムフレームについて固有のタイムスタンプを有する。ＬＴＣフレームの公称ビットレートはＦｓ＝８０＊Ｆｒであり、Ｆｒは関連の公称ビデオ又はフィルムフレームのレートである。ＢＣＤフォーマットのタイムスタンプに加えて、ユーザ定義の目的でＬＴＣデータワード内に３２ビットが利用可能なままになっている。図１は、例示的なＬＴＣフレームを示している。

ＬＴＣフレーム内の同期シーケンスにおける１６ビットにより、ＬＴＣ受信装置が正確にＬＴＣフレームを表し、各フレーム内のビット位置を特定することが可能になる。フレームの残りの有効なデータ値の何らかの組み合わせによって同じビットの組み合わせが生成不可能であるという点で、ＬＴＣフレームの同期パターンは固有である。１６ビットの同期パターンのうち１２の中央のビットは全て論理１である。初めの２ビットは双方とも０であり、終わりの２ビットは０に続いて論理１である。初めと終わりの異なるビットの対のパターンにより、ＬＴＣ受信機がＬＴＣフレームの方向（フォワード／リバース）を決定することが可能になる。

ＬＴＣフレームを有する８０ビットのＮＲＺバイナリデータは、Ｓｔａｎｄａｒｄ １２Ｍで指定された以下のルールに従った２位相マーク（ｂｉ−ｐｈａｓｅ−ｍａｒｋ）符号化される。
・ビット値にかかわらず各ビットシンボルの境界で遷移が生じる。
・論理１は、ビットシンボルの中間点で生じる更なる遷移により表される。
・論理０は、ビットシンボル内の更なる遷移を有さないことにより表される。
２位相マーク符号化信号はｄｃ成分を有さず、振幅及び極性に依存せず、ビットシンボルレートでかなりのスペクトルエネルギーを有する。従って、ＬＴＣフレームは自己クロックのデータストリームとして適する。その理由は、位相ロックループ（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）がこのストリームをロックし、ビットレートのクロックを抽出することができるからである。ＬＴＣフレームは、オーディオ・リニア・テープ・トラック（ａｕｄｉｏ ｌｉｎｅａｒ ｔａｐｅ ｔｒａｃｋ）に記録され得る。

従来、ＬＴＣ受信機はアナログＰＬＬを使用している。前述のように、ＬＴＣフレームは、論理０と論理１の双方のビットシンボルの境界での遷移に加えて、論理１のビットシンボルの更なる中間シンボルの遷移を利用する同期技術を使用する。フレームはシンボルレートで高いスペクトルエネルギーを有するため、ＰＬＬは、２位相マーク符号化ＬＴＣフレームのシンボルレートに、そのローカルの発振器を周波数ロックすることができる。複数の回復したシンボルクロックで動作する“データスライス”回路は、タイムコードデータのフレーム毎に６４ペイロードビットを回復し得ることにとどまらない。

今日、アナログＰＬＬを利用するＬＴＣ受信機は、ＰＬＬクロック回復回路が５２５ライン／６０フィールドのビデオフォーマットについて２４００ビット／秒の公称シンボルレートのｘ／３０〜８０ｘのシンボルレートで動作しなければならないという欠点を有する（８０ビット／フレーム×３０フレーム／秒）。この範囲の入力基準範囲で動作する電圧制御発振器（ＶＣＯ：ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を設計することは、しばしば困難であると判明している。更に、アナログ回路は再現可能な結果を実現するために一般的に較正を必要とする。

簡単には、本発明によれば、リニアタイムコード（ＬＴＣ）フレームを受信する方法が提供される。その方法は、基準クロックに対する所定のシンボル間隔を測定する一方で、入力ＬＴＣフレーム内の有効な同期シーケンスを検出することにより始まる。次に、ＬＴＣフレーム方向が決定される。測定されたシンボル間隔を使用して、ＬＴＣフレームからペイロード情報が抽出され、そのペイロード情報は、固定の順序で記憶装置に転送される。

図２は、図１に示す形式のＬＴＣフレームからペイロード情報をデコード（抽出）するための、本発明の好ましい実施例によるＬＴＣ受信機１０のブロック概略図を示している。図２の受信機１０は、５５の状態を有する状態機械１２を有する。状態機械１２の状態（図３−５の状態図に関して以下に説明する）は、次のステップによりＬＴＣフレームのペイロードのデコード（抽出）を行う。
１．同時に現在のフレームの半分のシンボル間隔を測定する一方で、有効な２位相マーク同期シーケンスを検出するステップ。
２．２位相マークのストリーム方向（フォワード又はリバース）を検出するステップ。
３．ストリーム方向にかかわらず、正確なビット順に格納するために、２位相マーク符号化ストリームから６４ビットのデータを抽出するステップ。

ＬＴＣフレームのペイロード抽出を促進するために、ＬＴＣ受信機１０は、３つのカウンタ１４、１６及び１８（その全てが２７ＭＨｚクロックである）と、状態機械１２にクロックを出すクロック２０とを有する。カウンタ１４は、２位相マークの半分シンボル間隔の持続時間内に生じる２７ＭＨｚ基準クロック２０のクロック周期の数をカウントするため、“半シンボル持続時間カウンタ（Ｈａｌｆ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ）”という表示を有する。半シンボル持続時間カウンタ１４は、状態機械１２から“間隔カウンタ有効ゲート（ＩｎｔｅｒｖａｌＣｏｕｎｔｅｒＥｎａｂｌｅＧａｔｅ）”の信号を受信したときにカウントを開始し、状態機械から“間隔カウンタ有効リセットパルス（ＩｎｔｅｒｖａｌＣｏｕｎｔｅｒＥｎａｂｌｅＲｅｓｅｔＰｕｌｓｅ）”のリセット信号に応じてリセットになる。

半シンボル持続時間カウンタ１４のカウントが半分シンボル間隔の測定をどのように提供するかをより理解するために、図１に示すＬＴＣフレームのフォーマットを参照する。図示のように、１６ビットの同期ワードのビットは２位相マーク符号化されている。このような２位相マーク符号化により、１のビットはシンボルレートの２倍の位相で変化を受ける。従って、同期ワードの１のビットの交互の間で２７ＭＨｚクロック周期の数をカウントすることにより、半シンボル持続時間カウンタ１４は、シンボルレートの半分に対応するカウントを提供し、図１のＬＴＣフレームの６４ビットのペイロードに含まれるデータのデコード（抽出）を促進する。

図２の半シンボル持続時間カウンタ１４は、そのカウントを状態機械１２とレジスタ２２とに供給する。“間隔カウント基準レジスタ（Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｃｏｕｎｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ”として示すレジスタ２２は、“前カウントロードパルス（ＰｒｅｖｉｏｕｓＣｏｕｎｔＬｏａｄＰｕｌｓｅ）”の状態機械の信号の受信に続いて、状態機械１２での入力用にカウンタ１４のカウンタを格納する。このように、間隔カウント基準レジスタ２２は、デコード（抽出）処理の同期検出状態の間に、前の間隔カウントを状態機械１２に提供する。前の間隔カウントは、図１のＬＴＣフレームの６４ビットのペイロードを解析するための時間基準の役目をする。指定の範囲のフレームレートで半分シンボルの２位相マーク内で生じた２７ＭＨｚクロック周期の数を、以下の表１に示す。ここでＸは公称ＬＴＣフレームレートである。

クロック周期の最小必要カウントは７０であり、最大カウントは２１０，９４７である。半シンボル持続時間カウンタ１４は、Ｘ／３０のＬＴＣストリームレートに対応するために、１８ビット幅（２^１８＝２６６，１４４）を有する。２７ＭＨｚ基準クロック２０は、８０＊Ｘのストリームレートの間に直面する非常に短いビットシンボル周期に対して十分な分解能を提供する。

カウンタ１６は、図１のＬＴＣフレームの１６ビットの同期フィールドからデコードされたビット数をカウントするため、“同期カウンタ”という表示を有する。同期カウンタ１６は、状態機械１２からの“同期カウンタ増加パルス（ＳｙｎｃＣｏｕｎｔｅｒＩｎｃｒｅｍｅｎｔＰｕｌｓｅ）”の受信に応じてカウントを開始し、“同期カウンタリセットパルス（ＳｙｎｃＣｏｕｎｔｅｒＲｅｓｅｔＰｕｌｓｅ）”として示すパルスの受信時にリセットされる。５ビット幅を有する同期カウンタ１６は、ＬＴＣフレームの同期フィールドにおいて半分シンボルの持続時間の２４の交互の論理１及び論理０を検出する役目をする。このシーケンスは、ＬＴＣフレームを有するＮＲＺ（非ゼロ復帰：ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ）バイナリデータフレーム内に同期フィールドを有する１２の連続する論理１に等価な２位相マーク符号化を構成する。

カウンタ１８は、６４ビットシフトレジスタ２５に状態機械１２からシフトアウトされたデコード済（抽出済）のデータワードの数をカウントする役目をするため、“データシンボルカウンタ”という表示を有する。データシンボルカウンタ１８は、状態機械１２から受信した“シンボルカウンタ増加パルス（ＳｙｍｂｏｌＣｏｕｎｔｅｒＩｎｃｒｅｍｅｎｔＰｕｌｓｅ）”の信号に応じてカウントを開始する。シフトレジスタ２４が６４ビットバッファ２６にデータワードをシフトアウトする方向は、状態機械１２からシフトレジスタにより受信された“ストリーム方向（Ｓｔｒｅａｍ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）”の信号の状態に依存する。ビットバッファ２６は、状態機械１２から受信した“有効フレームロードパルス（ＶａｌｉｄＦｒａｍｅＬｏａｄＰｕｌｓｅ）”の信号の状態に応じて、シフトレジスタ２４から受信したビットを出力する役目をする。その名前で示すように、有効フレームロードパルス（ＶａｌｉｄＦｒａｍｅＬｏａｄＰｕｌｓｅ）信号は、有効なフレーム情報がシフトレジスタ２４に出力されたという状態機械１２による決定時に、シフトレジスタ２６を起動する役目をする。

これまで説明した様々な信号に加えて、状態機械はまた、複数の他の信号を生成する。これらの信号は、（ａ）ＬＴＣフレームの方向を示す“ＬＴＣストリーム方向フラグ（ＬＴＣ Ｓｔｒｅａｍ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｆｌａｇ”と、（ｂ）ＬＴＣフレームの同期が有効であるか否かを示す“有効同期フラグ（Ｖａｌｉｄ Ｓｙｎｃ Ｆｌａｇ）”と、（ｃ）ＬＴＣデータの有効な転送が生じたか否かを反映する“転送ＯＫ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ ＯＫ）信号”とを含む。

状態機械１２の適切な動作は、入力ＬＴＣフレーム内での２位相マーク遷移と同時に状態を変更するその機能に依存する。従って、入力ＬＴＣフレームのフィルタリングが重要になる。そのため、図２のＬＴＣ受信機１０は、その入力にグリッチフィルタ３０を有し、Ｘ／３０のストリームレートに関連する最小の半分シンボルの持続時間より小さい持続時間の２移送マーク遷移をフィルタ除去する。２７ＭＨｚの基準クロック周波数を仮定すると、最小の半分シンボルの持続時間は７０である。

図３は、同期検出及びシンボル間隔測定に関連する状態機械１２の最初の１６の状態をグラフィックで示している。以下に詳細に説明するように、１６の状態遷移は、同期パターンを検出し、２４の交互の０−１の同期パターンの２位相マークの半分シンボルの持続時間を測定するために必要である。同期シーケンスを検出するために、２７ＭＨｚクロック周期で半分シンボル間隔を介した２位相マーク遷移の間の周期の間隔カウントは継続して取得される。現在の間隔カウントが前の間隔カウントの＋／−２５％内である場合、同期カウンタ１６は増加し、そうでない場合、同期カウンタは０にリセットされる。同期カウンタ１６のカウントが２４に到達した場合、“有効同期”フラグが設定され、状態機械１２は、図４のビットストリーム方向検出シーケンスに遷移する。間隔カウント基準レジスタ２２に格納された前の間隔カウントは、この時点で残りのフレームの２位相マークの半分シンボルの持続時間についての基準になる（ＮＲＺの論理１の半分）。このカウントの２倍の＋／−２５％以内の間隔カウントは、２位相マークの全シンボルの持続時間を示す（ＮＲＺの論理０）。

最初の電源投入に生じる状態０（リセット状態）の実行時に、同期検出及びシンボル間隔検出が処理する。状態０になると、カウンタ１２、１４及び１６はリセットされ、同期フラグ及びＬＴＣストリーム方向フラグもリセットされる。２位相マークのシンボル値が０に留まる限り、図２の状態機械１２は状態０に留まる。２位相マークのシンボル値が論理１レベルに変化すると、状態機械１２は図３の状態１になり、図２の半シンボル持続時間カウンタ１４がカウントを開始することを起動する。半シンボル持続時間カウンタ１４は、２位相マークのシンボル値が０に戻るまでカウントし続け、その時点で状態機械１２は状態２になる。そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止し、その現在のカウントが格納される。状態２に続いて、状態３がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４がリセットされる。

状態４は状態３に続いてアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４は再びカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が０に留まる限り、状態機械１２は状態４に留まる。２位相マークのシンボル値が論理１に変化すると、状態機械１２は図３の状態５になり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態５に続いて、状態機械１２は、半シンボル持続時間カウンタ１４の現間隔カウント（ＣＩＣ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｃｏｕｎｔ）の値と、間隔カウント基準レジスタ１２の前間隔カウント（ＰＩＣ：Ｐｒｅｖｉｏｕｓ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｃｏｕｎｔ）に対するその関係とに応じて、複数の異なる状態のうちの１つになる。ＣＩＣが最大カウント（ｍａｘ＿ｃｏｕｎｔ）を超えた場合（実際のＬＴＣシンボルレートが最大許容ＬＴＣビットシンボルレートを超えた状態を示す）、又はＣＩＣが最小カウント（ｍｉｎ＿ｃｏｕｎｔ）より小さい場合（実際のＬＴＣシンボルレートが最小許容ＬＴＣシンボルレートより下にある状態を示す）、状態機械１２は状態５の後に状態０に戻る。このように、状態機械１２は、大きすぎるシンボルレート又は小さすぎるシンボルレートに直面した後に、同期検出及びシンボル間隔測定処理を再初期化する。

ｍｉｎ＿ｃｏｕｎｔ＜ＣＩＣ＜ｍａｘ＿ｃｏｕｎｔの条件が真であることを検出した場合に、状態機械は、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真であるか否かについて決定を行う。換言すると、状態機械１２は、ＣＩＣがＰＩＣの値の±２５％以内にあるか否かを状態５の後に決定する。そうである場合、状態機械１２は状態６になり、そのときに状態機械１２は同期カウンタ１５を増加し、半シンボル持続時間カウンタ１４の現在のカウントを格納する。状態６に続いて、状態機械１２は図３の状態７になり、そのときに、図２の同期カウンタ１６のカウント（すなわち“同期”カウント）が２３以上であるか否かについて検査が生じる。この条件に合っていることを検出すると、状態機械１２は受信したＬＴＣフレームで適切な同期が存在することを認識し、状態機械が以下に説明する図４の状態１７なることにより、ビットストリーム方向検出シーケンスに遷移することを可能にする。

状態７の間に状態機械１２が２３より小さい同期カウンタ１６の同期カウントを検出した場合（完全な同期パターンの検出の欠如を示す）、状態８がアクティブになる。そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が論理１に留まる限り、状態８はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに遷移すると、図２の状態機械１２は図３の状態１１になり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態１１から、７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真であることを検出すると、状態機械１２は図３の状態１２になる。図３の状態１２の間に、図２の状態機械１２は同期カウンタ１６を増加し、状態１３になる前に、半シンボル持続時間カウンタ１４の現在のカウントを格納する。状態１３の間に、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、また、同期カウンタ１６の同期カウントが２３以上であるか否かを決定する。そうである場合、状態機械１２は、以下に説明する図４の状態２７になることにより、ビットストリーム方向検出シーケンスに進む。

図３の状態１１の間に、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真でない場合、間隔カウント基準レジスタ２２の現在の値は無効な半シンボル持続時間カウントであり、有効な同期パターンの検索が再起動しなければならない。状態機械１２は状態１５になり、状態１５の間に、状態機械は同期カウンタ１６をリセットし、半シンボル持続時間カウンタ１４の間隔カウントを格納する。このカウントは、有効な同期パターンを検出するための新しいタイミング基準である。次に状態１６がアクティブになり、状態１６の間に、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットする（図２の双方）。状態１６に続いて、又は状態１３に続いて、同期カウントが２３以上でない場合、状態１４がアクティブになり、状態１４の間に、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が１になるまで、状態１４はアクティブに留まる。

前述のように、状態５がｍｉｎ＿ｃｏｕｎｔ＜ＣＩＣ＜ｍａｘ＿ｃｏｕｎｔ且つ．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真であることを検出した後に、状態６になる。しかし、ｍｉｎ＿ｃｏｕｎｔ＜ＣＩＣ＜ｍａｘ＿ｃｏｕｎｔの条件が真であるが、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが偽であることを状態機械１２が検出した場合、状態９がアクティブになる。この状態遷移は、間隔カウント基準レジスタ２２の現在の値が無効な半シンボル持続時間カウントであり、有効な同期パターンの検索が再起動しなければならないことを示し、そのときに同期カウンタ１６が再送信され、半シンボル持続時間カウンタ１４の間隔カウントが格納される。この値は、有効な同期パターンを検出する新しいタイミング基準である。その後、状態１０がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４は前述の状態８になる前にリセットされる。

図４は、ＬＴＣフレームのビットストリーム方向に関連する状態を示した状態図を示している。ストリーム方向の決定について、２つの異なる１０の状態シーケンスが存在する。１０の状態シーケンスのどれが選択されるかは、図３に関して前述した同期検出状態シーケンスの間に検出された同期フィールドの極性に依存する。ストリーム方向検出シーケンスは、“０１”のフォワード又は“００”のリバースのＮＲＺビットフィールドに等価な２位相マーク符号化を探す。方向が決定されると、方向フラグがフォワード又はリバースにとして示され、状態機械は、図５に関して後述するデータデコード（抽出）シーケンスに遷移する。

図４を参照すると、ビットストリーム方向検出に関連する２つの１０シーケンスの状態のうち第１のものは、図３の状態７に続いてアクティブになり、そのときに図２の半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始し、同期フラグが設定される。アクティブのときに、このフラグは有効なＬＴＣ同期パターンが検出されたことを示す。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに留まる限り、状態１７はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに遷移するときに、状態１８はアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。その後、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態１９がアクティブになる。条件が偽である場合、検出された方向ビットパターンは無効であり、状態機械１２は状態０に遷移することにより自分をリセットする。状態１９がアクティブになると、図２の状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットする。

状態１９に続いて状態２０がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４がカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が論理０に留まる限り、状態２０はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに遷移すると、状態機械１２は状態２１になる。状態２１の間に、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態２１の後に、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、図２の状態機械１２は状態２２になる。又は、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態２３になる。いずれの条件も真でない場合、検出された方向ビットパターンは無効であり、状態機械１２は状態０に遷移することでリセットする。状態２２になることは、リバース方向の同期パターンの検出を反映する。状態２２の間に、図５に関して後述する状態３７に進む前に、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、方向フラグを“リバース”に設定し、リバースの同期パターンの検出を示す。

前述のように、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真であると検出されたときに、状態２３は状態２１に続いてアクティブになる。状態２３の間に、半シンボル持続時間カウンタ１４はリセットされ、方向フラグはフォワードに設定される。その後、状態２４がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに留まる限り、状態２４はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０に遷移すると、状態２５がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態２５に続いて、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真のときに状態２６がアクティブになり、そうでない場合に状態０がアクティブになる。状態０への遷移は、無効な方向ビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２がリセットされる。状態２５がアクティブになると、半シンボルカウンタ１４はカウントを中止する。その後、状態２６がアクティブになり、状態２６の間に、半シンボル持続時間カウンタ１５がリセットされる。図５に関して詳細に説明するように、状態４４は状態２６に続いてアクティブになる。

図４を参照すると、同期カウンタ１６の同期カウントが２３以上になったことを決定すると、状態機械１２は図３の状態１３に続いて状態２７になる。状態２７になると、図２の状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４を開始し、有効な同期条件を示すように同期フラグを設定する。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに留まる限り、状態２７はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに遷移すると、状態２８がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態２８の後に、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真の場合に、状態２９がアクティブになる。状態０への遷移は、無効な方向ビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２がリセットされる。状態２９がアクティブになると、図２の状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットする。

状態２９の後に状態３０がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに留まる限り、状態３０はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに遷移すると、状態３１がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態３１の後に、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、図２の状態機械１２は状態３２になる。又は、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態３３になる。いずれの条件も真でない場合、状態機械１２は状態０になる。状態０になることは、無効な方向ビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２はリセットされる。状態３２になると、半シンボル持続時間カウンタ１４はリセットされ、方向フラグは“リバース”に設定される。その後、状態機械１２は後述する図５の状態４４になる。

７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真であると検出されたときに、図２の状態機械１２は図４の状態３３になる。状態３３の間に、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、方向フラグを“フォワード”に設定する。その後、状態機械は状態３４になり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。２位相マークのシンボル値が論理０の値に留まる限り、状態３４はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理１の値に遷移すると、状態機械１２は状態３５になり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態３５の間に、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真であると検出されると、状態３６がアクティブになり、状態３６がアクティブになったことに続いて、半シンボル持続時間カウンタ１４は図５の状態３７に進む前にリセットされる。そうでない場合、７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真でない場合、状態３５の後に状態０がアクティブになる。状態０への遷移は無効な方向ビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２がリセットされる。

図５は、図１のＬＴＣフレームのペイロードの６４ビットをデコードすることに関連する状態機械１２の１９の状態を示している。１９の状態のデータデコードシーケンスは、図１のＬＴＣフレームの６４ビットのデータペイロードをデコードするタイミング基準として、間隔カウント基準レジスタ２２に格納されている２位相マークの半分シンボル間隔カウントを使用する。デコードシーケンスの個々の状態の説明からよくわかるように、基準の半分シンボルカウントの＋／−２５％以内の持続時間での２つの連続的な遷移はＮＲＺ論理１としてデコードされ、基準のシンボルカウントの２倍の＋／−２５％以内の持続時間での遷移はＮＲＺ論理０としてデコードされる。それぞれの連続的なデコードは、方向フラグで示す方向に、図２のシフトレジスタ２４に等価なＮＲＺビットをロードし、データシンボルカウンタ１８を増加する。データシンボルカウンタのカウンタが６４に到達すると、シフトレジスタ２４の内容は６４ビットバッファレジスタ２６に転送され、転送ＯＫフラグが示される。次のフレームがデコードを受ける間に、このレジスタが読み取られる。

図５を参照すると、リバース−真又はフォワード−真の２位相マークのシーケンスのデコードシーケンスは、図４の状態２２又は３６に続いて状態３７になったときに開始する。後述のように、デコードシーケンスは、図４の状態２６又は３２の１つに続いて図５の状態４４になったときに、リバース−補数又はフォワード−補数の２位相マークのストリームについて始まる。状態３７になると、状態機械１２は、半シンボル持続時間カウンタ１４にカウントを開始させる。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに留まる限り、状態３７はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０に遷移すると、状態３８がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態３８の後に、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、図２の状態機械１２は状態５１になる。又は．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態３３になる。いずれの条件も真でない場合、状態機械は図３の状態０になる。状態０への遷移は、無効なデータペイロードのビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２がリセットされる。図５の状態３９になると、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットする。その後、状態４０がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを開始する。

２位相マークのシンボル値が論理０に留まる限り、状態４０はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理１の値に遷移すると、状態４１がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態４１に続いて、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真の場合に、状態４２がアクティブになり、そうでない場合に、図３の状態０がアクティブになる。状態０への遷移は、無効なデータペイロードのビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２がリセットされる。図５の状態４２になると、図２の状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、図２のデータシンボルカウンタ１８を増加する。また、状態４２の間に、状態機械１２は可変のＬＴＣデータを論理１の値に設定する。この値は、方向フラグの値に（ＭＳＢの最初に又はＬＳＢの最初に）記述された方向（“フォワード”又は“リバース”）に、６４ビットシフトレジスタ２４に同時にシフトされる。ＬＴＣデータは、デコードされた２移動マークのデータペイロードのビットに等価なＮＲＺである。状態４２に続いて、状態４３がアクティブになり、そのときにデータシンボルカウンタ１８のカウント（以下ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔと呼ぶ）と６４の値との比較が生じる。ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４に等しく、ＬＴＣフレームの６４ビットのペイロードの全てのビットがデコードを受けていることを示す場合、フレームのデコードは成功であり、状態５５がアクティブになり、そのときに、状態０に進む前に、６４ビットシフトレジスタ２４の内容は６４ビットバッファレジスタ２６に転送される。状態０に遷移した後に、状態機械１２は次のＬＴＣフレームのデコードを開始する準備ができている。そうでない場合、ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４を超えない場合に、状態４３に続いて状態３７が再びアクティブになり、連続するシンボル値をデコードする処理を開始する。

状態３８に続いて、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態５１がアクティブになる。また、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真のときに、状態３９になる。状態５１になると、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、データシンボルカウンタ１８を増加する。また、状態機械１２は可変のＬＴＣデータを論理０の値に設定する。この値は、方向フラグの値に（ＭＳＢの最初に又はＬＳＢの最初に）記述された方向（“フォワード”又は“リバース”）に、６４ビットシフトレジスタ２４に同時にシフトされる。状態５１に続いて状態５２がアクティブになり、図２のシンボルカウンタ１８のｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔの値の検査がこの時点で生じる。ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４以上である場合、状態５５がアクティブになる。そうでない場合、ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４より小さい場合、状態４４がアクティブになる。

図５の状態４４はまた、図４の状態２６及び３２に続いてアクティブになる。状態４４になると、状態機械１２は、半シンボル持続時間カウンタ１４にカウントを開始させる。２位相マークのシンボル値が論理０のレベルに留まる限り、状態４４はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理１に遷移すると、状態４５がアクティブになり、そのときに半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態４５の後に、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、図２の状態機械１２は状態５３になる。又は．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態４６になる。いずれの条件も真でない場合、状態機械１２は図３の状態０になる。状態０への遷移は、無効なデータペイロードのビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２はリセットされる。状態４６になると、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットする。その後、状態４７がアクティブになり、そのときに状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４にカウントを開始させる。２位相マークのシンボル値が論理１のレベルに留まる限り、状態４７はアクティブに留まる。２位相マークのシンボル値が論理０の値に遷移すると、状態４８がアクティブになり、半シンボル持続時間カウンタ１４はカウントを中止する。状態４８に続いて、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣの条件が真の場合に、状態４９がアクティブになる。そうでない場合に状態０がアクティブになる。状態０への遷移は、無効なデータペイロードのビットパターンが検出されたことを示し、状態機械１２はリセットされる。図５の状態４９になると、図２の状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、図２のデータシンボルカウンタ１８を増加する。また、この時点で、状態機械１２は、可変のＬＴＣデータを論理１の値に設定する。この値は、方向フラグの値に（ＭＳＢの最初に又はＬＳＢの最初に）記述された方向（“フォワード”又は“リバース”）に、６４ビットシフトレジスタ２４に同時にシフトされる。状態４９に続いて状態５０がアクティブになり、そのときにｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔと６４の値との比較が生じる。ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４以上である場合、ＬＴＣフレームのデコードは成功であり、状態５５がアクティブになる。そのときに、図２に状態０に進む前に、６４ビットシフトレジスタ２４の内容が６４ビットバッファレジスタ２６に転送される。状態０に遷移した後に、状態機械１２は次のＬＴＣフレームのデコードを開始する準備ができている。そうでない場合、ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４を超えない場合に、状態５０に続いて状態４４が再びアクティブになり、連続するシンボル値をデコードする処理を開始する。

状態４５に続いて、１．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜２．２５ＰＩＣの条件が真のときに、状態５３がアクティブになり、また、．７５ＰＩＣ＜ＣＩＣ＜１．２５ＰＩＣが真のときに、状態４６になる。状態５３になると、状態機械１２は半シンボル持続時間カウンタ１４をリセットし、データシンボルカウンタ１８を増加する。また、状態機械１２は可変のＬＴＣデータを論理０の値に設定する。この値は、方向フラグの値に（ＭＳＢの最初に又はＬＳＢの最初に）記述された方向（“フォワード”又は“リバース”）に、６４ビットシフトレジスタ２４に同時にシフトされる。状態５１に続いて状態５４がアクティブになり、ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔの値の検査がこの時点で生じる。ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４以上である場合、状態５５がアクティブになり、成功したＬＴＣフレームのデコード（抽出）を示す。そうでない場合、ｓｙｍｂｏｌ＿ｃｏｕｎｔが６４より小さい場合、状態３７がアクティブになり、そのときに状態機械１２は半シンボルカウンタ１４に前述のようにカウントを開始させる。

ＬＴＣ受信機１０は、以下の動作条件の如何なる組み合わせで、ＬＴＣの２位相マークの符号化データストリームをデコードすることができる。
・フォワード及びリバースのストリーム方向
・Ｘ／３０〜８０＊Ｘまでのビットシンボルレート（ただしＸは公称ＬＴＣフレームレートである）
・真及び補数のデータ極性
ＬＴＣストリームを格納するオーディオ・リニア・テープ・トラック（図示せず）がリバース方向に動作するときに、リバースのデータストリームが生成され得る。ＬＴＣストリームを格納するオーディオ・リニア・テープトラックがジョグモード又はシャトルモードで動作しているときに、公称以外のビットシンボルレートが生成され得る。様々なビデオ又はフィルムフレームのレートの公称ビットシンボルレートは、Ｆｓ＝８０＊Ｆｒで与えられ、Ｆｒはビデオ／フィルムフレームのレートである。公称ビットシンボルレート、最小ビットシンボルレート及び最大ビットシンボルレートの要約を以下の表２に示す。

２位相マーク変調方法の性質のため、同期ワードの第１ビットの遷移の極性は、データの論理０の数に応じてＬＴＣフレーム毎に異なってもよい。従って、ＬＴＣ受信機１０は真又は補数の極性のストリームをデコードする機能を有する。

前述では、ＬＴＣビットシンボルレートと非同期になり得る高速クロックで動作可能な完全にデジタルの実装を有するＬＴＣフレーム受信機１０について説明した。

従来のＬＴＣフレームのグラフィック表示 本発明の好ましい実施例によるリニアタイムコード（ＬＴＣ）受信機のブロック概略図 同期検出及びシンボル間隔測定を行う機械状態を示すための、図２のＬＴＣ受信機内の状態機械の状態図 ビットストリーム方向検出を行う機械状態を示すための、図２のＬＴＣ受信機内の状態機械の状態図 ＬＴＣフレームのペイロードの抽出を行う機械状態を示すための、図２のＬＴＣ受信機内の状態機械の状態図

Claims (15)

1. フィルム、テレビ及び付随のオーディオと共に使用される形式のリニアタイムコード（ＬＴＣ）フレームをデコード（抽出）する方法であって、
   （ａ）基準クロックに対する所定のシンボル間隔を測定する一方で、
   （ｉ） ２位相マークのシンボルの最初の変化により半シンボル持続時間カウンタを起動するステップと、
   （ｉｉ） 前記２位相マークのシンボルの２番目の変化により、前記半シンボル持続時間カウンタを止め、現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットし、前記半シンボル持続時間カウンタを起動するステップと、
   （ｉｉｉ） 前記２位相マークのシンボルの次の変化まで、半シンボル持続時間をカウントするステップと、
   （ｉｖ） 同期シーケンスが有効であるか否かを決定するために、前記現在のカウントと前回に格納されたカウントとを比較するステップと、を含む、
   入力ＬＴＣフレーム内の有効な同期シーケンスを検出するステップと、
   （ｂ）ＬＴＣフレーム方向を決定するステップと、
   （ｃ）前記ＬＴＣフレームからペイロード情報をデコードするステップと、
   （ｄ）前記ＬＴＣフレーム方向により決定された順に、前記ペイロード情報を転送するステップと
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記所定のシンボル間隔の持続時間を測定するステップは、前記ＬＴＣフレーム内の２位相符号化の半分のマークシンボル間隔の持続時間内に何回の２７ＭＨｚクロック周期が生じたかを測定するステップを有する方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記デコードするステップは、測定された２７ＭＨｚクロック周期を基準として使用して、前記ＬＴＣフレームから連続的なシンボルを抽出するステップを更に有する方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記２７ＭＨｚクロックに最低必要なシンボル間隔は７０クロック周期である方法。
5. 請求項３に記載の方法であって、
   前記２７ＭＨｚクロックに最大許容可能なシンボル間隔は２１０，９３７である方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   グリッチを除去するように各入力ＬＴＣをフィルタリングするステップを更に有する方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記検出するステップは、更に、
   （ｖ）前記半シンボル持続時間カウンタの現間隔カウントが、前間隔カウントの値の７５％から１２５％の範囲内である場合には、同期カウンタを増加させ、それ以外の場合には、前記同期カウンタをリセットするステップと、
   （ｖｉ）現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットするステップと、
   （ｖｉｉ）（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）を繰り返し、同期カウンタの値が２３以上である場合に、同期シーケンスが有効であると決定するステップと、を含み、
   連続的なＬＴＣフレーム毎の受信時に、ステップ（ａ）−（ｄ）が繰り返される方法。
8. フィルム、テレビ及び付随のオーディオと共に使用される形式のリニアタイムコード（ＬＴＣ）フレームをデコード（抽出）するＬＴＣ受信機であって、
   （ａ）基準クロックに対する所定のシンボル間隔を測定する一方で、
   ２位相マークのシンボルの最初の変化により半シンボル持続時間カウンタを起動する手段と、
   前記２位相マークのシンボルの２番目の変化により、前記半シンボル持続時間カウンタを止め、現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットし、前記半シンボル持続時間カウンタを起動する手段と、
   前記２位相マークのシンボルの３番目の変化まで、半シンボル持続時間をカウントする手段と、
   同期シーケンスが有効であるか否かを決定するために、前記現在のカウントと前回に格納されたカウントとを比較する手段と、を含む、
   入力ＬＴＣフレーム内の有効な同期シーケンスを検出する第１の手段と、
   （ｂ）ＬＴＣフレーム方向を決定する際に使用される第２の手段と、
   （ｃ）前記ＬＴＣフレームからペイロード情報をデコードする第３の手段と、
   （ｄ）前記ＬＴＣフレーム方向により決定された順に、前記ペイロード情報を転送する第４の手段と
   を有するＬＴＣ受信機。
9. 前記第１の手段は、前記所定のシンボル間隔の持続時間を測定する第１のカウンタを有し、前記測定は、前記ＬＴＣフレーム内の２位相符号化の半分のマークシンボル間隔の持続時間内に何回の２７ＭＨｚクロック周期が生じたかを測定するステップを有するＬＴＣ受信機であって、
   前記半シンボル持続時間カウンタの現間隔カウントの値が、前間隔カウントの値の７５％から１２５％の範囲内である場合は、同期カウンタを増加させ、それ以外の場合は、前記同期カウンタをリセットする手段と、
   前記現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットする手段と、
   前記同期カウンタの値が２３以上である場合に、同期シーケンスが有効であると決定する手段と、を含む、
   請求項８に記載のＬＴＣ受信機。
10. 請求項８に記載のＬＴＣ受信機であって、
    前記第２の手段は、前記入力ＬＴＣフレームの同期パルスをカウントする第２のカウンタを有し、前記カウントされた同期パルスに対する同期フィールドの極性は、ＬＴＣフレーム方向を定めるために使用されるＬＴＣ受信機。
11. 請求項８に記載のＬＴＣ受信機であって、
    前記第３の手段は、前記入力ＬＴＣフレーム内のシンボルをカウントするデータシンボルカウンタを有するＬＴＣ受信機。
12. 請求項８に記載のＬＴＣ受信機であって、
    前記第４の手段は、状態機械を有するＬＴＣ受信機。
13. フィルム、テレビ及び付随のオーディオと共に使用される形式のリニアタイムコード（ＬＴＣ）フレームをデコード（抽出）するＬＴＣ受信機であって、基準クロックに対する所定のシンボル間隔を測定する第１のカウンタであって、
    ２位相マークのシンボルの最初の変化により半シンボル持続時間カウンタを起動し、
    前記２位相マークのシンボルの２番目の変化により、半シンボル持続時間のカウントを止め、現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットし、前記２位相マークのシンボルの３番目の変化まで前記半シンボル持続時間をカウントする、前記第１のカウンタと、
    入力ＬＴＣフレーム内の同期パルスをカウントする第２のカウンタと、
    入力ＬＴＣフレーム内のデータシンボルをカウントする第３のカウンタと、
    シフトレジスタと、
    前記第１、第２及び第３のカウンタに応じて、（ａ）入力ＬＴＣフレーム内の有効な同期シーケンスを検出し、（ｂ）ＬＴＣフレーム方向を決定し、（ｃ）前記ＬＴＣフレームからペイロード情報をデコードし、（ｄ）前記ＬＴＣフレーム方向により決定された順に、前記ペイロード情報を前記シフトレジスタに転送する状態機械と
    を有するＬＴＣ受信機。
14. 請求項１３に記載の装置であって、
    グリッチを除去するように前記入力ＬＴＣフレームをフィルタリングするグリッチフィルタを更に有する装置。
15. 請求項１３に記載の装置であって、
    前記第１のカウンタは、前記ＬＴＣフレーム内の２位相符号化の半分のマークシンボル間隔の持続時間内に何回の２７ＭＨｚクロック周期が生じたかを測定することにより、前記所定のシンボル間隔の持続時間を測定し、
    前記半シンボル持続時間カウンタの現間隔カウントの値が、前間隔カウントの値の７５％から１２５％の範囲内である場合は、同期カウンタを増加させ、それ以外の場合は、前記同期カウンタをリセットし、現在のカウントを格納し、前記半シンボル持続時間カウンタをリセットし、前記同期カウンタの値が２３以上である場合に、同期シーケンスが有効であると決定する、装置。

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