JP3109185B2 - ディジタルvtr - Google Patents

ディジタルvtr

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JP3109185B2
JP3109185B2 JP03295842A JP29584291A JP3109185B2 JP 3109185 B2 JP3109185 B2 JP 3109185B2 JP 03295842 A JP03295842 A JP 03295842A JP 29584291 A JP29584291 A JP 29584291A JP 3109185 B2 JP3109185 B2 JP 3109185B2
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば高精細の映像信
号と標準の映像信号との両立性を考慮したディジタルV
TRに関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば高精細の映像信号(HD信号)を
ディジタル化して記録再生を行うディジタルVTRは、
専門家用には既に開発され実施されている。このような
ディジタルVTRをさらに民生用に開発する場合に、従
来の標準の映像信号(SD信号)をディジタル化した信
号に対しても両立性を持たせることによって、特に過渡
期における普及を円滑に進めることができる。そこで本
願出願人は、先にこのようなHD信号とSD信号の両立
性を考慮した映像信号の記録方式を提案している(特開
平3−79155号公報)。
【0003】すなわち図5はそのような映像信号の記録
方式を用いたディジタルVTRの記録系の構成を示した
ものである。この図において、61は高精細の映像信号
(HD信号)の入力端子である。この入力端子61から
のHD信号がA/D変換回路62に供給され、例えば4
0.5MHzでサンプリングされると共に、所定のエン
コードが行われて、例えば全走査線の輝度信号と線順次
の色差信号からなるいわゆる12:4:0のディジタル
信号が形成される。
【0004】このディジタル信号が、例えば垂直方向の
サブバンド分割を行う低域通過フィルタ(LPF)63
と高域通過フィルタ(HPF)64に供給される。これ
らのフィルタ63及び64は、例えば後述するいわゆる
QMFフィルタで構成される。これらのフィルタ63及
び64の出力信号がそれぞれ間引き回路65及び66に
供給されてそれぞれ1/2に間引きされる。これによっ
て例えば後述するSD信号のディジタル信号に合わせ
た、サンプリング周波数が20.25MHzで、いわゆ
る6:2:0のディジタル信号が形成される。
【0005】この間引き回路65からの信号が、データ
圧縮を行うための例えば離散コサイン変換(DCT)回
路67に供給される。この変換回路67からの信号が量
子化(Q1 )回路68に供給され、記録信号のビットレ
ートが例えば25Mbpsになるように量子化が行われ
る。この量子化回路68からの信号が可変長符号化(V
LC)回路69に供給され、この可変長符号化された信
号がスイッチ70を通じてエンコーダ(ENC)回路7
1に供給される。そしてこのエンコーダ回路71にて所
定の誤り訂正等の記録信号処理が行われて、記録ヘッド
72に供給される。
【0006】また間引き回路66からの信号は量子化
(Q3 )回路73に供給され、記録信号のビットレート
が例えば25Mbpsになるように量子化が行われる。
この量子化回路73からの信号がランレングス符号化
(RLC)回路74に供給される。この符号化回路74
からの信号が可変長符号化(VLC)回路75に供給さ
れ、この可変長符号化された信号がエンコーダ回路(E
NC)76に供給される。そしてこのエンコーダ回路7
6にて所定の誤り訂正等の記録信号処理が行われて、記
録ヘッド77に供給される。これによって記録ヘッド7
2及び77にて、25+25=50MbpsでHD信号
の記録が行われる。
【0007】さらに78は標準の映像信号(SD信号)
の入力端子である。この入力端子78からのSD信号が
A/D変換回路79に供給され、例えば20.25MH
zでサンプリングされると共に、所定のエンコードが行
われて、例えば全走査線の輝度信号と線順次の色差信号
からなるいわゆる6:2:0のディジタル信号が形成さ
れる。なおこのSD信号のディジタル信号はSD信号が
16:9のアスペクト比で構成されている場合のもので
あるが、SD信号が4:3のアスペクト比で構成されて
いる場合(例えばサンプリング周波数13.5MHz、
4:2:0)にも適用できる。
【0008】この変換回路79からの信号が、データ圧
縮を行うための例えば離散コサイン変換(DCT)回路
80に供給される。この変換回路80からの信号が量子
化(Q1 ′)回路81に供給され、記録信号のビットレ
ートが例えば25Mbpsになるように量子化が行われ
る。この量子化回路81からの信号が可変長符号化(V
LC)回路82に供給され、この可変長符号化された信
号がスイッチ60に供給される。
【0009】これによってテープ上には、例えば図6に
示すようなパターンでHD信号の高域信号と、HD信号
の低域信号またはSD信号がそれぞれ交互のトラックに
記録される。従ってこれらのトラックを全て再生するこ
とによってHD信号の再生を行うことができると共に、
SD信号のトラックを再生することによってSD信号の
再生を行うことができる。さらにHD信号の低域信号の
トラックを再生することによって、この信号をSD信号
として再生することができ、HD信号とSD信号の両立
性を持たせることができる。
【0010】ところで上述の装置において、HD信号を
垂直方向のサブバンド分割して再び復元する動作は、模
式的に例えば図7に示すように行われている。すなわち
図において、入力端子91からの信号が高域通過フィル
タ(HPF)92及び低域通過フィルタ(LPF)93
に供給される。これらのフィルタ92及び93はいわゆ
るQMFフィルタにて構成される。これらのフィルタ9
2及び93からの信号がそれぞれ間引き回路94及び9
5に供給され、それぞれ1/2に間引きされる。これら
の間引きされた信号が記録再生等の伝送系96に供給さ
れる。
【0011】さらに伝送系96からの信号が補間回路9
7及び98に供給され、それぞれ間引きされた信号が補
間される。これらの補間回路97及び98からの信号が
それぞれフィルタ99及び100に供給される。これら
のフィルタ99及び100もいわゆるQMFフィルタに
て構成される。これらのフィルタ99及び100からの
信号が加算回路101で加算されて、出力端子102に
取り出される。
【0012】ここでQMFフィルタは例えば複数の1水
平期間の遅延回路の直列回路によって構成されるFIR
フィルタである。そこでこの回路の入力信号をx(n)
出力信号を〔^x〕(n) (但し〔^x〕はこれらが重な
っていることを示す)とし、フィルタ92、93、9
9、100の応答特性をそれぞれ 92:H1(z):h(n) 93:H2(z)=H1(-z) :(−1)n (n) 99:H1(z):h(n) 100:−H1(z)=−H1(-z) :(−1)n+1 (n) とする。
【0013】これによって回路全体の応答特性は、
【数1】 となる。ここで
【数2】 とすれば、周波数応答は
【数3】 となる。
【0014】従ってQMFフィルタとして、例えばタッ
プ数がMで、対称形のFIRフィルタを用いると、
【数4】 となり、周波数応答は
【数5】 となる。さらにこの周波数応答はMが偶数の時
【数6】 となる。
【0015】そこで
【数7】 とすれば、理論的に出力信号〔^x〕(n) において、入
力信号x(n) のHD信号を垂直方向のサブバンド分割し
て伝送したのち、合成して復元することが可能になる。
なお図8は各フィルタの周波数特性の例、図9はタップ
のインパルス応答の例を示す。
【0016】ところが上述の装置において、HD信号を
垂直方向のサブバンド分割した低域信号は、量子化回路
68にてSD信号のビットレートに合わせて量子化が行
われており、大幅なデータの削除が行われるために量子
化に伴う歪みが発生する。このため再生時に、この歪み
の発生した低域信号と高域信号を合成してHD信号を復
元すると画質劣化を生じることになる。
【0017】なおHD信号の記録の際のデータ圧縮方法
として上述の離散コサイン変換(DCT)を行っている
場合には、特に低域にエネルギーが集中している。この
ためこの低域の信号に対してSD信号のビットレートに
合わせた量子化を行うと、この低域信号に大きな歪みが
発生し、この低域信号と高域信号を合成してHD信号を
復元した場合にはさらに歪みが拡大して、著しい画質劣
化を生じるものであった。この出願は、このような点に
鑑みて成されたものである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、例えば高精細の映像信号を高域信号と低域信号に
分割して記録再生する場合に、これらの分割された信号
に歪みが発生し、これらの歪みの発生した高域信号と低
域信号を合成してHD信号を復元した場合に著しい画質
劣化を生じてしまっていたというものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定のビット
レートで形成されたディジタルの高精細の映像信号を、
垂直方向のサブバンドフィルタで高域信号と低域信号と
に分割(フィルタ3及び4)し、この低域信号のビット
レートを圧縮(量子化回路8)してディジタルの標準の
映像信号と同等の信号であるようにすると共に、この圧
縮された信号を復元(逆量子化回路17)した信号と元
の信号との差分信号を形成(減算回路18)し、この差
分信号と上記高域信号とを合成(加算回路16)してこ
の合成信号を上記ディジタルの標準の映像信号のビット
レートに圧縮(量子化回路13、19)し、これらの圧
縮された上記低域信号と上記合成信号とを交互のトラッ
クに記録再生(ヘッド12、23)するようにしたディ
ジタルVTRである。
【0020】
【作用】これによれば、圧縮された信号を復元した信号
と元の信号との差分信号が別に記録再生され、この差分
信号を用いて低域信号に生じる歪みを除くことができ、
高域信号と低域信号を合成してHD信号を復元する場合
の画質を向上させることができる。
【0021】
【実施例】図1はディジタルVTRの記録系の構成を示
したものである。この図において、1は高精細の映像信
号(HD信号)の入力端子である。この入力端子1から
のHD信号がA/D変換回路2に供給され、例えば4
0.5MHzでサンプリングされると共に、所定のエン
コードが行われて、例えば全走査線の輝度信号と線順次
の色差信号からなるいわゆる12:4:0のディジタル
信号が形成される。
【0022】このディジタル信号が、例えば垂直方向の
サブバンド分割を行う低域通過フィルタ(LPF)3と
高域通過フィルタ(HPF)4に供給される。これらの
フィルタ3及び4は、例えばいわゆるQMFフィルタで
構成される。これらのフィルタ3及び4の出力信号がそ
れぞれ間引き回路5及び6に供給されてそれぞれ1/2
に間引きされる。これによって例えばSD信号のディジ
タル信号に合わせた、サンプリング周波数が20.25
MHzで、いわゆる6:2:0のディジタル信号が形成
される。
【0023】この間引き回路5からの信号が、データ圧
縮を行うための例えば離散コサイン変換(DCT)回路
7に供給される。この変換回路7からの信号が量子化
(Q1 )回路8に供給され、記録信号のビットレートが
例えば25Mbpsになるように量子化が行われる。こ
の量子化回路8からの信号が可変長符号化(VLC)回
路9に供給され、この可変長符号化された信号がスイッ
チ10を通じてエンコーダ(ENC)回路11に供給さ
れる。そしてこのエンコーダ回路11にて所定の誤り訂
正等の記録信号処理が行われて、記録ヘッド12に供給
される。
【0024】また間引き回路6からの信号は量子化(Q
3 )回路13に供給され、記録信号のビットレートが例
えば12.5Mbpsになるように量子化が行われる。
この量子化回路13からの信号がランレングス符号化
(RLC)回路14に供給される。このランレングス符
号化回路14からの信号が可変長符号化(VLC)回路
15に供給され、この可変長符号化された信号が加算回
路16に供給される。
【0025】また量子化回路8の出力信号がこの回路8
に対応する逆量子化(Q1 -1)回路17を通じて減算回
路18に供給される。また変換回路7の出力信号が減算
回路18に供給される。これによってこの減算回路18
で圧縮された信号を復元した信号と元の信号との差分信
号が形成される。この差分信号が量子化(Q2 )回路1
9に供給され、記録信号のビットレートが例えば12.
5Mbpsになるように量子化が行われる。この量子化
回路19からの信号がランレングス符号化(RLC)回
路20に供給される。この符号化回路20からの信号が
可変長符号化(VLC)回路21に供給され、この可変
長符号化された信号が加算回路16に供給される。これ
によって加算回路16にて、12.5+12.5=25
Mbpsの合成信号が形成される。
【0026】さらにこの加算回路16からの合成信号が
エンコーダ(ENC)回路22に供給される。そしてこ
のエンコーダ回路22にて所定の誤り訂正等の記録信号
処理が行われて、記録ヘッド23に供給される。これに
よって記録ヘッド12及び23にて、25+25=50
MbpsでHD信号の記録が行われる。
【0027】また24は標準の映像信号(SD信号)の
入力端子である。この入力端子24からのSD信号がA
/D変換回路25に供給され、例えば20.25MHz
でサンプリングされると共に、所定のエンコードが行わ
れて、例えば全走査線の輝度信号と線順次の色差信号か
らなるいわゆる6:2:0のディジタル信号が形成され
る。なおこのSD信号のディジタル信号はSD信号が1
6:9のアスペクト比で構成されている場合のものであ
るが、SD信号が4:3のアスペクト比で構成されてい
る場合(例えばサンプリング周波数13.5MHz、
4:2:0)にも適用できる。
【0028】この変換回路25からの信号が、データ圧
縮を行うための例えば離散コサイン変換(DCT)回路
26に供給される。この変換回路26からの信号が量子
化(Q1 ′)回路27に供給され、記録信号のビットレ
ートが例えば25Mbpsになるように量子化が行われ
る。この量子化回路27からの信号が可変長符号化(V
LC)回路28に供給され、この可変長符号化された信
号がスイッチ10に供給される。これによってテープ上
には、従来と同様のパターンでHD信号の高域信号及び
差分信号の合成信号と、HD信号の低域信号またはSD
信号がそれぞれ交互のトラックに記録される。
【0029】さらに図2はディジタルVTRの再生系の
構成を示したものである。この図において、31はHD
信号の低域信号またはSD信号のトラックを再生する再
生ヘッドである。この再生ヘッド31からの信号がデコ
ーダ回路(DEC)32に供給されて、上述のエンコー
ダ回路11に対応した所定の誤り訂正等の再生信号処理
が行われる。このデコーダ回路32からの信号が可変長
復号化(VLC-1)回路33に供給される。この可変長
復号化された信号が逆量子化(Q1 -1)回路34に供給
され、量子化回路8にて例えば25Mbpsになるよう
に量子化された記録信号の逆量子化が行われる。この逆
量子化回路34からの信号が加算回路35に供給され
る。
【0030】また36はHD信号の高域信号及び差分信
号の合成信号のトラックを再生する再生ヘッドである。
この再生ヘッド36からの信号がデコーダ回路(DE
C)37に供給されて、上述のエンコーダ回路22に対
応した所定の誤り訂正等の再生信号処理が行われる。こ
のデコーダ回路37からのHD信号の差分信号に相当す
る信号がランレングス復号化(RLC-1)回路38に供
給され、このランレングス復号化された信号が可変長復
号化(VLC-1)回路39に供給される。この可変長復
号化された信号が逆量子化(Q2 -1)回路40に供給さ
れ、量子化回路19にて例えば12.5Mbpsになる
ように量子化された記録信号の逆量子化が行われる。こ
の逆量子化回路40からの信号が加算回路35に供給さ
れる。
【0031】これによって加算回路35からは差分信号
が加算されて歪みの除去されたHD信号の低域信号に相
当する信号が取り出される。この加算回路35からの信
号が例えば離散コサイン逆変換(IDCT)回路41に
供給される。この逆変換回路41からの信号が補間回路
42に供給され、例えば2倍に補間される。この補間回
路42からの信号が低域通過フィルタ(LPF)43を
通じて加算回路44に供給される。
【0032】またデコーダ回路37からのHD信号の高
域信号に相当する信号がランレングス復号化(RL
-1)回路45に供給され、このランレングス復号化さ
れた信号が可変長復号化(VLC-1)回路46に供給さ
れる。この可変長復号化された信号が逆量子化
(Q3 -1)回路47に供給され、量子化回路13にて例
えば12.5Mbpsになるように量子化された記録信
号の逆量子化が行われる。この逆量子化回路47からの
信号が補間回路48に供給され、例えば2倍に補間され
る。この補間回路48からの信号が高域通過フィルタ
(HPF)49を通じて加算回路44に供給される。こ
れらのフィルタ43及び47は、例えばいわゆるQMF
フィルタで構成される。
【0033】これによって加算回路44にて、HD信号
の高域信号と、差分信号が加算されて歪みの除去された
HD信号の低域信号が合成され、元のHD信号が復元さ
れる。そしてこの復元されたHD信号がD/A変換回路
50に供給されて、アナログ化されたHD信号が出力端
子51に取り出される。
【0034】また逆量子化回路34からの信号が例えば
離散コサイン逆変換(IDCT)回路52に供給され
る。この逆変換回路52からの信号がD/A変換回路5
3に供給されて、アナログ化されたSD信号が出力端子
54に取り出される。
【0035】従ってこの装置において、記録されたトラ
ックを全て再生することによってHD信号の再生を行う
ことができると共に、SD信号のトラックを再生するこ
とによってSD信号の再生を行うことができる。さらに
HD信号の低域信号のトラックを再生することによっ
て、この信号をSD信号として再生することができ、H
D信号とSD信号の両立性を持たせることができる。
【0036】そしてこの場合に、再生されるHD信号の
低域信号は差分信号が加算されて歪みが除去されてお
り、この低域信号と高域信号を合成してHD信号を復元
した場合の画質劣化を防止することができる。なおHD
信号の低域信号をSD信号として再生する場合には歪み
が生じることになるが、低域信号を単独で用いる場合に
は歪みの拡大もなく、またHD信号をSD信号として再
生していることを考慮すれば許容できる程度のものであ
る。
【0037】こうして上述の装置によれば、圧縮された
信号を復元(逆量子化回路17)した信号と元の信号と
の差分信号(減算回路18)が別に記録再生され、この
差分信号を用いて低域信号に生じる歪みを除くことがで
き、高域信号と低域信号を合成してHD信号を復元する
場合の画質を向上させることができるものである。
【0038】さらに図3、図4は他の実施例のディジタ
ルVTRの構成を示したものである。なおこれらの図に
おいて、上述の第1実施例と対応する部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。
【0039】すなわちこの例では、記録系の差分信号の
形成を例えば離散コサイン変換(DCT)回路7の入力
信号との間で行うものである。この場合に変換回路7の
入力信号が減算回路18に供給されると共に、逆量子化
(Q1 -1)回路17の出力信号が、変換回路7に対応す
る例えば離散コサイン逆変換(IDCT)回路7′を通
じて減算回路18に供給される。
【0040】また再生系においては、逆量子化
(Q1 -1)回路34からの信号が例えば離散コサイン逆
変換(IDCT)回路41を通じて加算回路35に供給
されると共に、逆量子化(Q2 -1)回路40からの信号
が例えば離散コサイン逆変換(IDCT)回路41′を
通じて加算回路35に供給される。
【0041】これによっても上述と同様に記録されたト
ラックを全て再生することによってHD信号の再生を行
うことができると共に、SD信号のトラックを再生する
ことによってSD信号の再生を行うことができる。さら
にHD信号の低域信号のトラックを再生することによっ
て、この信号をSD信号として再生することができ、H
D信号とSD信号の両立性を持たせることができる。
【0042】なおこの例においては、例えば離散コサイ
ン変換(DCT)回路7で発生する歪みも除去できるも
のであるが、この歪みは一般にそれほど大きなものでは
ないと考えられている。
【0043】
【発明の効果】この発明によれば、圧縮された信号を復
元した信号と元の信号との差分信号が別に記録再生さ
れ、この差分信号を用いて低域信号に生じる歪みを除く
ことができ、高域信号と低域信号を合成してHD信号を
復元する場合の画質を向上させることができるようにな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるディジタルVTRの記録系の一例
の構成図である。
【図2】その再生系の一例の構成図である。
【図3】ディジタルVTRの記録系の他の例の構成図で
ある。
【図4】その再生系の一例の構成図である。
【図5】従来のディジタルVTRの記録系の構成図であ
る。
【図6】そのトラックパターンを示す線図である。
【図7】垂直方向のサブバンド分割して再び復元する動
作の模式図である。
【図8】その説明のための周波数特性の図である。
【図9】その説明のためのインパルス応答の図である。
【符号の説明】
1 高精細の映像信号(HD信号)の入力端子 2、25 A/D変換回路 3 低域通過フィルタ(LPF) 4 高域通過フィルタ(HPF) 5、6 間引き回路 7、26 離散コサイン変換(DCT)回路 8、13、19、27 量子化(Q)回路 9、15、21、28 可変長符号化(VLC)回路 10 スイッチ 11、22 エンコーダ(ENC)回路 12、23 記録ヘッド 14 ランレングス符号化(RLC)回路 16 加算回路 17 逆量子化(Q-1)回路 18 減算回路 20 ランレングス符号化(RLC)回路 24 標準の映像信号(SD信号)の入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/91 - 5/956 H04N 5/782 - 5/783 G11B 20/10 - 20/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のビットレートで形成されたディジ
    タルの高精細の映像信号を、垂直方向のサブバンドフィ
    ルタで高域信号と低域信号とに分割し、この低域信号の
    ビットレートを圧縮してディジタルの標準の映像信号と
    同等の信号であるようにすると共に、この圧縮された信
    号を復元した信号と元の信号との差分信号を形成し、こ
    の差分信号と上記高域信号とを合成してこの合成信号を
    上記ディジタルの標準の映像信号のビットレートに圧縮
    し、これらの圧縮された上記低域信号と上記合成信号と
    を交互のトラックに記録再生するようにしたディジタル
    VTR。
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