JPH05207416A

JPH05207416A - ディジタル画像信号の伝送装置

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Publication number: JPH05207416A
Application number: JP3857392A
Authority: JP
Inventors: Masaki Oguro; 正樹小黒
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1993-08-13
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JP3158603B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シンクブロック内で重要語がエラーの場合に
は、画像データと対応するコード信号が正しい時には、
これを有効に利用して、エラーによる再生画像の質の劣
化を低減する。【構成】ビデオデータがＤＣＴ、可変長符号化で圧縮さ
れ、さらに、複数のシンクブロック毎に、所定量のコー
ド信号が含まれるように、量子化によるバッファリング
がなされる。量子化ステップを示す量子化番号が複数の
シンクブロックに、重要語として挿入される。再生され
た各シンクブロックの重要語の中の正しいものが重要語
ホールド回路３８で検出／ホールドされる。コード信号
がバッファメモリ３７に格納され、重要語が確定するの
を待って、データ切り出し回路４１がコード信号と重要
語とを同期して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高能率符号化として
例えばＤＣＴを使用するディジタル画像信号の伝送装
置、特に、フレーム構造の伝送データを複数のデータに
分解するフレーム分解回路に関する。

【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、ＩＤ信号等の複数のデータをフ
レーム構造に変換するフレーム化がなされる。このフレ
ーム構造として、一定長のデータ毎にブロック同期信号
が付加されたシンクブロックの構成が採用される。再生
側では、フレーム構造を複数のデータに分離するフレー
ム分解がなされる。

【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
１本あるいは２本以上の整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、１フレーム期間の
データ量が変動する。このため、１フレーム期間のデー
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フレームより短い所定期間
（バッファリング単位と称する）のデータ量を制御し、
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。これは、重
要語の一例である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来では、再生された
データの各シンクブロックに重要語が含まれている時
に、量子化番号がエラーとなると、そのシンクブロック
のコード信号がたとえエラーでなくとも、記録時の量子
化ステップが不明であるため、このコード信号を利用す
ることができなかった。量子化番号は、所定期間で発生
したシンクブロック毎に付加されており、複数のシンク
ブロック間では、同一のデータである。

【０００７】従って、この発明の目的は、再生データ中
で、重要語がエラーの場合にも、エラーでない符号化デ
ータを有効に利用することを可能とするディジタル画像
信号の伝送装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、同期信号、
画像情報の符号化出力および符号化出力を復号するため
に必要な重要語が配されたシンクブロックが連続する送
信データを受信するようにしたディジタル画像信号の伝
送装置において、受信データ中に含まれる重要語であっ
て、所定期間内の正しいものを検出し、これをホールド
するための重要語検出／ホールド回路と、符号化出力が
供給されるバッファメモリと、検出された正しい重要語
と、バッファメモリからの符号化出力とを関連付けて後
段の復号手段に対して出力するデータ切り出し回路とか
らなることを特徴とするディジタル画像信号の伝送装置
である。

【０００９】

【作用】再生データの各シンクブロックの重要語に関し
て、エラー検出がなされる。重要語は、連続する複数の
シンクブロック間で共通である。この共通の重要語の正
しいものが検出され、ホールドされるのを待って、この
重要語と符号化出力であるコード信号とを関連させて出
力する。従って、重要語がエラーであっても、コード信
号がエラーでない時には、このコード信号を有効に利用
して、再生画像の質を向上できる。

【００１０】

【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。この発明の理解のために、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
構成について、最初に説明する。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。ブロック化回路２では、ラスター走査の順序の
ビデオデータが例えば（８×８）の２次元ブロックの構
造のデータに変換される。

【００１１】ブロック化回路２の出力がＤＣＴ（コサイ
ン変換）回路３に供給される。ＤＣＴ回路３で発生した
（８×８）の係数データ（一つの直流分のデータと６３
個の交流分のデータとからなる）が遅延回路４を介して
量子化回路５に供給される。１ブロックで６４個の係数
データは、一例として直流分を先頭にして、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、この係数データが見積り器６
にも供給される。遅延回路４は、見積り器６で適切な量
子化ステップ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。

【００１２】量子化回路５では、係数データ内の直流分
は、再量子化されず、交流分が再量子化される。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６からの量子化番号によって決定される。ディジ
タルＶＴＲの場合では、編集等の処理がフィールドある
いは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。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
グ単位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。バッファリング単位を短くす
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。この
例では、１５マクロブロックがバッファリング単位とさ
れている。

【００１３】量子化回路５の出力が可変長符号化回路７
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７か
らのＤＣＴコードがパッキング回路８に供給され、バイ
ト幅でシンクブロックのデータエリア長に区切られたＤ
ＣＴコードがパッキング回路８によって形成される。パ
ッキング回路８の出力がパリティ発生回路９に供給さ
れ、エラー訂正符号のパリティが形成される。パリティ
発生回路９の出力がマルチプレクサ１０に供給される。

【００１４】マルチプレクサ１０には、パリティ発生回
路１１の出力が供給される。上述の見積り器６からの量
子化番号ＱＮＯが付加情報（ＡＩＮ）発生回路１２に供
給され、量子化番号ＱＮＯを含む付加情報ＡＩＮが生成
される。これがパリティ発生回路１１でエラー訂正符号
化されてから、フレーム化回路に相当するマルチプレク
サ１０に供給される。マルチプレクサ１０には、ブロッ
ク同期信号ＳＹＮＣも供給される。マルチプレクサ１０
は、パリティ発生回路９および１１の出力とブロック同
期信号ＳＹＮＣを時分割多重し、出力端子１３に伝送デ
ータを発生する。図示せずも、この伝送データは、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。

【００１５】見積り器６は、バッファリング単位の発生
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。図２は、見積り
器６の一例を示す。ｎ個の量子化回路２０₁、２０₂、
・・・、２０_nに対して、ＤＣＴ回路３からの係数デー
タが供給される。これらの量子化回路２０₁〜２０_nに
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が供給される。

【００１６】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２２₁〜２２_n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
７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２３₁〜２３_nに
は、端子２４からリセットパルスが供給される。累算回
路２３₁〜２３_nは、バッファリング単位で発生したＤ
ＣＴコードの量を求めるもので、この例では、１５マク
ロブロック毎にリセットパルスが発生する。累算回路２
３₁〜２３_nの累算出力が判定回路２５に供給される。

【００１７】判定回路２５には、端子２６から目標値Ａ
ｍが供給される。累算回路２３₁〜２３_nの出力と目標
値Ａｍとが比較され、目標値Ａｍを超えない範囲で、最
も目標値Ａｍと近い累算出力、すなわち、最適な累算出
力が判定される。この判定出力により量子化番号ＱＮＯ
が決定され、出力端子２７に取り出される。この量子化
番号ＱＮＯが量子化回路５に供給される。量子化回路５
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。

【００１８】見積り器６としては、図２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。

【００１９】図３は、マルチプレクサ１０で形成された
１シンクブロック（ＳＢ）を示す。バイトの連続の構成
を有するシンクブロックの先頭にブロック同期信号ＳＹ
ＮＣが位置し、その後に、バッファリングのために使用
された量子化ステップを識別するための量子化番号ＱＮ
Ｏを含む付加情報ＡＩＮが位置し、付加情報ＡＩＮの後
のデータエリア内には、バッファリングによりデータ量
が制御されたＤＣＴコードおよびシンクブロックのデー
タ毎に付加されたエラー訂正符号のパリティＰＴが位置
する。付加情報内には、付加情報に対するエラー訂正符
号のパリティが含まれ、また、必要に応じてマクロブロ
ックのアドレス、シンク番号、データの種類を示すＩＤ
等が挿入される。

【００２０】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。

【００２１】この例では、図４に示すように、１５シン
クブロックＳＢ１〜ＳＢ１５のデータエリア（斜線領
域）内に、１５マクロブロックのＤＣＴコードが配置さ
れるように、バッファリングがなされる。言い換えれ
ば、バッファリング単位（１５マクロブロック）のデー
タ量が１５個のシンクブロックＳＢ１〜ＳＢ１５のデー
タエリア内に収まるように制御される。各シンクブロッ
クのデータエリアの具体的な長さは、かかる点を考慮し
て規定されている。１５の数値は一例であって、要する
に整数個のシンクブロックのデータエリア内にバッファ
リング単位のデータが収まるバッファリングがなされ
る。

【００２２】マクロブロックは、１ブロック当りの（８
×８）の係数データを複数ブロック集めたものである。
例えばコンポーネント方式の（Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：１：
１）のビデオデータの場合には、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。サンプリング周波数が４ｆsc（ｆsc：カラーサブキ
ャリア周波数）の場合では、１フレームの画像が（９１
０サンプル×５２５ライン）であり、その内の有効デー
タが（７２０サンプル×４８０ライン）とされる。上述
のコンポーネント方式の場合には、１フレームの全ブロ
ック数は、（７２０×６／４）×４８０÷（８×８）＝
８１００として求められる。従って、８１００÷６＝１
３５０が１フレーム内のマクロブロックの個数である。

【００２３】さらに、図５に示すように、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、１０本のトラックＴ０〜
Ｔ９に１フレームの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、
ビデオデータと混在して記録されるか、あるいは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。

【００２４】１フレームが１３５０個のマクロブロック
であるので、１トラック当りで、１３５マクロブロック
が記録される。バッファリング単位を１５マクロブロッ
クとしているので、１トラックには、トラックＴ０に関
して示すように、９個のバッファリング単位（ビデオグ
ループ０〜ビデオグループ８）が記録される。上述のよ
うに、各ビデオグループのデータ量が目標値Ａｍと等し
いか、それよりやや少ないものに制御されるので、一定
の長さの各トラックに１３５マクロブロックのデータを
記録することができる。変速再生時、例えば記録時に比
してテープ速度が４倍の速度とされる時には、図５にお
いて破線で示す走査軌跡を二つの回転ヘッドが描き、斜
線で示すように、アジマスが一致するトラックからデー
タが再生される。

【００２５】図６は、この発明が適用されたディジタル
ＶＴＲの再生処理回路の構成を示す。３１で示す入力端
子には、回転ヘッドによって、磁気テープからピックア
ップされ、再生アンプ、チャンネルコーディングの復号
回路等を介された再生データが供給される。３２は、再
生データと同期したクロックを抽出するクロック抽出回
路であり、３３は、シンクブロックの同期信号を検出す
る同期検出回路である。これらの回路３２、３３からの
クロックおよび再生同期信号がタイミング生成回路３４
に供給され、再生データの処理に必要な種々のタイミン
グ信号が形成される。

【００２６】同期検出回路３３の後に設けられたエラー
訂正回路３５によって、再生データのエラー検出および
訂正がなされる。前述のように、付加情報ＡＩＮに対す
るエラー訂正符号化とビデオデータの可変長符号化出力
（積符号の垂直パリティの場合もある）に対するエラー
訂正符号化との両者によって、それぞれのエラー検出お
よび訂正を行うことができる。このエラー訂正回路３５
からは、訂正後の付加情報およびコード信号が出力され
るとともに、それらのエラーの有無を示すエラーフラグ
が出力される。図６では、付加情報のエラーフラグＥＦ
ａのみが示されている。

【００２７】エラー訂正回路３５の出力がスイッチ回路
３６の入力端子に供給される。スイッチ回路３６は、タ
イミング発生回路３４からの制御信号によって、出力端
子ａまたはｂの一方を選択する。このスイッチ回路３６
の出力端子ａには、コード信号が選択的に取り出され、
その出力端子ｂには、付加情報が選択的に取り出され
る。出力端子ａからのコード信号がバッファメモリ３７
に供給される。バッファメモリ３７は、例えばバッファ
リング単位の１５マクロブロックのデータが含まれる１
５シンクブロックのコード信号を記憶できる容量を有し
ている。

【００２８】エラーフラグＥＦａが付加情報ホールド回
路３８中のＡＮＤゲート３９に反転されてから供給され
る。エラーフラグＥＦａは、エラー有りで“１”、エラ
ー無しで“０”の１ビットである。ＡＮＤゲート３９に
は、タイミング発生回路３４からデータ中で付加情報Ａ
ＩＮの位置（タイミング）で、“１”となるパルス信号
ＳＬが供給される。従って、エラー有りのときに、ＡＮ
Ｄゲート３９によって、パルス信号ＳＬの通過が禁止さ
れる。

【００２９】ＡＮＤゲート３９の出力がレジスタ４０の
イネーブル信号とされる。レジスタ４０には、タイミン
グ発生回路３４からのクロックがクロック入力として供
給され、また、スイッチ回路３６の出力端子ｂからの付
加情報ＡＩＮがデータ入力として供給される。このＡＮ
Ｄゲート３９およびレジスタ４０からなる付加情報ホー
ルド回路３８は、正しい付加情報のみをホールドし、次
に正しい付加情報が来ると、これをホールドする。この
ホールド回路３８としては、多数決論理回路を使用して
も良い。

【００３０】バッファメモリ３７からのコード信号、エ
ラーフラグＥＦａおよびホールド回路３８からの付加情
報がデータ切り出し回路４１に供給される。データ切り
出し回路４１によって、バッファメモリ３７からのコー
ド信号と、ホールド回路３８からの付加情報と、エラー
フラグとが関連付けられて、出力される。より具体的に
は、これらが同期して切り出し回路４１から出力され
る。データ切り出し回路４１の後にディパッキング回路
４２が設けられ、バイト単位のコード信号が可変長のコ
ードに変換される。そして、可変長符号のデコーダ４３
で例えば２次元ハフマン符号の復号がされる。

【００３１】デコーダ４３に対して、逆量子化回路４４
が接続される。逆量子化回路４４は、記録時の量子化と
逆に、量子化ステップをコード信号に乗算して代表値を
形成する処理である。逆量子化回路４４の後に、エラー
修整回路４５が接続される。このエラー修整回路４５に
よって、訂正できないで残っているエラーが正しいデー
タによって修整される。エラー修整回路４５に対して、
ＤＣＴ逆変換回路４６が接続され、係数データから画素
データが復元される。ＤＣＴ逆変換回路４６からの復元
データがブロック分解回路４７に供給され、ブロックの
順序からラスター走査の順序に変換される。エラー修整
回路４５は、ＤＣＴ逆変換回路４６の後に設けても良
い。

【００３２】なお、この発明は、ディジタルＶＴＲに限
らず、ディスク記録／再生装置、ディジタル画像信号を
通信路を介して伝送する場合等にも適用できる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、再生されたデータ
で、重要語がエラーであって、ビデオデータと対応する
コード信号が正しいシンクブロックの場合に、後続の所
定数のシンクブロック内に正しい重要語が存在すれば、
重要語がエラーのシンクブロックのコード信号を有効に
利用して、再生画像を復元できる。従って、エラーによ
る再生画像の質の劣化を低減できる。

【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】バッファリングの構成の一例のブロック図であ
る。

【図３】伝送データのシンクブロックの配列の説明のた
めの略線図である。

【図４】バッファリング単位とシンクブロックの関係を
示す略線図である。

【図５】この発明の一実施例のトラックパターンの略線
図である。

【図６】この発明が適用されたディジタルＶＴＲの再生
データ処理回路のブロック図である。

【符号の説明】

３１再生データの入力端子３５エラー訂正回路３７バッファメモリ４１データ切り出し回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同期信号、画像情報の符号化出力および
上記符号化出力を復号するために必要な重要語が配され
たシンクブロックが連続する送信データを受信するよう
にしたディジタル画像信号の伝送装置において、受信データ中に含まれる上記重要語であって、所定期間
内の正しいものを検出し、これをホールドするための手
段と、上記符号化出力が供給されるバッファメモリと、検出された正しい上記重要語と、上記バッファメモリか
らの上記符号化出力とを関連付けて後段の復号手段に対
して出力する手段とからなることを特徴とするディジタ
ル画像信号の伝送装置。