KR100668993B1 - 신호 처리 장치와 방법, 기록 장치, 재생 장치, 기록 및 재생 장치, 및 스트림 처리 장치와 방법 - Google Patents

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Abstract

MPEG를 사용하여 부호화된 부호화 스트림이 가변 속도로 재생될 때 고화질의 영상을 얻기 위해, 소스 부호화 스트림의 DCT 계수 배열을 가변 속도 재생에 적절한 배열로 변환하는 스트림 변환 장치가 제공된다. 특히, 헤더 부분은 MPEG의 기본 스트림으로부터 분리되고, 낮은 차수의 공간 주파수로부터 높은 차수로 배열된 DCT 계수는 매크로 블록을 형성하는 복수의 DCT 블록들의 간격으로 지그재그형 주사에 의해 추출된다. 이들 DCT 계수는 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 낮은 차수로부터 높은 차수로 재배열된다. 이 방식으로 재배열된 DCT 계수는 스트림으로 패킹(packing)되고, 분리된 헤더 부분이 부가되어, 변환된 기본 스트림을 형성한다. 이 변환된 기본 스트림은 기록된다. 고속 재생 동안에는 매크로 블록의 중간에 에러가 있더라도, 낮은 차수의 DCT 계수를 사용한 복호화가 가능하므로, 고화질 영상 비디오 데이터가 얻어질 수 있다.
트랙 포맷, 부호화, 복호화, 소스 부호화 스트림, 스트림 변환기, 나선형 트랙

Description

신호 처리 장치와 방법, 기록 장치, 재생 장치, 기록 및 재생 장치, 및 스트림 처리 장치와 방법{Signal processing apparatus and method, recording apparatus, playback apparatus, recording and playback apparatus, and stream processing apparatus and method}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기록 및 재생 장치의 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는 트랙 포맷(track format)의 예를 도시하는 도면.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 트랙 포맷의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 및 도 4e는 싱크 블록(sync block)의 예를 도시하는 도면.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 ID 및 DID의 비트 할당예를 도시하는 도면.
도 6은 MPEG 인코더의 구성예를 도시하는 블록도.
도 7a 및 도 7b는 지그재그형 주사와 가변 길이의 부호화를 설명하는 도면.
도 8a 및 도 8b는 스트림 변환기에서 DCT 계수의 재배열을 도시하는 도면.
도 9는 스트림 변환기의 구성예를 도시하는 블록도.
도 10은 스트림 변환기에서 처리 과정의 흐름을 간략하게 도시하는 흐름도.
도 11a, 도 11b, 도 11c, 및 도 11d는 스트림 변환기내에서 데이터의 변화를 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 똑같은 길이의 매크로 블록으로 형성하는 것을 도시하는 도면.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
101 : 비디오 신호 102 : MPEG 인코더
106 : 스트림 변환기 110 : 기록 증폭기
137 : MPEG 디코더 131 : 재생 증폭기
1. 발명의 배경
본 발명은 DCT(Discrete Cosine Transform)를 사용하여 압축되어 부호화되고 기록된 비디오 데이터가 가변 속도로 재생될 때 기록 매체로부터 재생된 비디오 데이터에 손실이 있더라도 재생될 수 있는 데이터에 의해 가장 효과적으로 복호화를 실행할 수 있는 신호 처리 장치와 방법, 기록 장치, 재생 장치, 또한 기록 및 재생 장치에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
최근에는 디지털 비디오 신호들을 기록 매체에 기록하고 네트워크를 사용하여 디지털 비디오 신호들을 전송하기 위해 사용되는 몇가지 포맷들이 제공되었다. 일반적으로, 디지털 비디오 신호들은 매우 많은 양의 데이터를 요구하므로, 이들 신호가 장시간 동안 기록 매체에 기록되어야 할 때, 이들을 압축하여 부호화할 필요가 있다. 통상적인 압축 부호화 벙법으로는 MPEG(Moving Picture Experts Group) 방법이 공지되어 있다.
MPEG 방법은 모션 보상 예측 부호화 및 DCT(Discrete Cosine Transform)에 의한 부호화가 조합된 하이브리드 방법의 압축 부호화 방법이다. 즉, 초기에는 시간축 방향으로의 중복이 비디오 신호의 프레임들사이의 차이를 계산함으로써 감소된다. 다음에는 공간축 방향으로의 중복이 DCT를 사용하여 감소된다. 이는 효과적인 부호화가 실행될 수 있게 한다.
MEPG 방법에서, 한 화면은 예를 들면 16 픽셀 x 16 라인으로 구성된 매크로 블록으로 분할하고, 매크로 블록은 예를 들면 8 픽셀 x 8 라인으로 구성된 DCT 블록들로 더 나눠진다. 예를 들어, 비디오 신호의 포맷이 NTSC 방법에 따를 때, 각 신호 성분의 비율에 따라, 4개 DCT 블록의 휘도 신호(luminance signal) Y와 각각 2개 DCT 블록의 색 신호 Cr 및 Cb가 형성된다. DCT는 이들 DCT 블록의 단위로 실행된다. 이때, DCT에 의해 구해진 DCT 계수는 지그재그 주사에 의해 각 DCT 블록에서 DC 성분들과 저주파수 성분들로부터 고주파수 성분으로 배열되고, 이는 매크로 블록을 구성하는 각 DCT 블록들에 실행된다.
한편, 비디오 신호들을 기록하기 위한 기록 매체로는 자기 테이프가 일반적으로 사용된다. 비디오 신호들을 자기 테이프에 기록하는 것은 일반적으로 “나선형 트랙(helical track)”이라 칭하여지는 것이, 테이프의 모션 방향에 사선으로 경사지고, 회전 드럼에 제공되는 자기 헤드(회전 헤드)에 의해 형성되는 상기 방식으로 실행된다. 재생할 때, 기록하는 동안 형성된 나선형 트랙들은 회전 헤드에 의해 정확하게 추적된다.
테이프 모션 속도를 기록하는 동안 보다 재생하는 동안 더 높게 만듦으로서, 예를 들면, 2x 속도, 3x 속도의 재생이나 탐색이 실행될 수 있다. 이 경우, 테이프상의 회전 헤드의 추적 각도는 나선형 트랙들의 경사축과 달라진다. 이러한 이유로, 나선형 트랙들상에 기록된 신호를 모두 추적하는 것은 가능하지 않다. 즉, 고속으로 재생하는 동안에는 예를 들면, 각 나선형 트랙의 일부가 주사되는 재생이 실행된다.
MPEG를 사용하여 압축 부호화가 실행되고 데이터가 테이프와 같은 기록 매체에 기록되는 경우, 상술된 탐색과 같이 고속 재생이 실행될 때는 각 나선형 트랙의 일부만이 추적된다. 이러한 이유로, 예를 들어, 상술된 매크로 블록에서 두 번째 반의 데이터가 구해질 수 없는 경우에는 매크로 블록의 첫 번째 반에 대응하는 부분의 DCT 블록만이 사용될 수 있어, 영상질이 상당히 감소된다. 이러한 방식으로, 종래에는 고질의 재생 영상을 얻기 위해 재생된 데이터를 효과적으로 사용하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
발명의 개요
따라서, 본 발명의 목적은 MPEG를 사용하여 압축 부호화를 행함으로써 데이터가 나선형 트랙에 기록되어 있는 자기 테이프를 재생할 때에, 재생시에 고속 재생을 하더라도 고질의 영상을 얻을 수 있는 신호 처리 장치 및 방법, 기록 장치, 재생 장치, 기록 및 재생 장치를 제공하는 것이다.
상술된 목적을 이루기 위해, 본 발명의 제 1 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임을 복수의 매크로 블록들로 분할하고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT를 실행하여 DCT 계수 데이터를 생성하는 신호 처리 장치가 제공되고, 그 신호 처리 장치는, 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 공간 주파수를 갖는 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 공간 주파수를 갖는 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 수단을 포함한다.
본 발명의 제 2 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 처리하는 신호 처리 장치가 제공되고, 그 신호 처리 장치는, 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 순차적으로 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 배열된 DCT 계수 데이터의 배열을, 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터로 재배열하는 변환 수단을 포함한다.
본 발명의 제 3 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임을 복수의 매크로 블록들로 분할하고, 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT를 실행하여 DCT 계수 데이터를 생성하는 신호 처리 방법이 제공되고, 그 신호 처리 방법은, 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 처리하는 신호 처리 방법이 제공되고, 그 신호 처리 방법은, 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 순차적으로 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 배열된 DCT 계수 데이터의 배열을, 각 DCT 블록들에 대해 독립적으로 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터로 재배열하는 변환 단계를 포함한다.
본 발명의 제 5 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 기록하는 기록 장치가 제공되고, 그 기록 장치는, 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 수단; 변환 수단에 의해 재배열된 계수 데이터를 각 매크로 블록에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당함으로써 패킹을 실행하고, 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분을 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹하는 패킹 수단; 패킹 수단에 의해 패킹되고 복수의 고정된 길이의 프레임들에 대응하는데이터에 대하여 적코드(product code)를 사용한 에러 정정 부호화를 실행하는 에러 정정 부호화 수단; 및 에러 정정 부호화 수단에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 기록 매체에 기록하는 기록 수단을 포함한다.
본 발명의 제 6 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT를 실행하여 DCT 계수 데이터를 생성하고, DCT 계수 데이터가 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 DCT 계수 데이터의 순서로 재배열되고, 재배열된 DCT 계수 데이터가 각 매크로 블록에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당되고, 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분이 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹되고, 복수의 고정된 길이의 프레임들에 대응하는 패킹된 데이터에 적코드를 사용한 에러 정정 부호화가 실행되는 방식으로 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 장치가 제공되고, 그 재생 장치는, 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 수단; 재생 수단에 의해 재생된 데이터의 적코드를 사용한 에러 정정 코드를 복호화함으로써 에러 정정을 실행하는 에러 정정 수단; 에러 정정 수단에 의해 에러 정정이 실행된 데이터에 대해 대응하는 매크로 블록들을 연관시킴으로써 매크로 블록을 재구성하는 디패킹(depacking) 수단; 및 디패킹 수단에 의해 재구성된 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 배열된 DCT 계수의 배열을 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 낮은 차수의 계수로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열하는 변환 수단을 포함한다.
본 발명의 제 7 특성에 따라, 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들의 간격들로 DCT가 실행되어 DCT 계수 데이터가 생성되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 기록 매체에 기록하고, 기록 매체로부터 DCT 계수들을 재생하는 기록 및 재생 장치가 제공되고, 그 기록 및 재생 장치는, 각 DCT 블록에 대하여 독립적으로 순차 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수 데이터로부터 높은 차수의 계수 데이터의 순서로 재배열하는 제 1 변환 수단; 변환 수단에 의해 재배열된 계수 데이터를 각 매크로 블록에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당함으로써 패킹을 실행하고, 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분을 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹하는 패킹 수단; 패킹 수단에 의해 패킹되고 복수의 고정된 길이의 프레임들에 대응하는 데이터에 대하여 적코드를 사용한 에러 정정 부호화를 실행하는 에러 정정 부호화 수단; 에러 정정 부호화 수단에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 기록 매체에 기록하는 기록 수단; 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 수단; 재생 수단에 의해 재생된 데이터의 적코드를 사용한 에러 정정 코드를 복호화함으로써 에러 정정을 실행하는 에러 정정 수단; 에러 정정 수단에 의해 에러 정정이 실행된 데이터에 대하여 대응하는 매크로 블록들을 연관시킴으로써 매크로 블록을 재구성하는 디패킹 수단; 및 디패킹 수단에 의해 재구성된 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 배열된 DCT 계수의 배열을 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 낮은 차수의 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열하는 제 2 변환 수단을 포함한다.
상술된 바와 같은 방식으로, 본 발명에 따른 신호 처리 장치와 방법, 기록 장치, 및 기록 및 재생 장치는 각 DCT 블록에 대하여 독립적으로 부호화된 DCT 계수의 배열을 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열한다. 이는 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들의 모든 데이터가 재생하는 동안 재생될 수 없더라도 복수의 DCT 블록들 각각에 대해 낮은 차수로부터 시작되는 데이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
부가하여, 상술된 방식으로, 본 발명에 따른 신호 처리 장치와 방법, 재생 장치, 및 기록 및 재생 장치는 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 배열된 DCT 계수들의 배열을, 각 DCT 블록에 대해 독립적으로 낮은 차수의 계수들로부터 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열한다. 이는 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들의 모든 데이터가 재생하는 동안 재생될 수 없더라도 복수의 DCT 블록들 각각에 대해 낮은 차수로부터 시작되는 데이터를 사용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특성, 및 새로운 특징은 첨부된 도면과 연관되어 판독될 때 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해진다.
이후에는 본 발명의 실시예가 설명된다. 본 실시예에 따른 기록 장치에서, 디지털 오디오 신호는 MPEG2 방식에 의해 압축되어 부호화되고 나선 주사 방식에 의해 자기 테이프에 기록된다. 이때, MPEG 방식에 따라 각 DCT 블록에 대한 주파수 성분의 순차에 배열된 DCT 계수는 한 매크로 블록을 구성하는 복수의 DCT 블록들을 통해 주파수 성분의 순차에 재배열된다. 또한, 재생하는 동안, 이 방식으로 배열된 DCT 계수는 MPEG 방식에 따른 순차에 재배열되어 출력된다.
상기의 결과로, 예를 들면 고속 재생이 실행되고 한 매크로 블록의 데이터 중 일부만이 재생될 수 있더라도, DCT 계수가 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 한 매크로 블록을 구성하는 모든 DCT 블록으로 순차에서 전체적으로 확산되게 하는 것이 가능하다. 그러므로, 재생될 수 있는 데이터가 효과적으로 사용될 수 있고, 더 높은 질의 재생 영상이 구해질 수 있다.
먼저, 이해를 쉽게 하기 위해, 본 발명의 실시예가 근거로 되는 기술이 설명된다. 본 실시예에 따른 기록 및 재생 장치에서는 서로 다른 복수의 포맷들의 비디오 신호가 통합된 방식으로 처리된다. 예를 들면, NTSC 방식에 따른 525 라인/60 Hz의 시스템 및 PAL 방식에 따른 625 라인/50 Hz의 시스템에 의한 비디오 신호를 통합된 방식으로 처리하는 것에 부가하여, 예를 들면 비월 주사(interlaced scanning)에서 라인의 수가 1080인 시스템(이후에 "1080i 방식"이라 칭하여지는) 또는 진행 주사(비월 주사가 아닌)에서 선의 수가 480, 720, 및 1080인 시스템(이후에 각각 "480p, 720p, 1080p 방식"이라 칭하여지는)과 같은 디지털 텔레비젼 방송 방식으로 인식되는 신호가 통합된 방식으로 처리된다. 즉, 다른 포맷의 비디오 신호는 기본적으로 똑같은 하드웨어를 사용하여 기록 및 재생될 수 있다.
더욱이, 본 실시예에서, 비디오 신호 및 오디오 신호는 MPEG2(Moving Picture Experts Group Phase 2) 방식에 따라 압축되고 부호화된다. 이미 공지된 바와 같이, MPEG2에서는 모션 보상 예측 부호화 및 DCT(Discrete Cosine Transform)에 의한 부호화가 조합된다. MPEG2의 데이터 구조는 가장 아래에서 시작되는 순서로, 블록층, 매크로 블록층, 슬라이스층, 화상층, GOP층, 및 순차층이 형성되는 계층 구조를 갖는다.
블록층은 DCT가 실행되는 단위인 DCT 블록으로 구성된다. 매크로 블록은 복수의 DCT 블록들로 구성된다. 슬라이스층은 한 선에 걸쳐 확장되지 않는 임의의 수의 매크로 블록과 헤더 부분으로 구성된다. 화상층은 헤더 부분과 복수의 슬라이스들로 구성된다. 화상은 한 화면에 대응한다. GOP(Group of Picture)층은 헤드 부분, 프레임내 부호화(intra-frame coding)를 근거로 하는 화상인 I 화상, 예측 부호화를 근거로 하는 화상인 P 및 B 화상으로 구성된다. GOP에는 적어도 하나의 I 화상이 포함되고, P 및 B 화상은 주어질 필요가 없다. 최상단층인 순차층은 헤더 부분과 복수의 GOP들로 구성된다.
MPEG의 포맷에서, 슬라이스는 하나의 가변 길이의 부호화 순차이다. 가변 길이의 부호화 순차에서는 가변 길이의 코드가 복호화되지 않으면, 데이터의 경계가 검출될 수 없다.
또한, 각 순차층, GOP층, 화상층, 슬라이스층, 및 매크로 블록층의 시작부에는 바이트 단위로 배열되는 식별 코드(“시작 코드”라 칭하여지는)가 배치된다. 상술된 각 층의 헤더 부분은 헤더, 확장된 데이터, 또는 사용자 데이터가 집합적으로 기록된 것이다. 헤더 부분은 각각의 가변 길이의 부호화 순차이다.
영상(화상)의 크기(매트릭스에서 픽셀의 수)는 순차층의 헤더에 기록된다. GOP를 구성하는 화상의 수와 시간 코드는 GOP층의 헤더에 기록된다.
슬라이스층에 포함되는 매크로 블록은 복수의 DCT 블록들의 세트이고, DCT 블록의 부호화 순차는 0 계수의 연속적인 회수(운행수)와 바로 이어지는 0이 아닌 순차(레벨)(이후 더 상세히 설명될)가 한 단위인 것으로 가정하여 양자화된 DCT 계수의 순차가 가변 길이의 코드로 형성된 것이다. 바이트 단위로 배열된 식별 코드는 매크로 블록과 매크로 블록내의 DCT 블록에 부가되지 않는다. 즉, 이들은 하나의 가변 길이의 부호화 순차가 되지 않는다.
비록 상세한 내용은 이후 설명되겠지만, 매크로 블록은 화면(화상)이 16 픽셀 x 16 라인의 격자로 분할된 것이다. 슬라이스는 예를 들면, 수평 방향으로 이들 매크로 블록을 연관시킴으로써 형성된다. 연속적인 슬라이스 이전의 한 슬라이스의 최종 매크로 블록은 다음 슬라이스의 시작 매크로 블록과 연속되고, 슬라이스 사이에서 매크로 블록의 오버랩 형성은 허용되지 않는다.
MPEG2 방법에서는 데이터가 적어도 매크로 블록의 단위로 순서대로 배열되지 않으면, 복호화가 영상 데이터로 실행될 수 없다. 또한, 화면의 크기가 결정될 때, 화면 당 매크로 블록의 수는 유일하게 결정된다.
MPEG 복호화 처리 및 MPEG 부호화 처리의 반복으로 인한 영상질의 왜곡을 방지하기 위해, 부호화된 스트림은 MPEG 복호화 처리를 실행하지 않고 부호화된 스트림의 상태로 편집되는 것이 유리하다. 이때, 예측 부호화에 의한 P 화상 및 B 화상에 대해서는 이들을 복호화하기 위해 시간상으로 이전 화상과 이어지는 화상이 요구된다. 이러한 이유로, 편집 유닛이 하나의 프레임 유닛으로 이루어질 수 없다. 이 점을 고려해, 본 실시예에서는 한 GOP가 하나의 I 화상으로 구성되게 한다.
또한, 예를 들어 한 프레임의 기록 데이터가 기록된 기록 영역은 소정의 기록 영역이 된다. MPEG2에서는 가변 길이의 부호화가 사용되므로, 한 프레임 동안 생성된 데이터의 양은 한 프레임의 주기에 생성된 데이터가 소정의 기록 영역에 기록될 수 있도록 똑같은 길이로 이루어진다.
부가하여, 본 실시예에서는 자기 테이프에 기록하기 적절하도록, 한 슬라이스가 한 매크로 블록으로 구성되고, 한 매크로 블록이 소정의 길이의 고정된 프레임에 할당된다.
도 1은 본 실시예에 따른 기록 및 재생 장치(100)의 구성예를 도시한다. 먼저, 이 구성이 간략하게 설명된다. 기록하는 동안, 소정의 방법의 디지털 비디오 신호는 단자(101)로부터 입력된다. 이 비디오 신호는 MPEG 인코더(102)에 의해 가변 길이의 코드로 형성되고 가변 길이의 코드(VLC) 데이터로 출력된다. 이 데이터는 MPEG2(Moving Picture Experts Group Phase 2)에 따른 기본적인 스트림이다. 이 출력은 선택기(103)의 입력 단자 중 하나에 공급된다.
대조적으로, ANSI/SMPTE 305M에 의해 정의된 인터페이스인 SDTI(Serial Data Transport Interface) 포맷의 데이터는 다양한 포맷을 커버하도록 단자(104)에 입력된다. MPEG2의 기본적인 스트림을 포함하는 신호는 단자(104)로부터 입력된다. 이 신호는 SDTI 수신 회로(105)에 의해 동기화되어 검출된다. 이어서, 신호는 버퍼에 임시 저장되고, 기본적인 스트림이 추출된다. 추출된 기본적인 스트림은 선택기(103)의 다른 입력 단자에 공급된다.
선택기(103)에 의해 선택되어 출력된 기본적인 스트림은 스트림 변환기(106)에 공급된다. 추후 설명될 바와 같이, 스트림 변환기(106)에서, MPEG2에 따른 각 DCT 블록에 대해 배열된 DCT 계수는 한 매크로 블록을 구성하는 복수의 DCT 블록들을 통하여 각 주파수 성분에 대해 재배열된다. 재배열되고 변환된 기본적인 스트림은 패킹 회로(107)에 공급된다.
기본적인 스트림의 비디오 데이터가 가변 길이의 코드로 형성되므로, 각 매크로 블록의 데이터 길이는 규칙적이지 않다. 패킹 회로(107)에서, 매크로 블록은 고정된 프레임으로 전해지게 된다. 이때, 고정된 프레임 밖으로 확장된 부분은 고정된 프레임의 크기에 대해 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹된다. 이 방식으로 패킹된 데이터는 ECC(Error-Correction coding) 인코더(108)에 공급된다.
패킹된 비디오 신호는 ECC 인코더(108)에 공급되고, 디지털 오디오 신호는 예를 들면, 단자(109)로부터 이에 공급된다. 본 실시예에서는 압축되지 않은 디지털 오디오 신호가 처리된다. 이들 신호는 ECC 인코더(108)로 각 싱크 블록에 대해 숴플링(shuffling) 처리된다. 숴플링 결과로, 데이터는 테이프에서 패턴에 대해 균일하게 배열된다. 이와 함께, 예를 들면 코드내 패리티(intra-code parity) 및 추가코드 패리티(extra-code parity)가 부가되고, 적코드를 사용하여 에러 정정 부호화가 실행된다. 이어서, 동기화를 검출하기 위한 SYNC 패턴, 싱크 블록을 식별하기 위한 ID, 및 기록되는 데이터의 내용에 관한 정보를 나타내는 DID가 에러 정정 부호화 데이터에 부가된다. SYNC 패턴, ID, 및 DID는 추후 설명된다.
ECC 인코더(108)의 출력은 예를 들면, 기록 부호화 회로(도시되지 않은)에 의해 채널 부호화되고, 기록하기에 적절한 형태로 변환되고, 기록 증폭기(110)에 의해 증폭되고, 또한 기록 헤드(111)에 공급된다. 기록은 나선 주사 방식으로 기록 헤드(111)에 의해 자기 테이프(120)에서 실행된다. 기록 방법의 상세한 내용과 포맷은 추후 설명된다.
재생하는 동안, 자기 테이프(120)에 기록된 신호는 재생 헤드(130)에 의해 재생되어 재생 증폭기(131)로 공급된다. 재생 신호에는 재생 증폭기(131)에 의해 등화 및 파형 정형이 행해지고 복호화 회로(도시되지 않은)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 재생 증폭기(131)로부터 출력된 재생 디지털 신호는 ECC 디코더(132)로 공급된다.
ECC 디코더(132)에서는 먼저, 기록하는 동안 부가된 SYNC 패턴을 근거로 동기화 검출이 실행되고, 싱크 블록이 추출된다. 이어서, 기록하는 동안 부가된 에러 정정 부호에 따라 에러 정정이 실행된다. 에러 정정 부호에 의해 소유된 에러 정정 실행도를 넘게 에러가 주어질 때는 이 사실을 나타내는 에러 플래그가 설정된다. 이어서, 기록하는 동안 숴플링된 데이터가 원래 순차에 재배열되도록 숴플링되는 동작이 실행된다.
ECC 디코더(132)로부터 출력된 비디오 데이터는 디패킹 회로(133)에 공급된다. 디패킹 회로(133)는 기록하는 동안 실행된 패킹을 해제시킨다. 즉, 원래의 가변 길이 코드를 재구성하기 위해 데이터의 길이가 매크로 블록의 단위로 복귀된다. 여기서, 상술된 ECC 디코더(132)에 의해 에러 플래그가 설정되었으면, 에러가 정정되지 않은 데이터는 은폐 회로(도시되지 않은)에 의해 정정된다. 데이터 정정은 예를 들면, 모든 데이터를 [0]으로 채우거나 데이터를 이전 프레임의 데이터로 대치함으로써 실행된다. ECC 디코더(132)에서는 오디오 데이터의 에러 정정도 실행된다. 오디오 데이터는 예를 들면, 단자(139)로 출력된다.
디패킹 회로(133)의 출력은 스트림 변환기(134)로 공급된다. 스트림 변환기(134)에서는 상술된 스트림 변환기(106)의 역처리가 실행된다. 즉, DCT 블록을 통하여 각 주파수에 대해 배열된 DCT 계수가 각 DCT 블록에 대해 재배열된다. 그 결과로, 재생 신호는 MPEG2에 따른 기본적인 스트림으로 변환된다.
이 기본적인 스트림은 SDTI 전송 회로(135)로 공급되고, 그에 의해 SDTI 포맷으로 변환되어 단자(136)로 출력된다. 또한, 이 기본적인 스트림은 MPEG 디코더(137)로 공급되고, 그에 의해 디지털 비디오 신호로 복호화되도록 MPEG2에 따른 복호화가 실행되어 단자(138)로 출력된다.
본 실시예에서, 자기 테이프에 신호를 기록하는 것은 회전하는 회전 헤드에 제공된 자기 헤드에 의해 사선 트랙이 형성되는 나선 주사 방식에 의해 실행된다. 복수의 자기 헤드들은 회전 드럼에서 서로 반대되는 위치에 각각 제공된다. 즉, 자기 테이프가 회전 헤드 주위에서 약 180°의 각도로 감길 때, 회전 헤드의 180° 회전은 복수의 트랙들을 동시에 형성하는 것을 가능하게 만든다. 또한, 방위각이 서로 다른 자기 헤드는 한 세트가 된다. 복수의 자기 헤드들은 인접한 트랙의 방위각이 서로 다르도록 위치한다.
도 2는 상술된 회전 헤드에 의해 자기 테이프에 형성된 트랙 포맷의 예를 도시한다. 이는 기록이 프레임 당 8 트랙에서 실행되는 예이다. 본 예의 포맷에서는 예를 들면, 프레임 주파수가 29.97 Hz이고, 비율이 50 Mbps이고, 실효 라인의 수가 480이고, 또한 실효 수평 픽셀의 수가 720인 비월 주사(480i)의 비디오 신호가 기록된다. 또한, 예를 들어 프레임 주파수가 25 Hz이고, 비율이 50 Mbps이고, 실효 라인의 수가 576이고, 또한 실효 수평 픽셀의 수가 720인 비월 주사(576i)의 비디오 신호가 기록된다. 본 예에서는 데이터가 보다 확실하게 재생될 수 있도록, 한 프레임의 데이터가 이중으로 기록되어, 전체가 16 트랙으로 형성된다.
방위각이 서로 다른 두 트랙이 한 세트인 것으로 가정하여, 세그먼트가 형성된다. 즉, 8개 트랙은 4개 세그먼트로 형성된다. 트랙 번호 [0]는 세그먼트를 구성하는 트랙 중 하나에 할당되고, 트랙 번호 [1]는 다른 트랙에 할당된다. 상술된 바와 같이, 도 2에 도시된 예에서는 한 프레임의 데이터가 이중으로 기록된다. 이때, 트랙 번호는 대치되고, 각 프레임에 대해 다른 트랙 순차가 할당된다. 그 결과로, 방위각이 다른 자기 헤드의 세트 중 하나가 예를 들면, 클로깅(clogging)으로 인해 판독될 수 없더라도, 데이터를 재생하는 것이 가능하다.
각 트랙에는 비디오 데이터가 양 끝부분에 기록된 비디오 섹터가 배치되고, 오디오 데이터가 기록된 오디오 섹터는 비디오 섹터 사이에 샌드위치형으로 위치하는 방식으로 배치된다. 추후 기술될 도 2와 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 테이프상에서 섹터의 배열을 도시한다.
본 예에서는 8개 채널의 오디오 데이터가 처리될 수 있다. A1 내지 A8은 각각 오디오 데이터의 1ch 내지 8ch를 나타낸다. 오디오 데이터는 그 배열이 세그먼트 단위로 변하도록 기록된다. 또한, 본 예에서, 비디오 데이터는 4개의 에러 정정 블록에 대한 데이터가 한 트랙에 대해 인터리브(interleave)되고 비디오 데이터가 상단측 및 하단측의 섹터로 나뉘는 방식으로 기록된다. 하단측의 비디오 섹터에서, 시스템 영역은 소정의 위치에 제공된다. 에러 정정 블록은 추후 기술된다.
한 트랙은 "싱크 블록"이라 칭하여지고 균일하게 분할된 복수의 블록들로 구성된다. 도 2는 싱크 블록의 구조를 도시한다. 상세한 설명은 추후 기술되겠지만, 싱크 블록은 동기화를 검출하기 위한 SYNC 패턴, 각 싱크 블록을 식별하기 위한 ID, 이어지는 데이터의 내용을 나타내기 위한 DID, 데이터 패킷, 에러를 정정하기 위한 인트라 코드 패리티로 구성된다. 데이터는 싱크 블록의 단위인 패킷으로 처리된다. 즉, 기록되거나 재생되는 가장 작은 데이터 단위는 하나의 싱크 블록이다. 복수의 싱크 블록들은 예를 들면, 비디오 섹터를 형성하도록 배열된다.
도 2에서, SAT1(Tr) 및 SAT2(Tm)는 서버 로크(servo lock)를 위한 신호가 기록되는 영역이다. 또한, 기록 영역 사이에는 소정의 크기의 갭(Vg1, Sg1, Ag, Sg2, Sg3, 및 Vg2)가 제공된다.
여기서는 기록이 프레임 당 8개 트랙으로 실행되는 예가 설명되지만, 본 실시예는 본 예에 제한되지 않는다. 그러므로, 본 실시예에서는 기록이 프레임 당 4개 트랙, 6개 트랙 등으로 실행될 수 있다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 한 프레임이 6개 트랙으로 기록되는 예를 도시한다. 본 예에서는 한 프레임의 이중 기록이 실행되지 않고, 트랙 순차가 단지 [0]이다. 본 실시예에 따른 기록 및 재생 장치는 도 2에 도시된 상술된 트랙 포맷과 다른 예의 트랙 포맷을 모두 처리하는 것이 가능하다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 및 도 4e는 각 트랙에서 기록 단위인 싱크 블록의 예를 도시한다. 본 실시예에서는 1 또는 2개의 매크로 블록이 하나의 싱크 블록에 저장되고, 한 싱크 블록의 크기는 처리되는 비디오 신호의 포맷에 따라 길이가 변한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 한 싱크 블록은 시작에서부터 2-바이트 SYNC 패턴, 2-바이트 ID, 1-바이트 DID, 예를 들어 112 바이트와 206 바이트 사이에서 변할 수 있게 정의된 데이터 영역, 및 12-바이트 패리티(인트라 코드 패리티)로 구성된다. 데이터 영역은 또한 "패이로드(payload)"라 칭하여진다.
동기화 검출을 위한 처음 2-바이트의 SYNC 패턴은 소정의 패턴으로 형성된다. 유일한 패턴과 정합되는 SYNC 패턴을 검출함으로써, 동기화 검출이 실행된다.
ID는 ID0 및 ID1의 두 부분으로 구성되고, 거기에는 각 싱크 블록을 식별하기 위한 정보가 저장된다. 도 5a는 ID0 및 ID1의 비트를 할당한 예를 도시한다. 한 트랙내에서 각 싱크 블록을 식별하기 위한 식별 정보(SYNC ID)는 ID0에 저장된다. SYNC ID는 예를 들면, 일련 번호이다. SYNC ID는 7 비트로 나타내진다. 본 실시예에서는 예를 들어, 트랙 당 216 싱크 블록이 배치되므로, 7-비트 SYNC ID는 트랙의 반을 나타낼 수 있다.
싱크 블록의 트랙에 관한 정보는 ID1에 저장된다. 이 싱크 블록에 관해, MSB 부분이 비트 7로 나타내지고 LSB 부분이 비트 0으로 나타내질 때, 비트 7은 이것이 트랙의 상단 또는 하단측인가 여부를 나타내고, 비트 5 내지 2는 트랙의 세그먼트를 나타낸다. 또한, 비트 1은 트랙의 방위각에 대응하는 트랙 번호를 나타내고, 비트 0은 이 싱크 블록이 비디오 데이터 및 오디오 데이터 중 어느 것에 대한 것인가를 나타낸다.
패이로드에 관한 정보는 DID에 저장된다. 상술된 ID1의 비트 0값을 근거로, 데이터가 비디오 또는 오디오 데이터인가 여부에 의존해, DID의 내용은 다르다. 도 5b는 비디오의 경우에 DID의 비트 할당예를 도시한다. 비트 7 내지 비트 4는 정의되지 않는다(예정된다). 비트 3 및 2는 패이로드의 모드, 예를 들면 패이로드의 종류를 나타낸다. 비트 3 및 2는 보조적인 것이다. 비트 1은 1 또는 2개의 매크로 블록이 패이로드에 저장됨을 나타낸다. 비트 0은 패이로드에 저장된 비디오 데이터가 추가-코드 패리티인가 여부를 나타낸다.
도 5c는 오디오의 경우에 DID의 비트 할당예를 도시한다. 비트 7 내지 비트 5는 예정된다. 비트 3은 패이로드에 저장된 데이터가 오디오 데이터 또는 통상적 인 데이터인가 여부를 나타낸다. 압축 및 부호화된 오디오 데이터가 패이로드에 저장될 때, 비트 3은 데이터를 나타내는 값에 설정된다. 비트 2 내지 0에는 NTSC 방식에서 5-필드 순차의 정보가 저장된다. 즉, NTSC 방식에서, 비디오 신호의 한 필드에 대한 오디오 신호는 샘플링 주파수가 48 kHz일 때 800 샘플 및 801 샘플 중 하나이고, 이 순차는 5개 필드의 간격으로 순서대로 배열된다. 비트 2 내지 0은 정보가 있는 순차에서 위치를 나타낸다.
다시 도 4a 내지 도 4e를 참고로, 도 4b 내지 도 4e는 상술된 패이로드의 예를 도시한다. 도 4b 및 도 4c는 각각 1 및 2 매크로 블록의 비디오 데이터(가변 길이의 부호화 데이터)가 패이로드에 저장된 경우의 예를 도시한다. 한 매크로 블록이 저장된 예에서, 이어지는 매크로 블록의 길이를 나타내는 길이 정보 LT는 처음 3 바이트에 배치된다. 길이 정보 LT는 그 자체의 길이를 포함하지 않는다. 또한, 도 4c에 도시된 예에서는 두 매크로 블록이 저장되고, 제 1 매크로 블록의 길이 정보 LT가 시작부에 배치되고, 제 1 매크로 블록은 연속하여 배치된다. 제 1 매크로 블록에 이어서, 제 2 매크로 블록의 길이를 나타내는 길이 정보 LT가 배치되고, 이어서 제 2 매크로 블록이 배치된다.
도 4d는 비디오 AUX 데이터가 패이로드에 저장된 경우의 예를 도시한다. 처음 길이 정보 LT에는 그 자체를 포함하지 않는 비디오 AUX 데이터의 길이가 기록된다. 이 길이 정보 LT에 이어서, 5-바이트 시스템 정보, 12-바이트 PICT 정보, 및 92-바이트 사용자 정보가 저장된다. 패이로드의 길이에 대해 채워지지 않은 부분은 예정된다.
도 4e는 오디오 데이터가 패이로드에 저장된 경우의 예를 도시한다. 오디오 데이터는 패이로드의 전체 길이에 걸쳐 패킹될 수 있다. 오디오 신호는 압축 처리가 실행되지 않은 형태로, 예를 들면 PCM(Pulse Code Modulation) 형태로 처리된다. 이에 부가하여, 소정의 방식으로 압축되어 부호화된 오디오 데이터도 또한 처리될 수 있다.
본 실시예에서는 상술된 바와 같은 방식으로 싱크 블록 길이가 가변적이므로, 비디오 데이터가 기록되는 싱크 블록의 길이 및 오디오 데이터가 기록되는 싱크 블록의 길이가 신호 포맷에 따라 가장 적절한 길이로 각각 설정될 수 있다. 그 결과로, 복수의 다른 신호 포맷들을 통합된 방식으로 처리하는 것이 가능하다.
다음에는 이 기록 및 재생 장치(100)의 각 부분이 보다 상세히 설명된다. 먼저 기록하는 동안의 처리 과정이 설명된다. 예를 들어, NTSC 방식에 따라 휘도 신호 Y와 색차 신호 Cr 및 Cb의 비율이 4:2:2인 디지털 비디오 신호가 입력 단자(101)에 입력된다. 이 신호는 MPEG 인코더(102)에 공급된다.
도 6은 MPEG 인코더(102)의 구성예를 도시한다. 단자(150)로부터 공급된 신호는 블로킹(blocking) 회로(151)에 의해 예를 들면, 16 픽셀 x 16 라인의 매크로 블록으로 분할된다. 이들 매크로 블록은 감산기(154)의 입력 단자 중 하나와 모션 검출 회로(160)에 공급된다. 더욱이, 입력 영상 데이터는 또한 통계 처리 회로(152)에 공급된다. 통계 처리 회로(152)에서, 입력 영상 데이터의 복잡성은 소정의 통계 처리에 의해 계산된다. 계산 결과는 비트-비율 제어 회로(153)에 공급된다.
모션 검출 회로(160)에서, 블로킹 회로(151)로부터 공급된 매크로 블록은 추후 설명될 역양자화 회로(163) 및 역DCT 회로(162)를 통해 공급된 한 프레임(또는 한 필드) 만큼 앞선 매크로 블록과 비교되고, 예를 들면 블록 정합에 의해 모션 정보(모션 벡터)가 구해진다. 모션 보상 회로(161)에서는 이 모션 정보에 따른 모션 보상이 실행되고, 모션 보상된 결과는 감산기(154)의 다른 입력 단자에 공급된다.
입력 영상 데이터와 모션 보상된 결과 사이의 차이는 감산기(154)에 의해 결정되고, 이는 DCT 회로(155)에 공급된다. DCT 회로(155)는 또한 이 차이 매크로 블록을 8 픽셀 x 8 라인으로 구성된 DCT 블록으로 분할하고, 각 DCT 블록에 DCT를 실행한다. DCT 회로(155)로부터 출력된 DCT 계수는 양자화 회로(156)에 의해 양자화된다. 양자화하는 동안, 비트 비율은 비트-비율 제어 회로(153)로부터의 제어 정보에 따라 제어된다. 양자화된 DCT 계수는 역양자화 회로(163)와 지그재그 주사(zigzag scan) 회로(157)에 공급된다.
지그재그 주사 회로(157)에서, DCT 계수는 지그재그형으로 주사되어 출력되고, 각 DCT 블록에 대해 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 고주파수 성분으로 DCT 계수가 순차적으로 배열된다. 이 DCT 계수는 VLC 회로(158)에 의해 가변 길이의 코드로 형성되어 MPEG2에 따른 기본적인 스트림으로서 출력 단자(159)에 출력된다. 출력된 기본적인 스트림은 매크로 블록 단위로 가변 길이 부호화된 데이터이다.
도 7a 및 도 7b는 지그재그 주사 회로(157)와 VLC 회로(158)에서의 처리 과정을 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, DCT 블록에서는 예를 들면, 상단 좌측 이 DC 성분을 나타내고, 수평 공간 주파수 및 수직 공간 주파수가 각각 우측 방향 및 아래쪽 방향으로 더 커진다고 가정한다. 지그재그 주사 회로(157)에서, DCT 블록의 각 DCT 계수는 수평 및 수직 공간 주파수가 더 높아지는 방향으로 상단 좌측에 있는 DC 성분에서 시작되어 지그재그형으로 주사된다.
그 결과로, 7b에 도시된 바와 같은 예에서는 주파수 성분의 순차에 배열된 총 64개(8 픽셀 x 8 라인) DCT 계수가 구해진다. 이들 DCT 계수는 VLC 회로(158)로 공급되고, 그에 의해 가변 길이의 코드로 형성된다. 즉, 각 계수에 대해 제 1 계수는 DC 성분으로 고정되고, 다음 성분(AC 성분)으로부터, 계수가 연속적인 운행과 이어지는 레벨로 둘러싸여지고, 한 코드가 그에 할당되어 가변 길이 부호화를 실행한다. 코드 AC1, AC2, AC3, ...는 낮은 (낮은 차수) 주파수 성분을 갖는 계수로부터 높은 (높은 차수) 주파수 성분으로 할당되어 그렇게 배열된다. 본 명세서에서, 낮은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수는 낮은 차수의 DCT 계수로 나타내지고, 높은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수는 높은 차수의 DCT 계수로 나타내진다.
VLC 회로(158)에서 가변 길이의 부호화 동안의 부호화 정보는 비트 비율 제어 회로(153)에 공급된다. 비트 비율 제어 회로(153)는 상술된 통계 처리 회로(152)에 의한 매크로 블록 복잡성의 계산 결과와 이 부호화 정보를 근거로 출력에서 적절한 비트 비율이 얻어질 수 있도록 비트 비율 제어 정보를 양자화 회로(156)에 공급한다. 이 비트 비율 제어 정보에 따라, GOP는 고정된 길이로 형성된다.
대조적으로, 역양자화 회로(163)에 공급된 DCT 계수는 역양자화되고 역 DCT 회로(162)에 의해 영상 데이터로 복호화되어, 모션 검출 회로(160) 및 모션 보상 회로(161)에 공급된다.
본 실시예에서는 I 화상만이 사용되고, P 및 B 화상은 사용되지 않는다. 그러므로, 상술된 MPEG 인코더(102)의 구성에서, 프레임 또는 필드간 모션 보상을 실행하기 위한 구성, 즉 역양자화 회로(163), 역 DCT 회로(162), 모션 보상 회로(161), 및 모션 검출 회로(160)는 생략될 수 있다.
MPEG 인코더(102)와 SDTI 수신 회로(105)로부터 출력된 기본적인 스트림은 선택기(103)에 의해 선택되어 스트림 변환기(106)에 공급된다. 스트림 변환기(106)에서, 공급된 신호의 DCT 계수는 재배열된다. 즉, 각 매크로 블록내에서, MPEG2에 따라 각 DCT 블록에 대해 주파수 성분의 순차에 배열된 DCT 계수는 매크로 블록의 성분인 각 DCT 블록을 통해 주파수 성분의 순차에 재배열된다.
도 8a 및 도 8b는 스트림 변환기(106)에서 DCT 계수의 배열을 도시한다. 예를 들어, NTSC 방식에 의한 비디오 신호의 경우, 휘도 신호 Y 및 색차 신호 Cb, Cr의 비율이 4:2:2 이므로, 한 매크로 블록은 휘도 신호 Y에 의한 4개의 DCT 블록(DCT 블록 Y1, Y2, Y3, Y4)과 각 색 신호 Cb 및 Cr에 의한 2개의 DCT 블록(DCT 블록 Cb1, Cb2, Cr1, Cr2)으로 구성된다.
상술된 바와 같이, MPEG 인코더(102)에서는 MPEG2에 따라 지그재그 주사가 실행된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, DCT 계수는 각 DCT 블록에 대해 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 고주파수 성분으로 주파수 성분의 순차에 배열된다. 한 DCT 블록의 주사가 종료된 이후, 다음 DCT 블록의 주사가 실행되고, 유사한 방식으로 DCT 계수가 배열된다.
특별히, 매크로 블록내에서, DCT 계수는 DCT 블록(Y1, Y2, Y3, Y4)과 DCT 블록(Cb1, Cb2, Cr1, Cr2) 각각에 대해 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 고주파수 성분으로 주파수 성분의 순차에 배열된다. 이어서, 상술된 바와 같이, 한 코드, [DC, AC1, AC2, 및 AC3, ...], 각각은 연속적인 운행과 이어지는 레벨로 형성된 세트에 할당되어, 가변 길이의 코드로 형성된다.
스트림 변환기(106)에서, 가변 길이 부호화되어 배열된 DCT 계수는 가변 길이의 코드를 한번 복호화하고 각 계수의 한계를 검출함으로써 매크로 블록의 구성성분인 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 주파수 성분의 순차에 재배열된다. 이 상황은 도 8b에 도시된다. DCT 계수는 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 DC 성분 및 저수파수 성분으로부터 고주파수 성분으로, 즉 낮은 차수의 계수로부터 높은 차수의 계수로 주파수 성분의 순차에 배열된다.
특히, 매크로 블록내에서, DCT 계수는 DC(Y1), DC(Y2), DC(Y3), DC(Y4), DC(Cb1), DC(Cb2), DC(Cr1), DC(Cr2), AC1(Y1), AC1(Y2), AC1(Y3), AC1(Y4), AC1(Cb1), AC1(Cb2), AC1(Cr1), AC1(Cr2), ...와 같이, 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 DC 성분을 포함하는 각 주파수 성분의 순서로 배열된다. 실제적으로, 연속적인 운행과 이어지는 레벨로 형성된 세트에 할당된 한 코드는 각 주파수 성분의 순차에 대응하는 방식으로 배열된다.
도 9, 도 10, 도 11a 내지 도 11d를 참고로, 스트림 변환기(106)에서의 처리가 이후 설명된다. 도 9는 스트림 변환기(106)의 구성예를 도시한다. 도 10은 도 9의 구성에서 처리의 흐름도를 도시한다. 도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는 이 스트림 변환기(106)내에서 데이터의 변화를 도시한다.
도 9에서, 기본적인 스트림은 단자(50)로부터 입력되어 분리 회로(51)에 공급된다. 기본적인 스트림은 분리 회로(51)에 의해 매크로 블록에 포함되는 DCT 계수 부분과 매크로 블록층 또는 그 보다 높은 층의 헤더 부분, 즉 순차 헤더, GOP 헤더, 화상 헤더 등으로 분리된다(도 10의 단계 S10). 매크로 블록층 또는 그 보다 높은 층의 헤더 부분은 지연 회로(52)를 통해 멀티플렉서(53)에 공급된다.
분리 회로(51)에 의해 분리된 DCT 계수 부분은 VLD(Variable Length Decoder) 회로(54)에 공급된다. 가변 길이 코드는 복호화되고, DCT 계수의 한계가 검출되고, 또한 각 DCT 계수에 대응하는 부분이 추출된다(도 10의 단계 S11). 각 DCT 계수 부분은 변환 회로(55)에 공급된다.
변환 회로(55)에서는 DCT 계수의 재배열이 실행된다. 도 11b에 도시된 바와 같은 예에서, 기본 스트림으로부터 분리된 헤더 부분에 대해(도 11a), 변환 회로(55)에 공급된 DCT 계수는 낮은 차수의 계수로부터 높은 차수의 계수로 DC, AC1, AC2, ...와 같이 배열된다. 이 배열은 각 DCT 블록에 대해 유사한 방식으로 반복된다. 이는 매크로 블록내에서 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수로부터 높은 차수의 계수로 변환 회로(55)에 의해 배열된다(도 10의 단계 S12).
특히, 도 11c에 도시된 바와 같은 예에서는 먼저 각 DCT 블록내의 DCT 성분이 추출되어 DCT 블록의 순차에 배열된다. 다음에는 각 DCT 블록의 초기 저주파수 성분 AC1이 추출되어 DCT 블록의 순차에 배열된다. 이 방식으로, 변환 회로(55)에서는 주파수 성분에 대응하는 DCT 계수가 각 DCT 블록에서의 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 순차적으로 추출된다. 상술된 바와 같이, 이 DCT 계수는 연속적인 운행과 이어지는 레벨로 형성된 세트에 할당되는 한 코드로 구성된다. 이어서, 이들 코드에 대해서는 대응하는 순서의 코드가 DCT 블록의 순차에서 재배열된다.
특히, 변환 이전에, DCT 계수는 각 DCT 블록에 대해 DC, AC1, AC2, ..., AC63과 같이 배열되는 방식으로 형성된다(도 11b). 그러나, 이들이 이러한 순서로 자기 테이프에 기록되면, 예를 들어 고속 재생이 실행되고 블록의 중간 데이터만이 얻어질 수 있는 경우, 두 번째 반의 DCT 블록은 전혀 재생될 수 없다. 그러므로, 본 발명에서는 DCT 계수의 순차가 DC, DC, ..., AC1, AC1, ..., AC1, AC2, AC2, ..., AC63, AC63, ..., AC63과 같이, 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수로부터 높은 차수의 계수로 재배열된다. 이 방식으로 재배열된 스트림에 대해서는 예를 들어, 블록의 중간 데이터만이 얻어질 수 있더라도, 각 DCT 블록에서는 DCT 계수의 낮은 차수의 계수, 즉 DC 성분과 저주파수 성분이 얻어질 수 있다. 그러므로, 스트림의 일부가 손실된 데이터로부터 최상의 가능한 질을 갖는 영상을 구하는 것이 가능하다.
이 방식으로 재배열된 DCT 계수는 패킹 회로(56)에 공급되고, 그에 의해 각 DCT 계수가 하나로 패킹된다. 이 패킹 회로(56)에서의 패킹 처리는 다음에 이어지는 패킹 회로(107)에서의 패킹 처리와 다르다.
패킹 회로(56)로부터의 출력은 멀티플렉서(53)에 공급된다. 이어서, 지연 회로(52)에 의해 타이밍을 제공하도록 주어지는 소정의 양의 지연과 함께 공급된 매크로 블록 또는 이 이상의 헤더 부분과 패킹된 DCT 계수는 다중화된다(도 11d). 재배열된 DCT 계수와 헤더 부분이 다중화된 변환 기본 스트림은 단자(57)로 출력된다.
가장 짧은 시간에 이 스트림 변환을 실행하기 위해서는 DCT 계수의 배열이 픽셀 데이터의 클럭 비율에 따라 동작되게 함으로써 신호를 그 이전 및 이후의 부분과 교환하는 버스의 전달 속도를 충분히 보장할 필요가 있다. 예를 들어, 픽셀 비율은 27 MHz/bps(bits per second)이고 한 픽셀은 8 비트의 길이라고 가정한다. 가변 길이 코드화의 결과로, 한 픽셀은 최대 3배인 24 비트가 되므로, 대역폭으로는 27 MHz x 24 비트가 요구된다. 여기서는 81 MHz x 8 비트 또는 54 MHz x 16 비트로 입출력을 실행함으로써, 비트폭이 줄어들 수 있어, 매크로 블록의 최대 길이를 제한할 필요가 없다.
또한, 매크로 블록의 최대 길이가 제한될 때, 그에 대응하는 양의 데이터가 한 매크로 블록에 대해 전달 시간내에 전달될 수 있는 대역폭이 보장된다. 예를 들어, 매크로 블록의 최대 길이가 512 바이트로 제한되면, 27 MHz x 8 비트의 대역폭으로 인터페이스 처리가 실행된다.
더욱이, 이 스트림 변환기(106)에서는 한 매크로 블록/ 한 슬라이스가 아닌 기본적인 스트림이 외부로부터 공급되는 경우, 스트림 변환기(106)가 이 기본 스트림을 하나의 매크로 블록/ 하나의 슬라이스(도시되지 않은)로 변환하는 기능을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 단자(104)로부터 공급된 기본 스트림이 하나의 스트라이프/ 하나의 슬라이스일 때, 이 스트림 변환기(106)는 이를 하나의 매크로 블록/ 하나의 슬라이스로 변환한다.
더욱이, 외부로부터 공급된 기본적인 스트림이 장치의 기록 비트 비율, 즉 GOP 유닛에서 상술된 고정 길이(도시되지 않은)를 넘는 경우 이 스트림 변환기(106)가 오버플로우를 방지하는 기능을 갖는 것이 가능하다. 예를 들면, 스트림 변환기(106)에서, DCT 계수의 높은 차수의 계수(고주파수 성분)는 0으로 대치되고, 그 처리는 중지된다.
여기서, 스트림 변환기(106)에서는 DCT 계수의 가변 길이 코드를 복호화함으로써, DCT 계수의 재배열이 실행되지만, 본 실시예는 본 예에 제한되지 않는다. 즉, 가변 길이 코드가 복호화된 DCT 계수를 재배열할 수 있다.
이러한 방법으로, 기본 스트림이 스트림 변환기(106)에 의해 재배열된 변환 기본 스트림은 패킹 회로(107)에 공급된다.
매크로 블록의 길이는 변환된 기본 스트림과 변환 이전의 기본 스트림에서 똑같다. 또한, MPEG 인코더(102)에서는 고정된 길이로 형성된 것이 비트 비율 제 어에 의해 GOP 유닛으로 이루어지더라도, 매크로 블록 유닛으로 관찰될 때, 그 길이는 가변적이다. 패킹 회로(107)에서, 매크로 블록은 고정된 프레임에 할당된다.
도 12a 및 도 12b는 패킹 회로(107)에서 매크로 블록의 패킹 처리를 도시한다. 매크로 블록은 소정의 데이터 길이를 갖는 고정 프레임에 할당되어 패킹된다. 이때 사용되는 고정 프레임의 데이터 길이가 기록하고 재생하는 동안 가장 작은 데이터 유닛인 싱크 블록 길이와 정합되도록 이루어질 때, 이는 다음에 이어지는 ECC 인코더(108)에서 에러 정정 부호화하고 숴플링하는 동안에 편리하다. 처리 과정은 예를 들면, 8개 매크로 블록의 간격으로 실행되고, 각 매크로 블록에는 번호 #1, #2, ..., #8가 할당된다.
가변 길이 부호화의 결과로, 도 12a에 도시된 바와 같은 예에서는 8개의 매크로 블록의 길이가 서로 다르다. 본 예에서, 매크로 블록 #1의 데이터, 매크로 블록 #3dml 데이터, 및 매크로 블록 #6의 데이터는 고정된 프레임인 한 싱크 블록의 길이 보다 더 길고, 매크로 블록 #2의 데이터, 매크로 블록 #5의 데이터, 매크로 블록 #7의 데이터, 및 매크로 블록 #8의 데이터는 더 짧다. 또한, 매크로 블록 #4의 데이터는 한 싱크 블록과 거의 같은 길이이다.
패킹 처리의 결과로, 매크로 블록은 한 싱크 블록 길이의 고정된 프레임으로 흐르게 되고, 한 프레임의 주기 동안 생성된 전체적인 데이터는 고정된 길이로 형성된다. 도 7b에 도시된 바와 같은 실시예에서, 한 싱크 블록 보다 더 긴 매크로 블록은 싱크 블록 길이에 대응하는 위치에서 분할된다. 분할된 매크로 블록의 싱크 블록 길이 밖으로 확장된 부분은 시작 부분부터, 즉 길이가 싱크 블록 길이에 이르지 않은 매크로 블록 이후의 부분으로부터 시작되는 순차에서 채워지지 않은 영역으로 채워진다.
도 12b의 예에서, 매크로 블록 #1의 싱크 블록 길이 밖으로 확장되는 부분은 매크로 블록 #2 이후의 부분으로 채워지고, 매크로 블록 #2가 싱크 블록의 길이에 이를 때, 확장 부분은 매크로 블록 #5 이후의 부분으로 채워진다. 다음에, 매크로 블록 #3의 싱크 블록 길이 밖으로 확장된 부분은 매크로 블록 #7 이후의 부분으로 채워진다. 더욱이, 매크로 블록 #6의 싱크 블록 길이 밖으로 확장된 부분은 매크로 블록 #7 이후의 부분으로 채워지고, 밖으로 더 확장되는 부분은 매크로 블록 #8 이후의 부분으로 채워진다. 이 방식으로, 각 매크로 블록은 싱크 블록 길이의 고정된 프레임에 대해 채워진다.
각 매크로 블록의 길이는 스트림 변환기(106)에서 미리 점검될 수 있다. 그 결과로, 이 패킹 회로(107)에서는 내용을 점검하기 위해 VLC 데이터를 복호화하지 않고 매크로 블록의 끝부분이 결정될 수 있다.
또한, 패킹된 데이터가 자기 테이프에 기록될 때, 매크로 블록의 길이를 나타내는 길이 정보 LT는 고정된 프레임의 매크로 블록 중 시작 부분에 제공된다. 재생하는 동안, 길이 정보 LT에 따라 패킹된 데이터는 매크로 블록 데이터를 재구성하도록 연관된다. 이는 "디패킹(depacking)"이라 칭하여진다.
패킹 회로(107)의 출력은 ECC 인코더(108)에 공급된다. ECC 인코더(108)에서, 한 GOP에 대한 데이터가 수집될 때, 고정된 프레임 길이에 대응하는 각 블록은 숴플링되고 소정의 규칙에 따라 재배열된다. 이어서, 재배열된 블록의 각각에 대해, 화면상의 위치가 테이프상의 기록 위치와 연관된다. 숴플링을 실행한 결과로, 테이프상에서 연속적인 위치에서 일어나는 것과 같은 버스트 에러(burst error)의 허용범위는 증가될 수 있다. 숴플링은 상술된 패킹 회로(107)가 이 기능을 갖는 방식으로 실행될 수 있다.
숴플링이 실행될 때, 추가 코드 패리티와 인트라 코드 패리티는 소정의 데이터 유닛(심볼)으로 부가되고, 적코드를 사용한 에러 정정 부호화가 실행된다. 먼저, 추가 코드 패리티가 소정의 수의 블록을 통해 부가된다. 다음에는 인트라 코드 패리티가 추가 코드 패리티를 포함하는 각 블록에 대해 블록의 방향으로 부가된다. 인트라 코드 패리티는 한 유닛으로 패킹하는 동안 사용되는 고정된 프레임과 같은 데이터 순서로 구성된 인트라 코드 블록과 부가된다. 이어서, DID, ID, 및 SYNC 패턴이 각 인트라 코드 블록의 시작부에 부가되어, 싱크 블록을 형성한다.
인트라 코드 패리티 및 추가 코드 패리티에 의해 완료된 데이터 블록은 "에러 정정 블록"이라 칭하여진다.
에러 정정 부호화된 데이터는 스크램블 회로(도시되지 않은)에 의해 스트램블 처리되고, 주파수 성분은 평균화된다. 이어서, 데이터는 기록 증폭기(110)에 공급되고, 그에 의해 데이터는 기록 및 부호화되고, 자기 테이프(120)에 기록되도록 적절한 형태로 변환된다. 본 실시예에서는 기록하고 부호화하는 동안 부분 응답의 프리코더(precoder)가 사용된다. 기록되고 부호화된 데이터는 기록 헤드(111)에 의해 자기 테이프(120)에 기록된다.
다음에는 재생 동안의 처리 과정이 설명된다. 자기 테이프(120)에 기록된 신호는 재생 헤드(130)에 의해 재생된다. 재생 신호는 재생 증폭기(131)에 공급되고, 등화기에 의해 디지털 데이터로 재구성되고, 또한 부분적인 응답의 복호화가 실행된다. 이때, 비터비 복호화(viterbi decoding) 방법을 사용함으로써, 에러 비율이 개선될 수 있다.
재생 증폭기(131)로부터 출력된 재생 디지털 데이터는 ECC 디코더(132)에 공급된다. ECC 디코더(132)에서는 먼저 SYNC 패턴이 검출되고, 싱크 블록이 추출된다. 싱크 블록내의 인트라 코드 블록은 인트라 코드 패리티에 의해 인트라 코드 정정되고, ID에 따라 메모리(도시되지 않은)의 소정의 어드레스에 기록된다. 에러 정정 코드에 의해 처리된 에러 정정 실행도를 넘는 방식으로 에러가 주어질 때, 에러는 정정될 수 없는 것으로 가정되어 그 심볼에 대해 에러 플래그가 설정된다. 이 방식으로, 한 GOP에 대한 데이터의 인트라 코드 정정이 종료될 때, 추가 코드 정정은 메모리에 기록된 데이터를 사용하여 실행된다.
유사한 방식으로, 에러 정정 부호에 의해 처리된 에러 정정 실행도를 넘는 방식으로 에러가 주어질 때는 에러 플래그가 설정된다. 추가 코드 정정에 의한 에러 플래그는 추후 설명될 스트림 변환기(134)에 공급된다.
이 방식으로 에러 정정이 실행된 데이터에는 디숴플링(deshuffling)이 실행되고, 데이터의 어드레스가 재구성된다. 즉, 기록하는 동안에는 숴플링이 에러 정정 부호화 이전에 소정의 규칙에 따라 실행되므로, 여기서는 그 역처리가 실행되어 정확한 순서로 데이터를 재배열한다. 디숴플링된 데이터는 이어서 디패킹 회로(133)에 공급된다.
디패킹 회로(133)는 기록하는 동안 상술된 패킹 회로(107)에 의해 패킹된 매크로 블록을 재구성한다. 즉, 싱크 블록은 매크로 블록에 대응하고, 매크로 블록의 각 데이터는 예를 들면, 패이로드의 시작부에 기록된 길이 정보 LT에 따라 원래 매크로 블록을 재구성하도록 연관된다.
고속 재생이 실행되어, 기록하는 동안의 속도 보다 자기 테이프(120)의 재생 속도가 더 높거나 기록하는 동안의 속도와 다른 테이프 속도로 재생되는 가변 속도 재생이 실행될 때, 나선형 트랙과 회전 헤드의 추적 각도 사이의 관계는 변하므로, 한 트랙을 정확하게 추적하는 것이 불가능해진다. 이러한 이유로, 한 GOP의 모든 신호가 구해질 수 없으므로, 디패킹 처리는 실행되지 않는다. 그러므로, 싱크 블록의 단위로 재생이 실행된다. 이때, 길이 정보 LT에 따라 싱크 블록 길이 보다 더 짧은 매크로 블록 이후의 부분에 채워진 데이터는 예를 들어, 0으로 처리된다. 또한, 인트라 코드 패리티에 의한 에러 정정이 실행될 수 있고, ID에 따라 디숴플링이 또한 가능하다.
디패킹 회로(133)의 출력은 변환된 기본 스트림으로 스트림 변환기(134)에 출력된다. 스트림 변환기(134)에서는 스트림 변환기(106)의 역처리가 실행된다. 즉, 스트림 변환기(134)에서는 주파수 성분의 순서로 배열된 DCT 계수가 각 DCT 블록에 대한 주파수 성분의 순서로 재배열된다. 그 결과로, 변환된 기본 스트림은 MPEG2에 따른 기본 스트림으로 역변환된다.
재생측에서의 스트림 변환 처리에서는 변환 이전에, ECC 인코더(132)에 의해 구해진 추가 코드 정정에 의한 에러 플래그에 따라 에러 처리가 실행되어야 한다. 즉, 변환 이전에 매크로 블록 데이터의 중간에 에러가 있다고 결정될 때는 에러 위치 이후의 주파수 성분의 DCT 계수가 재구성될 수 없다. 따라서, 예를 들면, 에러 위치에 있는 데이터는 블록의 종료(end of block, EOB) 코드로 대치되고, 이후에 주파수 성분의 DCT 계수는 0으로 설정된다. 또한, 유사한 방식으로, 고속 재생 동안, 싱크 블록 길이에 대응하는 길이까지의 DCT 계수만이 재구성되고, 이후에 계수는 0 데이터로 대치된다.
DCT 계수가 DCT 블록을 통해 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 고주파수 성분으로 재배열되므로, 특정한 위치 이후의 DCT 계수가 이 방식으로 무시되더라도, DC 성분과 저주파수 성분으로부터의 DCT 계수가 매크로 블록을 구성하는 각 DCT 블록에 걸쳐 모드 확산되게 하는 것이 가능하다.
또한, 스트림 변환기(134)의 입출력에 대해, 기록측에서와 똑같은 방식으로 매크로 블록의 최대 길이에 대응하는 방식으로 미리 충분한 전달 비율(대역폭)이 보장된다. 매크로 블록의 길이가 제한되지 않을 때, 픽셀 비율의 3배인 대역폭이 보장되는 것이 양호하다.
스트림 변환기(134)로부터 출력된 기본 스트림은 예를 들면, SDTI 전송 회로(135)에 공급되고, 그에 의해 기본 스트림은 동기화 신호 등이 부가되어 소정의 신호 포맷으로 형성되고, MPEG2에 따라 SDTI에 대응하는 기본 스트림으로서 출력 단말부(136)에 출력된다.
더욱이, 스트림 변환기(134)로부터 출력되는 기본 스트림은 또한 MPEG 디코더(137)에 공급될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, MPEG 디코더(137) 는 MPEG2에 따른 통상적인 디코더의 구성을 갖는다. 기본 스트림은 MPEG 디코더(137)에 의해 복호화되고, 디지털 비디오 신호로서 출력 단말부(138)에 출력된다.
재생측의 이 스트림 변환기(134)는 기록측의 스트림 변환기(106)와 똑같은 구성으로 실현될 수 있다. 또한, 그 때의 처리 과정은 스트림 변환기(106)와 똑같으므로, 간략하게 상세한 설명은 생략된다.
재생측의 스트림 변환 처리에서는 변환 이전에 ECC 디코더(132)에 의해 구해진 추가 코드 정정에 의한 에러 플래그에 따라 에러 처리를 실행할 필요가 있다. 즉, 변환 이전에 매크로 블록 데이터의 중간에 에러가 있는 것으로 결정될 때, 에러 위치 이후의 주파수 성분의 DCT 계수는 재구성될 수 없다. 따라서, 예를 들어, 에러 위치에 있는 데이터는 블록 종료(EOB) 코드로 대치되고, 그 이후의 주파수 성분의 DCT 계수는 0으로 설정된다. 유사한 방식으로, 고속 재생 동안에도 싱크 블록 길이에 대응하는 길이까지의 DCT 계수만이 재구성되고, 그 이후의 계수는 0 데이터로 대치된다.
DCT 계수가 DCT 블록을 통해 DC 성분 및 저주파수 성분으로부터 고속 성분으로 배열되므로, 특정한 위치 이후의 DCT 계수가 이 방식에서 무시되더라도 DCT 계수가 매크로 블록을 구성하는 각 DCT 블록에 걸쳐 모두 확산되게 하는 것이 가능하다.
또한, 스트림 변환기(134)의 입출력에 대해, 기록측에서와 똑같은 방식으로 매크로 블록의 최대 길이에 대응하는 방식으로 미리 충분한 전달 비율(대역폭)이 보장된다. 매크로 블록의 길이가 제한되지 않을 때, 픽셀 비율의 3배인 대역폭이 보장되는 것이 양호하다.
스트림 변환기(134)로부터 출력된 기본 스트림은 예를 들면, SDTI 전송 회로(135)에 공급되고, 그에 의해 기본 스트림은 동기화 신호 등이 부가되어 소정의 신호 포맷으로 형성되고, MPEG2에 따른 기본 스트림으로서 출력 단말부(136)에 출력된다.
더욱이, 스트림 변환기(134)로부터 출력되는 기본 스트림은 또한 MPEG 디코더(137)에 공급될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, MPEG 디코더(137)는 MPEG2에 따른 통상적인 디코더의 구성을 갖는다. 기본 스트림은 MPEG 디코더(137)에 의해 복호화되고, 디지털 비디오 신호로서 출력 단말부(138)에 출력된다.
상기에서는 비록 DCT 계수가 각 DCT 블록에 대해 지그재그로 주사되는 경우에 본 발명이 적용되도록 설명되지만, 본 발명은 본 예에 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 DCT 계수가 각 DCT 블록에 대해 번갈아 주사되는 경우에도 적용될 수 있다.
더욱이, 상기에서는 비록 DCT 계수의 재배열이 휘도 신호 Y의 DCT 블록으로부터 시작되도록 설명되지만, 본 발명은 본 예에 제한되지 않고, 재배열이 시작되는 DCT 블록이 임의적이다.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따라, 비디오 데이터가 MPEG 방식에 따라 압축되어 부호화되어, 자기 테이프상의 나선형 트랙에 기록될 때, 매크로 블록에서, 각 DCT 블록마다 주파수 성분의 순서로 배열된 DCT 계수들은 각 DCT 블록에 걸쳐 확장되는 방식으로 주파수 성분들의 순서로 재배열된다. 그러므로, 재생시에 기록시보다도 데이터 이동 속도가 높은 고속 재생이 행해지고 각 나선형 트랙의 데이터 중 일부만이 재생되더라도, 매크로 블록내의 각 DCT 블록에 대하여 DC 성분측으로부터 DCT 계수가 제공된다. 그래서, 재생되는 데이터를 효과적으로 활용함으로써 고화질의 재생 영상이 얻어질 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 의도 및 범위에서 벗어나지 않고 많은 다른 본 발명의 실시예가 구성될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정한 실시예에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 대조적으로, 본 발명은 이후 청구될 본 발명의 의도 및 범위내에 포함되는 다양한 변형 및 그와 동일한 배열을 포함하도록 의도된다. 다음 청구항의 범위는 이러한 변형, 동일한 구조 및 기능을 모두 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임을 복수의 매크로 블록들로 분할하고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT를 실행하여 DCT 계수 데이터를 생성하는 신호 처리 장치에 있어서:
    각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내에의 복수의 상기 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 상기 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 수단을 포함하는, 신호 처리 장치.
  2. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 처리하는 신호 처리 장치에 있어서:
    매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 배열된 상기 DCT 계수 데이터의 배열을, 상기 각 DCT 블록들에 대해 독립적으로 상기 낮은 차수의 계수 데이터로부터 상기 높은 차수의 계수 데이터로 재배열하는 변환 수단을 포함하는, 신호 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    가변 길이 부호화된 상기 DCT 계수 데이터의 배열을 복호화하는 복호화 수단을 더 포함하고,
    상기 변환 수단은 상기 복호화 수단에 의한 복호화 결과에 기초하여 상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터를 재배열하는, 신호 처리 장치.
  4. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임을 복수의 매크로 블록들로 분할하고, 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT를 실행하여 DCT 계수 데이터를 생성하는 신호 처리 방법에 있어서:
    각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을 매크로 블록내의 복수의 상기 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 상기 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 단계를 포함하는, 신호 처리 방법.
  5. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 처리하는 신호 처리 방법에 있어서:
    매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 배열된 상기 DCT 계수 데이터의 배열을, 상기 각 DCT 블록들에 대해 독립적으로 상기 낮은 차수의 계수 데이터로부터 상기 높은 차수의 상기 계수 데이터로 재배열하는 변환 단계를 포함하는, 신호 처리 방법.
  6. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 기록하는 기록 장치에 있어서:
    각 DCT 블록에 대해 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내의 복수의 상기 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 상기 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 재배열하는 변환 수단;
    상기 변환 수단에 의해 재배열된 상기 계수 데이터를 상기 각 매크로 블록들에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당함으로써 패킹(packing)을 실행하고, 상기 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분을 상기 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹하는 패킹 수단;
    상기 패킹 수단에 의해 패킹되고 복수의 상기 고정된 길이의 프레임들에 대응하는 데이터에 대하여 적코드(product code)를 사용한 에러 정정 부호화를 실행하는 에러 정정 부호화 수단; 및
    상기 에러 정정 부호화 수단에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 기록 매체에 기록하는 기록 수단을 포함하는, 기록 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    가변 길이 부호화된 상기 DCT 계수 데이터의 배열을 복호화하는 복호화 수단을 더 포함하고,
    상기 변환 수단은 상기 복호화 수단에 의한 복호화 결과에 근거하여 상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터를 재배열하는, 기록 장치.
  8. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들 각각에 DCT가 실행되어 DCT 계수 데이터가 생성되고, 상기 DCT 계수 데이터가 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수 데이터로부터 높은 차수의 DCT 계수 데이터의 순서로 재배열되고, 상기 재배열된 DCT 계수 데이터가 각 매크로 블록에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당되고, 상기 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분이 상기 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹되고, 복수의 고정된 길이의 프레임들에 대응하는 패킹된 데이터에 적코드를 사용한 에러 정정 부호화가 실행되는 방식으로 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 장치에 있어서:
    기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 수단;
    상기 재생 수단에 의해 재생된 상기 데이터의 적코드를 사용한 에러 정정 코드를 복호화함으로써 에러 정정을 실행하는 에러 정정 수단;
    상기 에러 정정 수단에 의해 에러 정정이 실행된 데이터에 대하여 대응하는 매크로 블록들을 연관시킴으로써 매크로 블록들을 재구성하는 디패킹(depacking) 수단; 및
    상기 디패킹 수단에 의해 재구성된 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 계수들로부터 상기 높은 차수의 계수들의 순서로 배열된 상기 DCT 계수들의 배열을 상기 각 DCT 블록들에 대해 독립적으로 상기 낮은 차수의 계수들로부터 상기 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열하는 변환 수단을 포함하는, 재생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을 복호화하는 복호화 수단을 더 포함하고,
    상기 변환 수단은 상기 복호화 수단에 의한 복호화 결과에 근거하여 상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터를 재배열하는, 재생 장치.
  10. 비디오 데이터에 포함되는 각 프레임이 복수의 매크로 블록들로 분할되고, 분할된 각 매크로 블록에 포함되는 복수의 DCT 블록들의 간격들로 DCT가 실행되어 DCT 계수 데이터가 생성되는 방식으로 생성된 DCT 계수 데이터를 기록 매체에 기록하고, 상기 기록 매체로부터 DCT 계수들을 재생하는 기록 및 재생 장치에 있어서:
    각 DCT 블록에 대하여 독립적으로 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을, 매크로 블록내의 복수의 상기 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 상기 계수 데이터로부터 높은 차수의 상기 계수 데이터의 순서로 재배열하는 제 1 변환 수단;
    상기 변환 수단에 의해 재배열된 상기 계수 데이터를 상기 각 매크로 블록에 대해 고정된 길이의 프레임에 할당함으로써 패킹을 실행하고, 상기 고정된 길이의 프레임 밖으로 확장된 부분을 상기 고정된 길이의 프레임에서 채워지지 않은 부분으로 순차적으로 패킹하는 패킹 수단;
    상기 패킹 수단에 의해 패킹되고 복수의 상기 고정된 길이의 프레임들에 대응하는 데이터에 대하여 적코드를 사용한 에러 정정 부호화를 실행하는 에러 정정 부호화 수단;
    상기 에러 정정 부호화 수단에 의해 에러 정정 부호화된 데이터를 기록 매체에 기록하는 기록 수단;
    상기 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생 수단;
    상기 재생 수단에 의해 재생된 상기 데이터의 적코드를 사용한 에러 정정 코드를 복호화함으로써 에러 정정을 실행하는 에러 정정 수단;
    상기 에러 정정 수단에 의해 에러 정정이 실행된 데이터에 대하여 대응하는 매크로 블록들을 연관시킴으로써 매크로 블록을 재구성하는 디패킹 수단; 및
    상기 디패킹 수단에 의해 재구성된 매크로 블록내의 복수의 DCT 블록들에 걸쳐 확장되는 방식으로 낮은 차수의 DCT 계수들로부터 높은 차수의 상기 계수들의 순서로 배열된 상기 DCT 계수의 배열을 상기 각 DCT 블록들에 대하여 독립적으로, 상기 낮은 차수의 계수들로부터 상기 높은 차수의 계수들의 순서로 재배열하는 제 2 변환 수단을 포함하는, 기록 및 재생 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터의 배열을 복호화하는 복호화 수단을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 변환 수단은 상기 복호화 수단에 의한 복호화 결과에 근거하여 상기 가변 길이 부호화된 DCT 계수 데이터를 재배열하는, 기록 및 재생 장치.
  12. 소스 부호화 스트림을 가변 속도의 재생에 적절한 스트림으로 변환하는 스트림 처리 장치에 있어서:
    상기 소스 부호화 스트림을 분석함으로써 상기 소스 부호화 스트림으로부터 DCT 계수를 추출하는 추출 수단;
    상기 소스 부호화 스트림으로부터 추출된 DCT 계수들의 배열이 가변 속도 재생에 적절한 배열이 되도록, 상기 소스 부호화 스트림에 의해 추출된 DCT 계수들의 배열을 낮은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수로부터 높은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수의 순서로 재배열하는 재배열 수단; 및
    상기 재배열된 DCT 계수들을 고정된 길이의 프레임으로 패킹하는 패킹 수단을 포함하는, 스트림 처리 장치.
  13. 소스 부호화 스트림을 가변 속도의 재생에 적절한 스트림으로 변환하는 스트림 변환 방법에 있어서:
    상기 소스 부호화 스트림을 분석함으로써 상기 소스 부호화 스트림으로부터 DCT 계수를 추출하는 단계;
    상기 소스 부호화 스트림으로부터 추출된 DCT 계수들의 배열이 가변 속도 재생에 적절한 배열이 되도록, 상기 소스 부호화 스트림에 의해 추출된 DCT 계수들의 배열을 낮은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수로부터 높은 공간 주파수를 갖는 DCT 계수의 순서로 재배열하는 단계; 및
    상기 재배열된 DCT 계수들을 고정된 길이의 프레임에 패킹하는 단계를 포함하는, 스트림 변환 방법.
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