JPH07336637A - 映像信号のディジタル記録再生装置 - Google Patents

映像信号のディジタル記録再生装置

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JPH07336637A
JPH07336637A JP6125382A JP12538294A JPH07336637A JP H07336637 A JPH07336637 A JP H07336637A JP 6125382 A JP6125382 A JP 6125382A JP 12538294 A JP12538294 A JP 12538294A JP H07336637 A JPH07336637 A JP H07336637A
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JP
Japan
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recorded
signal
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JP6125382A
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Hidekazu Takakura
英一 高倉
Michiyuki Sugino
道幸 杉野
Takayoshi Yamaguchi
孝好 山口
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディジタル映像信号を高能率符号化して記録
媒体に記録し再生する映像信号のディジタル記録再生装
置に関し、高速サーチなどの変速再生時にも良好な再生
画像を得ることを目的とする。 【構成】 ディジタル映像信号をライン単位に振り分け
て複数のサブフレームを構成する分割手段と、サブフレ
ーム毎にディジタル映像信号の標本値を複数個集めて所
定の大きさの画素ブロックを構成するブロック化手段
と、情報量削減のために画素ブロックを単位として符号
化し記録用ブロックを構成する符号化手段と、記録用ブ
ロックを複数のチャンネルに分割して記録媒体に記録す
る記録手段とを備え、記録手段は各チャンネルに記録す
るデータがライン単位で分割した信号を符号化したデー
タとなるように記録する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル映像信号を
高能率符号化して記録媒体に記録し再生する映像信号の
ディジタル記録再生装置に関し、特に高速サーチなどの
変速再生時に生じる画質劣化を効果的に抑えるための機
能を備えたものである。
【0002】
【従来の技術】図10は、ディジタル映像信号を高能率
符号化して記録媒体に記録し再生する従来のディジタル
VTR(ビデオ・テープ・レコーダ)のブロック図であ
る。同図において、入力ディジタル映像信号はブロック
シャフリング51で所定の大きさのブロックを単位とし
て並べ替えられ、高能率符号化回路52で情報量が削減
される。
【0003】高能率符号化された映像データは誤り訂正
符号化回路53で誤り訂正用の符号が付加され、同期・
ID付加回路54で記録再生用の同期信号およびID信
号が付加された後、変調回路55で直流成分を抑制する
ような変調を施して磁気テープ等の記録媒体56に記録
する。
【0004】再生側では、復調回路57で復調したデー
タから同期信号およびID信号を同期・ID検出回路5
8で検出し、誤り訂正復号回路59で誤り訂正を行った
後、復号・修整回路60でブロックを単位として復号す
る。このとき誤り訂正復号回路59で訂正できなかった
部分は、復号されずに復号・修整回路60で修整され
る。ブロックデシャフリング回路61では、復号された
ブロックを記録側と逆の順序で並び替え、元の映像信号
として再現する。
【0005】また、映像信号を高能率符号化して情報量
を削減し、記録媒体に記録するだけでなく、テープ対ヘ
ッドの記録レートを低減するために複数のヘッドを並列
に使用して複数のチャンネルに分割して記録する方法が
ある。このような複数のチャンネルに分割して記録する
装置において、良好な変速再生を実現する記録方法の一
例として、本出願人が先に出願した「特願平4−630
1号」がある。この方式の特徴は、互いに隣接するブロ
ックのデータをペアとなるトラックに交互に記録するこ
とによって、変速再生時に画面上で連続して再生できる
ブロックの数を多くし、ブロックの境界の少ない良好な
変速再生画像を得ることである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、HDTV
(High Definition Television)信号などの高精細な画
像信号を記録媒体に記録する場合は、高能率符号化によ
る情報量の低減には限界がある。したがって、符号化さ
れたデータを、ヘッドとテープとの相対記録レートを上
げずに記録するには、多数のトラックに分割して記録す
る必要がある。
【0007】例えば、高能率符号化後のHDTV信号の
情報量をSDTV(Standard Definition Television)
信号の2倍とする方法では、それに伴ってトラック数も
2倍必要になる。すなわち、SDTV信号を1フレーム
あたり10本のトラックに記録している場合は、HDT
V信号は1フレームあたり20本のトラックが必要にな
る。
【0008】このように、分割するトラック数が著しく
多くなると、高速再生では、従来の方法を用いても画面
上で連続して再生できるブロック数自体が少ないため、
あまり良好な画像を得ることができないといった不都合
がある。
【0009】そこで、本発明はディジタル映像信号を高
能率符号化して記録し再生する場合に、高速サーチなど
の変速再生時にも良好な再生画像を得ることができる記
録再生装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による映像信号の
ディジタル記録再生装置は、ディジタル映像信号をライ
ン単位に振り分けて複数のサブフレームを構成する分割
手段と、サブフレーム毎にディジタル映像信号の標本値
を複数個集めて所定の大きさの画素ブロックを構成する
ブロック化手段と、情報量削減のために画素ブロックを
単位として符号化し記録用ブロックを構成する符号化手
段と、記録用ブロックを複数のチャンネルに分割して記
録媒体に記録する記録手段とを備え、記録手段は各チャ
ンネルに記録するデータがライン単位で分割した信号を
符号化したデータとなるように記録する。
【0011】この場合、記録媒体の隣接するトラック間
に記録されるデータは互いに異なる領域の原信号を符号
化したデータである。
【0012】また、本発明は記録媒体に記録されたデー
タを検出して記録用ブロックを得るためのブロック再生
手段と、記録用ブロックから画素ブロックの符号を復元
する復号手段と、記録用ブロックが誤って再生された場
合に画質への悪影響を低減するために誤りのなかった他
チャンネルのデータで補間する修整手段とを備える。
【0013】また、本発明はSDTV信号の記録時はブ
ロック化手段以降の処理を1系統で行い、HDTV信号
の記録時はブロック化手段以降の処理を2系統で行う。
【0014】
【作用】本発明は、複数のヘッドを使用してチャンネル
分割記録することに着目し、互いのチャンネル間で補間
の効くような配置でデータを記録し、変速再生時に検出
できなかったデータを他方のチャンネルのデータで補間
して再生することで、良好な変速再生画像を得るもので
ある。
【0015】より具体的には、ライン単位で各チャンネ
ルに分割してブロック化し、高能率符号化を行い、ペア
となるトラック間に記録されるデータが、互いに異なる
領域の映像信号を符号化したデータとなるように記録
し、再生時に検出できなかったチャンネルのデータを他
方のデータでいわゆるライン補間を施して再生すること
で、良好な変速再生画像を得るものである。
【0016】しかも、ペアとなるトラック間に互いに離
れた領域のデータが含まれているので、変速再生時に媒
体から検出できる領域の2倍の領域の映像をライン補間
によって再生することができるため、混在するフレーム
数の少ない良好な変速再生画像を得ることができる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明による映像信号のディジタル
記録再生装置の第1の実施例を示すブロック図である。
本実施例は、記録媒体に映像信号を記録するための記録
系と、記録媒体から映像信号を再生するための再生系と
から構成されている。
【0018】記録系は前処理手段1、チャンネル分割手
段2、ブロック化手段3、高能率符号化手段4、誤り訂
正符号化手段5および記録手段6からなり、磁気テープ
等の記録媒体7に高能率符号化したディジタル映像信号
を記録する。再生系は再生手段8、誤り訂正復号手段
9、復号手段10、ブロック分解手段11、チャンネル
合成手段12および後処理手段13からなり、記録媒体
7に記録したディジタル映像信号を再生して出力する。
【0019】記録系において、前処理手段1は入力ディ
ジタル映像信号を高能率符号化するための前処理とし
て、例えば水平方向のサブサンプリングや色差信号の線
順次化などを行う。なお、前処理の内容は入力信号に依
存する。
【0020】チャンネル分割手段2は、図2に示すよう
に、映像信号をライン単位に振り分けてサブフレームA
とサブフレームBとに2分割する。なお、図中、黒丸
“●”で表すラインは第1フィールドの映像信号を示
し、白丸“○”で表すラインは第2フィールドの映像信
号を示している。
【0021】ブロック化手段3は2つに分割された各サ
ブフレームを所定の大きさの画素ブロック、例えば「8
画素×8ライン」の2次元ブロックに分割する。高能率
符号化手段4は分割した各ブロックを単位として、例え
ばDCT(離散コサイン変換)等の直交変換を行い、得
られた8×8個の変換係数を重要度に応じて量子化し、
ハフマン符号化などの可変長符号化を行って情報量を削
減し、発生する符号量を1または複数のDCTブロック
毎に一定となるように制御して、記録用ブロックを構成
する。
【0022】誤り訂正符号化手段5は、この記録用ブロ
ックに再生時に発生するであろう誤りを訂正するため
に、例えばリード・ソロモン符号などによって符号化を
施すと共に、必要に応じて記録媒体7に記録する順序に
データを並び換える。
【0023】記録手段6は誤り訂正符号化された記録用
ブロックに再生用の同期信号およびID信号を付加し、
さらに直流成分を制御するような変調を行って記録媒体
7に記録する。このとき、記録媒体(磁気テープ)7上
のデータ位置とサブフレームA,Bとの位置関係は、図
3(a) 〜(c) に示すように、互いに対応する領域を1ト
ラック分ずらした位置関係になる。
【0024】すなわち、サブフレームAのブロックライ
ンをA0 ,A1,A2,A3,A4とし(図a)、サブ
フレームBのブロックラインをB0 ,B1,B2,B
3,B4とすると(図b)、記録媒体7上にはブロック
ラインA0 ,B1,A1,…,A4,B0 の順に両ブロ
ックラインのデータが交互に記録される(図c)。
【0025】次に、再生系について説明する。再生系で
は、記録媒体7に記録した映像信号を、再生手段8で検
出し、誤り訂正符号の復号手段9で再生時に発生した誤
りを訂正する。訂正できなかった記録用ブロックにはエ
ラーフラグを付加するとともに、記録時と逆の順序にデ
ータを並び換える。
【0026】復号手段10では、再生した記録用ブロッ
クを可変長復号、逆量子化および逆DCTの順に処理
し、DCTブロックを得る。このDCTブロックはブロ
ック分解手段11で分解し、チャンネル合成手段12で
それぞれのチャンネルから生成されるデータを合成す
る。
【0027】後処理手段13では、記録時に施したサブ
サンプリング等を補間するための処理を施し再生画像を
得る。なお、エラーのあった記録用ブロックはDCTブ
ロックが復元できないので、後処理手段13はチャンネ
ルを合成するときに他方のチャンネルで復号されたデー
タで補間した後に、後処理を施して再生画像を得る修整
手段としての機能を有する。このように修整処理するこ
とで、エラーが訂正できなかったブロックも大きな劣化
がなく再生することができる。なお、補間方法について
は、前ラインまたは後ラインでの補間や前後ラインの平
均値での補間など種々の方法があるが、回路規模や補間
効果を考慮して任意に設定すればよく、特に限定するも
のではない。
【0028】ところで、記録媒体7に記録した映像デー
タを変速再生するときは、図4に示すように、ヘッドが
記録媒体7上の複数のトラックを横切って走査すること
によって行う。このときペアとなるトラックには、互い
に異なる領域のデータが記録されている。例えば、図4
に示すブロックラインA1およびブロックラインB2の
斜線領域は、図5に示すように、サブフレームAのブロ
ックラインA1の先頭位置のブロックと(図a)、サブ
フレームBのブロックラインB2の先頭位置のブロック
とである(図b)。
【0029】そこで、チャンネル合成手段12でチャン
ネル合成して元の画像を復元する際には、図5(c) に示
すように、例えばブロックラインB1の先頭ブロックは
ブロックA1の先頭ブロックで補間し、ブロックライン
A2の先頭ブロックはブロックB1の先頭ブロックで補
間することによって、実際には再生できていない領域の
画像を更新するようにしている。このようにして、画像
の更新が速い、すなわち混在する画面数の少ない良好な
変速再生画像を得ることができる。なお、本実施例にお
いて、チャンネル分割数や、対応する領域のずらし方、
あるいは回路構成などについて限定するものではない。
【0030】図6は、本発明による映像信号のディジタ
ル記録再生装置の第2の実施例を示すブロック図であ
る。本実施例は、HDTV信号およびSDTV信号の両
信号を記録し再生するディジタルVTRに適用した実施
例である。
【0031】本実施例の記録系は、前処理手段1、チャ
ンネル分割手段2、ブロック化手3a,3b、高能率符
号化手段4a,4b、誤り訂正符号化手段5a,5bお
よび記録手段6a,6bからなり、ブロック化手段3
a,3b以後の各手段は2系統の構成となっている。
【0032】再生系は、再生手段8a,8b、誤り訂正
復号手段9a,9b、復号手段10a,10b、ブロッ
ク分解手段11a,11b、チャンネル合成手段12お
よび後処理手段13からなり、ブロック分解手段11
a,11bまでの各手段は2系統の構成となっている。
【0033】次に、本実施例の動作を、走査線数525
本、フィールド周波数60HzのSDTV信号と、走査
線数1125本、フィールド周波数60HzのHDTV
信号を共通に記録再生する場合について説明する。
【0034】まず、SDTV信号の記録について説明す
る。まず、前処理手段1で高能率符号化の前処理として
4:2:2のコンポーネント信号に対して色差信号をデ
ィジタルフィルタを用いて4:1:1にフィルタリング
する。
【0035】チャンネル分割手段2では前処理された信
号を特に処理せず、そのままブロック化手段3aに入力
する。ブロック化手段3aでは、8画素×8ラインのD
CTブロック化を行い、さらに輝度信号のDCTブロッ
ク4個と、2つの色差信号のDCTブロック各1個の合
計6個のDCTブロックからマクロブロックを構成し、
このマクロブロックを単位として次段の高能率符号化手
段4aでの符号量制御の順序を考慮したシャフリングを
行う。
【0036】高能率符号化手段4aでは、前述したDC
Tブロックを単位としてDCT処理を行い、得られた変
換係数を、画像を表すための重要度に応じて量子化し、
さらにハフマン符号化などの可変長符号化を行って情報
量の削減を行うとともに、発生する符号量を、例えば5
個のマクロブロック毎に一定となるように制御し、さら
にそれぞれのマクロブロックの画像を復元するために重
要な付加情報やDC成分、低域成分など(以下、主要成
分、という)が、別々に格納されるように記録用ブロッ
クを構成する。
【0037】誤り訂正符号化手段5aでは、このように
生成された記録用ブロックに再生時に発生するであろう
誤りを訂正するために、リード・ソロモン符号などで符
号化を施すとともに、磁気テープ上で隣接する記録用ブ
ロックには、画面上で隣接するマクロブロックの主要成
分が含まれるように磁気テープ上に記録する順序を並び
換える。
【0038】次に、記録手段6aでは、誤り訂正符号化
された記録用ブロックに再生用の同期信号およびID信
号を付加するとともに、直流成分を抑制するような変調
を行って記録媒体(磁気テープ)7に記録する。
【0039】次に、SDTV信号の再生について説明す
る。まず、記録媒体7に記録された信号を再生手段8a
で検出し、誤り訂正復号手段9aで再生時に発生した誤
りを訂正する。訂正できなかった記録用ブロックは前フ
レームの記録用ブロックで補間するとともに、記録時と
逆の順序に並び換える。
【0040】復号手段10aでは、再生された記録用ブ
ロックを、可変長復号、逆量子化、逆DCTの順に処理
し、DCTブロックを得る。ブロック分解手段11aで
は、DCTブロックを分解し、チャンネル合成手段12
では特に処理をせず、後処理手段13で記録時に施した
フィルタリングを補間するための処理を施し、再生画像
を出力する。
【0041】次に、HDTV信号の記録について説明す
る。まず、前処理手段1で高能率符号化の前処理とし
て、輝度信号と2つの色差信号をフィルタリングし、色
差信号については線順次化を施し、さらに後段のチャン
ネル分割が旨くいくように整形し、見かけ上、図7に示
すようなサンプル格子を構成する。ここで、図7(a) は
輝度信号を示し、図7(b) は色差信号を示す。また、図
中で黒丸“●”で表すラインは第1フィールドの映像信
号を示し、白丸“○”で表すラインは第2フィールドの
映像信号を示す。
【0042】チャンネル分割手段2では、こうして前処
理された信号を、図8に示すようにライン単位に振り分
けて2つのサブフレームA,Bに分割し、ブロック化手
段3a,3bに入力する。ここで、図8(a) は輝度信号
を示し、図8(a) は色差信号を示す。これ以後の処理は
サブフレーム毎に別系統で処理し、例えばサブフレーム
Aはブロック化手段3a〜記録手段6aで処理し、サブ
フレームBはブロック化手段3b〜記録手段6bで処理
する。
【0043】ブロック化手段3a,3bでは8画素×8
ラインのDCTブロック化を行い、さらに、図9に示す
ように輝度信号(Y)のDCTブロック6個と、2つの
色差信号(U/V)のDCTブロック各1個の合計8個
のDCTブロックからマクロブロックを構成し、このマ
クロブロックを単位として次段の高能率符号化手段4
a,4bで符号量制御の順序を考慮したシャフリングを
行う。このとき各サブフレームA,Bのマクロブロック
の数はSDTV信号の場合と同じであるので、SDTV
信号と同様なシャフリング規則を適用することができ
る。
【0044】次に、高能率符号化手段4a,4bでは、
前述したDCTブロックを単位としてDCT処理を行
い、得られた変換係数を、画像を表すための重要度に応
じて量子化し、さらにハフマン符号化などの可変長符号
化を行って情報量の削減を行うとともに、発生する符号
量を、例えば5個のマクロブロック毎に一定となるよう
に制御し、さらにそれぞれのマクロブロックの主要成分
が別々に格納されるように記録用ブロックを構成する。
【0045】誤り訂正符号化手段5a,5bでは、この
ように生成された記録用ブロックに再生時に発生するで
あろう誤りを訂正するためにリード・ソロモン符号など
で符号化を施すとともに、磁気テープ上で隣接する記録
用ブロックには、画面上で隣接するマクロブロックの主
要成分が含まれるとともに、磁気テープ上のデータ位置
とサブフレームA,Bの位置関係が、互いに対応する領
域を1トラック分だけずらした位置になるように磁気テ
ープ上に記録する順序を並び換える。
【0046】次に、記録手段6a,6bでは、誤り訂正
符号化された記録用ブロックに再生用の同期信号および
ID信号を付加するとともに、直流成分を抑制するよう
な変調を行って記録媒体7に記録する。
【0047】次に、HDTV信号の再生について説明す
る。再生時には記録媒体7に記録された信号を再生手段
8a,8bで検出し、誤り訂正符号の復号手段9a,9
bで再生時に発生した誤りを訂正し、訂正できなかった
記録用ブロックにはエラーフラグを付加するとともに、
記録時と逆の順序に並び換える。
【0048】復号手段10a,10bでは、このように
再生された記録用ブロックを、可変長復号、逆量子化、
逆DCTの順に処理してDCTブロックを得る。ブロッ
ク分解手段11a,11bはこのDCTブロックを分解
し、チャンネル合成手段12でそれぞれのチャンネルか
ら生成されるデータを合成し、後処理手段13で記録時
に施したフィルタリングを補間するための処理を施し、
再生画像を得る。
【0049】なお、エラーのあった記録用ブロックから
はDCTブロックが復元できないので、チャンネルを合
成するときに他方のチャンネルで復号されたデータで補
間した後に、後処理を施して再生画像を得る。このよう
に修整処理することで、エラー訂正ができなかったブロ
ックも大きな劣化がなく再生できるとともに、変速再生
時にも混在する画面数が少ない良好な変速再生画像を得
ることができる。
【0050】なお、本実施例では走査線数525本、フ
ィールド周波数60HzのSDTV信号と、走査線数1
125本、フィールド周波数60HzのHDTV信号を
共通に記録再生する場合について述べたが、これに限ら
ず走査線数625本、フィールド周波数50HzのSD
TV信号と、走査線数1250本、フィールド周波数5
0HzのHDTV信号を共通に記録再生する場合など、
他方式のSDTV信号とHDTV信号とを記録再生する
ディジタルVTRにも広く利用することができる。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、映像信号を複数のチャ
ンネルに分割して記録する場合に、ライン単位で分割し
たサブフレームのデータを高能率符号化処理して、ペア
となるトラックに領域をずらして記録し、再生時にエラ
ーが発生した場合はエラーのなかった他チャンネルのデ
ータで補間して再生画像を得るようにしたので、エラー
の訂正できなかったブロックも、エラー発生時にも大き
な画質劣化がなく再生できる。
【0052】また、変速再生時にはペアとなるトラック
から再生できるデータは、互いに異なる領域のデータで
あるので、チャンネル合成して元の画像を復元する際
に、それぞれの再生データで補間することによって、実
際には再生できていない領域の画像を更新することがで
きる。このようにして、画像の更新が速い、すなわち、
混在する画面数の少ない良好な変速再生画像を得ること
ができる。
【0053】さらに、HDTV信号とSDTV信号とを
共通に記録再生するディジタルVTRの構成を考える場
合においても、ブロック化手段以降の処理をSDTV信
号は1系統、HDTV信号は並列2系統の処理とするこ
とで、それぞれの内部の処理には大きな変更なしに利用
することができるため、ハードウエアの共用が容易に行
えるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】サブフレームの構成の一例を表す模式図であ
る。
【図3】磁気テープ上の記録位置と画面上の位置との関
係を表す模式図である。
【図4】変速再生時のヘッド軌跡の一例を表す模式図で
ある。
【図5】変速再生時に再生できる領域を表す模式図であ
る。
【図6】本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。
【図7】第2の実施例における前処理後の信号を示す模
式図である。
【図8】第2の実施例におけるサブフレームの構成を表
す模式図である。
【図9】第2の実施例におけるマクロブロックの構成を
表す模式図である。
【図10】従来のディジタルVTRのブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 前処理手段 2 チャンネル分割手段 3 ブロック化手段 4 高能率符号化手段 5 誤り訂正符号化手段 6 記録手段 7 記録媒体 8 再生手段 9 誤り訂正復号手段 10 復号手段 11 ブロック分解手段 12 チャンネル合成手段 13 後処理手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル映像信号をライン単位に振り
    分けて複数のサブフレームを構成する分割手段と、 前記サブフレーム毎に前記ディジタル映像信号の標本値
    を複数個集めて所定の大きさの画素ブロックを構成する
    ブロック化手段と、 情報量削減のために前記画素ブロックを単位として符号
    化し記録用ブロックを構成する符号化手段と、 前記記録用ブロックを複数のチャンネルに分割して記録
    媒体に記録する記録手段とを備え、 前記記録手段は前記各チャンネルに記録するデータが前
    記ライン単位で分割した信号を符号化したデータとなる
    ように記録することを特徴とする映像信号のディジタル
    記録再生装置。
  2. 【請求項2】 前記記録媒体の隣接するトラック間に記
    録されるデータは互いに異なる領域の原信号を符号化し
    たデータであることを特徴とする請求項1記載の映像信
    号のディジタル記録再生装置。
  3. 【請求項3】 前記記録媒体に記録されたデータを検出
    して前記記録用ブロックを得るためのブロック再生手段
    と、 前記記録用ブロックから前記画素ブロックの符号を復元
    する復号手段と、 前記記録用ブロックが誤って再生された場合に画質への
    悪影響を低減するために誤りがなかった他チャンネルの
    データで補間する修整手段とを備えることを特徴とする
    請求項1記載の映像信号のディジタル記録再生装置。
  4. 【請求項4】 SDTV信号の記録時は前記ブロック化
    手段以降の処理を1系統で行い、HDTV信号の記録時
    は前記ブロック化手段以降の処理を2系統で行うことを
    特徴とする請求項1記載の映像信号のディジタル記録再
    生装置。
JP6125382A 1994-06-07 1994-06-07 映像信号のディジタル記録再生装置 Pending JPH07336637A (ja)

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