WO2001041435A1 - Recording apparatus and method - Google Patents

Description

明 細 書

記録装置および方法

技術分野

この発明は、 可変長符号を用いて圧縮符号化されたディジタルビデ ォ信号を、 所定の等長化単位で記録媒体に記録する記録装置および方 法に関する。

背景技術

ディジタル VT R (Video Tape Recorder) に代表されるように、 デ ィジタルビデオ信号およびディジ夕ルオーディォ信号を記録媒体に記 録し、 また、 記録媒体から再生するようなデータ記録再生装置が知ら れている。 ディジタルビデオ信号は、 データ容量が膨大となるため、 所定の方式で圧縮符号化されて記録媒体に記録されるのが一般的であ る。 近年では、 MP E G 2 (Moving Picture Experts Group phase 2) 方式が圧縮符号化の標準的な方式として知られている。

上述の MP E G 2を始めとする画像圧縮技術では、 可変長符号を用 いてデータの圧縮率を高めている。 したがって、 圧縮しょうとする画 像の複雑さによって、 1画面分、 例えば 1 フレームあるいは 1フィー ルド当たりの圧縮後の符号量が変動する。

一方、 磁気テープやディスク記録媒体といった記録媒体にビデオ信 号を記録する記録装置、 特に VTRにおいては、 1 フレームや 1 フィ 一ルドが等長化の単位とされる。 すなわち、 1 フレームや 1 フィ一ル ド当たりの符号量を一定値以下に収め、 記憶媒体の一定容量の領域に 記録する。

VTRに等長化方式が採用される理由は、 記録媒体である磁気テー プ上での記録領域が 1 フレームの単位で構成されており、 この記録領 域に 1 フレーム分の記録データが過不足無く入る必要があるからであ る。 また、 記録時間に比例して記録媒体が消費されるため、 記録総量 や残量を、 正確に求めることができ、 高速サーチによる頭出し処理も 容易に行えるという利点がある。 また、 記録媒体の制御の観点からは 、 例えば記録媒体が磁気テープであれば、 等長化方式でデータを記録 することで、 力学的に駆動される磁気テープを等速度に保って走行さ せることで安定化を図れるという利点を有する。 これらの利点は、 デ イスク記録媒体であっても、 同様に適用させることができる。

可変長符号化方式と、 等長化方式とでは、 上述のように、 相反する 性質を有する。 近年では、 ビデオ信号を非圧縮のベースバンド信号で 入力し、 内部で M P E G 2や J P E G (Joint Photographic Experts Group)といった可変長符号により圧縮符号化を施して、 記録媒体に記 録する記録装置が出現している。 また、 可変長符号を用いて圧縮符号 化されたストリームを直接的に入出力および記録 Z再生するような記 録再生装置も提案されている。 なお、 以下では、 ディジタルビデオ信 号の圧縮符号化方式を M P E G 2であるとして説明する。

ここで、 M P E G 2のデ一夕ス トリーム構造について、 概略的に説 明する。 MP EG 2は、 動き補償予測符号化と、 D CTによる圧縮符 号化とを組み合わせたものである。 MP E G 2のデータ構造は、 階層 構造をなしており、 下位から、 ブロック層、 マクロブロック層、 スラ イス層、 ピクチャ層、 GO P (Group Of Picture)層およびシーケンス 層となっている。

ブロック層は、 D C Tを行う単位である D C Tブロックからなる。 マクロブロック層は、 複数の D C Tブロックで構成される。 スライス 層は、 ヘッダ部と、 1以上のマクロブロックより構成される。 ピクチ ャ層は、 ヘッダ部と、 1以上のスライスとから構成される。 ピクチャ は、 1画面に対応する。 GOP層は、 ヘッダ部と、 I ピクチャ（Intra - coded picture： イントラ符号化画像） と、 Pピクチャ（Pred i c t i ve - coded picture ： 順方向予測符号化画像） と、 Bピクチャ（Bi d i rec t i onal ly pred i c t i ve— coded picture ： 両方向予測符号ィ匕画像） と力 ら 構成される。

I ピクチャは、 符号化されるときその画像 1枚の中だけで閉じた情 報を使用するものである。 従って、 復号時には、 I ピクチャ自身の情 報のみで復号できる。 Pピクチャは、 予測画像 （差分をとる基準とな る画像） として、 時間的に前の既に復号された I ピクチャまたは Pピ クチャを使用するものである。 動き補償された予測画像との差を符号 化するか、 差分を取らずに符号化するか、 効率の良い方をマクロプロ ック単位で選択する。 Bピクチャは、 予測画像 （差分をとる基準とな る画像） として、 時間的に前の既に復号された I ピクチャまたは Pピ クチャ、 時間的に後ろの既に復号された I ピクチャまたは Pピクチャ 、 並びにこの両方から作られた補間画像の 3種類を使用する。 この 3 種類のそれぞれの動き補償後の差分の符号化と、 イントラ符号化の中 で、 最も効率の良いものをマクロブロック単位で選択する。

従って、 マクロブロックタイプとしては、 フレーム内符号化（Intra ) マクロブロックと、 過去から未来を予測する順方向（Forward) フレ —ム間予測マクロブロックと、 未来から過去を予測する逆方向（Backw ard)フレーム間予測マクロブロックと、 前後両方向から予測する両方 向マクロブロックとがある。 I ピクチャ内の全てのマクロブロックは 、 フレーム内符号化マクロブロックである。 また、 Pピクチャ内には 、 フレーム内符号化マクロプロックと順方向フレーム間予測マクロブ ロックとが含まれる。 Bピクチャ内には、 上述した 4種類の全ての夕 イブのマクロブロックが含まれる。

マクロブロックは、 複数の D C Tブロックの集合であり、 画面 （ピ クチャ） を 1 6画素 X 1 6ラインの格子状に分割したものである。 ス ライスは、 例えばこのマクロブロックを水平方向に連結してなるもの である。 画面のサイズが決まると、 1画面当たりのマクロブロック数 は、 一意に決まる。

M P E Gのフォーマッ トにおいては、 スライスが 1つの可変長符号 系列である。 可変長符号系列とは、 可変長符号を復号化しなければデ 一夕の境界を検出できない系列である。 M P E Gストリームの復号時 には、 スライスのヘッダ部を検出し、 可変長符号の始点と終点とを見 つけ出す。

M P E Gでは、 1スライスを 1ス トライプ （ 1 6ライン） で構成す るのが普通であり、 画面の左端から可変長符号化が始まり、 右端で終 わる。 したがって、 V T Rによって M P E Gストリームがそのまま記 録された記録媒体を、 高速再生したときに、 再生できる部分が画面の 左端に集中し、 均一に更新することができない。 また、 デ一夕のテ一 プ上の配置を予測できないため、 テープパターンを一定の間隔でトレ ースしたのでは、 均一な画面更新ができなくなる。 さらに、 1箇所で もエラーが発生すると、 画面右端まで影響し、 次のスライスヘッダが 検出されるまで復帰できない。 好ましくは、 1スライスを 1マクロブ 口ックで構成することによって、 このような不都合を回避することが できる。

一方、 ビデオ信号は、 回転するヘッ ドで斜めにトラックを形成する ヘリカルトラック方式によって、 磁気テープ上に記録される。 1 トラ ックにおいて、 シンクブロックを記録の最小単位として、 シンクプロ ックがデータの種類毎にグループ化されてセクタが形成される。 また 、 1 フレーム分の記録デ一夕が記録される記録領域が所定のものとさ れる。 例えば、 8 トラックを用いて 1フレームの記録データが記録さ れる。

また、 ディジタル VTRでは、 編集処理が行われるのが普通である 。 編集処理は、 なるべく細かい単位で行われることが好ましい。 MP E G 2のストリームを記録している場合には、 編集単位として GO P 単位が考えられる。 G〇 P単位として前後の他の G〇 Pの画像を使用 しないで復調できるクローズド G〇Pの構成とすることによって、 G O P単位の編集処理が可能である。 しかしながら、 GOPが例えば 1 5フレームから構成されている場合では、 編集単位が大きすぎる問題 がある。

そして、 MP E Gでは、 ランダムアクセスを可能とするために、 複 数枚のピクチャのまとまりである GOP (Group Of Picture)構造が規 定されている。 G〇 Pに関する MP EGの規則では、 第 1にビッ トス トリーム上で、 G〇 Pの最初が I ピクチャであること、 第 2に、 原画 像の順で、 GO Pの最後が I または Pピクチャであることが規定され ている。 また、 G〇 Pとしては、 以前の GO Pの最後の I または Pピ クチャからの予測を必要とする構造も許容されている。 以前の GO P の画像を使用しないで復号できる GOPは、 クローズド GOPと称さ れる。

MP E Gでは、 GOP単位のフレーム相関を用いてコーディングを 行なっているので、 M P E Gビッ トス トリームを編集する時には、 制 約が発生する。 すなわち、 GOPの切れ目と編集点を一致させれば、 クローズド GO Pであれば、 特に問題が生じない。 しかしながら、 通 常、 一つの G〇Pの長さは、 0. 5秒程度のことが多く、 編集点とし ては、 期間が長くなりすぎる。 そこで、 一般的には、 フレーム （ピク チヤ） 単位の精度で編集を行うことが好ましい。

しかしながら、 MP E Gストリ一ムが復号時に前または前後の画像 を必要とする予測画像が含まれていると、 フレーム単位の編集が不可 能となる。 そこで、 好ましくは、 全ての画像をフレーム内符号化 （ィ ントラフレーム） で符号化し、 1 G O Pを 1つのイントラピクチャで 構成する。 このように規定したストリームも、 M P E G 2の符号化の 文法 （シンタックス） を満たしている。

また、 シーケンス層、 G O P層、 ピクチャ層、 スライス層およびマ クロブロック層の先頭には、 それぞれ所定のビッ トパターンからなる 識別コードが配され、 識別コードに続けて、 各層の符号化パラメ一夕 が格納されるヘッダ部が配される。 M P E G 2の復号化を行う M P E Gデコーダでは、 パターンマッチングにより識別コードを抽出して階 層を判別し、 ヘッダ部に格納されたパラメ一夕情報に基づき、 M P E Gストリ一ムの復号化を行う。 ピクチャ層より下位の層のへッダは、 各フレーム毎に必要な情報であるので、 必ず各フレーム毎に付加する 規則とされている。 一方、 シーケンス層のヘッダは、 シーケンスおよ び G O Pに 1回付加すれば良く、 各フレームに付加する必要はない。

ここで、 シーケンス層のヘッダについて注目する。 シーケンス層の ヘッダに含まれる情報として、 画素数、 ビッ トレート、 プロファイル 、 レベル、 色差フォーマッ ト、 プログレッシブシーケンス等が指定さ れる。 これらの情報は、 例えばビデオテープ 1卷を 1シーケンスとみ なした時に、 通常、 同じ値が指定され、 ビデオテープの先頭にシーケ ンス層のヘッダを付加すれば、 M P E Gの符号化文法上では問題がな レ 。 また、 量子化マトリクスは、 M P E Gの符号化文法上、 シーケン ス層以外のヘッダ （シーケンス層のヘッダまたはピクチャ層のヘッダ ) に存在する場合もある。 M P E Gの符号化文法上では、 量子化マト リクスを付加しても付加しなくてもよいものとされている。

このように 1 フレームの精度でもって編集を行うことが可能となる 。 しかしながら、 編集後のテープは、 編集前のテープと比較して各フ レーム間で時間的関係が反転する可能性がある。 第 2 5図は、 この問 題点を概略的に示すものである。 第 2 5図 Aは、 編集前のストリーム の時間的関係を示す。 フレーム 4およびフレーム 5のそれぞれのピク チヤデ一夕に対して、 ピクチャヘッダが付加されているが、 シ一ケン ス層のヘッダおよび G O P層のへッダが付加されていない。 しかしな がら、 前のフレーム 3に付加されているシーケンス層のヘッダおよび G O P層のヘッダの情報を使用することによって、 これらのピクチャ データを復号することができる。

編集処理によって、 フレーム間の時間的関係が反転し、 例えば、 第 2 5図 Bに示すように、 フレーム 3の前のフレーム 1およびフレーム 2の時間的位置にフレーム 4およびフレーム 5の時間的位置にあった ピクチャデータが存在することが生じる。 この例から分かるように、 編集後では、 ビデオテープの先頭にシーケンス層のへッダが現れない 場合が生じたり、 ビデオテープ 1巻を通してどこにもシーケンス層の ヘッダが存在しない場合が生じる。 このように、 編集される前のテー プは、 M P E Gの符号化文法を満足していても、 編集された後のテー プが M P E Gの符号化文法を満足できなくなる問題が生じる。 M P E Gの符号化文法を満足しないことは、 M P E G復号ができなくなる事 態を招く。 なお、 G O P層のヘッダは、 上述したように、 1 G O Pを 1つの I ピクチャで構成しているので、 G O P層のへッダが得られな くても、 問題がない。 また、 テープの先頭にのみシーケンス層のへッ ダが記録されている場合では、 テープの先頭以外の任意の位置から再 生を行った時に、 シーケンス層のヘッダを取得できない問題がある。 さらに、 逆転再生する場合でも、 編集処理と同様に、 時間関係の反転 が生じる。 よりさらに、 高速再生、 スロー再生等の特殊再生時には、 テープ上に記録されている全てのデータを再生できないので、 シ一ケ ンス層のヘッダを得ることができないことが生じる。

さらに、 量子化マトリクスは、 M P E Gの符号化文法では、 シーケ ンス層以外のヘッダに存在することもあるが、 各フレームに必ず存在 するものと規定されていない。 したがって、 量子化マトリクスも、 シ 一ケンス層のヘッダと同様に、 フレーム単位の編集後では、 M P E G 復号に先立って得られない事態が生じる問題があり、 任意のテープ上 の位置からの再生を行う時または特殊再生時にシーケンス層のへッダ を取得できないおそれが生じる問題がある。

したがって、 この発明の目的は、 フレーム単位の編集を可能とし、 また、 任意の位置からの通常再生を行う時、 または逆転再生等の特殊 再生時に再生ビッ トス トリームが符号化文法を満足することを保証で きる記録装置および方法を提供することにある。

発明の開示

請求の範囲 1の発明は、 上述した課題を解決するために、 ディジ夕 ルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階層構造を有する ビッ トス トリームを生成し、 ビッ トストリームを記録媒体に記録する 記録装置において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮する 符号化手段と、

各フレームのビッ トス卜リームに対して最上位階層のへッダを付加 する手段と、

最上位階層のヘッダが付加されたビッ トストリームを記録媒体上に 記録する手段とからなることを特徴とする記録装置である。

請求の範囲 5の発明は、 ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複 数の階層からなる階層構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビッ トストリームを記録媒体に記録する記録装置において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮する 符号化手段と、

各フレームのビッ トストリームに対して量子化マトリクスを付加す る手段と、

量子化マトリクスが付加されたビッ トストリ一ムを記録媒体上に記 録する手段とからなることを特徴とする記録装置である。

請求の範囲 9の発明は、 ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複 数の階層からなる階層構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビッ トストリームを記録媒体に記録する記録方法において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮し、 各フレームのビッ トス卜リームに対して最上位階層のヘッダを付加 し、

最上位階層のヘッダが付加されたビッ トス卜リームを記録媒体上に 記録することを特徴とする記録方法である。

請求の範囲 1 0の発明は、 ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階層構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビ ッ トストリームを記録媒体に記録する記録方法において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮し、 各フレームのビッ トストリームに対して量子化マトリクスを付加し 量子化マトリクスが付加されたビッ トストリームを記録媒体上に記 録することを特徴とする記録方法である。

この発明は、 全てのフレームのデ一夕をフレーム内符号化によって 符号化することによって、 フレーム単位の編集を可能とする。 そして 、 記録媒体上に記録する時には、 各フレームに対してシーケンス層の ヘッダ、 量子化マトリクスをそれぞれ付加する。 それによつて、 編集 後のデータ、 逆転再生等の特殊再生による再生データが符号化文法を 満足しなくなることを防止できる。

図面の簡単な説明

第 1図は、 一般的な M P E G 2ストリームの階層構造を概略的に示 す略線図である。

第 2図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ット割り当てを示す略線図である。

第 3図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 4図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 5図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 6図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 7図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 8図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容とビ ット割り当てを示す略線図である。

第 9図は、 MP E G 2のストリ一ム中に配されるデータの内容とビ ッ ト割り当てを示す略線図である。

第 1 0図は、 MP E G 2のストリ一ム中に配されるデ一夕の内容と ビッ ト割り当てを示す略線図である。

第 1 1図は、 MP E G 2のストリーム中に配されるデータの内容と ビッ 卜割り当てを示す略線図である。 第 1 2図は、 M P E G 2のストリーム中に配されるデ一夕の内容と ビット割り当てを示す略線図である。

第 1 3図は、 デ一夕のバイ ト単位の整列を説明するための図である 第 1 4図は、 この発明の一実施形態における M P E Gストリームの データ構成を示す略線図である。

第 1 5図は、 この発明の一実施形態による記録再生装置の構成の一 例を示すブロック図である。

第 1 6図は、 磁気テープ上に形成されるトラックフォーマッ トの一 例を示す略線図である。

第 1 7図は、 ビデオエンコーダの出力の方法と可変長符号化を説明 するための略線図である。

第 1 8図は、 ビデオエンコーダの出力の順序の並び替えを説明する ための略線図である。

第 1 9図は、 順序の並び替えられたデータをシンクブロックにパッ キングする処理を説明するための略線図である。

第 2 0図は、 パッキング処理をより具体的に示す略線図である。 第 2 1図は、 E C Cエンコーダのより具体的な構成を示すブロック 図である。

第 2 2図は、 メインメモリのアドレス構成の一例を示す略線図であ る。

第 2 3図は、 この発明の一実施形態におけるシーケンス層のヘッダ の補間部のブロック図である。

第 2 4図は、 補間処理を説明するためのフローチヤ一トである。 第 2 5図は、 この発明の解決しょうとする課題を説明するための略 線図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明をディジ夕ル VTRに対して適用した一実施形態に ついて説明する。 この一実施形態は、 放送局の環境で使用して好適な ものである。

この一実施形態では、 圧縮方式としては、 例えば MP E G 2方式が 採用される。 MP E G 2は、 動き補償予測符号化と、 DCTによる圧 縮符号化とを組み合わせたものである。 MP E G 2のデータ構造は、 階層構造をなしている。 第 1図は、 一般的な MP E G 2のビッ トスト リームの階層構造を概略的に示す。 第 1図に示されるように、 データ 構造は、 下位から、 マクロブロック層 （第 1図 E) 、 スライス層 （第 1図 D) 、 ピクチャ層 （第 1図 C) 、 GOP層 （第 1図 B) およびシ 一ケンス層 （第 1図 A) となっている。

第 1図 Eに示されるように、 マクロブロック層は、 D CTを行う単 位である D C Tブロックからなる。 マクロブロック層は、 マクロブロ ックヘッダと複数の D C Tブロックとで構成される。 スライス層は、 第 1図 Dに示されるように、 スライスヘッダ部と、 1以上のマクロブ ロックより構成される。 ピクチャ層は、 第 1図 Cに示されるように、 ピクチャヘッダ部と、 1以上のスライスとから構成される。 ピクチャ は、 1画面に対応する。 GOP層は、 第 1図 Bに示されるように、 G OPヘッダ部と、 フレーム内符号化に基づく ピクチャである I ピクチ ャと、 予測符号化に基づくピクチャである Pおよび Bピクチャとから 構成される。

MP EG符号化文法では、 GOPには、 最低 1枚の I ピクチャが含 まれ、 Pおよび Bピクチャは、 存在しなくても許容される。 最上層の シーケンス層は、 第 1図 Aに示されるように、 シーケンスヘッダ部と 複数の GO Pとから構成される。 MP EGのフォーマツ トにおいては 、 スライスが 1つの可変長符号系列である。 可変長符号系列とは、 可 変長符号を正しく復号化しなければデータの境界を検出できない系列 である。

また、 シーケンス層、 G O P層、 ピクチャ層およびスライス層の先 頭には、 それぞれ、 バイ ト単位に整列された所定のビッ トパターンを 有するスタートコードが配される。 この、 各層の先頭に配されるス夕 一卜コードを、 シーケンス層においてはシーケンスヘッダコード、 他 の階層においてはスタートコードと称し、 ビッ トパターンが 〔 0 0 0 0 0 1 x x〕 （ 1 6進表記） とされる。 2桁ずつ示され、 〔x x〕 は、 各層のそれぞれで異なるビッ トパターンが配されることを示 す。

すなわち、 スタートコードおよびシーケンスヘッダコードは、 4バ イ ト （= 3 2ビッ ト） からなり、 4バイ ト目の値に基づき、 後に続く 情報の種類を識別できる。 これらスタートコードおよびシーケンスへ ッダコードは、 バイ ト単位で整列されているため、 4バイ トのパター ンマッチングを行うだけで捕捉することができる。

さらに、 スタートコードに続く 1バイ トの上位 4ビッ トが、 後述す る拡張データ領域の内容の識別子となっている。 この識別子の値によ り、 その拡張データの内容を判別することができる。

なお、 マクロブロック層およびマクロブロック内の D C Tブロック には、 このような、 バイ ト単位に整列された所定のビッ トパターンを 有する識別コードは、 配されない。

各層のヘッダ部について、 より詳細に説明する。 第 1図 Aに示すシ 一ケンス層では、 先頭にシーケンスヘッダ 2が配され、 続けて、 シー ケンス拡張 3、 拡張およびユーザデータ 4が配される。 シーケンスへ ッダ 2の先頭には、 シーケンスヘッダコード 1が配される。 また、 図 示しないが、 シーケンス拡張 3およびユーザデータ 4の先頭にも、 そ れぞれ所定のスタートコ一ドが配される。 シーケンスヘッダ 2からか ら拡張およびユーザデ一夕 4までがシーケンス層のへッダ部とされる シーケンスヘッダ 2には、 第 2図に内容と割当ビッ トが示されるよ うに、 シーケンスヘッダコード 1、 水平方向画素数および垂直方向ラ イン数からなる符号化画像サイズ、 アスペク ト比、 フレームレート、 ビッ トレート、 V B V (Video Buffering Verifier)バッフアサイズ、 量子化マトリクスなど、 シーケンス単位で設定される情報がそれぞれ 所定のビッ ト数を割り当てられて格納される。

シーケンスへッダに続く拡張ス夕一トコ一ド後のシーケンス拡張 3 では、 第 3図に示されるように、 M P E G 2で用いられるプロフアイ ル、 レベル、 色差フォーマッ ト、 プログレッシブシーケンスなどの付 加デ一夕が指定される。 拡張およびユーザデータ 4は、 第 4図に示さ れるように、 シーケンス表示 （） により、 原信号の RGB変換特性や 表示画サイズの情報を格納できると共に、 シーケンススケ一ラブル拡 張 0 により、 スケーラビリティモ一ドゃスケ一ラビリティのレイヤ 指定などを行うことができる。

シーケンス層のヘッダ部に続けて、 GOPが配される。 G〇Pの先 頭には、 第 1図 Bに示されるように、 GOPヘッダ 6およびユーザデ 一夕 7が配される。 GOPヘッダ 6およびユーザデ一夕 7が G〇 Pの ヘッダ部とされる。 GO Pヘッダ 6には、 第 5図に示されるように、 G〇Pのスタートコード 5、 タイムコード、 GO Pの独立性や正当性 を示すフラグがそれぞれ所定のビッ ト数を割り当てられて格納される 。 ユーザデータ 7は、 第 6図に示されるように、 拡張デ一夕およびュ 一ザデータを含む。 図示しないが、 拡張データおよびユーザデータの 先頭には、 それぞれ所定のス夕一トコードが配される。

G O P層のヘッダ部に続けて、 ピクチャが配される。 ピクチャの先 頭には、 第 1図 Cに示されるように、 ピクチャヘッダ 9、 ピクチャ符 号化拡張 1 0、 ならびに、 拡張およびユーザデータ 1 1が配される。 ピクチャヘッダ 9の先頭には、 ピクチャスタートコード 8が配される 。 また、 ピクチャ符号化拡張 1 0、 ならびに、 拡張およびユーザデー 夕 1 1の先頭には、 それぞれ所定のスタートコードが配される。 ピク チヤヘッダ 9から拡張およびユーザデータ 1 1までがピクチャのへッ ダ部とされる。

ピクチャヘッダ 9は、 第 7図に示されるように、 ピクチャスタート コード 8が配されると共に、 画面に関する符号化条件が設定される。 ピクチャ符号化拡張 1 0では、 第 8図に示されるように、 前後方向お よび水平 Z垂直方向の動きべク トルの範囲の指定や、 ピクチャ構造の 指定がなされる。 また、 ピクチャ符号化拡張 1 0では、 イントラマク ロブロックの D C係数精度の設定、 V L Cタイプの選択、 線型/非線 型量子化スケールの選択、 D C Tにおけるスキャン方法の選択などが 行われる。

拡張およびユーザデータ 1 1では、 第 9図に示されるように、 量子 化マトリクスの設定や、 空間スケーラブルパラメ一夕の設定などが行 われる。 これらの設定は、 ピクチャ毎に可能となっており、 各画面の 特性に応じた符号化を行うことができる。 また、 拡張およびユーザデ 一夕 1 1では、 ピクチャの表示領域の設定を行うことが可能となって いる。 さらに、 拡張およびユーザデ一夕 1 1では、 著作権情報を設定 することもできる。

ピクチャ層のヘッダ部に続けて、 スライスが配される。 スライスの 先頭には、 第 1図 Dに示されるように、 スライスヘッダ 1 3が配され 、 スライスヘッ ド 1 3の先頭に、 スライススタートコード 1 2が配さ れる。 第 1 0図に示されるように、 スライススタートコード 1 2は、 当該スライスの垂直方向の位置情報を含む。 スライスヘッダ 1 3には 、 さらに、 拡張されたスライス垂直位置情報や、 量子化スケール情報 などが格納される。

スライス層のヘッダ部に続けて、 マクロブロックが配される （第 1 図 E ) 。 マクロブロックでは、 マクロブロックヘッダ 1 4に続けて複 数の D C Tブロックが配される。 上述したように、 マクロブロックへ ッダ 1 4にはスタートコ一ドが配されない。 第 1 1図に示されるよう に、 マクロブロックヘッダ 1 4は、 マクロブロックの相対的な位置情 報が格納されると共に、 動き補償モードの設定、 D C T符号化に関す る詳細な設定などを指示する。

マクロブ口ックヘッダ 1 4に続けて、 D C Tブロックが配される。 D C Tブロックは、 第 1 2図に示されるように、 可変長符号化された D C T係数および D C T係数に関するデータが格納される。

なお、 第 1図では、 各層における実線の区切りは、 データがバイ ト 単位に整列されていることを示し、 点線の区切りは、 データがバイ ト 単位に整列されていないことを示す。 すなわち、 ピクチャ層までは、 第 1 3図 Aに一例が示されるように、 符号の境界がバイ ト単位で区切 られているのに対し、 スライス層では、 スライススタートコード 1 2 のみがバイ ト単位で区切られており、 各マクロブロックは、 第 1 3図 Bに一例が示されるように、 ビッ ト単位で区切ることができる。 同様 に、 マクロブロック層では、 各 D C Tブロックをビッ ト単位で区切る ことができる。

一方、 復号および符号化による信号の劣化を避けるためには、 符号 化デ一夕上で編集することが望ましい。 このとき、 Pピクチャおよび Bピクチャは、 その復号に、 時間的に前のピクチャあるいは前後のピ クチャを必要とする。 そのため、 編集単位を 1 フレーム単位とするこ とができない。 この点を考慮して、 この一実施形態では、 1つの G O Pが 1枚の I ピクチャからなるようにしている。

また、 例えば 1 フレーム分の記録データが記録される記録領域が所 定のものとされる。 M P E G 2では、 可変長符号化を用いているので 、 1 フレーム期間に発生するデータを所定の記録領域に記録できるよ うに、 1 フレーム分の発生デ一夕量が制御される。 さらに、 この一実 施形態では、 磁気テープへの記録に適するように、 1スライスを 1マ クロブロックから構成すると共に、 1マクロブロックを、 所定長の固 定枠に当てはめる。

第 1 4図は、 この一実施形態における M P E Gス トリームのへッダ を具体的に示す。 第 1図で分かるように、 シーケンス層、 G〇 P層、 ピクチャ層、 スライス層およびマクロブロック層のそれぞれのヘッダ 部は、 シーケンス層の先頭から連続的に現れる。 第 1 4図は、 シーケ ンスへッダ部分から連続したデ一夕配列の一例を示している。

先頭から、 1 2バイ ト分の長さを有するシーケンスヘッダ 2が配さ れ、 続けて、 1 0バイ ト分の長さを有するシーケンス拡張 3が配され る。 シーケンス拡張 3の次には、 拡張およびユーザデータ 4が配され る。 拡張およびユーザデータ 4の先頭には、 4バイ 卜分のユーザデ一 タスタートコードが配され、 続くユーザデ一夕領域には、 S M P T E の規格に基づく情報が格納される。

シーケンス層のヘッダ部の次は、 G O P層のヘッダ部となる。 8バ ィ ト分の長さを有する G O Pヘッダ 6が配され、 続けて拡張およびュ 一ザデータ 7が配される。 拡張およびユーザデータ 7の先頭には、 4 バイ ト分のユーザデータスタートコ一ドが配され、 続くユーザデ一夕 領域には、 既存の他のビデオフォーマツ トとの互換性をとるための情 報が格納される。

G O P層のヘッダ部の次は、 ピクチャ層のヘッダ部となる。 9バイ 卜の長さを有するピクチャヘッダ 9が配され、 続けて 9バイ トの長さ を有するピクチャ符号化拡張 1 0が配される。 ピクチャ符号化拡張 1 0の後に、 拡張およびユーザデータ 1 1が配される。 拡張およびユー ザデータ 1 1の先頭側 1 3 3バイ トに拡張およびユーザデータが格納 され、 続いて 4バイ トの長さを有するユーザデータスタートコ一ドが 配される。 ユーザデータスタートコードに続けて、 既存の他のビデオ フォーマッ トとの互換性をとるための情報が格納される。 さらに、 ュ —ザデータスタートコ一ドが配され、 ユーザデータスタートコードに 続けて、 S M P T Eの規格に基づくデータが格納される。 ピクチャ層 のヘッダ部の次は、 スライスとなる。

マクロブロックについて、 さらに詳細に説明する。 スライス層に含 まれるマクロブロックは、 複数の D C Tブロックの集合であり、 D C Tブロックの符号化系列は、 量子化された D C T係数の系列を 0係数 の連続回数 （ラン） とその直後の非 0系列 （レベル） を 1つの単位と して可変長符号化したものである。 マクロブロックならびにマクロブ ロック内の D C Tブロックには、 バイ ト単位に整列した識別コードが 付加されない。

マクロブロックは、 画面 （ピクチャ） を 1 6画素 X 1 6ラインの格 子状に分割したものである。 スライスは、 例えばこのマクロブロック を水平方向に連結してなる。 連続するスライスの前のスライスの最後 のマクロブロックと、 次のスライスの先頭のマクロブロックとは連続 しており、 スライス間でのマクロブロックのオーバーラップを形成す ることは、 許されていない。 また、 画面のサイズが決まると、 1画面 当たりのマクロブロック数は、 一意に決まる。

画面上での垂直方向および水平方向のマクロブロック数を、 それぞ れ m b— h e i g h tおよび m b_w i d t hと称する。 画面上での マクロブロックの座標は、 マクロブロックの垂直位置番号を、 上端を 基準に 0から数えた m b— r o wと、 マクロブロックの水平位置番号 を、 左端を基準に 0から数えた mb— c o 1 umnとで表すように定 められている。 画面上でのマクロブロックの位置を一つの変数で表す ために、 ma c r o b 1 o c k― a d d r e s sを、

ma c r o 1 o c k一 a d d r e s s = m b― r o w x m b一 w i d t h +mb― c o l umn

このように定義する。

ストリーム上でのスライスとマク口ブロックの順は、 ma c r o b 1 o c k— a d d r e s sの小さい順でなければいけないと定められ ている。 すなわち、 ストリームは、 画面の上から下、 左から右の順に 伝送される。

MP E Gでは、 1スライスを 1ストライプ （ 1 6ライン） で構成す るのが普通であり、 画面の左端から可変長符号化が始まり、 右端で終 わる。 従って、 VTRによってそのまま MP E Gエレメン夕リストリ ームを記録した場合、 高速再生時に、 再生できる部分が画面の左端に 集中し、 均一に更新することができない。 また、 データのテープ上の 配置を予測できないため、 テープパターンを一定の間隔でトレースし たのでは、 均一な画面更新ができなくなる。 さらに、 1箇所でもエラ 一が発生すると、 画面右端まで影響し、 次のスライスヘッダが検出さ れるまで復帰できない。 このために、 1スライスを 1マクロブロック で構成するようにしている。

第 1 5図は、 この一実施形態による記録再生装置の記録側の構成の 一例を示す。 記録時には、 端子 1 0 0から入力されたディジタル信号 が S D I (Serial Data Interface) 受信部 1 0 1に供給される。 SD Iは、 （4 ： 2 ： 2 ) コンポーネントビデオ信号とディジタルオーデ ィォ信号と付加的データとを伝送するために、 SMPTEによって規 定されたインターフェイスである。 S D I受信部 1 0 1で、 入力され たディジ夕ル信号からディジタルビデオ信号とディジ夕ルオーディォ 信号とがそれぞれ抽出され、 ディジタルビデオ信号は、 MP E Gェン コーダ 1 0 2に供給され、 ディジタルオーディオ信号は、 ディ レイ 1 0 3を介して E C Cエンコーダ 1 0 9に供給される。 ディ レイ 1 0 3 は、 ディジタルオーディオ信号とディジタルビデオ信号との時間差を 解消するためのものである。

また、 S D I受信部 1 0 1では、 入力されたディジタル信号から同 期信号を抽出し、 抽出された同期信号をタイミングジェネレータ 1 0 4に供給する。 タイミングジェネレータ 1 04には、 端子 1 0 5から 外部同期信号を入力することもできる。 タイミングジェネレータ 1 0 4では、 入力されたこれらの同期信号および後述する S DT I受信部 1 0 8から供給される同期信号のうち、 指定された信号に基づきタイ ミングパルスを生成する。 生成されたタイミングパルスは、 この記録 再生装置の各部に供給される。

入力ビデオ信号は、 M P E Gエンコーダ 1 0 2において D C T (Dis crete Cosine Transform) の処理を受け、 係数データに変換され、 係 数データが可変長符号化される。 MP E Gエンコーダ 1 0 2からの可 変長符号化 （VL C) データは、 MP E G 2に準拠したエレメンタリ ストリーム （E S) である。 この出力は、 記録側のマルチフォ一マツ トコンバータ （以下、 MF Cと称する） 1 0 6の一方の入力端に供給 される。 一方、 入力端子 1 0 7を通じて、 S DT I (Serial Data Transport Interface) のフォーマッ トのデ一夕が入力される。 この信号は、 S D T I受信部 1 0 8で同期検出される。 そして、 バッファに一旦溜め 込まれ、 エレメンタリストリームが抜き出される。 抜き出されたエレ メンタリストリームは、 記録側 MF C 1 0 6の他方の入力端に供給さ れる。 同期検出されて得られた同期信号は、 上述したタイミングジェ ネレ一夕 1 04に供給される。

一実施形態では、 例えば MP E G E S (MP E Gエレメン夕リス トリ一ム） を伝送するために、 S D T I (Serial Data Transport Int erface) -C P (Content Package) が使用される。 この E Sは、 4 ： 2 ： 2のコンポーネントであり、 また、 上述したように、 全て I ピク チヤのストリームであり、 1 GO P = 1 ピクチャの関係を有する。 S DT I— C Pのフォーマッ トでは、 MP E G E Sがアクセスュニッ トへ分離され、 また、 フレーム単位のパケッ トにパッキングされてい る。 S D T I — C Pでは、 十分な伝送帯域 （クロックレートで 2 7 M Hzまたは 3 6 MHz、 ストリームビッ トレートで 2 7 0 M bpsまたは 3 6 0 M bps) を使用しており、 1フレーム期間で、 バースト的に E S を送ることが可能である。

すなわち、 1フレーム期間の S AVの後から EAVまでの間に、 シ ステムデータ、 ビデオストリーム、 オーディオストリーム、 AUXデ 一夕が配される。 1フレーム期間全体にデータが存在せずに、 その先 頭から所定期間バースト状にデ一夕が存在する。 フレームの境界にお いて S DT I— C Pのストリーム （ビデオおよびオーディオ） をス ト リームの状態でスィツチングすることができる。 S D T I — C Pは、 クロック基準として SMP TEタイムコードを使用したコンテンツの 場合に、 オーディオ、 ビデオ間の同期を確立する機構を有する。 さら に、 S D T I— C Pと S D I とが共存可能なように、 フォーマッ トが 決められている。

上述した S DT I— C Pを使用したィンタ一フェースは、 T S (Tra nsport Stream)を転送する場合のように、 エンコーダおよびデコーダ が VBV(Video Buffer Verifier) バッファおよび T B s (Transpor t Buffers) を通る必要がなく、 ディ レイを少なくできる。 また、 S D T I一 C P自体が極めて高速の転送が可能なこともディ レイを一層少 なくする。 従って、 放送局の全体を管理するような同期が存在する環 境では、 S D T I— C Pを使用することが有効である。

なお、 S DT I受信部 1 0 8では、 さらに、 入力された S D T I - C Pのス トリームからディジタルオーディオ信号を抽出する。 抽出さ れたディジ夕ルオーディォ信号は、 E C Cエンコーダ 1 0 9に供給さ れる。

記録側 MF C 1 0 6は、 セレクタおよびストリ一ムコンバータを内 蔵する。 記録側 MF C 1 0 6は、 例えば 1個の集積回路内に構成され る。 記録側 MF C 1 0 6において行われる処理について説明する。 上 述した MP E Gエンコーダ 1 0 2および S DT I受信部 1 0 8から供 給された MP EG E Sは、 セレクタで何れか一方が選択され、 記録 側 MF C 1 0 6において処理される。

記録側 MF C 1 0 6は、 M P E G 2の規定に基づき D C Tブロック 毎に並べられていた D C T係数を、 1マクロブロックを構成する複数 の DCTブロックを通して、 周波数成分毎にまとめ、 まとめた周波数 成分を並べ替える。 また、 エレメン夕リストリームの 1スライスが 1 ストライプの場合には、 1スライスを 1マクロブロックからなるもの にする。 さらに、 1マクロブロックで発生する可変長データの最大長 を所定長に制限する。 これは、 高次の D C T係数を 0とすることでな しうる。 よりさらに、 記録側 M F C 1 0 6は、 後述するように、 M P E Gビッ トストリームの各ピクチャに対してシーケンス層のヘッダお よび量子化マトリクスの補間処理を行う。 記録側 M F C 1 0 6におい て並べ替えられた変換エレメンタリストリームは、 E C Cエンコーダ 1 0 9に供給される。

E C Cエンコーダ 1 0 9は、 大容量のメインメモリが接続され （図 示しない） 、 パッキングおよびシャフリング部、 オーディオ用外符号 エンコーダ、 ビデオ用外符号エンコーダ、 内符号エンコーダ、 オーデ ィォ用シャフリング部およびビデオ用シャフリング部などを内蔵する 。 また、 E C Cエンコーダ 1 0 9は、 シンクブロック単位で I Dを付 加する回路や、 同期信号を付加する回路を含む。 E C Cエンコーダ 1 0 9は、 例えば 1個の集積回路で構成される。

なお、 一実施形態では、 ビデオデータおよびオーディオデータに対 するエラー訂正符号としては、 積符号が使用される。 積符号は、 ビデ ォデ一夕またはオーディォデ一夕の 2次元配列の縦方向に外符号の符 号化を行い、 その横方向に内符号の符号化を行い、 データシンボルを 2重に符号化するものである。 外符号および内符号としては、 リード ソロモンコード（Reed- So l omon c o de) を使用できる。

E C Cエンコーダ 1 0 9における処理について説明する。 エレメン 夕リストリームのビデオデータは、 可変長符号化されているため、 各 マクロブロックのデータの長さが不揃いである。 パッキングおよびシ ャフリング部では、 マクロブロックが固定枠に詰め込まれる。 このと き、 固定枠からはみ出たオーバーフロー部分は、 固定枠のサイズに対 して空いている領域に順に詰め込まれる。

また、 画像フォーマッ ト、 シャフリングパターンのバ一ジョン等の 情報を有するシステムデ一夕が、 後述するシスコン 1 2 1から供給さ れ、 図示されない入力端から入力される。 システムデータは、 パツキ ングおよびシャフリング部に供給され、 ピクチャデ一夕と同様に記録 処理を受ける。 システムデータは、 ビデオ A U Xとして記録される。 また、 走査順に発生する 1 フレームのマクロブロックを並び替え、 テ —プ上のマクロブ口ックの記録位置を分散させるシャフリングが行わ れる。 シャフリングによって、 変速再生時に断片的にデータが再生さ れる時でも、 画像の更新率を向上させることができる。

パッキングおよびシャフリング部からのビデオデ一夕およびシステ ムデ一夕 （以下、 特に必要な場合を除き、 システムデ一夕を含む場合 も単にビデオデータと称する） は、 ビデオデータに対して外符号化の 符号化を行うビデオ用外符号エンコーダに供給され、 外符号パリティ が付加される。 外符号エンコーダの出力は、 ビデオ用シャフリング部 で、 複数の E C Cブロックにわたつてシンクプロック単位で順番を入 れ替える、 シャフリングがなされる。 シンクブロック単位のシャフリ ングによって特定の E C Cブロックにエラーが集中することが防止さ れる。 シャフリング部でなされるシャフリングを、 インターリーブと 称することもある。 ビデオ用シャフリング部の出力は、 メインメモリ に書き込まれる。

一方、 上述したように、 S D T I受信部 1 0 8あるいはディ レイ 1 0 3から出力されたディジ夕ルオーディォ信号が E C Cエンコーダ 1 0 9に供給される。 この一実施形態では、 非圧縮のディジタルオーデ ィォ信号が扱われる。 ディジタルオーディオ信号は、 これらに限らず 、 オーディオイン夕一フェースを介して入力されるようにもできる。 また、 図示されない入力端子から、 オーディオ A U Xが供給される。 オーディオ A U Xは、 補助的データであり、 オーディオデータのサン プリング周波数等のオーディォデータに関連する情報を有するデータ である。 オーディオ A U Xは、 オーディオデ一夕に付加され、 オーデ ィォデータと同等に扱われる。

オーディオ A U Xが付加されたオーディオデータ （以下、 特に必要 な場合を除き、 A U Xを含む場合も単にオーディォデータと称する） は、 オーディオデ一夕に対して外符号の符号化を行うオーディオ用外 符号エンコーダに供給される。 オーディォ用外符号エンコーダの出力 がオーディオ用シャフリング部に供給され、 シャフリング処理を受け る。 オーディオシャフリングとして、 シンクブロック単位のシャフリ ングと、 チヤンネル単位のシャフリングとがなされる。

オーディオ用シャフリング部の出力は、 メインメモリに書き込まれ る。 上述したように、 メインメモリには、 ビデオ用シャフリング部の 出力も書き込まれており、 メインメモリで、 オーディオデータとビデ ォデータとが混合され、 1チャンネルのデータとされる。

メインメモリからデータが読み出され、 シンクブロック番号を示す 情報等を有する I Dが付加され、 内符号エンコーダに供給される。 内 符号エンコーダでは、 供給されたデータに対して内符号の符号化を施 す。 内符号エンコーダの出力に対してシンクプロック毎の同期信号が 付加され、 シンクブロックが連続する記録データが構成される。

E C Cエンコーダ 1 0 9から出力された記録データは、 記録アンプ などを含むイコライザ 1 1 0に供給され、 記録 R F信号に変換される 。 記録 R F信号は、 回転ヘッ ドが所定に設けられた回転ドラム 1 1 1 に供給され、 磁気テープ 1 1 2上に記録される。 回転ドラム 1 1 1に は、 実際には、 隣接する トラックを形成するヘッ ドのアジマスが互い に異なる複数の磁気ヘッ ドが取り付けられている。

記録データに対して必要に応じてスクランブル処理を行っても良い 。 また、 記録時にディジタル変調を行っても良く、 さらに、 パーシャ ル ' レスポンスクラス 4とビ夕ビ符号を使用しても良い。 なお、 ィコ ライザ 1 1 0は、 記録側の構成と再生側の構成とを共に含む。

第 1 6図は、 例えば、 フレーム周波数が 2 9. 9 7Hzで、 7 2 0画 素 （有効水平画素数） X 4 8 0ライン （有効ライン数） のサイズを有 し、 イン夕一レスのビデオ信号と、 4チャンネルの P C Mオーディオ 信号とを回転へッ ドにより磁気テープ上に記録する場合のトラックフ ォーマッ トを示す。 この例では、 1フレーム当たりのビデオおよびォ 一ディォデ一夕が 4 トラックで記録されている。 互いに異なるアジマ スの 2 トラックが 1組とされる。 トラックのそれぞれにおいて、 略中 央部にオーディオデータの記録領域 （オーディオセクタ） が設けられ 、 オーディォセクタを挟んで両側にビデオデータが記録されるビデオ 記録領域 （ビデオセクタ） が設けられる。

この例では、 4チヤンネルのオーディォデータを扱うことができる ようにされている。 A 1〜A4は、 それぞれォ一ディォデータの 1〜 4チヤンネルを示す。 互いに異なるアジマスの 2 トラックからなる 1 組を単位として配列を変えられて記録される。 また、 ビデオデ一夕は 、 この例では、 1 トラックに対して 4エラー訂正ブロック分のデータ がイン夕一リーブされ、 Up p e r S i d eおよび L owe r S i d eのセクタに分割され記録される。

L owe r S i d eのビデオセクタには、 所定位置にシステム領 域 （S YS) が設けられる。 システム領域は、 例えば、 L owe r S i d eのビデオセクタの先頭側と末尾に近い側とに、 トラック毎に 交互に設けられる。

なお、 第 1 6図において、 S ATは、 サーボロック用の信号が記録 されるエリアである。 また、 各記録エリアの間には、 所定の大きさの ギヤップが設けられる。 第 1 6図は、 1フレーム当たりのデ一夕を 8 トラックで記録する例 であるが、 記録再生するデータのフォーマッ トによっては、 1フレー ム当たりのデ一夕を 4 トラック、 6 トラックなどで記録するようにも できる。

第 1 6図 Bに示されるように、 テープ上に記録されるデ一夕は、 シ ンクブロックと称される等間隔に区切られた複数のブロックからなる 。 第 1 6図 Cは、 シンクブロックの構成を概略的に示す。 シンクプロ ックは、 同期検出するための S Y N Cパターン、 シンクブロックのそ れぞれを識別するための I D、 後続するデータの内容を示す D I D、 デ一夕パケッ トおよびエラー訂正用の内符号パリティから構成される 。 データは、 シンクブロック単位でパケッ トとして扱われる。 すなわ ち、 記録あるいは再生されるデータ単位の最小のものが 1 シンクプロ ックである。 シンクブロックが多数並べられて （第 1 6図 B ) 、 例え ばビデオセクタが形成される。

第 1 5図の説明に戻り、 再生時には、 磁気テープ 1 1 2から回転ド ラム 1 1 1で再生された再生信号が再生アンプなどを含むイコライザ 1 1 0の再生側の構成に供給される。 イコライザ 1 1 0では、 再生信 号に対して、 等化や波形整形などがなされる。 また、 ディジタル変調 の復調、 ビタビ復号等が必要に応じてなされる。 イコライザ 1 1 0の 出力は、 E C Cデコーダ 1 1 3に供給される。

E C Cデコーダ 1 1 3は、 上述した E C Cエンコーダ 1 0 9と逆の 処理を行うもので、 大容量のメインメモリと、 内符号デコーダ、 ォー ディォ用およびビデオ用それぞれのデシャフリング部ならびに外符号 デコーダを含む。 さらに、 E C Cデコーダ 1 1 3は、 ビデオ用として 、 デシャフリングおよびデパッキング部、 データ補間部を含む。 同様 に、 オーディオ用として、 オーディオ A U X分離部とデ一夕補間部を 含む。 E C Cデコーダ 1 1 3は、 例えば 1個の集積回路で構成される

E C Cデコーダ 1 1 3における処理について説明する。 E C Cデコ ーダ 1 1 3では、 先ず、 同期検出を行いシンクブロックの先頭に付加 されている同期信号を検出し、 シンクブロックを切り出す。 データは 、 再生データは、 シンクブロック毎に内符号エンコーダに供給され、 内符号のエラー訂正がなされる。 内符号エンコーダの出力に対して I D補間処理がなされ、 内符号によりエラ一とされたシンクブロックの I D例えばシンクブロック番号が補間される。 I Dが補間された再生 データは、 ビデオデータとオーディオデータとに分離される。

上述したように、 ビデオデータは、 MP E Gのイントラ符号化で発 生した D CT係数データおよびシステムデータを意味し、 オーディオ データは、 P C M (Pulse Code Modulation) デ一夕およびオーディオ AUXを意味する。

分離されたオーディオデータは、 オーディオ用デシャフリング部に 供給され、 記録側のシャフリング部でなされたシャフリングと逆の処 理を行う。 デシャフリング部の出力がオーディォ用の外符号デコーダ に供給され、 外符号によるエラー訂正がなされる。 オーディオ用の外 符号デコーダからは、 エラー訂正されたオーディォデ一夕が出力され る。 訂正できないエラーがあるデータに関しては、 エラ一フラグがセ ッ 卜される。

オーディォ用の外符号デコーダの出力から、 オーディォ AUX分離 部でオーディォ AUXが分離され、 分離されたオーディォ AUXが E C Cデコーダ 1 1 3から出力される （経路は省略する） 。 オーディオ AUXは、 例えば後述するシスコン 1 2 1に供給される。 また、 ォ一 ディォデ一夕は、 データ補間部に供給される。 デ一夕補間部では、 ェ ラーの有るサンプルが補間される。 補間方法としては、 時間的に前後 の正しいデータの平均値で補間する平均値補間、 前の正しいサンプル の値をホールドする前値ホールド等を使用できる。

データ補間部の出力が E C Cデコーダ 1 1 3からのオーディオデー 夕の出力であって、 E C Cデコーダ 1 1 3から出力されたオーディオ データは、 ディ レイ 1 1 7および S D T I 出力部 1 1 5に供給される 。 ディ レイ 1 1 7は、 後述する M P E Gデコーダ 1 1 6でのビデオデ 一夕の処理による遅延を吸収するために設けられる。 ディ レイ 1 1 7 に供給されたオーディオデータは、 所定の遅延を与えられて、 S D I 出力部 1 1 8に供給される。

分離されたビデオデ一夕は、 デシャフリング部に供給され、 記録側 のシャフリングと逆の処理がなされる。 デシャフリング部は、 記録側 のシャフリング部でなされたシンクブロック単位のシャフリングを元 に戻す処理を行う。 デシャフリング部の出力が外符号デコーダに供給 され、 外符号によるエラ一訂正がなされる。 訂正できないエラ一が発 生した場合には、 エラ一の有無を示すエラ一フラグがエラー有りを示 すものとされる。

外符号デコーダの出力がデシャフリングおよびデパッキング部に供 給される。 デシャフリングおよびデパッキング部は、 記録側のパツキ ングおよびシャフリング部でなされたマクロブ口ック単位のシャフリ ングを元に戻す処理を行う。 また、 デシャフリングおよびデパッキン グ部では、 記録時に施されたパッキングを分解する。 すなわち、 マク ロブロック単位にデータの長さを戻して、 元の可変長符号を復元する 。 さらに、 デシャフリングおよびデパッキング部において、 システム データが分離され、 E C Cデコーダ 1 1 3から出力され、 後述するシ スコン 1 2 1に供給される。 デシャフリングおよびデパッキング部の出力は、 デー夕補間部に供 給され、 エラ一フラグが立っている （すなわち、 エラーのある） デ一 夕が修整される。 すなわち、 変換前に、 マクロブロックデータの途中 にエラーがあるとされた場合には、 エラ一箇所以降の周波数成分の D C T係数が復元できない。 そこで、 例えばエラ一箇所のデータをプロ ック終端符号 （E O B ) に置き替え、 それ以降の周波数成分の D C T 係数をゼロとする。 同様に、 高速再生時にも、 シンクブロック長に対 応する長さまでの D C T係数のみを復元し、 それ以降の係数は、 ゼロ データに置き替えられる。 さらに、 データ補間部では、 ビデオデータ の先頭に付加されているヘッダがエラ一の場合に、 ヘッダ （シーゲン スヘッダ、 G O Pヘッダ、 ピクチャヘッダ、 ユーザデータ等） を回復 する処理もなされる。

D C Tブロックに跨がって、 D C T係数が D C成分および低域成分 から高域成分へと並べられているため、 このように、 ある箇所以降か ら D C T係数を無視しても、 マクロブロックを構成する D C Tブロッ クのそれぞれに対して、 満逼なく D Cならびに低域成分からの D C T 係数を行き渡らせることができる。

データ補間部から出力されたビデオデータが E C Cデコーダ 1 1 3 の出力であって、 E C Cデコーダ 1 1 3の出力は、 再生側のマルチフ ォーマッ トコンバータ （以下、 再生側 M F Cと略称する） 1 1 4に供 給される。 再生側 M F C 1 1 4は、 上述した記録側 M F C 1 0 6と逆 の処理を行うものであって、 ストリームコンパ一夕を含む。 再生側 M F C 1 0 6は、 例えば 1個の集積回路で構成される。

ストリ一ムコンバータでは、 記録側のストリームコンパ一夕と逆の 処理がなされる。 すなわち、 D C Tブロックに跨がって周波数成分毎 に並べられていた D C T係数を、 D C Tブロック毎に並び替える。 こ れにより、 再生信号が M P E G 2に準拠したエレメンタリストリーム に変換される。

また、 ストリームコンバータの入出力は、 記録側と同様に、 マクロ ブロックの最大長に応じて、 十分な転送レート （バンド幅） を確保し ておく。 マクロブロック （スライス） の長さを制限しない場合には、 画素レートの 3倍のバンド幅を確保するのが好ましい。

ストリームコンパ一夕の出力が再生側 M F C 1 1 4の出力であって 、 再生側 MF C 1 1 4の出力は、 S DT I出力部 1 1 5および MP E Gデコーダ 1 1 6に供給される。

MP EGデコーダ 1 1 6は、 エレメン夕リス トリ一ムを復号し、 ビ デォデ一夕を出力する。 エレメンタリストリームは、 MP E Gデコー ダ 1 1 6に供給されパターンマッチングが行われ、 シーケンスヘッダ コードおよびス夕一トコ一ドが検出される。 検出されたシーケンスへ ッダコードおよびスターとコードにより、 各層のヘッダ部に格納され た符号化パラメ一夕が抽出される。 M P E Gデコーダ 1 1 6において 、 抽出された符号化パラメ一夕に基づき、 エレメン夕リストリームに 対して逆量子化処理と、 逆 D C T処理とがなされる。

MP E Gデコーダ 1 1 6から出力された復号ビデオデータは、 S D I出力部 1 1 8に供給される。 上述したように、 S D I出力部 1 1 8 には、 E C Cデコーダ 1 1 3でビデオデ一夕と分離されたオーディオ データがディ レイ 1 1 7を介して供給されている。 S D I出力部 1 1 8では、 供給されたビデオデータとオーディオデータとを、 S D Iの フォ一マツ 卜にマッピングし、 S D I フォーマツ トのデ一夕構造を有 するストリームへ変換される。 S D I出力部 1 1 8からのストリーム が出力端子 1 2 0から外部へ出力される。

一方、 S D T I出力部 1 1 5には、 上述したように、 E C Cデコー ダ 1 1 3でビデオデ一夕と分離されたオーディオデ一夕が供給されて いる。 ≤ 0丁 1出カ部 1 1 5では、 供給された、 エレメンタリストリ ームとしてのビデオデータと、 オーディォデ一夕とを SDT Iのフォ —マッ トにマッピングし、 SDT I フォーマツ トのデ一夕構造を有す るストリ一ムへ変換される。 変換されたストリームは、 出力端子 1 1 9から外部へ出力される。

出力端子 1 1 9から S DT Iのス 卜リームを供給された外部機器で は、 MP E Gの復号化処理が必要な場合には、 供給されたス トリーム に対してパターンマッチングを行い、 シーケンスヘッダコードおよび スタートコードを検出すると共に、 各層のヘッダ部の符号化パラメ一 夕を抽出する。 そして、 抽出された符号化パラメ一夕に基づき、 供給 された S D T Iのストリ一ムの復号化を行う。

第 1 5図において、 シスコン 1 2 1は、 例えばマイクロコンピュー 夕からなり、 この記憶再生装置の全体の動作を制御する。 またサ一ボ 1 2 2は、 シスコン 1 2 1と互いに通信を行いながら、 磁気テ一プ 1 1 2の走行制御や回転ドラム 1 1 1の駆動制御などを行う。

第 1 7図 Aは、 MP E Gエンコーダ 1 0 2の D C T回路から出力さ れるビデオデータ中の D C T係数の順序を示す。 S DT I受信部 1 0 8から出力される MP E G E Sについても同様である。 以下では、 MP E Gエンコーダ 1 0 2の出力を例に用いて説明する。 DCTブロ ックにおいて左上の D C成分から開始して、 水平ならびに垂直空間周 波数が高くなる方向に、 D C T係数がジグザグスキャンで出力される 。 その結果、 第 1 7図 Bに一例が示されるように、 全部で 64個 （8 画素 X 8ライン） の D C T係数が周波数成分順に並べられて得られる の D C T係数が MP E Gエンコーダの VL C部によって可変長符 号化される。 すなわち、 最初の係数は、 D C成分として固定的であり 、 次の成分 （AC成分） からは、 ゼロのランとそれに続く レベルに対 応してコードが割り当てられる。 従って、 AC成分の係数データに対 する可変長符号化出力は、 周波数成分の低い （低次の） 係数から高い (高次の） 係数へと、 Ad , AC₂ , AC₃ , · · · と並べられた ものである。 可変長符号化された D C Τ係数をエレメン夕リストリ一 ムが含んでいる。

上述した記録側 MF C 1 0 6に内蔵される、 記録側のス トリームコ ンバ一夕では、 供給された信号の D C Τ係数の並べ替えが行われる。 すなわち、 それぞれのマクロブロック内で、 ジグザグスキャンによつ て D C Τブロック毎に周波数成分順に並べられた D C Τ係数がマクロ ブロックを構成する各 D C Τブロックにわたつて周波数成分順に並べ 替えられる。

第 1 8図は、 この記録側ストリームコンパ一夕における D C Τ係数 の並べ替えを概略的に示す。 （4 : 2 : 2) コンポーネント信号の場 合に、 1マクロブロックは、 輝度信号 Υによる 4個の D C Τブロック (Υ 1 ， Υ₂ ， Υ₃ および Υ₄ ) と、 色度信号 C b, C rのそれぞれ による 2個ずつの D CTブロック （C b , , C b 2 ， C r】 および C r 2 ) からなる。

上述したように、 MP E Gエンコーダ 1 0 2では、 MP E G 2の規 定に従いジグザグスキャンが行われ、 第 1 8図 Aに示されるように、 各 D C Tブロック毎に、 D C T係数が D C成分および低域成分から高 域成分に、 周波数成分の順に並べられる。 一つの D CTブロックのス キャンが終了したら、 次の D CTブロックのスキャンが行われ、 同様 に、 D CT係数が並べられる。

すなわち、 マクロブロック内で、 D CTブロック Υ, , Υ₂ , Y₃ および Y₄ 、 D C Tブロック C b , ， C b ₂ ， C r , および C r ₂ の それぞれについて、 D C T係数が D C成分および低域成分から高域成 分へと周波数順に並べられる。 そして、 連続したランとそれに続く レ ベルとからなる組に、 [D C Ad ' ACz ACs , · · · 〕 と 、 それぞれ符号が割り当てられるように、 可変長符号化されている。 記録側ストリームコンバータでは、 可変長符号化され並べられた D CT係数を、 一旦可変長符号を解読して各係数の区切りを検出し、 マ クロブロックを構成する各 D C Tブロックに跨がって周波数成分毎に まとめる。 この様子を、 第 1 8図 Bに示す。 最初にマクロブロック内 の 8個の D C Tブロックの D C成分をまとめ、 次に 8個の D C Tブロ ックの最も周波数成分が低い AC係数成分をまとめ、 以下、 順に同一 次数の AC係数をまとめるように、 8個の D CTブロックに跨がって 係数データを並び替える。

並び替えられた係数データは、 D C (Y, ) , D C (Y₂ ) ， D C (Y₃ ) , D C (Υ₄ ) , D C (C b ! ) , D C (C r , ) ， D C ( C b₂ ) , D C (C r ₂ ) , Ad (Y, ) , Ad (Y₂ ) , AC i (Y₃ ) , AC i (Y₄ ) , AC , (C b , ) , Ad (C r , ) , AC , (C b ₂ ) , AC , ( C r 2 ) , · · · である。 ここで、 D C、 Ad 、 AC₂ 、 · · · は、 第 1 7図を参照して説明したように 、 ランとそれに続く レベルとからなる組に対して割り当てられた可変 長符号の各符号である。

記録側ス トリームコンバータで係数デ一夕の順序が並べ替えられた 変換エレメン夕リストリームは、 E C Cエンコーダ 1 0 9に内蔵され るパッキングおよびシャフリング部に供給される。 マクロブロックの データの長さは、 変換エレメンタリストリームと変換前のエレメンタ リス トリームとで同一である。 また、 M P E Gエンコーダ 1 0 2にお いて、 ビッ トレート制御により G O P ( 1 フレーム） 単位に固定長化 されていても、 マクロブロック単位では、 長さが変動している。 パッ キングおよびシャフリング部では、 マクロブロックのデータを固定枠 に当てはめる。

第 1 9図は、 パッキングおよびシャフリング部でのマクロブロック のパッキング処理を概略的に示す。 マクロブロックは、 所定のデータ 長を持つ固定枠に当てはめられ、 パッキングされる。 このとき用いら れる固定枠のデ一夕長を、 記録および再生の際のデータの最小単位で あるシンクブロックのデ一夕長と一致させている。 これは、 シャフリ ングおよびエラー訂正符号化の処理を簡単に行うためである。 第 1 9 図では、 簡単のため、 1フレームに 8マクロブロックが含まれるもの と仮定する。

可変長符号化によって、 第 1 9図 Aに一例が示されるように、 8マ クロブロックの長さは、 互いに異なる。 この例では、 固定枠である 1 シンクブロックのデータ領域の長さと比較して、 マクロブロック # 1 のデータ， # 3のデータおよび # 6のデ一夕がそれぞれ長く、 マクロ ブロック # 2のデ一夕， # 5のデ一夕， # 7のデータおよび # 8のデ 一夕がそれぞれ短い。 また、 マクロブロック # 4のデータは、 1シン クブロックと略等しい長さである。

パッキング処理によって、 マクロブロックが 1シンクブロック長の 固定長枠に詰め込まれる。 過不足無くデータを詰め込むことができる のは、 1 フレーム期間で発生するデータ量が固定量に制御されている からである。 第 1 9図 Bに一例が示されるように、 1 シンクブロック と比較して長いマクロブロックは、 シンクブロック長に対応する位置 で分割される。 分割されたマクロブロックのうち、 シンクブロック長 からはみ出た部分 （オーバーフロー部分） は、 先頭から順に空いてい る領域に、 すなわち、 長さがシンクブロック長に満たないマクロプロ ックの後ろに、 詰め込まれる。

第 1 9図 Bの例では、 マクロブロック # 1の、 シンクブロック長か らはみ出た部分が、 先ず、 マクロブロック # 2の後ろに詰め込まれ、 そこがシンクブロックの長さに達すると、 マクロブロック # 5の後ろ に詰め込まれる。 次に、 マクロブロック # 3の、 シンクブロック長か らはみ出た部分がマクロプロック # 7の後ろに詰め込まれる。 さらに 、 マクロブロック # 6のシンクブロック長からはみ出た部分がマクロ プロック # 7の後ろに詰め込まれ、 さらにはみ出た部分がマクロプロ ック # 8の後ろに詰め込まれる。 こうして、 各マクロブロックがシン クブロック長の固定枠に対してパッキングされる。

各マクロブロックに対応する可変長デ一夕の長さは、 記録側ストリ ームコンバータにおいて予め調べておく ことができる。 これにより、 このパッキング部では、 V L Cデータをデコードして内容を検査する こと無く、 マクロブロックのデータの最後尾を知ることができる。 第 2 0図は、 1フレームのデータに対するパッキング処理をより具 体的に示す。 シャフリング処理によって、 第 2 0図 Aに示すように、 画面上で分散した位置のマクロブロック M B 1〜M B 4が第 2 5図 B に示すように、 順に並べられる。 各フレームに対してシーケンス層の ヘッダ、 ピクチャ層のヘッダが付加され、 これらのヘッダからなるへ ッダ部も先頭のマクロブロックに相当するものとしてパッキング処理 の対象とされる。 固定枠 （シンクブロック長） からはみ出たオーバ一 フロー部分が第 2 0図 Cに示すように、 空いている領域に順に詰め込 まれる。 第 2 5図 Bでは、 オーバーフロー部分が 3 0 0， 3 0 1， 3 0 2として示されている。 このようにパッキングされたデータが第 2 0図 Dに示すように、 磁気テープ 1 1 2上に記録される。 磁気テープを記録時の速度より高速で送って再生を行う高速再生時 には、 回転へッ ドが複数のトラックを跨いでトレースすることになる 。 したがって、 再生データ中には、 異なるフレームのデータが混在す る。 再生時には、 パッキング処理と逆のデパッキング処理がなされる 。 デパッキング処理は、 1フレーム分の全データが揃っている必要が ある。 高速再生時のように、 1フレーム分のデータ中に複数のフレー ムのデータが混在している場合には、 デパッキング処理ができない。 したがって、 高速再生時には、 各固定枠の先頭から配されているデー 夕のみが利用され、 オーバーフローデータは、 利用しないようになさ れる。

第 2 1図は、 上述した E C Cエンコーダ 1 0 9のより具体的な構成 を示す。 第 2 1図において、 1 64が I Cに対して外付けのメインメ モリ 1 6 0のインターフェースである。 メインメモリ 1 6 0は、 S D RAMで構成されている。 インターフェース 1 64によって、 内部か らのメインメモリ 1 6 0に対する要求を調停し、 メインメモリ 1 6 0 に対して書込み Z読出しの処理を行う。 また、 パッキング部 1 3 7 a 、 ビデオシャフリング部 1 3 7 b、 パッキング部 1 3 7 cによって、 パッキングおよびシャフリング部が構成される。

第 2 2図は、 メインメモリ 1 6 0のアドレス構成の一例を示す。 メ インメモリ 1 6 0は、 例えば 64 Mビッ 卜の S D R A Mで構成される 。 メインメモリ 1 6 0は、 ビデオ領域 2 5 0、 オーバ一フロー領域 2 5 1およびオーディオ領域 2 5 2を有する。 ビデオ領域 2 5 0は、 4 つのバンク （v b a n k # 0、 v b a n k # l、 v b a n k # 2およ び v b a n k # 3 ) からなる。 4バンクのそれぞれは、 1等長化単位 のディジタルビデオ信号が格納できる。 1等長化単位は、 発生するデ 一夕量を略目標値に制御する単位であり、 例えばビデオ信号の 1 ピク チヤ （ I ピクチャ） である。 第 2 2図中の、 部分 Aは、 ビデオ信号の 1 シンクブロックのデータ部分を示す。 1 シンクブロックには、 フォ 一マツ 卜によって異なるバイ ト数のデータが挿入される。 複数のフォ 一マッ トに対応するために、 最大のバイ ト数以上であって、 処理に都 合の良いバイ ト数例えば 2 5 6バイ 卜が 1 シンクブロックのデータサ ィズとされている。

ビデオ領域の各バンクは、 さらに、 パッキング用領域 2 5 0 Aと内 符号化エンコーダへの出力用領域 2 5 0 Bとに分けられる。 オーバ一 フロー領域 2 5 1は、 上述のビデオ領域に対応して、 4つのバンクか らなる。 さらに、 オーディオデータ処理用の領域 2 5 2をメインメモ リ 1 6 0が有する。

この一実施形態では、 各マクロブロックのデータ長標識を参照する ことによって、 パッキング部 1 3 7 aが固定枠長デ一夕と、 固定枠を 越える部分であるオーバ一フローデータとをメインメモリ 1 6 0の別 々の領域に分けて記憶する。 固定枠長データは、 シンクブロックのデ 一夕領域の長さ以下のデータであり、 以下、 ブロック長データと称す る。 ブロック長データを記憶する領域は、 各バンクのパッキング処理 用領域 2 5 0 Aである。 ブロック長より短いデータ長の場合には、 メ インメモリ 1 6 0の対応する領域に空き領域を生じる。 ビデオシャフ リング部 1 3 7 bが書込みァドレスを制御することによってシャフリ ングを行う。 ここで、 ビデオシャフリング部 1 3 7 bは、 ブロック長 デ一夕のみをシャフリングし、 オーバーフロー部分は、 シャフリング せずに、 オーバ一フローデータに割り当てられた領域に書込まれる。 次に、 パッキング部 1 3 7 cが外符号エンコーダ 1 3 9へのメモリ にオーバーフロー部分をパッキングして読み込む処理を行う。 すなわ ち、 メインメモリ 1 6 0から外符号エンコーダ 1 3 9に用意されてい る 1 E C Cブロック分のメモリに対してプロック長のデ一夕を読み込 み、 若し、 ブロック長のデータに空き領域が有れば、 そこにオーバ一 フロー部分を読み込んでブロック長にデータが詰まるようにする。 そ して、 1 E C Cブロック分のデ一夕を読み込むと、 読み込み処理を一 時中断し、 外符号エンコーダ 1 3 9によって外符号のパリティを生成 する。 外符号パリティは、 外符号エンコーダ 1 3 9のメモリに格納す る。 外符号エンコーダ 1 3 9の処理が 1 E C Cブロック分終了すると 、 外符号エンコーダ 1 3 9からデータおよび外符号パリティを内符号 を行う順序に並び替えて、 メインメモリ 1 6 0のパッキング処理用領 域 2 5 0 Aと別の出力用領域 2 5 0 Bに書き戻す。 ビデオシャフリ ン グ部 1 4 0は、 この外符号の符号化が終了したデ一夕をメインメモリ 1 6 0へ書き戻す時のァドレスを制御することによって、 シンクプロ ック単位のシャフリングを行う。

このようにブロック長データとオーバーフローデータとを分けてメ インメモリ 1 6 0の第 1の領域 2 5 0 Aへのデータの書込み （第 1の パッキング処理） 、 外符号エンコーダ 1 3 9へのメモリにォ一バーフ ローデ—夕をパッキングして読み込む処理 （第 ₂のパッキング処理）

、 外符号パリティの生成、 データおよび外符号パリティをメインメモ リ 1 6 0の第 2の領域 2 5 0 Bに書き戻す処理が 1 E C Cブロック単 位でなされる。 外符号エンコーダ 1 3 9が E C Cブロックのサイズの メモリを備えることによって、 メインメモリ 1 6 0へのアクセスの頻 度を少なくすることができる。

そして、 1 ピクチャに含まれる所定数の E C Cブロック （例えば 3

2個の E C Cブロック） の処理が終了すると、 1 ピクチャのパッキン グ、 外符号の符号化が終了する。 そして、 インタ一フェース 1 6 4を 介してメインメモリ 1 6 0の領域 2 5 0 Bから読出したデータが I D 付加部 1 4 8、 内符号エンコーダ 1 4 7、 同期付加部 1 5 0で処理さ れ、 並列直列変換部 1 2 4によって、 同期付加部 1 5 0の出力データ がビッ トシリアルデータに変換される。 出力されるシリアルデータが パーシャル ， レスポンスクラス 4のプリコーダ 1 2 5により処理され る。 この出力が必要に応じてディジタル変調され、 記録アンプ 1 1 0 を介して、 回転ドラム 1 1 1 に設けられた回転へッ ドに供給される。 なお、 E C Cプロック内にヌルシンクと称する有効なデ一夕が配さ れないシンクブロックを導入し、 記録ビデオ信号のフォーマツ 卜の違 いに対して E C Cブロックの構成の柔軟性を持たせるようになされる 。 ヌルシンクは、 パッキングおよびシャフリングブロック 1 3 7のパ ッキング部 1 3 7 aにおいて生成され、 メインメモリ 1 6 0に書込ま れる。 従って、 ヌルシンクがデータ記録領域を持つことになるので、 これをオーバーフロー部分の記録用シンクとして使用することができ る。

オーディオデ一夕の場合では、 1 フィールドのオーディオデータの 偶数番目のサンプルと奇数番目のサンプルとがそれぞれ別の E C Cブ ロックを構成する。 E C Cの外符号の系列は、 入力順序のオーディオ サンプルで構成されるので、 外符号系列のオーディオサンプルが入力 される毎に外符号エンコーダ 1 3 6が外符号パリティを生成する。 外 符号エンコーダ 1 3 6の出力をメインメモリ 1 6 0の領域 2 5 2に書 込む時のァドレス制御によって、 シャフリング部 1 4 7がシャフリン グ （チャンネル単位およびシンクブロック単位） を行う。

さらに、 1 2 6で示す C P Uイン夕一フェースが設けられ、 システ ムコントローラとして機能する外部の C P U 1 2 7からのデータを受 け取り、 内部ブロックに対してパラメ一夕の設定が可能とされている 。 複数のフォーマッ トに対応するために、 シンクブロック長、 パリテ ィ長を始め多くのパラメ一夕を設定することが可能とされている。 パラメ一夕の 1つとしての" パッキング長データ" は、 パッキング 部 1 3 7 aおよび 1 3 7 bに送られ、 パッキング部 1 3 7 a、 1 3 7 bは、 これに基づいて決められた固定枠 （第 1 9図 Aで 「シンクプロ ック長」 として示される長さ） に V L Cデータを詰め込む。

パラメ一夕の 1つとしての" パック数データ" は、 パッキング部 1 3 7 bに送られ、 パッキング部 1 3 7 bは、 これに基づいて 1 シンク ブロック当たりのパック数を決め、 決められたパック数分のデ一夕を 外符号エンコーダ 1 3 9に供給する。

パラメ一夕の 1つとしての" ビデオ外符号パリティ数データ" は、 外符号エンコーダ 1 3 9に送られ、 外符号エンコーダ 1 3 9は、 これ に基づいた数のパリティが発声されるビデオデータの外符号の符号化 を行う。

パラメ一夕の 1つとしての" I D情報" および" D I D情報" のそ れぞれは、 I D付加部 1 4 8に送られ、 I D付加部 1 4 8は、 これら I D情報および D I D情報をメインメモリ 1 6 0から読み出された単 位長のデータ列に付加する。

パラメ一夕の 1つとしての" ビデオ内符号用パリティ数データ" お よび" オーディオ内符号用パリティ数データ" のそれぞれは、 内符号 エンコーダ 1 4 9に送られ、 内符号エンコーダ 1 4 9は、 これらに基 づいた数のパリティが発生されるビデオデータとオーディォデ一夕の 内符号の符号化を行う。 なお、 内符号エンコーダ 1 4 9には、 パラメ 一夕の 1つである" シンク長デ一夕" も送られており、 これにより、 内符号化されたデータの単位長 （シンク長） が規制される。

また、 パラメ一夕の 1つとしてのシャフリングテーブルデータがビ デォ用シャフリングテーブル （R A M ) 1 2 8 Vおよびオーディォ用

4 シャフリングテーブル （RAM) 1 2 8 aに格納される。 シャフリン グテーブル 1 2 8 Vは、 ビデオシャフリング部 1 3 7 bおよび 1 4 0 のシャフリングのためのァドレス変換を行う。 シャフリングテ一ブル 1 2 8 aは、 ォ一ディオシャフリング 1 4 7のためのアドレス変換を 行う。

この発明の一実施形態では、 MP E Gエンコーダ 1 0 2において、 入力ビデオデータを M P E Gビッ トストリームへ符号化する時に、 フ レーム単位の編集を可能とするために、 全てのフレームを I ピクチャ として符号化し、 1 GO Pを 1つの I ピクチャで構成する。 また、 1 スライスを 1マクロブロックとする。 さらに、 全てのフレームに対し て必ずシーケンス層のへッダおよび量子化マトリクスを付加する。 こ のようにすれば、 編集、 または特殊再生 （逆転再生、 スロー再生、 高 速再生等） によって、 テープ上に記録されたストリームの時間関係が 元のものと異なり、 MP E Gの符号化文法を満足しなくなる問題の発 生を防止することができる。

また、 この一実施形態では、 S D T I受信部 1 0 8から M P E Gビ ッ トストリームが入力されることもある。 この場合には、 MP E Gェ ンコーダ 1 0 2において符号化するのと異なり、 MP E Gの符号化文 法を満たしていても、 全フレームに対してシーケンス層のヘッダおよ び量子化マトリクスが付加されているとは限らない。 そこで、 この一 実施形態では、 記録側 MF C 1 0 6において、 各フレームにシ一ケン ス層のへッダが付加されていない場合には、 シーケンス層のへッダを 補間する補間処理を行う。 量子化マトリクスについても同様である。 第 2 3図は、 シーケンス層のヘッダの補間部の一例を示す。 5 1は 、 S D T I受信部 1 0 8から M P E Gビッ トストリーム入力を示す。

MP E Gエンコーダ 1 0 2の出力ストリームは、 フレーム毎にシーケ ンス層のへッダを付加する構成とされているので、 補間部で処理する 必要がない。 入カストリーム 5 1がディ レイ部 5 2および検出部 5 3 に供給される。 ディ レイ部 5 2は、 検出部 5 3が検出処理を行う時間 に相当する遅延を発生する。 ディ レイ部 5 2の出力が RAM 54およ びセレクタ 5 5にそれぞれ供給される。 RAM 54には、 ビッ トス ト リーム中のシーケンス層のへッダが書き込まれる。 RAM 54の読み 出し出力がセレクタ 5 5に供給される。

さらに、 R OM 5 6が設けられている。 ROM 5 6には、 予めディ ジタル VT Rの機種に応じた典型的なシーケンス層のへッダの情報が 記憶されている。 例えばその機種が取り扱うビデオデータのフォ一マ ッ トに対応したシーケンス層のヘッダが書き込まれている。 この場合 、 複数種類のシーケンス層のヘッダを ROM 5 6に書き込んでおき、 ユーザの指定等によつて選択されたシーケンス層のへッダを R OM 5 6から読み出すようにしても良い。 ROM 5 6から読み出されたへッ ダがセレクタ 5 5に供給される。 セレクタ 5 5の選択動作は、 検出部 5 3の出力によって制御される。

セレクタ 5 5は、 ディ レイ部 5 2からのス トリーム中にシーケンス 層のヘッダが存在している場合には、 そのシーケンス層のヘッダをフ レーム （ピクチャ） 毎に付加したストリ一ムを出力ストリーム 5 7と して選択する。 また、 シーケンス層のヘッダが存在していない場合に は、 RAM 54または R OM 5 6に記憶されているシーケンス層のへ ッダをストリームの各フレームに対して付加し、 フレーム毎にヘッダ が付加されたス トリームを出力する。 この場合、 RAM 54に記憶さ れているシーケンス層のヘッダを R OM 5 6に記憶されているシーケ ンス層のヘッダに対して優先して付加する。

なお、 図示しないが、 第 2 3図に示す構成を制御する制御部が設け られている。 また、 第 2 3図は、 ハードウェアの構成を示しているが 、 ブロックの機能の一部をソフ トウエアにより処理するようにしたり 、 全てソフトウェアにより処理することも可能である。

第 24図は、 検出部 5 3の検出処理と、 検出結果に基づく制御処理 を示すフローチャートである。 入力ストリーム 5 1中にシーケンス層 のヘッダが存在するかどうかがステップ S 1で決定される。 以下の説 明では、 存在の有無を検出するようにしているが、 存在の有無に加え て、 存在するシーケンス層のへッダが MP E G符号化文法を満足する 正常なものかどうかの検出を行うことが好ましい。 存在するならば、 処理がステップ S 2に移り、 RAM 54に対してス トリーム中のシ一 ケンス層のヘッダが書き込まれる。 RAM 54では、 旧いシーケンス 層のヘッダに対して新たなシーケンス層のへッダが上書きされる。 そ して、 入カストリ一ム中のシーケンス層のヘッダをそのままシーケン ス層のヘッダとして各フレームに対して付加する （ステップ S 3) 。 ステップ S 1において、 入力ス トリーム中にシーケンス層のヘッダ が存在しないと決定されると、 ステップ S 4において、 RAM 54に シーケンス層のヘッダが存在するか否かが決定される。 RAM 54に シーケンス層のへッダが存在しているならば、 ステップ S 5において 、 RAM 54の内容をシーケンス層のヘッダとして各フレームに対し て付加する。 若し、 ステップ S 4において、 RAM 54にシーケンス 層のヘッダが存在していないと決定されると、 ステップ S 6において 、 ROM 5 6の内容をシーケンス層のヘッダとして各フレームに対し て付加する。 例えば機器の電源をオンした直後では、 RAM 54にシ —ケンス層のへッダが存在していない。

以上の処理によって、 セレクタ 5 5からの出力ストリームは、 各フ レームに対して必ずシーケンス層のへッダが付加されたものとされる 。 なお、 以上の説明は、 シーケンス層のヘッダについて説明したが、 量子化マトリクスについても全く同様の処理によって補間することが でき、 出力ストリーム中の各フレームに対して量子化マトリクスを必 ず付加することができる。

上述では、 この発明が MP E Gや J P E Gのデ一夕ストリームを記 録するディジタル VTRに適用されるように説明したが、 この発明は 、 他の階層構造を有する圧縮符号化に対しても適用可能である。 その 場合には、 シーケンスヘッダに相当する最上位階層のヘッダを各フレ ームに対して付加するようになされる。

さらに、 この発明は、 記録媒体が磁気テープ以外であっても適用可 能である。 データストリームが直接的に記録されるのであれば、 例え ば、 ハードディスクや DVD (Digital Versatile Disc)といったディ スク状記録媒体や、 半導体メモリを記録媒体に用いた RAMレコーダ などにも適用可能なものである。

以上説明したように、 この発明によれば、 フレーム単位の編集を行 うことによって、 ビッ トストリームが符号化文法を満足しなくなるこ とを防止することができる。 また、 この発明によれば、 テープの先頭 位置等の所定位置にのみシーケンス層が記録されている場合と異なり

、 任意の位置からの通常再生を行うことが可能となる。 さらに、 この 発明によれば、 高速再生、 スロー再生、 逆転再生等の特殊再生時に確 実にシーケンス層のへッダまたは量子化マトリクスを得ることができ る。

Claims

請求の範囲

1 . ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階層 構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビットストリームを記録媒 体に記録する記録装置において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮する 符号化手段と、

各フレームのビットストリームに対して最上位階層のへッダを付加 する手段と、

上記最上位階層のへッダが付加されたビットストリームを記録媒体 上に記録する手段とからなることを特徴とする記録装置。

2 . 請求の範囲 1において、

さらに、 上記最上位階層のへッダを補間する補間手段を有すること を特徴とする記録装置。

3 . 請求の範囲 2において、

上記補間手段は、 上記最上位階層のヘッダが存在しないか、 または 符号化文法と矛盾するかを判定する判定手段と、

最後に現れた過去の最上位階層のヘッダを保持する保持手段とから なり、

上記判定手段によって、 上記最上位階層のヘッダが存在しないか、 または異常であると判定するときに、 上記保持手段内の上記最後に現 れた過去の最上位階層のへッダを上記付加手段において各フレームの ビッ トストリームに対して付加することを特徴とする記録装置。

4 . 請求の範囲 2において、

上記補間手段は、 上記最上位階層のヘッダが存在しないか、 または 異常であることを判定する判定手段と、

予め用意された最上位階層のへッダを保持する保持手段とからなり 上記判定手段によって、 上記最上位階層のヘッダが存在しないか、 または符号化文法と矛盾すると判定するときに、 上記保持手段内の上 記予め用意された最上位階層のヘッダを上記付加手段において各フレ ームのビッ トストリームに対して付加することを特徴とする記録装置

5 . ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階層 構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビッ トストリームを記録媒 体に記録する記録装置において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮する 符号化手段と、

各フレームのビッ トストリームに対して量子化マ卜リクスを付加す る手段と、

上記量子化マトリクスが付加されたビッ トストリームを記録媒体上 に記録する手段とからなることを特徴とする記録装置。

6 . 請求の範囲 5において、

さらに、 上記量子化マトリクスを補間する補間手段を有することを 特徴とする記録装置。

7 . 請求の範囲 6において、

上記補間手段は、 上記量子化マトリクスが存在しないか、 または異 常であることを判定する判定手段と、

最後に現れた過去の上記量子化マトリクスを保持する保持手段とか らなり、

上記判定手段によって、 上記量子化マトリクスが存在しないか、 ま たは異常であると判定するときに、 上記保持手段内の上記最後に現れ た過去の上記量子化マトリクスを上記付加手段において各フレームの ビッ トス トリームに対して付加することを特徴とする記録装置。

8 . 請求の範囲 6において、

上記補間手段は、 上記上記量子化マトリクスが存在しないか、 また は異常であることを判定する判定手段と、

予め用意された上記量子化マトリクスを保持する保持手段とからな 0 、

上記判定手段によって、 上記量子化マトリクスが存在しないか、 ま たは異常であると判定するときに、 上記保持手段内の上記予め用意さ れた上記量子化マトリクスを上記付加手段において各フレームのビッ トス 卜リームに対して付加することを特徴とする記録装置。

9 . ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階層 構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビッ トストリームを記録媒 体に記録する記録方法において、

ディジタルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮し、 各フレームのビッ トストリームに対して最上位階層のへッダを付加 し、

上記最上位階層のへッダが付加されたビッ トストリームを記録媒体 上に記録することを特徴とする記録方法。

1 0 . ディジタルビデオ信号を圧縮符号化し、 複数の階層からなる階 層構造を有するビッ トストリームを生成し、 ビッ トス トリームを記録 媒体に記録する記録方法において、

ディジ夕ルビデオ信号の全てをフレーム内符号化によって圧縮し、 各フレームのビッ トス トリームに対して量子化マトリクスを付加し 上記量子化マトリクスが付加されたビッ トストリームを記録媒体上 に記録することを特徴とする記録方法。