DE69322110T2

DE69322110T2 - Vorrichtung und Verfahren zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Videosignals

Info

Publication number: DE69322110T2
Application number: DE69322110T
Authority: DE
Inventors: Kenji Chigasaki-Shi Kanagawa-Ken Ichige; Masuo Kamakura-Shi Kanagawa-Ken Oku; Masaru Totsuka-Ku Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Takahashi; Yukitoshi Totsuka-Ku Yokohamas-Shi Kanagawa-Ken Tsuboi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2013-02-19
Also published as: EP0556816A2; DE69322110D1; JP3428033B2; EP0556816A3; JPH05234260A; EP0556816B1; US5550640A

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Videosignal-Aufzeichnungs- und - Wiedergabevorrichtung, nachfolgend allgemein als "digitaler VTR" bezeichnet, und ein Verfahren, das eine Datenkompression von Videosignalen ausführt und die komprimierten Daten auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem Magnetband, aufzeichnet, insbesondere betrifft sie ein Videoaufzeichnungssystem zur Realisierung eines digitalen Videosignal-Aufzeichnungs- und - Wiedergabegeräts, das mit einer Mehrzahl von Betriebsmodi ausgerüstet ist, wie etwa mehreren Arten von Videomodi, die sich in der Auflösung unterscheiden, oder mehreren Arten von Aufzeichnungsmodi, die sich in Bildqualität und Aufzeichnungszeit unterscheiden.
Ein Videoaufzeichnungssystem eines digitalen VTR, das Datenkompression von Videosignalen ausführt und die komprimierten Daten auf einem Magnetband aufzeichnet, ist z. B. in IEEE Transactions on Consumer Electronics, Band 35, Nr. 3 (August 1989), S. 450-457, beschrieben. Dieser digitale VTR führt Datenkompression von Videosignalen mit einer Gesamtzahl von Zeilen pro Rahmen von 525 und einer Rahmenfrequenz von 29,97 Rahmen pro Sekunde (nachfolgend als "525/60-System" bezeichnet) aus und zeichnet die komprimierten Signale auf einem Magnetband auf und gibt die aufgezeichneten Daten wieder und führt eine Datendekompression aus und gibt die Videosignale aus.
Zuerst werden beim Aufzeichnen von Videosignalen Eingabevideosignale von Analogsignalen in digitale Bilddaten durch A/D-Wandlung umgewandelt, dann werden die Bilddaten komprimiert durch eine Bildcodierungsverarbeitung, die diskrete Cosinustransformation (DCT), Quantisierung und variable Längencodierung umfaßt, ferner wird ein Fehlerkorrekturcode zugefügt, und die Daten werden dann in Aufzeichnungssignale moduliert und umgeformt und auf dem Magnetband aufgezeichnet. Ein rotierender Kopf führt eine Schraubenlinienabtastung des Magnetbands aus, so daß Signale auf einer schräg auf dem Magnetband gebildeten Spur aufgezeichnet werden. Auch bei der Wiedergabe von Videosignalen werden vom Magnetband wiedergegebene Wiedergabesignale demoduliert, und die aufgezeichneten Daten werden wiederhergestellt und eine Fehlererfassung und Fehlerkorrektur zur Zeit der Fehlererzeugung werden unter Verwendung des zugefügten Fehlerkorrekturcodes durchgeführt, und Datendekompression wird durch eine Bilddecodierverarbeitung ausgeführt, die variable Längendecodierung, inverse Quantisierung und inverse diskrete Cosinustransformation (IDCT) umfaßt, die Bilddaten werden erzeugt, und dann werden die digitalen Bilddaten durch D/A-Wandlung in Videosignale umgewandelt, welche Analogsignale sind, und ausgegeben.
Die Datenmenge, die pro Zeiteinheit auf dem Magnetband aufgezeichnet werden kann, liegt fest, wohingegen die Informationsmenge, die die Bilddaten ursprünglich enthalten, je nach Änderung des Bildmusters pro Rahmen und pro Teildomäne innerhalb des Rahmens variiert. Infolgedessen wird die Informationsmengensteuerung ausgeführt, bei der die Feinheit der Quantisierung in der Bildcodierverarbeitung gesteuert wird und die komprimierte Datenmenge pro Kompressionsblock, der Grundblöcke in vorgegebener Zahl (Grundeinheit der Bildcodierverarbeitung) umfaßt, konstant gemacht wird. Außerdem wird ein Verfahren eingesetzt, damit komprimierte Daten eines Kompressionsblocks in einem Synchronisationsblock aufgezeichnet werden. Der Synchronisationsblock ist eine Grundeinheit der Datenaufzeichnung und Wiedergabe für das Magnetband, und Fehlererfassungs- und Fehlerkorrekturverarbeitungen werden in dieser Synchronisationsblock-Einheit ausgeführt.
Wenn die Kompressionsblockgröße zu klein eingestellt ist, wird die Verarbeitung der Informationsmengensteuerung bei der Bildcodierverarbeitung einfach, doch ist es schwierig, Einflüsse der Schwankung der ursprünglich von den Bilddaten besessenen Informationsmenge zu vermeiden, und eine starke Verschlechterung der Bildqualität kann lokal als Ergebnis der Informationsqualitätssteuerung auftreten. Wenn umgekehrt die Kompressionsblockgröße zu groß eingestellt ist, kann der Einfluß der ursprünglich von den Bilddaten besessenen Informationsmenge gut beseitigt werden, und die Bildqualität ist stabilisiert, doch die Informationsmengensteuerverarbeitung, die zur angestrebten Datenmenge paßt, wird schwierig. Deshalb sollte die eingestellte Kompressionsblockgröße durch Abwägung zwischen dem Durchsatz der Informationsmengensteuerung und der Qualität des wiedergegebenen Bildes festgelegt werden.
Bei dem oben erwähnten Stand der Technik werden Videosignale im 525/60- System einer Datenkompression unterzogen und auf einem Magnetband aufgezeichnet und wiedergegeben. Ein Bildaufzeichnungssystem eines digitalen VTR, das mehreren Arten von Videosignalsystemen entspricht, die sich in der Auflösung unterscheiden, ist in der veröffentlichten EP-Anmeldung EP-A- 0469861 (veröffentlicht am 5. Februar 1992) offenbart. Bei dieser Anwendung wird bei mehreren Typen von Videosignalsystemen, nachdem ein Rahmen in ein Vielfaches von 27 Segmenten unterteilt worden ist, die Kompressionsdatenmenge in der Segmenteinheit ausgeglichen, und 27 Segmente pro Spur werden für jede Art von Videosignalsystemen aufgezeichnet. Das Segment entspricht dem oben erwähnten Kompressionsblock, und die Kompressionsblockgröße unterscheidet sich in den jeweiligen Videosignalsystemen.
Zum Beispiel in Videosignalen des 525/60-Systems wird ein Rahmen mit effektiver Ausdehnung von 720 Pixeln · 480 Zeilen in 10 · 27 Segmente unterteilt und auf 10 Spuren aufgezeichnet. Bei Videosignalen eines hochauflösenden Fernsehens (HDTV), wo die Gesamtzeilenzahl eines Rahmens 1125 Zeilen und die Rahmenfrequenz 30 Rahmen pro Sekunde ist (nachfolgend als "1125/60- System" bezeichnet), hat ein Rahmen eine effektive Ausdehnung von 1152 Pixeln · 1080 Zeilen und wird auf 20 Spuren aufgezeichnet.
Die effektive Anzeigezeilenzahl von Videosignalen im 1125/60-System ist ursprünglich 1035 Zeilen, doch im oben beschriebenen Stand der Technik werden 1080 Zeilen aufgezeichnet, und es gibt einen nutzlosen Zustand. Auch wenn die Größe des Kompressionsblocks (Segments) vergrößert wird, kann der Einfluß der Schwankung der ursprünglich von den Bilddaten besessenen Informationsmenge gut beseitigt werden, und die Bildqualität wird verbessert, doch um die Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen mit hoher Bildqualität zu verwirklichen, ist es nicht ganz ausreichend, daß ein 1/27 einer Spur als, Kompressionsblockgröße gewählt wird, wie im Stand der Technik. Außerdem existiert im Stand der Technik kein Langzeitaufzeichnungsmodus, der sich von einem gewöhnlichen Aufzeichnungsmodus unterscheidet, wo das Datenkompressionsverhältnis für vorgegebene Videosignale hoch gemacht ist und dadurch die Videoaufzeichnungszeit lang gemacht ist, obwohl allerdings die Bildqualität etwas beeinträchtigt ist. DE-A-40 14 744 offenbart einen digitalen VTR mit einem Langspielmodus und einem Normalspielmodus. In beiden Modi werden Datensegmente, die eine konstante Zahl von Datenblöcken pro Datensegment enthalten, komprimiert und auf geneigten Spuren auf einem Magnetband aufgezeichnet. Dadurch hängt die Anzahl von auf einer Spur aufgezeichneten Datensegmenten davon ab, ob der Langspielmodus oder der Normalspielmodus ausgewählt ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine digitale Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtung und ein solches Verfahren anzugeben, das die Nachteile früherer Anordnungen überwindet.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, Videosignale von hoher Bildqualität effizient durch einfache Verarbeitung in einer digitalen Videosignalaufzeichnungs- und - Wiedergabevorrichtung aufzuzeichnen und wiederzugeben, die mehrere Arten von Operationsmodi hat, wie etwa mehrere Arten von Videomodi, die sich in der Auflösung unterscheiden, oder mehrere Arten von Aufzeichnungsmodi, die sich in der Aufzeichnungszeit unterscheiden.
Diese Ziele der Erfindung werden erreicht durch die digitale Videosignal- Aufzeichnungs- und -Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1 und das digitale Videosignal-Aufzeichnungs- und -Wiedergabeverfahren nach Anspruch 6.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird, wenn das größte gemeinsame Maß der Datenmenge für auf einer Spur auf dem Datenaufzeichnungsmedium, wie etwa einem Magnetband, aufgezeichnete Bilder als eine Referenzdatenmenge definiert wird, eine Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus so festgelegt, daß die Zahl von Kompressionsblöcken pro Referenzdatenmenge in jedem Operationsmodus gleich wird oder in einem einfachen ganzzahligen Verhältnis steht. Hier bedeutet die Beziehung durch ein einfaches ganzzahliges Verhältnis, daß, wenn die Anzahl der Kompressionsblöcke in einem spezifischen Operationsmodus als Basis genommen wird, die Anzahl der Kompressionsblöcke in einem anderen Operationsmodus j das Aj-fache davon wird (Aj ist eine ganze Zahl > = 1). In einem einfachen Fall, bei dem die Datenmenge betreffend auf einer Spur aufgezeichnete Bilder in allen Operationsmodi gleich ist, kann die Kompressionsgröße in jedem Operationsmodus so festgelegt werden, daß die Anzahl der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke in jedem Operationsmodus gleich oder ein einfaches ganzzahliges Verhältnis wird.
Wenn die Kompressionsblockgröße wie oben beschrieben eingestellt wird, muß das Verarbeitungsverfahren, wie etwa Fehlerkorrekturcode-Hinzufügung, das auf die Bildcodierverarbeitung folgt, nicht entsprechend dem Operationsmodus geändert werden, da die Kompressionsdatenmenge pro Kompressionsblock in der Bildcodierverarbeitung gleich oder ein einfaches ganzzahliges Verhältnis wird. Hier bedeutet die Beziehung durch das einfache ganzzahlige Verhältnis, daß, wenn die Datenmenge pro Kompressionsblock in einem spezifischen Operationsmodus als Basis genommen wird, die Datenmenge pro Kompressionsblock in einem anderen Operationsmodus j das 1/Aj-fache davon wird (Aj ist eine ganze Zahl > = 1). Wie oben beschrieben, wird die Kompressionsblockgröße in der Bildcodierverarbeitung entsprechend dem Operationsmodus geändert, und die Steuerung wird so durchgeführt, daß die Kompressionsdatenmenge pro Kompressionsblock konstant wird, so daß das Verarbeitungsverfahren hinsichtlich anderer Verarbeitung nicht geändert werden muß und die Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen entsprechend allen Operationsmodi effizient in einer einfachen Verarbeitung ausgeführt werden kann. Da ferner die vorliegende Erfindung nicht erfordert, daß die Anzahl von Kompressionsblöcken pro Referenzdatenmenge, die auf dem Datenaufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, in allen Operationsmodi gleich sein muß (z. B. 27 pro Spur), ist der Freiheitsgrad hinsichtlich Einstellung der Kompressionsblockgröße in jeweiligen Operationsmodi groß, und auch, wenn mehrere Arten von Operationsmodi vorliegen, können Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen mit hoher Bildqualität effizient ausgeführt werden.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die, nur zum Zweck der Verdeutlichung, mehrere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zeigen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer digitalen Videosignal-Aufzeichnungs- und -Wiedergabevorrichtung, einem digitalen VTR, gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2 ist ein erläuterndes Diagramm der Fehlerkorrekturcode-Hinzufügungsverarbeitung zu Kompressionsdaten;
Fig. 3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Datenaufzeichnungsmuster auf einem Magnetband zeigt;
Fig. 4 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Bildcodierschaltung in einem digitalen VTR aus Fig. 1;
Fig. 5 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Bilddecodierschaltung in einem digitalen VTR aus Fig. 1;
Fig. 6A-6D sind erläuternde Diagramme, die eine Schichtstruktur von Bilddaten zeigen;
Fig. 7A-7D sind erläuternde, Diagramme, die Kompressionsblöcke eines Standardmodus in einem digitalen VTR gemäß der ersten Ausgestaltung zeigen;
Fig. 8A-8D sind erläuternde Diagramme, die Kompressionsblöcke eines Langzeitmodus in einem digitalen VTR nach der ersten Ausgestaltung zeigen;
Fig. 9A-9D sind erläuternde Diagramme, die Kompressionsblöcke eines Hochgenauigkeitsmodus in einem digitalen VTR gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung zeigen;
Fig. 10 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Bildcodierschaltung in einem digitalen VTR gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 11A-11D sind erläuternde Diagramme, die Kompressionsblöcke der Standardbetriebsart in einem digitalen VTR gemäß der zweiten Ausgestaltung zeigen;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Kompatibilität in Bezug auf den digitalen VTR gemäß der zweiten Ausgestaltung zeigt;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Kompatibilität in Bezug auf einen digitalen VTR nach der ersten Ausgestaltung zeigt;
Fig. 14 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Bildcodierschaltung in einem digitalen VTR gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 15 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer Bilddecodierschaltung in einem digitalen VTR gemäß der dritten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 16A und 16B sind erläuternde Diagramme der Kompressionsdaten- Umordnungsverarbeitung von Kompressionsblöcken in einem digitalen VTR gemäß der dritten Ausgestaltung;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das Kompatibilität in Bezug auf einen digitalen VTR gemäß der dritten Ausgestaltung darstellt; und
Fig. 18A und 18B sind Diagramme, die Kompatibilität in bezug auf einen digitalen VTR gemäß weiterer Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zeigen.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Teile in den mehreren Darstellungen zu bezeichnen, ist Fig. 1 ein Blockdiagramm einer digitalen Videosignal-Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, eines digitalen VTR, einer ersten Ausgestaltung, die das Videoaufzeichnungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. In Fig. 1 ist ein Eingangsanschluß 1 für Eingangsvideosignale, ein Eingangsanschluß 2 für Aufzeichnungsoperationsmodussignale, eine Aufzeichnungssystemschaltung 3, ein Aufzeichnungskopf 4, ein Magnetband 5, ein Wiedergabekopf 6, eine Wiedergabesystemschaltung 7, ein Ausgangsanschluß 8 zum Ausgeben von Videosignalen und ein Ausgangsanschluß 9 für Wiedergabe- Operationsmodussignale vorgesehen. Die Aufzeichnungssystemschaltung 3 umfaßt eine A/D-Wandlerschaltung 10, eine Bildcodierschaltung 11, eine Korrekturcode- Hinzufügungsschaltung 12, eine Modulationsschaltung 13, einen Aufzeichnungsverstärker 14 und eine Aufzeichnungsoperation-Zeitsteuerschaltung 15. Die Wiedergabesystemschaltung 7 umfaßt einen Wiedergabeverstärker 16, eine Demodulationsschaltung 17, eine Fehlerkorrekturschaltung 18, eine Bilddecodierschaltung 19, eine D/A-Wandlerschaltung 20 und eine Wiedergabe- Operationszeitsteuerschaltung 21.
Tabelle 1 ist eine Spezifikation für drei Arten von Operationsmodi, die dem digitalen VTR entsprechen. Hier ist die Datenmenge, bezogen auf auf einer Spur aufgezeichnete Bilder, in allen Operationsmodi gleich. Tabelle 1
Der Operationsmodus 1 ist ein Standardmodus, in dem Videosignale im 525/60- System, welches das existierende Fernsehsystem in Japan ist, mit einer Abtastfrequenz von 13,5 Mhz abgetastet werden und Kompressionsdaten eines Rahmens auf 10 Spuren auf einem Magnetband aufgezeichnet werden. Der Operationsmodus 2 ist ein Langzeitmodus, wo Videosignale in dem 525/60- System mit einer Abtastfrequenz von 9,0 Mhz (das 2/3-fache des Standardmodus) abgetastet und Kompressionsdaten eines Rahmens auf 5 Spuren (das 1/2-fache des Standardmodus) auf Magnetband aufgezeichnet werden. Da das Bilddatenkompressionsverhältnis im Vergleich zum Standardmodus erhöht ist, ist die Bildqualität geringfügig beeinträchtigt, doch kann die zweifache Aufzeichnungszeit mit der gleichen Bandlänge erreicht werden. Operationsmodus 3 ist ein Hochgenauigkeitsmodus, in dem Videosignale mit einer Gesamtzeilenzahl eines Einzelrahmens von 1125 und einer Rahmenfrequenz von 30 Rahmen pro Sekunde (nachfolgend als "1125/60-System" bezeichnet) mit einer Abtastfrequenz von 44,55 Mhz abgetastet werden und Kompressionsdaten eines Rahmens auf 20 Spuren (das Zweifache des Standardmodus) auf einem Magnetband aufgezeichnet werden. Zwar ist die Aufzeichnungszeit auf der gleichen Bandlänge die Hälfte von der des Standardmodus, doch kann dieser Modus Videosignale hoher Genauigkeit im 1125/60-System aufzeichnen, welches ein Fernsehsystem der nächsten Generation in Japan ist.
Zuerst wird die Video-Aufzeichnungsoperation beschrieben. Auf dem Bedienfeld des digitalen Videorecorders eingestellte Aufzeichnungs-Operationsmodus-Signale werden dem Eingangsanschluß zugeführt, und in Reaktion auf die Aufzeichnungs- Operationsmodus-Signale führt die Aufzeichnungsoperationszeitsteuerschaltung 15 eine Steuerung durch, um die Operationszeitsteuerung am Operationszeitgeber der Wandlerschaltung 10, der Bildcodierschaltung 11, der Korrekturcode- Hinzufügungsschaltung 12, der Modulationsschaltung 13 und dem Aufzeichnungsverstärker 14 zu ändern, die die Aufzeichnungssystemschaltung 3 bilden. Zuerst werden Videosignale eines Satzes in drei Arten von Signalen, bestehend aus einem Helligkeitssignal (Y) und zwei Arten von Farbdifferenzsignalen (R-Y, B-Y) als Eingabevideosignale vom Eingangsanschluß 1 eingegeben. Die A/D-Wandlerschaltung 10 tastet die analogen Videosignale mit einer Abtastfrequenz entsprechend dem Aufzeichnungsoperationsmodus ab, der eingestellt ist, und erzeugt digitale Bilddaten. Die Bildcodierschaltung 11 führt eine Datenkompression der in der A/D-Wandlerschaltung 10 erzeugten Bilddaten aus und erzeugt komprimierte Daten. Die Datenkompressionsverarbeitung wird ausgeführt in jeweils einem Grundblock einer vorgeschriebenen Größe, und die Kompressionsdatenmenge wird so gesteuert, daß sie in einem Kompressionsblock konstant ist, der Grundblöcke in einer vorgeschriebenen, in jedem Operationsmodus bestimmten Zahl umfaßt. Diese Änderung der Kompressionsblockgröße in Reaktion auf den Operationsmodus wird in der Bildcodierschaltung 11 in Reaktion auf das Aufzeichnungsoperationsmodussignal ausgeführt, das vom Eingangsanschluß 2 eingegeben wird. Auch wird die Operationsmodusinformation mit den komprimierten Daten in der Bildcodierschaltung 11 gemultiplext.
Die Korrekturcode-Hinzufügungsschaltung 12 fügt Paritätscodes mittels eines Reed-Solomon-Produktcodes zu den komprimierten Daten hinzu, nachdem sie in der Bildcodierschaltung 11 einer Datenkompression unterzogen worden sind, und gibt aufzuzeichnende Daten an das Magnetband aus. Fig. 2 zeigt die Struktur von Daten, die von der Korrekturcodehinzufügungs-Verarbeitungsschaltung 12 ausgegeben werden. Zuerst werden auf einer Spur aufgezeichnete Kompressionsdaten in einem vorgeschriebenen Zyklus unterteilt und in Längsrichtung überlagert, wodurch eine zweidimensional angeordnete Struktur erzeugt wird. Eine äußere Codeparität wird durch die Reed-Solomon-Codierung betreffend die longitudinale oder horizontale Richtung hinzugefügt, und gleichzeitig wird eine innere Codeparität durch die Reed-Solomon-Codierung hinzugefügt, die auch die seitliche oder vertikale Richtung betrifft. Zu den Kompressionsdaten (oder der äußeren Codeparität) und der dieser hinzugefügten inneren Codeparität werden SYNC-Daten und ID-Daten obendrein hinzugefügt, um so einen Synchronblock zu bilden. Der Synchronblock ist eine Grundeinheit der Aufzeichnung/Wiedergabe von Daten auf Magnetband. Die SYNC-Daten werden dargestellt als ein spezielles Bitmuster zur Ermöglichung der Synchronisation der Wiedergabe, wenn Daten synchronblockweise vom Magnetband ausgelesen werden. Auch die ID-Daten sind Attributdaten, die die Synchronblocknummer oder dgl. angeben.
Die Modulationsschaltung 13 wandelt Kompressionsdaten mit hinzugefügten Fehlerkorrekturcodes in eine Signalform um, die zur Aufzeichnung/Wiedergabe vom Magnetband geeignet ist, und der Aufzeichnungsverstärker 14 verstärkt das Signal und stellt es dem Magnetkopf 4 zur Verfügung. Gemäß der Verarbeitung in der Aufzeichnungssystemschaltung 3, wie oben beschrieben, werden sequentiell in den. Eingangsanschluß 1 eingegebene Videosignale sequentiell auf dem Magnetband 5 aufgezeichnet. Fig. 3 zeigt ein Datenaufzeichnungsmuster für das Magnetband 5. In ähnlicher Weise wie bei einem existierenden analogen Videorecorder führt dadurch, daß ein in einen rotierenden Zylinder unter einem Winkel zur Bandlaufrichtung eingebetteter Magnetkopf verwendet wird, der Magnetkopf eine schraubenlinienförmige Abtastung des um den rotierenden Zylinder gewundenen Magnetbands durch und führt die Datenaufzeichnung aus. Entsprechend werden Daten spurweise mit einer vorgegebenen Neigung auf dem Magnetband aufgezeichnet. In der Fehlercodehinzufügungsschaltung 12 erzeugte Synchronblöcke werden zu mehreren auf jeder Spur aufgezeichnet, wie gezeigt.
Als nächstes wird eine Video-Wiedergabeoperation beschrieben. Erst werden auf dem Magnetband 5 aufgezeichnete Signale durch den Magnetkopf 6 wiedergegeben, und der Wiedergabeverstärker 16 verstärkt die wiedergegebenen Signale. Die Demodulationsschaltung 17 führt eine Schwingungsform- Ausgleichverarbeitung durch, um die Aufzeichnungs-/Wiedergabeeigenschaften des Magnetbands zu kompensieren und führt dann eine Demodulationsverarbeitung zu digitalen 0- und 1-Signalen aus. Die Fehlerkorrekturschaltung 18 erfaßt SYNC-Daten des oben zum Synchronblock hinzugefügten, speziellen Bitmusters aus den demodulierten, digitalen Signalen und gewinnt dadurch wiedergegebene Daten synchronblockweise und führt Fehlererfassung und - korrektur von zufälligen Fehlern unter Verwendung der inneren Codeparität aus und gibt die Daten als komprimierte Daten aus. Auch, wenn ein Burstfehler oder eine Anzahl von zufälligen Fehlern erzeugt wird, wird, nachdem die Daten des Synchronblocks einschließlich der äußeren Codeparität wiedergegeben worden sind, eine Fehlerkorrektur unter Verwendung der äußeren Codeparität ausgeführt, und die Daten werden als komprimierte Daten ausgegeben. Wenn ein nicht korrigierbarer Fehler übrigbleibt, wird eine Information über die Fehlerposition als Fehlerpositionsdaten an die Bilddecodierschaltung 19 geliefert.
Gemäß der Verarbeitung, wie oben beschrieben, wird erst der Synchronblock in der Operationszeitsteuerung mit dem Operationszeitgeber des Standardmodus wiedergegeben, und die Kompressionsdaten werden ausgegeben, und dann reproduziert die Bilddecodierschaltung 19 die Operationsmodusinformation, die mit den komprimierten Daten gemultiplext und auf dem Magnetband aufgezeichnet worden ist, und die Wiedergabeoperationszeitsteuerschaltung 21 führt eine Steuerung aus, um die Operationszeitsteuerung durch die Operationszeitgeber des Wiedergabeverstärkers 16 der Demodulationsschaltung 17, der Fehlerkorrekturschaltung 18, der Bilddecodierschaltung 19 und der D/A- Wandlerschaltung 20 zu verändern, um die Wiedergabesystemschaltung 7 in Reaktion auf das Wiedergabeoperationsmodussignal zu bilden. Außerdem wird das Wiedergabeoperationsmodussignal vom Ausgangsanschluß 9 an das Bedienfeld des digitalen Videorecorders angegeben, und eine Anzeige des Operationsmodus, in dem die Videowiedergabe erfolgt, wird angezeigt.
Die Bilddecodierschaltung 19 führt eine Datendekompression der wiedergegebenen Kompressionsdaten aus und gibt die Bilddaten wieder. Wenn jedoch ein Fehler existiert, der nicht von der Fehlerkorrekturschaltung 18 korrigiert werden, konnte, wird durch die von der Fehlerkorrekturschaltung 18 gelieferten Fehlerpositionsdaten eine Entscheidung dahingehend bewirkt, daß die Kompressionsdaten des Grundblocks fehlerhaft sind, und eine Decodierung des Grundblocks wird nicht ausgeführt, stattdessen werden die Daten ersetzt durch die Bilddaten des Grundblocks von der gleichen Bildflächenposition des vorhergehenden Rahmens. Durch diese Verbergungsverarbeitung kann auch, wenn ein Fehler in den reproduzierten Kompressionsdaten übrigbleibt, kein großer Fehler in der Bildqualität des wiedergegebenen Bildes auftreten. Die in dieser Weise wiedergegebenen digitalen Bilddaten werden in analoge Videosignale durch die D/A-Wandlerschaltung 20 umgewandelt und dann als Ausgangsvideosignale von den Ausgangsanschlüssen 8 ausgegeben.
Die Operation der Bildcodierschaltung 11 und der Bilddecodierschaltung 19 in dem in Fig. 1 gezeigten digitalen Videorecorder werden mit Bezug auf Fig. 4 und 5 im Detail beschrieben, wobei Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm der Bildcodierschaltung 11 und Fig. 5 ein detailliertes Blockdiagramm der Bilddecodierschaltung 19 ist. In der in Fig. 4 gezeigten Bildcodierschaltung ist ein Eingangsanschluß 31 für Bilddaten, ein Rahmenspeicher 32, eine Verwürfelungsschaltung 33, ein Kompressionsblockspeicher 44, eine DCT- Schaltung 35, eine Quantisierungsschaltung 36, eine Codierschaltung 37 für variable Längen, ein Pufferspeicher 38, ein Eingangsanschluß 39 für Aufzeichungsoperationsmodussignale, eine Verwürfelungsmustererzeugungsschaltung 40, eine Kompressionsblockgrößenerzeugungsschaltung 41, eine Kompressionsblock-Zieldatenmengenerzeugungsschaltung 42, eine Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43 und ein Ausgangsanschluß 44 für komprimierte Daten vorgesehen. Auch in der in Fig. 5 gezeigten Bilddecodierschaltung 19 sind ein Eingangsanschluß 51 für komprimierte Daten, ein Pufferspeicher 52, eine Decodierschaltung 53 für variable Längen, eine inverse Quantisierungsschaltung 54, eine IDCT-Schaltung 55, eine Entwürfelungsschaltung 56, ein Rahmenspeicher 57, ein Ausgangsanschluß 58 für Wiedergabeoperationsmodussignale, eine Entwürfelungsmustererzeugungsschaltung 59, ein Eingangsanschluß 60 für Fehlerpositionsdaten, eine Verbergungsbefehl-Erzeugungsschaltung 61 und ein Ausgangsanschluß 62 für Bilddaten vorgesehen.
Die Operation der Bildcodierschaltung 11 wird mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, daß Bilder 6A-6D eine Schichtstruktur von Bilddaten für die Standardbetriebsart zeigen, daß aber andere Modi eine ähnliche Struktur liefern. Im Standardmodus bestehen eingegebene Bilder aus ca. 30 Bildebenen pro Sekunde, die in Richtung der Zeitachse wie in Fig. 6A angeordnet sind, und jede Bildebene wird ein Rahmen genannt. Ein tatsächliches Videosignal tastet jeden Rahmen in horizontaler Richtung von links nach rechts ab, und tastet ihn dann von oben nach unten nacheinander ab. Im Fall der Standardbetriebsart besteht ein Rahmen für das Helligkeitssignal (Y) aus 720 Pixeln horizontal · 480 Pixeln vertikal, wie in Fig. 6B gezeigt. Was die Farbdifferenzsignale (R-Y, B-Y) angeht, ist deren Pixelzahl, da sie mit einer halb so großen Abtastfrequenz wie das Helligkeitssignal aufgenommen werden, 360 Pixel horizontal, also halb so viel wie das Helligkeitssignal. Da außerdem im Rahmenspeicher 32 eine Dezimierungsverarbeitung in vertikaler Richtung 1/2 mit Bezug auf das Farbdifferenzsignal durchgeführt wird, wird die vertikale Pixelzahl 240 Pixel, halb so viel wie beim Helligkeitssignal. Der Rahmen ist in Makroblöcke unterteilt, wie in Fig. 6C gezeigt, was die Grundeinheit der Bildcodierung ist, und eine Bildcodierverarbeitung wird ausgeführt. Die Größe des Makroblocks ist in allen Operationsmodi gleich, und sie ist 16 Pixel horizontal · 16 Pixel vertikal für das Helligkeitssignal (Y) und 8 Pixel horizontal · 8 Pixel vertikal für die Farbdifferenzsignale (R-Y, B-Y). Diese drei Arten von Signalblöcken werden zu einem Makroblock zusammengefügt. Da DCT-Verarbeitung in Einheiten von DCT-Blöcken von 8 Pixeln horizontal · 8 Pixeln vertikal ausgeführt wird, wie in Fig. 6D gezeigt, besteht ein Makroblock insgesamt aus 6 DCT-Blöcken. Das heißt, das Helligkeitssignal besteht aus 4 DCT-Blöcken, und jedes der zwei Arten von Farbdifferenzsignalen besteht aus einem DCT-Block. Offensichtlich umfaßt jeder Kompressionsblock eine Mehrzahl von Grundblöcken, wobei jeder Grundblock eine zweidimensionale Anordnung einer vorgegebenen Zahl von Pixeln eines Rahmens ist. Zum Verwürfeln werden benachbarte Grundblöcke eines Kompressionsblocks aus nicht benachbarten, zweidimensionalen Anordnungen der vorgegebenen Zahl von Pixeln des Rahmens ausgewählt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist die Rahmengröße (Makroblock-Zahl pro Rahmen) im Standardmodus 1350 Makroblöcke (45 Makroblöcke horizontal · 30 Makroblöcke vertikal). Außerdem ist die Rahmengröße im Langzeitmodus 900 Makroblöcke (30 Makroblöcke horizontal · 30 Makroblöcke vertikal), und die Rahmengröße im Hochgenauigkeitsmodus ist 4680 Makroblöcke (72 Makroblöcke horizontal · 65 Makroblöcke vertikal). Vom Eingangsanschluß 31 eingegebene Bilddaten werden erst als ein Rahmen im Rahmenspeicher 32 gespeichert. Die Eingangsbilddaten sind jedoch Daten des Helligkeitssignals und der zwei Arten von Farbdifferenzsignalen, und die horizontale Pixelzahl des Farbdifferenzsignals ist halb so groß wie die des Helligkeitssignals. Auch wird im Rahmenspeicher 32 die Dezimationsverarbeitung in vertikaler Richtung 1/2 zum Farbdifferenzsignal ausgeführt.
Die Verwürfelungsschaltung 33 liest Bilddaten eines im Rahmenspeicher 32 zwischengespeicherten Rahmens makroblockweise und gibt die gelesenen Daten in der bestimmten Zahl von Makroblöcken in jedem Operationsmodus an den Kompressionsblockspeicher 34 und die Quantisierungsparameter- Erzeugungsschaltung 43 aus. Jedoch werden Makroblöcke nicht in kontinuierlichen Bildebenen-Positionen, sondern in diskreten Bildebenen-Positionen gelesen und sequentiell ausgegeben. Dies liegt daran, daß, wenn die Kompressionsdatenmenge geregelt wird, so daß sie im Kompressionsblock, der Makroblöcke in der vorgeschriebenen Zahl umfaßt, konstant ist, in dem Fall, wo der Bildinhalt in dem Teilbereich ein feines Bildmuster ist, die Bilddaten mit einer ursprünglich großen Informationsmenge der Datenkompression auf die festgelegte Zieldatenmenge unterzogen werden und dadurch eine starke Beeinträchtigung der Bildqualität hervorgerufen wird. Wenn hingegen der Bildinhalt in dem Teilbereich ein ebenmäßiges Bildmuster ist, wird die immer konstante Zieldatenmenge den Bilddaten mit ursprünglich geringer Informationsmenge zugewiesen, so daß Vergeudung auftritt. Um also die Informationsmenge der Bilddaten pro Kompressionsblock soweit wie möglich auszugleichen, führt die Verwürfelungsschaltung 33 die Verwürfelungsverarbeitung aus, in der Makroblöcke in diskreten Bildebenenpositionen entnommen werden. Da die Größe eines Rahmens in jedem Operationsmodus unterschiedlich ist, ändert die Verwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 40 das Verwürfelungsmuster in Reaktion auf das vom Eingang 39 eingegebene Aufzeichnungsoperationsmodus- Signal, um zu spezifizieren, in welcher Bildposition der Makroblock in Folge entnommen werden soll, und so die Verwürfelungsschaltung 33 zu steuern.
Bilddaten von von der Verwürfelungsschaltung 33 ausgegebenen Makroblöken werden im Kompressionsblockspeicher 34 durch die in jedem Operationsmodus festgelegte Makroblocknummer gespeichert. Da die Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus unterschiedlich ist, ändert die Kompressionsblockgrößenerzeugungsschaltung 41 in Reaktion auf das vom Eingangsanschluß 39 eingegebene Aufzeichnungsoperationsmodussignal die Kompressionsblockgröße, um anzugeben, aus wievielen Makroblöcken der Kompressionsblock besteht, um so den Kompressionsblockspeicher 34 und die Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43 zu steuern. Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist die Kompressionsblockgröße im Standardmodus 15 Makroblöke, die Kompressionsblockgröße im Langzeitmodus ist 20 Makroblöcke, und die Kompressionsblockgröße im Hochgenauigkeitsmodus ist 26 Makroblöcke. Da im Standardmodus die Rahmengröße 45 Makroblöcke horizontal · 30 Makroblöcke vertikal ist, besteht ein Rahmen aus 90 Kompressionsblöcken. Da im Langzeitmodus die Rahmengröße 30 Makroblöcke horizontal · 30 Makroblöcke vertikal ist, besteht ein Rahmen aus 45 Kompressionsblöcken. Da ferner im Hochgenauigkeitsmodus die Rahmengröße 72 Makroblöcke horizontal · 65 Makroblöcke vertikal ist, besteht ein Rahmen aus 180 Kompressionsblöcken. In allen Operationsmodi ist die Zahl der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke 9.
Die Quantisierungsparametererzeugungsschaltung 43 berechnet die Aktivität jedes Makroblocks, um den eingegebenen Kompressionsblock zu bilden, und weiterhin wird eine Gesamtsumme der Aktivität des Kompressionsblocks gebildet. Dabei ist die Aktivität des Makroblocks indexiert in Bezug auf den Bildinhalt des Makroblocks, um anzugeben, ob das Bildmuster fein und die Informationsmenge groß ist, oder das Bildmuster ebenmäßig und die Informationsmenge klein ist, und es ist die Gesamtsumme der Pixelstreuwerte der sechs DCT-Blöcke, die den Makroblock bilden (Quadratsumme der Pixelwerte abzüglich des Pixelmittelwerts in dem DCT-Block). Wenn ein spezifischer Quantisierungsparameter eingestellt ist, kann, da der Aktivitätswert und die Kompressionsdatenmenge nach der Datenkompression eine starke statistische Korrelation aufweisen, und auch der Quantisierungsparameter und die Kompressionsdatenmenge nach der Datenkompression eine starke statistische Korrelation mit dem spezifischen Aktivitätswert aufweisen, für den Makroblock mit einem spezifischen Aktivitätswert der zum Steuern der Kompressionsdatenmenge auf den Zielwert benötigte Quantisierungsparameter abgeschätzt werden. Hier ist der Quantisierungsparameter ein Parameter, der die Feinheit der Quantisierung angibt. Die Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43 weist die Kompressionsblock-Zieldatenmenge (in allen Operationsmodi gleich) zu, die von der Kompressionsblock-Zieldatenmengenerzeugungsschaltung 42 für jeden Makroblock in Reaktion auf ein Verhältnis der Aktivität jedes Blocks zur Aktivität des Kompressionsblocks erhalten wird. Aus der zugeordneten Zieldatenmenge für jeden Makroblock und der Aktivität des Makroblocks wird der Quantisierungsparameter des Makroblocks bestimmt und an die Quantisierungsschaltung 36 ausgegeben.
Nachdem Quantisierungsparameter für jeden Makroblock in der Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43 erzeugt worden sind, werden einmal im Kompressionsblockspeicher zwischengespeicherte Bilddaten des Kompressionsblocks sequentiell vom Kompressionsblockspeicher 34 ausgegeben. Die DCT-Schaltung 35 führt eine zweidimensionale, diskrete Cosinustransformation (DCT) DCT-blockweise aus, wobei ein DCT-Block aus 8 Pixeln horizontal · 8 Pixeln vertikal für die Bilddaten besteht. Die DCT führt eine Frequenzanalyse in ähnlicher Weise wie eine Fourier-Transformation durch, und die 64 Transformationskoeffizienten nach der DCT werden klassifiziert in DC- Koeffizienten, die dem Pixelmittelwert in dem DCT-Block entsprechen, und AC- Koeffizienten, die sich in der Ortsfrequenz von niedrigen zu hohen Frequenzen unterscheiden. Die Quantisierungsschaltung 36 quantisiert die 6 DCT-Blöcke in einem Makroblock mit dem gleichen Quantisierungsparameter in Reaktion auf den makroblockweise eingestellten Quantisierungsparameter. Unter Berücksichtigung der Merkmale des menschlichen Gesichtssinnes, daß die Erfassungsempfindlichkeit für Information mit hoher Frequenz niedriger ist als für Information mit niedriger Frequenz, wird bei gegebenem spezifischem Quantisierungsparameter ein AC-Koeffizient mit niedriger Frequenz in den Transformationskoeffizienten nach der DCT relativ fein quantisiert, und ein AC- Koeffizient mit hoher Frequenz relativ grob quantifiziert. Die Feinheit der Quantisierung der DC-Koeffizienten ist immer konstant.
In der Codierschaltung mit variabler Länge 37 werden von der Quantisierungsschaltung 36 quantisierte AC-Koeffizienten von niedrigen zu hohen Frequenzen abgesucht, und nachdem ein Paar von Koeffizienten mit durchlaufender Nummer (Lauflänge) mit Wert 0 und der Wert (Pegel) von Koeffizienten mit anderem Wert als 0 erzeugt worden ist, wird das Paar einer Huffman-Codierung in Codes unterschiedlicher Länge entsprechend einer zuvor bestimmten Huffman-Codiertabelle unterzogen. Je kürzer die Lauflänge und je kleiner der Pegel, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit der Paarerzeugung, wodurch die dementsprechende Codelänge kürzer wird, und im umgekehrten Fall wird die Codelänge größer. Der DC-Koeffizient wird jedoch vom AC- Koeffizienten getrennt verarbeitet, und eine Zuordnung der Codes fester Länge wird durchgeführt.
Außerdem ordnet die Codierschaltung mit variabler Länge 37 die Kompressionsdaten des Makroblocks, die variabel längencodiert sind, in der Reihenfolge der DC-Koeffizienten aller 6 DCT-Blöcke um, von den AC- Koeffizienten kleinster Frequenz, die variabel längencodiert sind, aller 6 DCT- Blöcke zu den AC-Koeffizienten maximaler Frequenz. Dies ist die Verarbeitung zum Umordnen der Kompressionsdaten in einer Reihenfolge von höherer Bedeutung zu niedriger Bedeutung. Außerdem wird in der Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43 der Quantisierungsparameter so bestimmt, daß die Kompressionsdatenmenge pro Kompressionsblock zur Zieldatenmenge paßt, doch die tatsächlich erzeugte Kompressionsdatenmenge hat einen geringen Fehler. Deswegen löscht die Variable-Längencodierschaltung 37 die Kompressionsdaten jenseits der Zieldatenmenge in jedem Kompressionsblock und fügt umgekehrt zu nicht ausreichenden Kompressionsdaten ein Füllbit hinzu. Die variabel längencodierten Kompressionsdaten werden kompressionsblockweise im Pufferspeicher 38 gespeichert und dann als Kompressionsdaten vom Ausgangsanschluß 44 ausgegeben. Die Operationsmodusinformation und der Quantisierungsparameter jedes Makroblocks werden auch in den Pufferspeicher 38 eingegeben und mit den Kompressionsdaten gemultiplext.
Wie oben beschrieben, werden in der Bildcodierschaltung 11 die Kompressionsblockgröße bestimmt und die Kompressionsdaten erzeugt, so daß die Zahl der in einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke in allen Operationsmodi gleich wird. Folglich muß hinsichtlich der Verarbeitung der Korrekturcodehinzufügungsschaltung 12 usw. in der Aufzeichnungssystemschaltung 3 das Verarbeitungssystem nicht in Reaktion auf den Operationsmodus verändert werden, doch können der Operationstakt und die Operationszeitsteuerung nur entsprechend dem Steuersignal der Aufzeichnungsoperations-Zeitsteuerschaltung 15 geändert werden.
Die Operation der Bilddecodierschaltung 19 wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Zuerst werden vom Eingangsanschluß 51 eingegebene Kompressionsdaten als ein Kompressionsblock im Pufferspeicher 52 gespeichert. Die mit den Kompressionsdaten gemultiplexte Operationsmodusinformation wird zuerst extrahiert und als ein Wiedergabeoperationsmodussignal vom Ausgangsanschluß 58 ausgegeben und auch der Entwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 59 zugeführt. Ferner werden die makroblockweise gemultiplexten Quantisierungsparameter extrahiert und der inversen Quantisierungsschaltung 54 zugeführt.
In der variablen Längendecodierschaltung 53 werden die vom Pufferspeicher 52 ausgegebenen Daten makroblockweise in die ursprüngliche, DCT-blockweise Reihenfolge umgeordnet und dann entsprechend der Huffman-Codiertabelle decodiert, und, nachdem ein Paar von Lauflänge und Pegel erzeugt und quantisiert worden ist, wird der Wert des Transformationskoeffizienten wiederhergestellt. In der inversen Quantisierungsschaltung 54 wird eine inverse Quantisierung in Reaktion auf den Quantisierungsparameter jedes Makroblocks ausgeführt, und der Wert des Transformationskoeffizienten wird wiederhergestellt. Da jedoch die Kombination von Quantisierungsverarbeitung und inverser Quantisierungsverarbeitung nicht reversibel ist, wird der Wert vor der Quantisierung nicht vollständig wiederhergestellt, sondern stattdessen wird ein Fehler (Verzerrung) von bestimmtem Ausmaß erzeugt.
Die IDCT-Schaltung 55 führt die inverse, diskrete Cosinustransformation (IDCT) sequentiell, DCT-blockweise für den Transformationskoeffizienten mit dem wiederhergestellten Wert aus und reproduziert die Bilddaten. Die Entwürfelungsschaltung 56 speichert die Bilddaten makroblockweise für die zugeordnete Bildebenenposition des Rahmenspeichers 57 entsprechend dem von der Entwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 59 gelieferten Entwürfelungsmuster. Das Entwürfelungsmuster wird in Reaktion auf das Wiedergabeoperationsmodussignal in der Entwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 59 geändert und ausgegeben und ist das gleiche wie das Verwürfelungsmuster, das in Reaktion auf das Aufzeichnungsoperationsmodussignal in der Verwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 40 in der Bildcodierschaltung 11 geändert und ausgegeben wird. Die in einem Rahmen im Rahmenspeicher 57 gespeicherten Bilddaten können als Bilddaten sequentiell vom Ausgangsanschluß 62 ausgegeben werden.
Die in der Fehlerkorrekturschaltung 18 erzeugten Fehlerpositionsdaten werden vom Eingangsanschluß 16 in die Verbergungsbefehlerzeugungsschaltung 61 eingegeben, und wenn ein Fehler in den Kompressionsdaten vorliegt, wird die Verbergungsbefehlinformation an die Entwürfelungsschaltung 56 ausgegeben, um anzuzeigen, daß die wiedergegebenen Bilddaten des den Fehler enthaltenden Makroblocks ungültig sind. In der Entwürfelungsschaltung 56 werden betreffend den durch die Verbergungsbefehlinformation bezeichneten Makroblock die Bilddaten des wiedergegebenen Makroblocks einfach eliminiert. Da die Bilddaten des Makroblocks infolgedessen nicht in den Rahmenspeicher 57 geschrieben werden, bleiben die Bilddaten des vorhergehenden Rahmens bestehen. So kann auch dann, wenn ein Fehler auftritt, eine signifikante Bildbeeinträchtigung vermieden werden.
Wie oben beschrieben, wird in der Bilddecodierschaltung 19 das Entwürfelungsmuster in Reaktion auf den Operationsmodus geändert, und die Bilddaten werden reproduziert. Was die Verarbeitung vor der Fehlerkorrekturschaltung 18 in der Wiedergabesystemschaltung 7 angeht, muß das Verarbeitungssystem nicht in Reaktion auf den Operationsmodus geändert werden, aber der Operationstakt und die Operationszeitsteuerung, können nur entsprechend dem Steuersignal der Wiedergabe-Operationszeitsteuerschaltung 21 geändert werden.
Schließlich wird die Einstellung der Kompressionsblockgröße bei dieser Ausgestaltung zusammengefaßt. Fig. 7A-7D, Fig. 8A-8D und Fig. 9A-9D sind Diagramme zur Erläuterung der Fälle des Standardmodus, des Langzeitmodus bzw. des Hochgenauigkeitsmodus. Wie in Fig. 7A-7D gezeigt, werden im Standardmodus 90 Kompressionsblöcke, bestehend aus 15 Makroblöcken, aus einem Rahmen gebildet, der aus 45 Makroblöcken horizontal · 30 Makroblöcken vertikal besteht. Die Kompressionsdaten von 9 Kompressionsblöcken werden in einer Spur aufgezeichnet, und die Kompressionsdaten eines Rahmens werden in 10 Spuren aufgezeichnet. Wie in Fig. 8A-8D gezeigt, werden im Langzeitmodus 45 Kompressionsblöcke, bestehend aus 20 Makroblöcken, aus einem Rahmen erzeugt, der aus 30 Makroblöcken horizontal · 30 Makroblöcken vertikal besteht. Die Kompressionsdaten von 9 Kompressionsblöcken werden in einer Spur aufgezeichnet, die Kompressionsdaten eines Rahmens werden in 5 Spuren aufgezeichnet. Ferner werden, wie in Fig. 9A-9D gezeigt, 180 Kompressionsblöcke, bestehend aus 26 Makroblöcken, aus einem Rahmen erzeugt, der aus 72 Makroblöcken horizontal · 65 Makroblöcken vertikal besteht. Die Kompressionsdaten von 9 Kompressionsblöcken werden in einer Spur aufgezeichnet, und die Kompressionsdaten eines Rahmens werden in 20 Spuren aufgezeichnet.
Wie in Fig. 7A-7D - 9A-9D gezeigt, werden die Makroblöcke entsprechend der Anzahl von auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcken zu einem zusammengefügt, und die Bilddaten eines Rahmens werden, wenn notwendig, umgeordnet, so daß die Makroblockanordnung mit einer Anzahl gleich der die Kompressionsblöcke bildenden Makroblöcke in horizontaler Richtung und einer Anzahl gleich der dem Aufzeichnen eines Rahmens zugeordneten Spuren in vertikaler Richtung angeordnet sind, und dann werden die Makroblöcke der vorgegebenen Zahl ausgewählt, und die Kompressionsblöcke werden auf Grundlage des durch die allen Operationsmodi gemeinsame Regel bestimmte Verwürfelungsmuster aufgebaut. Dabei ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Verwürfelungs- und Entwürfelungsverarbeitung einfach wird. Erst wird eine beliebige Makroblockanordnung in der Spalte des linken Endes in Reaktion auf den Kompressionsblock ausgewählt, der in einer Spurnummer unter einer Mehrzahl von Spuren aufgezeichnet ist, die für die Aufzeichnung eines Rahmens vorgesehen sind.
Als nächstes wird die Makroblockanordnung in der Position, die in vertikaler Richtung um den vorgeschriebenen Offset verschoben ist, um zu verhindern, daß sie an die bereits ausgewählte Makroblockanordnung angrenzt, sequentiell von rechts nach links in horizontaler Richtung ausgewählt. Bei dieser Anordnung beträgt der Offset drei. Dadurch werden die Makroblockanordnungen in der Kompressionsblockgröße entsprechender Zahl ausgewählt. Schließlich wird aus jeder Makroblockanordnung irgendein Makroblock ausgewählt, je nachdem, welche Zahl von Kompressionsblöcken auf einer Spur aufgezeichnet werden soll, wodurch der die Makroblöcke in vorgeschriebener Zahl enthaltende Kompressionsblock gebildet wird.
In allen Operationsmodi ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus so eingestellt ist, daß die Zahl von in einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcken gleich wird, nämlich 9 bei der beschriebenen Ausgestaltung.
Die eingestellten Werte werden wie folgt bestimmt. Im Operationsmodus j besteht ein Rahmen aus Nj Makroblöcken, und die Kompressionsdaten eines Rahmens werden auf Tj Spuren des Magnetbands aufgezeichnet. Ein Rahmen ist in Mj Kompressionsblöcke (bestehend aus Lj Makroblöcken) unterteilt, und die Kompressionsdatenmenge wird unter Verwendung des Kompressionsblocks als Einheit konstant gemacht. Nj = Mj · Lj, und sowohl Mj als auch Lj müssen ganze Zahlen sein. Wenn die in der Spur aufgezeichnete Datenmenge konstant ist, wird die Zahl Mj der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen im Operationsmodus j bilden, so bestimmt, daß die Zahl der in einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke in allen Operationsmodi j gleich wird, d. h., die Kompressionsdatenmenge pro Kompressionsblock wird gleich. Wenn folglich K ein gemeinsamer Teiler der Zahl Nj/Tj (muß eine ganze Zahl sein) der in einer Spur aufgezeichneten Makroblöcke ist, wird ein Rahmen in dem Operationsmodus j in Mj (= K · Tj) Kompressionsblöcke unterteilt, so daß die Zahl Mj/Tj (muß eine ganze Zahl sein) der in einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke in allen Operationsmodi den Wert K bekommt. Die Kompressionsblockgröße im Operationsmodus j wird Lj = (Nj/Tj)/K.
Im Fall dieser Ausgestaltung ist die Zahl der Makroblöcke, die einen Rahmen im Standardmodus (j = 1), dem Langzeitmodus (j = 2), dem Hochgenauigkeitsmodus (j = 3) bildet, N1 = 1350, N2 = 900, N3 = 4680. Außerdem ist die Zahl der Spuren zum Aufzeichnen der Kompressionsdaten eines Rahmens T1 = 10, T2 = 5, T3 = 20. Dann wird die Zahl der in einer Spur aufgezeichneten Makroblöcke N1/T1 = 135, N2/T2 = 180, N3/T3 = 234. Da der gemeinsame Teiler der drei Zahlen 9, 3 und 1 ist, wird das größte gemeinsame Maß in dieser Ausgestaltung verwendet, und K = 9. Folglich wird die Zahl der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen bilden, M1 = 90, M2 = 45, M3 = 180, und die Zahl von Makroblöcken, die einen Kompressionsblock bilden, wird festgelegt auf L1 = 15, L2 = 20, L3 = 26.
Obwohl bei dieser Ausgestaltung die Zahl der in einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke K = 9 gewählt ist, kann sie gleich K = 3 oder K = 1 gemacht werden. Wenn K = 3, ergibt sich als Zahl der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen bilden, M1 = 30, M2 = 15, M3 = 60, und die Zahl der Makroblöcke, die einen Kompressionsblock bilden, wird L1 = 45, L2 = 60, L3 = 78. Wenn K = 1, wird die Zahl der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen bilden, M1 = 10, M2 = 5, M3 = 20, und die Zahl der Makroblöcke, die einen Kompressionsblock bilden, wird L1 = 135, L2 = 180, L3 = 234. Die Kompressionsblockgröße ist bestimmt durch den Kompromiß zwischen Komplexität der Informationsmengensteuerung in der Bildcodierverarbeitung und der durch die Bildcodierverarbeitung erhaltenen Bildqualität.
Eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Hinsichtlich der Beschreibung der drei Arten von Operationsmodi unterscheidet sich diese Ausgestaltung von der zuvor beschriebenen ersten Ausgestaltung nur in der Kompressionsblockgröße und in der spurinternen Kompressionsblockzahl im Standardmodus. Die Kompressionsblockgröße im Standardmodus beträgt 5 Makroblöcke, was 1/3 der 15 Makroblöcke bei der vorigen Ausgestaltung ist. Ferner ist die spurinterne Kompressionsblockzahl im Standardmodus 27 Kompressionsblöcke, was das Dreifache der 9 Kompressionsblöcke bei der ersten Ausgestaltung ist. Der gesamte Aufbau des digitalen Videorecorders in dieser Ausgestaltung ist der gleiche wie im Fall der in Fig. 1 gezeigten vorherigen Ausgestaltung, doch ist der Aufbau der Bildcodierschaltung 11 in der Aufzeichnungssystemschaltung 3 anders. Der Aufbau der Bilddecodierschaltung 19 in der Wiedergabesystemschaltung 7 ist der gleiche wie im Fall der in Fig. 5 gezeigten vorherigen Ausgestaltung. Fig. 10 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Bildcodierschaltung 11'.
In der in Fig. 10 gezeigten Bildcodierschaltung 11' ist ein Eingangsanschluß 31 für Bilddaten, ein Rahmenspeicher 32, eine Verwürfelungsschaltung 33, ein Kompressionsblockspeicher 34, eine DCT-Schaltung 35, eine Quantisierungsschaltung 36, eine variable Längencodierschaltung 37, ein Pufferspeicher 38, ein Eingangsanschluß 39 für Aufzeichnungsoperationsmodus-Signale, eine Verwürfelungsmuster-Erzeugungsschaltung 40, eine Kompressionsblockgrößen- Erzeugungsschaltung 41, eine Quantisierungsparameter-Erzeugungsschaltung 43, ein Ausgangsanschluß 44 für Kompressionsdaten, eine Referenzdatenmengen- Erzeugungsschaltung 71 und eine Kompressionsblockzieldatenmengenerzeugungsschaltung 72 vorgesehen. Der Aufbau von Schaltungsblöcken mit Ausnahme der Referenzdatenmengen- Erzeugungsschaltung 71 und der Kompressionsblock-Zieldatenmengenerzeugungschaltung 72 ist der gleiche wie bei der ersten Ausgestaltung, die in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Verwürfelungsmustererzeugungsschaltung 40 und die Kompressionsblockgrößenerzeugungsschaltung 41 führen Operationen aus, die sich geringfügig vom Fall der Ausgestaltung aus Fig. 1 unterscheiden. Das heißt, wenn der Operationsmodus der Standardmodus ist, gibt die Verwürfelungsmustererzeugungsschaltung 40 Verwürfelungsmuster aus, die der Kompressionsblockgröße von 5 Makroblöcken entsprechen, und die Kompressionsblockgrößenerzeugungsschaltung 41 gibt die 5 Makroblöcke als Kompressionsblockgröße aus. Auch die Referenzdatenmengenerzeugungsschaltung 71 gibt den Referenzwert (für alle Operationsmodi gleich) aus, die Kompressionsblock-Zieldatenmengenerzeugungsschaltung 72 dividiert den Referenzwert durch eine vorgeschriebene ganze Zahl in Reaktion auf den Operationsmodus und erzeugt die Kompressionsblockzieldatenmenge und gibt sie aus. Der Referenzwert ist die Kompressionsblockzieldatenmenge selbst im Langzeitmodus und im Hochgenauigkeitsmodus, und im Standardmodus wird der Referenzwert mit 1/3 multipliziert, und die Kompressionsblockzieldatenmenge wird erzeugt. Die Operation in anderen Schaltungsblöcken ist die gleiche wie im Fall der ersten Ausgestaltung.
Fig. 11A-11D liefern ein erläuterndes Diagramm, das die Einstellung der Kompressionsblockgröße im Standardmodus zeigt. In den Fällen des Langzeitmodus und des Hochgenauigkeitsmodus ist die zweite Ausgestaltung mit der ersten Ausgestaltung völlig gleich, und die Einstellung der jeweiligen Kompressionsblockgrößen ist in Fig. 8A-8D und 9A-9D gezeigt. Die auf einer Spur im Langzeitmodus und im Hochgenauigkeitsmodus aufgezeichneten Kompressionsblöcke sind 9 an der Zahl, und die in einer Spur im Standardmodus aufgezeichneten Kompressionsblöcke sind 27 an der Zahl. So ist in allen Operationsmodi ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus so eingestellt ist, daß die Zahl der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke ein ganzzahliges Vielfaches des vorgeschriebenen Werts (9) wird.
Die Einstellwerte sind wie folgt bestimmt. Im Operationsmodus j besteht ein Rahmen aus Nj Makroblöcken, und die Kompressionsdaten eines Rahmens werden auf Tj Spuren auf dem Magnetband aufgezeichnet. Ein Rahmen ist in Mj Kompressionsblöcke (bestehend aus Lj Makroblöcken) unterteilt, und die Kompressionsdatenmenge ist unter Verwendung des Kompressionsblocks als Einheit konstant gemacht. Nj = Mj · Lj, und Mj und Lj müssen beide eine ganze Zahl sein. Wenn die auf einer Spur aufgezeichnete Datenmenge konstant ist, ist die Anzahl Mj der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen im Operationsmodus j bilden, so festgelegt, daß die Zahl der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke in allen Operationsmodi j ein ganzzahliges Vielfaches eines vorgeschriebenen Werts ist, d. h., die Kompressionsdatenmenge in einem Kompressionsblock wird gleich einem Referenzwert, dividiert durch eine ganze Zahl. Wenn folglich der gemeinsame Teiler der Zahl Nj/Tj (muß eine ganze Zahl sein) der auf einer Spur aufgezeichneten Makroblöcke K ist, wird ein Rahmen in Mj (= K · Aj · Tj) Kompressionsblöcke im Operationsmodus j unterteilt, so daß die Zahl Mj/Tj (muß eine ganze Zahl sein) der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke ein ganzzahliges Vielfaches (das Aj-fache) des vorgeschriebenen Werts K in allen Operationsmodi ist und in wenigstens einem Operationsmodus gleich K wird. Die Kompressionsblockgröße im Operationsmodus j wird Lj = (Nj/(Aj · Tj))/K.
Im Fall dieser Ausgestaltung ist die Zahl der Makroblöcke, die einen Rahmen im Standardmodus (j = 1), dem Langzeitmodus (j = 2), dem Hochgenauigkeitsmodus (j = 3) bilden, N1 = 1350, N2 = 900, N3 = 4680. Außerdem ist die Zahl von Spuren zur Aufzeichnung von Kompressionsdaten eines Rahmens T1 = 10, T2 = 5, T3 = 20. Dann wird die Zahl von auf einer Spur aufgezeichneten Makroblöcken N1/T1 = 135, N2/T2 = 180, N3/T3 = 234. Da der gemeinsame Teiler der drei Zahlen 9, 3 und 1 ist, wird bei dieser Ausgestaltung das größte gemeinsame Maß genommen, und K = 9, und ein mit K multiplizierter Koeffizient wird A1 = 3, A2 = 1, A3 = 1. Infolgedessen wird die Zahl der Kompressionsblöcke, die einen Rahmen bilden, M1 = 270, M2 = 45, M3 = 180, und die Zahl von Makroblöcken, die einen Kompressionsblock bilden, ist festgelegt auf L1 = 5, L2 = 20, L3 = 26.
Obwohl bei dieser Ausgestaltung der Wert, der zur Basis der Zahl der auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcke wird, gleich K = 9 ist, kann er gleich K = 3 oder K = 1 sein. Als mit K zu multiplizierender Koeffizient Aj kann ein anderer Wert verwendet werden. Zum Beispiel ist bei dieser Ausgestaltung der mit K = 9 im Standardmodus (j = 1) zu multiplizierende Koeffizient A1 = 3, doch kann ein anderer Wert A1 = 5 oder A1 = 15 verwendet werden, so daß die Zahl von auf einer Spur aufgezeichneten Kompressionsblöcken Teiler der Zahl N1/T1 = 135 der auf einer Spur aufgezeichneten Makroblöcke wird. Wenn K = 3, ist A1 (= 3, 5, 9, 15) oder 45 geeignet, und wenn K = 1, ist A1 (= 3, 5, 9, 15, 27, 45 oder 135) geeignet. Die Kompressionsblockgröße wird bestimmt durch den Kompromiß zwischen der Komplexität der Informationsmengensteuerung bei der Bildcodierverarbeitung und der durch die Bildcodierverarbeitung erhaltenen Bildqualität.
Der digitale Videorecorder, der das Videoaufzeichnungssystem nach der zweiten Ausgestaltung einsetzt, ist so konstruiert, daß er aufwärts kompatibel zu einem digitalen Videorecorder mit einem einzigen, dem Standardmodus entsprechenden Modus ist. Im Videorecorder mit einem einzigen Modus ist die Kompressionsblockgröße mit 5 Makroblöcken klein gewählt, und die Informationsmengensteuerung in der Bildcodierverarbeitung ist einfach, und die Schaltungsgröße ist klein. Fig. 12 zeigt ein Diagramm, das die Kompatibilität erläutert. Das Videoaufzeichnungssystem des Videorecorders mit einem einzigen Modus, dem Standardmodus, ist das System A (Kompressionsblockgröße: 5 Makroblöcke), und das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus- Videorecorders ist das System A im Standardmodus, das System C im Langzeitmodus und das System D im Hochgenauigkeitsmodus. Zuerst kann das im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) aufgezeichnete Bild im Standardmodus (System A) des Multimodus-Videorecorders wiedergegeben werden. Umgekehrt kann das Bild im Standardmodus (System A) unter den im Multimodus-Videorecorder (System A/C/D) aufgezeichneten Bildern im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) wiedergegeben werden.
Der digitale Videorecorder, der das Videoaufzeichnungs-/Wiedergabesystem in der ersten Ausgestaltung verwendet, hat die Kompatibilität in einer Richtung zum digitalen Videorecorder mit einem einzigen Modus. Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das die Kompatibilität erläutert. Das Videoaufzeichnungssystem des Videorecorders mit einem einzigen Modus, dem Standardmodus, ist das System A (Kompressionsblockgröße: 5 Makroblöcke), und das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus-Videorecorders ist das System B (Kompressionsblockgröße: 15 Makroblöcke) im Standardmodus, das System C im Langzeitmodus und das System D im Hochgenauigkeitsmodus. Da die Kompressionsblockgröße im Standardmodus des Multimodus-Videorecorders (System B) 15 Makroblöcke und genau das Dreifache der 5 Makroblöcke im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) ist, können die 3 Kompressionsblöcke als ein Kompressionsblock im Multimodus-Videorecorder behandelt werden. Das im Multimodus-Videorecorder (System B/C/D) aufgezeichnete Bild kann hingegen nicht im Videorecorder mit einem einzigen Modus wiedergegeben werden, auch wenn es das Bild im Standardmodus (System B) ist. Da die Kompressionsdatenmenge in Einheiten von 15 Makroblöcken im Standardmodus des Multimodus-Videorecorders (System B) konstant gehalten wird, beim Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) aber angenommen wird, daß die Kompressionsdatenmenge in Einheiten von 5 Makroblöcken konstant gehalten ist, können die Kompressionsdaten durch die 5 Makroblöcke nicht normal gelesen und wiedergegeben werden.
Eine weitere oder dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 14 und 15 beschrieben, in der die erste Ausgestaltung weiter abgewandelt ist. Ein digitaler Videorecorder nach dieser Ausgestaltung hat Aufwärtskompatibilität zu einem digitalen Videorecorder mit einem einzigen Modus in ähnlicher Weise wie die zweite Ausgestaltung. Die Einstellung der Kompressionsblockgröße ist bei dieser Ausgestaltung ähnlich wie im Fall der ersten Ausgestaltung. Der gesamte Aufbau des digitalen Videorecorders ist bei dieser Ausgestaltung der gleiche wie im Fall der ersten Ausgestaltung, doch ist der Aufbau der Bildcodierschaltung 11 in der Aufzeichnungssystemschaltung 3 und der Aufbau der Bilddecodierschaltung 19 in der Wiedergabesystemschaltung 7 anders. Fig. 14 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Bildcodierschaltung 11", und Fig. 15 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Bilddecodierschaltung 19'.
In der in Fig. 14 gezeigten Bildcodierschaltung 11" ist ein Eingangsanschluß 31 für Bilddaten, ein Rahmenspeicher 32, eine Verwürfelungsschaltung 33, ein Kompressionsblockspeicher 34, eine DCT-Schaltung 35, eine Quantisierschaltung 36, eine variable Längencodierschaltung 37, ein Pufferspeicher 38, ein Eingangsanschluß 39 für Aufzeichnungsoperationsmodussignale, eine Verwürfelungsmustererzeugungsschaltung 40, eine Kompressionsblockgrößenerzeugungsschaltung 41, eine Kompressionsblock-Zieldatenmengenerzeugungsschaltung 42, eine Quantisierungsparametererzeugungsschaltung 43, ein Ausgangsanschluß 44 für Kompressionsdaten und eine Datenumordnungsschaltung 81 vorgesehen. Aufbau und Operation der Schaltungsblöcke mit Ausnahme der Datenumordnungsschaltung 81 sind die gleichen wie im Fall der Bildcodierschaltung 11 in der ersten Ausgestaltung.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung dadurch, daß die Datenumordnungsschaltung 81 zwischen der variablen Längencodierschaltung 37 und dem Pufferspeicher 38 eingefügt ist. Die Datenumordnungsschaltung 81 führt eine Datenumordnung im Standardmodus wie folgt aus. Im Langzeitmodus und im Hochgenauigkeitsmodus wird die Datenumordnungsverarbeitung jedoch nicht ausgeführt, stattdessen werden die eingegebenen Kompressionsdaten unberührt ausgegeben. Erst werden die 15 Makroblöcke, die einen Kompressionsblock bilden sollen, in 3 Makroblockgruppen zu 5 Makroblöcken unterteilt. Eine Makroblockgruppe entspricht einem Kompressionsblock beim Videorecorder mit einem einzigen Modus. Die Aufzeichnungsfläche der Kompressionsdaten in einem Kompressionsblock ist auch in drei Teile pro Makroblock gleich aufgeteilt. Die Datenumordnungsschaltung 81 ordnet die Kompressionsdaten jeder Makroblockgruppe zu der entsprechenden Aufzeichnungsgruppe um, durch Auffüllen mit denjenigen, die höhere Bedeutung haben.
In der in Fig. 15 gezeigten Bilddecodierschaltung 19' sind ein Eingangsanschluß 51 für Kompressionsdaten, ein Pufferspeicher 52, eine variable Längendecodierschaltung 53, eine inverse Quantisierungsschaltung 54, eine IDCT-Schaltung 55, eine Entwürfelungsschaltung 56, ein Rahmenspeicher 57, ein Ausgangsanschluß 58 für. Wiedergabeoperationsmodussignale, eine Entwürfelungsmustererzeugungsschaltung 59, ein Eingangsanschluß 60 für Fehlerpositionsdaten, eine Verbergungsbefehlerzeugungsschaltung 61, ein Ausgangsanschluß 62 für Bilddaten und eine Datenumordnungsschaltung 82 vorgesehen. Der Aufbau der Schaltungsblöcke mit Ausnahme der Datenumordnungsschaltung 82 ist der gleiche wie im Fall der Bilddecodierschaltung 19 in der in Fig. 5 gezeigten ersten Ausgestaltung.
Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung dadurch, daß die Datenumordnungsschaltung 82 zwischen den Pufferspeicher 52 und die variable Längendecodierschaltung 53 eingefügt ist. Die Datenumordnungsschaltung 82 führt eine entgegengesetzte Verarbeitung zur oben erwähnten, von der Datenumordnungsschaltung 81 in der Bildcodierschaltung 11" ausgeführten Verarbeitung durch und ordnet die Kompressionsdaten jedes Kompressionsblocks in die ursprüngliche Form im Standardmodus um. Dadurch werden in jedem Operationsmodus die Kompressionsdaten der Datendekompression normal unterzogen, und die Bilddaten werden reproduziert.
Fig. 16A und 16B zeigen einen Zustand der Datenumordnung im Standardmodus. Die Kompressionsdatenmenge eines aus 15 Makroblöcken gebildeten Kompressionsblocks ist konstant, doch variiert die Kompressionsdatenmenge pro Makroblock, und die Kompressionsdatenmenge einer aus den 5 Makroblöcken gebildeten Makroblockgruppe variiert in einem bestimmten Ausmaß. Zuerst wird unter den Kompressionsdaten jeder Makroblockgruppe eine Entscheidung durchgeführt betreffend die Kompressionsdaten, die nicht in der der Makroblockgruppe entsprechenden Aufzeichnungsfläche aufgezeichnet werden können, sondern in einer Aufzeichnungsfläche aufgezeichnet werden sollen, die einer anderen Makroblockgruppe entspricht. Der Schwanz der Kompressionsdaten jeder Makroblockgruppe kann überlaufen. Ein abgedunkelter Bereich in Fig. 16A und 16B stellt die überlaufenden Kompressionsdaten dar. Als nächstes werden die aus der jeder Makroblockgruppe entsprechenden Aufzeichnungsfläche überlaufenden Kompressionsdaten in einen leeren Bereich gefüllt, der in der Aufzeichnungsfläche verbleibt, die einer anderen Makroblockgruppe entspricht, und Fig. 16B zeigt diesen Zustand.
Der digitale Videorecorder, der das Videoaufzeichnungssystem der dritten Ausgestaltung verwendet, hat die Aufwärtskompatibilität zu einem digitalen Videorecorder mit einem einzigen Modus, der dem Standardmodus entspricht. Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Kompatibilität erläutert. Das Videoaufzeichnungssystem des Videorecorders mit einem einzigen Modus, dem Standardmodus, ist das System A (Kompressionsblockgröße: 5 Makroblöcke), und das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus-Videorecorders ist das System A (Kompressionsblockgröße: 15 Makroblöcke, darunter drei Mengen von Makroblockgruppen, bestehend aus jeweils 5 Makroblöcken) im Standardmodus, das System C im Langzeitmodus und das System D im Hochgenauigkeitsmodus. Erst kann das im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) aufgezeichnete Bild im Standardmodus des Multimodus-Videorecorders (System A') wiedergegeben werden. Umgekehrt kann das Bild im Standardmodus (System A') unter den im Multimodus-Videorecorder (System A'/C/D) aufgezeichneten Bildern im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) wiedergegeben werden. Im Videorecorder mit einem einzigen Modus werden die Kompressionsdaten in der Aufzeichnungsflächeneinheit von einem Kompressionsblock gelesen, d. h. in der Aufzeichnungsflächeneinheit von einer Makroblockgruppe im Multimodus-Videorecorder, doch der größere Teil der wichtigen Kompressionsdaten unter den Kompressionsdaten der 5 Makroblöcke ist darin aufgezeichnet.
Wenn das im Standardmodus des Multimodus-Videorecorders gemäß der dritten Ausgestaltung aufgezeichnete Bild im Videorecorder mit einem einzigen Modus wiedergegeben wird, wird ein Teil der Hochfrequenzkomponente der Kompressionsdaten gelöscht, und dadurch kann eine geringfügige Beeinträchtigung der Bildqualität auftreten. Dies ist eine Erscheinung, die nicht im Fall des Multimodus-Videorecorders gemäß der zweiten Ausgestaltung auftritt, doch ist dies in der Praxis kaum ein Problem. Die Bildqualität des im Standardmodus-Videorecorder gemäß der dritten Ausgestaltung aufgezeichneten und wiedergegebenen Bildes ist geringfügig besser als die im Standard-Modus des Multimodus-Videorecorders gemäß der zweiten Ausgestaltung. Dies liegt daran, daß im letzteren die Kompressionsgröße 5 Makroblöcke beträgt, wohingegen sie in ersterem 15 Makroblöcke, also das Dreifache der 5 Makroblöcke beträgt. Das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus-Videorecorders mit Aufwärtskompatibilität zum Videorecorder mit einem einzigen Modus ist nicht beschränkt auf die der oben beschriebenen zweiten und dritten Ausgestaltung. Zum Beispiel ist der Standardmodus des Multimodus-Videorecorders weiter unterteilt in 2 Modi, und das Videoaufzeichnungssystem des ersten Standardmodus kann genau dasselbe wie das des Videoaufzeichnungssystems des Videorecorders mit einem einzigen Modus sein, und der zweite Standardmodus kann ein anderes Videoaufzeichnungssystem mit hoher Anpassung an den Langzeitmodus und den Hochgenauigkeitsmodus sein.
Fig. 18A und 18B zeigen Diagramme, die die Kompatibilität in diesem Fall für zwei weitere Ausgestaltungen erläutern. Das Videoaufzeichnungssystem des Videorecorders mit einem einzigen Modus, dem Standardmodus, ist das System A (Kompressionsblockgröße: 5 Makroblöcke). Im Fall der Ausgestaltung aus Fig. 18A ist das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus-Videorecorders das System A im ersten Standardmodus, das System B (Kompressionsblockgröße: 15 Makroblöcke) im zweiten Standardmodus, das System C im Langzeitmodus und das System D im Hochgenauigkeitsmodus. Das im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) aufgezeichnete Bild kann im ersten Standardmodus (System A) des Multimodus-Videorecorders oder dem zweiten Standardmodus (System B) wiedergegeben werden. Umgekehrt kann das Bild, das im ersten Standardmodus des Multimodus-Videorecorders (System A) aufgezeichnet worden ist, im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) wiedergegeben werden. Das Bild, das in anderen Operationsmodi des Multimodus- Videorecorders (System B/C/D) aufgezeichnet worden ist, kann in dem Videorecorder mit einem einzigen Modus nicht wiedergegeben werden.
Im Fall der Ausgestaltung aus Fig. 18B ist das Videoaufzeichnungssystem des Multimodus-Videorecorders das System A im ersten Standardmodus, das System A' (Kompressionsblockgröße: 15 Makroblöcke, aber drei Sätze von Makroblöcken, die jeweils aus 5 Makroblöcken bestehen) im zweiten Standardmodus, das System C im Langzeitmodus und das System D im Hochgenauigkeitsmodus. Das im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) aufgezeichnete Bild kann im ersten Standardmodus (System A) des Multimodus- Videorecorders oder dem zweiten Standardmodus (System A') wiedergegeben werden. Umgekehrt kann das im ersten Standardmodus des Multimodus- Videorecorders (System A) aufgezeichnete Bild im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) wiedergegeben werden. Ferner kann unter den in anderen Operationsmodi des Multimodus-Videorecorders (System A'/C/D) aufgezeichneten Bildern das im zweiten Standardmodus (System A') aufgezeichnete Bild im Videorecorder mit einem einzigen Modus (System A) wiedergegeben werden.
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind im Detail beschrieben worden. Bei den oben erwähnten Ausgestaltungen ist zwar die auf einer Spur aufgezeichnete Datenmenge in allen Operationsmodi gleich, doch auch, wenn die auf einer Spur aufgezeichnete Datenmenge in jedem Operationsmodus anders ist, kann die vorliegende Erfindung ähnlich angewendet werden. Wenn das größte gemeinsame Maß der Datenmenge betreffend die auf einer Spur auf dem Magnetband aufgezeichneten Bilder definiert ist als die Referenzdatenmenge, kann die Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus so bestimmt werden, daß die Zahl der Kompressionsblöcke pro Referenzdatenmenge, die auf dem Magnetband aufgezeichnet werden, in jedem Operationsmodus gleich wird oder durch ein einfaches ganzzahliges Verhältnis verknüpft ist. Obwohl im Fall der oben erwähnten Ausgestaltungen das Bildcodiersystem, das die DCT verwendet, eingesetzt wird, kann die vorliegende Erfindung auch in anderen Bildcodiersystemen, wie etwa Differenzcodierung (DPCM), Vektorquantisierung (VQ), Subbandcodierung oder dergleichen natürlich in ähnlicher Weise angewendet werden. Ferner ist zwar bei den oben erwähnten Ausgestaltungen die Pixelzahl des Farbdifferenzsignals in horizontaler und in vertikaler Richtung jeweils halb so groß wie die des Helligkeitssignals, und die Makroblock-Pixelzahl ist 16 · 16 Pixel, doch auch, wenn die Makroblockgröße in jedem Operationsmodus hiervon verschieden ist, kann die vorliegende Erfindung ähnlich angewendet werden. Als Operationsmodi des digitalen Videorecorders kommen nicht nur der Standardmodus, der Langzeitmodus, der Hochgenauigkeitsmodus in Frage, sondern auch diverse andere Operationsmodi, und die vorliegende Erfindung kann leicht auf einen digitalen Videorecorder mit einem beliebigen Operationsmodus angewendet werden.
Da gemäß dem Videoaufzeichnungssystem der vorliegenden Erfindung bei dem digitalen Videorecorder mit einer Mehrzahl von Operationsmodi, wie etwa mehreren Arten von Videomodi, die sich in der Auflösung unterscheiden, oder mehreren Arten von Aufzeichnungsmodi, die sich in Bildqualität und Aufzeichnungszeit unterscheiden, die Kompressionsblockgröße in jedem Operationsmodus so festgelegt ist, daß die Kompressionsdatenmenge pro Kompressionsblock und die Datenmenge, die bei der Bildcodierverarbeitung konstant gemacht wird, gleich werden oder durch ein einfaches ganzzahliges Verhältnis in allen Operationsmodi verknüpft sind, muß ein Verarbeitungsverfahren, wie etwa Hinzufügen eines Fehlerkorrekturcodes, das auf die Bildcodierverarbeitung folgt, nicht in Abhängigkeit vom Operationsmodus geändert werden, und die Aufzeichnung/Wiedergabe von Videosignalen kann entsprechend allen Operationsmodi effizient mit einfacher Verarbeitung ausgeführt werden.
Es sind zwar verschiedene Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden, doch versteht sich, daß diese nicht darauf beschränkt ist, sondern daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen daran möglich sind, wie Fachleuten bekannt ist, und daß wir deshalb nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen Details beschränkt sein wollen, sondern alle Änderungen und Abwandlungen abdecken wollen, die unter den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Digitale Videosignalaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Mehrzahl von Operationsmodi, die sich in Auflösung und/oder Aufzeichnungs Zeit von Videosignalen und/oder Datenkompressionssystem unterscheiden, wobei die Videosignale in Einheiten von Makroblöckendaten komprimiert werden, die aus einer Mehrzahl von Pixeln von Videosignalen bestehen, um Daten auf einem Datenaufzeichnungsträger (5) aufzuzeichnen, mit:

einem Bilddatenkompressionsmittel (34, 35, 36, 37, 38) zum Datenkorn primieren der Videosignale, so daß eine Kompressionsdatenmenge nach der Datenkompression mit Bezug auf einen durch eine Mehrzahl der Makroblöcke gebildeten Kompressionsblock eine Konstante wird;

Aufzeichnungsmitteln (12, 13, 14, 4) zum Aufzeichnen der komprimierten Daten der Videosignale auf dem Datenaufzeichnungsträger;

gekennzeichnet durch

ein Kompressionsblock-Einstellmittel (41, 42, 43, 41, 71, 72) zum Einstellen einer Zahl (Lj) der Makroblöcke, die den Kompressionsblock umfassen, in Reaktion auf die verschiedenen Operationsmodi und zum Steuern des Bilddatenkompressionsmittels, derart, daß die Zahl der Kompressionsblöcke der auf einer Spur des Datenaufzeichnungsträgers nach der Datenkompression aufgezeichneten Videosignale gleich einer vorgegebenen Zahl (K) in wenigstens einem Operationsmodus und dessen Vielfachem (Aj K) in wenigstens einem anderen Operationsmodus wird; und

ein Makroblock-Umordnungsmittel (32, 33, 40), das an einem Eingang des Bilddatenkompressionsmittels vorgesehen ist, um eine Ordnung der Makroblöcke der Videosignale innerhalb eines Rahmens gemäß einem gemeinsamen Standard in allen Operationsmodi umzuordnen, so daß die sequentiell durch das Bilddatenkompressionsmittel komprimierten Makroblöcke nicht unmittelbar einem unmittelbar vorangehenden Datenblock, der datenkomprimiert worden ist, benachbart sind.

2. Digitale Videosignalaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Makroblock-Umordnungsmittel (32, 33, 40) allen Operationsmodi gemeinsame Mittel zum vertikalen Teilen eines Rahmens der Videosignale durch die Zahl der Spuren des Datenaufzeichnungsmediums, die zum Aufzeichnen eines Rahmens verwendet werden, und zum horizontalen Teilen eines Rahmens durch die Zahl von Makroblöcken, die einen Kompressionsblock bilden, und zum Erzeugen von Makroblockanordnungen umfaßt, von denen jede aus einer Zahl von Makroblöcken gleich der Zahl von auf einer Spur nach Datenkompression aufgezeichneten Kompressionsblöcken besteht, und zum Auswählen von Makroblockanordnungen in Folge, die nicht horizontal benachbart zu einer unmittelbar vorangehenden ausgewählten Makroblockanordnung sind, und zum Auswählen eines Makroblocks aus jeder ausgewählten Makroblockanordnung.

3. Digitale Videosignalaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Operationsmodus ein Langspielmodus und ein anderer Operationsmodus ein Normalspielmodus ist, und die Zahl von auf einer Spur des Datenaufzeichnungsmediums aufgezeichneten Kompressionsblöcken für den Langspielmodus und den Normalspielmodus jeweils unterschiedlich ist.

4. Digitale Videosignalaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit

einem Mittel zum Verändern der Menge von komprimierten Daten, die einen Makroblock umfassen; und

einem Mittel zum Umordnen komprimierter Daten (81) zum Teilen der komprimierten Daten eines von dem Bilddatenkompressionsmittel ausgegebenen Kompressionsblocks in eine Mehrzahl von Gruppen von komprimierten Daten, wobei eine Gruppe durch eine ganze Zahl von Makroblöcken komprimierter Daten gebildet ist, um ein Aufzeichnen der komprimierten Daten eines Kompressionsblocks auf einer Datenaufzeichnungsfläche auf einer Spur in Gruppen von Datenaufzeichnungsflächen gleicher Größe zu ermöglichen, und zum Umordnen der aufgeteilten, komprimierten Daten in einem der Operationsmodi durch Bewegen eines Teils der komprimierten Daten jeder Gruppe zu anderen Gruppen, wenn notwendig, so daß ein Hauptbereich der komprimierten Daten jeder Gruppe auf der Datenaufzeichnungsfläche aufgezeichnet wird, die für diese Gruppe reserviert ist, und ein verbleibender Anteil, der nicht der Hauptteil der komprimierten Daten jeder Gruppe ist, auf anderen Datenaufzeichnungsflächen aufgezeichnet wird, die für andere Gruppen reserviert sind; wobei das Aufzeichnungsmittel das Ausgangssignal des Kompressionsdaten-Umordnungsmittels auf dem Datenaufzeichnungsmedium aufzeichnet.

5. Digitale Videosignalaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einem Wiedergabemittel, worin die komprimierten Daten einer Datendekompression unterzogen werden, um die Videosignale wiederzugeben.

6. Verfahren zum digitalen Videosignal-Aufzeichnen und -wiedergeben mit einer Mehrzahl von Operationsmodi, die sich in Auflösung und/oder Aufzeichnungs Zeit von Videosignalen und/oder Datenkompressionssystem unterscheiden, wobei die Videosignale in Einheiten von Makroblöcken, bestehend aus einer Mehrzahl von Pixeln des Videosignals, komprimiert werden, um Daten auf einem Datenaufzeichnungsmedium (5) aufzuzeichnen, mit den Schritten:

Datenkompression der Videosignale, so daß eine Kompressionsdatenmenge nach Datenkompression mit Bezug auf einen aus einer Mehrzahl der Makro blöcke gebildeten Kompressionsblock eine Konstante wird (34, 35, 36, 37, 38);

Aufzeichnen der komprimierten Daten der Videosignale auf dem Datenaufzeichnungsmedium (12, 13, 14, 4);

gekennzeichnet durch

Einstellen einer Zahl (Lj) der den Kompressionsblock umfassenden Makroblöcke in Reaktion auf die verschiedenen Operationsmodi und Steuern der Bilddatenkompression so, daß die Zahl der auf einer Spur des Datenaufzeichnungsmediums nach Datenkompression aufgezeichneten Kompressionsblöcke der Videosignale gleich einer vorgegebenen Zahl (K) in wenigstens einem Operationsmodus und gleich dessen Vielfachem (Aj K) in wenigstens einem anderen Operationsmodus wird (41, 42, 43, 71, 72); und

Umordnen einer Ordnung der Makroblöcke der Videosignale innerhalb eines Rahmens gemäß einem gemeinsamen Standard in allen Operationsmodi, so daß die sequentiell datenkomprimierten Makroblöcke nicht einem unmittelbar vorangehenden Makroblock benachbart sind, der datenkomprimiert worden ist (32, 33, 40).

7. Verfahren zum digitalen Aufnehmen und Wiedergeben von Videosignalen gemäß Anspruch 6, ferner mit dem allen Operationsmodi gemeinsamen Schritt des vertikalen Teilens eines Rahmens der Videosignale durch die Zahl von Spuren des Datenaufzeichnungsmediums, die zum Aufzeichnen eines Rahmens verwendet werden sollen, und des horizontalen Teilens eines Rahmens durch die Zahl von einen Kompressionsblock bildenden Makroblöcken und des Erzeugens von Makroblockanordnungen, von denen jede aus einer Zahl von Makroblöcken gleich der Zahl von auf einer Spur nach Datenkompression aufgezeichneten Makroblöcken besteht, und des Wählens von Makroblockanordnungen in Folge, die nicht einer unmittelbar vorangehenden ausgewählten Makroblockanordnung horizontal benachbart sind, und des Auswählens eines Makroblocks aus jeder ausgewählten Makroblockanordnung.

8. Verfahren zum digitalen Aufzeichnen und Wiedergeben eines Videosignals gemäß Anspruch 6, bei dem ein Operationsmodus ein Langspielmodus und ein anderer Operationsmodus ein Normalspielmodus ist und die Zahl von auf einer Spur des Datenaufzeichnungsmediums aufgezeichneten Blöcken für den Langspielmodus und den Normalspielmodus jeweils unterschiedlich ist.

9. Verfahren zum digitalen Aufzeichnen und Wiedergeben eines Videosignals gemäß Anspruch 6, ferner mit den Schritten:

Variieren der Menge von einen Makroblock umfassenden, komprimierten Daten;

Teilen der komprimierten Daten eines Kompressionsblocks nach der Bilddatenkompression in eine Mehrzahl von Gruppen von komprimierten Daten, wobei eine Gruppe durch komprimierte Daten einer ganzen Zahl von Makroblöcken gebildet ist, um das Aufzeichnen von komprimierten Daten eines Kompressionsblocks auf einer Datenaufzeichnungsfläche auf einer Spur in Gruppen von Datenaufzeichnungsflächen gleicher Größe zu ermöglichen, und Umordnen der geteilten, komprimierten Daten in einem der Operationsmodi durch Bewegen eines Teils der komprimierten Daten jeder Gruppe zu anderen Gruppen, wenn notwendig, so daß ein Hauptteil der komprimierten Daten jeder Gruppe auf der Datenaufzeichnungsfläche aufgezeichnet wird, die für diese Gruppe reserviert ist, und ein vom Hauptteil verschiedener Restanteil der komprimierten Daten jeder Gruppe auf anderen Datenaufzeichnungsflächen aufgezeichnet wird, die für andere Gruppen reserviert sind (81); wobei die umgeordneten, geteilten, komprimierten Daten auf einem Datenaufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden.