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Die Erfindung betrifft allgemein eine digitale
Signalaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung und
insbesondere die Aufzeichnung mit unterschiedlich langen Codes in
der digitalen Signalaufzeichnungs- und
Wiedergabeeinrichtung.
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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.
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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.
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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.
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Fig. 3 zeigt eine Darstellung zum Erklären des Aufbaus der
Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfe.
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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).
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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
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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.
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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.
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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).
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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.
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Fig. 5 zeigt eine Darstellung zum Erklären der
Videodatenkompression gemäß der CCITT-Richtlinie.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Fig. 8 zeigt eine Darstellung zum Erklären des
Datenstroms von Aufzeichnungssignalen, die der Multiplexer 19
ausgibt.
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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.
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Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm des Decodierabschnitts
(Wiedergabeabschnitts) eines herkömmlichen Aufzeichners für
Codes mit variabler Länge.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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EP-A-0424026 offenbart ein
Videosignal-Übertragungssystem, das viele Merkmale des besprochenen herkömmlichen
Systems aufweist.
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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:
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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;
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eine Nulldatenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von
Nulldaten in Blockeinheiten, zu denen eine Fehlermarkierung
hinzugefügt wurde;
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eine Schaltvorrichtung zum wahlweisen Ausgeben der
decodierten Daten oder des Ausgangssignals aus der
Nulldatenerzeugungsvorrichtung;
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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
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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.
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Dadurch wird ein wiedergegebenes Bild verbessert.
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Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und
um ihre Vorteile darzulegen beispielhaft mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben
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Es zeigt:
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Fig. 1(a) und 1(b) Darstellungen zum Erklären der un
terschiedlichen Positionen im Teilbild und auf einem
Aufzeichnungsmedium für ein herkömmliches Beispiel;
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Fig. 2(a) bis 2(d) Darstellungen zum Erklären des
Zusammenhangs zwischen den Bahnmustern und der
Wiedergabehüllkurve bei einer Wiedergabe mit dreifacher Geschwindig
keit;
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Fig. 3 eine Darstellung zum Erklären des Aufbaus des
Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabekopfs;
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Fig. 4(a) und 4(b) Darstellungen zum Erklären des
Aufbaus des Wiedergabe-Teilbilds in einem herkömmlichen
Beispiel;
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Fig. 5 eine Darstellung zum Erklären des
Kompressionsverfahrens gemäß der Richtlinie H. 261;
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Fig. 6 ein Blockdiagramm zum Erklären der
Aufzeichnungsseite eines herkömmlichen Aufzeichners mit variabler
Codelänge, bei dem eine Vorhersagecodierung verwendet wird;
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Fig. 7 eine Darstellung zum Erklären des Makroblocks;
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Fig. 8 eine Darstellung zum Erklären des Datenstroms
aufgezeichneter Signale im Aufzeichner nach Fig. 6;
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Fig. 9 ein Blockdiagramm zum Erklären der Decoderseite
(Wiedergabeseite) eines herkömmlichen Aufzeichners mit
variabler Codelänge;
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Fig. 10 ein Blockdiagramm zum Erklären der
Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
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Fig. 11 ein Blockdiagramm zum Erklären der
Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
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Fig. 12(a) bis 12(f) Darstellungen zum Erklären der
Schwierigkeit bei einem herkömmlichen Beispiel;
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Fig. 13 ein Blockdiagramm zum Erläutern der
herkömmlichen Anordnung;
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Fig. 14 eine Darstellung zum Erklären des Zusammenhangs
zwischen den Spuren und der Kopfbahn;
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Fig. 15(a) und 15(b) Diagramme zum Erklären der
Anordnung komprimiert codierter Bilddaten;
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Fig. 16 ein Blockdiagramm zum Erklären einer
Ausführungsform des Codierungsabschnitts der erfindungsgemäßen
Einrichtung;
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Fig. 17 ein Blockdiagramm zum Erklären einer
Ausführungsform des Decodierungsabschnitts der erfindungsgemäßen
Einrichtung;
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Fig. 18(a) bis 18(c) Darstellungen zum Erläutern der
Ausführungsform nach Fig. 16; und
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Fig. 19(a) bis 19(c) Darstellungen zum Erläutern der
Arbeitsweise der Einrichtung gemäß der Ausführungsform nach
Fig. 17.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im weiteren
mit Bezug auf Fig. 16 bis Fig. 19 beschrieben.
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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.
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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.
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Fig. 18(a) bis 18(c) sind Darstellungen zum Erklären
des Formatumsetzers 182, des Adreßgenerators 183, des
Multiplexers 184 und des Fehlerkorrektur-Codierers 162.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.