DE69330043T2

DE69330043T2 - Kodiervorrichtung und -verfahren mit variablen Übertragungsraten

Info

Publication number: DE69330043T2
Application number: DE69330043T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Ando; Kanji Kayanuma; Kenji Sugiyama
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: DE69330043D1; EP0959629A3; EP0595268A2; EP0595268A3; HK1000654A1; USRE38227E1; EP0959629A2; US5790745A; EP0595268B1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine hocheffiziente Codiertechnik, die verwendet werden soll, um eine Codierung (oder Verschlüsselung) in Geräten zur digitalen Signalaufzeichnung, -übertragung und -anzeige effizient durchzuführen, um eine geringere Menge an Codes (im folgenden einfach als Codemenge bezeichnet) zu erzeugen. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Codiervorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine Codierung eines Film- bzw. Bewegungsbildsignals durch Steuern einer Übertragungsrate durchzuführen.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Wenn ein Code mit variabler Länge beim Durchführen einer hocheffizienten Codierung eines Bildsignals verwendet wird, wird ein Teil eines durch das Bildsignal repräsentierten Bildes, welcher Teil eine geringe Menge an Bildinformation enthält, in eine geringe Menge an Codes codiert oder umgewandelt. Daher ist es vernünftig, zum Erhöhen der Codiereffizienz eine Codierung mit variabler Länge zu verwenden. Besonders im Fall einer prädiktiven Zwischenbildcodierung jedes Rahmens (frame) oder Feldes eines Bewegungsbildes ist eine Menge an Codes, die einem Teil ohne Bewegung entspricht, sehr gering. Daher kann die Effizienz einer Übertragung oder Aufzeichnung von Information oder Codes erhöht werden, falls die Übertragung oder Aufzeichnung ausgeführt wird, indem die sichtbare Bildqualität eines Bewegungsbildes nahezu konstant gemacht und eine Übertragungsrate gemäß einem Gesichtspunkt des Bewegungsbildes geändert wird.
Solch eine Methode zum Übertragen einer Information wird asynchroner Übertragungsmodus (ATM) genannt, der auf dem Gebiet der Nachrichtenübermittlung als Paketübertragung ausgiebig untersucht wird. In diesem Fall werden Codes grundsätzlich mit einer vorbestimmten Übertragungsrate erzeugt. Ferner werden Pakete (oder Zellen) auf einem Übertragungsnetzwerk nötigenfalls gestrichen. Auf diese Weise wird eine Menge an Information oder Codes gesteuert.
Im Fall von Packungsmedien genannten Aufzeichnungsmedien (z. B. eines Videobandaufzeichnungsgeräts (VTL), einer Videoplatte oder dergleichen, wie sie gegenwärtig verwendet werden) wird dadurch unterdessen Information bei einer vorbestimmten Bandgeschwindigkeit oder einer vorbestimmten Drehzahl aufgezeichnet. Als Folge wird eine Informationsmenge, die auf dem Aufzeichnungsmedium in einer Einheitszeitspanne (oder einem Einheitszeitschlitz) aufgezeichnet wird, konstant. Daher kann die Kapazität des Aufzeichnungsmediums hinsichtlich der Länge einer zur Verfügung stehenden Aufzeichnungszeit angegeben werden. Falls z. B. ein Film- bzw. Bewegungsbild von 100 Minuten auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, dessen maximale Aufzeichnungszeit 120 Minuten beträgt, bietet die verbleibende Kapazität des Aufzeichnungsmediums entsprechend der Aufzeichnungszeit von 20 Minuten Platz zum Aufzeichnen eines weiteren Films.
Um die Kapazität eines Aufzeichnungsmediums voll auszunutzen, sollte die Übertragungsrate gemäß den Inhalten eines aufzuzeichnenden Films bzw. Bildes geändert werden, und folglich sollte die Gesamtmenge an darauf aufgezeichneten Codes zu dessen Kapazität passen. Im Fall einer herkömmlichen Codiervorrichtung ist jedoch die Übertragungsrate auf einen konstanten Wert festgelegt, wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wird.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines Beispiels der herkömmlichen Codiervorrichtung. Übrigens stimmt die Codiervorrichtung von Fig. 1 mit einem CCITT-spezifizierten (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) Standardsystem überein.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden über einen Bildeingangsanschluß 31 Bildsignale in einen prädiktiven Subtrahierer 2 und einen Aktivitätsdetektor 4 eingespeist. Übrigens gibt der Begriff Aktivität ein Maß einer Änderung in Daten, die durch ein Bildsignal dargestellt werden, zwischen benachbarten Blöcken an. Im prädiktiven Subtrahierer 2 wird vom Bildsignal ein Zwischenrahmen-Prädiktionssignal (im folgenden manchmal einfach als Prädiktionssignal bezeichnet) subtrahiert, das von einer ein Zwischenbild vorhersagenden Vorrichtung 13 eingespeist wurde. Ein Prädiktions-Restsignal, das ein Ergebnis der Subtraktion repräsentiert, wird dann von dem prädiktiven Subtrahierer 2 an eine Vorrichtung 3 für eine diskrete Kosinustransformation (DCT) abgegeben.
In der DCT-Vorrichtung 3 wird als nächstes an dem Prädiktions-Restsignal eine DCT durchgeführt. Ein Signal, das ein Ergebnis der DCT repräsentiert, wird dann von der DCT- Vorrichtung 3 an einen Quantisierer 6 abgegeben, woraufhin eine Quantisierung gemäß einer Quantisierungsschrittweite (nämlich einer Quantisierungsschrittgröße) ausgeführt wird, die durch eine von einem Quantisierungs-Steuergerät 5 dort eingegebenen Information bestimmt wurde.
Das quantisierte Signal wird als nächstes in einen Codierer 7 mit variabler Länge und einen lokalen Decodierer 15 eingegeben. In der Vorrichtung 7 wird ferner eine durch das eingespeiste Signal repräsentierte Information in einen komprimierten Code umgewandelt. Anschließend wird ein den dekomprimierten Code repräsentierendes Signal in einen Puffer 32 eingegeben. Man beachte, daß Daten (nämlich der komprimierte Code), die in den Puffer 32 eingegeben werden, durch die Vorrichtung 7 in einen Code mit variabler Länge umgewandelt sind. Folglich ändert sich eine Menge an erzeugten Codes ständig oder fluktuiert ständig. Eine solche Änderung in der Menge der codierten Codes wird durch den Puffer 32 absorbiert. Als Folge wird der erzeugte Code von einem Codeausgangsanschluß 11 bei einer konstanten Übertragungsrate an eine (in Fig. 3 gezeigte) Decodiervorrichtung ausgegeben.
Im lokalen Decodierer 15 werden andererseits eine inverse Quantisierung und eine inverse DCT an dem dort eingespeisten quantisierten Signal durchgeführt. Der Code wird dadurch decodiert, und als Folge wird ein wiedergegebenes Prädiktions- Restsignal erzeugt. Das wiedergegebene Prädiktions-Restsignal wird dann in einen Addierer 14 eingespeist, woraufhin das von der ein Zwischenbild vorhersagenden Vorrichtung 13 eingespeiste Zwischenrahmen-Prädiktionssignal zu dem von dem lokalen Decodierer 15 eingespeisten wiedergegebenen Prädiktions- Restsignal addiert wird. Anschließend wird ein wiedergegebenes Bildsignal, das ein Ergebnis dieser Addition repräsentiert, an eine ein Zwischenbild vorhersagende Vorrichtung 13 geliefert, woraufhin das reproduzierte Bildsignal um einen Rahmen verzögert wird und eine Bewegungskompensation ausgeführt wird, um ein Zwischenrahmen-Prädiktionssignal zu erzeugen. Das erzeugte Zwischenrahmensignal wird von der ein Zwischenbild vorhersagenden Vorrichtung 13 an den Prädiktionssubtrahierer 2 und den Addierer 14 geliefert.
Die Quantisierung wird ferner gemäß einer sogenannten Belegung des Puffers und der Aktivität eines Ursprungsbildes gesteuert.
Eine die Belegung des Puffers 32 und die durch die eine Aktivität detektierende Vorrichtung 4 detektierte Aktivität repräsentierende Information wird folglich in das Quantisierungs-Steuergerät 5 eingegeben, woraufhin eine Quantisierungsschrittweite gemäß der eingegebenen Information eingestellt wird. Ein die Quantisierungsschrittweite angebendes Signal wird ferner in den Quantisierer 6 eingespeist. Übrigens wird die Quantisierungsschrittweite weit eingestellt (eine Quantisierung ist nämlich grob), wenn viele Codes im Puffer 32 gespeichert sind, und eng (die Quantisierung ist nämlich fein), wenn der Puffer 32 nahezu leer ist. Solch eine Charakteristik der Quantisierungsschrittweite ist in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 2 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen der Art und Weise einer Quantisierungssteuerung, welches ein Beispiel der Beziehung zwischen der Belegung des Puffers und der Quantisierungsschrittweite zeigt.
Falls die Quantisierung gemäß der Aktivität gesteuert wird, ist die Quantisierungsschrittweite weit (die Quantisierung ist nämlich grob), wenn die Aktivität groß ist. Die Quantisierungsschrittweite ist sonst eng (die Quantisierung ist nämlich fein).
Dies gilt aufgrund der Tatsache, daß im Fall eines Blockes mit großer Aktivität eine Änderung im Bildsignal groß und folglich ein Fehler nicht wahrnehmbar ist und daß im Gegensatz dazu im Fall eines Blockes mit geringer Aktivität sogar ein kleiner Fehler unübersehbar ist.
Der Wert der Quantisierungsschrittweite, die gemäß der Belegung des Puffers eingestellt wurde, wird praktisch mit einem Multiplikator, der von(1/2) bis 2 reicht und gemäß der Aktivität eingestellt wird, hinsichtlich jedes Blockes multipliziert.
Falls der Durchschnittswert der Aktivität 1 ist, ändert sich zu diesem Zeitpunkt der Durchschnittswert der Quantisierungsschrittweite nicht.
Im Fall dieser herkömmlichen Codiervorrichtung wird z. B. eine Varianz von Tonpegeln (oder Dichtepegeln) von Pixeln eines Blockes als Aktivität verwendet. Wird eine DCT oder dergleichen verwendet, ist übrigens ein Quantisierungsfehler in einem Block eines Randteiles unübersehbar. Daher ist es vorzuziehen, daß ein Randteil festgestellt wird, bevor die Aktivität bestimmt wird und anschließend die Aktivität eines Blockes des festgestellten Randteils derart reguliert wird, daß sie nicht groß wird.
Durch Verwenden der Aktivität eines Eingabebildes wie oben beschrieben kann eine subjektive sichtbare Bildqualität gleichmäßig geschaffen werden.
Als nächstes wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine herkömmliche Decodiervorrichtung beschrieben.
Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, um die Konfiguration eines Beispiels der herkömmlichen Decodiervorrichtung zu veranschaulichen.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden Codes, die von einem Codeeingangsanschluß 20 in einen Puffer 41 mit einer konstanten Übertragungsrate eingegeben wurden, an einen Decodierer 22 mit variabler Länge synchron mit einer darin auszuführenden Verarbeitung ausgegeben.
In dem Decodierer 22 mit variabler Länge wird der Code mit variabler Code in einen Code mit fester Länge umgewandelt. Der Code mit fester Länge wird dann im Dequantisierer 23 in einen eine Quantisierung darstellenden Wert (im folgenden einfach als Quantisierungsrepräsentant bezeichnet) umgewandelt. Der Quantisierungsrepräsentant wird in eine Vorrichtung 24 für eine inverse DCT eingegeben, woraufhin an dem Quantisierungsrepräsentanten eine inverse DCT durchgeführt wird, um ein prädiktives Restsignal für eine Wiedergabe zu erzeugen. Das prädiktive Restsignal für eine Wiedergabe wird dann an den Addierer 14 angelegt.
Als nächstes wird im Addierer 14 ein von dem Zwischenbildprädiktor 13 eingespeistes Prädiktionssignal zu dem prädiktiven Restsignal für eine Wiedergabe addiert, um ein ein reproduziertes Bild bzw. Wiedergabebild repräsentierendes Signal (im folgenden als Wiedergabebildsignal bezeichnet) zu erzeugen. Dieses Wiedergabebildsignal wird von einem Bildausgangsanschluß 25 abgegeben. Das Wiedergabebildsignal wird ferner auch in den Zwischenbildprädiktor 13 eingespeist.
Wie oben beschrieben wurde, wird jedoch im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung die Übertragungsrate so gesteuert, daß sie konstant ist. Folglich weist die herkömmliche Codiervorrichtung einen Nachteil insofern auf, als, obgleich eine Menge an Codes, die einen Teil eines Bildes repräsentieren, ausreicht und eine entsprechende Quantisierungsschrittweite zu eng ist, eine Menge an Codes, die einen anderen Teil des Bildes repräsentieren, unzureichend ist und eine entsprechende Quantisierungsschrittweite groß ist (die Quantisierung ist nämlich grob) und somit die Bildqualität verschlechtert wird.
Im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung wird ferner eine Codierung ungeachtet der Länge (oder Dauer) eines Bewegungsbildes bzw. Films bei einer konstanten Übertragungsrate durchgeführt. Somit weist die herkömmliche Codiervorrichtung einen weiteren Nachteil insofern auf, als, falls die Länge eines Films bzw. Bewegungsbildes kürzer als die maximale, zur Aufzeichnung zur Verfügung stehende Zeit eines Aufzeichnungsmediums ist, das verwendet werden soll, um das Bewegungsbild aufzuzeichnen, ein Teil des zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Bereichs des Aufzeichnungsmediums ungenutzt bleibt.
Im Fall einer Vorrichtung zum Wiedergeben einer Information von einem Aufzeichnungsmedium wie oben beschrieben, ist es inzwischen üblich, daß eine ein Bild oder ein Tonsignal repräsentierende Information vom Medium kontinuierlich gelesen und wiedergegeben wird und somit keine Notwendigkeit einer speziellen Steuerung einer Wiedergabe der Information besteht.
Im Fall eines Plattenmediums mit konstanter Zeilengeschwindigkeit (CLV), bei dem die Zeilengeschwindigkeit konstant ist, sollte eine Drehfrequenz gemäß der Position auf einer Platte geändert werden. Die Drehfrequenz hängt jedoch nicht von den Inhalten einer Information (z. B. einer Menge an Codes entsprechend einer während einer vorbestimmten Zeitspanne aufzuzeichnenden Information) ab, sondern hängt von der Position auf der Platte ab.
Um die Kapazität eines Aufzeichnungsmediums voll auszunutzen, ist es vorzuziehen, daß die Übertragungsrate zum Übertragen einer aufzuzeichnenden Bildinformation gemäß den Inhalten eines aufzuzeichnenden Bildes bzw. Films (z. B. einer Menge von Codes entsprechend einer vorbestimmten Zeitspanne) auf solch eine Weise geändert wird, daß sie mit Teilen eines Bildes variiert, das durch die Bildinformation repräsentiert wird, und daß die Bildinformation als sogenannte Information mit variabler Übertragungsrate aufgezeichnet und aus der aufgezeichneten Information mit variabler Übertragungsrate reproduziert wird.
Im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung ist es jedoch nicht möglich, daß die relative Geschwindigkeit zwischen einem Aufzeichnungsmedium und einem Wiedergabekopf gemäß der Übertragungsrate zum Übertragen der Information mit variabler Übertragungsrate häufig und schnell geändert wird. Im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung wird somit zuerst die Film- bzw. Bewegungsbildinformation mit einer festen Übertragungsrate aufgezeichnet. Danach wird die aufgezeichnete Bewegungsbildinformation als Information mit fester Übertragungsrate kontinuierlich gelesen. Der Stand der Technik weist daher einen Nachteil insofern auf, als eine Information mit variabler Übertragungsrate nicht von einem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben bzw. reproduziert werden kann, auf welchem die Information mit variabler Übertragungsrate aufgezeichnet ist, indem die Übertragungsrate zu jeder vorbestimmten Zeitspanne geändert wird.
Ein System zum Steuern einer Menge codierter Ausgabedaten ist in EP 0 380 081 A3 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird ausgeführt, um die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine geeignete Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate zu schaffen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate nach Anspruch 1 geschaffen. Diese Vorrichtung kann Codes einer geeignetsten Menge auf die Inhalte eines auf einem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnenden Films bzw. Bewegungsbildes und auf ein Aufzeichnungsmedium verteilen, indem eine Menge von Codes erhalten wird, die in jeder Einheitszeitspanne durch eine temporäre oder vorläufige Codierung temporär erzeugt werden soll, und dann ein Wert der temporären Menge an Codes gespeichert wird, die in jeder Einheitszeitspanne erzeugt werden soll (im folgenden manchmal als temporäre Übertragungsrate bezeichnet), und nach einer Summe der temporären Übertragungsraten und der zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Kapazität des Aufzeichnungsmediums ein Zielwert einer Menge (im folgenden manchmal als Übertragungsrate bezeichnet) von Codes eingestellt wird, die in jeder Einheitszeitspanne gesendet werden soll (nämlich eine Zielübertragungsrate eingestellt wird), und als nächstes eine tatsächliche Codierung (im folgenden manchmal als echte Codierung bezeichnet) gemäß den Zielübertragungsraten ausgeführt wird.
Folglich wird eine Codierung des Film- bzw. Bewegungsbildsignals ausgeführt, indem eine Menge erzeugter Codes gemäß der Zielübertragungsrate entsprechend jeder Einheitszeitspanne gesteuert wird.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Codierverfahren mit variabler Übertragungsrate nach Anspruch 3 geschaffen.
Das eine Zielübertragungsrate einstellende Mittel einer bevorzugten Ausführungsform (nämlich einer Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate) der vorliegenden Erfindung ist ferner mit einer eine Übertragungsrate umwandelnden Vorrichtung versehen, die die temporäre Übertragungsrate entsprechend jeder Einheitszeitspanne in die Zielübertragungsrate entsprechend jeder Einheitszeitspanne umwandelt, indem der Anstieg der Zielübertragungsrate geringer als der Anstieg der entsprechenden temporären Übertragungsrate ausgebildet und der maximale Wert der Zielübertragungsrate auf einen vorbestimmten konstanten Wert begrenzt wird.
In einem geeigneten Aufzeichnungsmedium ist ferner die Übertragungsrate der darauf aufgezeichneten Bewegungsbildinformation nicht konstant, und eine Menge an darauf aufgezeichneten und aus dem gesamten Bewegungsbild erzeugten Codes ist der verfügbaren (oder zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden) Kapazität des Aufzeichnungsmediums nahezu angeglichen.
Im Fall der Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate wird folglich, wie oben beschrieben wurde, eine Menge an Codes, die in jeder Einheitszeitspanne temporär erzeugt werden sollen, durch eine temporäre Codierung erhalten, und danach wird ein Zielwert einer Menge (im folgenden manchmal als eine Übertragungsrate bezeichnet) von Codes, die in jeder Einheitszeitszeitspanne gesendet werden sollen, (nämlich eine Zielübertragungsrate eingestellt) nach einer Summe der temporären Übertragungsraten und der zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Kapazität des Aufzeichnungsmediums eingestellt bzw. festgelegt, und schließlich wird gemäß den Zielübertragungsraten eine tatsächliche Codierung durchgeführt. Als Folge wird eine Menge an Codes entsprechend einem Teil eines Bildes, dessen Quantisierung im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung ausgesprochen fein wäre, klein, und eine Menge an Codes entsprechend einem anderen Teil eines Bildes, dessen Bildqualität durch eine grobe Quantisierung im Fall der herkömmlichen Codiervorrichtung verschlechtert würde, wird groß.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden folglich Codemengen geeignet auf Teile des Bildes gemäß den Inhalten einer die Teile repräsentierenden Information verteilt, und außerdem wird die Bildqualität verbessert. Die jeder Einheitszeitspanne entsprechende Zielübertragungsrate wird überdies derart eingestellt, daß eine Gesamtmenge an Codes konstant ist. Durch Steuern einer Codierung gemäß der Zielübertragungsrate, selbst wenn die Länge oder Dauer eines Film- bzw. Bewegungsbildes geändert wird, werden daher alle Codes auf dem Aufzeichnungsmedium ohne dessen Vergeudung aufgezeichnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Fluktuation im quantisierten Wert klein, und als Konsequenz wird auch eine Änderung in der Bildqualität infolge der Steuerung einer Codierung ebenfalls klein.
Besonders hinsichtlich der Zwischenbild-Prädiktionscodierung ist eine Menge an Daten klein, die entsprechend einem Teil erzeugt wurden, in welchem keine Bewegung vorliegt. Folglich wird die Bildqualität sehr verbessert.
Obgleich die Übertragungsrate mit Einheitszeitspannen variieren kann, ist ferner die Übertragungsrate innerhalb jeder Einheitszeitspanne unverändert. Die Steuercodier- und -decodiervorrichtungen mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung weisen somit gute Verträglichkeiten bzw. Kompatibilitäten mit Codier- bzw. Decodiervorrichtungen mit fester Übertragungsrate auf. Die erstgenannten können ferner realisiert werden, indem jeweils Systeme hinzugefügt werden, um jeweils eine Gesamtmenge von Codes an die letztgenannten zu steuern.
Falls die Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung und die herkömmliche Codiervorrichtung außerdem ein Aufzeichnungsmedium mit einer gleichen Aufzeichnungskapazität verwenden und eine gleiche Film- bzw. Bildqualität erhalten, kann die Codiervorrichtung mit variablen Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung länger als die herkömmliche Codiervorrichtung aufzeichnen.
Das Aufzeichnungsmedium ist überdies ein Medium, auf welchem Bildinformation durch die Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet wird. Jedes Mal, wenn eine Einheitszeitspanne verstreicht, wird die Übertragungsrate gemäß den Inhalten eines Teils, der einer Einheitszeitspanne entspricht, einer aufzuzeichnenden Information, der Gesamtmenge an Codes, die aus der Information erhalten wurden, und der Aufzeichnungskapazität des Aufzeichnungsmediums gesteuert oder reguliert. Somit wird Information auf der vollen Aufzeichnungskapazität des Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet. Folglich ist die Bildqualität eines von dem Aufzeichnungsmedium wiedergegebenen Film- bzw. Bewegungsbildes viel besser als die eines Bewegungsbildes, das aus Codes reproduziert wurde, die durch die eine feste Übertragungsrate verwendende herkömmliche Codiervorrichtung aufgezeichnet wurden.
Wie oben beschrieben wurde, haben die Codiervorrichtungen mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung und das Aufzeichnungsmedium, das mit dieser Vorrichtung verwendet werden kann, im praktischen Gebrauch ausgezeichnete Wirkungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, in welchen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen und in welchen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer herkömmlichen Bildcodiervorrichtung ist;
Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen der Art und Weise einer Quantisierungssteuerung ist;
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer herkömmlichen Decodiervorrichtung ist;
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate ist, das die vorliegende Erfindung (nämlich eine Ausführungsform dieser) verkörpert;
Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines Codemengen-Steuergerätes der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 eine graphische Darstellung ist, um die Umwandlungscharakteristiken zwischen temporären Übertragungsraten und Zielübertragungsraten entsprechend jeder Einheitszeitspanne darzustellen;
Fig. 7(A) und 7(B) Diagramme zum Veranschaulichen von Datenströmen (oder Codesequenzen) sind, die auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden;
Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer Decodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate ist, um durch die Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate von Fig. 4 erzeugte Codes zu decodieren;
Fig. 9 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines ersten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate ist;
Fig. 10 eine graphische Darstellung zum Veranschaulichen einer Leseoperationssteuerung ist, die durch das erste Beispiel der Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate von Fig. 9 ausgeführt wird;
Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) Diagramme sind, um Beispiele von Aufzeichnungsformaten zeigen, die von einem Medium zur Aufzeichnung von Information mit variabler Übertragungsrate verwendet werden;
Fig. 12 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines zweiten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate ist;
Fig. 13 ein Diagramm ist, um ein Beispiel eines Aufzeichnungsformates darzustellen, das von einem Aufzeichnungsmedium verwendet wird, das von der Wiedergabevorrichtung von Fig. 12 genutzt wird;
Fig. 14 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines dritten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate ist;
Fig. 15(a) und 15(b) jeweils Diagramme sind, um ein Beispiel eines Aufzeichnungsformats darzustellen, das von einem Aufzeichnungsmedium verwendet wird, das von der Wiedergabevorrichtung von Fig. 14 genutzt wird;
Fig. 16 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines vierten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate ist;
Fig. 17 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines fünften Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate ist; und
Fig. 18 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Aufzeichnungsformats ist, das von einem durch die Wiedergabevorrichtung von Fig. 17 verwendeten Aufzeichnungsmedium genutzt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Steuercodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 1.
Hauptunterschiede zwischen den Codiervorrichtungen der Fig. 1 und 4 (nämlich Bauelementen von Fig. 4, die in Fig. 1 nicht enthalten sind) sind ein VTR 1, Selektoren 8 und 9, ein Zähler 16 für eine temporäre Codemenge, ein Codemengen- Steuergerät 17, eine eine Zielübertragungsrate einstellende Vorrichtung 18 und ein Speicher 19 für eine temporäre Übertragungsrate.
Im folgenden wird durch Bezugnahme auf Fig. 4 eine Codierung ausführlich beschrieben, die in dieser Steuercodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate durchgeführt wird.
Eine Codierung wird an einem gleichen Film- bzw. Bewegungsbildsignal zweimal durchgeführt. Zunächst wird ein Codierprozeß durchgeführt, um eine temporäre Codierung zum Einstellen einer Zielübertragungsrate entsprechend jeder Einheitszeitspanne einzustellen. Zu einem zweiten Zeitpunkt wird ein anderer Codierprozeß durchgeführt, um eine tatsächliche Codierung (oder eine echte Codierung) auszuführen. Daher ist im Fall einer Codiervorrichtung, die eine Codierung mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Laufgeschwindigkeit eines Bewegungsbildes durchführt, die zum zweimaligen Durchführen des Codierprozeses erforderliche Verarbeitungszeit nahezu das Doppelte der Laufzeit des Films bzw. Bewegungsbildes.
Ein Verfahren zum Festlegen einer Gesamtmenge von Codes auf einen konstanten Wert und Verteilen der Codemengen durch Ausführen solch einer Aufschaltverarbeitung (feed forward processing) wurde vom Erfinder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Grundgedanken, die in diesem Verfahren verwendet werden, sind in früheren japanischen Patentanmeldungen beschrieben (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai Tokkyo Koho), Offizieller Anzeiger Nr. S63-151225, H2-194734 und H3-263927).
Ein durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu verarbeitendes Objekt ist ein Film- bzw. Bewegungsbildsignal. Ferner wird die Aktivität nicht als Abschätzung einer Codemenge verwendet. Außerdem führt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Codierung durch, welche die gleiche wie eine echte Codierung ist, und verwendet eine durch eine Codierung mit variabler Länge codierte Ausgabe. Im Gegensatz dazu ist in Fällen der Vorrichtungen der früheren Anmeldungen eine Einheitsperiode (die im folgenden manchmal als eine Einheitsperiode zum Einstellen der Zielübertragungsrate bezeichnet wird), auf die eine Zielübertragungsrate entsprechend eingestellt wird, gleich einer Einheitsperiode (die im folgenden manchmal als eine Steueroperations-Einheitsperiode) bezeichnet wird, auf die eine Steueroperation entsprechend abgestimmt ist. Im Fall der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine eine Zielübertragungsrate einstellende Einheit gleich einer vorbestimmten Einheitszeitspanne, und eine Steueroperations-Einheitsperiode ist kürzer als die vorbestimmte Einheitszeitspanne. Ferner wird eine Zielübertragungsrate auf solch eine Weise eingestellt, daß sie geringer als eine entsprechende temporäre Übertragungsrate wird und geringer als eine vorbestimmte obere Grenze ist, wie später beschrieben wird.
Wird eine temporäre Codierung durchgeführt, wird keine Quantisierungssteuerung gemäß der Belegung eines Puffers durchgeführt. Statt dessen wird eine jeder Einheitszeitspanne entsprechende Übertragungsrate auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, und dann wird eine temporäre Menge an Codes entsprechend jeder Einheitszeitspanne (nämlich eine temporäre Übertragungsrate) erhalten. Bei Abschluß dieser Verarbeitung werden aus der Gesamtmenge von Codes und der Kapazität des Aufzeichnungsmediums entsprechend jeder Einheitszeitspanne die Umwandlungscharakteristiken zwischen der temporären Übertragungsrate und der entsprechenden Zielübertragungsrate bestimmt.
Wird eine tatsächliche Codierung (nämlich eine echte Codierung) durchgeführt, wird die Zielübertragungsrate aus der entsprechenden temporären Übertragungsrate und den Umwandlungscharakteristiken zu jeder Einheitszeitspanne eingerichtet. Außerdem wird die echte Codierung gemäß der Belegung des Puffers und den Zielübertragungsraten gesteuert. Übrigens wird die Zielübertragungsrate auf solch eine Weise eingestellt, daß Bewegungsbildsignale, die aufgezeichnet werden sollen, gerade im zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Bereich des Aufzeichnungsmediums gespeichert werden. Folglich wird, solange der Puffer nicht überläuft, die Gesamtmenge an Codes, die als das Ergebnis erhalten wird, an das Aufzeichnungsmedium angepaßt.
Während jeder Einheitszeitspanne wird schließlich die Übertragungsrate nicht geändert und konstant gehalten. Gewöhnlich hat ein Puffer 10 eine Kapazität, die einer in einer Periode von 0,2 bis 0,3 Sekunden erzeugten Menge an Codes entspricht. Ferner wird durch den Puffer 10 eine augenblickliche Änderung in der Menge an Codes absorbiert. Folglich wird die Einheitszeitspanne so eingestellt, daß sie ein wenig länger als die Länge einer kurzen Periode ist, in der die Änderung in der Menge an Codes auftritt. Es ist nämlich vorzuziehen, daß die Einheitszeitspanne auf eine Änderung einer langen Periode angepaßt eingestellt wird. Zum Beispiel wird die Einheitszeitspanne auf 0,5 bis 1,0 Sekunden eingestellt.
In Fällen der Vorrichtungen der früheren Anmeldungen wird übrigens eine einfache Aktivität genutzt, wenn eine Menge an Codes abgeschätzt wird. Im Gegensatz dazu wird im Fall dieser Ausführungsform eine nahezu gleiche Codierung zweimal ausgeführt. Folglich besteht keine Notwendigkeit, einen Codierprozeß zu vereinfachen. Ähnlich wie im Fall der echten Codierung wird daher eine Codierung mit variabler Länge als die temporäre Codierung durchgeführt. Folglich kann eine exakte Menge an erzeugten Codes aus einem ein Ergebnis der Codierung repräsentierenden Ausgangssignal erhalten werden.
Umgekehrt wurde ein Verfahren vorgeschlagen zum Verwenden mehrerer Quantisierer und Codierer mit variabler Länge und Abschätzen einer Menge an Codes, indem verschiedene Quantisierungstypen verwendet werden. Im Fall dieses Verfahrens wird eine sogenannte zyklische Prädiktion verwendet, um eine Codierung durchzuführen. Somit beeinflussen Unterschiede in der Quantisierung ein Ergebnis der Prädiktion. Folglich kann keine genaue Menge an Codes erhalten werden, falls nicht mehrere Quantisierer und mehrere Codierer mit variabler Länge für die Zwischenbildprädiktion oder dergleichen vorgesehen sind.
Als nächstes wird im folgenden ausführlich ein Mittel 30 für eine temporäre Codierung dieser Ausführungsform beschrieben. Das Mittel 30 für eine temporäre Codierung wird verwendet, um die temporäre Übertragungsrate zum Übertragen des Film- bzw. Bewegungsbildsignals zu erhalten.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein von dem VTR 1 abgegebenes Bildsignal in den Prädiktionssubtrahierer 2 und den Aktivitätsdetektor 4 eingespeist. Im Fall dieser Ausführungsform wird das gleiche Bildsignal zweimal an einen Codierteil geliefert. Daher werden alle vorher codierten Bildsignale auf einem Bild-Massenaufzeichnungsmedium wie z. B. einem VTR aufgezeichnet. Ein Speicherelement, eine optische Platte und ein Festplattenlaufwerk (HDD), die eine ausreichende Kapazität haben, können z. B. als Bild-Massenaufzeichnungsmedium verwendet werden.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 4 ist ein grundlegender Codierprozeß demjenigen der herkömmlichen Vorrichtung ähnlich. Zuerst wird ein von dem Zwischenbildprädiktor 13 geliefertes Prädiktionssignal durch den Prädiktionssubtrahierer 2 von dem vom VTR 1 abgegebenen Bildsignal subtrahiert. Ein Signal, das ein Ergebnis dieser Subtraktion repräsentiert (nämlich ein prädiktives Restsignal), wird dann in die DCT- Vorrichtung 3 eingespeist. Danach werden eine DCT-Operation und eine Quantisierungsoperation durch die DCT-Vorrichtung 3 bzw. den Quantisierer 6 ausgeführt. Anschließend wird dieses quantisierte Signal in den Codierer 7 mit variabler Länge und den lokalen Decodierer 15 eingespeist. Eine durch das quantisierte Signal repräsentierte Information wird durch den Codierer 7 mit variabler Länge in einen komprimierten Code umgewandelt. Dieser komprimierte Code wird dann in den Selektor 9 eingegeben.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Eingang zum Selektor 8 auf einen Anschluß A geschaltet, über den ein vorbestimmter festgelegter Wert in das Quantisierungs-Steuergerät 5 als die Belegung des Puffers eingegeben wird. Somit wird die Quantisierung nur durch die jedem Block entsprechende Aktivität geändert, welche von dem Aktivitätsdetektor 4 in das Quantisierungs-Steuergerät 5 eingegeben wird. Übrigens wird der festgelegte Wert auf solch eine Weise eingestellt, daß das unter Verwendung dieses festgelegten Wertes codierte Bild eine ausreichende Bildqualität hat.
In dem lokalen Decodierer 15 wird andererseits der Code decodiert, um ein wiedergegebenes Prädiktions-Restsignal zu erzeugen. Dieses wiedergegebene Prädiktions-Restsignal wird dann in den Addierer 14 eingespeist, woraufhin das von dem Zwischenbildprädiktor 13 eingespeiste Prädiktionssignal zu dem wiedergegebenen Prädiktions-Restsignal addiert wird. Ein Wiedergabebildsignal, das ein Ergebnis dieser Addition repräsentiert, wird dann in den Zwischenbildprädiktor 13 eingespeist, woraufhin aus dem Wiedergabebildsignal ein Zwischenrahmen-Prädiktionssignal erzeugt wird. Anschließend wird das Zwischenrahmen-Prädiktionssignal an den Prädiktionssubtrahierer 2 und den Addierer 14 geliefert.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 4 wird zur Zeit der ersten Codierung eine Ausgabe des Codierers 7 mit variabler Länge über den Selektor 9 in den Zähler 16 für eine temporäre Codemenge eingegeben. Eine Menge an Codes, die in jeder Einheitszeitspanne erzeugt werden, wird ferner durch den Zähler 16 für eine temporäre Codemenge gezählt, und ein Signal, das die Zählung repräsentiert (nämlich die Menge an Codes, die in jeder Einheitszeitspanne erzeugt werden), wird von dort dann abgegeben.
Als nächstes wird im folgenden ausführlich ein eine Zielübertragungsrate einstellendes Mittel 40 beschrieben. Dieses eine Zielübertragungsrate einstellende Mittel 40 wird verwendet, um eine Zielübertragungsrate von der temporären Menge an Codes zu jeder Einheitszeitspanne auf solch eine Weise einzustellen, daß eine Gesamtmenge an Codes, die aus den Film- bzw. Bewegungsbildsignalen erzeugt werden, ein vorbestimmter Wert wird.
Die von dem Zähler 16 für eine temporäre Codemenge ausgegebene temporäre Übertragungsrate wird in das Codemengen- Steuergerät 17 und den Speicher 19 für eine temporäre Übertragungsrate eingegeben. Im Speicher 19 für eine temporäre Übertragungsrate werden alle Übertragungsraten entsprechend jeweils Einheitszeitspannen gespeichert, die in der tatsächlichen Codierung (echten Codierung) wieder verwendet werden.
Falls z. B. ein Film bzw. Bewegungsbild, dessen Laufzeit 1 Stunde beträgt, durch einen Satz von Daten entsprechend 1 Sekunde repräsentiert wird, beträgt die Menge oder Zahl von zu speichernden Daten 3.600. Das Codemengen-Steuergerät 17, dessen Konfiguration in Fig. 5 gezeigt ist, wird verwendet, um die Umwandlungscharakteristiken zwischen den temporären Übertragungsraten und den Zielübertragungsraten zu bestimmen.
Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration des Codemengen-Steuergeräts 17 dieser Ausführungsform.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird die temporäre Übertragungsrate, die von dem Eingangsanschluß 51 für eine temporäre Übertragungsrate eingegeben wurde, durch n Übertragungsraten umwandelnde Vorrichtungen (im folgenden manchmal einfach als Wandler bezeichnet) 52, 53, ..., 54 umgewandelt, deren Umwandlungscharakteristiken voneinander verschieden sind. Danach werden die den Umwandlungscharakteristiken jeweils entsprechenden Übertragungsraten durch die Akkumulationsaddierer 55, 56, ..., 57 über die gesamte Laufzeit des Films bzw. Bewegungsbildes akkumuliert. So wird die Gesamtmenge an Codes erhalten, die aus dem gesamten Film erzeugt werden und jedem der Wandler entsprechen.
Bei Abschluß der temporären Codierung werden die Gesamtmengen an Codes, die den Übertragungsraten umwandelnden Vorrichtungen (oder Wandlern) entsprechen, jeweils in Komparatoren 58, 59, ..., 60 eingegeben, woraufhin die eingegebenen Gesamtmengen an Codes Zielgesamtmengen von Codes sind, die nach der zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Kapazität des Aufzeichnungsmediums eingestellt bzw. festgelegt werden. Ausgaben der Komparatoren werden dann in eine Beurteilungsvorrichtung 61 eingegeben, um Vergleiche zwischen jedem Paar der Ausgaben der Komparatoren anzustellen. Die Beurteilungsvorrichtung 61 bestimmt die Umwandlungscharakteristik entsprechend der Gesamtmenge an Codes und wählt diese aus, welche geringer als die Zielgesamtmenge an Codes, aber größer als jede der Gesamtmengen an Codes ist, die den anderen Umwandlungscharakteristiken entspricht. Eine die ausgewählte Umwandlungscharakteristik repräsentierende Information wird dann vom Ausgangsanschluß 62 für eine Umwandlungscharakteristikinformation in die eine Zielübertragungsrate einstellende Vorrichtung 18 von Fig. 4 eingegeben. Fig. 6 zeigt die den Wandlern 1 bis n entsprechenden Umwandlungscharakteristiken.
Fig. 6 ist nämlich eine graphische Darstellung, um die Umwandlungscharakteristiken zwischen den temporären Übertragungsraten und den Zielübertragungsraten entsprechend jeder Einheitszeitspanne darzustellen. Wie in dieser Figur dargestellt ist, wird zuerst die obere Grenze (Rmax) für die Ausgaben der Zielübertragungsraten umwandelnden Vorrichtungen bestimmt. Dies verhält sich so infolge der Tatsachen, daß es eine obere Grenze für die Verarbeitungsfähigkeiten (oder Durchsätze) des Aufzeichnungsmediums und des Decodierers gibt und daß die maximale Übertragungsrate gemäß dieser oberen Grenze für die Durchsätze bestimmt ist. Obgleich die variablen Übertragungsraten verwendet werden, ist daher die maximale Zielübertragungsrate ein fester Wert.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden als die Umwandlungscharakteristiken z. B. logarithmische Charakteristiken, durch welche eine Änderung in jeder Zielübertragungsrate im Vergleich zu einer Änderung in jeder temporären Übertragungsrate überall komprimiert oder unterdrückt wird, entsprechend den Übertragungsraten umwandelnden Vorrichtungen verwendet. Jede Zielübertragungsrate wird nämlich langsam ansteigend gesteuert. Im Fall eines Teils des Bildes, welcher einer kleinen temporären Menge an Codes entsprechend jeder Einheitszeitspanne entspricht, ist eine Verschlechterung in der sichtbaren Bildqualität unübersehbar. Daher wird die Menge an Codes etwas erhöht.
Die Umwandlungscharakteristiken zwischen der temporären Übertragungsrate X und der Zielübertragungsrate R sind durch z. B. die folgenden Gleichungen gegeben:
R = K * LOG(Y*X); oder
R = K * XZ
worin K und Y positive Zahlen und Z eine positive Zahl kleiner 1 ist. Diese Umwandlungscharakteristiken können durch Ändern der Werte von Y und Z geändert werden.
Wenn nämlich die jeder Einheitszeitspanne entsprechende Zielübertragungsrate durch Umwandeln der jeder Einheitszeitspanne entsprechenden temporären Übertragungsrate erhalten wird, wird nämlich die Umwandlung ausgeführt, indem ein Verhältnis einer Zunahme in der Zielübertragungsrate zur entsprechenden Zunahme in der temporären Übertragungsrate geringer als 1 eingestellt bzw. festgelegt und der maximale Wert der Zielübertragungsrate auf einen konstanten Wert begrenzt wird.
Je größer die Zahl n von Arten der Umwandlungscharakteristiken wird, desto präziser werden die ausgewählten Umwandlungscharakteristiken. Folglich wird eine Vergeudung in der Kapazität des Aufzeichnungsmediums geringer.
Im Fall des Codemengen-Steuergeräts 17 von Fig. 5 sind übrigens die Zielübertragungsraten umwandelnden Vorrichtungen, die Akkumulationsaddierer und die Komparatoren parallel zueinander angeordnet, wie in dieser Figur veranschaulicht ist, und arbeiten parallel zur temporären Codierung. Die Vorrichtung kann jedoch statt solch einer parallelen Verarbeitung eine serielle Verarbeitung nutzen.
Falls eine serielle Verarbeitung verwendet wird, weist das Codemengen-Steuergerät nur eine Übertragungsraten umwandelnde Vorrichtung, einen Akkumulationsaddierer und einen Komparator auf, die wie in Fig. 5 veranschaulicht vorliegen. In diesem Fall werden, nachdem die temporäre Codierung beendet ist und bevor die echte Codierung durchgeführt wird, die Gesamtmengen an Codes entsprechend verschiedenen Umwandlungscharakteristiken aus den Daten berechnet, die in dem Speicher 19 für temporäre Übertragungsraten gespeichert sind. Als Konsequenz wird eine Umwandlungscharakteristik ausgewählt, die zum Berechnen der Zielübertragungsrate am geeignetsten ist. Ferner wird eine die ausgewählte Umwandlungscharakteristik repräsentierende Information ausgegeben. Solch eine serielle Verarbeitung ist in z. B. der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Tokkyo Kokai Koho) Offizieller Anzeiger Nr. H2-417472 beschrieben.
Als nächstes wird im folgenden das Codiermittel zum Durchführen einer tatsächlichen Codierung (nämlich einer echten Codierung) ausführlich beschrieben. Dieses Codiermittel wird verwendet, um eine Codierung durchzuführen, indem eine Menge an Codes gemäß der einer Einheitszeitspanne entsprechenden Zielübertragungsrate gesteuert wird.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 4 wird das gleiche Bildsignal wie das in der temporären Codierung verwendete von dem VTR 1 abgegeben. Eine Codierung ähnlich der temporären Codierung wird dann durchgeführt. Grundsätzlich sind die Betriebsarten des Prädiktionssubtrahierers 2, der DCT-Vorrichtung 3, des Aktivitätsdetektors 4, des Quantisierungs-Steuergerätes 5, des Quantisierers 6, des Codierers 7 mit variabler Länge, des Zwischenbildprädiktors 13, des Addierers 14 und des lokalen Decodierers 15 denjenigen der Operationen der entsprechenden Elemente im Fall einer Durchführung der temporären Codierung ähnlich. Die Inhalte der Operationen dieser Elemente im Fall einer Durchführung der echten Codierung sind jedoch verschieden von denjenigen der Operationen dieser Elemente im Fall einer Durchführung der temporären Codierung.
Wird die echte Codierung durchgeführt, wird eine Ausgabe des Codierers 7 mit variabler Länge über den Selektor 9 an den Puffer 10 angelegt. Ferner wird eine Schwankung in der Menge erzeugter Codes, welche Schwankung eine kurze Periode aufweist, durch den Puffer 10 absorbiert. Vom Puffer 10 werden über den Codeausgangsanschluß 11 Codes an den Decodierer ausgegeben.
Überdies wird eine Leserate zum Lesen eines Codes vom Puffer 10 durch einen Wert gesteuert, der zu jeder Einheitszeitspanne von der Zielübertragungsraten einstellenden Vorrichtung 18 geliefert wird. Die Menge an Codes, die vom Puffer 10 ausgegeben werden, ändert sich somit zu jeder Einheitszeitspanne. In der Zielübertragungsraten einstellenden Vorrichtung 18 wird die von dem Speicher 19 für temporäre Übertragungsraten zu jeder Einheitszeitspanne eingegebene temporäre Übertragungsrate gemäß den Umwandlungscharakteristiken umgewandelt, die vom Codemengen-Steuergerät 17 eingegeben wurden, und folglich wird die Zielübertragungsrate eingerichtet.
Andererseits wird über den Selektor 8 eine die Belegung des Puffers 10 repräsentierende Information in das Quantisierungs-Steuergerät 5 eingegeben.
Die Quantisierungsschrittweite wird ferner durch das Quantisierungs-Steuergerät 5 gemäß der Aktivität und der Füllrate des Puffers gesteuert. Im Fall solch einer Steuerung wird im Unterschied zur herkömmlichen Vorrichtung eine Schwankung in der Menge erzeugter Codes, welche Schwankung eine lange Periode hat, absorbiert, indem zu jeder Einheitszeitspanne eine variable Übertragungsrate genutzt wird. Somit wird nur deren lokale Schwankung absorbiert. Folglich tritt ein Überlauf selten auf.
Falls übrigens kein Bedarf an einer Nutzung einer festen Übertragungsrate für eine Ausgabe des Puffers besteht, wird der Puffer als ein virtueller behandelt, und folglich wird eine Ausgabe des Codierers 7 mit variabler Länge direkt ausgegeben.
Als nächstes wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7(A) und 7(B) beschrieben, wie durch die Codiervorrichtung codierte Datenströme durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und die herkömmliche Vorrichtung aufgezeichnet werden.
Fig. 7(A) und 7(B) sind Diagramme zum Veranschaulichen der auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Datenströme (oder Codesequenzen).
In diesen Figuren bezeichnen Ziffer Zahlen von Einheitszeitspannen. Praktisch gibt es Einheitsperioden, deren Zahl weitaus größer als die Zahl von in diesen Figuren veranschaulichten Einheitsperioden ist. Im Fall der herkömmlichen Vorrichtung ist, wenn der Datenstrom auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, die Datenmenge eines Teils des Datenstroms, der einer Einheitsperiode entspricht, wie in Fig. 7(A) veranschaulicht konstant. Als Folge wird im Aufzeichnungsmedium ein offener bzw. freier Raum erzeugt. Im Gegensatz dazu ändert sich im Fall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Menge an Codes des Datenstroms zu jeder Einheitszeitspanne, wie in Fig. 7(B) veranschaulicht ist. Außerdem tritt im Aufzeichnungsmedium kein Raum auf, weil die Gesamtmenge an Codes gesteuert wird.
Als nächstes wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine Decodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 8 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration der Decodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate zum Decodieren von Codes, die durch die Steuercodiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate von Fig. 4 erzeugt wurden.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente (nämlich Elemente mit den gleichen Funktionen) der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 3. Die Decodiervorrichtung von Fig. 8 ist von der herkömmlichen Decodiervorrichtung von Fig. 3 insofern verschieden, als die Übertragungsrate in den Puffer 21 eingegeben wird.
Die vom Codeeingangsanschluß 20 eingegebenen Codes werden vom Puffer 21 synchron mit der in der Vorrichtung 22 durchgeführten Operation an den Decodierer 22 mit variabler Länge ausgegeben. Ferner wird eine Geschwindigkeit zum Schreiben der Übertragungsrate in den Puffer 21 gemäß einer zu jeder Einheitszeitspanne vom Eingangsanschluß 27 für Übertragungsraten eingegebenen Rateninformation auf solch eine Weise eingegeben, daß sie an die Übertragungsrate des eingegebenen Codes angepaßt ist.
In Fig. 9 ist nun ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines ersten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate veranschaulicht.
Im Fall der Vorrichtung dieser Figur wird mit einer variablen Übertragungsrate aufgezeichnete Information durch ein Informationslesemittel 94 vom Aufzeichnungsmedium intermittierend gelesen und anschließend in ein Puffermittel 95A mit einem Decodierpuffer zum Decodieren eingegeben. Ferner wird eine vom Informationslesemittel 94 intermittierend ausgegebene Information in das Puffermittel 95A geschrieben. Außerdem wird die Information von dort an einen Demultiplexer 96 ausgegeben, wenn die Information zum Decodieren notwendig ist.
Im Demultiplexer 96 werden Toninformation und Bildinformation getrennt. Die Toninformation und die Bildinformation werden dann in einen Tondecodierer 92 bzw. einen Bilddecodierer 97 eingegeben. Ferner werden die Toninformation und die Bildinformation durch den Tondecodierer 92 bzw. den Bilddecodierer 97 decodiert. Außerdem wird ein reproduzierter Ton und ein reproduziertes Bild von einem Ausgangsanschluß 93 für einen reproduzierten Ton und einem Ausgangsanschluß 98 für ein reproduziertes Bild ausgegeben.
Andererseits wird eine die Belegung des Puffers repräsentierende Information, die vom Puffermittel 95A ausgegeben wird, einem Leseoperations-Steuergerät 99 zugeführt. Zu dieser Zeit wird das Puffermittel 95A beinahe leer, wenn eine Menge an geschriebener Information im Vergleich zu einer Menge an zum Decodieren erforderlicher Information klein ist. Das Puffermittel 95A wird ferner mit Information nahezu gefüllt, wenn eine Menge an darin geschriebener Information größer als eine Menge an zum Decodieren verwendeter Information ist.
Eine Leseoperations-Steuerinformation wird dann von dem Leseoperations-Steuergerät 99 gemäß dem Zustand des Puffermittels 95A an das Informationslesemittel 94 ausgegeben. Wenn nämlich der Puffer des Puffermittels 95A nahezu leer ist, wird eine Leseoperations-Steuerinformation ausgegeben, um eine Leseoperation einzuleiten oder eine Leseoperation weiterhin durchzuführen. Wenn der Puffer mit Information nahezu gefüllt ist, wird überdies die Leseoperations-Steuerinformation ausgegeben, um das Informationslesemittel so zu steuern, daß es eine Leseoperation beendet und in Bereitschaft steht.
Als nächstes wird im folgenden ein Verfahren zum Steuern des Informationslesemittels 94 konkret beschrieben.
Ein Lesen einer Information durch das Informationslesemittel 94 vom Aufzeichnungsmedium wird ausgeführt, indem z. B. eine Periode einer Umdrehung einer Platte als eine Einheitszeitspanne genutzt wird.
Sogar falls Information durch das Informationslesemittel 94 nicht vom Aufzeichnungsmedium zur gegenwärtigen Zeit gelesen wird und andererseits Information vom Puffermittel mit der maximalen Rate zum Decodieren gelesen wird, wird ferner eine Leseoperation des Informationslesemittels 94 auf solch eine Weise gesteuert, daß der Puffer des Puffermittels nicht leer wird, bis die nächste Leseoperation gestartet wird.
Falls z. B. eine Menge an Codes, die vom Aufzeichnungsmedium während einer Periode der vorbestimmten Länge (im folgenden manchmal als Leserate bezeichnet) gelesen wird, gleich einer maximalen Menge an Codes ist, die zum Decodieren während einer Periode der vorbestimmten Länge (im folgenden manchmal als eine Decodierrate bezeichnet) erforderlich ist, benötigt der Puffer des Puffermittels 95A eine Kapazität, die etwas größer als eine Menge an Information ist, die zweimal gelesen wird. Ferner wird das Informationslesemittel 94 auf solch eine Weise gesteuert, daß, falls ein Aufzeichnungsbereich, auf welchem eine im Puffer zurückgelassene Information aufgezeichnet ist, kleiner als die Hälfte des zur Aufzeichnung zur Verfügung stehenden Bereichs des Puffers ist, die Leseoperation weiter durchgeführt wird und daß, falls der Aufzeichnungsbereich, auf welchem im Puffer zurückgelassene Information aufgezeichnet ist, gleich dem aufzeichnungsfähigen Bereich des Puffers oder größer ist, die Leseoperation beendet wird und das Informationslesemittel in Bereitschaft ist.
Eine praktischere Art und Weise einer derartigen Steuerung ist in Fig. 10 veranschaulicht.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung zum Veranschaulichen einer Art und Weise solch einer Lesesteuerung und veranschaulicht die Beziehung zwischen der Decodierrate, der Leserate und der Belegung des Puffers.
Wie in dieser Figur veranschaulicht ist, ändert sich die Decodierrate zu jeder vorbestimmten Periode Td. Ferner wird Information mit der vorbestimmten Leserate vom Aufzeichnungsmedium intermittierend gelesen. Sie wird zu jeder vorbestimmten Periode Tr gesteuert, ob ein Lesen von Information durchgeführt wird oder nicht.
In einer Periode zwischen den Momenten t13 und t14 hat die Decodierrate einen maximalen Wert Rmax. Ferner ist der Wert der Leserate Rmax. Während dieser Periode ändert sich somit die Belegung des Puffers nicht.
Im Gegensatz dazu ist in einer Periode zwischen den Momenten t1 und t2 die Leserate größer als die Decodierrate. Während dieser Periode nimmt somit die Belegung des Puffers zu. In einem Moment t2, bei dem eine Zeitspanne Tr abgelaufen ist, seit eine Leseoperation im Moment t1 begonnen hat, ist die Belegung des Puffers größer als ein durch die gestrichelte Mittellinie K angegebener Pegel (nämlich die Hälfte der Kapazität des Puffers). Folglich wird die Leseoperation gestoppt. Nach dem Moment t2 nimmt die Belegung des Puffers ab und wird in einem Moment t3 gleich dem durch die Mittellinie K angegebenen Pegel.
In einem Moment t4, wenn eine Periode 2Tr seit dem Moment t2 verstrichen ist, in dem die Leseoperation zum vorhergehenden Zeitpunkt beendet wird, ist die Belegung des Puffers geringer als 1/2. Die Leseoperation wird somit wieder aufgenommen.
Im Fall dieses Beispiels ist der Moment, wenn sich die Decodierrate ändert, mit dem Moment synchronisiert, in dem die Leseoperation begonnen oder beendet wird, wie in dieser Figur veranschaulicht ist. Es ist jedoch nicht notwendig, den erstgenannten Moment mit letztgenannten Moment zu synchronisieren.
Das Informationslesemittel 94 von Fig. 9 führt ferner eine Informationsleseoperation gemäß der von dem Leseoperations-Steuergerät 99 gesendeten Leseoperations-Steuerinformation aus. Ein praktisches Verfahren zum Steuern des Informationslesemittels, um Information vom Aufzeichnungsmedium weiter zu lesen oder ein Lesen solcher Information zu beenden und in Bereitschaft zu stehen, ändert sich jedoch mit der Art des verwendeten Aufzeichnungsmediums.
Falls ein Plattenmedium verwendet wird, ändert sich das praktische Verfahren zum Steuern der Leseoperation mit der Art einer Steuerung einer Spurverfolgung eines Wiedergabekopfes. Falls z. B. eine sogenannte Platte vom Spiraltyp verwendet wird, bei der eine Informationsspur fortlaufend ist, wird eine gewöhnliche Leseoperation kontinuierlich ausgeführt, wenn eine Informationsleseoperation weiter ausgeführt wird. Wenn die Informationsleseoperation gestoppt werden soll und die Vorrichtung in Bereitschaft sein soll, läßt man im Gegensatz dazu den Wiedergabekopf zur vorhergehenden Spur übergehen, und eine Spurverfolgung wird auf der einem schon gelesenen Teil einer Information entsprechenden Spur wiederholt ausgeführt. Somit fällt die Vorrichtung in einen Bereitschaftszustand.
Im Gegensatz dazu fällt, falls eine sogenannte Platte des konzentrischen Kreistyps verwendet wird, bei der eine Informationsspur wie ein Kreis geschlossen ist, die Vorrichtung in einen Bereitschaftszustand, indem eine Spurverfolgung auf der einem schon gelesenen Informationsteil entsprechenden Spur wiederholt ausgeführt wird. Den Wiedergabekopf läßt man dann zur nachfolgenden Spur übergehen, um auf der nächsten Spur aufgezeichnete Information zu lesen.
Im Fall eines VTR mit einer sogenannten Drehtrommel sind außerdem Informationsspuren auf dem Band diskontinuierlich verteilt. Nachdem eine Information einmal von der Spur gelesen ist, wird somit das Band oder der Wiedergabekopf bewegt. Eine Spurverfolgung wird ferner auf dem Teil wiederholt durchgeführt, der schon gelesen wurde. Die Vorrichtung wird somit in einen Bereitschaftszustand gebracht. Der Wiedergabekopf oder das Band wird außerdem auf solch eine Weise verschoben, daß der Wiedergabekopf auf der nachfolgenden Spur eingestellt wird. Somit wird auf der nächsten Spur aufgezeichnete Information gelesen.
Eine auf dem Aufzeichnungsmedium mit einer variablen Übertragungsrate aufgezeichnete Information kann erkannt werden, indem das Informationslesemittel so gesteuert wird, daß es weiter Information liest oder ohne Ändern der Anzahl von Umdrehungen der Platte oder Trommel, nämlich ohne Ändern der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wiedergabekopf und dem Aufzeichnungsmedium, wie oben beschrieben in Bereitschaft ist.
Im Bereitschaftszustand kann ferner der Wiedergabekopf wiederholt Information lesen, die auf der gleichen Spur aufgezeichnet ist, und gibt die gelesene Information aus. Unnötige Information kann ferner später gestrichen werden. In diesem Fall wird Information in einem engen Sinne gelesen. Jedoch wird eine zu lesende Information im wesentlichen nicht gelesen. In der folgenden Beschreibung bedeutet konkret gesprochen der Ausdruck "liest nicht und steht bereit" "liest im wesentlichen nicht und steht bereit".
Die Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) sind die Diagramme zum Darstellen von Beispielen zum Aufzeichnen von Formaten, die von einem Medium zur Aufzeichnung von Information mit variabler Übertragungsrate verwendet werden.
Die Formate der Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) sind die Aufzeichnungsformate, die zu verwenden sind, um Information auf dem Medium zur Aufzeichnung von Information mit variabler Übertragungsrate der vorliegenden Erfindung aufzuzeichnen (übrigens sind in diesen Figuren die Aufzeichnungsformate gezeigt, die für das Aufzeichnungsmedium der Kompaktdisk vom Nurlesespeicher-Typ (CD-ROM) zu verwenden sind).
In diesen Fällen ist der Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungsmediums in Sektoren mit einer vorbestimmten Anzahl von Bytes wie in Fig. 11(a) veranschaulicht unterteilt. Jeder Sektor besteht aus einem Sektorkopf- bzw. Sektorheaderbereich, auf welchem eine Synchronisiersignale und Sektoradressen betreffende Verwaltungsinformation aufgezeichnet wird, und einem Datenbereich, auf welchem Bildinformation und Toninformation aufgezeichnet werden.
Falls auf dem Datenbereich von Fig. 11(a) aufgezeichnete Daten (oder Information) vom Aufzeichnungsmedium nacheinander gelesen werden, sind die gelesenen Daten ein Tonheader, Tondaten, ein Bildheader und Bilddaten, die in dieser Reihenfolge, wie in Fig. 11(b) veranschaulicht ist, aufgezeichnet sind. Wie in Fig. 11(c) veranschaulicht ist, wird ferner auf einer Anfangsadresse von jedem der Header ein Synchronisationscode aufgezeichnet.
Fig. 12 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines zweiten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente (nämlich Elemente mit den gleichen Funktionen) der Vorrichtung von Fig. 9. Für eine einfache Beschreibung wird die Erklärung dieser Elemente hier weggelassen.
Im Unterschied zur Vorrichtung von Fig. 9 weist die Vorrichtung von Fig. 12 nicht das Lesesteuergerät 9 auf, sondern ist mit einer Steuerinformations-Trennvorrichtung 121 versehen. Im Fall dieses Beispiels wird eine Leseoperations- Steuerinformation, die zum Steuern eines Informationslesemittels verwendet wird, in einem Codierer (nämlich der Codiervorrichtung) vorläufig festgelegt. Die Leseoperations-Steuerinformation wird ferner in einer Multiplex-Aufzeichnungsweise auf dem Aufzeichnungsmedium vorläufig aufgezeichnet.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 12 wird eine Information, die durch das Informationslesemittel 94 vom Aufzeichnungsmedium gelesen wird, in ein Puffermittel 95 und eine Steuerinformations-Trennvorrichtung 121 eingegeben.
Operationen des Demultiplexers 96, des Tondecodierers 92 und des Bilddecodierers 97, die dem Puffermittel 95 folgen, sind denjenigen der gleichen Elemente des ersten Beispiels von Fig. 9 ähnlich. So werden ein reproduzierter Ton und ein reproduziertes Bild, die decodiert sind, von dem Ausgangsanschluß 93 für einen reproduzierten Ton bzw. dem Ausgangsanschluß 98 für ein reproduziertes Bild ausgegeben.
Andererseits stellt die Steuerinformations-Trennvorrichtung 121 den Synchronisationscode aus einer Ausgabe des Informationslesemittels 94 fest und trennt die Leseoperations- Steuerinformation. Die getrennte Information wird von dort in das Informationslesemittel 94 eingegeben. Im Informationslesemittel 94 wird gemäß der Leseoperations-Steuerinformation bestimmt, ob das Mittel 94 vom Aufzeichnungsmedium weiter Information liest oder in Bereitschaft steht.
Auf diese Weise wird die Leseoperations-Steuerinformation auf dem Aufzeichnungsmedium in der Art einer Multiplexaufzeichnung aufgezeichnet. Wird die aufgezeichnete Information wiedergegeben, wird das Informationslesemittel 94 gemäß der Leseoperations-Steuerinformation gesteuert. Dies ist vernünftig und hat zur Folge, daß die Verarbeitung in dem Decodierer oder der Decodiervorrichtung einfach ausgeführt werden kann. Die Verzögerungszeit oder dergleichen der Steuerverarbeitung, die im Informationslesemittel ausgeführt wird, sollte jedoch definiert sein.
Übrigens wird die Steuerinformation in dem Sektorheader oder den Ton- und Bildheadern des Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet. Im Aufzeichnungsmedium können übrigens ein Steuerheader und ein Steuerinformationsbereich zum Aufzeichnen der Steuerinformation vorgesehen sein.
Fig. 13 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels des Aufzeichnungsformats, das von dem von der Wiedergabevorrichtung von Fig. 12 verwendeten Aufzeichnungsmedium verwendet wird.
Fig. 14 ist ein schematisches Blockdiagramm, um die Konfiguration eines dritten Beispiels der Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate zu veranschaulichen.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauelemente (nämlich Elemente mit den gleichen Funktionen) der Vorrichtung von Fig. 9. Zur einfachen Beschreibung ist die Erläuterung dieser Bauelemente hier weggelassen.
Die Vorrichtung von Fig. 14 ist von der Vorrichtung von Fig. 9 insofern verschieden, als die erstgenannte Vorrichtung mit einer Übertragungsrate-Trennvorrichtung 131 versehen ist.
Vom Aufzeichnungsmedium gelesene und durch das Informationslesemittel 94 ausgegebene Information wird in das Puffermittel 95 und die Steuerinformations-Trennvorrichtung 131 eingegeben. Die Operationen der Bauelemente nach dem Puffermittel 95 sind denjenigen der gleichen oder entsprechenden Elemente des zweiten Beispiels von Fig. 12 ähnlich.
Die Fig. 15(a) und 15(b) sind Diagramme, um jeweils ein Beispiel des Aufzeichnungsformats zu zeigen, das von der von der Wiedergabevorrichtung von Fig. 14 genutzte Aufzeichnungsmedium verwendet wird.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 14 wird ein Informationssignal des Formats von Fig. 15(a) vom Informationslesemittel 94 abgegeben. In der Übertragungsraten-Trennvorrichtung 131 wird ferner der einer Codemengeninformation entsprechende Synchronisationscode aus dem Tonheader und dem Bildheader festgestellt. Mengen von Codes B1 und B2 entsprechend einer Periode der vorbestimmten Länge, welche in diesen Headern jeweils aufgezeichnet sind, werden dann getrennt. So wird die Decodierrate (nämlich die Übertragungsrate) entsprechend der Periode der vorbestimmten Länge berechnet, und die berechnete Decodierrate wird in das Leseoperations-Steuergerät 99 eingegeben.
Wie man aus Fig. 15(a) sieht, repräsentiert die Codemengeninformation eine Menge an Codes (nämlich Decodierrate (oder Übertragungsrate)), die zum Decodieren der aufgezeichneten Information nach dieser Codemengeninformation erforderlich ist und der Periode der vorbestimmten Länge entspricht. Auf beiden Headern werden die Toncodemenge B1 und Bildcodemenge B2 aufgezeichnet, die zum Durchführen einer Decodierung alle 100 Millisekunden (ms) entsprechend 3 Rahmen im Fall eines NTSC-(National Television System Commitee)-Fernsehens erforderlich sind.
Die Codemengeninformation kann ferner unter Verwendung des Formats von Fig. 15(b) aufgezeichnet werden. Ein Tonheader, Tondaten, ein Bildheader und Bilddaten werden nämlich als ein Informationspaket aufgezeichnet. Ferner wird in einem Paketheader ein Gesamtwert B1 einer Toncodemenge und einer Bildcodemenge aufgezeichnet, die in einer Periode von z. B. 100 ms decodiert werden sollen.
Im Fall der Vorrichtung von Fig. 14 wird das Informationslesemittel 94 durch das Leseoperations-Steuergerät 99 gesteuert. Folglich ist die Codemenge vorläufig bekannt, die von dem Informationslesemittel 94 gelesen werden soll. Andererseits wird von der Übertragungsrateninformations-Trennvorrichtung 131 eine Information geliefert, die eine Menge an Codes repräsentiert, die zum Ausführen einer Decodierung benötigt werden.
Somit kann die zukünftige Belegung des Puffermittels 95 durch das Leseoperations-Steuergerät 99 aus einer Ausgabe des Leseoperations-Steuergeräts 99 und einer Ausgabe der Übertragungsrateninformation-Trennvorrichtung 131 vorhergesagt werden. An das Informationslesemittel 94 wird ein Steuersignal geliefert, um das Auftreten eines Überlaufs und eines Unterlaufs im Puffermittel 95 zu verhindern.
Tr soll nämlich eine Einheitszeitspanne zum Ausführen einer Leseoperation durch das Informationslesemittel 94 bezeichnen (s. Fig. 10). Die vorhergesagte Belegung des Puffermittels 95 in einem Moment, in dem die Periode Tr seit dem gegenwärtigen Moment verstrichen ist, wird entsprechend jedem der Fälle berechnet, daß die Leseoperation ausgeführt wird und daß die Leseoperation nicht durchgeführt wird. Das Lesemittel 94 wird auf solch eine Weise gesteuert, daß die vorhergesagte Belegung in der Nähe der Mittellinie K von Fig. 10 liegt.
Wie aus einem Vergleich zwischen dem ersten Beispiel von Fig. 9 und diesem Beispiel ersichtlich ist, kann im Fall dieses Beispiels das Informationslesemittel 94 schneller gesteuert werden, und die notwendige Kapazität des Puffers kann reduziert werden, weil eine Menge vom Puffer gelesener Codes vorläufig bekannt ist.
Wie aus einem Vergleich zwischen dem zweiten Beispiel von Fig. 10 und diesem Beispiel ersichtlich ist, wird außerdem im Fall dieses Beispiels die im Decodierer auszuführende Verarbeitung ein wenig kompliziert, aber das Informationslesemittel 94 kann auf solch eine Weise gesteuert werden, daß es für deren Durchsatz geeignet ist.
Fig. 16 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration eines vierten Beispiels einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauelemente (nämlich Elemente mit den gleichen Funktionen) der Vorrichtung von Fig. 9. Zur einfachen Beschreibung ist die Erläuterung dieser Bauelemente hier weggelassen.
Das Beispiel von Fig. 16 ist von dem dritten Beispiel von Fig. 14 insofern verschieden, als das erstgenannte Beispiel mit einem Detektor 141 für eine Paketcodemenge statt der Übertragungsraten-Trennvorrichtung 131 ausgestattet ist. Operationen der vom Detektor 141 für Paketcodemengen verschiedenen Bauelemente sind denjenigen der gleichen oder entsprechenden Elemente des dritten Beispiels von Fig. 14 ähnlich.
Im Detektor 141 für Paketcodemengen wird aus einer Ausgabe des Informationslesemittels 94 ein einem Paket entsprechendes Synchronisiersignal festgestellt, und ferner wird eine Menge an Codes dieses Pakets gemessen, bis ein dem nächsten Paket entsprechendes Synchronisiersignal festgestellt wird. Auf diese Weise wird die Menge an Codes eines Pakets erhalten und in das Leseoperations-Steuergerät 99 eingegeben. Das Format dieses Pakets ist dem von z. B. von Fig. 15(b) ähnlich. Es ist jedoch nicht notwendig, die Menge an Information eines Pakets im Paketheader aufzuzeichnen.
Ferner wird solch ein Paket zu jeder Periode der vorbestimmten Länge (z. B. 100 ms) eingerichtet, die für ein Decodieren erforderlich ist. Eine Menge an Codes eines Pakets ist somit variabel.
Im Fall des Beispiels von Fig. 16 wird das Informationslesemittel 94 durch das Leseoperations-Steuergerät 99 gesteuert. Somit ist die durch das Informationslesemittel 94 zu lesende Codemenge vorläufig bekannt. Andererseits wird eine Information, die eine Menge an Codes repräsentiert, die zum Durchführen einer Decodierung benötigt werden, vom Detektor 141 für Paketcodemengen geliefert.
Folglich wird das Leseoperations-Steuergerät 99 gemäß einer Ausgabe des Leseoperations-Steuergeräts 99 und einer Ausgabe des Detektors 141 für Paketcodemengen ähnlich wie im Fall des dritten Beispiels von Fig. 14 gesteuert.
Wie oben beschrieben wurde, ist im Fall des dritten Beispiels eine Menge an zu lesender Information vorläufig bekannt, bevor eine Leseoperation ausgeführt wird. Im Gegensatz dazu repräsentiert im Fall des vierten Beispiels das Ergebnis der durch den Detektor 141 für Paketcodemengen ausgeführten Messung eine Menge an Codes betreffend eine schon gelesene Information. Dadurch ist die Antwort auf die Steuerung etwas langsamer als die im Fall des dritten Beispiels. Eine Menge an Codes, die zum Decodieren erforderlich sind, ist jedoch in einer dem Puffermittel 95 vorhergehenden Stufe bekannt. Daher ist die Antwort schneller als die im Fall des ersten Beispiels, bei dem das Informationslesemittel gemäß der Belegung des Puffers gesteuert wird.
Fig. 17 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration des fünften Beispiels der Vorrichtung zur Wiedergabe von Information mit variabler Übertragungsrate.
In dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauelemente (nämlich Elemente mit den gleichen Funktionen) der Vorrichtung von Fig. 16. Zur einfachen Beschreibung ist die Erläuterung dieser Bauelemente hier weggelassen.
Das Beispiel von Fig. 17 ist von demjenigen von Fig. 16 insofern verschieden, als das erstgenannte Beispiel mit einem Detektor 151 für eine feste Rate versehen ist, die Puffermittel mit der Rückseite bzw. dem Ausgang des Demultiplexers 96 verbunden sind und als ein Tonpuffermittel 153 und ein Bildpuffermittel 153 als die Puffermittel separat vorgesehen sind. Übrigens sind Operationen der Bauelemente des Beispiels von Fig. 17, die von dem Leseoperations-Steuergerät 99, dem Detektor 151 mit fester Rate und den Puffermitteln 152 und 153 verschieden sind, denjenigen der gleichen oder entsprechenden Elemente des vierten Beispiels ähnlich.
Im Fall des fünften Beispiels wird auf dem Aufzeichnungsmedium ein Ton aufgezeichnet, indem eine feste Übertragungsrate wie in Fig. 18 veranschaulicht genutzt wird. Ferner wird eine Leseoperation auf solch eine Weise gesteuert, daß eine Übertragungsrate der Toninformation konstant wird, wie später beschrieben wird.
Eine von dem Informationslesemittel 94 gelesene Information wird durch den Demultiplexer 96 sofort in Toninformation und Bildinformation getrennt. Die Toninformation und die Bildinformation werden dann über die Puffermittel 152 und 153 in den Tondecodierer 92 bzw. den Bilddecodierer 97 eingegeben.
Eine vom Demultiplexer 96 ausgegebene Toninformation wird ferner auch in den Detektor 151 mit fester Rate eingegeben. Im Detektor 151 mit fester Rate wird eine Menge an in einer Periode der vorbestimmten Länge erzeugten Codes gemessen, welche aus einer durch den Demultiplexer 96 ausgegebenen Toninformation erzeugt werden. Danach wird eine Information, die die Menge der aus der Toninformation erzeugten Codes repräsentiert, an das Leseoperations-Steuergerät 99 ausgegeben. Die Menge der Codes, die durch die Toninformation erzeugt werden, kann bekannt sein, indem Tondaten, die aus einem Satz Toninformation bestehen, entsprechend jeder Einheitsperiode von z. B. 100 ms aufgezeichnet werden.
Das Informationslesemittel 94 wird ferner gemäß der Leseoperations-Steuerinformation, die vom Leseoperations- Steuergerät 99 gesendet wird, auf solch eine Weise gesteuert, daß Information vom Aufzeichnungsmedium gelesen oder eine Leseoperation gestoppt wird.
Im Leseoperations-Steuergerät 99 wird aus der der Periode der vorbestimmten Länge entsprechenden Ton-Codemengeninformation, welche vom Detektor 151 mit fester Rate eingegeben wird, beurteilt, ob ein durch die Ton-Codemengeninformation angegebener Wert kleiner oder größer als eine vorbestimmte durchschnittliche Tonübertragungsrate (nämlich eine vorbestimmte durchschnittliche Decodierrate) ist. Falls er kleiner ist, wird eine Leseoperation weiter durchgeführt. Im Gegensatz dazu wird, falls er größer ist, an das Informationslesemittel 94 eine Leseoperations-Steuerinformation ausgegeben, welche angibt, daß eine Leseoperation gesperrt und das Informationslesemittel in Bereitschaft versetzt wird. So kann eine Information synchron mit einem Decodieren einer Toninformation gelesen werden.
In diesem Fall beeinflußt eine Bildinformation nicht die Steuerung des Informationslesemittels 94. Solange die Bildinformation auf solche eine Weise aufgezeichnet wird, daß es nur eine kleine Differenz gibt zwischen einem Moment, in dem die Bildinformation aufgezeichnet wird, und einem anderen Moment, in dem die entsprechende Toninformation aufgezeichnet wird, kann eine für ein Decodieren ausreichende Information erhalten werden. Somit tritt im Puffermittel 153 kein Überlauf auf.
Was die Geschwindigkeit der Antwort des Informationslesemittels 94 auf die Steuerinformation anbetrifft, ist sie die gleiche wie beim vierten Beispiel. Es ist jedoch unnötig, eine Bildinformation zu jeder Periode der vorbestimmten Länge als Informationspaket aufzuzeichnen. Die Steueroperation kann einfach ausgeführt werden.
Übrigens wird eine Toninformation als ein Beispiel der Information mit fester Rate verwendet. Andere Arten von Informationen, die durch Ausnutzen einer festen Übertragungsrate aufgezeichnet werden, können jedoch anstelle einer Toninformation verwendet werden.

Claims

1. Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate zum Codieren eines Bewegungsbildsignals, aufweisend:

Mittel (30) für eine temporäre Codierung zum Codieren des Bewegungsbildsignals, um für jede von mehreren vorbestimmten Einheitszeitspannen eine temporäre Übertragungsrate zu erhalten, die eine temporäre Menge von Codes in einer vorbestimmten Einheitszeitspanne angibt;

Zielübertragungsraten einstellendes Mittel (40) zum Einstellen einer Zielübertragungsrate nach der temporären Übertragungsrate gemäß einer Umwandlungscharakteristik, Umwandeln jeder der temporären Übertragungsraten, die durch das Mittel (30) für eine temporäre Codierung erhalten wurden, in die Zielübertragungsrate einer vorbestimmten Einheitszeitspanne, wobei die Umwandlungscharakteristik einen maximalen Wert der Zielübertragungsraten auf einen konstanten Wert begrenzt, um eine Gesamtmenge von Codes, von der erwartet wird, daß sie durch Codieren des Bewegungsbildsignals gemäß den Zielübertragungsraten erhalten wird, auf eine maximale Menge gleich einem vorgeschriebenen Wert oder niedriger einzustellen; und

Mittel (30) für eine echte Codierung, um das Bewegungsbildsignal gemäß den durch das Zielübertragungsraten einstellende Mittel eingestellten Zielübertragungsraten erneut zu codieren, um mehrere echte Codes zu erhalten, wobei das Mittel für eine echte Codierung derart gesteuert wird, daß die Menge der echten Codes in einer vorbestimmten Einheitszeitspanne der Zielübertragungsrate für jede der vorgeschriebenen Einheitszeitspannen entspricht.

2. Codiervorrichtung mit variabler Übertragungsrate nach Anspruch 1, in welcher jede der Zielübertragungsraten durch das Zielübertragungsraten einstellende Mittel so eingestellt wird, daß sie mit der Zunahme der entsprechenden temporären Übertragungsrate gemäß der Umwandlungscharakteristik für Übertragungsraten, die durch das Zielübertragungsraten einstellende Mittel eingestellt wurde, für jede der vorbestimmten Einheitszeitspannen verringert wird.

3. Codierverfahren mit variabler Übertragungsrate zum Codieren eines Bewegungsbildsignals, aufweisend die Schritte:

Codieren des Bewegungsbildsignals, um für jede von mehreren vorbestimmten Einheitszeitspannen eine temporäre Übertragungsrate zu erhalten, die eine temporäre Menge von Codes in einer vorbestimmten Einheitszeitspanne angibt;

Einstellen einer Zielübertragungsrate nach der temporären Übertragungsrate gemäß einer Umwandlungscharakteristik;

Umwandeln jeder der temporären Übertragungsraten in die Zielübertragungsrate einer vorbestimmten Einheitszeitspanne, wobei die Umwandlungscharakteristik einen maximalen Wert der Zielübertragungsraten auf einen konstanten Wert begrenzt, um eine Gesamtmenge von Codes, von der erwartet wird, daß sie durch Codieren des Bewegungsbildsignals gemäß den Zielübertragungsraten erhalten wird, auf eine maximale Menge gleich einem vorgeschriebenen Wert oder niedriger einzustellen; und

erneutes Codieren des Bewegungsbildsignals gemäß den durch das Zielübertragungsraten einstellende Mittel eingestellten Zielübertragungsraten, um mehrere echte Codes zu erhalten, so daß die Menge der echten Codes in einer vorbestimmten Einheitszeitspanne der Zielübertragungsrate für jede der vorbestimmten Einheitszeitspannen entspricht.

4. Codierverfahren mit variabler Übertragungsrate nach Anspruch 3, worin der Schritt eines Einstellens einer Umwandlungscharakteristik für Übertragungsraten den Schritt einschließt:

Einstellen der Umwandlungscharakteristik für Übertragungsraten, um jede der gemäß der Umwandlungscharakteristik für Übertragungsraten erhaltenen Zielübertragungsraten mit der Zunahme der entsprechenden temporären Übertragungsrate für jede der vorbestimmten Einheitszeitspannen zu verringern.