KR100642532B1

KR100642532B1 - 데이터 처리 장치 및 데이터 기록 장치

Info

Publication number: KR100642532B1
Application number: KR1019990047680A
Authority: KR
Inventors: 사사키마사오; 이소자키마사아키; 미야자와사토시; 타카기사토시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2006-11-13
Also published as: CN1255704A; CA2287740C; CN1132316C; US20030070040A1; KR20000029426A; EP0999551A1; US6643729B2; JP2000138897A; CA2287740A1

Abstract

셔플링 테이블 메모리는 외부 메모리로부터 경로를 통해 기록되는 셔플링 테이블을 갖는다. 외부 메모리는 셔플링될 비디오 데이터의 포맷에 대응하는 복수의 셔플링 테이블들을 저장한다. 포맷 결정의 결과에 따라 선택된 하나의 셔플링 테이블은 셔플링 테이블 메모리에 저장된다. 셔플링 테이블 메모리는 입력 데이터로부터 분리된 IDi를 어드레스로서 수신하여, 변환된 어드레스 IDo를 출력한다. 셔플링 테이블 메모리에 의해 발생된 어드레스 IDo는 데이터를 데이터 누적 메모리에 기록하기 위한 기록 어드레스로서 사용된다. 판독 어드레스를 순차적으로 변경하면서, 셔플링된 데이터가 데이터 누적 메모리로부터 판독된다.

셔플링 테이블 메모리, 기록 어드레스, 판독 어드레스, 버스트 에러, 셔플링

Description

데이터 처리 장치 및 데이터 기록 장치{Data processing apparatus and data recording apparatus}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기록 및 재생 장치의 기록측의 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기록 및 재생 장치의 재생측의 블록도.

도 3은 트랙 포맷의 예를 도시한 도면.

도 4는 트랙 포맷의 또 다른 예를 도시한 도면.

도 5는 동기-블록(sync-block) 구조에 대한 복수의 예를 도시한 도면.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 동기블록에 부가된 ID 및 DID의 내용을 보인 도면.

도 7a 및 도 7b는 비디오 부호화기 및 가변 길이 부호화의 출력 방법을 도시한 도면.

도 8a 및 도 8b는 비디오 부호화기 출력의 순서의 재배열을 도시한 도면.

도 9a 및 도 9b는 재배열된 순서 데이터를 동기블록에 패킹하는 처리를 도시한 도면.

도 10a 및 도 10b는 비디오 데이터 및 오디오 데이터에 대한 에러 정정 부호를 도시한 도면.

도 11은 기록신호 처리부의 보다 상세한 블록도.

도 12는 셔플링부의 기본구조를 도시한 블록도.

도 13은 메모리 기록 어드레스 제어방법을 채용한 셔플링부의 구조를 보인 블록도.

도 14는 셔플링부가 디지털 VCR에 적용된 경우에 메모리 기록 어드레스 제어방법을 채용한 셔플링부의 구조를 도시한 블록도.

도 15는 메모리 판독 어드레스 제어방법을 채용한 셔플링부의 구조를 도시한 블록도.

도 16은 셔플링부가 디지털 VCR에 적용된 경우에 메모리 판독 어드레스 제어방법을 채용한 셔플링부의 구조를 도시한 블록도.

도 17a 및 도 17b는 많은 에러가 발행한 경우를 도시한 도면.

도 18a 및 도 18b는 셔플링의 제1 이점을 도시한 도면.

도 19a 및 도 19b는 셔플링의 제2 이점을 도시한 도면.

도 20a 및 도 20b는 셔플링의 제3 이점을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102 : 비디오 부호화기 103 : 선택기

105 : SDTI 수신부 106 : 스트림 변환기

107 : 패킹 및 셔플링부 109 : 외부호 부호화기

110 : 셔플링부 111 : 혼합부

113 : 지연부 114 : AUX 부가부

116 : 외부호 부호화기 119, 133 : 내부호 부호화기

120 : 동기 부가부 123 : 자기헤드

128a, 128v, 228v : 셔플링 테이블 131 : 재생 증폭기

132 : 동기 검출부 134 : ID 보간부

135 : 분리부 136 : 역셔플링부

137 : 외부호 복호기 138 : 역셔플링 및 역패킹부

140, 155 : 보간부 141 : 스트림 변환기

142 : 비디오 복호기 144 : SDTI 전송부

151 : 역셔플링부 153 : AUX 분리부

164 : 주 메모리 164 : 인터페이스

173 : 카운터

본 발명은 이미지 데이터를 예를 들면, 테이프 형상의 기록 매체에 기록하고, 기록 매체로부터 이미지 데이터를 재생하는 데이터 처리 장치 및 데이터 기록 장치에 관한 것이다.

통상 디지털 비디오 카세트 레코더(VCR)로 대표되는 바와 같이, 디지털 이미지 신호를 자기 테이프에 기록하고, 기록 매체로부터 재생하는 데이터 기록 및 재생 장치가 공지되어 있다. 디지털 이미지 기록 장치의 기록 처리부에서, 데이터의 순서를 원래의 순서와 다르게 재배열하는 셔플링이라고 하는 처리가 수행된다. 셔플링은 다음의 이유에서 수행된다.

먼저, 셔플링은 테이프상의 스크래치에 기인한 버스트 에러를 분산시켜 에러 정정 부호(ECC) 내의 에러에 대한 면역성을 증가시키기 위해서 수행된다. ECC로서, 곱 부호(product code)가 다수인 경우에 사용된다. 곱 부호는 외부호(external-code) 부호화를 2차원 비디오 데이터나 오디오 데이터에 수직 방향으로 적용하고 내부호(internal-code) 부호화를 수평 방향으로 적용하여 데이터 심볼을 이중으로 부호화함으로써 얻어진다. 데이터, 외부호 패리티, 및 내부호 패리티로 형성된 데이터 세트를 ECC 블록이라고 한다.

도 17a에 도시한 바와 같이, 하나의 ECC 블록 내의 데이터는 나선형 주사 VCR의 한 트랙에 기록된다. 도 17b에 어둡게 도시한 바와 같이 나선형 주사 VCR에서 헤드 클로그(clog)에 기인하여 이러한 트랙의 데이터에 극히 많은 에러가 발생할 수 있다. 이 경우, 에러는 ECC의 에러 정정 능력으로 정정될 수 없으며 전체 ECC 블록 데이터가 재생될 수 없다.

한편, ECC 블록 내 데이터를 셔플링하여 도 18a에 도시한 바와 같이 복수의 트랙에 기록하면, 도 18b에 도시한 바와 같이 전체 트랙에서 버스트 에러가 발생해도 재생처리에서 셔플링의 역이 되는 처리(역셔플링)에 의해 버스트 에러가 분산되고 그럼으로써 하나의 ECC 블록 내에 에러가 억제되어 에러를 정정할 수 있게 된다. 내부호의 방향이 기록 및 재생 방향과 일치한다고 하면, 외부호에 의해 버스트 에러가 정정되는 가능성이 높다.

두 번째, 정정될 수 없는 에러를 보이지 않게 하는 은닉 처리가 성공적으로 수행되도록 셔플링이 수행된다. 즉, 에러 정정에 실패했을 때, 에러 은닉 처리에서는 이미지의 공간 여분이나 시간 여분을 사용하여 보간된 이미지가 발생된다. 버스트 에러에 기인하여 재생될 수 없는 화소의 분배는 은닉에 적합한 조건이 되게 하기 위해서 셔플링시 제어된다. 셔플링과 은닉의 조합으로, 재생된 이미지는 에러 정정이 언제 실패하였는지 알기가 더 쉽게 된다.

도 19a 및 도 19b는 셔플링의 제 2 이점을 보인 것이다. 도 19a는 한 트랙의 손실이 셔플링을 사용함으로써 스크린 상에 분산되는 상태를 도시한 것이다. 도 19b는 한 트랙의 손실이 셔플링에 의해 스크린의 일부분에 집중적으로 나타난 상태를 도시한 것이다. 기록될 데이터가 압축 데이터인지 아니면 비압축 데이터인지 여부에 따라 이들 2가지 형태의 셔플링 중 하나가 선택된다. 도 19a에 도시한 상태는 비압축 비디오 데이터에 효과적이다. 도 19b에 도시한 상태는 압축 비디오 데이터에 효과적이다. 에러 은닉 방법이 주위의 올바른 화소를 사용해서 공간 영역에서 에러 화소를 보간하였는지 아니면 선행 프레임 내의 올바른 데이터를 사용하여 시간 영역에서 에러 화소를 보간하였는지 여부에 따라 효과가 다르다.

세 번째, 셔플링은 변속 재생에서 재생 이미지를 더 쉽게 보게 하기 위해서 수행되는데, 이 경우 재생 동작은 기록시 사용된 속도와는 다른 테이프 속도로 수행된다. 변속 재생에서 헤드는 복수의 트랙위로 테이프를 주사하기 때문에, 재생 이미지 데이터는 복수의 트랙으로부터 단편적으로 수집된다. 변속 재생에서 테이프 속도에 따라, 단편적으로 재생될 수 있는 이미지 데이터 및 단편적으로 재생될 수 없는 이미지 데이터는 스크린 상의 위치에 고정될 수도 있다. 이 경우, 이미지의 일부는 변속 재생에서 갱신되지 않으며, 그럼으로써 재생 이미지의 내용을 알기가 곤란하다. 셔플링은 이러한 문제를 방지할 수 있다.

도 20a 및 도 20b는 셔플링의 제 3 이점을 도시한 것이다. 도 20a에 도시한 바와 같이, 트랙 일부에 기록된 이미지 데이터는 셔플링에 의해 스크린 상에 분산된다. 반대로, 트랙 일부에 기록된 이미지 데이터는 도 20b에 도시한 바와 같이 스크린 상의 일부분에 집중하여 나타날 수도 있다. 셔플링의 제 2 이점에 대한 설명과 동일하게, 어느 셔플링 방법이 효과적인가는 데이터 상태, 즉 압축 혹은 비압축에 의존한다. 즉, 도 20a에 도시한 방법은 비압축 비디오 데이터에 효과적이다. 도 20b에 도시한 방법은 압축 비디오 데이터에 효과적이다.

전술한 바와 같이, 셔플링은 테이프 형상의 기록 매체가 사용될 때 재생 이미지의 품질을 개선하는 효과적인 방법이다. 어느 셔플링 형태(이하 셔플링 패턴이라 함)가 사용될 것인가는 입력 이미지 포맷, ECC 블록의 구조, 및 테이프 상의 기록 포맷 모두를 고려하여 결정된다. 종래에, 셔플링 패턴을 적합한 식으로 나타내고 이 식의 처리를 수행하는 계산된 회로가 설치된다.

디지털 방송이 발달된 환경에 있어서, 많은 형태의 비디오 및 오디오 포맷(각각 필드 주파수, 라인수, 비월 주사/순차 주사, 스크린 크기, 및 종횡비를 포함함)이 사용된다. 그러므로, 디지털 VCR이 복수의 비디오 및 오디오 포맷을 처리할 것으로 보인다. 그러나, 종래의 디지털 VCR에서 입력 이미지 포맷 혹은 기록 데이터 속도가 변경될 때, 가장 적합한 셔플링을 수행하는 셔플링 회로를 다시 설계하여 설치해야 한다. VCR은 복수의 포맷을 처리함에 있어 융통성은 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수의 입력 데이터 포맷 각각에 적합한 셔플링 처리가 수행되게 하는 데이터 처리 장치 및 데이터 기록 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에서, 원래 순서와는 다른 순서로 디지털 정보 데이터를 재배열하는 데이터 처리 장치에 있어서, 셔플링 테이블을 저장하며, 입력-데이터 시퀀스 내의 데이터 단위의 위치를 어드레스로서 나타내는 위치 정보를 수신하며, 셔플링 테이블에 따라 상기 위치 정보를 변환함으로써 얻어진 변환된 위치 정보를 출력하는 셔플링 테이블 메모리; 및 복수의 셔플링 테이블로부터 선택된 셔플링 테이블을 상기 셔플링 테이블 메모리에 저장하는 수단을 포함하는 데이터 처리 장치를 제공함으로써 전술한 목적이 달성된다.

본 발명의 또 다른 특징에서, 원래 순서와 다른 순서로 디지털 정보 데이터를 재배열하고, 상기 재배열된 디지털 정보 데이터를 테이프 형상 기록 매체에 기록하는 데이터 기록 장치에 있어서, 디지털 정보 데이터를 누적하는 데이터 누적 메모리; 셔플링 테이블을 저장하며, 입력-데이터 시퀀스 내의 데이터 단위의 위치를 어드레스로서 나타내는 위치 정보를 수신하며, 셔플링 테이블에 따라 상기 위치정보를 변환함으로써 상기 데이터 누적 메모리의 기록 혹은 판독 어드레스를 출력하는 셔플링 테이블 메모리; 복수의 셔플링 테이블로부터 선택된 셔플링 테이블을 상기 셔플링 테이블 메모리에 저장하는 수단; 상기 데이터 누적 메모리의 입력 데이터 및 출력 데이터 중 적어도 하나에 에러 정정 부호 부호화를 적용하는 에러 정정 부호화기; 및 상기 에러 정정 부호화기에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 상기 테이블 형상 기록 매체에 기록하는 기록수단을 포함하는 데이터 기록 장치를 제공함으로써 전술한 목적이 달성된다.

입력 디지털 정보 데이터(비디오 데이터 및/또는 오디오 데이터)의 포맷에 따라 복수의 셔플링 테이블 중 하나가 선택된다. 그러므로, 복수의 포맷을 갖는 입력 디지털 정보 데이터가 셔플링될 수 있다. 셔플링 패턴은 테이블로서 제공되기 때문에, 식으로 나타낸 것보다도 더 복잡한 셔플링이 제공될 수 있고, 그럼으로써 에러 면역성이 개선된다. 성공적인 에러 은닉이 가능하다. 더욱이, 변속 재생에서 이미지 품질이 개선될 수 있다.

본 발명이 디지털 VCR에 적용된 실시예를 이하에서 기술한다. 이 실시예는 방송국 환경에 적합하며 서로 다른 복수의 포맷을 갖는 비디오 신호가 기록 및 재생되게 한다. 예를 들면, NTSC 시스템에 기초한 비월 주사에서 총 480개의 유효라인을 갖는 신호(480i 신호) 및 PAL 시스템에 기초한 비월 주사에서 총 576개의 유효 라인을 갖는 신호(576i 신호) 모두 하드웨어를 거의 바꾸지 않고 기록 및 재생될 수 있다. 더욱이, 비월 주사에서 총 1080개의 라인을 갖는 신호(1080i 신호) 및 순차(비-비월)주사에서 총 480, 720, 1080개의 라인을 갖는 신호(480p 신호, 720p 신호, 및 1080p 신호)가 기록 및 재생되는 것이 가능하게 된다.

이 실시예에서, 비디오 신호 및 오디오 신호는 동화상 전문가 그룹 2(MPEG-2) 방법에 따라 압축 부호화된다. 일반적으로 공지된 바와 같이, MPEG-2는 움직임 보상 예측 부호화와 이산 코사인 변환(DCT)을 사용한 압축 부호화의 조합이다. MPEG-2 데이터는 층구조를 갖고, 하층부터, 블록층, 매크로블록층, 슬라이스층, 화상층, 화상 그룹(GOP)층, 및 시퀀스층을 포함한다.

블록층은 DCT가 적용되는 단위로서 작용하는 DCT 블록으로 형성된다. 매크로블록층은 복수의 DCT 블록으로 형성된다. 슬라이스층은 헤더부와 라인 경계를 넘어 확장되지 않는 임의의 수의 매크로블록을 포함한다. 화상층은 헤더부와 복수의 슬라이스로 형성된다. 화상은 하나의 스크린에 대응한다. GOP층은 헤더부, 프레임내 부호화에 기초한 내부호화된 화상(I-화상), 및 예측 부호화에 기초한 예측 부호화된 화상(P 화상) 및 양방향으로 예측 부호화된 화상(B 화상)을 포함한다.

I화상은 화상에 국한된 정보를 사용하여 얻어진다. 그러므로, I화상 자체의 정보만으로 복호될 수 있다. P화상은 시간영역에서 앞서 위치하고 이미 예측화상(차를 위한 기준 화상)으로서 복호된 I화상 혹은 P화상을 사용하여 얻어진다. 움직임 보상이 적용된 예측 화상을 갖는 차의 부호화이든 차를 갖지 않는 부호화이든 더 효과적인 것이 어느 것이든지 매크로블록의 단위로 선택된다. B화상은 3가지 형태의 화상, 즉 시간 영역에 앞서 위치하고 이미 복호된 I화상 혹은 P화상, 시간 영역에서 후속하여 위치하고 이미 복호된 I화상 혹은 P화상, 및 이들 모두를 예측화상(차를 위한 기준 화상)으로서 사용하여 발생된 보간된 화상을 사용하여 얻어진다. 어느 것이든 움직임 보상 후에 차를 부호화함에 있어 가장 유용하며 3가지 형태의 화상에 대한 내 부호화는 매크로 단위로 선택된다.

그러므로, 매크로블록은 프레임내 부호화된 매크로블록, 미래가 과거로부터 예측되는 순방향 프레임간 예측 매크로블록, 과거가 미래로부터 예측되는 역방향 프레임간 매크로블록, 및 양방향 예측이 수행되는 양방향 매크로블록을 포함한다. I화상 내 모든 매크로블록은 프레임내 부호화된 매크로블록이다. P화상은 프레임내 부호화된 매크로블록과 순방향 프레임간 예측 매크로블록을 포함한다. B화상은 전술한 4가지 형태의 매크로블록을 포함한다.

GOP는 적어도 하나의 I화상을 포함하며, P화상 또는 B 화상을 포함하지 않도록 되어 있다. 최상위층인 시퀀스층은 헤더부와 복수의 GOP로 형성된다.

MPEG 포맷에서, 슬라이스는 하나의 가변길이 부호 시퀀스이다. 가변길이 부호 시퀀스에서, 데이터 경계는 가변길이 부호를 복호화하지 않고는 검출될 수 없다.

각각의 시퀀스층 위에는 GOP층, 화상층, 슬라이스층, 및 매크로블록층, 바이트 단위로 배열된 미리결정된 비트 패턴을 갖는 식별 부호(시작 부호라고 함)가 배치된다. 전술한 각 층의 헤더부는 헤더, 확장 데이터 혹은 사용자 데이터를 집합적으로 포함한다. 시퀀스층의 헤더는 화상의 크기(화상의 수평 및 수직 방향으로 화소 수)를 포함한다. GOP층의 헤더는 시간부호 및 GOP를 구성하는 화상 수를 포함한다.

슬라이스층에 포함된 매크로블록은 복수의 DCT 블록을 모은 것이다. 0인 계수가 연속하는 횟수(런)와, 그 직후 단위로 처리되는 0이 아닌 시퀀스(레벨)의 수로 가변길이 부호화를 양자화된 DCT 계수의 시퀀스에 적용함으로써 DCT 블록의 부호화된 시퀀스가 얻어진다. 바이트 단위로 배열된 식별 부호는 매크로블록 혹은 매크로블록 내 DCT 블록에 첨부되지 않는다. 즉, 매크로블록 혹은 DCT 블록은 가변길이 부호화된 시퀀스가 아니다.

매크로블록은 화상을 16화소 x 16라인의 격자 형상의 블록으로 분할하여 얻어진다. 슬라이스는 예를 들면, 수평 방향으로 매크로블록을 접속하여 형성된다. 슬라이스의 마지막 매크로블록은 연속한 슬라이스 중에서 다음 슬라이스의 제 1 매크로블록에 연속한다. 슬라이스간 매크로블록의 중첩은 허용되지 않는다. 스크린의 크기가 결정되었을 때, 스크린당 매크로블록 수는 고유하게 결정된다.

복호화 및 부호화에 의해 야기된 신호 열화를 피하기 위해서, 부호화된 데이터에 편집을 수행하는 것이 바람직하다. P화상 혹은 B화상을 복호하기 위해서, 시간영역에서 이전에 위치한 화상 혹은 이전 화상과 후속 화상이 필요하다. 그러므로, 편집 단위를 한 프레임으로 설정할 수 없다. 이러한 점을 고려하여, 본 발명에서 하나의 GOP는 하나의 I화상으로 형성된다.

예를 들면, 한 프레임의 기록 데이터를 기록하기 위한 기록 영역은 미리결정된 기록 영역으로 설정된다. 가변 길이 편집이 MPEG-2에서 사용되기 때문에, 한 프레임에서 발생된 데이터가 미리결정된 기록 영역에 기록될 수 있게, 한 프레임에서 발생된 데이터량을 제어한다. 더욱이, 자기 테이프에 적합하게 기록하기 위해서, 하나의 슬라이스는 하나의 매크로블록으로 형성되고 하나의 매크로블록은 본 실시예에서, 미리결정된 길이를 갖는 고정된 프레임에 배치된다.

도 1은 실시예에 따른 기록 및 재생 장치의 기록측의 구조를 도시한 도면이다. 기록중에, 디지털 비디오 신호는 직렬 데이터 인터페이스(SDI)의 수신부와 같은 미리결정된 인터페이스를 통해 단자(101)에 입력된다. SDI는 4:2:2 성분 비디오 신호, 디지털 오디오 신호, 및 부가 데이터를 전송하기 위해서 SMPTE에 의해 정해진 인터페이스이다. 비디오 부호화기(102)에서, 입력된 비디오 신호는 DCT(이산 코사인 변환) 처리를 받아 계수 데이터로 변환되고, 계수 데이터는 가변 길이 부호화된다. 비디오 부호화기(102)로부터 출력된 가변 길이 부호화된(VLC) 데이터는 MPEG-2에 부합되는 기본 스트림이다. 이 출력은 선택기(103)의 입력단(input ends) 중 하나에 보내진다.

직렬 데이터 전송 인터페이스(SDTI) 포맷을 갖는 데이터는 입력단자(104)에 입력된다. 이 인터페이스는 ANSI/SMPTE 305M에 의해 정해져 있다. 이 신호는 SDTI 수신부(105)에 의해 동기-검출된다. 이것은 버퍼에 일시 저장되며 기본 스트림이 추출된다. 추출된 기본 스트림은 선택기(103)의 다른 입력단(input end)에 입력된다.

선택기(103)로부터 선택되어 출력된 기본 스트림은 스트림 변환기(106)로 보내진다. 스트림 변환기(106)는 하나의 매크로블록을 구성하는 복수의 DCT 블록 전체의 주파수 성분에 의해서 MPEG2 명세에 따라 각각의 DCT 블록으로 배열된 DCT 계수를 수집하고 수집된 주파수 성분을 재배열한다. 재배열된 변환된 기본 스트림은 패킹 및 셔플링부(107)로 보내진다.

기본 스트림의 비디오 신호는 가변 길이 부호화되었기 때문에, 각 매크로블록의 데이터 길이는 같지 않다. 패킹 및 셔플링부(107)는 매크로블록을 고정된 프레임에 배치한다. 고정된 프레임에 맞출 수 없는 부분은 또 다른 고정된 프레임 내 공백 영역에 순차적으로 배치된다. 시간 부호와 같은 시스템 데이터는 입력 단자(108)로부터 패킹 및 셔플링부(107)로 보내지며, 화상 데이터와 동일한 방식으로 기록처리를 받는다. 한 프레임에서 주사 순서로 발생된 매크로블록은 재배열하고 테이프 상에 매크로블록의 기록위치를 분산시키는 셔플링이 또한 수행된다. 이러한 셔플링으로, 변속 재생시 데이터가 단편적으로 재생되어도, 화상의 갱신율이 개선된다.

패킹 및 셔플링부(107)는 비디오 데이터 및 시스템 데이터(이하 시스템 데이터를 포함하는 데이터를 특정 경우를 제외하곤 단지 비디오 데이터라고도 함)를 외부호 부호화기(109)로 보낸다. 곱 부호는 비디오 데이터 및 오디오 데이터에 대한 에러 정정 부호로서 사용된다. 곱 부호는 외부호 부호화를 2차원 비디오 데이터 또는 오디오 데이터에 수직 방향으로 적용하고 내부호 부호화를 수평 방향으로 적용하여 데이터 심볼을 이중으로 부호화함으로써 얻어진다. 리드-솔로몬 부호가 외부호 및 내부호로서 사용될 수 있다.

외부호 부호화기(109)의 출력은 셔플링부(110)로 보내진다. 여기서, 복수의 ECC 블록을 동기 블록 단위로 재배열하는 셔플링이 수행된다. 동기 블록 단위로 수행된 셔플링은 에러가 어떤 ECC 블록에 집중하는 것을 방지한다. 셔플링부(110)에서 수행된 셔플링을 또한 인터리빙이라고도 한다. 셔플링부(110)의 출력은 혼합부(111)로 보내져 오디오 데이터와 혼합된다. 혼합부(111)는 후술하는 바와 같이 주 메모리로 형성된다.

오디오 데이터는 입력 단자(112)에 입력된다. 비압축된 디지털 비디오 신호는 본 실시예에서 처리된다. 디지털 오디오 신호는 입력측의 SDI 수신부(도시없음)에서 혹은 SDTI 수신부(105)에서 분리되거나 오디오 인터페이스를 통해 입력된다. 입력 디지털 오디오 신호는 지연부(113)를 통해 AUX 부가부(114)로 보내진다. 지연부(113)는 오디오 신호와 비디오 신호간 타이밍을 일치시키는데 사용된다. 입력단자(115)에 입력된 오디오 AUX는 오디오 데이터의 샘플링 주파수와 같은 오디오 데이터에 관계된 정보를 포함하는 보조 데이터이다. 오디오 AUX는 AUX 부가부(114)에서 오디오 데이터에 부가되고 오디오 데이터의 경우와 동일한 방법으로 처리된다.

AUX 부가부(114)로부터 출력된 오디오 데이터 및 AUX(이하 특정 경우를 제외하곤 AUX를 포함하는 데이터를 단지 오디오 데이터라고도 함)는 외부호 부호화부(116)로 보내진다. 외부호 부호화부(116)는 외부호 부호화를 오디오 데이터에 적용한다. 외부호 부호화기(116)의 출력은 셔플링부(117)로 보내지고 셔플링 처리가 적용된다. 오디오 셔플링으로서, 동기 블록 단위로의 셔플링 및 채널 단위로의 셔플링이 수행된다.

셔플링부(117)의 출력은 혼합부(111)로 보내지고, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 혼합하여 1채널 데이터를 형성한다. 혼합부(111)의 출력은 ID 부가부(118)로 보내진다. ID 부가부(118)는 동기 블록 번호를 나타내는 정보를 포함하는 ID를 부가한다. ID 부가부(118)의 출력은 내부호 부호화기(119)로 보내져 내부호 부호화가 실행된다. 내부호 부호화기(119)의 출력은 동기 부가부(120)로 보내져 동기 신호가 각각의 동기 블록에 부가된다. 동기 신호가 부가됨으로써, 연속한 동기 블록으로 형성된 기록 데이터가 형성된다. 이 기록 데이터는 기록 증폭기를 통해 회전 헤드(122)로 보내져 자기 테이프(123)에 기록된다. 기록 헤드(122)는 실제로는 회전 드럼 상에 장착된 복수의 자기헤드이다. 헤드는 인접한 헤드를 발생하고 서로에 대해 상이한 방위를 갖는다.

필요 시, 스크램블링 처리를 기록 데이터에 적용할 수도 있다. 기록 시 디지털 변조를 수행할 수도 있다. 부분 응답 클래스 4 및 비터비 부호를 또한 사용할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재생측의 구조를 도시한 도면이다. 회전 헤드(122)에 의해 자기 테이프(123)로부터 재생된 재생 신호는 재생 증폭기(131)를 통해 동기 검출부(132)로 보내진다. 등화 및 파형 정형이 재생 신호에 적용된다. 더욱이, 필요하다면, 디지털 변조의 복조 및 비터비 복호가 적용된다. 동기 검출부(132)는 동기 블록의 선두에 부가된 동기 신호를 검출한다. 동기 검출에 의해서, 동기 블록이 추출된다.

동기 검출부(132)의 출력은 내부호 부호화기(133)에 보내지고 내부호에 대해 에러 정정이 수행된다. 내부호 부호화기(133)의 출력은 ID 보간부(134)에 보내지고, 예를 들면 동기 블록 번호와 같이, 내부호에 의해 에러가 발견된 동기 블록의 ID가 보간된다. ID 보간부(135)의 출력은 분리부(135)로 보내지고, 비디오 데이터 및 오디오 데이터가 분리된다. 전술한 바와 같이, 비디오 데이터는 MPEG의 내부호화에 의해 발생된 DCT 계수 데이터, 및 시스템 데이터를 포함한다. 오디오 데이터는 PCM(펄스 부호 변조) 데이터 및 AUX를 포함한다.

비디오 데이터는 분리부(135)에서 역셔플링부(136)로 보내지고, 셔플링의 역이 되는 처리가 적용된다. 역셔플링부(136)는 기록측의 셔플링부(110)에서 동기블록 단위로 셔플링된 데이터를 복구하는 처리를 수행한다. 역셔플링부(136)의 출력은 외부호 복호기(137)로 보내지고 외부호에 대해 에러 정정이 수행된다. 정정될 수 없는 에러가 발생하면, 에러가 발생하였는지 여부를 나타내는 에러 플래그는 에러가 발생하였다는 것을 나타낸다.

외부호 복호기(137)의 출력은 역셔플링 및 역패킹부(138)로 보내진다. 역셔플링 및 역패킹부(138)는 기록측의 패킹 및 셔플링부(107)에서 매크로블록 단위로 셔플링된 데이터를 복구하는 처리를 수행한다. 역셔플링 및 역패킹부(138)는 기록시 패킹된 데이터를 분해한다. 즉, 데이터 길이는 원래의 가변길이 부호를 복구하도록 매크로블록 단위로 다시 변경된다. 역셔플링 및 역패킹부(138)는 또한 시스템 데이터를 분리하여 이를 출력 단자(139)로 보낸다.

역셔플링 및 역패킹부(138)의 출력은 보간부(140)로 보내지고, 에러 플래그(즉, 에러 데이터)를 갖는 데이터는 정정된다. 즉, 변환 전의 매크로블록 데이터에서 에러가 검출될 때, 에러 다음의 주파수성분의 DCT 계수는 복구될 수 없다. 그러므로, 예를 들면, 에러 데이터는 블록 끝 부호(EOB)로 대체되고 그 후의 주파수 성분의 DCT 계수는 제로로 설정된다. 동일한 방식으로, 고속 재생시, 동기 블록 길이에 대응하는 것까지의 길이를 갖는 DCT 계수만이 복구되고 그 후의 계수는 제로로 대체된다. 더욱이, 보간부(140)에서, 비디오 데이터의 선두에 첨부된 헤더에서 에러가 발생하였을 때, 헤더(시퀀스 헤더, GOP 헤더, 화상 헤더, 및 사용자 데이터)를 복구하는 처리가 수행된다.

DCT 계수는 DCT 블록 내의 DC 성분, 저주파 성분, 고주파 성분 순서로 배열되기 때문에, 어떤 점에서 DCT 계수가 무시된다고 해도, DC 성분 및 저주파 성분의 DCT 계수는 매크로블록을 구성하는 각각의 DCT 블록에 균일하게 분포된다.

보간부(140)의 출력은 스트림 변환기(141)로 보내진다. 스트림 변환기(141)는 기록측의 스트림 변환기(106)에 의해 수행된 것의 역으로 처리를 수행한다. 즉, DCT 블록 내의 각각의 주파수 성분마다 배열된 DCT 계수는 각각의 DCT 블록마다 재배열된다. 이러한 동작으로, 재생된 신호는 MPEG-2에 부합되는 기본 스트림으로 변환된다.

스트림 변환기(141)는 기록측에서와 동일한 방식으로 매크로블록의 최대 길이에 따라 스트림 변환기의 입력 및 출력에 대해서 충분한 전송 속도(대역폭)를 얻는다. 매크로블록의 길이가 제약되지 않을 때, 화소 속도보다 3배 큰 대역폭이 얻어지는 것이 바람직하다.

스트림 변환기(141)의 출력은 비디오 복호기(142)로 보내진다. 비디오 복호기(142)는 기본 스트림을 복호하여 비디오 데이터를 출력한다. 즉, 비디오 복호기(142)는 역양자화 처리 및 역DCT 처리를 수행한다. 복호된 비디오 데이터는 출력단자(143)로 보내진다. 외부와의 인터페이스로서는 예를 들면 SDI가 사용된다. 스트림 변환기(141)는 또한 기본 스트림을 SDTI 전송부(144)로 보낸다. SDTI 전송부(144)는, 비록 경로는 도시되지 않았지만, 또한 시스템 데이터, 재생된 오디오 데이터, AUX를 수신하여, 해당 스트림을 SDTI 형식의 데이터 구조를 갖는 스트림으로 변환한다. 상기 스트림은 SDTI 전송부(144)에서 출력 단자(145)를 통해 외부로 출력된다.

분리부(135)에서 분리된 오디오 데이터는 역셔플링부(151)로 보내진다. 역셔플링부(151)는 기록측의 셔플링부(117)에 의해 수행된 셔플링에 역이 되는 처리를 수행한다. 역셔플링부(151)의 출력은 외부호 복호기(152)로 보내지고, 외부호로 에러 정정이 수행된다. 외부호 복호기(152)는 에러 정정이 적용된 오디오 데이터를 출력한다. 정정될 수 없는 에러를 갖는 데이터에 대해서는 에러 플래그가 설정된다.

외부호 복호기(152)의 출력은 AUX 분리부(153)로 보내지고, 오디오 AUX가 분리된다. 분리된 오디오 AUX는 출력 단자(154)로 보내진다. 오디오 데이터는 보간부(155)로 보내진다. 보간부(155)는 에러를 갖는 샘플을 보간한다. 시간 영역에서 이전 및 후속하여 위치된 올바른 데이터의 평균을 사용함으로써 수행된 평균값 보간이나, 이전에 위치된 올바른 샘플값이 보유된 이전-값 보유가 보간 방법으로 사용될 수 있다. 보간부(155)의 출력은 출력부(156)로 보내진다. 출력부(156)는 보간될 수 없는 에러 오디오 신호의 출력을 없애는 묵음처리 및 비디오 신호의 타이밍과 일치시키는 지연 조정 처리를 수행한다. 출력부(156)는 재생된 오디오 신호를 출력 단자(157)로 보낸다.

도 1 및 도 2에는 생략되어 있으나, 입력 데이터와 동기되는 타이밍 신호를 발생하는 타이밍 발생부, 전체 기록 및 재생 장치의 동작을 제어하는 시스템 제어기(마이크로컴퓨터), 및 다른 부가 제공된다.

본 실시예에서, 신호는 나선형 주사 방법으로 자기 테이프에 기록되는데, 여기서 트랙은 자기 헤드가 회전 헤드에 장착되는 각도로 형성된다. 복수의 자기 헤드들은 회전 드럼 상에 서로 대향하는 위치들에 배치된다. 즉, 자기 테이프가 약 180도의 권취각을 갖고 회전 헤드에 감길 때, 회전 헤드의 180도 회전에 의해 복수의 트랙이 동시에 형성된다. 복수의 자기 헤드는 상이한 방위를 갖는다. 복수의 자기 헤드는 방위가 인접한 트랙에 대해 상이하도록 배치된다.

도3은 회전 헤드에 의해 자기 테이프 상에 형성된 트랙의 포맷의 예를 도시한 것이다. 이 예에서, 비디오 데이터 및 오디오 데이터는 프레임당 8개의 트랙에 기록된다. 예를 들면, 프레임 주파수가 29.97Hz, 속도가 50Mbps, 유효 라인의 총수가 576, 유효 수평 화소의 총 수가 720인 비월 신호(480i 신호) 및 이의 오디오 신호가 기록된다. 프레임 주파수가 25Hz, 속도가 50Mbps, 유효 라인의 총 수가 576, 및 유효 수평 화소의 총 수가 720인 비월 신호(576i 신호) 및 이의 오디오 신호가 도 3에 도시한 바와 동일한 테이프 포맷으로 기록될 수 있다.

하나의 세그먼트는 상이한 방위를 갖는 2개의 트랙으로 형성된다. 그러므로, 8개의 트랙은 4개의 세그먼트를 갖는다. 방위에 대응하는 트랙 번호 [0], [1]은 하나의 세그먼트를 형성하는 한 쌍의 트랙에 할당된다. 도 3에 도시한 예에서, 트랙 번호의 순서는 제 1의 8개의 트랙과 제 2의 8개의 트랙간에 전환되며, 각각의 프레임에 상이한 트랙 시퀀스가 할당된다. 이러한 구성으로, 상이한 방위를 갖는 자기 헤드 쌍 중 하나로부터 클로깅(clogging)에 기인하여 데이터를 판독할 수 없을지라도, 선행 프레임 내의 데이터를 사용함으로써 에러의 영향이 작아지게 된다.

각각의 트랙에서, 그 양단에 비디오 데이터를 기록하기 위한 비디오 섹터가 배치되고, 이들 사이에 오디오 데이터를 기록하기 위한 오디오 섹터가 배치된다. 도 3 및 도 4는 테이프 상의 오디오 섹터의 배열을 도시한 것이며 이하 설명한다.

8채널 오디오 데이터는 도 3에 도시한 트랙 포맷으로 처리될 수 있다. 오디오 데이터의 채널 1 내지 채널 3에 대한 섹터를 A1 내지 A8로 나타내었다. 오디오 데이터는 이의 배열을 세그먼트 단위로 변경하여 기록된다. 한 필드 주기에 발생된 오디오 데이터(필드 주파수가 29.97Hz이며 샘플링 주파수가 38kHz인 800 혹은 801개의 샘플을 갖는) 우수 샘플과 기수 샘플로 분할되고, 곱 부호의 ECC 블록은 각각의 샘플 그룹 및 AUX로 형성된다.

한 필드의 데이터는 도 3에서 4개의 트랙에 기록되기 때문에, 오디오 데이터의 한 채널에 대해 2개의 ECC 블록이 4개의 트랙에 기록된다. 2개의 ECC 블록 내의 데이터(외부호 패리터를 포함함)는 도 3에 도시한 바와 같이 4개의 섹터로 분할되고, 4개의 트랙에 분산되어 기록된다. 2개의 ECC 블록에 포함된 복수의 동기 블록은 셔플링된다. 예를 들면, 채널 1의 2개의 ECC 블록은 참조번호 A1을 갖는 4개의 섹터로 형성된다.

이 예에서, 4개의 ECC 블록 내의 비디오 데이터는 하나의 트랙에 대해 셔플링(인터리빙)되고, 분할되어, 상측 및 하측의 각각의 섹터에 기록된다. 하측에 비디오 섹터 내에, 시스템 영역은 미리결정된 위치에 제공된다.

도 3에, 서보 록(servo lock) 신호를 기록하기 위한 SAT1(Tr) 및 SAT2(Tm)이 또한 도시되어 있고, 미리결정된 크기를 갖는 갭(Vg1, Sg1, Ag, Sg2, Sg3, Vg2)이 제공된다.

한 프레임 내의 데이터는 도 3에서 8개의 트랙에 기록된다. 기록 및 재생될 데이터의 포맷에 따라, 한 프레임 내의 데이터는 4개의 트랙 혹은 6개의 트랙에 기록될 수 있다. 도 4a는 한 프레임이 6개의 트랙으로 형성된 포맷을 도시한 것이다. 이 예에서, 트랙 시퀀스는 [0] 만으로 설정된다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 테이프 상에 기록된 데이터는 동일하게 구획된 동기 블록이라고 하는 복수의 블록으로 형성된다. 도 4c는 동기 블록의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 상세한 것은 후술한다. 동기 블록은 동기 검출을 위한 동기 패턴과, 각각의 동기 블록을 식별하기 위한 ID와, 다음에 이어지는 데이터, 데이터 패킷, 및 에러 정정 내부호 패리티의 내용을 나타내는 DID로 형성된다. 데이터는 동기 블록의 패킷 단위로서 처리된다. 즉, 기록 혹은 재생될 최소 데이터 단위는 하나의 동기 블록이다. 많은 동기 블록이 예를 들면 비디오 섹터(도 4a에 도시됨)를 형성하도록 배열된다(도 4b에 도시됨).

도 5는 기록/재생의 최소 단위로서 작용하는 비디오 데이터 내의 동기 블록의 데이터 구조를 보다 구체적으로 도시한 것이다. 이 실시예에서, 하나 혹은 두 개의 매크로블록 내의 데이터(VLC 데이터)는 기록될 비디오 데이터의 포맷에 따라 하나의 동기 블록에 저장되며, 한 동기 블록의 길이는 비디오 신호의 포맷에 따라 변경된다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 동기 블록은 선두부터, 2바이트 동기 패턴, 2바이트 ID, 1바이트 DID, 예를 들면 112바이트 내지 206바이트로 가변적으로 명시되는 데이터 영역, 및 12바이트의 패리티(내부호 패리티)를 포함한다. 데이터 영역을 또한 페이로드라고도 한다.

선두 2바이트 동기 패턴은 동기 검출에 사용되며, 미리결정된 비트 패턴를 갖는다. 고유 패턴과 일치하는 동기 패턴이 동기 검출을 수행하도록 검출된다.

도 6a는 ID0 및 ID1 비트 할당의 예를 도시한 것이다. ID는 대응하는 동기 블록이 고유하게 갖는 중요 정보를 포함한다. 2바이트(ID0 및 ID1)가 할당된다. ID0은 한 트랙 내의 각각의 동기 블록을 식별하기 위한 식별 정보(동기 ID)를 저장한다. 예를 들면, 동기 ID는 각 섹터 내의 동기 블록에 할당된 연속한 번호 중 하나이며, 8비트로 표현된다. 동기 ID는 개별적으로 비디오 동기 블록과 오디오 동기 블록에 할당된다.

ID1은 동기 블록을 포함하는 트랙에 관계된 정보를 저장한다. 비트 7이 MSB에 할당되고, 비트 0이 LSB에 할당된다고 하면, 비트 7은 동기 블록이 트랙의 상측 혹은 하측에 배치되어 있음을 나타내고, 비트 5 내지 2는 트랙의 세그먼트를 나타낸다. 비트 1은 트랙 방위에 대응하는 트랙 번호를 나타내며, 비트 0은 동기 블록이 비디오 데이터를 갖는지 아니면 오디오 데이터를 갖는지 여부를 나타낸다.

도 6b는 비디오 데이터에 대한 DID 비트 할당의 예를 도시한 것이다. DID는 페이로드에 관계된 정보를 저장한다. 전술한 ID1 내의 비트 0의 값에 따라서, 즉, 동기 블록이 비디오 데이터를 갖는지 아니면 오디오 데이터를 갖는지 여부에 따라서, DID의 내용이 다르다. 비트 7 내지 비트 4는 유보되어 있다. 비트 3 및 비트 2는 페이로드 유형과 같은 페이로드 모드를 나타낸다. 이들 비트는 보조적인 것이다. 비트 1은 페이로드가 하나 또는 2개의 매크로블록을 저장하고 있는지 여부를 나타낸다. 비트 0은 페이로드에 저장된 비디오 데이터가 외부호 패리티를 갖는지 여부를 나타낸다.

도 6c는 오디오 데이터에 대한 DID 비트할당의 예를 도시한 것이다. 비트 7 내지 비트 4는 유보되어 있다. 비트 3은 오디오 데이터 혹은 일반적인 데이터가 페이로드에 저장되어 있는지 여부를 나타낸다. 압축 부호화된 오디오 데이터가 페이로드에 저장되어 있을 때, 비트 3은 데이터를 나타내는 값을 갖는다. 비트 2 내지 비트 0은 NTSC 시스템에서 5개의 필드 시퀀스의 정보를 저장한다. 즉, NTSC 시스템에서, 오디오 신호는 샘플링 주파수가 48kHz일 때 한 필드의 비디오 신호에 대해 800 혹은 801개의 샘플을 갖고, 5개의 필드들 마다 시퀀스가 반복된다. 비트 0 내지 비트 0은 시퀀스 내의 현재의 데이터 위치를 나타낸다

도 5로 돌아가서, 도 5b 내지 도 5e는 전술한 페이로드의 예를 도시한 것이다. 도 5b 및 도 5c는, 하나 혹은 2개의 매크로블록의 비디오 데이터(가변 길이 부호화된 데이터)가 저장된 경우를 도시한 것이다. 하나의 매크로블록이 저장된 경우인 도 5b에 도시한 예에서, 다음 매크로블록의 길이를 나타내는 길이 정보 LT는 선두 3바이트에 배치된다. 길이 정보 LT는 자신의 길이를 포함할 수도 있다. 2개의 매크로블록이 저장된 경우인 도 5c에 도시한 예에서, 제 1 매크로블록의 길이정보 LT는 선두에 배치되고, 이어서 제 1 매크로블록이 연속하여 배치된다. 제 1 매크로블록에 이어, 제2 매크로블록의 길이정보 LT가 배치되고, 이어서 제2 매크로블록이 연속하여 배치된다. 길이 정보 LT는 디버깅에 필요하다.

도 5d는 AUX(보조) 비디오 데이터가 페이로드에 저장된 경우를 도시한 것이다. 선두에 배치된 길이 정보 LT는 AUX 비디오 데이터의 길이를 나타낸다. 이 길이 정보 LT에 이어, 5바이트 시스템 정보, 12바이트 PICT 정보, 및 92바이트 사용자 정보가 저장된다. 페이로드 내의 나머지는 유보된 것이다.

도 5e는 오디오 데이터가 페이로드에 저장된 경우를 도시한 것이다. 오디오 데이터는 전체 페이로드 내에 배치될 수 있다. 오디오 신호는 압축 처리가 적용되지 않은 형태, 이를테면 PCM 형태로 처리된다. 그 대신, 어떤 방법으로 압축 부호화된 오디오 데이터가 처리될 수도 있다.

본 실시예에서, 각 동기블록 내의 데이터 저장 영역으로 작용하는 페이로드의 길이는 비디오 동기 블록 및 오디오 동기 블록에 대해 개별적으로 가장 적합하게 지정되기 때문에, 블록은 동일한 페이로드 길이를 갖지 않는다. 더욱이, 비디오 데이터가 기록된 동기 블록의 길이와, 오디오 데이터가 기록된 동기 블록의 길이는 각각 신호 포맷에 따라 가장 적합하게 설정된다. 이러한 설정에 의해서, 복수의 상이한 신호 포맷이 차별없이 처리될 수 있다.

도 7a는 MPEG 부호화기의 DCT 회로로부터 출력된 비디오 데이터 내의 DCT 계수의 순서를 도시한 것이다. DCT 블록에서, DCT 계수는 좌상측 코너에 있는 DC 성분부터 수평 및 수직 공간 주파수가 높아지게 되는 방향으로 향하여 지그재그 스캐닝하여 출력된다. 결국, 도 7b의 예에 도시된 바와 같이, 총 64개(8개의 화소 x 8개의 라인)의 DCT 계수가 이들이 주파수 성분의 순서로 얻어진다.

이들 DCT 계수는 MPEG 부호화기의 VLC부에 의해 가변 길이 부호화된다. 즉, 제 1 계수는 DC성분으로서 고정되고, 부호는 제로 런(zero run) 및 다음 레벨에 따라 다른 성분(AC 성분)에 할당된다. 그러므로, AC 성분의 계수 데이터에 대한 가변 길이 부호화된 출력은 저(하위) 주파수 성분의 계수부터 고(상위) 주파수 성분까지, AC₁, AC₂, AC₃, , . .배열된다. 기본 스트림은 가변 길이 부호화된 DCT 계수를 포함한다.

스트림 변환기(106)는 수신된 신호의 DCT 계수를 재배열한다. 각각의 매크로블록에서 지그재그 스캐닝에 의해 각각의 DCT 블록 내에 주파수 성분 순서로 배열된 DCT 계수는, 각각의 매크로블록을 구성하는 DCT 블록에 대해 주파수 성분의 순서로 재배열된다.

도 8a 및 도 8b는 스트림 변환기(106)에서의 DCT-계수 재배열을 개략적으로 도시한 것이다. 하나의 매크로블록은 4:2:2 성분신호에서, 휘도 신호 Y에 대해 4개의 DCT 블록(Y₁, Y₂, Y₃, Y₄)과, 색 신호 Cb 및 Cr 각각에 대해 2개의 DCT 블록(Cb₁, Cb₂, Cr₁, Cr₂)로 형성된다.

전술한 바와 같이, MPEG2 명세에 따라 비디오 부호화기(102)에서 지그재그 스캐닝이 수행된다. DCT 계수는 도 8a에 도시한 바와 같이 각각의 DCT 블록 내의 DC 성분, 저주파 성분부터 고주파 성분까지의 주파수 성분 순서로 배열된다. 하나의 DCT 블록이 스캐닝된 후에, 다음 DCT 블록이 스캐닝되고, 이의 DCT 계수가 동일한 방식으로 배열된다.

즉, 매크로블록에서, DCT 블록 Y₁, Y₂, Y₃, Y₄ 및 DCT 블록 Cb₁, Cb₂, Cr₁, Cr₂의 DCT 계수는 DC 성분, 저주파 성분부터 고주파 성분까지 주파수 순서로 배열된다. 연속한 런 및 다음 레벨의 쌍들에 DC, AC₁, AC₂, AC₃,... 및 이들의 부호가 할당되도록 가변 길이 부호화가 수행된다.

스트림 변환기(106)는 가변길이 부호를 분석함으로써 DCT 계수들이 부호화되고 배열된 가변 길이의 경계를 검출하고, 매크로블록을 구성하는 DCT 블록상에서 각각의 주파수 성분에 대해 상기 검출된 것들을 모은다. 도 8b는 이러한 동작을 도시한 것이다. 계수 데이터는 매크로블록의 8개의 DCT 블록 내의 DC 성분을 먼저 모으고, 8개의 DCT 블록 내의 저주파 AC 계수 성분을 다음에 모으고, 이어서 동일 순서를 갖는 AC 계수를 순차적으로 모이도록 8개의 DCT 블록에 대해 재배열된다.

재배열된 계수 데이터는 DC(Y₁), DC(Y₂), DC(Y₃), DC(Y₄), DC(Cb₁), DC(Cb₂), DC(Cr₁), DC(Cr₂), AC₁(Y₁), AC₁(Y₂), AC₁(Y₄), AC₁(Cb₁), AC₁(Cb₂), AC₁(Cr₁), AC₁(Cr₂), ...,로 형성되며, 여기서, CD, AC₁, AC₂,...는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 전술한 바와 같이 런 및 다음 레벨의 쌍에 할당된 가변 길이 부호를 나타낸다.

스트림 변환기(106)에서 계수 데이터가 재배열된 변환된 기본 스트림은 패킹 및 셔플링부(107)로 보내진다. 매크로블록의 데이터 길이는 변환된 기본 스트림과 변환전의 기본 스트림간에 동일하다. 비디오 부호화기(102)에서 데이터를 비트 속도 제어에 의해 각각의 GOP(한 프레임)에서 고정된 길이로 할 때라도, 길이는 매크로블록 단위로 변한다. 패킹 및 셔플링부(107)는 고정된 프레임을 매크로블록 데이터에 인가한다.

도 9a 및 도 9b는 패킹 및 셔플링부(107)에서 수행되는 매크로블록에 대한 패킹 처리를 개략적으로 도시한 것이다. 매크로블록은 미리결정된 데이터 길이를 갖는 고정된 프레임에 맞도록 패킹된다. 사용된 고정 프레임 데이터 길이는 동기 블록의 길이와 일치하는데, 이것은 기록 및 재생 시 최소 데이터 단위로서 작용한다. 이것은 셔플링 및 에러 정정 부호화가 쉽게 수행되기 때문이다. 도 9a 및 도 9b에서, 간단하게 하기 위해 하나의 프레임은 8개의 매크로블록을 포함하는 것으로 가정한다.

8개의 매크로블록은 도 9a에 도시한 바와 같이 가변 길이 부호화에 기인하여 상이한 길이를 갖는다. 이 예에서, 매크로블록 #1 내의 데이터, 매크로블록 #3 내의 데이터, 매크로블록 #6 내의 데이터는 고정된 프레임인 동기 블록보다 더 길며, 매크로블록 #2 내의 데이터, 매크로블록 #5 내의 데이터, 매크로블록 #7 내의 데이터, 매크로블록 #8 내의 데이터는 길이가 더 짧다. 매크로블록 #4 내의 데이터는 하나의 동기 블록과 거의 동일한 길이를 갖는다.

패킹 처리에 의해서, 매크로블록은 각각이 하나의 동기 블록 길이를 갖는 고정 길이 프레임으로 패킹된다. 데이터는 하나의 프레임에서 발생되는 데이터양이 일정량이 되도록 제어되기 때문에 부족하거나 과도함이 없이 패킹된다. 하나의 동기 블록보다 긴 매크로블록은 도 9b에 도시한 동기 블록 길이에 대응하는 위치에서 분할된다. 분할된 매크로블록에서, 동기 블록 길이부터 확장하는 부분(오버플로우 부분)은 선두부터, 즉, 동기 블록 길이에 이르지 않는 길이를 갖는 매크로블록 후에 개방 영역(들)으로 패킹된다.

도 9b에 도시한 예에서, 동기 블록 길이를 넘어 확장된 매크로블록 #1의 부분은, 먼저 매크로블록 #2이 패킹된 후에 패킹된다. 동기 블록 길이에 이른 경우, 나머지 부분은 매크로블록 #5 후에 패킹된다. 이어서, 동기 블록 길이를 넘어 확장된 매크로블록 #3의 부분은 매크로블록 #7 후에 패킹된다. 다음에, 동기 블록 길이를 넘어 확장된 매크로블록 #6의 부분은, 먼저 매크로블록 #7이 패킹되고, 이어서 매크로블록 #8이 패킹된 후에 패킹된다. 각각의 매크로블록은 이런 식으로 동기 블록 길이를 갖는 고정된 프레임으로 패킹된다.

각각의 매크로블록의 길이는 스트림 변환기(106)에 의해 미리 체크될 수 있 다. 이러한 체크에 의해서, 패킹 및 셔플링부(107)는 복호화에 의해 VLC 데이터의 내용을 체크함이 없이 각각의 매크로블록 데이터의 말미를 알게 된다.

도 10a 및 도 10b는 본 실시예에서 사용된 에러 정정 부호의 예를 도시한 것이다. 도 10a는 비디오 데이터용 에러 정정 부호의 한 ECC 블록을 도시한 것이며, 도 10b는 오디오 데이터용 에러 정정 부호의 한 ECC 블록을 도시한 것이다. 도 10a에 도시한 VLC 데이터는 패킹 및 셔플링부(107)로부터 출력된다. 동기 패턴, ID, 및 DID는 VLC 데이터의 각 행에 부가되며, 하나의 동기 블록을 형성하도록 내부호 패리티를 더 부가한다.

구체적으로, 10 바이트 외부호 패리티는 VLC 데이터 어레이의 수직 방향으로 배열된 미리결정된 수의 심볼(바이트)로부터 발생되며, 내부호 패리티는 수평 방향으로 배열된 ID, DID, 및 VLC 데이터(혹은 외부호 패리티) 내의 미리결정된 수의 심볼(바이트)로부터 발생된다. 도 10a에 도시한 예에서, 10개의 외부호 패리티 심볼 및 12개의 내부호 패리티 심볼이 부가된다. 구체적으로, 리드-솔로몬 부호를 에러 정정 부호로서 사용한다. 도 10a에 도시한 하나의 동기 블록 내의 VLC 데이터는 이를테면 59.94Hz, 25Hz 및 23.976Hz와 같은 상이한 비디오 데이터 프레임 주파수를 처리하기 위해서 상이한 길이를 갖는다.

비디오 데이터의 경우와 동일한 방식으로, 10개의 외부호 패리티 심볼 및 12개의 내부호 패리티 심볼은 도 10b에 도시한 오디오 데이터에 대한 곱 부호로서 발생된다. 오디오 데이터의 샘플링 주파수는 예를 들면 48kHz로 설정되며, 하나의 샘플이 24비트로 양자화된다. 한 샘플은 16비트 혹은 다른 개수의 비트로 변환될 수 있다. 전술한 프레임 주파수의 차에 따라, 한 동기블록 내의 오디오 데이터량이 달라진다. 전술한 바와 같이, 한 채널에 대한 한 필드 내의 오디오 데이터는 2개의 ECC 블록을 형성한다. 한 ECC 블록은 우수 혹은 기수 오디오 샘플과 AUX 오디오 데이터를 포함한다.

도 11은 본 발명의 실시예의 보다 구체적인 구조를 도시한 것이다. 도 11에서, IC 외부에 부착되는 주 메모리(160)용 인터페이스(164)는 주 메모리(160)의 판독/기록 동작을 제어한다. 패킹 및 셔플링부(107)는 패킹부(107a), 비디오 셔플링부(107b), 및 패킹부(107c)로 형성된다.

본 실시예에서, 패킹부(107a)는 고정된 프레임 길이 데이터 및 오버플로우 부분을 각각의 매크로블록의 길이 정보 LT를 참조하여 주 메모리(SDRAM)(160)의 별도의 영역에 저장한다. 고정된 프레임 길이 데이터는 주 메모리(160)의 패킹 처리 영역에 저장된다. 고정된 프레임 길이보다 짧은 길이의 데이터가 저장될 때, 개방영역은 주 메모리(160) 내의 대응하는 고정된 프레임에 형성된다. 비디오 셔플링부(107b)는 셔플링을 수행하기 위해서 기록 어드레스를 제어한다.

패킹부(107c)는 외부호 부호화기(109)용 메모리에 오버플로우 부분을 패킹하며, 판독 동작을 수행한다. 즉, 고정된 프레임 길이 데이터는 주 메모리(160)로부터 외부호 부호화기(109)용으로 제공된 1-ECC-블록 크기의 메모리로 읽혀진다. 개방 공간이 고정된 프레임 길이 데이터 내에 존재한다면, 오버플로우 부분이 판독되어 데이터가 고정된 프레임 길이 영역에 맞도록 배치된다. 한 ECC 블록의 데이터가 판독될 때, 판독 동작이 정지되고, 외부호 부호화기(109)는 외부호 패리티를 발생한다. 외부호 패리티는 외부호 부호화기(109)의 메모리에 저장된다. 외부호 부호화기(109)가 한 ECC 블록에 대한 처리를 종료하였을 때, 외부호 부호화기(109)로부터 데이터 및 외부호 패리티는 내부호 처리에 적합한 순서로 재배열되고, 패킹 처리 영역과는 다른 주 메모리(160) 내의 내부호 처리 영역에 다시 기록된다. 비디오 셔플링부(110)는 외부호 부호화가 종료된 데이터를 주메모리에 다시 기록하여 동기 블록 단위로 셔플링을 수행하도록 하는데 사용되는 어드레스를 제어한다.

데이터를 고정된 프레임 길이 데이터로 주메모리(160)의 제 1 영역에 기록하고 오버플로우 부분을 분리하며, 외부호 부호화기(109)용으로 제공된 메모리에 오버플로우 부분을 패킹하고(제2 패킹 처리) 이들을 판독하며, 외부호 패리티를 발생하며, 데이터 및 외부호 패리티를 주메모리의 제 2 영역에 다시 기록하는 것은 ECC 블록 단위로 수행된다. 외부호 부호화기(109)엔 1-ECC-블록 크기를 갖는 메모리가 제공되기 때문에, 주메모리(160)에 액세스되는 회수가 감소된다.

한 화상 내에 포함된 미리결정된 수의 ECC 블록(예를 들면, 32 ECC 블록)에 대한 처리가 종료되었을 때, 한 화상에 대한 패킹 및 외부호 부호화가 종료된다. 인터페이스(164)를 통해 주메모리(160)로부터 판독된 데이터는 ID 부가부(118), 내부호 부호화기(119), 및 동기 부가부(120)에서 처리되며, 동기 부가부(120)로부터 출력된 데이터는 병렬-직렬 변환부(124)에 의해 비트-직렬 데이터로 변환된다. 출력된 직렬 데이터는 부분 응답 클래스 4에 따르는 프리코더(125)에 의해 처리된다. 출력은 필요할 때 디지털 변조되어 기록 증폭기(121)를 통해 회전 헤드로 보내진다.

눌(null) 동기라고 하는, 유효한 데이터가 없는 동기 블록을 ECC 블록 내에 두어, 기록 비디오 신호의 포맷 처리에 대해 ECC 블록의 구조의 융통성을 제공할 수도 있다. 눌 동기는 패킹 및 셔플링부(107)에서 패킹부(107a)에 의해 발생되어 주 메모리(160)에 기록된다. 눌 동기는 데이터 기록 영역을 갖기 때문에, 오버플로우 부분에 대한 기록 동기로서 사용될 수 있다.

한 필드 내의 오디오의 우수 및 기수 샘플들은 별도의 ECC 블록을 형성한다. ECC 외부호 시퀀스는 입력된 순서로 배열된 오디오 샘플로 형성되기 때문에, 외부호 부호화기(116)는 외부호 시퀀스에 대한 오디오 샘플이 입력될 때마다 외부호 패리티를 발생한다. 셔플링부(117)는 셔플링을 수행하기 위해서(채널 및 동기 블록 단위로) 외부호 부호화기(116)의 출력을 주메모리에 기록하는데 사용되는 어드레스를 제어한다.

CPU 인터페이스(126)는 시스템 제어기로서 작용하는 CPU(127)로부터 데이터가 수신될 수 있도록 또한 제공된다. 셔플링 테이블 데이터는 비디오 셔플링 테이블(RAM)(128v)과 오디오 셔플링 테이블(RAM)(128a)에 저장된다. 셔플링 테이블(128v)은 비디오 셔플링부(107b, 110)에서 셔플링하기 위해 어드레스 변환을 수행한다. 셔플링 테이블(128a)은 오디오 셔플링부(117)를 위한 어드레스 변환을 수행한다.

본 발명은 복수의 입력 이미지 포맷이 복수의 데이터 속도로 기록되게 하도록, 명시된 입력 이미지 포맷 혹은 데이터 속도에 대해 준비된 셔플링 테이블이 비디오 셔플링 테이블(128v) 및 오디오 셔플링 테이블(128a)에 저장되는 것을 특징으로 한다. 비디오 데이터의 셔플링을 예로서 이하에 기술한다.

도 12는 셔플링의 기본 원리를 도시한 것이다. ID(혹은 어드레스)는 신호 스트림의 선두부터 데이터의 위치를 나타내기 위해서 입력 비디오 데이터에 부가된다. 이 ID는 데이터의 위치를 고유하게 명시하며 데이터 시퀀스 혹은 베이스와 오프셋의 조합의 선두부터 연속한 번호일 수 있다. 셔플링은 이 ID를 재기록하는 것이다. 셔플링 테이블(228v)은 외부 메모리(171)로부터 경로(172)를 통해 기록된 셔플링 테이블을 갖는다.

외부 메모리(171)는 셔플링될 비디오 데이터의 포맷에 대응하는 복수의 셔플링 테이블을 저장한다. 포맷 결정 결과에 따라 선택된 하나의 셔플링 테이블은 셔플링 테이블(228v)에 저장된다. 포맷 결정은 예를 들면 비디오 데이터에 포함된 정보에 따라 수행된다. CPU는 포맷 결정 결과에 따라 셔플링 테이블을 선택한다. 데이터는 충분한 동작 속도를 얻고 셔플링부가 IC에 집적화되었을 때 입력 및 출력 핀수를 줄이기 위해서 외부 메모리(171)로부터 셔플링 테이블(228v)로 전송된다. 상기 실시예에서 기술된 바와 같이, 외부 메모리(171)가 RAM 혹은 CPU에 관계된 ROM이고, CPU의 직렬 인터페이스가 경로(172)로서 작용할 때, 직렬 전송을 위해 단지 하나의 핀만이 필요하다. 셔플링 테이블은 임의의 다른 일반적인 인터페이스를 사용하여 저장될 수도 있다.

본 실시예에서 기술된 바와 같이, 셔플링은 실제로는 도 13에 도시한 바와 같은 데이터 누적이 수반된다. 입력 데이터는 데이터-누적 메모리(260)에 기록된다. 셔플링 테이블(228v)은 입력 데이터로부터 분리된 IDi를 어드레스로서 수신하여 변환된 어드레스 IDo를 출력한다. 셔플링 테이블(228v)에 의해 발생된 어드레스 IDo는 데이터를 메모리(260)에 기록하기 위한 기록 어드레스로서 사용된다. 판독 어드레스가 순차적으로 변경되면서, 셔플링된 데이터가 메모리(260)로부터 판독된다.

도 14에 도시한 바와 같이, 데이터가 트랙 ID 및 동기 ID를 포함하며, 한 프레임, 예를 들면 6 트랙 내의 동기 블록의 위치가 고유하게 결정된 경우에, 트랙 ID 및 동기 ID는 셔플링 테이블(228v)에 어드레스로서 보내진다. 셔플링 테이블(228v)은 메모리(260)용 기록 어드레스를 발생한다. 이 기록 어드레스에 따라, 동기블록은 메모리(260)에 기록된다. 메모리(260)는 한 프레임, 예를 들면 4개의 ECC 블록의 각각을 저장하기 위한 영역을 갖는다. 그러므로, 한 프레임의 비디오 데이터는 4개의 ECC 블록에 대응하는 영역에서 동기 블록 단위로 분산 저장된다.

도 15는 메모리(260)의 판독 어드레스를 제어함으로써 셔플링이 수행되는 예를 도시한 것이다. 셔플링 테이블(228v)은 외부 메모리(171)로부터 보내진 셔플링 테이블을 저장하여 이의 출력 IDo를 메모리(260)에 판독 어드레스로서 보낸다. 카운터(173)는 셔플링 테이블(228v)에 대한 입력(IDi)을 발생한다. 카운터(173)는 메모리(260)로부터 판독된 데이터와 동기되는 타이밍에서 리셋되며, 클럭에 의해 증분된 IDo를 발생한다. 메모리(260)는 셔플링 테이블(228v)에 의해 변환된 판독 어드레스(IDo)에 따라 데이터를 출력한다.

도 16은 판독 어드레스가 제어되는 셔플링을 개략적으로 도시한 것이다. 카운터(173)는 연속한 번호가 메모리(260)의 출력에 부가되는 각각의 데이터에 대해 발생된 판독 어드레스에 의해 리셋되며, 동기 블록에 동기된 클록에 의해 증분된다. 각각의 블록에 대해 1만큼 증분되는 카운터 값은 카운터(173)로부터 셔플링 테이블(228v)에 어드레스로서 보내진다. 셔플링 테이블(228v)의 출력은 판독 어드레스로서 메모리(260)에 보내진다. 그러므로, 동기 블록의 데이터는 메모리(260)의 판독 어드레스에서 판독된다.

본 실시예에서 셔플링 테이블(128v) 및 주 메모리(160)는 각각 셔플링 테이블(228v) 및 메모리(260)에 대응한다. 셔플링부(117)에서 수행되는 채널 단위로 그리고 동기 블록 단위로 오디오 데이터에 대한 셔플링도 셔플링 테이블(128a)에 의해 달성된다.

본 발명은 비디오 데이터 및/또는 오디오 데이터가 자기 테이프 이외의 테이프 형상 기록 매체, 예를 들면 레이저광으로 기록이 되게 하는 광학 테이프에 기록되는 경우에도 적용될 수 있다.

Claims

원래 순서와는 다른 순서로 디지털 정보 데이터를 재배열하는 데이터 처리 장치에 있어서,

셔플링 테이블을 저장하고, 상기 디지털 정보 데이터 내의 데이터 단위의 위치를 어드레스로서 나타내는 위치 정보를 수신하며, 상기 셔플링 테이블에 따라 상기 위치 정보를 변환함으로써 얻어진 변환된 위치 정보를 출력하는 셔플링 테이블 메모리;

셔플링될 디지털 정보 데이터의 포맷들에 대응하는 복수의 셔플링 테이블들을 갖는 외부 메모리;

상기 외부 메모리의 상기 복수의 셔플링 테이블들로부터 선택된 셔플링 테이블을 상기 셔플링 테이블 메모리에 저장하는 수단으로서, 상기 저장된 셔플링 테이블은 상기 디지털 정보 데이터의 포맷에 따라 선택되는, 상기 셔플링 테이블 저장 수단; 및

상기 변환된 위치 정보를 이용하여 상기 디지털 정보 데이터를 셔플링하는 셔플링 수단으로서, 이에 의해 상기 셔플링 테이블에 따라 상기 디지털 정보 데이터를 셔플링하는, 상기 디지털 정보 데이터 셔플링 수단을 포함하는, 데이터 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 정보 데이터를 누적하기 위한 데이터 누적 메모리를 더 포함하며, 상기 셔플링 테이블 메모리는 상기 데이터 누적 메모리의 기록 어드레스를 상기 변환된 위치 정보로서 출력하는, 데이터 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 정보 데이터를 누적하기 위한 데이터 누적 메모리를 더 포함하며, 상기 셔플링 테이블 메모리는 상기 데이터 누적 메모리의 판독 어드레스를 상기 변환된 위치 정보로서 출력하는, 데이터 처리 장치.
(삭제)
원래 순서와 다른 순서로 디지털 정보 데이터를 재배열하고, 상기 재배열된 디지털 정보 데이터를 테이프 형상 기록 매체에 기록하는 데이터 기록 장치에 있어서,

디지털 정보 데이터를 누적하는 데이터 누적 메모리;

셔플링 테이블을 저장하고, 입력-데이터 시퀀스 내의 데이터 단위의 위치를 어드레스로서 나타내는 위치 정보를 수신하며, 상기 셔플링 테이블에 따라 상기 위치 정보를 변환함으로써 상기 데이터 누적 메모리의 기록 또는 판독 어드레스를 출력하는 셔플링 테이블 메모리;

복수의 셔플링 테이블들로부터 선택된 셔플링 테이블을 상기 셔플링 테이블 메모리에 저장하는 수단;

상기 데이터 누적 메모리의 입력 데이터 및 출력 데이터 중 적어도 하나에 에러 정정 부호 부호화를 적용하는 에러 정정 부호화기; 및

상기 에러 정정 부호화기에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 상기 테이프 형상 기록 매체에 기록하는 기록 수단을 포함하는, 데이터 기록 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 셔플링 테이블은 상기 디지털 정보 데이터의 포맷에 따라 선택되는, 데이터 기록 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 에러 정정 부호는 외부호 및 내부호로 각각의 데이터 심볼을 이중으로 부호화함으로써 얻어진 곱 부호(product code)인, 데이터 기록 장치.