JPH0547116A - デイジタルビデオ信号の記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高能率符号化とシャフリングを使用してディジ
タルビデオ信号を記録する時に、変速再生時に良好な画
像が得られるようにする。 【構成】シャフリング回路４は、４個の符号ブロックか
らなるマクロブロックの単位でシャフリングを行う。符
号化回路５によって、ＤＣＴ、ＡＤＲＣ等の高能率符号
化がなされる。この符号化出力がシャフリング回路６に
おいて、マクロブロック内のサンプル単位でシャフリン
グされる。そして、エラー訂正符号のパリティがパリテ
ィ付加回路７で付加される。パリティ付加回路７の出力
がシンクブロック化回路８、チャンネルコーディングの
エンコーダ９等を介して磁気テープに記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタルビデオ信
号を圧縮符号化により圧縮してから磁気テープに記録す
る記録装置に関し、特に、可変速再生時の画質を向上す
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラービデオ信号をディジタル化
して磁気テープ等の記録媒体に記録するディジタルＶＴ
Ｒとしては、放送局用のＤ１フォーマットのコンポーネ
ント形のディジタルＶＴＲおよびＤ２フォーマットのコ
ンポジット形のディジタルＶＴＲが実用化されている。
これらのディジタルＶＴＲは、コンポーネント信号ある
いはコンポジット信号を圧縮することなしに磁気テープ
に記録していた。

【０００３】記録に必要なテープ量を減少させ、小形の
テープカセットを利用できるように、ディジタルビデオ
信号の情報量を高能率符号化によって圧縮することが考
えられている。高能率符号化の方式の一つとして、変換
符号化が知られている。変換符号化、例えば２次元のも
のは、画像データを例えば（８×８）画素の符号ブロッ
クに分割し、符号ブロック毎に直交変換するものであ
る。変換成分（係数と称する）は、直流成分から高周波
成分を含んでいる。一般的に、直流成分が大きく、高周
波成分が小さいので、各係数に適当なビット数を割り当
てることにより、全体としてビット数が低減される。最
近では、特にＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)が注
目されている。

【０００４】圧縮符号化の他のものとして、本願出願人
は、特開昭６１−１４４９８９号公報に記載されている
ような、２次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値
及び最小値により規定されるダイナミックレンジを求
め、このダイナミックレンジに適応した符号化を行う高
能率符号化装置（ＡＤＲＣと称される）を提案してい
る。

【０００５】変換符号化、ＡＤＲＣ等の高能率符号化と
ともに、記録／再生時に発生するバーストエラーの影響
を分散するために、シャフリング技術が通常用いられ
る。すなわち、高能率符号化で生成されたデータの位置
を元のものと異ならせるシャフリングがされてから、デ
ータが記録され、再生されたデータを元の位置に戻すデ
ィシャフリングがされてから高能率符号化の復号がなさ
れる。このシャフリングされるデータの大きさとして
は、従来では、画素（サンプル）あるいは符号ブロック
が採用されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＶＴＲでは、記録時の
ものとテープ速度を異ならせる変速再生機能が必要とさ
れる。変速再生時では、回転ヘッドの走査位置が記録時
のものと異なるために、記録データを断片的にしか再生
できない。その結果、複数フレームに含まれる再生デー
タを用いて、１フレームの画像が復元される。上述のシ
ャフリングを採用するディジタルＶＴＲでは、変速再生
時に磁気テープから断片的に再生されたデータは、ディ
シャフリングされてから復号される。従って、サンプル
単位でシャフリングしている場合には、隣接するサンプ
ルが違うフレームに含まれるものであることが多く、符
号ブロック単位でシャフリングしている場合には、隣接
する符号ブロックが違うフレームのブロックであること
が同様に発生する。これは、変速再生時の復元画像の質
の劣化をもたらし、特に、動きが速い画像の場合では、
判別しにくい画像しか得られない。

【０００７】従って、この発明の目的は、シャフリング
処理を採用していても、変速再生時でも、復元画像の質
を向上できる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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力ディジ
タルビデオ信号を複数の画素データからなるブロック単
位のデータに細分化し、ブロック毎に入力ディジタルビ
デオ信号を高能率符号化し、高能率符号化の出力データ
を回転ドラムに装着された複数の磁気ヘッドによって磁
気テープに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、ブロックの複数個からなるマクロブ
ロックを構成し、マクロブロックの単位でシャフリング
を行う第１のシャフリング回路（４）と、第１のシャフ
リング回路（４）の出力データが供給され、データ量を
圧縮するための高能率符号化回路（５）と、符号化回路
（５）の出力データをマクロブロック内でシャフリング
する第２のシャフリング回路（６）と、第２のシャフリ
ング回路（６）の出力をエラー訂正符号化する回路
（７）とからなるディジタルビデオ信号の記録装置であ
る。

【０００９】

【作用】シャフリング回路４は、マクロブロック単位の
シャフリングを行う。従って、磁気テープ上には、マク
ロブロックの符号化出力がかたまって記録され、変速再
生時に、マクロブロックのデータを得ることができる。
また、マクロブロック内でのランダムなエラーは、マク
ロブロック内のシャフリングを行っているので、修整が
容易である。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１は、この実施例の記録系および再生系の信号処
理部を示す。１で示す入力端子にアナログビデオ信号が
供給され、Ａ／Ｄ変換器２によりディジタルビデオ信号
に変換される。このディジタルビデオ信号は、サンプリ
ング周波数が１３．５ＭHzとされ、且つ１サンプル当た
りのビット数が８ビットとされている。この入力ビデオ
信号のうちブランキング期間のデータを除去し、有効領
域の情報のみが記録／再生される。ディジタルビデオ信
号がブロック化回路３によって、データの順序がラスタ
ー走査の順序から符号ブロックの順序に変換されたもの
である。

【００１１】この例では、１フレームの有効領域を（８
×８）画素の多数の符号ブロックに細分化する。従っ
て、図２Ａに示すように、１フレームの画面内が（ｍ×
ｎ）ブロックに分割される。ブロック化回路３の出力信
号がマクロブロック単位のシャフリング回路４に供給さ
れる。この一実施例では、図２Ｂに示すように、（２×
２＝４）符号ブロックによりマクロブロックが構成され
る。従って、１フレームでは、（ｍ／２×ｎ／２）のマ
クロブロックが生じる。シャフリング回路４は、マクロ
ブロックを単位としてシャフリングを行う。すなわち、
１フレーム内に含まれるマクロブロックをそれぞれ元の
位置と異なる位置になるように、データを並び替える。
図３は、マクロブロック単位のシャフリングを示すもの
で、数字の１、２および３は、シャフリング回路４から
メモリから読み出されるマクロブロックの順番を表して
いる。各マクロブロックの左上コーナのドットは、メモ
リによりシャフリングを行う時の先頭アドレスを意味し
ている。

【００１２】シャフリング回路４の出力データが符号ブ
ロック単位に圧縮符号化を行うブロック符号化回路５に
供給される。ブロック符号化回路５は、例えばＤＣＴの
符号化を行う場合には、ＤＣＴ変換回路、量子化回路、
可変長符号化回路等を含み、符号ブロック毎に、（８×
８）の係数データが直流成分のものから高次のものへ順
番に出力される。符号化回路５がＡＤＲＣの符号化を行
う場合には、ダイナミックレンジＤＲ、最小値ＭＩＮの
検出回路、最小値ＭＩＮを除去することで正規化された
画素データを再量子化する回路等を含み、符号化ブロッ
ク毎に、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮと
（８×８）のコード信号とが出力される。

【００１３】ブロック符号化回路５の出力データがサン
プル単位のシャフリング回路６に供給される。このシャ
フリング回路６は、マクロブロック内で完結するシャフ
リングを行う。すなわち、図４に示すように、（１６×
１６）のサンプル（係数データあるいはコード信号）が
マクロブロック内でその位置が元のものと異ならされ
る。図４で、サンプルに符された数字は、メモリから読
み出されるサンプルの順番を表している。

【００１４】サンプル単位のシャフリング回路６の出力
がパリティ付加回路７に供給される。パリティ付加回路
７では、エラー訂正符号のパリティが付加される。エラ
ー訂正符号としては、例えばリード・ソロモン符号を使
用した積符号を用いることができる。パリティ付加回路
７の出力データがシンクブロック化回路８に供給され
る。シンクブロックは、先頭に同期コードを有する一定
長のデータであり、ブロック符号化回路５の出力デー
タ、パリティ、シンクブロックのアドレス等を表すＩＤ
コードを含んでいる。このシンクブロックが記録／再生
の最小単位であり、変速再生時には、シンクブロックの
全体を再生できた時に、有効なデータとして扱われる。

【００１５】シンクブロック化回路８の出力がチャンネ
ル符号化のエンコーダ９に供給される。チャンネル符号
化は、記録データの直流分を減少させる。チャンネルエ
ンコーダ９の出力データが並列−直列変換回路１０と記
録アンプ１１とを介してテープ・ヘッド系１２の複数の
磁気ヘッドに供給され、磁気テープに記録される。テー
プ・ヘッド系１２は、例えば２個のヘッド素子が近接し
て配されたダブルアジマスヘッドが１８０°の間隔で回
転ドラムに取り付けられたものであり、１回の走査で２
本のトラックが同時に磁気テープ上に形成される。上述
のように、マクロブロック単位のシャフリングを行い、
サンプル単位のシャフリングは、マクロブロックブロッ
ク内で完結するので、シンクブロック構造のシリアルデ
ータが記録された磁気テープ上のトラックでは、マクロ
ブロックのデータがかたまって記録される。

【００１６】テープ・ヘッド系１２からの再生データが
再生アンプ２１を介して直列−並列変換回路２２に供給
され、直列データから並列データへ変換される。この再
生データがチャンネル符号化のデコーダ２３を介してシ
ンクブロック分解回路２４に供給される。シンクブロッ
ク分解回路２４は、シンクブロックの区切りを検出し
て、シンクブロック内のＩＤコード等を分離する。シン
クブロック分解回路２４の出力がエラー訂正回路２５に
供給され、エラー訂正符号の復号がなされる。

【００１７】エラー訂正回路２５の訂正後にサンプル単
位のディシャフリング回路２６に再生データが供給され
る。このディシャフリング回路２６は、マクロブロック
内でシャフリングされている各サンプルを元の位置に戻
す処理を行う。ディシャフリング回路２６の出力データ
がブロック復号化回路２７に供給される。

【００１８】復号化回路２７は、ＤＣＴの場合では、可
変長符号のデコーダ、逆量子化回路、逆変換回路を含
み、（８×８）の符号ブロックに含まれる６４個の画素
の復号データが生成される。ＡＤＲＣの場合では、ダイ
ナミックレンジＤＲおよびコード信号から最小値除去後
の復元レベルを生成するＲＯＭ、このＲＯＭの出力に最
小値ＭＩＮを加算する回路等を復号化回路２７が含む。

【００１９】復号化回路２７の復号出力がマクロブロッ
ク単位のディシャフリング回路２８に供給される。ディ
シャフリング回路２８は、シャフリング回路４と逆方向
の変換、すなわち、１フレーム内のマクロブロックの位
置を元の位置に配置する処理を行う。ディシャフリング
回路２８の出力信号がブロック分解回路２９に供給さ
れ、符号ブロックからラスター走査の順にデータの順序
が変換される。ブロック分解回路２９の出力がエラー修
整回路３０に供給される。エラー修整回路３０は、上述
のように、復号された再生データに関して、訂正できな
いエラーがある画素データをその周囲の正しい画素デー
タにより補間する。例えばエラーの画素データがその上
下左右に位置する４個の画素データの平均値で置き換え
られる。エラー修整回路３０の出力信号がＤ／Ａ変換器
３１に供給され、出力端子３２には、アナログの再生ビ
デオ信号が得られる。

【００２０】マクロブロック単位のシャフリング回路４
の一例を図５に示す。入力ビデオ信号が輝度信号および
色信号（二つの色差信号が含まれる）からなるコンポー
ネント信号である時に、このシャフリング回路４の入力
端子４１Ｙおよび４１Ｃにそれぞれディジタル輝度信号
およびディジタル色信号がそれぞれ供給される。輝度信
号に関しては、二つのＳＲＡＭ４２Ａ、４２Ｂが設けら
れ、色信号に関しては、二つのＳＲＡＭ４３Ａおよび４
３Ｂが設けられ、所謂ダブルバンクが構成されている。
各ＳＲＡＭは、１フレームのデータを記憶できる容量を
有している。１フレーム内の輝度信号および色信号のデ
ータ量は、この例では等しい。ＲＡＭ４２Ａ、４２Ｂ、
４３Ａ、４３Ｂから読み出された出力データが出力端子
４４Ｙ、４４Ｃに取り出される。

【００２１】マルチプレクサ４５を介してＳＲＡＭ４２
Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂに対してアドレス信号が供
給される。マルチプレクサ４５には、アドレスカウンタ
４６ＷからのライトアドレスおよびＲＯＭ４７からのリ
ードアドレスが供給される。ある１フレーム期間では、
マルチプレクサ４５によって、ＳＲＡＭ４２Ａおよび４
３Ａにライトアドレスが供給され、ＳＲＡＭ４２Ｂおよ
び４３Ｂにリードアドレスが供給され、次の１フレーム
期間では、ＳＲＡＭ４２Ａおよび４３Ａにライトアドレ
スが供給され、ＳＲＡＭ４２Ｂおよび４３Ｂにリードア
ドレスが供給される。

【００２２】ＲＯＭ４７には、アドレスカウンタ４６Ｒ
の出力がアドレスとして供給される。ＲＯＭ４７には、
カウンタ４６Ｒの出力をシャフリング規則に従って変換
するためのテーブルが記憶されている。このテーブル
は、カウンタ４６Ｒの出力に対してオフセットを加算し
たリードアドレスを発生するものである。図５の構成で
は、ラスター走査の順序で入力された１フレームの輝度
信号および色信号がＳＲＡＭに書き込まれ、次のフレー
ムでＲＯＭ４７からのリードアドレスで読み出される。

【００２３】リードアドレスは、マクロブロックの単位
では、上述のシャフリングを行うとともに、マクロブロ
ック内のサンプルは、所定の順序で出力するものであ
る。従って図５のシャフリング回路は、マクロブロック
単位のシャフリングとともに、ブロック化回路３の機能
をも有しており、その結果、メモリ容量が低減されてい
る。ＤＣＴ符号化を行った後になされるサンプル単位の
シャフリング回路６も、図５と同様の構成とできる。但
し、バンク切り替えの周期は、マクロブロックの周期で
あって、ＳＲＡＭの容量は、１マクロブロック分であ
る。

【００２４】高能率符号化としてＡＤＲＣを用いる場合
には、その符号化出力には、ブロック毎に生成された重
要語（ダイナミックレンジおよび最小値）と、（８×８
＝６４）個の画素毎のコード信号とが含まれる。この符
号化出力をダブルバンクによりシャフリングする場合に
は、ＳＲＡＭへの入力／出力のタイミングが異なる。従
って、ＡＤＲＣの符号化出力をシャフリングする時に
は、別個のアドレス発生回路を有する重要語のシャフリ
ング回路とコード信号のシャフリング回路とを設ける必
要がある。さらに、ディシャフリング回路２６および２
８は、上述のシャフリング回路と同様の構成であり、ア
ドレス発生のためのＲＯＭのテーブルとしてディシャフ
リング用のものが用いられる。

【００２５】マクロブロックを構成する時に、隣接して
いる４個の符号ブロックを集めたマクロブロック以外
に、図６Ａに示すように、入れ子に選択した符号ブロッ
クでマクロブロックを構成しても良い。図６Ａは、１か
ら４の４個のマクロブロックの部分を示す。この図６Ａ
で、例えば１の数字が付されたマクロブロックは、斜線
で示すように、２行の各行から互い違いに選択された４
個の符号ブロックにより構成される。

【００２６】このようなマクロブロックの構成におい
て、例えば２の数字のマクロブロック内の４個の符号ブ
ロックが全てエラーとなった時に、他のマクロブロック
（１、３および４）がエラーでなければ、図６Ｂで×を
付した符号ブロックの例を示すように、エラーである符
号ブロックの周囲にエラーでない符号ブロックが存在す
る。従って、エラーである符号ブロックのデータを周囲
の符号ブロックのデータによって、補間することができ
る。さらに、五の目（クインカンクス）に位置する符号
ブロックによって、マクロブロックを構成しても、エラ
ーの修整の点で同様に有利である。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、マクロブロック単位のシャ
フリングを行っているので、マクロブロックに含まれる
データが磁気テープ上にかたまって記録される。従っ
て、変速再生時に、異なるフレームに含まれる画素デー
タが再生画像中にかたまって存在することがなく、良好
な再生画像が得られる。また、この発明は、マクロブロ
ック内のシャフリングを行っているので、マクロブロッ
ク内でランダムなエラーが生じた時に、そのエラーサン
プルを良好に修整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の記録系および再生系を示
すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例の符号ブロックおよびマク
ロブロックの説明に用いる略線図である。

【図３】この発明の一実施例のマクロブロック単位のシ
ャフリングの説明に用いる略線図である。

【図４】この発明の一実施例のサンプル単位のシャフリ
ングの説明に用いる略線図である。

【図５】シャフリング回路の一例のブロック図である。

【図６】マクロブロックの構成の他の例を示す略線図で
ある。

【符号の説明】

４ マクロブロック単位のシャフリング回路 ５ 高能率符号化の符号化回路 ６ サンプル単位のシャフリング回路 ７ パリティ付加回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀士 賢 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディジタルビデオ信号を複数の画素
   データからなるブロック単位のデータに細分化し、上記
   ブロック毎に上記入力ディジタルビデオ信号を高能率符
   号化し、上記高能率符号化の出力データを回転ドラムに
   装着された複数の磁気ヘッドによって磁気テープに記録
   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、 上記ブロックの複数個からなるマクロブロックを構成
   し、上記マクロブロックの単位でシャフリングを行う第
   １のシャフリング手段と、 上記第１のシャフリング手段の出力データが供給され、
   データ量を圧縮するための高能率符号化手段と、 上記符号化手段の出力データを上記マクロブロック内で
   シャフリングする第２のシャフリング手段と、 上記第２のシャフリング手段の出力をエラー訂正符号化
   する手段とからなるディジタルビデオ信号の記録装置。