JPH05189883A - ディジタル画像信号の伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】量子化ステップで再量子化することで、伝送デ
ータ量を制御する時に、この量子化ステップの情報のエ
ラーに対する保護を強力とし、変速再生時のように、断
片的に再生データが得られる時でも、データ復元を正し
く行う。 【構成】１フレーム期間より短い期間であるバッファリ
ング単位のＤＣＴコードのデータ量が目標値以下に制御
され、回転ヘッドによって磁気テープ上のトラックに記
録される。その結果、１トラックに記録されるＤＣＴコ
ードが目標値以下に制御される。ＤＣＴコードは、シン
クブロックのデータエリア内に配置される。このシンク
ブロックの付加情報ＡＩＮ内にそのシンクブロックのＤ
ＣＴコードの量子化ステップを示す量子化番号を必ず挿
入する。再生時には、この量子化番号を参照してそのシ
ンクブロックのＤＣＴコードを復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高能率符号化として
例えばＤＣＴを使用するディジタル画像信号の伝送装
置、特に、可変長符号化出力のデータ量を制御した時の
伝送データの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルビデオ信号を例えば回転ヘッ
ドにより磁気テープに記録するディジタルＶＴＲが知ら
れている。ディジタルビデオ信号の情報量が多いので、
その伝送データ量を圧縮するための高能率符号化が採用
されることが多い。種々の高能率符号化の中でも、ＤＣ
Ｔ（Discrete Cosine Transform)の実用化が進んでい
る。

【０００３】ＤＣＴは、１フレームの画像を例えば（８
×８）のブロック構造に変換し、このブロックを直交変
換の一種であるコサイン変換処理するものである。その
結果、（８×８）の係数データが発生する。このような
係数データは、ランレングス符号、ハフマン符号等の可
変長符号化の処理を受けてから伝送される。伝送時に
は、一定長のデータ毎にブロック同期信号が付加された
シンクブロックの構成とされるのが普通である。

【０００４】磁気テープを使用するディジタルＶＴＲ、
ディスク状記録媒体を使用するディスク記録装置等で
は、１フィールドあるいは１フレームのビデオデータが
１本あるいは２本以上の整数個のトラックに記録される
のが普通である。しかしながら、上述のＤＣＴのよう
に、可変長出力が形成される時には、１フレームのデー
タ量が変動する。このため、１フレームのデータ量を目
標値以下とするためのバッファリング処理が必要とされ
る。バッファリング処理としては、１フレーム期間に発
生するデータ量を制御する方法が考えられるが、その場
合には、制御の対象としてのデータ量が大きくなり、メ
モリ容量の増大その他のハードウエアの規模の増大が生
じる。

【０００５】この点を考慮して、１フレームより短い所
定期間（バッファリング単位と称する）のデータ量を制
御し、１フレーム期間の全体でも、結果的にデータ量を
目標値以下とするバッファリング処理が好ましい。この
方法では、異なるバッファリング単位のデータが同じシ
ンクブロック内に含まれ、その結果、各バッファリング
単位の量子化ステップをそれぞれ示す量子化番号を挿入
する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一つのバッファリング
単位に関しては、量子化ステップが一つの値に定まるの
で、冗長度を下げるためには、各バッファリング単位毎
に一つの量子化番号を伝送すれば良い。しかしながら、
伝送時に量子化番号がエラーデータとなると、そのバッ
ファリング単位のデータを復元することができなくなる
問題が生じる。さらに、記録時とテープ速度が異ならさ
れる変速再生時には、テープ上のトラックと再生時の走
査軌跡とが不一致となり、再生データが断片的となる。
この変速再生時には、シンクブロック毎に有効／無効が
判定される。若し、有効とされたシンクブロック内に、
量子化番号が存在しないと、そのシンクブロックのデー
タを復元できなくなり、再現できるデータ量が減少す
る。

【０００７】従って、この発明の目的は、量子化ステッ
プの情報の保護を強力とし、変速再生時に再現できるデ
ータ量の減少を防ぐことができるディジタル画像信号の
伝送装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
長符号化出力を発生する符号化により入力ディジタル画
像信号を圧縮し、可変長符号化出力を伝送するようにし
たディジタル画像信号の伝送装置において、所定期間の
可変長符号化出力のデータ量を目標値以下とするため
に、適切な量子化ステップで再量子化を行うバッファリ
ング回路（５、６）と、バッファリング回路（５、６）
でデータ量が制御された可変長符号化出力をシンクブロ
ックの構成に変換する回路（８）と、シンクブロックの
構成のデータを伝送する装置とを備え、量子化ステップ
あるいは量子化ステップを識別するための量子化番号Ｑ
ＮＯをシンクブロックのそれぞれに挿入するようにした
ことを特徴とするディジタル画像信号の伝送装置であ
る。

【０００９】請求項２の発明は、可変長符号化出力を発
生する符号化により入力ディジタル画像信号を圧縮し、
可変長符号化出力を伝送するようにしたディジタル画像
信号の伝送装置において、所定期間の可変長符号化出力
のデータ量を目標値以下とするために、適切な量子化ス
テップで再量子化を行うバッファリング回路（５、６）
と、バッファリング回路（５、６）でデータ量が制御さ
れた可変長符号化出力をシンクブロックの構成に変換す
る回路（８）と、シンクブロックの構成のデータを伝送
する装置とを備え、２以上の量子化ステップあるいはこ
れを識別するための２以上のコード信号ＱＮＯ０、ＱＮ
Ｏ１と、２以上の量子化ステップあるいはこれを識別す
るための２以上のコード信号が同一かどうかを識別する
ためのフラグＦＬとをシンクブロックのそれぞれに挿入
するようにしたことを特徴とするディジタル画像信号の
伝送装置である。

【００１０】

【作用】各シンクブロックには、そのシンクブロック内
のデータの量子化番号が必ず存在するので、変速再生時
でも、復元できるデータ量が増大する。また、通常再生
時でも、複数のシンクブロックに含まれる量子化番号が
同じことを利用してエラーに対する保護を強力とでき
る。さらに、同じシンクブロック内に複数のバッファリ
ング単位が含まれる可能性がある時には、複数の量子化
番号が挿入される。この場合、この複数の量子化番号が
同じであるかどうかを示すフラグが挿入される。このフ
ラグを再生時に利用して、エラーに対する保護を行うこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明によるディジタルＶ
ＴＲの記録側に設けられるビデオデータの処理回路の構
成を示す。１で示す入力端子には、ディジタル化された
ビデオデータが供給される。このビデオデータがブロッ
ク化回路２に供給される。ブロック化回路２では、ラス
ター走査の順序のビデオデータが例えば（８×８）の２
次元ブロックの構造のデータに変換される。

【００１２】ブロック化回路２の出力がＤＣＴ（コサイ
ン変換）回路３に供給される。ＤＣＴ回路３で発生した
（８×８）の係数データ（一つの直流分のデータと６３
個の交流分のデータとからなる）が遅延回路４を介して
量子化回路５に供給される。１ブロックで６４個の係数
データＤＴは、一例として直流分を先頭にして、ジグザ
ク走査の順で次数が低い交流分からこれが高いものに向
かって順に伝送される。また、この係数データが見積り
器６にも供給される。遅延回路４は、見積り器６で適切
な量子化ステップが決定されるのに必要な時間と対応す
る遅延量を有している。

【００１３】量子化回路５では、係数データ内の直流分
は、再量子化されず、交流分が再量子化される。すなわ
ち、適切な量子化ステップで交流分の各係数データが割
算され、その商が整数化される。この量子化ステップが
見積り器６からの量子化番号によって決定される。ディ
ジタルＶＴＲの場合では、編集等の処理がフレーム単位
でなされるので、１フレーム当りの発生データ量が目標
値以下となる必要がある。ＤＣＴおよび可変長符号化で
発生するデータ量は、符号化の対象の絵柄によって変化
するので、１フレーム期間より短いバッファリング単位
の発生データ量を目標値以下とするためのバッファリン
グ処理がなされる。バッファリング単位を１フレーム期
間より短くするのは、バッファリングのためのメモリ容
量を低減するなど、バッファリング回路の簡略化のため
である。この例では、１５マクロブロックがバッファリ
ング単位とされている。

【００１４】量子化回路５の出力が可変長符号化回路７
に供給され、ランレングス符号化、ハフマン符号化等が
なされる。可変長符号化回路７からのＤＣＴコードがパ
ッキング回路８に供給され、バイト幅でシンクブロック
のデータエリア長に区切られたＤＣＴコードがパッキン
グ回路８によって形成される。パッキング回路８の出力
がパリティ発生回路９に供給され、エラー訂正符号のパ
リティが形成される。パリティ発生回路９の出力がマル
チプレクサ１０に供給される。

【００１５】マルチプレクサ１０には、パリティ発生回
路１１の出力が供給される。上述の見積り器６からの量
子化番号ＱＮＯが付加情報（ＡＩＮ）発生回路１２に供
給され、量子化番号ＱＮＯを含む付加情報ＡＩＮが生成
される。これがパリティ発生回路１１でエラー訂正符号
化されてから、マルチプレクサ１０に供給される。マル
チプレクサ１０には、ブロック同期信号ＳＹＮＣも供給
される。マルチプレクサ１０は、パリティ発生回路９お
よび１１の出力とブロック同期信号ＳＹＮＣを時分割多
重し、出力端子１３に伝送データを発生する。図示せず
も、この伝送データは、チャンネル符号化回路、記録ア
ンプを介して２個の回転ヘッドに供給され、磁気テープ
上に記録される。

【００１６】見積り器６は、バッファリング単位の発生
データ量を目標値以下とすることができ、且つなるべく
小さい値の量子化ステップを決定する。図２は、見積り
器６の一例を示す。ｎ個の量子化回路２０₁ 、２０₂ 、
・・・、２０_n に対して、ＤＣＴ回路３からの係数デー
タが供給される。但し、直流分のデータは、バッファリ
ングの対象から除外される。これらの量子化回路２０₁
〜２０_n には、量子化ステップ発生回路２１から互いに
異なる量子化ステップΔ１、Δ２、・・・、Δｎが供給
される。

【００１７】各量子化ステップで割算され、整数化され
た出力が可変長符号化回路２２₁ 〜２２_n にそれぞれ供
給される。これらの可変長符号化回路２２₁ 〜２２
_n は、可変長符号化回路７と同様の可変長符号化を行
い、それらからの可変長符号化出力が累算回路２３₁ 〜
２３_n にそれぞれ供給される。累算回路２３₁ 〜２３_n
には、端子２４からリセットパルスが供給される。累算
回路２３₁ 〜２３_n は、バッファリング単位で発生した
ＤＣＴコードの量を求めるもので、この例では、１５マ
クロブロック毎にリセットパルスが発生する。累算回路
２３₁ 〜２３_n の累算出力が判定回路２５に供給され
る。

【００１８】判定回路２５には、端子２６から目標値Ａ
ｍが供給される。累算回路２３₁ 〜２３_n の出力と目標
値Ａｍとが比較され、目標値Ａｍを超えない範囲で、最
も目標値Ａｍと近い累算出力、すなわち、最適な累算出
力が判定される。この判定出力がセレクタ２７に供給さ
れる。セレクタ２７には、量子化ステップΔ１〜Δｎが
供給されており、上述の最適な累算出力を生じさせるた
めの量子化ステップがセレクタ２７により選択される。
この選択された量子化ステップがＲＯＭ２８に供給さ
れ、ＲＯＭ２８から量子化番号ＱＮＯが出力される。こ
の量子化番号ＱＮＯが量子化回路５に供給される。量子
化回路５には、量子化番号を量子化ステップに変換する
ＲＯＭが備えられている。

【００１９】見積り器６としては、図２に示す構成に限
らず、異なる量子化ステップで順次量子化を行う方式
等、種々の構成のものを採用できる。また、全ての次数
の交流分の係数データに対して、共通の量子化ステップ
を適用するのに限らず、その次数に応じた量子化ステッ
プを使用しても良い。つまり、交流分の係数データを次
数に応じて、複数のグループに分割し、量子化ステップ
として、複数のグループのそれぞれに対するものを用意
する。そして、量子化ステップを異ならせる場合、複数
のグループに対する量子化ステップの組を複数個準備
し、複数の量子化ステップの組で量子化を行い、その結
果を参照して最適な量子化ステップが決定される。

【００２０】図３は、マルチプレクサ１０で形成された
１シンクブロック（ＳＢ）を示す。バイトの連続の構成
を有するシンクブロックの先頭にブロック同期信号ＳＹ
ＮＣが位置し、その後に、バッファリングのために使用
された量子化ステップを識別するための量子化番号ＱＮ
Ｏを含む付加情報ＡＩＮが位置し、付加情報ＡＩＮの後
のデータエリア内には、バッファリングによりデータ量
が制御されたＤＣＴコードおよびシンクブロックのデー
タ毎に付加されたエラー訂正符号のパリティＰＴが位置
する。付加情報内には、付加情報に対するエラー訂正符
号のパリティが含まれ、また、必要に応じてマクロブロ
ックのアドレス、シンク番号、データの種類を示すＩＤ
等が挿入される。再生側では、可変長符号の復号の後
で、量子化番号と対応する量子化ステップが乗算され、
係数データが復元される。

【００２１】エラー訂正符号として、積符号が使用さ
れ、その水平方向および垂直方向のデータに対して、リ
ード・ソロモン符号の符号化がそれぞれなされる。水平
方向のエラー訂正符号が内符号と称され、垂直方向のエ
ラー訂正符号が外符号と称される。内符号は、１シンク
ブロックのデータエリアに含まれるデータに対してなさ
れ、水平パリティＰＴが生成される。垂直パリティのみ
を含むシンクブロックもありうる。変速再生時では、シ
ンクブロックとして切り出されたデータが有効として扱
われ、内符号を使用したエラー訂正がなされる。

【００２２】この例では、図４に示すように、１５シン
クブロックＳＢ１〜ＳＢ１５のデータエリア（斜線領
域）内に、１５マクロブロックのＤＣＴコードが配置さ
れるように、バッファリングがなされる。言い換えれ
ば、バッファリング単位（１５マクロブロック）のデー
タ量が１５個のシンクブロックＳＢ１〜ＳＢ１５のデー
タエリア内に収まるように制御される。各シンクブロッ
クのデータエリアの具体的な長さは、かかる点を考慮し
て規定されている。１５の数値は一例であって、要する
に整数個のシンクブロックのデータエリア内にバッファ
リング単位のデータが収まるバッファリングがなされ
る。

【００２３】マクロブロックは、１ブロック当りの（８
×８）の係数データを複数ブロック集めたものである。
例えばコンポーネント方式の（Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：１：
１）のビデオデータの場合には、１フレーム内の同一位
置の、４個のＹブロックと１個のＵブロックと１個のＶ
ブロックとの計６ブロックが１マクロブロックを構成す
る。サンプリング周波数が４ｆsc（ｆsc：カラーサブキ
ャリア周波数）の場合では、１フレームの画像が（９１
０サンプル×５２５ライン）であり、その内の有効デー
タが（７２０サンプル×４８０ライン）とされる。上述
のコンポーネント方式の場合には、１フレームの全ブロ
ック数は、（７２０×６／４）×４８０÷（８×８）＝
８１００として求められる。従って、８１００÷６＝１
３５０が１フレーム内のマクロブロックの個数である。

【００２４】さらに、図５に示すように、磁気テープ上
には、２本のトラックが二つの近接して配された回転ヘ
ッドによって同時に形成され、１０本のトラックＴ０〜
Ｔ９に１フレームのデータが分割して記録される。な
お、ＰＣＭオーディオ信号は、エラー訂正符号化され、
ビデオデータと混在して記録されるか、あるいは１トラ
ック内に設けられたオーディオデータ記録区間に記録さ
れる。

【００２５】１フレームが１３５０個のマクロブロック
であるので、１トラック当りで、１３５マクロブロック
が記録される。バッファリング単位を１５マクロブロッ
クとしているので、１トラックには、トラックＴ０に関
して示すように、９個のバッファリング単位（ビデオグ
ループ０〜ビデオグループ８）が記録される。上述のよ
うに、各ビデオグループのデータ量が目標値Ａｍと等し
いか、それよりやや少ないものに制御されるので、一定
の長さの各トラックに１３５マクロブロックのデータを
記録することができる。変速再生時、例えば記録時に比
してテープ速度が４倍の速度とされる時には、図５にお
いて破線で示す走査軌跡を二つの回転ヘッドが描き、斜
線で示すように、アジマスが一致するトラックからデー
タが再生される。

【００２６】上述のように、各シンクブロックに量子化
番号ＱＮＯが必ず存在することを利用して、量子化番号
ＱＮＯのエラーに対する保護を行うことができる。例え
ば図６に示すように、同じバッファリング単位のビデオ
グループ０のデータを含むシンクブロックＳＢ１、ＳＢ
２、ＳＢ３、・・・が順次再生される時に、再生回路に
設けられたエラー訂正回路によって、付加情報ＡＩＮ
（量子化番号ＱＮＯ）のエラーの有無が調べられ、各シ
ンクブロックと対応して、付加情報のエラーフラグＥＦ
１、ＥＦ２、ＥＦ３が発生する。図６の例では、シンク
ブロックＳＢ２の付加情報のみがエラーであることを示
している。このような場合には、シンクブロックＳＢ
１、ＳＢ２、ＳＢ３のＱＮＯを多数決論理によって処理
することで、正しい量子化番号を得ることができる。

【００２７】また、変速再生時には、前述のように、複
数のトラックから断片的に再生データが得られ、従っ
て、再生されたシンクブロック中の量子化番号が同一の
ものに限定されない。この場合でも、各シンクブロック
内には、その中のデータに関しての量子化番号が必ず存
在するので、画像の復元を行うことができる。

【００２８】以上の例では、バッファリング単位のＤＣ
Ｔコードが整数個のシンクブロックのデータエリア内に
収まるようにしたが、これに限定されるものではない。
その場合には、図７Ａに示すように、二つのビデオグル
ープ０およびビデオグループ１が含まれる場合がある。
従って、各シンクブロック内には、これらのビデオグル
ープと対応して二つの量子化番号ＱＮＯ０、ＱＮＯ１を
挿入する必要がある。これらの量子化番号ＱＮＯ０、Ｑ
ＮＯ１の一部に、フラグＦＬが挿入される。このフラグ
ＦＬは、二つの量子化番号ＱＮＯ０およびＱＮＯ１が同
一かどうかを示すもので、１ビット以上のコード信号で
ある。例えば二つの量子化番号が同一の時には、ＦＬ＝
“１”とされ、これらが相違する時には、ＦＬ＝“０”
とされる。このフラグＦＬの必要ビット数は、１シンク
ブロック内に含まれる量子化番号の個数によって規定さ
れる。

【００２９】フラグＦＬを利用することで、量子化番号
のエラーに対する保護を強力とできる。すなわち、二つ
の量子化番号の一つがエラーである場合に、ＦＬ＝
“１”であれば、他のエラーでない量子化番号を使用す
ることによって、そのシンクブロック内のデータを復元
できる。

【００３０】なお、量子化番号をシンクブロック内に挿
入するのに限らず、量子化ステップの値をシンクブロッ
ク内に挿入しても良い。さらに、この発明は、ディジタ
ルＶＴＲに限らず、ディスク記録／再生装置、ディジタ
ル画像信号を通信路を介して伝送する場合等にも適用で
きる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、各シンクブロック内
に量子化ステップの情報が含まれているので、量子化ス
テップの情報のエラーに対する保護を強力とすることが
できる。さらに、ディジタルＶＴＲの変速再生のよう
に、シンクブロック単位で断片的な情報を得られる時で
も、そのシンクブロックに関する量子化ステップの情報
が存在するので、データを正しく復元することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体的な構成を示すブロ
ック図である。

【図２】バッファリングの構成の一例のブロック図であ
る。

【図３】伝送データのシンクブロックの配列の説明のた
めの略線図である。

【図４】バッファリング単位とシンクブロックの関係を
示す略線図である。

【図５】この発明の一実施例のトラックパターンの略線
図である。

【図６】この発明による量子化番号のエラーに対する保
護動作を説明するための略線図である。

【図７】シンクブロックの構成の他の例を説明するため
の略線図である。

【符号の説明】

３ ＤＣＴ回路 ５ 量子化回路 ６ 見積り器 １２ 付加情報発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変長符号化出力を発生する符号化によ
   り入力ディジタル画像信号を圧縮し、上記可変長符号化
   出力を伝送するようにしたディジタル画像信号の伝送装
   置において、 所定期間の上記可変長符号化出力のデータ量を目標値以
   下とするために、適切な量子化ステップで再量子化を行
   うバッファリング手段と、 上記バッファリング手段でデータ量が制御された可変長
   符号化出力をシンクブロックの構成に変換する手段と、 上記シンクブロックの構成のデータを伝送する手段とを
   備え、 上記量子化ステップあるいは上記量子化ステップを識別
   するためのコード信号を上記シンクブロックのそれぞれ
   に挿入するようにしたことを特徴とするディジタル画像
   信号の伝送装置。
2. 【請求項２】 可変長符号化出力を発生する符号化によ
   り入力ディジタル画像信号を圧縮し、上記可変長符号化
   出力を伝送するようにしたディジタル画像信号の伝送装
   置において、 所定期間の上記可変長符号化出力のデータ量を目標値以
   下とするために、適切な量子化ステップで再量子化を行
   うバッファリング手段と、 上記バッファリング手段でデータ量が制御された可変長
   符号化出力をシンクブロックの構成に変換する手段と、 上記シンクブロックの構成のデータを伝送する手段とを
   備え、 ２以上の上記量子化ステップあるいはこれを識別するた
   めの２以上のコード信号と、２以上の上記量子化ステッ
   プあるいはこれを識別するための２以上のコード信号が
   同一かどうかを識別するためのフラグとを上記シンクブ
   ロックのそれぞれに挿入するようにしたことを特徴とす
   るディジタル画像信号の伝送装置。