(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースエンコーダーから供給されたエンコードされるディジタルビデオ信号を記録および再生する装置において、
前記エンコードされたビデオ信号をデコードして一連のフレームを規定するデコードされたビデオ信号を生成する手段と、
前記デコードされたビデオ信号をイントラフレーム相関性を用いてエンコードして、イントラモード圧縮信号を生成するエンコーディング手段と
前記イントラモード圧縮信号を貯蔵する手段と、
正常時間再生の標準モードと長時間再生の延長モードを含むマルチスピード記録モードに応答して、前記貯蔵手段内に貯蔵された前記イントラモード圧縮信号を読出すのに用いられるクロックパルスを発生する手段と、
前記貯蔵手段から読出されたイントラモード圧縮信号を記録し、前記記録されたイントラモード圧縮信号を再生する手段
とを含み、前記エンコーディング手段は、前記デコードされたビデオ信号を一連のイントラモード変換係数に変換するイントラモード変換器と、前記一連のイントラモード変換係数を量子化ステップサイズを用いて量子化して、イントラモード量子化信号を生成するイントラモード量子化器と、前記イントラモード量子化信号を符号化して前記イントラモード圧縮信号を不規則的なビット率で発生する可変長さ符号器とを備え、
さらに、前記貯蔵手段内に残存するデータの量をモニタし、前記量子化器の量子化ステップサイズを、前記貯蔵手段内に残存するデータの量にしたがって調節し、前記データがオーバフローまたは空乏されないようにする制御ユニットを備える
ことを特徴とするディジタルビデオ信号の記録および再生装置。
【請求項２】
前記クロックパルス発生手段は、前記正常時間再生のための第１クロック周波数を有する第１クロックパルスを発生する第１クロック発生器と、前記長時間再生のための第２クロック周波数を有する第２クロックパルスを発生する第２クロック発生器と、マルチスピード記録モード選択信号に応答して、前記第１クロックパルスまたは前記第２クロックパルスを選択的に前記貯蔵手段へ供給する手段とを備え、前記第２クロック周波数は、前記第１クロック周波数より低いことを特徴とする請求項１記載のディジタルビデオ信号記録および再生装置。 
【請求項３】
録画のために前記ソースエンコーダーからエンコードされた信号またはディスプレーのために前記記録および再生手段から再生された信号を選択するための手段をさらに含み、前記選択手段から選択された信号は、前記デコーディング手段へ提供されることを特徴とする請求項１記載のディジタルビデオ信号の記録および再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はディジタルビデオ信号を記録および再生するための装置に関するもので、とくに、長時間再生に適合する改善されたディジタルビデオ信号の記録および再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
公知のディジタルビデオテープレコーダー（以下、ＶＴＲという）は、ビデオ信号をディジタル形態で記録し再生する。かかるディジタルビデオ信号はビデオ信号をナイキスト条件(Nyquist condition) を満たすようにサンプリングして求めたパルス符号変調（以下、ＰＣＭという）信号であることができる。前述した類型のディジタルＶＴＲはエス・ミタ（S.Mita）らの論文「ディジタル  ビデオレコーディング  テクニクス  ユーズィング  1/2 インチ  メタル  パーティクル  テープ（Digital Video Recording Techniques Using 1/2 inch Metal Particle Tape ）」、アイイーイーイー  コンシューマ  エレクトロニクス（IEEE Consumer Electroincs ）、386 〜397 頁（1985年８月）に開示されている。
【０００３】
それ以外にも、録画テープの単位長さ当り記録および再生時間を長くするために、ハダマド(Hadamard)変換に基づいた高効率のコーディング技法を用いることによって、ディジタルビデオ信号を圧縮するためのディジタルＶＴＲが提示されている（ヤマミツ（（Yamamitsu ）らの「ハイ  デンシティ  レコーディング  アンド  ビット  レート  リダクション  フォア  ア  ２アワー  ディジタル  ＶＴＲ（High Density Recording and Bit Rate Reduction for a 2-hour Digital VTR）」、ビデオ  オーディオ  アンド  データ  レコーディング（Video Audio & Data Recording）、113 〜120 頁（1986年３月））。しかし、ヤマミツ（Yamamitsu ）が提案したディジタルＶＴＲは標準再生モードおよび長時間再生モードでディジタルビデオ信号を圧縮する可能性またはそのメカニズムを提案していない。
【０００４】
ノブカズ  ドイ（Nobukazu Doi）らに付与された米国特許第4,963,992 号にはサブナイキストサンプリング技法を用いて、ディジタルビデオ信号を標準再生モードと延長再生モードで記録および再生する装置が開示されている。前記装置は第１および第２のサブナイキストサンプリング回路を備え、その各々はディジタルビデオ信号をサンプリングしてそのディジタルビデオ信号内で同じデータを規定しなかった第１および第２のサンプルされた信号を生成する。標準再生モードで前記第１および第２のサンプルされた信号は合わせて記録され、延長再生モードでは第１および第２のサンプルされた信号が選択されて記録される。
【０００５】
前述したドイ(Doi) の特許は、ヤマミツ(Yamamitsu）システムより改善された記録および再生装置を提供するが、第１および第２のサンプルされた信号が処理される二つの信号経路を必要とするので、その信号処理を複雑にするという問題点があった。
【０００６】
また、他の先行技術にもソースエンコーダーから提供されるエンコードされたビデオ信号を記録および再生する装置は提案されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、ディジタルビデオ信号を圧縮された形態で記録し再生しうる装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、長時間再生に適合するディジタルビデオ信号の記録および再生装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のディジタルビデオ信号の記録および再生装置は、ソースエンコーダー（Source encoder）から供給されるエンコードされたビデオ信号をデコードしてデコードされたビデオ信号を発生するデコーダーと、前記デコードされたビデオ信号をイントラフレーム相関性（intraframe correlation）を用いて圧縮してイントラモード圧縮信号を生成するエンコーダーブロックと、前記イントラモード圧縮信号を貯蔵するバッファメモリと、正常時間再生のための標準モードと長時間再生のための延長モードとを含むマルチスピード記録モードにしたがって、前記バッファメモリ内に貯蔵されたイントラモード圧縮信号を読出すのに用いられるクロックパルスを発生するモード制御器と、前記バッファメモリから読出されたイントラモード圧縮信号を記録し再生する記録／再生ユニットを含む。
【００１０】
【実施例】
以下、添付図面によって本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１は、ディジタルビデオ信号を圧縮された形態で記録および再生するための本発明の装置を示すブロック図である。
【００１２】
記録のためのディジタルビデオ信号は、ライン12を通じて、記録および再生信号を選択する選択器14へ供給される。前記ディジタルビデオ信号は通常のエンコーディングシステムを用いて圧縮形態で供給されたエンコードされたビデオ信号を含むこともできる。前記通常のエンコーディングシステムはディジタルビデオ信号を通常の通信チャネルを通じて伝送するビデオ圧縮技法を用いることができる。かかる圧縮技法は三つに分類される。
【００１３】
当分野で公知の第１の圧縮技法は、隣接するフレーム間の冗長性(redundancy)を減らす概念に基づいた予測方法であって、インタフレームコーディングともいわれている。この方法は、たとえば、ニノミヤ（Ninomiya）とオーツカ（Ohtsuka ）の「ア  モーション−コンペンセイテッド  インターフレーム  コーディング  スキーム  フォア  テレビジョン  ピクチャーズ）（A Motion-Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures ）、アイイーイーイー  トランザクションズ  オン  コミュニケーションズ（IEEE Transactions on Communications ）COM-30、No.1（1982年１月）に開示されている。
【００１４】
第２のコーディング方法は、単一フレーム内に存在する冗長性を用いる変換技法である。このコーディング技法は空間相関性のみを用いる方法であって、イントラフレームコーディングと称する。この技法は、たとえば、チェン（Chen）とプラット(Pratt) の「シーン  アダプティブ  コーダー（Scene Adaptive Coder）」、アイイーイーイー  トランザクションズ  オン  コミュニケーションズ（IEEE Transactions on Communications ）、COM-32、No.3（1984年３月）に開示されている。
【００１５】
第３の圧縮技法は、前述した第１および第２の技法を組み合わせる概念である（たとえば、スタファン  エリクソン（Staffan Ericsson）の「フィクスト  アンド  アダプティブ  プレディクター  フォア  ハイブリッド  プレディクティブ／トランスフォーム  コーディング（Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding）」、アイイーイーイー  トランザクションズ  オン  コミュニケーションズ（IEEE Transactions on Communications ）、COM-33、No.12(1985年12月) 参照）。
【００１６】
前記エンコードされたビデオ信号はデコーダー16へ供給される。このデコーダー16は前述したエンコーディング技法のうちの一つにより行われたエンコーディング動作の逆動作またはデコーディング動作を行う通常の構成を有する。前記デコーダー16はデコードされたビデオ信号を生成する。前記デコードされたビデオ信号は、一連のビデオフレームを規定し、各々のフレームは一連の画素データにより規定されるＰＣＭ信号であることもできる。前記デコードされたビデオ信号はエンコーダーブロック20へ供給される。
【００１７】
エンコーダーブロック20において、前記デコーダー16からのデコードされたビデオ信号はエンコーディング処理される。本発明によると、前記エンコーダーブロック20は前記デコードされたビデオ信号を動き補償がない空間的相関性を用いるイントラフレームコーディングモードで処理して、イントラモード圧縮信号を生成するように構成される。前記エンコーダーブロック20は、離散的コサイン変換（ＤＣＴ）するＤＣＴ変換符号器22、量子化器24および可変長さ符号器（ＶＬＣ）26を含む。これらは前述したチェン（Chen）とプラット (Pratt)の論文に開示されたとおり、ＤＣＴ圧縮システムで主に用いられる要素である。ＤＣＴ圧縮を行うために、各々のビデオフレームは、通常、Ｎ×Ｎのブロックからなる多数の画素ブロックに分けられる。各々のブロックはＤＣＴ変換符号器22により一連のイントラモード変換係数に変換される。前記一連の変換係数は量子化器24によりその量子化ステップサイズを調節することによってイントラモード量子化信号に量子化されたのち、ＶＬＣ26へ供給される。ＶＬＣ26は前記イントラモード量子化信号に可変長さコードワード(codewords) を付与して、不規則なビット率で前記イントラモード圧縮信号を生成する。このばあいにおいて、本発明のエンコーダーブロック20は、前述したインタフレームコーディングを用いるエンコーディングシステムを除いた前記エンコーディングシステムでイントラフレームコーディング部分だけで具現されうるので、エンコーダーブロック20の回路を簡単に構成しうる。
【００１８】
前記ＶＬＣ26からのイントラモード圧縮信号は、不規則なビット率でバッファメモリ32に書き込まれ、一定のビット率に読出される。モード制御器40は、通常のアナログＶＴＲで用いられるような正常時間再生のための標準モードと長時間再生のための延長モードを備えるマルチスピード記録動作を行うために、前記バッファメモリ32からデータ信号を読出すのに用いられるクロックパルスを発生するために用いられる。前記モード制御器40は、第１パルス発生器42, 第２パルス発生器44およびマルチプレクサ46を含む。前記第１パルス発生器42は、前記正常再生時間のためのクロック周波数を有する第１読出しクロックパルスを発生し、前記第２パルス発生器44は長時間再生のためのクロック周波数を有する第２読出しクロックパルスを発生する。ここで、前記第２クロックパルスのクロック周波数は、前記第１クロックパルスのクロック周波数より低い。前記第１および第２クロックパルスは前記マルチプレクサ46へ提供される。マルチプレクサ46はライン48を通じたマルチスピード記録モード選択信号に応答して、第１クロックパルスまたは第２クロックパルスを選択する。前記第１クロックパルスが前記マルチプレクサ46により選択されるとき、バッファメモリ32からのデータは、たとえば、20Mbpsのビット率で読出される。しかし、第２クロックパルスが前記マルチプレクサ46により選択されるとき、バッファメモリ32からのデータは、たとえば、10Mbpsのビット率で読出される。
【００１９】
これと関連して、バッファメモリ32内に残存するデータの量は、制御ユニット（図示せず）により続いてモニタされる。また、前記制御ユニットは量子化器24の量子化ステップサイズを調節して、前記データがオーバフロー(overflow)または空乏(empty) されないようにする。すなわち、前記量子化ステップのサイズは、前記バッファメモリ32内に残存するデータの量にしたがって変更されうる。たとえば、バッファメモリ32内のデータの量が増加するばあい、前記量子化器24の量子化ステップのサイズを増加させて、バッファメモリ32へ流入する引入データ率を低める。しかし、バッファメモリ32内のデータ量が低減するばあい、量子化器24の量子化ステップのサイズは小さくなる。
【００２０】
そののち、バッファメモリ32から読出されたデータは、記録および再生ユニット34へ伝達されて、タイプ（図示せず）のような記録媒体に記録される。
【００２１】
以下、本発明の再生動作を説明する。再生動作が行われるとき、記録および再生ユニット34は、システム制御器（図示せず）の制御下で記録媒体に記録されたビデオ信号を再生して、ライン36を通じて選択器14へ提供する。また、前記システム制御器は、前記選択器14が前記記録および再生ユニット34からの再生されたビデオ信号を選択するようにし、このように選択されたビデオ信号をデコーダー16へ伝達する。デコーダー16は前記再生されたビデオ信号に対して前述のようなデコーディング動作を行ってマルチスピード記録モードによる長時間再生のためのビデオ信号または正常再生時間のためのビデオ信号を発生する。このビデオ信号は、ディスプレー装置（図示せず）へ伝達される。前記再生動作と関連して、前記再生されたビデオ信号は、前記エンコーダーブロック20内でイントラフレームモードで符号化されて記録媒体に記録されたので、前記再生されたビデオ信号は前記デコーダー16内でイントラフレームコーディングのみを行う部分のみを通過する。前記デコーダー16で再生されたイントラモード圧縮信号に対してイントラフレームモードを識別することは、ビデオ圧縮技法で公知の圧縮モードを表すのに用いられる判定ビットを用いることによって容易になされる。
【００２２】
【発明の効果】
したがって、前述のような本発明のディジタルビデオ信号記録および再生装置は、ディジタルビデオ信号を標準モードと延長モードの圧縮形態で記録しうるので、記録媒体の記録密度を向上させることができ、ディジタルビデオ信号を記録するときと再生するときに、デコーダーを共通に用いることができるので、より簡単な回路を構成しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがって構成されたディジタルオーディオ信号の記録および再生装置のブロック図である。
【符号の説明】
14  選択器
16  デコーダー
20  エンコーダーブロック
24  量子化器
32  バッファメモリ
40  モード制御器
42  第１パルス発生器
44  第２パルス発生器
46  マルチプレクサ
【図１】
0003802088.tif 000002