JP3312074B2 - 映像信号のディジタル記録及び再生装置 - Google Patents
映像信号のディジタル記録及び再生装置Info
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Description
化して記録再生する映像信号のディジタル記録及び再生
装置に関し、特に高速サーチなどの変速再生時に画質劣
化を効果的に抑えることのできる修整処理手段を備えた
映像信号のディジタル記録及び再生装置に関する。
する装置、例えばディジタルVTRは、図7に示すよう
に構成されるものであり、その構成について図7に基づ
き簡単に説明する。一般にディジタルVTRは、ある大
きさのブロックを単位として並べ替え(ブロックシャフ
リング101において)た後、テープに記録する情報量
を削減するために高能率符号化を行う(高能率符号化回
路102において)。次に高能率符号化したデータに対
して誤り訂正用の符号(パリティー)を付加する(誤り
訂正符号化回路103において)。次に記録再生用の同
期信号・ID信号を付加(Sync、ID付加回路10
4において)した後DC成分を抑制するような変調を施
して(変調回路105において)テープ(記録媒体10
6)に記録する。
おいて)データをもとに誤り訂正を行った後、符号化し
たブロックを単位として復号する(誤り訂正復号109
において)。このとき訂正回路で訂正できなかった部分
は復号されずに、復号・修整回路110にて修整され
る。しかる後に、ブロックを記録側と逆の順序で並び替
え(ブロックデシャフリング回路111において)もと
の映像信号を再現する。以上が、高能率符号化を用いた
ディジタルVTRの基本的構成である。
生を実現するための記録方法の一例として、本出願人が
先に出願した特願平4−27618号がある。この方式
の特徴は、画面上で互いに隣接するブロックのデータを
トラック上でも隣接するように記録することによって、
変速再生時に画面上で連続して再生できるブロックの数
を多くし、ブロックの境界の少ない良好な変速再生画像
を得ることである。
保持するために、高能率符号化による情報量の低減には
ある程度の限界がある。したがって、符号化後のデータ
量が多い場合には、記録レートを考慮すると、多数のト
ラックに分割して記録する必要がある。
くなると、高速再生時には、画面上で連続して再生でき
るブロック数自体が少ないので、矩形領域内にブロック
の境界が数多く発生し、あまり良好な画像を得ることが
できないといった課題がある。
記録される矩形領域に、ブロック数の多い長辺とブロッ
ク数の少ない短辺があることに着目して、トラック上に
短辺のブロックが連続して並ぶように記録し、変速再生
時には、短辺のブロック数を単位として再生の可否を判
断し、短辺のブロック列毎に画像の更新を行うことで、
少なくとも短辺の途中にはブロックの境界が生じないよ
うにすることで、良好な変速再生画像を得るものであ
る。
境界が短辺の途中に発生せず、短辺と平行の一方向にし
か発生しないので、ブロックの境界による妨害が著しく
低減され、良好な変速再生画像を得ることができる。ま
た、上記のような再生可否を判断する単位を、通常再生
/変速再生、あるいは、変速再生の速度によって適応的
に変化させることにより、それぞれのモードで最良の画
像を得ることができる。
6を参照しながら説明する。図1は、本発明における映
像信号のディジタル記録及び再生装置(ディジタルVT
R)のブロック図であり、同図において、1は前処理手
段、2はブロック化手段、3は高能率符号化手段、4は
記録用ブロック処理手段、5は変調手段、6は記録媒
体、7は復調手段、8は記録用ブロック再生手段、9は
復号手段、10はブロック分解手段、11は後処理手段
である。以上のように構成された本発明の一実施例の映
像信号のディジタル記録及び再生装置の動作について、
以下に説明する。
率符号化の前処理として、入力信号に応じて、水平方向
のサブサンプリングや色差信号の線順次化などを行う。
ブロック化手段2では、前処理された信号から8画素×
8ラインのDCTブロック化を行う。高能率符号化手段
3では、前記DCTブロックを単位として、例えば、よ
く知られているDCT(Discreate Cosi
gne Transform)などで直交変換を行い、
その係数データを画像を表すための重要度に応じて量子
化し、さらにハフマン符号化などの可変長符号化を行っ
て、情報量の削減を行うとともに、発生する符号量を1
個又は複数のDCTブロック毎に一定となるように制御
し記録用ブロックを構成する。本実施例においては、説
明の簡略化のために、図2(a)に示すように、画面上
で対応する位置にある輝度信号のDCTブロックと色差
信号のDCTブロックを組み合わせたマクロブロックを
作成し、その次に図2(b)に示すように、マクロブロ
ック毎に符号量制御を行い、記録用ブロックを構成する
ものとする。記録用ブロック処理手段4では、このよう
に生成された記録用ブロックに、例えば、よく知られて
いるリード・ソロモン符号などで、再生時に発生するで
あろう誤りを訂正するための符号化を施すとともに、テ
ープ上に記録する順序に並び換える。次に、変調手段5
では、誤り訂正符号化された記録用ブロックに再生用の
Sync・IDを付加するとともに、直流成分を抑制す
るような変調を行って記録媒体6に記録する。
図3(a)に示すように画面の垂直方向を10本に分割
した矩形領域の符号化データを、図3(c)に示すよう
に10本のトラックに分割して記録するものとし、トラ
ック上で隣接する位置にある記録用ブロックには、画面
上で隣接するマクロブロックの成分が対応しており、か
つ、この矩形領域の短辺(一辺に含まれるブロック数の
少ない方)のブロックが連続するようにする。
信号を復調手段7で検出し、記録用ブロック再生手段8
にて、再生時に発生した誤りを訂正し、訂正できなかっ
た記録用ブロックは、前フレームのデータで置き換える
とともに、記録時と逆の順序に並び換える。復号手段9
では、このように再生された記録用ブロックを、可変長
復号、逆量子化、IDCTの順に処理し、DCTブロッ
クを得る。このDCTブロックを、DCTブロック分解
手段10にて分解し、後処理手段11にて、記録時に施
したサブサンプリング等を補間するための処理を施し、
再生画像を得る。このように前フレームのデータで補間
することで、再生時に誤り訂正できなかったブロック
も、大きな画質劣化がなく再生できる。
うにヘッドが記録媒体上の複数のトラックを横切って走
査する。このとき、図4の斜線の部分によって再生でき
るブロック数は、矩形領域の短辺のブロック数の整数倍
になるとは限らない。その場合、1ブロック毎に再生の
可否を判断して修整処理を行うと、図5(a)に示すよ
うに異なるフレーム(i番目のフレームとj番目のフレ
ーム)記録された異なるトラックからの再生データによ
ってブロックの境界が生じ、画質劣化を招く。そこで本
発明は、短辺のブロック数毎に再生の可否を判断して修
整処理を行うことで、図5(b)に示すようにi番目の
フレームとj番目のフレームとの間の画像ブロックの境
界の凹凸の発生を低減し、良好な変速再生画像を得るも
のである。逆に、通常再生時に、短辺のブロック数毎に
再生の可否を判断して修整処理を行うと、置き換えずに
済むブロックまで置き換えることになり、画質劣化の要
因となる。したがって、再生の可否の判断を、通常再生
時は1ブロック毎、変速再生時は短辺のブロック数毎に
行って、修整処理するのが良い。
本のトラックから連続して検出できるブロック数が少な
くなるので、短辺のブロック数毎に再生の可否を判断し
て修整処理を行うと、画面の更新率の低下を招き画質劣
化の要因となる。したがって、ある程度の高速再生、例
えば、1本のトラックから連続して検出できるブロック
数が短辺のブロック数の2倍以下となるような速度で
は、再生の可否の判断を1ブロック毎に行って修整処理
するのがよい。以上が本発明の第1の実施例についての
説明である。
形領域の短辺方向のブロックが連続するように記録し、
変速再生時に、短辺のブロック数毎に修整処理を行っ
て、良好な変速再生画像を得るものであるから、ブロッ
クの並び換えをどの段階で行うかをなど回路構成を限定
するものではない。
率符号化の効率を考慮して、複数のマクロブロックを単
位として符号量制御を行う場合について説明する。この
場合の動作を図1のブロックに基づいて以下に説明す
る。記録系では、前処理手段1で、高能率符号化の前処
理として、入力信号に応じて、水平方向のサブサンプリ
ングや色差信号の線順次化などを行う。ブロック化手段
2では、前処理された信号から8画素×8ラインのDC
Tブロック化を行い、さらに、画面上で対応する位置に
ある輝度信号のDCTブロックと色差信号のDCTブロ
ックを組み合わせたマクロブロックを構成し、該マクロ
ブロックを単位として次段の高能率符号化手段での符号
量制御の順序を考慮したシャフリングを行う。高能率符
号化手段3では、前記DCTブロックを単位として、D
CTを行い、その係数データを画像を表すための重要度
に応じて量子化し、さらにハフマン符号化などの可変長
符号化を行って、情報量の削減を行うとともに、発生す
る符号量を例えば5個のマクロブロック毎に一定となる
ように制御する。このとき、符号化されたデータ量は、
図6(a)に示すように、個々のマクロブロックの情報
量に応じてばらつきが生じるので、5マクロブロックの
平均を記録用ブロックの符号長とし、復号の際に重要と
なる付加情報やDC成分、低域成分の順に格納してゆ
き、符号長が平均より長いマクロブロックで記録用ブロ
ックに格納仕切れなかった高域成分を平均より短いマク
ロブロックが格納された記録用ブロックの空きエリアに
格納し、記録用ブロックを構成する(図6(b))。記
録用ブロック処理手段4では、このように生成された記
録用ブロックに、リード・ソロモン符号などで、再生時
に発生するであろう誤りを訂正するための符号化を施す
とともに、テープ上に記録する順序に並び換える。次
に、変調手段5では、誤り訂正符号化された記録用ブロ
ックに再生用のSync・IDを付加するとともに、直
流成分を抑制するような変調を行って記録媒体6に記録
する。
図3(a)に示すように、画面の垂直方向を10本に分
割した矩形領域の符号化データを10本のトラックに分
割して記録するものとし、トラック上で隣接する位置に
ある記録用ブロックには、画面上で隣接するマクロブロ
ックの重要成分が対応しており、かつ、この矩形領域の
短辺方向のブロックが連続するようにする。(図3
(b)参照) 一方、再生系では、このように記録された信号を復調手
段7で検出し、記録用ブロック再生手段8にて、再生時
に発生した誤りを訂正し、訂正できなかった記録用ブロ
ックは、前フレームのデータで置き換えるとともに、記
録時と逆の順序に並び換える。復号手段9では、このよ
うに再生された記録用ブロックを、可変長復号、逆量子
化、IDCTの順に処理し、DCTブロックを得る。こ
のとき、高域成分のみが置き換えられているマクロブロ
ックは、その高域成分を用いずに本来の付加情報、DC
成分、低域成分のみを用いて復号され、DC成分などの
重要成分を置き換えられたマクロブロックは、置き換え
後のデータを用いて復号される。このDCTブロック
を、DCTブロック分解手段10にて分解し、後処理手
段11にて、記録時に施したサブサンプリング等を補間
するための処理を施し、再生画像を得る。このような修
整処理を用いることで、再生時に誤り訂正できなかった
ブロックも、高域成分は若干失われてはいるが、大きな
画質劣化がなく再生できる。
ック数毎に再生の可否を判断して、同様な修整処理を施
すことで、高域成分が若干失われてはいるものの、良好
な変速再生画像を得ることができる。
のトラックに矩形領域の短辺方向のマクロブロックの重
要成分が含まれる記録用ブロックが連続するように記録
し、変速再生時に、短辺のマクロブロック数毎に修整処
理を行って、良好な変速再生画像を得るものであるか
ら、符号量制御を行う単位となるマクロブロック数や並
び換えのための回路構成を限定するものではない。ま
た、いわゆるチャンネル分割を行い、ペアとなるトラッ
クに画面上で隣接するマクロブロックのデータを交互に
記録する方式では、ペアとなるトラックに記録される矩
形領域の短辺側のブロック数を単位として再生の可否を
判断すればよい。
載の装置では、それぞれのトラックに矩形領域の短辺方
向のマクロブロックの重要成分が含まれる記録用ブロッ
クが連続するように記録し、変速再生時に、短辺のマク
ロブロック数毎に修整処理を行って、良好な変速再生画
像を得ることができる。
可否の判断を、通常再生時は1ブロック毎、変速再生時
は短辺のブロック数毎に行って、修整処理することで、
通常再生と変速再生のそれぞれのモードにおいて良好な
画像を得ることができる。
生がある程度低速の場合には、短辺のブロック数毎に再
生の可否を判断して修整処理を行い、ある程度の高速の
場合には、再生の可否の判断を1ブロック毎に行って修
整処理することで、それぞれの変速再生速度に応じて、
良好な画像を得ることができる。
一実施例を示すブロック図である。
であり、(a)は画面上でのマクロブロックとそのマク
ロブロックを構成する輝度信号のDCTブロックと色差
信号のDCTブロックの関係を示す図であり、(b)は
マクロブロックと記録用ブロックの関係を示す図であ
る。
の関係の一例を表す模式図であり、(a)は1画面の分
解方法を示す図であり、(b)は(a)のA部の拡大図
であり、(c)はテープ上への記録状態を示す図であ
る。
ある。
表す模式図であり、(b)は本発明における変速再生時
に再生できる領域を表す模式図である。
を表す模式図であり、(a)は各マクロブロックの符号
長を一定化する前の状態を示す図であり、(b)は各マ
クロブロックの符号長を一定化後の状態を示す図であ
る。
説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 標本値を複数個集めてブロックを構成す
るブロック化手段と、 該ブロック毎に直交変換を行
い、1個または複数のブロック毎に符号量が一定となる
ように制御し記録用ブロックを構成する高能率符号化手
段と、該記録用ブロックを並び替えて記録する並び替え
手段と、並び替えられた記録用ブロックを記録媒体上に
記録する手段とを備え、1画面の映像信号のデータを複
数(N)のトラックに分割して記録する場合に、前記並
び替え手段では、記録媒体上において隣接する位置に記
録される記録用ブロックには、画面上でも互いに隣接す
るブロックの重要成分が含まれるとともに、それぞれの
トラックに記録されるデータが画面の垂直方向または水
平方向の任意の組み合わせによりNケに分割した矩形領
域のデータとなり、かつ、該矩形領域の短辺方向のブロ
ックが連続するように前記記録用ブロックを並び替えて
記録する装置により媒体にディジタル記録された信号を
検出し、記録時とは逆の並び替えを行って、記録用ブロ
ックを得る逆並び替え手段と、前記記録用ブロックから
元のブロックの映像データを復元する復号手段と、前記
記録用ブロックが誤って再生された場合にその画質への
悪影響を低減するための修整手段とを備え、前記修整手
段において、誤り訂正可否の判断を前記矩形領域の短辺
のブロック数を単位として行い、修整処理を行うことを
特徴とする映像信号のディジタル再生装置。 - 【請求項2】 前記請求項1に記載の装置において、通
常再生時には誤り訂正可否の判断を1ブロック単位とし
て、一方、変速再生時には、前記矩形領域の短辺のブロ
ック数を単位として行い、適応的に修整処理を行うこと
を特徴とする映像信号のディジタル再生装置。 - 【請求項3】 前記請求項1に記載の装置において、そ
の速度が比較的低速である変速再生時には、誤り訂正可
否の判断を前記矩形領域の短辺のブロック数を単位とし
て、一方、比較的高速である変速再生時には、1ブロッ
クを単位として行い、変速再生の速度によって適応的に
修整処理を行うことを特徴とする映像信号のディジタル
再生装置。 - 【請求項4】 標本値を複数個集めてブロックを構成す
るブロック化手段と、 該ブロック毎に直交変換を行
い、1個または複数のブロック毎に符号量が一 定となる
ように制御し記録用ブロックを構成する高能率符号化手
段と、該記録用ブロックを並び替えて記録する並び替え
手段と、並び替えられた記録用ブロックを記録媒体上に
記録する手段とを備え、1画面の映像信号のデータを複
数(N)のトラックに分割して記録する場合に、前記並
び替え手段では、記録媒体上において隣接する位置に記
録される記録用ブロックには、画面上でも互いに隣接す
るブロックの重要成分が含まれるとともに、それぞれの
トラックに記録されるデータが画面の垂直方向または水
平方向の任意の組み合わせによりNケに分割した矩形領
域のデータとなり、かつ、該矩形領域の短辺方向のブロ
ックが連続するように前記記録用ブロックを並び替えて
記録する映像信号のディジタル記録装置と、前記請求項
2又は前記請求項3に記載の映像信号のディジタル再生
装置とを備えたことを特徴とする映像信号のディジタル
記録再生装置。
Priority Applications (6)
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1995
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