JPH05183870A - ディジタル画像信号の記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１シンクブロックに２以上のマクロブロックの
データを配置する際に、次のマクロブロックの先頭をシ
ンボルの先頭に位置させる。この時に、効率的にマクロ
ブロックの先頭を表せるように、ブロックアドレスを設
定する。 【構成】画像信号を例えばブロック毎ＤＣＴ変換して圧
縮し、例えはハフマンコードを用いて可変長符号化し、
これを２次元配列して、エラー訂正符号化処理を行う。
エラーが伝播しないように、１シンクブロックに複数の
マクロブロックのデータを配置する際に、次のマクロブ
ロックの先頭をシンボルの先頭に位置させる。そして、
２つのブロックアドレスに、マクロブロックの先頭の位
置を記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＤＣＴ（Disc
rete Cosine Transform ）変換によりビデオ信号を高能
率符号化して記録するディジタルＶＴＲに用いて好適な
ディジタル画像信号の記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオ信号をディジタル化して磁気テー
プに記録するディジタルＶＴＲの開発が進められてい
る。ディジタルビデオ信号の伝送帯域は非常に広いの
で、ディジタルビデオ信号をそのまま磁気テープに記録
するのは困難である。そこで、このようなディジタルＶ
ＴＲでは、高能率符号化技術を使って、ディジタルビデ
オ信号が磁気テープに記録可能な帯域まで帯域圧縮され
る。このような高能率符号化技術のひとつとして、ＤＣ
Ｔ変換が提案されている。

【０００３】このＤＣＴ変換を用いた高能率符号化処理
を行うディジタルＶＴＲでは、例えば（８×８）画素か
らなるＤＣＴブロックの時間領域のディジタルビデオデ
ータがＤＣＴ変換により周波数領域のデータに変換され
る。ビデオ信号には相関があるので、ビデオ信号を周波
領域の信号に変換すると、殆どが直流成分となる。そし
て、パワーの大きい周波数成分は低域周波数に集まり、
高周波数に行く程、そのパワーは小さくなる。

【０００４】このＤＣＴ変換により周波数領域に変換さ
れたデータは、更にハフマン符号等の可変長符号を用い
て符号化され、ビット数の減少が図られる。そして、エ
ラーに対処するために、シンクブロックが構成され、こ
のシンクブロック内に平均して１つのマクロブロックの
ＤＣＴ変換データが配置され、例えば、リード・ソロモ
ン符号を用いてエラー訂正符号化処理が行われる。な
お、マクロブロックは、例えば、輝度信号Ｙの４つのＤ
ＣＴブロックと同一の位置にある色差信号Ｕ及びＶの１
つのＤＣＴブロックとからなるもので、シャフリングや
バッファリングの基本単位となるものである。

【０００５】リード・ソロモン符号では、１シンボル
（１バイト）単位でエラー検出やエラー訂正処理が行わ
れる。これに対して、例えばハフマンコードにより符号
化されたＤＣＴ変換データは、１つのデータの符号長が
一定していない。したがって、このような可変長のデー
タをリード・ソロモン符号により処理する場合には、平
均して１シンクブロック内に１マクロブロックのデータ
を配置するようにしても、各シンクブロック内に複数の
マクロブロックのデータが配置され、各シンボルの境界
を跨がるように、マクロブロックのデータが配置され
る。ところが、このようにデータを配置すると、１つの
シンボルにエラーが生じると、以降のデータが全て再生
不能になるという問題が生じる。すなわち、１つのシン
ボルにエラーがあると、たとえ以降のシンボルが正しい
としても、次の可変長符号化されたデータの先頭が不明
になり、エラーが伝播し、以降のデータは全て再生不能
である。

【０００６】そこで、エラー訂正処理のためのシンクブ
ロックを形成する際に、各シンクブロックに１つのマク
ロブロックの直流データ及び低域の周波数から高域の周
波数のデータを順に配置し、次のマクロブロックのデー
タの先頭はシンボルの先頭から配置し、平均して１シン
クブロックに１マクロブロックとなるようにすると共
に、ブロックアドレスに次のマクロブロックの先頭位置
を記録するようにした符号化方法が本願出願人により提
案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように次のマクロ
ブロックのデータの先頭をシンボルの先頭から配置する
と、その前からエラーが続いていても、シンボルの先頭
から始まる次のマクロブロックからは正しいデータが再
生できるようになる。この次のマクロブロックの先頭を
知るために、ブロックアドレスが利用される。このブロ
ックアドレスの数は、１シンクブロック内に配置される
可能性のあるマクロブロックの数に応じて、最も適切な
数に設定することが望ましい。

【０００８】したがって、この発明の目的は、利用効率
が高く、１シンクブロック内に設けられるマクロブロッ
クの先頭を十分に表せるブロックアドレス数のシンクブ
ロックを構成してディジタル画像信号を記録するディジ
タル画像信号の記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、画像信号を
ブロック毎に圧縮符号化した後、可変長符号化して磁気
テープに記録するようにしたディジタル画像信号の記録
装置において、符号化されたディジタル画像信号をエラ
ー訂正符号化するためにシンクブロックを構成し、この
シンクブロックに２つのブロックアドレスを配置するよ
うにしたことを特徴とするディジタル画像信号の記録装
置である。

【００１０】

【作用】２つのブロックアドレス５４Ａ及び５４Ｂが設
けられる。このように、２つのブロックアドレスを設け
ると、１シンクブロック内に配置されるマクロブロック
を十分に表現できる。

【００１１】

【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。この発明の一実施例では、先ず、入
力信号中の冗長部分を取り除いて有効部分だけを抽出し
た後、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform ）変換によ
る高能率符号化を行うことにより、全体で約１／９にデ
ータ圧縮をしている。すなわち、入力ビデオ信号の伝送
レートは、例えば、２１６ＭＢＰＳである。これから冗
長部分を取り除くことにより、伝送レートが例えば１２
２ＭＢＰＳに減少される。更に、ＤＣＴ変換による高能
率符号化により、その約１／５の例えば２５ＭＢＰＳま
で伝送レートが減少される。

【００１２】ＤＣＴ変換は、直交変換系の符号である。
１フレームの画面は相関があるので、ＤＣＴ変換すると
直流成分のレベルが大きな値となり、水平及び垂直方向
の高周波成分のレベルは極めて小さくなる。このような
ＤＣＴ変換された係数データに対して、視覚特性に応じ
て適当なビット数を割り当てることにより、情報量を大
幅に減少できることになる。

【００１３】図１は、この発明が適用されたディジタル
ＶＴＲの記録系の構成を示すものである。図１におい
て、入力端子１Ａ、１Ｂ、１Ｃに、例えばＮＴＳＣ方式
のディジタル輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ及びＶが供給され
る。このディジタル輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ及びＶは、
輝度信号Ｙのサンプリング周波数が例えば１３．５ＭＨ
ｚとされ、色差信号Ｕ及びＶのサンプリング周波数が例
えば６．７５ＭＨｚとされ、量子化ビット数が８ビット
の、所謂（４：２：２）方式のコンポーネント信号であ
る。

【００１４】このディジタル輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ及
びＶが有効情報抽出回路２に供給される。有効情報抽出
回路２は、入力されるビデオ信号中から冗長の成分をで
きる限り取り除き、情報として必要な成分だけを抽出す
ることにより、情報量を減ずるものである。すなわち、
色差信号Ｕ及びＶの情報量は、輝度信号Ｙの情報量に比
べて少なく、色差信号の精度は輝度信号に比べて顕著に
現れないので、更に間引くことができる。また、水平同
期信号や水平ブランキング期間の信号、垂直同期信号や
垂直ブランキング期間の信号は、情報として伝送する必
要はない。そこで、有効情報抽出回路２で、色差信号の
Ｕ及びＶのサンプルが１／２に間引かれる。これによ
り、輝度信号Ｙのサンプル数に対して、色差信号Ｕ及び
Ｖのサンプル数が１／４になる。また、垂直同期信号や
垂直ブランキング期間の信号が取り除かれ、有効画面内
（例えば１ライン７０４サンプルで、４８０ライン分）
の信号だけが抽出される。

【００１５】図１において、有効情報抽出回路２の出力
がブロック化回路３Ａ、３Ｂ、３Ｃに供給される。ブロ
ック化回路３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、ＤＣＴ変換により情報
量を圧縮するためのＤＣＴブロックを形成するものであ
る。ＤＣＴブロックは、図２に示すように、水平方向に
８画素、垂直方向に８画素の（８×８）画素データから
なる。各画素データのビット数は、前述したように、８
ビットである。このＤＣＴブロックを単位として、後に
ＤＣＴ変換が行われる。

【００１６】図１において、ブロック化回路３Ａ、３
Ｂ、３Ｃの出力がマクロブロック合成回路４に供給され
る。このマクロブロック合成回路４は、輝度信号Ｙ、色
差信号Ｕ及びＶの画素データのうち、互いに位置の等し
いものを集めてマクロブロックを構成するものである。
このようなマクロブロックを構成することにより、シャ
フリングや補間処理がし易くなる。

【００１７】前述したように、この発明の一実施例で
は、（４：２：２）方式のディジタル輝度信号Ｙ、色差
信号Ｕ、Ｖを入力し、有効情報抽出回路２で、色差信号
のサンプルを１／２に間引いている。したがって、輝度
信号Ｙの画素数は、色差信号Ｕ、Ｖの画素数の４倍にな
る。そこで、図３に示すように、輝度信号の４ブロック
と、同一位置の色差信号Ｕ、Ｖの各１ブロックとから、
１マクロブロックを構成するようにしている。

【００１８】図１において、マクロブロック合成回路４
の出力がシャフリング回路５に供給される。シャフリン
グ回路５により、シャフリングがなされる。更に、この
発明の一実施例では、隣接するマクロブロックを３つ集
めてスーパーマクロブロックを構成し、このスーパーマ
クロブロックを単位としてシャフリングを行うようにし
ている。このように隣接するマクロブロックを３つ集め
てスーパーマクロブロックを構成してシャフリングを行
うと、シャフリング単位が大きくなり、キュー、レビュ
ーを行った時にも再生画像が認識し易い。

【００１９】図１において、シャフリング回路５の出力
がＤＣＴ変換回路６に供給される。ＤＣＴ変換回路６
は、ＤＣＴブロック毎にＤＣＴ変換を行うものである。
この発明の一実施例では、ＤＣＴ変換された後のデータ
を、直流成分とそれ以外の成分とに分けて処理するよう
にしている。ＤＣＴ変換すると、直流成分は大きな値と
なると共に、直流成分が最も重要な値となるからであ
る。すなわち、ＤＣＴ変換後の直流成分は、そのまま伝
送する。他の成分は、量子化器８で量子化して、可変長
符号エンコーダ９で可変長符号化して、データ圧縮する
ようにしている。この時、１５マクロブロック分のデー
タをバッファメモリ７に一旦蓄え、各フレームで情報量
が略等しくなるように、例えば、量子化器８の特性を切
り換えるようにしている。そして、選択している量子化
器の情報や、伝送エリアの範囲等の付加情報を一緒に送
るようにしている。

【００２０】つまり、ＤＣＴ変換回路６により得られた
１５マクロブロック分のデータは、バッファメモリ７に
蓄えられると共に、量子化器１０に供給される。また、
ＤＣＴ回路６から得られる直流分のデータは、９ビット
でフレーム化及びエラー訂正回路１５に送られる。量子
化器１０は、各データに対して視覚特性に応じて重み付
けを行うものである。すなわち、高周波成分は視覚上目
立たないので、大きな係数で除算を行い、低周波成分は
小さな係数で除算を行う。

【００２１】ＤＣＴ変換回路６により得られる各ＤＣＴ
ブロック（８×８）のデータは、量子化器１０により、
所定の係数で割算される。そして、この割算されたデー
タの小数点以下の部分は、丸められる。そして、このデ
ータが符号量計算回路１２に送られる。符号量計算回路
１２で、ハフマンテーブル１３を参照しながら、例えは
ハフマンコードで可変長符号化したときの符号量が算出
される。そして、量子化器選択回路１４で、バッファリ
ング単位の１５マクロブロック分の符号量が所定量以下
になっているかどうかが判断される。このデータ量が所
定量以下になっていないなら、量子化器１０の種類が変
更され、再び符号量が求められる。量子化器１０の種類
を変更していくことにより、データ量を所定量以下にす
ることができる。

【００２２】符号量が所定値以下になったら、その量子
化器１０と同じ種類の量子化器が量子化器８に設定され
る。そして、バッファメモリ７から１５マクロブロック
分のデータが量子化器８で量子化され、可変長符号エン
コーダ９に供給される。そして、可変長符号エンコーダ
９で、例えばハフマンコードにより可変長符号化され
る。可変長符号化回路９の出力がフレーム化及びエラー
訂正符号化回路１５に供給される。

【００２３】また、フレーム化及びエラー訂正符号化回
路１５には、ＤＣＴ変換回路６から直流分の係数データ
が送られると共に、伝送エリア決定回路１１から伝送エ
リア情報（Ｈ，Ｖ）が送られ、量子化器選択回路１４か
ら選択された量子化器の情報が送られる。フレーム化及
びエラー訂正符号化回路１５で、これらのデータが２次
元展開され、エラー訂正符号が付加される。

【００２４】フレーム化及びエラー訂正回路符号化回路
１５の出力がチャンネルエンコーダ１６に供給され、記
録データが所定の変調方式により変調される。このチャ
ンネルエンコーダ１６の出力が記録アンプ１７Ａ、１７
Ｂを夫々介して、ヘッド１８Ａ、１８Ｂに供給される。

【００２５】図４は、エラー訂正符号化のためのシンク
ブロックの構成を示すものである。シンクブロックは、
図４に示すように、９０バイトからなり、フレームの先
頭には、２バイトのシンク５１が設けられる。そして、
４バイトのＩＤ５２が付加される。これに続いて、直流
データや可変長符号化された各周波数データが７６バイ
ト分のデータ５３として配置される。これに、８バイト
のパリティ５４が付加される。

【００２６】エラー訂正符号化処理には、図５に示すよ
うに、水平方向と垂直方向とにエラー訂正用のパリティ
が付加される積符号が用いられる。すなわち、データが
（４５×７６）に２次元配列される。そして、水平方向
に８バイトのリード・ソロモン符号のパリティＣ１が生
成付加され、垂直方向に３バイトのリードソロモン符号
のパリティＣ２が生成付加される。

【００２７】このように、可変長符号のデータに対し
て、リード・ソロモン符号によりエラー訂正処理を行っ
た場合、１つのバイトにエラーが生じると、その後のバ
イトにたとえエラーが生じていなくても、以後のデータ
は全て再生できなくなるという問題が生じてくる。

【００２８】そこで、この発明の一実施例では、図６に
示すように、各フレームにデータを配置するようにして
いる。すなわち、データ５３の先頭には、２つのブロッ
クアドレス（ＢＡ）５４Ａ及び５４Ｂが設けられる。こ
れに続いて、１つのマクロブロックＭＢ１の固定符号長
の直流データＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３、…ＤＣ５が配置
される。そして、１つのマクロブロックＭＢ１の可変長
の周波数データＡＣ０、ＡＣ１、…が低域の周波数から
高域の周波数の順に配置される。

【００２９】１つ分のマクロブロックＭＢ１のデータを
１フレームに配置していった時、データ５３の領域に余
裕がある時には、次のマクロブロックＭＢ２のデータが
配置される。この時、次のマクロブロックＭＢ２のデー
タの先頭は、シンボルの先頭から配置され、ハッチング
で示す領域には、ダミーデータが挿入される。これと共
に、ブロックアドレス５４Ａ又は５４Ｂには、次のマク
ロブロックＭＢ２の先頭の位置が記録される。

【００３０】ＤＣＴ変換の場合には、直流のデータや低
域周波数のデータが重要であり、高域の周波数のデータ
の重要は低い。可変長符号のデータに対して、リード・
ソロモン符号によりエラー訂正処理を行った場合、１つ
のバイトにエラーが生じると以後のデータは全て再生で
きなくなるが、このように重要度の高い直流のデータや
低域周波数のデータから順にデータを配置すれば、１つ
のバイトにエラーが生じて以後のデータが再生できなく
なったとしても、大きな問題となる可能性は少なくな
る。

【００３１】また、次のマクロブロックの先頭は、シン
ボルの先頭と一致しているので、以前のシンボルにエラ
ーが生じていても、次のマクロブロックにはその影響が
生じず、次のマクロブロックからのデータは再生でき
る。マクロブロックの先頭は、ブロックアドス５４Ａ及
び５４Ｂから分かる。

【００３２】上述のように、この発明の一実施例では、
２つのブロックアドレス５４Ａ及び５４Ｂが設けられ
る。このように、２つのブロックアドレスを設けると、
１シンクブロック内に配置されるマクロブロックを十分
に表現できる。

【００３３】すなわち、１シンクブロック内に平均１マ
クロブロックのデータが収まるようにシンクブロックの
大きさを設定し、平均的な画面のビデオ信号を用いて、
１シンクブロック内に入るマクロブロックの数を計測す
ると、図７に示すような結果が得られた。図７より、１
シンクブロック内に収まるマクロブロックの数は、多く
ても２つである。したがって、ブロックアドレス５４Ａ
及び５４Ｂの数は、２つあれば十分であると言える。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、１シンクブロック内
に２つのブロックアドレス５４Ａ及び５４Ｂが設けられ
ているので、１シンクブロック内に配置されるマクロブ
ロックの先頭位置を十分に表現できる。

【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
系の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るＤＣＴブロックの説明に用いる略線図である。

【図３】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るマクロブロックの説明に用いる略線図である。

【図４】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るシンクブロックの説明に用いる略線図である。

【図５】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るエラー訂正処理の説明に用いる略線図である。

【図６】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るブロックアドレスの説明に用いる略線図である。

【図７】この発明が適用されたディジタルＶＴＲにおけ
るシンクブロック内に存在するマクロブックの数の説明
に用いる略線図である。

【符号の説明】

５ シャフリング回路 １５ フレーム化及びエラー訂正符号化回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号をブロック毎に圧縮符号化した
   後、可変長符号化して磁気テープに記録するようにした
   ディジタル画像信号の記録装置において、 上記可変長符号化したデータをエラー訂正符号化するた
   めにシンクブロックを構成し、上記シンクブロックに２
   つのブロックアドレスを配置するようにしたことを特徴
   とするディジタル画像信号の記録装置。