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発明の名称 圧縮信号記録再生装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−46527
公開日 平成7年(1995)2月14日
出願番号 特願平5−158716
出願日 平成5年(1993)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 岡 秀美 / 角尾 昌彦
要約 目的
高能率符号化したテレビ信号を通常再生に必要なビットレートの数倍から数十倍に時間軸圧縮して記録を行うことで、信号の伝送および記録時間を短縮し、手軽で迅速な映像サービスの提供を実現する。

構成
高能率符号化したテレビ信号を時間軸圧縮し、圧縮記録信号処理回路102で所定の長さのシンクブロックに分割する。再生情報付加器104で各シンクブロックに再生情報を付加し、時間軸圧縮したままの状態で磁気テープへの記録を行う。再生時には再生情報検出器108で検出した再生情報を基に再生制御回路109でテープの走行速度、メモリ制御回路110でメモリの制御を行い、実時間再生に必要なビットレートでメモリに再生信号を記憶する。1画面分の信号がメモリに記憶されたことを確認し、圧縮再生信号処理回路113で再生信号の高能率復号化の処理を行い、再生した映像信号を出力する。
特許請求の範囲
【請求項1】 高能率符号化した映像信号を受信する受信器と、1画面の映像の表示に要する1フレームの前記映像信号を所定ビット数のデータブロックに分割する第1の信号処理回路と、前記データブロックに誤り訂正符号を付加する符号生成器と、前記データブロックにフレーム番号、フレームのデータブロック数、フレーム内のデータブロック番号で構成されたフレーム情報とビットレート情報からなる再生情報を付加する情報付加器と、前記フレームに含まれるデータブロック数とは相関の無い所定数個の前記データブロックを記録信号に変換する変調器と、前記変調器の出力信号を記録および再生する磁気記録再生部と、前記磁気記録再生部で再生された信号を復調する復調器と、前記復調器の出力信号から前記再生情報を検出する検出器と、前記再生情報内のビットレート情報を基に磁気テープの走行速度を制御する制御回路と、前記再生信号を記憶するメモリと、前記再生情報内のフレーム情報を基に前記メモリの記憶再生制御を行うメモリ制御回路と、前記メモリに記憶された信号に対して誤り訂正処理を行う復号器と、誤り訂正後の前記再生信号の高能率復号化処理を行う第2の信号処理回路と、高能率復号化処理を行った前記再生信号をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換器とを具備し、フレーム毎に信号長の異なる映像信号を前記所定ビット数のデータブロックに分割する際に前記所定ビット数に満たないデータ列に特定データを加えて前記所定ビット数のデータブロックを生成し、前記磁気テープに記録することを特徴とする圧縮信号記録再生装置。
【請求項2】 アナログ映像信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器と、高能率符号化した映像信号を受信する受信器と、前記アナログディジタル変換器の出力信号あるいは前記受信器の出力信号を所定ビット数のデータブロックに分割する第1の信号処理回路と、前記受信器の出力信号を所定ビット数のデータブロックに分割する第2の信号処理回路と、前記第1の信号処理回路あるいは前記第2の信号処理回路の出力信号をシャフリングするシャフリング回路と、前記シャフリング回路を停止する制御信号を発生する第1の制御回路と、前記データブロックに誤り訂正符号を付加する符号生成器と、前記データブロックにフレーム番号、フレームのデータブロック数、フレーム内のデータブロック番号で構成されたフレーム情報とビットレート情報からなる再生情報を付加する情報付加器と、前記映像信号を記録信号に変調する変調器と、前記変調器の出力信号を記録および再生する磁気記録再生部と、再生信号の復調を行う復調器と、前記再生信号から再生情報を検出する検出器と、前記再生情報を基に磁気テープの走行速度を制御する第2の制御回路と、前記再生信号を記憶するメモリと、前記再生情報を基に前記メモリの記憶再生制御を行うメモリ制御回路と、前記メモリに記憶された信号に対して誤り訂正処理を行う復号器と、前記再生信号をデシャフリングするデシャフリング回路と、前記デシャフリング回路を停止する制御信号を発生する第3の制御回路と、デシャフリング処理を行った前記再生信号の復号化処理を行う第3の信号処理回路と、デシャフリング処理を行わなかった前記再生信号の高能率復号化処理を行う第4の信号処理回路と、前記第3の信号処理回路あるいは前記第4の信号処理回路の出力信号をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換器とを具備した圧縮信号記録再生装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像および音声信号を時間軸圧縮して記録再生する圧縮信号記録再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、映像信号の高能率符号化はMPEG(Motion Picture Experts Group)によりMPEG−1,MPEG−2といった規格で統一化される動向にあり、このテレビ信号のディジタル化による新たな映像サービスのひとつとしての「ビデオ・オン・デマンド」に対する技術開発が行われている。
【0003】ディジタル化された信号を磁気テープに記録する手段としてディジタル・ビデオ・テープレコーダ(以下ディジタルVTRと略す)の開発が行われており、例えば特開平4−11318号公報,特開平4−160990号公報,特開平4−263588号公報に示されている。
【0004】以下に、ディジタルVTRについて説明する。図5はこの従来のディジタルVTRの構成を示すものである。501はアナログディジタル変換器、502は記録信号処理回路、503はシャフリング回路、504は誤り訂正符号生成器、505は再生時の制御信号を生成するための情報を付加する再生情報付加器、506は変調器、507は変調された信号を磁気テープへ記録再生する磁気記録再生部、508は復調器、509は再生情報検出器、510はメモリ制御回路、511は再生データと修正データを記憶するメモリ、512は誤り訂正復号器、513はデシャフリング回路、514は再生信号処理回路、515はディジタルアナログ変換器である。
【0005】以上のように構成されたディジタルVTRについて、以下その動作について説明する。
【0006】まず、アナログディジタル変換器501でディジタル化したビデオ信号を記録信号処理回路502で符号化処理し、所定ビット数のデータブロックに分割する。1画面の表示に要する1フレームの信号列(以下フレーム信号とする)は固定長の信号列であり、このフレーム信号を10あるいは12分割して磁気テープ上の各トラックへ記録する。シャフリング回路503では分割されたデータブロックを1フレーム内でシャフリングする。誤り訂正符号生成器504では1トラックの信号列毎に誤り訂正外符号と誤り訂正内符号を生成し、再生情報付加器505で再生時の制御信号を生成するための情報を付加する。この再生情報の付加された信号を変調器506で記録信号に変換し、磁気テープに記録する。
【0007】再生時には、磁気記録再生部507から再生された再生信号を復調器508で復調し、メモリ511に記憶する。この記憶された信号に対し、誤り訂正復号器512で誤り訂正内符号および誤り訂正外符号を用いて誤り検出訂正の処理を行う。次に、デシャフリング回路513でシャフリングを解き、再生信号処理回路514で復号化処理、補間処理を行う。この信号をディジタルアナログ変換器515でアナログ信号に変換し、映像信号を出力する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従来の構成は、ディジタル信号に変換された映像信号を実時間で記録し、実時間で再生するものである。また、映像信号を時間方向の相関を利用して高能率符号化すると例えばMPEG−1のようにI−ピクチャ(フレーム内符号化画面)、P−ピクチャ(フレーム間予測符号化画面)、B−ピクチャ(双方向予測符号化画面)の混合によって、1フレームのビット長はフレーム毎に異なる。これに対し、磁気テープ上に記録する際の処理単位となる1トラックの信号のビット数は固定値であり、単に周期的な信号処理ではビット長の異なるフレーム信号を扱うことはできないという問題点を有していた。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもので、可変長のフレーム信号に対する信号処理の機能を備えた圧縮信号記録再生装置を実現し、高能率符号化したテレビ信号の時間軸圧縮記録、実時間伸張再生を行い、映像サービスを入手する際のサービスの伝送期間を短縮することで、複数のサービスを短期間に入手できる「ビデオ・オン・デマンド」を実現するための圧縮信号記録再生装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために本発明の圧縮信号記録再生装置は、高能率符号化した任意のビット数のフレーム信号を所定の長さのデータブロックに分割する記録信号処理回路と、再生情報付加器と、再生情報検出器と、メモリ制御回路と、磁気テープの走行速度の制御を行う再生制御回路を備えた構成を有している。
【0011】
【作用】本発明は上記した構成により、受信した映像信号をフレーム毎に所定の長さのデータブロックに分割し、このデータブロックに再生情報を付加したシンクブロックを生成する。再生時には、このシンクブロックに付加された再生情報を検出し、シンクブロック毎にメモリに記憶する処理を行う。また、磁気テープの走行速度を制御することで単位時間当たりにメモリに記憶されるシンクブロック数の制御を行い、実時間再生に必要なビットレートで信号をメモリに記憶する。この信号をフレーム単位にメモリから読み出し、高能率復号化処理を行い、再生映像信号を出力する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0013】図1は本発明の第1の実施例における圧縮信号記録再生装置のブロック図を示すものである。図1において、101はディジタル映像信号を受信する受信器、102はフレーム信号の信号長が可変の映像信号(以下、可変長映像信号と称す)の信号処理を行う圧縮記録信号処理回路、103は誤り訂正符号生成器、104は各データブロックにフレーム情報とビットレート情報を付加する再生情報付加器、105は変調器、106は変調した信号を磁気テープへ記録および再生する磁気記録再生部、107は復調器、108は再生信号から再生情報を検出する再生情報検出器、109は磁気テープの走行速度を制御する再生制御回路、110はメモリ制御回路、111は再生信号を記憶するメモリ、112は誤り訂正復号器、113は可変長映像信号のデコード処理を行う圧縮再生信号処理回路、114はディジタルアナログ変換器である。
【0014】以上のように構成された本発明の第1の実施例の圧縮信号記録再生装置について、以下その動作について説明する。
【0015】受信器101では、平均ビットレート1.5Mbpsに高能率符号化した可変長映像信号を20倍のビットレート30Mbpsの伝送速度に時間軸圧縮した信号を受信する。
【0016】圧縮記録信号処理回路102で可変長(pビット)の映像1フレームの信号を所定の長さ(Qビット)のデータブロックに分割し、n個(n≧p/Qとなる最小の整数値)のブロックを生成する。pビットのフレーム信号がQビットで割り切れない場合は、第n番目のデータブロックには0データを加えてQビットのデータブロックを生成する。
【0017】誤り訂正符号生成器103で所定数のデータブロックに対し誤り訂正外符号と誤り訂正内符号を生成し、再生情報付加器104でフレーム番号、フレームのデータブロック数、フレーム内のシンクブロック番号の3種類のフレーム情報、そして再生時テープの走行速度を制御するためのビットレート情報を付加し、M個のシンクブロックを生成する。
【0018】磁気テープ上に記録する際の処理単位である1トラックの信号は、図2に示すようにフレーム信号の信号長に依存せず、常に固定数のM個のシンクブロックで構成される。このM個のシンクブロックの信号を変調器105で記録信号に変換し、磁気記録再生部106で磁気テープ上に記録する。
【0019】再生時には、再生信号を復調器107で復調し、再生情報検出器108でシンクブロック毎にフレーム情報とビットレート情報を検出し、再生信号をメモリ111に記憶する。
【0020】30Mbpsのビットレートで磁気テープに記録した可変長映像信号を再生時に1.5Mbpsのビットレートでメモリに書き込むために、再生制御回路109で磁気テープの走行速度を記録時の1/20の速度に制御する。テープの走行速度を遅くした場合、図3の(a)のように記録されたトラックに対し、再生時のヘッド走行方向は図3の(b)に示すように記録時のヘッド走行方向からずれる。記録トラックと再生時のヘッドの軌跡がずれることで、記録時とは異なった順序で信号を再生することになるが、以下の信号処理を行い映像信号を得ることができる。
【0021】再生情報のフレーム番号を基に再生したデータブロックの所属するフレームを認識し、データブロック番号の順序に並べ替え、フレーム毎に再生されたデータブロック数をカウントすることにより1フレーム分の信号がメモリ上に記憶されたことを確認する処理をメモリ制御回路110で行う。
【0022】誤り訂正復号器112で誤り訂正外符号と誤り訂正内符号を用いた誤り訂正処理を行い、誤り訂正後の再生信号を圧縮再生信号処理回路113で高能率復号化する。この信号をディジタルアナログ変換器114でアナログ信号に変換し、再生映像信号を出力する。
【0023】以上のように本実施例によれば、可変長映像信号を所定の長さのデータブロックに分割し、フレーム情報とビットレート情報を付加したデータブロックを単位として磁気テープに記録および再生することで、可変長映像信号を時間軸圧縮した状態で記録し、再生時に実時間に時間軸伸張して再生を行うことができる。
【0024】図4は本発明の第2の実施例における圧縮信号記録再生装置のブロック図を示すものである。図4において、101は受信器、102は圧縮記録信号処理回路、103は誤り訂正符号生成器、104は再生情報付加器、105は変調器、106は磁気記録再生部、107は復調器、108は再生情報検出器、109は再生制御回路、110はメモリ制御回路、111はメモリ、112は誤り訂正復号器、113は圧縮再生信号処理回路、114はディジタルアナログ変換器であり、以上は図1の構成と同様なものである。図1と異なるのは、アナログ映像信号を受信しディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器415、フレーム信号の信号長が一定の映像信号(以下、固定長映像信号と称す)を所定の長さのデータブロックに分割する記録信号処理回路416、シャフリング回路417、シャフリング制御回路418、デシャフリング回路419、デシャフリング制御回路420、固定長映像信号のデコード処理を行う再生信号処理回路421を設けた点である。
【0025】以上のように構成された本発明の第2の実施例の圧縮信号記録再生装置について、以下その動作について説明する。
【0026】シャフリング制御回路418において、受信した映像信号がアナログ映像信号あるいは固定長映像信号の場合はシャフリング処理を実行する制御を行い、可変長映像信号の場合はシャフリング処理を停止する制御を行う。再生時には、デシャフリング制御回路420において、再生情報を基に再生信号が記録時にシャフリング処理を実施したものであるか実施しなかったものであるかを識別し、デシャフリング処理の実施あるいは停止の選択を行う。
【0027】受信した映像信号がアナログ映像信号あるいは固定長映像信号の場合は、受信器101、アナログディジタル変換器415、記録信号処理回路416、シャフリング回路417、誤り訂正符号生成器103、再生情報付加器104、変調器105、磁気記録再生部106、復調器107、再生情報検出器108、再生制御回路109、メモリ制御回路110、メモリ111、誤り訂正復号器112、デシャフリング回路419、再生信号処理回路421、ディジタルアナログ変換器114を用いて、入力された映像信号に対して従来例と同じ処理を行う。
【0028】受信器で受信した信号が可変長映像信号の場合は、受信器101、圧縮記録信号処理回路102、誤り訂正符号生成器103、再生情報付加器104、変調器105、磁気記録再生部106、復調器107、再生情報検出器108、再生制御回路109、メモリ制御回路110、メモリ111、誤り訂正復号器112、圧縮再生信号処理回路113、ディジタルアナログ変換器114を用いて、入力された映像信号に対して第1の実施例と同じ処理を行う。
【0029】以上のように本実施例によれば、誤り訂正符号生成器、再生情報付加器、変調器、磁気記録再生部、復調器、再生情報検出器、再生制御回路、メモリ制御回路、メモリ、誤り訂正復号器、ディジタルアナログ変換器を共有し、シャフリング処理およびデシャフリング処理の実施あるいは停止の制御を行うことで、固定長映像信号および可変長映像信号の記録再生が可能となる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明では、高能率符号化した可変長フレームの映像信号を時間軸圧縮した状態で記録し、再生時に実時間に時間軸伸張して再生を行うことができる。信号を時間軸圧縮して伝送し圧縮したままの状態で記録することで、例えば再生時間が100分のソフトを1/20の時間の5分程度で伝送し記録することが可能となる。これにより、ソフトの受信要求から受信完了までの時間が短縮でき、短期間により多くのソフトが入手できる映像サービスの提供が可能となる。




 

 


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