DE69220763T2

DE69220763T2 - Vorrichtung zum Aufnehmen und Wiedergeben von digitalen Videosignalen

Info

Publication number: DE69220763T2
Application number: DE69220763T
Authority: DE
Inventors: Kenji Shimoda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2012-12-15
Also published as: DE69230227D1; EP0546865B1; EP0771110B1; EP0546865A3; EP0771110A2; KR930014283A; DE69220763D1; US6014493A; EP0771109A2; KR0121328B1; EP0771109A3; EP0546865A2; DE69230227T2; EP0771110A3

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine digitale Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung und insbesondere die Aufzeichnung mit unterschiedlich langen Codes in der digitalen Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung.
Die digitale Verarbeitung von Videosignalen ist in den letzten Jahren beträchtlich weiterentwickelt worden. Insbesondere wurden verschiedene Systeme zum Aufzeichnen digitaler Videodaten entwickelt, die ein Aufzeichnungsmedium verwenden, beispielsweise magnetische Videokassettenrecorder (VCR, VCR = Video Cassette Recorder). Fig. 1(a) und 1(b) zeigen Darstellungen zum Erklären des zusammenhangs zwischen den Positionen auf einem Bildschirm und den Positionen auf den Aufzeichnungsspuren eines Aufzeichnungsmediums bei Videokassettenrecordern. Fig. 1(a) zeigt die Lagen auf dem Bildschirm und Fig. 1(b) gibt die Orte auf den Aufzeichnungsspuren an.
Fig. 1(a) zeigt ein Teilbild eines Bilds, das in senkrechter Richtung in acht Abschnitte unterteilt ist. Fig. 1(b) zeigt die Aufzeichnungspositionen der Spuren eins bis neun, die in ähnlicher Weise in acht Spuren unterteilt sind. Die Videodaten werden der Reihe nach auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, wobei in der untersten Zeilenposition A der ersten Spur begonnen und bis zu ihrer obersten Zeilenposition 1 fortgefahren wird. Zeichnet man beispielsweise die Daten eines Teilbilds auf einer Spur auf, so werden die Daten, die die Zeilen a und b in einem waagrechten Abschnitt auf einem Bildschirm darstellen, auf einem längsgerichteten Abschnitt des Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet, den die Zeilen A und B bestimmen. Anschließend werden in ähnlicher Weise in waagrechten Abschnitten auf dem Bildschirm dargestellte Daten, die durch die Zeilen b bis i bestimmt sind, nacheinander auf längsgerichteten Abschnitten des Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet, die von den Zeilen B bis I bestimmt sind. Zeichnet man beispielsweise die Daten eines Teilbilds auf zwei Spuren auf, so werden die Daten in dem waagrechten Abschnitt, der auf dem Bildschirm durch die Zeilen a und e bestimmt ist, auf dem längsgerichteten Abschnitt aufgezeichnet, der durch die Zeilen A und I der ersten Spur #1 bestimmt ist. Dagegen werden Daten in dem waag rechten Abschnitt, der auf dem Bildschirm durch die Zeilen e und i bestimmt ist, auf dem längsgerichteten Abschnitt aufgezeichnet, der durch die Zeilen E und I der zweiten Spur #2 bestimmt ist.
Fig. 2(a) bis 2(d) zeigen Darstellungen zum Erklären des Zusammenhangs zwischen Abtastbahnmustern und Wiedergabesignal-Hüllkurven beim Datenaufzeichnen mit dreifacher Geschwindigkeit. Fig. 2(a) zeigt die Abtastbahnmuster bei der Datenwiedergabe mit dreifacher Geschwindigkeit, wobei die Kopfabtastzeit an der Abszisse aufgetragen ist und die Spurteilung bzw. die Bandbewegungsentfernung auf der Ordinate. Die Zeichen "+" und "-" in der Darstellung bezeichnen unterschiedlich ausgerichtete Normalazimute der Wiedergabeköpfe. Zahlen in der Darstellung bezeichnen Spurnummern; die Spuren mit ungerader Nummer liegen somit im Plus-Azimut und Spuren mit gerader Nummer im Minus-Azimut. Fig. 2(b) bis 2(d) zeigen die Signalhüllkurve, die der Normalkopf wiedergibt, die Wiedergabehüllkurve des Sonderkopfs und die synthetische Wiedergabehüllkurve, die man aus beiden Köpfen erhält.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung zum Erklären des Aufbaus der Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfe.
Man nehme nun an, daß ein sich drehender Zylinder 3, siehe Fig. 3, für die Datenaufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge verwendet wird. Der sich drehende Zylinder 3 ist mit einem Paar Normalköpfe 1, 1 versehen, die voneinander verschiedene Azimute aufweisen, und mit einem Paar Sonderköpfe 2, 2 die ebenfalls voneinander verschiedene Azimute aufweisen. Zudem sind die Azimute eines Normalkopfs 1 und seines benachbarten Sonderkopfs 2 ebenfalls voneinander verschie den. Das Zeichen "+" in Fig. 2(a) gibt an, daß in der ersten Abtastperiode (Verfolgungsperiode) die erste Spur und die dritte Spur vom Normalkopf 1 mit dem Plus-Azimut verfolgt werden, und daß in der nächsten Abtastperiode die vierte Spur und die sechste Spur vom Normalkopf 1 mit dem Minus- Azimut verfolgt werden. Damit erhält man mit dem Normalkopf 1 die in Fig. 2(b) dargestellte Wiedergabesignalhüllkurve. In der ersten Abtastperiode verfolgt der Sonderkopf 2 die zweite Spur, und man erhält auf gleiche Weise die Wiedergabesignalhüllkurve nach Fig. 2(c). Verknüpft man das Wieder gabesignal aus dem Normalkopf 1 mit dem Wiedergabesignal aus dem Sonderkopf 2, so erhält man die synthetische Wiedergabehüllkurve nach Fig. 2(d).
Tabelle 1 unten zeigt die Zusammenhänge zwischen den Wiedergabesignalen bei einem Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit (Fig. 2(d)), den Bahnen der Köpfe und den entsprechenden Positionen auf dem Bildschirm. Tabelle 1
Fig. 2(d) und Tabelle 1 zeigen, daß der Normalkopf 1 die Daten A bis C auf der ersten Spur #1 im ersten Viertel (1/4) des Zeitintervalls der ersten Abtastperiode wiedergibt. Der Sonderkopf 2 gibt die Daten von C bis G auf der zweiten Spur #2 im nächsten halben (1/2) Zeitintervall wieder, und der Normalkopf 1 gibt die Daten von G bis I auf der dritten Spur im nächsten 1/4 Zeitintervall wieder. Anschließend werden die Daten auf drei Spuren in der gleichen Weise in einer Abtastperiode wiedergegeben.
Werden die Videodaten eines Teilbilds auf einer Spur aufgezeichnet, so entsprechen die Positionen von A bis C auf der ersten Spur #1 den Positionen a bis c im ersten Teilbild des Bilds. Die Positionen C bis G auf der zweiten Spur #2 entsprechen den Positionen c bis g im zweiten Teilbild des Bilds, und die Positionen G bis I auf der dritten Spur #3 entsprechen den Positionen g bis i auf dem dritten Teilbild des Bilds, siehe Tabelle 1. Daher werden beim Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit die Bildmuster an den Positionen des ersten bis dritten Teilbilds verbunden und als Wiedergabebild angezeigt.
Werden die Videodaten eines Teilbilds auf zwei Spuren aufgezeichnet, so entsprechen die Positionen A bis C auf der ersten Spur #1 den Positionen a und b im ersten Teilbild. Die Positionen C bis G auf der zweiten Spur #2 entsprechen den Positionen f bis h im ersten Teilbild, und die Positionen G bis I auf der dritten Spur #3 entsprechen den Positionen d bis e im zweiten Teilbild, siehe Tabelle 1. Weiterhin entsprechen die Positionen A bis C auf der vierten Spur #4 den Positionen e und f im zweiten Teilbild. Die Positionen C bis G auf der fünften Spur #5 entsprechen den Positionen b bis d auf dem dritten Teilbild, und die Positionen G bis I auf der sechsten Spur #6 entsprechen den Positionen h bis i auf dem dritten Teilbild. Daher werden in diesem Fall die Bildmuster an den Positionen im ersten bis dritten Teilbild im Wiedergabebild vermischt dargestellt, siehe Fig. 4(b).
In den letzten Jahren wurden verschiedene Vorschläge für eine Standardisierung hochwirksamer Codierverfahren zur Videodatenkompression unterbreitet. Ein hochwirksames Codierverfahren zum Codieren von Videodaten ist dadurch gekennzeichnet, daß es die Videodaten mit einer geringeren Bitrate codiert, um die Wirksamkeit der digitalen Übertragung und Aufzeichnung zu verbesseren. Beispielsweise hat der CCITT (Comite Consultatif International Télégraphique et Téléphonique (Internationaler beratender Ausschuß für den Telegraphen- und Fernsprechdienst)) eine Richtlinie H. 261 zum Standardisieren von Videokonferenzen und Videotelephonaten herausgegeben. Gemäß der CCITT-Richtlinie erfolgt das Codieren so, daß das Teilbild 1 bildintern komprimiert wird und das Teilbild P bildübergreifend (oder mit einer Vorhersage- Bildkompression) verarbeitet wird.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung zum Erklären der Videodatenkompression gemäß der CCITT-Richtlinie.
Das bildintern komprimierte Teilbild I entspricht den Videodaten des Teilbilds, das mit dem DCT-Verfahren (DCT = Digital Cosine Transformation, diskrete Kosinustransformation) codiert wird. Das bildübergreifend verarbeitete Teilbild P entspricht den Videodaten, die mit dem Vorhersagecodier verfahren codiert sind, wobei das bildintern komprimierte Teilbild I oder das bildübergreifend komprimierte Teilbild P verwendet wird. Zusätzlich erzielt man eine noch geringere Bitrate, wenn man diese codierten Daten mit einem Code mit variabler Länge codiert. Da das bildintern komprimierte Teilbild 1 nur aufgrund der bildinternen Information codiert wurde, ist es möglich, es aus den eigenen codierten Daten heraus zu decodieren. Das bildübergreifend komprimierte Teilbild P wurde jedoch mit Hilfe der Korrelation mit anderen Videodaten codiert; es ist nicht aus seinen eigenen co dierten Daten decodierbar.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm zum Erläutern des Aufzeichnungsabschnitts einer herkömmlichen Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Codes mit variabler Länge, wobei die Vorhersagecodierung verwendet wird.
Ein Luminanzsignal Y und die Farbdifferenzsignale Cr und Cb werden an einen Multiplexer 11 angelegt. Dort werden sie in einen Block zu 8 Pixel x 8 waagrechte Abtastzeilen gemultiplext. Die Abtastrate der Farbdifferenzsignale Cr und Cb in waagrechter Richtung ist halb (1/2) so groß wie beim Luminanzsignal Y. Daher wird in der Zeitspanne, in der zwei 8 x 8 Luminanzblöcke abgetastet werden, ein 8 x 8 Block der Farbdifferenzsignale Cr und Cb abgetastet. Insgesamt vier Blöcke bilden einen Makroblock, nämlich zwei Luminanzsignalblöcke Y1 und Y2 und jeweils ein Farbdifferenzsignalblock Cr und Cb, siehe Fig. 7(a) bis 7(c). Dabei stellen die beiden Luminanzsignalblöcke Y1 und Y2 und jeder der Farbdifferenzsignalblöcke Cr und Cb die gleiche Position im Teilbild dar. Das Ausgangssignal des Multiplexers 11 wird über einen Subtrahierer 12 an eine DCT-Schaltung 13 (DCT = Digital Cosine Transformation, diskrete Kosinustransformation) angelegt.
Beim Ausführen der bildinternen Kompression bleibt ein Schalter 14 ausgeschaltet, und das Ausgangssignal des Multiplexers 11 wird direkt an die DCT-Schaltung 13 angelegt, siehe unten. An die DCT-Schaltung 13 wird ein Signal angelegt, das aus 8 x 8 Pixeln pro Block aufgebaut ist. Die DCT- Schaltung 13 setzt mit Hilfe der zweidimensionalen 8 x 8 DCT-Verarbeitung das Eingangssignal in den Frequenzbereich um. Dadurch ist es möglich, die raumkorrelierten Komponenten zu verkleinern. D. h., das Ausgangssignal der DCT-Schaltung 13 wird an einen Quantisierer 15 angelegt, der die Signalredundanz in einem Block dadurch verringert, daß das DCT-Ausgangssignal mit einem festen Quantisierkoeffizienten neu quantisiert wird. Zudem werden an den Multiplexer 11, die DCT-Schaltung 13, den Quantisierer 15 usw., die blockweise arbeiten, Blockimpulse angelegt.
Die quantisierten Daten aus dem Quantisierer 15 werden an einen Codierer 16 mit variabler Länge angelegt und beispielsweise mit den Huffman-Codes abhängig vom Ergebnis codiert, das aus dem statistischen Codierumfang des quantisierten Ausgangssignals berechnet wurde. Dadurch wird den Daten mit hoher Auftrittswahrscheinlichkeit ein kurzer Code zugewiesen und den Daten mit geringer Auftrittswahrscheinlichkeit ein langer Code. Der Übertragungsaufwand verkleinert sich dadurch weiter. Das Ausgangssignal des Codierers 16 mit variabler Länge wird an einen Fehlerkorrektur-Codierer 17 angelegt, der das Ausgangssignal aus dem Codierer 16 mit variabler Länge mit einer Fehlerkorrekturparität versieht und es einem Multiplexer 19 zuführt.
Das Ausgangssignal des Codierers 16 mit variabler Länge wird auch an einen Codier-Controller 18 angelegt. Der Umfang der Ausgabedaten hängt stark vom eingegebenen Bild ab. Daher überwacht der Codier-Controller 18 die Ausgabedatenmenge aus dem Codierer 16 mit variabler Länge und reguliert die Ausgabedatenmenge durch das Regeln des Quantisierkoeffizienten des Quantisierers 15. Zudem kann der Codier-Controller 18 die Ausgabedatenmenge dadurch beschränken, daß der Codierer 16 mit variabler Länge geregelt wird.
Ein Sync/ID-Generator 20 erzeugt für ein Teilbild ein Sync-Signal und ein ID-Signal, das den Dateninhalt und zusätzliche Informationen angibt, und legt sie an den Multiplexer 19 an. Der Multiplexer 19 bildet aus einem Sync-Signal, einem ID-Signal, den komprimierten Signaldaten und der Parität einen Sync-Datenblock und legt diese Daten an den Aufzeichner/Codierer an, der nicht dargestellt ist. Der Aufzeichner/Codierer codiert das Ausgangssignal des Multiplexers 19 entsprechend den Eigenschaften eines Aufzeichnungsmediums und zeichnet die codierten Daten anschließend auf dem Aufzeichnungsmedium (nicht dargestellt) auf.
Ist der Schalter 14 geschlossen, so wird das aktuelle Teilbildsignal aus dem Multiplexer 11 im Subtrahierer 12 vom bewegungskompensierten vorhergehenden Teilbild subtrahiert und an die DCT-Schaltung 13 angelegt (die Daten werden später beschrieben). In diesem Fall findet also eine bildübergreifende Codierung statt, um Differenzdaten zu codieren, wobei die Redundanz zwischen verschiedenen Teilbildern ausgenutzt wird. Bildet man die Differenz zwischen dem vorhergehenden Teilbild und dem aktuellen Teilbild einfach durch bildübergreifendes Codieren, so wird die Differenz groß, wenn das Bild irgendeine Bewegung enthält. Der Differenzwert wird also klein, wenn man die Bewegung dadurch ausgleicht, daß man eine Differenz an den Pixelpositionen bildet, die dem Bewegungsvektor entspricht. Den Bewegungsvektor erhält man dadurch, daß man die Position des vorhergehenden Teilbilds entsprechend der festen Position des aktuellen Teilbilds ermittelt.
Das Ausgangssignal des Quantisierers 15 wird auch an einen Entquantisierer 21 angelegt. Das quantisierte Ausgangssignal wird in einem Entquantisierer 21 entquantisiert und anschließend in einer inversen DCT-Schaltung 22 DCT- rücktransformiert. Dadurch gewinnt man das ursprüngliche Videosignal zurück. Durch die DCT-Verarbeitung, Quantisierung, Entquantisierung und inverse DCT-Verarbeitung fehlen Teile der Information, und die ursprüngliche Information kann nicht vollständig wiedergegeben werden. Da das Ausgangssignal des Subtrahierers eine Differenzinformation darstellt, ist das Ausgangssignal der inversen DCT-Schaltung 22 auch eine Differenzinformation. Das Ausgangssignal der inversen DCT-Schaltung 22 wird an einen Addierer 23 angelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 23 wird über eine einstellbare Verzögerungsschaltung 24, die das Signal ungefähr um eine Teilbildperiode verzögert, und einen Bewegungskompensator 25 zurückgekoppelt. Der Addierer 23 gewinnt die aktuellen Teilbilddaten durch Addieren der Differenzdaten zu den Daten des vorhergehenden Teilbilds zurück und legt sie an die einstellbare Verzögerungsschaltung 24 an.
Die Daten des vorhergehenden Bilds aus der einstellbaren Verzögerungsschaltung 24 und die Daten des aktuellen Bilds aus dem Multiplexer 11 werden an einen Bewegungserkenner 26 angelegt, in dem der Bewegungsvektor erfaßt wird. Der Bewegungserkenner 26 ermittelt dem Bewegungsvektor durch eine vollständige Bewegungssuche, beispielsweise mit einer Anpaßrechnung. Bei der vollständigen Bewegungssuche zerlegt man das aktuelle Teilbild in eine feste Anzahl Blöcke. Für jeden Block ist ein Suchbereich von z. B. 15 horizontalen Pixeln x 8 vertikale Pixel eingestellt. Im Suchbereich, der dem vorhergehenden Teilbild entspricht, wird die Anpaßrechnung für jeden Block ausgeführt und eine musterübergreifende Näherung wird berechnet. Anschließend wird der vorhergehende Teilbildblock berechnet, der die kleinste Störung im Suchbereich liefert. Der Vektor, den man durch diesen Block erhält und der aktuelle Teilbildblock werden als Bewegungsvektor erfaßt. Der Bewegungserkenner 26 liefert den so ermittelten Bewegungsvektor an den Bewegungskompensator 25.
Der Bewegungskompensator 25 entnimmt ein entsprechendes Blockdatum aus der einstellbaren Verzögerungsschaltung 24, korrigiert es gemäß dem Bewegungsvektor und legt es über den Schalter 14 an den Subtrahierer 12 und nach einer Zeiteinstellung auch an den Addierer 23. Somit liefert der Bewegungskompensator 25 die bewegungskompensierten Daten des vorhergehenden Teilbilds über den Schalter 14 an den Subtrahierer 12. Ist der Schalter 14 eingeschaltet, so ergibt sich der bildübergreifende Kompressionsmodus. Ist der Schalter 14 ausgeschaltet, so wird bildintern komprimiert.
Der Schalter 14 wird abhängig von einem Bewegungsbewertungssignal ein- bzw. ausgeschaltet. Der Bewegungserkenner 26 erzeugt das Bewegungsbewertungssignal abhängig davon, ob die Größe des Bewegungsvektors einen festen Schwellwert übersteigt, und gibt es an eine Logikschaltung 27 aus. Die Logikschaltung 27 steuert das Ein- bzw. Ausschalten des Schalters 17 durch eine logische Bewertung, zu der das Bewegungsbewertungssignal und ein periodisches Refreshsignal verwendet werden. Das periodische Refreshsignal ist ein Signal, das das bildintern komprimierte Teilbild 1 nach Fig. 5 darstellt. Zeigt das periodische Refreshsignal die Eingabe des bildintern komprimierten Teilbilds 1 an, so schaltet die Logikschaltung 27 den Schalter 14 unabhängig vom Bewegungs bewertungssignal aus Gibt das Bewegungsbewertungssignal an, daß die Bewegung relativ schnell erfolgt und daß die kleinste Störung bei der Anpaßrechnung den Schwellwert übersteigt, so schaltet die Logikschaltung 27 den Schalter 14 aus, und die bildinterne Codierung findet auch dann für jeden Block statt, wenn Daten des bildübergreifend komprimierten Teilbilds P eingegeben werden. Tabelle 2 unten zeigt die Ein-Aus-Steuerung des Schalters 14 über die Logikschaltung 27. Tabelle 2
Fig. 8 zeigt eine Darstellung zum Erklären des Datenstroms von Aufzeichnungssignalen, die der Multiplexer 19 ausgibt.
Fig. 8 zeigt, daß das erste und sechste Teilbild des eingegebenen Videosignals in bildintern komprimierte Teilbilder 11 und 16 umgesetzt werden, und daß die zweiten bis fünften Teilbilder in bildübergreifend komprimierte Teilbilder P2 bis P5 umgesetzt werden. Das Verhältnis der Datenmenge zwischen einem bildintern komprimierten Teilbild I und einem bildübergreifend komprimierten Teilbild P beträgt (3 - 10) : 1. Die Datenmenge eines bildintern komprimierten Teilbilds 1 ist relativ groß, die Datenmenge eines bildübergreifend komprimierten Teilbilds P ist dagegen wesentlich geringer. Die Daten des bildübergreifend komprimierten Teilbilds P sind nicht decodierbar, bevor nicht andere Teilbilddaten decodiert sind.
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm des Decodierabschnitts (Wiedergabeabschnitts) eines herkömmlichen Aufzeichners für Codes mit variabler Länge.
Der Wiedergabekopf (nicht dargestellt) gibt codierte und komprimierte Daten, die auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind, wieder, und legt sie an einen Fehlerkorrekturdecoder 31 an. Der Fehlerkorrekturdecoder 31 korrigiert Fehler, die bei der Datenübertragung und -aufzeichnung entstehen. Die Wiedergabedaten aus dem Fehlerkorrekturdecoder 31 werden über einen Codepufferspeicher 32 an einen De coder 33 für Daten mit variabler Länge angelegt und zu Daten mit fester Länge decodiert. Auf den Codepufferspeicher 32 kann auch verzichtet werden.
Das Ausgangssignal aus dem Decoder 33 für Daten mit va riabler Länge wird in einem Entquantisierer 34 entquantisiert, in einer inversen DCT-Schaltung 35 einer inversen DCT unterworfen und zum ursprünglichen Videosignal decodiert. Das Videosignal wird an den Anschluß a eines Schalters 36 angelegt. Das Ausgangssignal des Decoders 33 für Daten mit variabler Länge wird auch an einen Headersignal-Entnehmer 37 angelegt. Der Headersignal-Entnehmer 37 gewinnt Headerinformation zurück, die anzeigt ob die Eingabedaten bildintern oder bildübergreifend komprimierte Daten sind, und legt sie an den Schalter 36 an. Erhält der Schalter 36 Headerinformation, die bildintern komprimierte Daten anzeigt, so wählt der Schalter den Anschluß a und gibt decodierte Daten aus der inversen DCT-Schaltung 35 aus.
Die bildübergreifend komprimierten Daten erhält man durch Addieren des Ausgangssignals aus der inversen DCT- Schaltung 35 und des Ausgangssignals des vorhergehenden Teilbilds aus dem Vorhersagedecoder 39 unter Verwendung eines Addierers 38. Das Ausgangssignal des Decodierers 33 mit variabler Länge wird an einen Bewegungsvektorentnehmer 40 angelegt, wodurch man den Bewegungsvektor erhält. Dieser Bewegungsvektor wird an einen Vorhersagedecoder 39 angelegt. Ein Teilbildspeicher 41 verzögert das decodierte Ausgangssignal aus dem Schalter 36 um eine Teilbildperiode. Der Vorhersagedecoder 39 kompensiert die decodierten Daten des vorhergehenden Teilbilds aus dem Teilbildspeicher 41 gemäß dem Bewegungsvektor und liefert sie dem Addierer 38. Der Addierer 38 decodiert die bildübergreifend komprimierten Daten durch das Addieren des Ausgangssignals aus dem Vorhersagedecoder 39 und des Ausgangssignals aus der inversen DCT-Schaltung 35 und legt die decodierten bildübergreifend komprimierten Daten an den Anschluß b des Schalters 36. Werden die bildübergreifend komprimierten Daten angelegt, so wählt der Schalter 36 aufgrund des Headers den Anschluß b und gibt die decodierten Daten aus dem Addierer 38 aus. Somit werden Kompression und Expansion ohne Verzögerung ausgeführt.
Das bildintern komprimierte Teilbild 1 und das bildübergreifend komprimierte Teilbild P unterscheiden sich jedoch in der Codemenge. Wird der in Fig. 8 dargestellte Datenstrom auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, so können die Wiedergabedaten beim Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit nicht unbedingt ein Teilbild wiedergeben. Zudem kann das bildübergreifend komprimierte Teilbild P nicht wiedergegeben werden, wenn beim Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit irgendein nicht decodiertes Teilbild entsteht, da es als eigenständiges Teilbild nicht decodierbar ist.
Beim oben beschriebenen herkömmlichen Codeaufzeichner mit variabler Länge tritt somit die Schwierigkeit auf, daß die Bildqualität eines wiedergegebenen Bilds beim Sonderwiedergabevorgang besonders stark nachläßt, da die Daten eines jeden Teilbilds unterschiedlich lang sind und einige Teilbilddaten einzelner Teilbilder nicht decodierbar sind.
Da die Daten eines jeden Teilbilds unterschiedlich lang sind und Teilbilddaten auftreten, die wie oben beschrieben nicht aus einem einzigen Teilbild heraus decodierbar sind, nimmt bei Sonderwiedergabevorgängen die Bildqualität besonders stark ab. Auch in diesem Fall ist es bei einem Videorecorder, der ein hochwirksames Codierverfahren verwendet, möglich, die codierten Daten in einem gewissen Umfang wiederzugeben und die Fehlerfortpflanzung durch ein Synchronisiersignal usw. zu unterdrücken. Treten jedoch bei Videokonferenzen, Videotelephonaten usw. nicht übertragene Daten auf, wobei hochwirksam codierte Signale beispielsweise an Fernsehgeräte angelegt werden, so pflanzen sich Fehler besonders stark fort und die Qualität der dargestellten Bilder wird außerordentlich schlecht.
Diese Schwierigkeit sei nun mit Bezug auf Fig. 10, Fig. 11 und Fig. 12(a) bis 12(f) beschrieben. Fig. 10 zeigt eine Darstellung zum Erklären eines Rundfunksystems, das für Videokonferenzen, Videotelephonate usw. eingerichtet ist.
In einem Rundfunksystem werden Videosignale aus (nicht dargestellten) Kameras in einem Codierer 151 hochwirksam codiert und in einem Fehlerkorrektur-Codierer 152 mit Fehlerkorrekturcodes entsprechend einer Übertragungsstrecke 154 versehen. Ein Übertragungsmodulator 153 moduliert das Ausgangssignal aus dem Fehlerkorrektur-Codierer 152 entspre chend der Übertragungsstrecke 154 und legt es dann nach dem Umsetzen in elektrische Wellen an die Übertragungsstrecke 154 an. Im Empfängerabschnitt werden über die Übertragungs strecke 154 zugeführte Signale in einem Empfängerdemodulator 155 demoduliert. Ein Fehlerkorrigierer 156 korrigiert in der übertragungsstrecke 154 erzeugte Fehler und speist sie in einen Schalter 157 und auch in einen VCR 158 ein. Der VCR 158 zeichnet die Eingangssignale auf oder gibt die Signale wieder und speist sie in den Schalter 157 ein. Ein vom Benutzer erzeugtes Umschaltsignal schaltet den Schalter 157 und wählt das Ausgangssignal des Fehlerkorrigierers 156 oder des VCR 158 und legt es an einen Decodierer 159 an. Der Decodierer 159 decodiert die hochwirksam codierten Signale zu ursprünglichen Signalen. Ein Fehlerkorrigierer 160 korrigiert die Fehler, die im decodierten Ausgangssignal unkorrigiert verblieben sind und legt sie an einen Fernsehmonitor (nicht dargestellt) an. Auf diese Weise werden in die Übertragungsstrecke 154 eingespeiste Rundfunksignale oder Wiedergabesignale aus dem VCR 158 auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors dargestellt.
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm zum Erklären des Aufbaus eines Videorecorders, der hochwirksam Codieren und Decodieren kann. Der in Fig. 10 dargestellte VCR ist rechts von der gestrichelten Linie genauso aufgebaut wie der VCR in Fig. 11.
Die Videosignale werden in einem Codierer 161 hochwirksam codiert und dann an einen Fehlerkorrektur-Codierer 162 angelegt. Der Fehlerkorrektur-Codierer 162 versieht die codierten Daten mit einem an Videorecorder angepaßten Fehler korrektur-Paritätscode und legt die Daten an einen Addierer 163 an. Der Addierer 163 fügt dem Ausgangssignal des Fehlerkorrektur-Codierers 162 ein Synchronisiersignal hinzu und ein ID-Signal, das in einem ID-Generator 164 erzeugt wurde, und legt das Ausgangssignal an einen Aufzeichner/Modulator 165 an. Der Aufzeichner/Modulator 165 moduliert dieses Ausgangssignal, um es an die Aufzeichnung mit einem Aufzeichnungsmedium anzupassen und legt es an den Aufzeichnungsverstärker 166 an. Dieser Aufzeichnungsverstärker 166 verstärkt die modulierten Signale und speist sie zum Aufzeichnen auf einem Band 168 in einen Magnetkopf 167 ein.
Bei einem Wiedergabevorgang aufgezeichneter Signale verfolgt der Magnetkopf 167 das Band 168, um die aufgezeichneten Signale wiederzugeben. Die Wiedergabesignale werden in einen Wiedergabeverstärker 169 eingespeist. Die Wiedergabesignale aus dem Wiedergabeverstärker 169 werden in einem Signalformer 170 entzerrt, um Störungen im Code zu verringern, und dann an einen Synchronisierer 171 angelegt. Der Synchronisierer 171 bildet aus den Wiedergabedaten Impulsfolgen wie bei den aufgezeichneten Daten und speist sie in einen Demodulator 172 ein. Der Demodulator 172 demoduliert die Wiedergabedaten und speist sie in einen Fehlerkorrigierer 173 ein. Der Fehlerkorrigierer 173 korrigiert Fehler in den Wiedergabedaten und legt sie an einen Decodierer 174 an. Der Decodierer 174 und der Fehlerkorrigierer 175 sind genauso aufgebaut wie der Decodierer 159 und der Fehlerkorrigierer 160 nach Fig. 10. Sie decodieren das Ausgangssignal des Fehlerkorrigierers 173 und geben die fehlerkorrigierten Ausgangssignale nach der Fehlerkorrektur aus.
Man nehme nun an, daß der Schalter 157 in Fig. 10 den VCR 158 wählt. In den VCR 158 werden Daten eingespeist, die von einer Rundfunkstation über die übertragungsstrecke 154 übertragen werden. Die von einer Rundfunkstation über die Übertragungsstrecke 154 übertragenen Daten werden an den Fehlerkorrigierer 156 angelegt. Damit wird die Aufzeichnungsdatenfolge nach Fig. 12(a) an den VCR 158 angelegt. In dieser Zeichnung bezeichnet der Index n die Spurnummer und der Index m bezeichnet die Datenfolgennummer. Gn,m bezeichnet also die Datenfolge m auf der Spur n.
Wird die Datenfolge Gn,1 bis Gn,m im VCR 158 aufgezeichnet und diese Datenfolge ohne Fehler wiedergegeben, so ist die codierte und decodierte Datenfolge identisch mit der Wiedergabedatenfolge beim normalen Wiedergabevorgang nach Fig. 12(b). Bei der Wiedergabe mit dreifacher Geschwindigkeit kreuzt der Magnetkopf jedoch wie oben beschrieben die Spuren, und daher stimmen die Wiedergabedaten nicht mit den aufgezeichneten Daten überein. Es werden die Datenfolgen k0 bis k1 auf der ersten Spur wiedergegeben, siehe Fig. 12(c), die Datenfolgen k2 bis k3 auf der zweiten Spur und die Datenfolgen k4 bis k5 auf der dritten Spur.
Der VCR 158 führt die Demodulier-, Fehlerkorrektur- und Decodiervorgänge für diese Wiedergabedaten aus. Da es jedoch möglich ist, daß die Daten an denjenigen Stellen nicht kor rekt wiedergegeben werden, an denen die Aufzeichnungsspuren umgeschaltet werden und die Wiedergabedatenfolgen zudem an den Umschaltstellen der Aufzeichnungsspuren unterbrochen werden, sind die Daten in der Nähe der Spurumschaltpunkte nicht zum Decodieren verwendbar. Im VCR 158 werden die Videodaten mit einem hinzugefügten Synchronisiersignal und einem ID-Signal aufgezeichnet, das in der Synchronisiersignaleinheit im Synchronisierer 171 beim Wiedergeben demoduliert wird. Werden daher die Daten in der Mitte eines Synchronisierblocks nicht wiedergegeben, so kann die Datendemodulation am Anfangspunkt des nächsten Synchronisierblocks beginnen. Damit wird der gestrichelt dargestellte Abschnitt der Wiedergabedaten in Fig. 12(d) bei einer Abtastung im Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit verglichen mit Fig. 12(c) nicht ausgegeben.
Werden jedoch der Header und die Adresse zu den Daten hinzugefügt, so kann ein Fernsehmonitor die Bilder aus diesen Daten nicht wieder aufbauen und zeigt einfach Bilder in der Reihenfolge der eingegebenen Bilddaten an. Da die übertragenen Datenfolgen mit variabler Länge codierte Datenfolgen sind, so ist es auch dann nicht möglich, den Anfangspunkt der nächsten Datenfolge k2's zu erkennen, wenn die Datenlänge des gestrichelten Teils in Fig. 12(d) bekannt ist. Demgemäß ist es nicht möglich, Wiedergabebilder unter Verwendung aller Wiedergabe-Ausgangssignale aus dem VCR 158 auf dem Bildschirm eines Fernsehmonitors darzustellen, und die Informationsdaten werden auch dann nicht wirkungsvoll benutzt, wenn ihnen ein Fehlerflag zugefügt ist. D. h., daß in einem System, das die eingegebenen Datenfolgen fortlaufend decodiert, beispielsweise einem Videotelephon, bei einer Datenunterbrechung die nachfolgenden Daten nicht wirkungsvoll verwendet werden können.
Um die Fehlerfortpflanzung zu unterbinden, kann das Decodieren für eine festgelegte Zeitperiode am Spuranfang freigegeben werden, wobei der Spuranfang als Anfangspunkt einer Datenfolge nach Fig. 12(e) festgelegt wird. Dadurch ist eine Datenfolge G1, K0' bis G1, K1' decodierbar. Fig. 12(f) zeigt ein Beispiel, bei dem die Datenposition mit einer Δ-Markierung als Startposition der Datenfolge eingestellt wurde. In diesem Fall ist die Datenfolge G1, 11 bis G1, 12 decodierbar.
Wie oben beschrieben tritt auch die Schwierigkeit auf, daß beim Übertragen nicht fortlaufender Daten die verfügbaren Daten für einen wirksamen Gebrauch beim Wiedergabevorgang besonders stark abnehmen.
In Fig. 13 ist ein Wiedergabesignal-Verarbeitungsverfahren dargestellt, das einen besonderen Wiedergabevorgang ausführen kann und dazu die genannten Sonderwiedergabeköpfe verwendet. In dieser Zeichnung wird ein von einem Wiedergabekopf 210 wiedergegebenes Signal in einem Verstärker 211 verstärkt und an einen Detektor 250 und einen Schalter 223 angelegt. In ähnlicher Weise wird ein vom Sonderkopf 216 wiedergegebenes Signal in einem Verstärker 217 verstärkt und an einen Detektor 251 und den Schalter 223 angelegt. In den Detektoren 250 und 251 werden Hüllkurvenbestandteile von entsprechenden Signalen erkannt und an einen Amplitudenkomparator 252 angelegt. Im Amplitudenkomparator 252 werden die Amplituden der beiden Signale verglichen, und das Ergebnis wird an den Schalter 253 angelegt.
An den Schalter 253 wird auch ein Schaltsignal angelegt, und über ein Moduswahlsignal wird eines der beiden Signale gewählt und als Steuersignal in den Schalter 223 eingegeben. Der Schalter 223 wählt abhängig von diesem Steuersignal eines der Ausgangssignale aus den Verstärkern 211 und 217 und legt es an einen Demodulator 224 an, in dem das Ausgangssignal demoduliert wird. Ein Wiedergabeprozessor 254 erzeugt aus dem demodulierten Signal das ursprüngliche Bildsignal.
Das beschriebene Schaltsignal wird dazu verwendet, ein voreingestelltes Kopfausgangssignal zu wählen. Hat der Schalter 253 dieses Signal gewählt, so werden die Ausgangssignale der Verstärker 211 und 217 abwechselnd gewählt. Der Amplitudenkomparator 252 wählt normalerweise das Signal mit der größeren Amplitude. Wählt daher das Moduswahlsignal im Schalter 253 das Ausgangssignal des Amplitudenkomparators 252, so wird im Schalter 223 von den Ausgangssignalen der Verstärker 211 und 217 dasjenige mit der größeren Amplitude gewählt.
Fig. 14 erläutert die Abtastbahnmuster beim Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit. Obwohl in dieser Zeichnung die Spuren schräg auf dem Band verlaufen, ist die Bahn der Köpfe wegen der dreifachen Geschwindigkeit senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bands. Daher verläuft die Kopfbahn über die Spuren b, c und d. Da sich jedoch die Azimutwinkel der Spuren b und c von denen der Spuren c und d unterscheiden, werden die Daten auf Spur 1 durch die Wahl von Wiedergabedaten wiedergegeben, beispielsweise von den Wiedergabeköpfen von 5 bis A aus Spur 1, von den Sonderköpfen von A bis B und von den Wiedergabeköpfen von B bis E.
Werden analoge Signale auf diese Weise wiedergegeben, so erhält man auf dem Bildschirm ein Bild ohne Rauschbalken. Da die Daten bei digitaler Verarbeitung auf dem Band jedoch blockweise aufgezeichnet werden, können die Signale in Blockmitte umgeschaltet werden, wenn von zwei Köpfen wiedergegebene Signale abhängig von der Amplitude oder einem voreingestellten Umschaltpunkt umgeschaltet werden. In diesem Fall entstehen vor oder nach dem Umschalten ungültige Daten, da die Daten des Blocks keinen Sinn ergeben. Dieser Zustand ist in Fig. 15(a) und 15(b) dargestellt.
Fig. 15(a) zeigt die Daten, die der Wiedergabekopf wiedergibt. Fig. 15(b) zeigt die Daten, die der Sonderkopf wiedergibt. "SY", "ID", "D" und "PA" bezeichnen das Synchronisiersignal, das ID-Signal, das Daten- und das Paritätssignal. Die Signale von "SY" bis "PA" bilden einen Block.
Nimmt man an, daß die Umschaltpunkte auf die Punkte A und B eingestellt sind, so werden die Signale in der Mitte der Daten D umgeschaltet. Ist der Umschaltpunkt A, so werden die Signale synchronisiert, da die Positionen der beiden "SY" übereinstimmen. Die Daten sind jedoch ungültig, da sich die Spuren unterscheiden. Somit enthält der Abschnitt a in (a) und der Abschnitt b in Fig. 15(b) ungültige Daten. Ist der Umschaltpunkt B, so sind die Signale nicht synchronisiert, da beide "SY" von ihrer Lage abweichen. Ist der Um schaltpunkt voreingestellt oder ist er amplitudenabhängig eingestellt, so werden vor und nach dem Umschaltpunkt ungültige Daten erzeugt. Zudem sind die Signale in manchen Fällen nicht synchronisierbar.
Wird ein bespieltes Videoband in einem VTR mit dreifacher Geschwindigkeit wiedergegeben, so kreuzt die Kopfbahn drei Spuren auf dem Magnetband. Um zu verhindern, daß sich Azimutwinkel unterscheiden oder Rauschbalken auf dem Bildschirm erscheinen, wurden in der Nähe der normalen Wiedergabeköpfe Sonderwiedergabeköpfe bereitgestellt, und die aufgezeichneten Daten wurden durch Umschaltsignale wiedergegeben, die die entsprechenden Wiedergabeköpfe wiedergeben. Werden die aufgezeichneten Daten jedoch digital verarbeitet und der Umschaltpunkt voreingestellt oder abhängig von der Signalamplitude gewählt, so entstehen vor oder nach dem Umschaltpunkt ungültige Daten, und die Signale sind in gewissen Fällen nicht synchronisierbar.
EP-A-0424026 offenbart ein Videosignal-Übertragungssystem, das viele Merkmale des besprochenen herkömmlichen Systems aufweist.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Wiedergabe digitaler Videodaten mit unterschiedlich langen Codes bereitgestellt, die durch Datenkompression innerhalb eines Bilds und durch Datenkompression über die Bildgrenzen hinweg codiert werden, umfassend:
eine Decodiervorrichtung, die eine Fehlererkennungsvorrichtung zum Erkennen von Fehlern in hochwirksam codierten Daten enthält, wobei die Daten für jeden Block in einem codierten Datum gemultiplexte Adreßinformation enthalten;
eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Nulldaten in Blockeinheiten, zu denen eine Fehlermarkierung hinzugefügt wurde;
eine Schaltvorrichtung zum wahlweisen Ausgeben der decodierten Daten oder des Ausgangssignals aus der Nulldatenerzeugungsvorrichtung;
eine Steuervorrichtung zum Steuern der Schaltvorrichtung, um einen decodierten Datenblock, der einen Fehler enthält, durch das Ausgangssignal der Nulldatenerzeugungsvorrichtung zu ersetzen, indem eine Fehlerblockadresse im erfaßten Ergebnis der Fehlererkennungsvorrichtung erkannt wird; und
eine zusätzliche Dateneinfügevorrichtung zum Einfügen zusätzlicher Daten zwischen einem Block aus Nulldaten und dem nächsten fehlerfreien Block decodierter Daten, um die Datenausgabegeschwindigkeit der Schaltvorrichtung konstant zu halten.
Dadurch wird ein wiedergegebenes Bild verbessert.
Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um ihre Vorteile darzulegen beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
Es zeigt:
Fig. 1(a) und 1(b) Darstellungen zum Erklären der un terschiedlichen Positionen im Teilbild und auf einem Aufzeichnungsmedium für ein herkömmliches Beispiel;
Fig. 2(a) bis 2(d) Darstellungen zum Erklären des Zusammenhangs zwischen den Bahnmustern und der Wiedergabehüllkurve bei einer Wiedergabe mit dreifacher Geschwindig keit;
Fig. 3 eine Darstellung zum Erklären des Aufbaus des Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabekopfs;
Fig. 4(a) und 4(b) Darstellungen zum Erklären des Aufbaus des Wiedergabe-Teilbilds in einem herkömmlichen Beispiel;
Fig. 5 eine Darstellung zum Erklären des Kompressionsverfahrens gemäß der Richtlinie H. 261;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zum Erklären der Aufzeichnungsseite eines herkömmlichen Aufzeichners mit variabler Codelänge, bei dem eine Vorhersagecodierung verwendet wird;
Fig. 7 eine Darstellung zum Erklären des Makroblocks;
Fig. 8 eine Darstellung zum Erklären des Datenstroms aufgezeichneter Signale im Aufzeichner nach Fig. 6;
Fig. 9 ein Blockdiagramm zum Erklären der Decoderseite (Wiedergabeseite) eines herkömmlichen Aufzeichners mit variabler Codelänge;
Fig. 10 ein Blockdiagramm zum Erklären der Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
Fig. 11 ein Blockdiagramm zum Erklären der Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
Fig. 12(a) bis 12(f) Darstellungen zum Erklären der Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
Fig. 13 ein Blockdiagramm zum Erläutern der herkömmlichen Anordnung;
Fig. 14 eine Darstellung zum Erklären des Zusammenhangs zwischen den Spuren und der Kopfbahn;
Fig. 15(a) und 15(b) Diagramme zum Erklären der Anordnung komprimiert codierter Bilddaten;
Fig. 16 ein Blockdiagramm zum Erklären einer Ausführungsform des Codierungsabschnitts der erfindungsgemäßen Einrichtung;
Fig. 17 ein Blockdiagramm zum Erklären einer Ausführungsform des Decodierungsabschnitts der erfindungsgemäßen Einrichtung;
Fig. 18(a) bis 18(c) Darstellungen zum Erläutern der Ausführungsform nach Fig. 16; und
Fig. 19(a) bis 19(c) Darstellungen zum Erläutern der Arbeitsweise der Einrichtung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 17.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im weiteren mit Bezug auf Fig. 16 bis Fig. 19 beschrieben.
Fig. 16 zeigt ein Blockdiagramm des Codierungsabschnitts der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung. Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm des Decodierungsabschnitts der Erfindung. In Fig. 16 und 17 werden diejenigen Teile, die mit den Komponenten in Fig. 11 identisch sind, mit den gleichen Buchstaben bzw. Symbolen bezeichnet. Diese Merkmale der Ausführungsform werden auf eine Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung angewendet.
In Fig. 16 werden über die Übertragungsstrecke 180 empfangene Videosignale in den Empfangsdemodulator 181 eingegeben. Die empfangenen Videosignale werden nacheinander teilbildweise übertragen. Jedes Teilbild ist in kleine Blöcke zu 8 Pixel in waagrechter Richtung x 8 Pixel in senkrechter Richtung unterteilt. Dem Anfang des Teilbilds wird ein Anfangsflag hinzugefügt. Zudem wird jeder Datenblock mit einer DCT-Verarbeitung usw. codiert. Der Empfangsdemodulator 181 demoduliert die empfangenen Videosignale und liefert sie an einen Formatumsetzer 182 und den Adreßgenerator 183. Der Multiplexer 184 multiplext die Ausgangssignale des Adreßgenerators 183 und des Formatumsetzers 182.
Fig. 18(a) bis 18(c) sind Darstellungen zum Erklären des Formatumsetzers 182, des Adreßgenerators 183, des Multiplexers 184 und des Fehlerkorrektur-Codierers 162.
Die Bilddaten für ein Teilbild aus der Übertragungsstrecke 180 werden mit einem Anfangsflag versehen, das den Beginn des Teilbilds anzeigt, siehe Fig. 18(a). Anschließend bestehen die Buddaten aus einer Anzahl Blockdaten mit den Blöcken 1, 2 Der Adreßgenerator 183 weist dem Anfangsfiag eine Reihe Teilbildnummern oder Header zu und erzeugt die Adreßdaten, beispielsweise Block (B) 1, 2 ... für jeden Block 1, 2 ... Anschließend werden die Blöcke an den Multiplexer 184 angelegt. Der Formatumsetzer 182 setzt das empfangene Bilddatenformat so um, daß die Adreßdaten am Anfang eines jeden Blocks liegen, und legt sie an den Multiplexer 184 an. Der Multiplexer 184 fügt dem Anfang sämtlicher Datenblöcke Adreßdaten bei und liefert den in Fig. 18(b) dargestellten Datenstrom an den Fehlerkorrektur-Codierer. Um die Wirksamkeit der Datenwiedergabe zu vergrößern, kann der Formatumsetzer 182 auch die Wiedergabedatenfolge verändern.
Der Fehlerkorrektur-Codierer 162 fügt ein an das Aufzeichnen angepaßtes Paritätssignal P an das Ausgangssignal des Multiplexers 184 an und liefert es an den Addierer 163. Der Synchronisier/ID-Generator 164 erzeugt ein Synchronisiersignal und ein ID-Signal und legt sie an den Addierer 163 an. Der Addierer 163 gibt das Ausgangssignal des Fehlerkorrektur-Codierers 162 mit dem zugefügten Synchronisiersignal S aus. Schließlich gibt der Addierer 163 einen Datenstrom aus, bei dem das Synchronisiersignal 5 dem Anfang der Teilbildnummer und das Paritätssignal P und das Synchronisiersignal 5 der Mitte des Datenstroms hinzugefügt wurden, siehe Fig. 18(c).
Das Ausgangssignal des Addierers 163 wird in den Aufzeichner/Modulator 165 eingespeist. Der Aufzeichner/Modulator 165 moduliert das Ausgangssignal des Addierers 163, um es an die Aufzeichnung anzupassen, und legt es an den Aufzeichnungsverstärker 166 an. Der Aufzeichnungsverstärker 166 verstärkt das modulierte Signal aus dem Aufzeichner/Modulator 165 und speist es zum Aufzeichnen auf dem Magnetband 168 in den Magnetkopf 167 ein.
Im Decodierabschnitt gibt der Magnetkopf 167 die auf dem Magnetband 168 aufgezeichneten Daten wieder, siehe Fig. 17. Die Wiedergabesignale aus dem Magnetkopf 167 werden dem Wiedergabeverstärker 169 zugeführt. Der Wiedergabeverstärker 169 verstärkt die Wiedergabesignale und speist sie in den Signalformer 170 ein. Der Signalformer 170 formt die Kurven der Wiedergabesignale und entfernt Störungen im Code, um die Datenerkennung zu ermöglichen, und legt sie anschließend an den Synchronisierer 171 an. Der Synchronisierer 171 entnimmt die Signale und die ID-Signale und liefert die Wiedergabedaten mit dem Synchronisiersignal synchronisiert an den Demodulator 172. Der Demodulator 172 demoduliert die Wiedergabedaten und legt sie an den Fehlerkorrigierer 193 an.
Der Fehlerkorrigierer 193 korrigiert Fehler in den Wiedergabedaten und legt sie an die Verzögerungsschaltung 185 an. Gleichzeitig fügt er den Daten, die nicht korrigiert werden konnten, ein Fehlerflag hinzu. Der Fehlerkorrigierer 193 erzeugt zudem ein Fehlerflag und Adreßdaten der decodierten Daten für den Nulldaten-Erzeugungscontroller 186. Der Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 erzeugt aus dem Fehlerflag und den Adreßdaten die Adreßdaten für einen Block, der Fehler aufweist (Fehlerblock), und legt sie an die Schalter 187 und 188 an. Gleichzeitig steuert der Nulldaten- Erzeugungscontroller 186 die Verzögerungsschaltung 185.
Zeigt ein Fehlerflag einen Adreßdatenfehler an, so erzeugt der Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 Adreßdaten durch Schätzen einer Adresse aus den Adreßdaten vor dem Fehler und den Adreßdaten nach dem Fehler.
Das Ausgangssignal des Generators 189 für Nulldaten, die als fehlerhaft gekennzeichnet sind, wird an den Anschluß "a" des Schalters 187 angelegt, und die Bitquelle 190 zum Datenlängeneinstellen wird an den Anschluß "b" angelegt. Der Generator 189 für Nulldaten, die als fehlerhaft gekennzeichnet sind, erzeugt Nulldaten, zu denen ein Flag (F) hinzugefügt wurde, um anzuzeigen, daß sich in der Blockeinheit keine redundanten Bits oder Daten befinden, die beim Decodieren vernachlässigt wurden. Die Bitquelle 190 zum Datenlängeneinstellen liefert Ausgleichsbits, damit sich ein fehlerhafter Block in fehlerfreie Blöcke einfügt. Der Schalter 187 wählt gesteuert durch das Ausgangssignal des Nulldaten- Erzeugungscontrollers 186 den Anschluß "a" oder "b" und legt dieses Ausgangssignal an den Anschluß "b" des Schalters 188 an.
An den Anschluß "a" des Schalters 188 wird das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 185 angelegt. Die Verzögerungsschaltung 185 stellt den zeitlichen Bezug mit dem Ausgangssignal des Schalters 187 her; sie verzögert hierzu gesteuert durch den Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 das Ausgangssignal des Fehlerkorrigierers 193. Der Schalter 188 wählt gesteuert durch den Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 den Anschluß "a" oder "b" und gibt für einen fehlerfreien Block das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 185 direkt aus. Für einen fehlerhaften Block gibt er anstelle des Ausgangssignals der Verzögerungsschaltung 185 das Ausgangssignal des Schalters 187 aus.
Es wird nun die Arbeitsweise der so aufgebauten Einrichtung gemäß dieser Ausführungsform mit Bezug auf die Darstellungen in Fig. 19(a) bis 19(c) beschrieben. Fig. 19(a) zeigt zusammengesetzte Daten für eine Abtastung des Kopfs bei einem Wiedergabevorgang mit dreifacher Geschwindigkeit.
Fig. 19(b) zeigt das Ausgangssignal des Schalters 188, und Fig. 19(c) zeigt das Ausgangssignal des Generators 189 für Nulidaten, die als fehlerhaft gekennzeichnet sind. In dieser Zeichnung zeigen die gestrichelt dargestellten Abschnitte zwischen G1, k1' und G2, k2' und zwischen G2, k3' und G3, k4' jeweils Daten, die nicht wiederherstellbar sind, normalerweise Daten, die viele Fehler enthalten, oder unbrauchbare Daten, zu denen kein Synchronisiersignal wiedergegeben wird.
Im Aufzeichnungsabschnitt demoduliert der Empfangsdemodulator 181 die Daten, die über die Übertragungsstrecke 180 eingegeben wurden und liefert die demodulierten Daten an den Formatumsetzer 182 und den Adreßgenerator 183. Der Formatumsetzer 182, der Adreßgenerator 183 und der Multiplexer 184 fügen am Anfang der Teilbilddaten eine Teilbildnummer hinzu. Die demodulierten Daten werden auch mit Adreßdaten für jeden Block versehen und an den Fehlerkorrektur-Codierer 162 angelegt. Der Fehlerkorrektur-Codierer 162 fügt den Empfangsdaten ein Paritätssignal P zu. Der Addierer 163 addiert ein Synchronisiersignal S und ein ID-Signal. Anschließend werden die Daten an den Aufzeichnungsmodulator 165 angelegt.
Der Aufzeichnungsmodulator 165 moduliert das Ausgangssignal aus dem Addierer 163, um es an die Aufzeichnung anzupassen, und speist es über den Aufzeichnungsverstärker 166 zum Aufzeichnen auf dem Magnetband 168 in den Magnetkopf 167 ein.
Im Wiedergabeabschnitt erhält man die in Fig. 19(a) dargestellten Wiedergabedaten aus dem Magnetkopf 167, wenn mit dreifacher Geschwindigkeit wiedergegeben wird. Diese Wiedergabedaten werden über den Wiedergabeverstärker 169 zum Signalformen in den Signalformer 170 eingegeben. Der Synchronisierer 171 erkennt die Synchronisiersignale und demoduliert die Daten gemäß dem Synchronisiersignal im Demodulator 172. Das demodulierte Ausgangssignal wird nach der Fehlerkorrektur im Fehlerkorrigierer 193 in die Verzögerungsschaltung 185 eingespeist.
Der Fehlerkorrigierer 183 fügt ein Fehlerflag zu dem Abschnitt hinzu, der in Fig. 19(a) gestrichelt dargestellt ist, d. h. den Blöcken G1, (k1 + 1)' bis G2, (k2 - 1)' und den Blöcken G2, (k3 + 1)' bis G3, (k4 - 1)', und legt diese Adreßdaten an den Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 an. Der Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 bestimmt aus dem Fehlerflag und den Adreßdaten die Verzögerungsdauer in der Verzögerungsschaltung 185 und steuert gleichzeitig die Schalter 187 und 188. Der Schalter 187 liefert für die Zeitspanne eines Fehlerblocks für jeden Datenblock Nulidaten (Fig. 19(c)) aus dem Generator 189 für Nulldaten, die als fehlerhaft gekennzeichnet sind, an den Anschluß "b" des Schalters 188. Anschließend legt er Datenlängen-Ausgleichsbits an den Anschluß "b" des Schalters 188 an, um diese Nulldaten in die benachbarten fehlerfreien Datenblöcke einzufügen.
Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 185 wird an den Anschluß "a" des Schalters 188 angelegt. Der Schalter 188 wählt über den Nulldaten-Erzeugungscontroller 186 gesteuert den Anschluß "a" oder "b". Damit wählt der Schalter 188 für die Zeitspanne, die den Blöcken G1, k0' bis G1, k1' entspricht, die Verzögerungsschaltung 185, siehe Fig. 19(a), und gibt das demodulierte Ausgangssignal der Wiedergabedaten direkt aus. In der Zeitspanne, die den Blöcken G1, k1' bis G2, k2' entspricht, wählt der Schalter 188 das Ausgangssignal des Schalters 187 und gibt die als fehlerhaft gekennzeichneten Nulldatenblöcke G1, (k1 + 1) bis G2, (k2 - 1)' aus. Weiterhin gibt der Schalter 188 ein Datenlängen-Ausgleichsbit zum Ausgleichen der Aufzeichnungsdaten aus (schräg schraffierter Abschnitt), damit dieser Nulldatenblock und der Block G2, k2' aufeinander folgen. Anschließend wählt der Schalter 188 für die Zeitspanne, die den Blöcken G2, k2' bis G2, k3' entspricht, das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 185. Nun wählt der Schalter 188 den Anschluß "b" und gibt die Nulldatenblöcke G2, (k3 + 1)' bis G3, (k4 - 1)' und ein schräg schraffiert dargestelltes Datenlängen-Ausgleichsbit aus. Für die Zeitspanne, die den nächsten Blöcken G3, k4' bis G3, k5' entspricht, wählt der Schalter 188 das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 185. Somit werden als fehlerhaft gekennzeichnete Nulldaten in die nicht wiedergegebenen Abschnitte eingefügt, die in Fig. 19(a) gestrichelt dargestellt sind, und der Schalter 188 gibt fortlaufende sequentielle Daten aus.
Wie beschrieben werden in der Erfindung im Codierabschnitt der Übertrag ungseinrichtung Daten mit einer Adresse versehen. Im Decodierabschnitt erzeugt der Fehlerkorrigierer 193 ein Fehlerflag und seine Adreßdaten. Auch dann, wenn Daten eingespeist werden, die durch fehlende Daten unterbrochen sind, wird der Fehlerblock abhängig von den Fehlerblock-Adreßdaten durch als fehlerhaft gekennzeichnete Nulldaten ersetzt, und es werden sequentielle Daten mit zugefügten fortlaufenden Adressen ausgegeben. Wird das Ausgangssignal des Schalters 188 an eine Einrichtung angelegt, die Bilder in der Reihenfolge der eingegebenen Bilddaten sequentiell wiedergibt, so wird der Nulldatenabschnitt, der dem Fehlerblock entspricht, nicht wiedergegeben. Alle anderen Daten sind jedoch wiedergebbar, und die Fehlerfortpflanzung kann so klein wie möglich gemacht werden. Dadurch verbessert sich die Qualität der wiedergegebenen Bilder.

Claims

1. Einrichtung zur Wiedergabe digitaler Videodaten mit unterschiedlich langen Codes, die durch Datenkompression innerhalb eines Bilds und durch Datenkompression über die Bildgrenzen hinweg codiert werden, umfassend:

eine Decodiervorrichtung (172), die eine Fehlererkennungsvorrichtung zum Erkennen von Fehlern in hochwirksam codierten Daten enthält, wobei die Daten für jeden Block in einem codierten Datum gemultiplexte Adressinformation enthalten;

eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung (189) zum Erzeugen von Nulldaten in Blockeinheiten, zu denen eine Fehlermarkierung hinzugefügt wurde;

eine Schaltvorrichtung (188) zum wahlweisen Ausgeben der decodierten Daten oder des Ausgangssignals aus der Nulldatenerzeugungsvorrichtung;

eine Steuervorrichtung (186) zum Steuern der Schaltvorrichtung, um einen decodierten Datenblock, der einen Fehler enthält, durch das Ausgangssignal der Nulldatenerzeugungsvorrichtung zu ersetzen, indem eine Fehlerblockadresse im erfaßten Ergebnis der Fehlererkennungsvorrichtung erkannt wird; und

eine zusätzliche Dateneinfügevorrichtung (190, 187) zum Einfügen zusätzlicher Daten zwischen einem Block aus Nulldaten und dem nächsten fehlerfreien Block codierter Daten, um die Datenausgabegeschwindigkeit der Schaltvorrichtung konstant zu halten.