(57)【要約】ビデオ信号はデジタル化ビデオフレーム（１４）のシーケンスに構成されたデジタル数のストリームに変換される。隣接するフレームは同期信号（１６）により分離される。検知回路（３０）は同期信号をモニターし、同期信号の消失を検出する。クロックジェネレータ（３２）はモニターされた同期信号に基づき代替同期信号を生成する。平均同期周波数を有する代替信号により、すべての同期信号を代替してもよいし、消失または崩壊した同期信号だけを代替してもよい。代替同期信号は固定レートまたは実際のクロックレートのいずれで生成され挿入されてもよい。好ましい実施形態において、学習回路（４２）は所定期間にわたり同期信号のクロックレートを収集し平均する。その値はクロックジェネレータに供給され、実際のクロックレートで代替同期信号を出力する。圧縮回路（２０）はクロックジェネレータの出力によりクロックされる。
2006517361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号処理装置であって、
受信ビデオ信号をデジタル化ビデオフレームのシーケンスに配列されたデジタル数字のストリームに変換する変換手段と、
前記デジタル化フレームを圧縮する圧縮手段と、
前記同期信号をモニターするモニター手段と、
前記デジタル化フレームを圧縮する手段にクロックを供給するために前記モニターされた同期信号に従って同期信号を生成する生成手段とを有し、
隣接するフレームは同期信号により分離されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、少なくとも１つの同期信号が消失していることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記モニター手段は前記少なくとも１つの同期信号が消失していることを検出することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記生成手段は前記少なくとも１つの消失した同期信号の代替同期信号を生成することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
少なくとも１つのデジタル化フレームを格納する格納手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、前記受信ビデオ信号をデジタル化ビデオフレームのシーケンスに変換する前記変換手段は、少なくとも１つのアナログ・ツー・デジタルコンバータを含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置であって、前記代替同期信号を生成する前記生成手段は、
固定レートで前記デジタル化フレームのシーケンスの前記代替同期信号を生成する固定クロックを含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記同期信号の消失をモニター中にデジタル化フレームをバッファし、前記代替同期信号を生成し前記入来同期信号の消失中に同期信号を挿入する手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、
前記ビデオ信号と前記デジタル化フレームのシーケンスの一方において、前記同期信号のクロックレートを決定する手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記代替同期信号を生成する手段は、
前記同期信号の前記所定のクロックレートで前記デジタル化フレームのシーケンスに前記代替同期信号を挿入する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
代替同期信号の生成のため、少なくとも２つのデジタル化フレームを遅延させるために格納する手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項４に記載の装置であって、
複数の前記デジタルフレームを格納する手段と、
前記格納手段に格納された前記フレームの前記同期パルスのクロックレートを平均し、前記平均クロックレートにロックされた前記代替同期信号を生成するように前記生成手段を制御する手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項４に記載の装置であって、前記圧縮手段は、安定した同期パルスがあるときは前記安定した同期パルスによりクロックを供給され、同期パルスが検知できないときは、前記生成手段からのパルスによりクロックを供給されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
デジタル信号処理方法であって、
受信ビデオ信号をデジタル値のシーケンスに変換するステップと、
前記ビデオ信号と前記デジタル値シーケンスの一方の同期信号をモニターするステップと、
代替同期信号を生成するステップと、
前記生成された代替同期信号に従って前記デジタル化フレームを圧縮するステップとを有し、
前記ビデオ信号と前記デジタル値シーケンスは少なくとも隣接するフレーム間の接合部分を表す同期信号を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記モニターするステップは、
消失した同期信号をモニターするステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記生成するステップは、
少なくとも各消失した同期信号の代替同期信号を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記代替同期信号を一定のクロックレートでデジタル化フレームのシーケンスに挿入するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記同期信号の周波数を決定するステップをさらに含み、前記同期信号は前記決定された周波数で生成されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
同期信号のクロックレートが決定される前に、前記同期信号の消失を検出した場合、それに応じて事前に選択された固定クロックレートで前記代替同期信号を生成するステップをさらに含む方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、
前記同期信号の周波数をモニターするステップと、
前記同期信号の実際のクロックレートを決定するために複数の前記同期信号にわたって周波数を平均するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
複数の前記デジタル化フレームをバッファするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、
前記バッファーされたデジタル化フレームの前記平均周波数で前記代替同期信号を生成することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法であって、前記同期信号周波数は所定期間にわたって平均されることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１４に記載の方法であって、前記モニターするステップは、
所定の名目同期クロックレートに基づく時間ウィンドウで前記同期信号をモニターするステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記圧縮ステップは「MPEG」圧縮および「AMPEX
DCT」圧縮のうち一方を使用することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１４に記載の方法であって、
安定な同期パルスを用いて前記デジタル化フレームの圧縮にクロックを供給するステップと、
安定な同期信号の消失をモニターするステップと、
安定な同期信号が消失した場合、それに応じて前記代替同期信号を挿入することを特徴とする方法。
【請求項２７】
オーディオ／ビデオデジタル画像化システムであって、
ビデオ信号を受け取りデジタル化フレームのシーケンスに変換するアナログ・ツー・デジタルコンバータと、
前記同期信号をモニターする検知回路と、
前記モニターされた同期信号に従って代替同期信号を生成するクロックと、
前記代替同期信号により設定されたクロックレートで前記デジタル化フレームを圧縮する圧縮回路とを有し、
フレームの隣接するペアは同期信号で分離されていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はデジタルレコーディングに関する。本発明は、デジタル画像のシーケンスの圧縮、例えば、アナログビデオテープ等のデジタルメディアへのレコーディングに特に応用ができ、具体的にそれを参照して説明する。デジタルレコーディング技術の目標は、オリジナル信号と再生信号とが非常に近い記録をすることである。メディアのレコーディング品質が悪く、一連の事象にデータエラーが入り込み画像品質が劣化するような場合に、本発明を適用できることが当業者には分かるであろう。
【０００２】
一般に、アナログビデオカメラでピクチャやシーンを撮るとき、ピクチャはピクセルと呼ばれるドットの列になる。各ピクセルには色と強さが割り振られる。ピクセルの行は水平同期信号により表され、フレームは垂直同期信号により表される。テレビセットの中にあるエレクトロニクスは、ピクセルの新しい行と新しいフレームがいつ始まるかを知ることができる。デジタルビデオカメラがアナログカメラのように機能するのは、筐体内にアナログ・ツー・デジタルコンバータが組み込まれているからである。そのアナログ・ツー・デジタルコンバータは、アナログの信号波（１行のピクセルを表す）を受信し、デジタル数字のストリームに変換する。デジタル数字列を並べて数値化されたフレームのシーケンスにされるが、行とフレームを示す同期信号により分離されている。
【０００３】
アナログ・ツー・デジタルサンプリングレートが高ければ高いほど、デジタル画像が表すアナログ画像はよりよくなる。一般に、ビデオは13.5MHzでサンプリングされ、オーディオは48kHzでサンプリングされる。デジタル化されたビデオ画像には大容量のメモリが必要である。圧縮をしなければ、映画など複数のビデオ画像の格納には数百メガバイトから数ギガバイトの記憶容量が必要となる。デジタルビデオレコーディングシステムには一般に圧縮回路、または短縮してコンプレッサが使用され、データ量を圧縮して最小化する。
【０００４】
デジタルデータ圧縮のための米国のデジタルテレビ送信の標準規格は、Motion
Picture Expert Groupに因んで「MPEG」標準と呼ばれる。「MPEG」圧縮回路は「ロッシー圧縮」を利用している。このロッシー圧縮は不可逆圧縮であり、この場合再生画像はオリジナル画像と異なる。「MPEG」は動画像の連続するフレーム間の類似性を見て、２グループの情報を生成する。１つのグループは重要な情報をすべて含んでおり、他のグループは重要でない情報をすべて含んでいる。重要な情報だけを保持して送信する必要がある。圧縮回路は連続する各フレームで何が変わったかを判断し、前フレームからの変化を記録する。重要でない情報は捨てられる。
【０００５】
もう１つの圧縮方法は「ロスレス圧縮」であり、デジタルコンポーネント技術（「DCT」）回路が使用される。ロスレス圧縮は完全に可逆な圧縮であり、再生画像はオリジナル画像と完全に一致する。圧縮回路は連続するフレームを分析して、２以上のフレームが等しいかどうかを決定する。デジタルデータファイルのサイズは冗長な情報を捨てることにより減らすことができる。この方法は、ビデオに拡大、回転、および／またはクロマ・キー等のさらに別の処理をする時に適用される。重要でなかった詳細が突然重要になることがあり、ポストプロダクション設備が「見る」ことができるものを収容するために、より多くのビットを使用する必要があることがある。「AMPEX
DCT」ビデオカセットフォーマットは「ロスレス圧縮」を用いたポストプロダクションフォーマットの一例である。
【０００６】
しかし、エンドユーザは圧縮回路に関連する問題に直面している。例えば、ソースマテリアルが劣化しているとき、例えば、ドロップアウトが起きたVCRテープなどの場合、レコーディングをするとデータエラー（ノイズ）が発生する。圧縮回路は信頼できる同期信号を必要とし、その信号はフレームの終わりを表す。ノイズにより同期信号が失われると、ピクチャが再生されるまでに、圧縮回路におけるデジタル処理の連鎖全体が数秒間ロックアップしてしまう。その結果、フレームが失われ画像が歪んでしまう。
【０００７】
本発明は、上記その他の問題を解消する新しい改良された方法および装置を提供するものである。本発明の一態様によれば、デジタル信号処理装置が提供される。変換手段は、受信ビデオ信号をデジタル化ビデオフレームのシーケンスに構成されたデジタル数字のストリームに変換する。隣接するフレームは同期信号により分離されている。モニター手段は、前記同期信号をモニターする。生成手段は、前記モニターされた同期信号に従って同期信号を生成する。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、デジタル信号処理方法が提供される。受信ビデオ信号をデジタル値のシーケンスに変換する。前記ビデオ信号と前記デジタル値シーケンスは少なくとも隣接するフレーム間の接合部分を表す同期信号を含む。同期信号をモニターする。代替同期信号を生成する。前記生成された代替同期信号に従って前記デジタル化フレームを圧縮する。
【０００９】
本発明の有利な点は、記録メディアの品質が悪く、オリジナルの同期信号が消失している時に代替同期信号を提供する点にある。それにより、圧縮回路のロックアップを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の他の有利な点は、リアルタイム同期信号の実際のレートに追随する自己調整の柔軟な代替同期信号を提供する点にある。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な点および利益は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読んで理解すれば当業者には明らかとなるであろう。
【００１２】
本発明は様々なコンポーネントおよびその構成、様々なステップおよびその構成の形をとることができる。図面は好ましい実施形態を例示するためのものであり、本発明を限定するものとして解釈してはならない。
【００１３】
図１を参照する。オーディオ／ビデオデジタル画像レコーディングシステムは、一般にマルチメディアアナログ１０とそれに含まれたアナログ・ツー・デジタルコンバータ１２とを含む。アナログデータはアナログ・ツー・デジタルコンバータ１２によりサンプリングされ、デジタル数字のストリームに変換される。そのデジタル数字はデジタル化フレーム１４のシーケンスとして送信される。一般に、この送信にはフレーム同期信号１６が含まれる。フレーム同期信号１６はフレームリターンを表すか、または単に１つのフレームを他のフレームから分離する。デジタル化フレームはフレーム記憶装置またはバッファ１８に１つずつ転送され、情報の処理のため遅延させられる。アナログ・ツー・デジタルコンバータから同期パルスが送られるたびに、ビデオデータのブロック（フレーム）がバッファ１８に入る。次に、デジタル化されたフレームが圧縮回路２０に送られる。各同期またはクロックパルスに合わせてビデオデータのブロックがバッファから圧縮回路２０に送られる。圧縮回路２０は連続したデジタル化フレームを見て、格納等のためにデジタルデータを圧縮する。DVDプレーヤ／レコーダまたはその他のデジタルメディアレコーダ２２が再生するとき、復号回路２４で処理され、圧縮データから非圧縮画像に変換される。解凍された画像はテレビ２６に表示される。
【００１４】
ノイズで少なくとも１つの同期信号１６がなくなると、フレームは分離されず、圧縮回路は一度に分析しきれないほど多くのデータを受け取ることになる。これにより、圧縮回路はロックアップし、フレームが失われてしまう。この問題を解決するため、検知回路３０はデータストリームをモニターし、同期信号が失われていないかどうか決定をする。525ライン、60Hzのテレビ標準の場合、ビデオカメラは毎秒30フレームのレートでピクチャを撮る。よって、１秒の1/30ごとに同期信号があるはずである。625ライン、50Hzのテレビ標準の場合、ビデオカメラは毎秒25フレームのレートでピクチャを撮る。よって、１秒の1/25ごとに同期信号があるはずである。システム仕様に基づき、検知回路３０には所定の時間ウィンドウが設定され、同期信号を見ている。時間ウィンドウ内に同期信号がないとき、検知回路３０はクロックジェネレータ３２をアクティベートする。そのクロックジェネレータ３２は代替同期信号を供給し、バッファ１８から圧縮回路２０へデータを送るためのクロックを提供する。各代替同期信号はデジタル化フレームのシーケンスに挿入され、各フレームにフレームリターンを提供するか、フレーム同士を分離する。圧縮回路２０は同期信号が無くなっていないデジタル化フレームのシーケンスを受け取り、正常に動作することができる。
【００１５】
図２を参照する。一実施形態において、同期信号がアナログ・ツー・デジタルコンバータ１２からバッファ１８に送られるといつも、ビデオデータもアナログ・ツー・デジタルコンバータ１２からバッファ１８に送信される。クロックジェネレータ３２は同期パルスを生成する固定クロック４０を有する。検知回路３０はどの標準（例えば、50Hzまたは60Hz）が使用されているか決定し、正しい固定値をシステムクロックに設定する。固定クロック４０からの同期パルスに合わせてバッファ１８に格納されたビデオデータがコンプレッサ２０に送られる。同期信号の消失が無ければ、圧縮回路２０は正常に動作する。しかし、リアルタイムの同期信号は必ずしも固定レートで送られて来るとは限らない。ビデオテーププレーヤやレコーダは進み方が少し速くなったり遅くなったりすることもある。このため、圧縮回路２０が出力ストリームを復号後に動きが少し不規則になることが時々ある。
【００１６】
図３を参照する。オーディオ／ビデオレコーディングシステムは学習回路４２を有する。クロックジェネレータ３２は、可変クロック４４を使用することにより可変スピードで信号を出力することができる。可変クロック４４のスピードは、入来するビデオ信号の同期パルスの周波数に一致するように調整される。クロックジェネレータは安定した同期パルスを送ることもできるし、検知回路がパルスの消失を検知したときに可変クロックまたは固定クロックをスイッチするのみでもよい。
【００１７】
さらに、図４を参照する。学習プロセスを初期化する（ブロック６０）ために、学習タイマーをスタートする（ブロック６２）。学習回路４２は検知回路により検知された同期信号の周波数に関する情報を収集する。より具体的に、学習プロセス６０は同期パルスのクロックレートを計測する。学習回路は同期レート情報を平均化する（ブロック６４）。平均化された同期パルスレートにより、クロック４４のスピードを動的に調整する（ブロック６６）。好ましくは、平均化回路は固定数（例えば、５０）の同期パルスに基づき移動平均または中央値をとる（ブロック６４）。そのため、クロックレートは同期パルスレートの変動に伴って変化する。消失した同期パルスを検出すると、可変クロック４４は平均同期パルスレートで同期パルスの供給を開始し、学習タイマー６０は平均化プロセス（ブロック６４）を停止し、クロックレートを凍結する。
【００１８】
検知回路３０は学習期間中に同期信号が消失したと決定すると、クロックジェネレータ３２は固定クロック４０を動作させる。代替同期信号が固定スピードで挿入される。学習プロセス６０で同期パルスレートが決まると、固定クロック４０は休止させ、可変クロック４４を動作させる。
【００１９】
最初の学習プロセス６０が終わると、学習回路４２はリアルタイムドメインでクロックの実際のスピードを計算し続ける。学習回路４２は各入来同期信号の周波数を記録し、各入来信号のクロックの実際のスピードについて以前計算した値と平均する。新しい値はクロックジェネレータに供給され、可変クロック４４をしかるべく調整する。
【００２０】
代替的に、ビデオデータストリームを分析する他の方法や、同期パルスがいつあるかを予測する他の方法を考えることもできる。例えば、クロックレート変動サイクルを用いてクロックをより正確にすることもできる。他のオプションとして、手がかりを探してビデオデータを分析してもよい。フレーム同期時間を先行する水平リターン同期パルスに基づいて生成することもできる。さらに別のオプションとして、学習プロセスの開始時の一定時間だけビデオストリームを分析してもよい。
【００２１】
好ましい実施形態を参照して、本発明を説明した。上の詳細な説明を読んで理解した者は実施形態を変更することができるであろう。添付したクレームまたはその均等物の範囲内にある限りにおいて、そのような変更や改変はすべて本発明に含まれると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるオーディオ／ビデオレコーディングシステムを示す概略図である。
【図２】固定クロックを示す、図１のエレメントの一部を示す概略図である。
【図３】可変クロック回路を含む、図１のエレメントの一部を示す概略図である。
【図４】可変スピードの交代同期信号を生成する方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2006517361.tif 000008