JP2982305B2 - ディジタル記録再生装置 - Google Patents

ディジタル記録再生装置

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JP2982305B2 JP40045390A JP40045390A JP2982305B2 JP 2982305 B2 JP2982305 B2 JP 2982305B2 JP 40045390 A JP40045390 A JP 40045390A JP 40045390 A JP40045390 A JP 40045390A JP 2982305 B2 JP2982305 B2 JP 2982305B2
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号をディジタル
符号化して記録再生する装置、例えばディジタルVTR
等に関する。
【0002】
【従来の技術】映像信号をディジタル符号化して、記録
再生するVTRとして、例えば『ディジタルビデオ記録
技術』江藤外著、日刊工業新聞社1990年8月発行、
133頁から155頁に記載されているように、記録す
る信号をコーンポーネント信号としたD1VTRと、コ
ンポジット信号としたD2VTRが実用化されている。
これら2つのVTRは、いずれも映像信号の帯域に比べ
て十分に高いレートで標本化し、8ビットで量子化し
て、積符号構成の誤り訂正符号を付加して、磁気テープ
上に記録する。記録すべきデータは、100Mbpsな
いし200Mbps以上であり、磁気テープとしては、
酸化物かメタル粉かという材質の違いはあるが、19m
mテープ幅の大きなカセットパッケージが用いられてい
る。
【0003】しかしこれらのVTRは、映像信号を直接
ディジタル符号化しているため、上記したように非常に
膨大なデータを記録する必要があり、小型カセットパケ
ージを使用するに至っていない。このためこれらのVT
Rは、屋内での使用を前提としたものが主で、エレクト
リックニュースギャザリング(ENG)といった屋外で
の使用には適していない。
【0004】これに対し映像信号の特質を利用して、デ
ータの圧縮を行い記録すべきデータ量を減らし、小型カ
セットパッケージに記録可能とさせるVTRの提案が、
アイイーイーイー・トランザクションズ・オン・コンシ
ュマーエレクトロニクス(IEEE Trans. o
n CE)、34巻15号(1988年8月発行)59
7頁から604頁に行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方VTRでは、通常
スピードの再生の他にも、見たい場面を素早く捜すため
に高速に再生するという機能も重要である。上記データ
の圧縮を用いる場合には、データが可変長になるため、
テープ上に映像信号が記録されているトラックを横断し
て、1トラック上の1部分だけをピックアップしなが
ら、映像信号を復元しなくてはならない高速再生モード
においても、効率良く意味のあるデータをピックアップ
できるよう予めデータの構成に工夫しておくことが重要
である。しかしながら前記提案は、これについて言及し
ていない。
【0006】本発明の目的は、上記した課題、即ちデー
タの圧縮を用いながら、高速再生モードにおいても、効
果的に映像信号の復元が可能なディジタルVTRを実現
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するために、映像信号をブロック分割する手段とデ
ィジタルデータを可変長符号化する手段とを含む映像信
号のディジタルデータの圧縮手段と圧縮されたディジタ
ルデータに積符号構成の誤り訂正符号を付加する手段と
を備え、該積符号構成の誤り訂正符号のうち、最初に
される誤り訂正符号(以下インナー誤り訂正符号と記
す)の前記圧縮されたデータの領域の長さを、圧縮され
たデータのブロック単位での平均符号長より長くなるよ
うにする第の方法、もしくはブロック分割された映像
信号のディジタルデータを直交交換して得られた成分の
うち、低次の成分を固定長で符号化し、高次の成分を前
記可変長符号化し、前記インナー誤り訂正符号内に、該
固定長符号と可変長符号とを領域を分けて配置させるよ
うにする第二の方法を用いる。
【0008】
【作用】前述したように高速再生モードでは、高速に信
号トラックを横断しながら、前記積符号構成の誤り訂正
符号の全部をピックアップできないため、誤り訂正符号
による復号は、インナー誤り訂正符号のみとして、ピッ
クアップできる小さなデータ量で完結するようにする。
【0009】前記第一の方法によれば、分割された1ブ
ロックのデータの意味のある一部もしくは全部が1イン
ナー符号に含まれる確率が高くなり、また第二の方法に
よれば、直交変換にて得たデータの中で最も映像信号の
復元に寄与する低次の成分が、前記インナー符号ほぼ全
部に含まれることになる。この結果、高速再生時にピッ
クアップされるデータから効率的に映像信号を復元する
ことが可能となる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を、添付図面を用いて説
明する。
【0011】図1は、本発明の第一の実施例の構成を示
す図であり、1はアナログ−ディジタル変換器(AD
C)、2は離散コサイン変換器、3はスカラー量子化
器、4は可変長符号化器、5はアウターヘッダー付加
器、6はバッファメモリ、7は符号化レート制御器、8
はインナー誤り訂正符号器、9はアウター誤り訂正符号
器、10はインナーヘッダー付加器、11はディジタル
変調器、12はテープ・ヘッド系、13は等化器、14
はディジタル復調器、15はインナーヘッダー検出器、
16はインナー誤り訂正復号器、17はアウター誤り訂
正復号器、18はセレクタ、19は可変長復号器、20
はアウターヘッダー検出器、21はスカラー逆量子化
器、22は離散逆コサイン変換器、23はディジタル−
アナログ変換器、である。
【0012】まず最初に記録系の動作について説明す
る。
【0013】映像信号は、データ圧縮に好適なように、
例えば図示したように輝度信号(Y)と2つの色差信号
(C1とC2)というベースバンド信号の形で、ADC
1に入力される。ADC1では、映像信号に対して十分
高い周波数で標本化し、更に量子化歪が十分に小さくな
るステップで量子化し、ディジタル信号化する。このデ
ィジタル信号は、膨大なデータ量を含んでおり、データ
圧縮の第1ステップとして、離散コサイン変換器2に入
力される。この時、色差信号は輝度信号に比べて、信号
当りのデータ量が半分以下でも視覚的に歪を検知しにく
いので、2つの色差信号を時分割で処理させるようにす
れば、図示したように離散コサイン変換器2以下のデー
タ圧縮プロセスを共用化することも可能である。
【0014】データ圧縮のプロセスは、前記離散コサイ
ン変換器2の外、スカラー量子化器3、可変長符号器
4、アウタヘッダー付加器5、バッファメモリ6、符号
化レート制御器7よりなっている。離散コサイン変換器
2は、映像信号の2次元の小ブロック(例えば8画素×
8走査ライン)をコサイン関数により直交変換し、映像
信号の電力を2次元周波数の次数の低い成分に集中させ
る。スカラー量子化器3は、該離散コサイン変換器2の
出力データに対し、電力の集中した次数の低い成分は比
較的細かいステップで再量子化し、電力の少ない次数の
高い成分は粗いステップで再量子化する。可変長符号器
4は、スカラー量子化器3の出力データを2次元周波数
の次数の順に、ゼロ値になる成分の連続数や非ゼロ成分
の数値として、例えばハフマン符号化を行う。前記した
ようにスカラー量子化器3において、次数の高い成分
は、粗い量子化が行われており、ゼロ成分の発生頻度は
高く、この結果データの圧縮が効果的になされる。さら
に該可変長符号器4の出力は、図2に示すように、前記
離散コサイン変換のブロック(前記小ブロックないしは
複数の小ブロック)毎にデータ長さの異なるものとな
り、アウターヘッダー付加器5で、離散コサイン変換の
ブロックの区切りを示す同期信号やID(Identi
fication)信号などのヘッダー(図2では斜線
部で示している。また後で述べる誤り訂正符号化プロセ
スにて付加するヘッダと区別するために、テープ・ヘッ
ド系12から遠いヘッダーという意味でアウターヘッダ
ーと記す)を付加し、バッファメモリ6を介して、次段
の誤り訂正符号プロセスに圧縮処理されたデータを供給
する。バッファメモリ6は、圧縮処理されたデータの発
生レートを平滑化させる働きをする。前記可変長符号化
されたデータは、離散コサイン変換のブロック毎にデー
タ長が異なるが、符号化レート制御器7では、映像信号
の1フレーム期間単位で、発生データ量を常に監視し、
テープアロケーション上定められた一定の値を超えない
ように、前記スカラー量子化器3での量子化ステップを
制御する。
【0015】誤り訂正符号化プロセスは、インナー誤り
訂正符号器8、アウター誤り訂正符号器9、インナーヘ
ッダー付加器10よりなる。図3に誤り訂正符号の構成
を示すが、図面横方向にMワード(例えば誤り訂正符号
がガロア体G(256)上の符号の場合は、1ワード
は、8bitであり、可変長符号を機械的に8bit毎
に区切ったもの)、縦方向にLワードの積構成であり、
前記バッファメモリ6より供給される圧縮されたデータ
は、積構成の横方向に順繰りに並べた後、インナー誤り
訂正符号器8では、インナー検査符号を、アウター誤り
訂正符号器9では、アウター検査符号を生成する。さら
にインナーヘッダー付加器10では、後述する再生側に
おいて、該誤り訂正符号の構成が復元できるように、同
期信号ならびにID信号をインナーヘッダーとして付加
し、インナーECC(ErrorCorrection
Code:誤り訂正符号)ブロックを構成して、ディ
ジタル変調器11へと送る。
【0016】ディジタル変調器11では、テープ・ヘッ
ド系12の特性に合うように信号変調を行って、テープ
上に記録する。
【0017】次に、再生系の動作について説明する。
【0018】テープ・ヘッド系12でピックアップした
信号は、等化器13で前記テープ・ヘッド系12の特性
を補償して、ディジタル復調器14でのレベル判定の誤
動作をなくすようにする。ディジタル復調器14で復調
したディジタル信号は、同時にインナーヘッダー検出器
15で、前記インナーヘッダーを検出して、前記誤り訂
正符号の積符号構成を復元する。
【0019】インナー誤り訂正復号器16、アウター誤
り訂正復号器17は、テープ・ヘッド系で起こる符号誤
りを訂正もしくは修正し、セレクタ18を介して、可変
復号器19データ圧縮の逆処理を行うプロセスへとデ
ータを送出する。
【0020】可変長復号器19は、アウターヘッダー検
出器20で検出する前記アウターヘッダーを用いて前記
離散コサイン変換のブロック毎にデータを区切ると共
に、ブロック毎に長さの異なるデータを固定長のデータ
復号する。更にスカラー逆量子化器21、離散逆コサ
イン変換器22、DAC23により、映像信号(Y、C
1、C2)を復元する。
【0021】以上、VTRの通常の記録再生モードの動
作について説明したが、前述したように、VTRでは画
面の頭出し等のために高速再生機能も重要である。周知
のごとく、該高速再生モードでは、ヘッドは、データの
記録された信号トラックを記録の時と同じ軌跡をトレー
スして、信号をピックアップするのではなく、信号トラ
ックを横断するようにして、記録されている信号の一部
分をピックアップしながら再生することになる。このた
め前記誤り訂正符号の積構成のような大きな集まりとし
てのデータを連続してピックアップすることはできな
い。
【0022】そこで高速再生モードでは、前記セレクタ
18で黒丸印の方を選択して、図3に示した、前記イン
ナーECCブロックで復号するデータのみで映像信号を
復元するようにする。この場合明らかに、復号されたデ
ータは、インナー検査符号のみで誤りの訂正を行うの
で、通常再生の場合に比べてその信頼性は落ちるが、画
面の頭出しという目的に対しては十分許容できるもので
ある。
【0023】しかしながら、部分的にピックアップでき
るインナーECCブロックの中に、前記データ圧縮の逆
プロセスにおいて復元可能なデータが含まれていないと
意味がなくなってしまう。そこで本実施例では、図4に
示すように、前記離散コサイン変換ブロックの統計上の
性質において、平均符号長Nワード(ワードは、前記し
た誤り訂正符号から定義される単位)に対して、インナ
ーECCブロックの中のデータ部分の長さを、標準偏差
σの3倍程度(3σ)を見込んだMワード程度とするこ
とによって、1インナーECCブロックの中に、前記ア
ウターヘッダーとそれに引き続く2次元周波数成分の次
数の低い順に並べられたデータの全部もしくは一部が殆
どの場合において含まれるようにする。この結果、高速
再生モードにおいてピックアップされるインナーECC
ブロックから、後段のデータ圧縮の逆プロセスに必要な
アウターヘッダーが得られ、さらに映像信号を復元する
のに重要な前記離散コサイン変換の周波数の次数が低い
成分のデータが有効に得られ、高速再生が実現される。
【0024】引き続いて、図5と図6を用いて、本発明
のもう一つの実施例を説明する。
【0025】図5に本実施例の構成を示す。基本的に構
成要素は、前記図1に示した第一の実施例と同じである
が、記録側において、スカラー量子化器3から離散コサ
イン変換成分のうち、後術する固定長のデータ成分が、
直接にインナー誤り訂正符号器8に送出されており、再
生側においても同様に、誤り訂正復号された固定長デー
タが、第2のセレクタを介して、スカラー逆量子化器2
1へ送られているのが異なる。固定長のデータ成分と
は、例えば、前記離散コサイン変換器2にて得られたデ
ータのうち、(0,0)次成分、即ちブロックの直流成
分に対して、固定長の符号化を行ったものであり、直接
インナー誤り訂正符号器8に送出する。その他の交流成
分については、第一の実施例と同様、可変長符号器4で
可変長符号化を行う。
【0026】図6に、本実施例における誤り訂正符号の
構成を示すが、インナーヘッダーのID信号に引き続い
て、前記固定長データのための領域(M1ワード)があ
り、その後で可変長データの領域(M2ワード)があ
る。
【0027】この結果、高速再生モードにおいてピック
アップされたインナーECCブロックには、前記離散コ
サイン変換された成分の中で、映像信号を復元するのに
最も重要な直流成分が常に存在することになり、効果的
に映像信号の復元が可能になる。特に本実施例では、1
インナーECCブロックに含まれる前記固定長の直流成
分を1ワードとすれば、1インナーECCブロックのデ
ータ領域の長さ(M1+M2)を前記図4の平均符号化
長N程度に短くすることができ、高速再生モードにおい
て、ピックアップできる完結したインナーECCブロッ
クの数が多くなり、この点においても、高速再生モード
における映像信号復元の効率向上が図れる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、映
像信号のデータ圧縮を行い、小型のカセットパッケージ
を用いて、映像信号の記録再生をディジタル的に行うV
TRにおいても、画面の頭出しなどで必要な高速再生時
に、効率の良い映像信号の復元を容易にし、使い勝手の
よい高速再生機能が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す図
【図2】可変長符号化されたデータを示す図
【図3】図1の実施例の誤り訂正符号の構成を示す図
【図4】圧縮された映像信号データのブロック符号長の
分布を示す図
【図5】本発明の第2の実施例の構成を示す図
【図6】図5の実施例の誤り訂正符号の構成を示す図
【符号の説明】
1はアナログ−ディジタル変換器(ADC)、2は離散
コサイン変換器、3はスカラー量子化器、4は可変長符
号器、5はアウターヘッダー付加器、6はバッファメモ
リ、7は符号化レート制御器、8はインナー誤り訂正符
号器、9はアウター誤り訂正符号器、10はインナーヘ
ッダー付加器、11はディジタル変調器、12はテープ
・ヘッド系、13は等化器、14はディジタル復調器、
15はインナーヘッダ検出器、16はインナー誤り訂正
符号器、17はアウター誤り訂正符号器、18はセレク
タ、19は可変長複号器、20はアウターヘッダー検出
器、21はスカラー逆量子化器、22は離散逆コサイン
変換器、23はディジタル−アナログ変換器、24は第
2のセレクタである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市毛 健志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所家電研究所内 (72)発明者 西村 恵造 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 平4−178086(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/91 - 5/956 G11B 20/12 103 G11B 20/18 536 H04N 7/24 - 7/68

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号をブロックに分割するブロック分
    割手段と、ブロック化した映像信号を直交変換し周波数
    データとする直交変換手段と、周波数データを可変長符
    号化し、圧縮した映像データを生成する可変長符号化手
    段と、圧縮した映像データから第一の誤り訂正符号と第
    二の誤り訂正符号とが積構成になる誤り訂正符号を生成
    する誤り訂正符号生成手段を備え、 前記積構成の誤り訂正符号のうち、最初に複合する第一
    の誤り訂正符号において、前記圧縮した映像データの占
    める領域のデータ長を、前記映像信号のブロックで発生
    する圧縮した映像データの平均符号長より長くし、 さらに第一の誤り訂正符号は、第一の誤り訂正符号内の
    圧縮した映像データの主要部の映像信号上の位置情報を
    含み、 第一の誤り訂正符号内の圧縮した映像データの主要部
    は、前記可変長符号化手段での生成順に第一の誤り訂正
    符号内に配置させるとともに、 該第一の誤り訂正符号を単位として記録再生することを
    特徴とするディジタル記録再生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のディジタル記録再生装置
    であって、 前記周波数データの低次の成分を固定長で符号化する固
    定長符号化手段を有し、また前記可変長符号化手段は、
    周波数データの高次の成分を可変長符号化するものであ
    り、 さらに前記第一の誤り訂正符号内に、固定長で符号化し
    た映像データを配置する領域と可変長で符号化した映像
    データを配置する領域とを分離させて圧縮した映像デー
    タを配置させることを特徴とするディジタル記録再生装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のディジタル記録再生装置
    であって、 前記第一の誤り訂正符号において、圧縮した映像データ
    の占める領域の長さを、前記映像信号のブロックで発生
    する圧縮した映像データの平均符号長に略等しくし、 圧縮した映像データを含む第一の誤り訂正符号の数が、
    映像データのブロックの数と等しくなるようにしたこと
    を特徴とするディジタル記録再生装置。
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