用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的方法與裝置的製作方法

2023-05-09 12:34:41

專利名稱：用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的方法與裝置，其中除了視頻與/或音頻信號之外還錄製了一個附加信息項，尤其是標題信息項，該信息項在視頻與/或音頻信號重放過程中作為後續插入被插入視頻圖像中。本發明還涉及一種實現上述用於視頻與/或音頻信號錄製與重放方法的用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的裝置。
本發明是基於獨立權利要求1所提供的一種用於視頻信號錄製與重放的方法。針對這一問題，EP 0 558 328號歐洲專利說明書公開了一種有關在磁介質上進行錄製與重放的方法與裝置，其中的裝置涉及8毫米攝像機。這種裝置可以在斜軌錄像帶上錄製標題數據，使其附加於視頻信號與PCM音頻數據。標題數據，就象PCM音頻數據一樣，是用數位化方式錄製的。除標題數據之外，還可以錄製決定標題數據以何種方式進行顯像的控制碼。由於標題數據是分離存儲的，這使得用戶可以選擇決定是否插入標題。
DVD放像機技術的發展已經使它具備了進行商品化生產與經營的條件，從中人們已了解了一種所謂的副圖像解碼設備，它可以用於在電視屏上顯示副標題。有關這種副圖像解碼設備的描述可以在DVD技術標準中找到，具體參見副圖像單元(SPU)1996年8月版本1.0，視頻技術參數，章節5.4.3，用於只讀光碟的DVD參數。
在歐洲EP-A-0 725 541號專利文件中，可以找到對此類副圖像解碼設備更詳細的描述，它提供了涉及DVD光碟信息重放的用於專業領域的副圖像單元(SPU)解碼的有關信息。
家用電子產品的許多裝置中都設置了在輸出視頻圖像中插入裝置的狀態信息項以及操作指令等內容的功能，而且，用於操作控制的所謂屏幕顯示菜單(On-Screen Display Menu(OSD))被廣泛採用。目前還有一種常見的方法，即採用具有內部或外部ROM和RAM存儲器的專用微控制器來生成這種OSD菜單或其它狀態顯示內容。這些電路的設計思路是使為每個被顯示字符而設的點矩陣狀圖形被存儲於ROM存儲器中。被顯示的字符還應包括圖形狀字符以及由此而組成的合適的條形圖案。為了形成一個OSD菜單，必要字符碼被傳送給一個字符生成器，該字符生成器從ROM中取出相關的點矩陣數據，並在圖像中適當的位置生成相關的RGB信號，並把它們插入圖像中。這種技術方案還可以針對具有數位訊號處理(包括數字幀存儲)的裝置進行設置，即象素數據由字符生成器來生成，並被直接寫入幀存儲中適當的位置。對於目前正在開發中的DVD錄製與重放裝置(DVD視頻攝像機、DVD音頻錄音機等)來說，存在的主要問題是，一方面，為了存儲於DVD光碟中的副標題，必須採用上述的副圖像解碼單元，因而帶來硬體部件的增加，另一方面，錄製附加的標題需要的一個指定的數據包尚未被包含在DVD技術標準中，其結果是，在第一個例子中，只能將標題數據直接集成於為視頻數據而設的數據包中，但這就著這些標題數據將被與視頻數據關聯起來，將無法選擇是將標題數據插入視頻圖像中還是將其從視頻圖像中清除。
本發明的目的在於提供一種用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的方法和裝置，使得尤其是在DVD錄製與重放裝置中，有可能在視頻與/或音頻信號之外單獨地存儲一個附加的信息項，如一個標題信息項，從而使得有可能用一種指定的方式將附加的信息項插入視頻圖像中或從視頻圖像中清除，而且不帶來硬體部件較多的增加。本發明的目的是通過獨立權利要求1和11所確定的技術方案實現的。權利要求1所提供的技術方案包括將附加信息項的信息轉換為副圖像單元，所述的副圖像單元存儲於存儲介質上的至少一個副圖像數據包，存儲介質上還存儲有用於視頻與/或音頻信號的數據包。該技術方案的優點是它不必改變現有DVD標準中用於存儲附加信息項的有關內容，因為附加信息項被轉換成了已經包括於DVD播放機標準中的副圖像單元(SPU)。再一個優點是多個不同的信息項可以按此方法很容易的被錄製，而且在重放過程中用戶可以選擇哪一個信息項是他所想要插入的，因為即使是現有的DVD播放機都已經提供了不同語言的標題的選擇。
本發明的技術方案還有一個優點，至少用於附加信息項的重放的電路部分的增加很少，因為它採用了已有的副圖像解碼單元，即使沒有附加信息項的重放問題，這些副圖像解碼單元也會用於副標題的副圖像單元的解碼過程。這樣就省去了一個額外的電路。
權利要求1所確定的優點又進一步被權利要求2-10描述的方案所改進與提高。權利要求2更精確地描述了副圖像單元的結構。尤其是，在此權利要求中明確了副圖像單元含有一個用於附加信息項的壓縮比特圖的事實。這一特性之所以好是因為它節省相當數量的存儲空間。由此而獲得的存儲空間可以被用來同時存儲多條不同的附加信息項，這些信息項可以被選擇是否插入視頻圖像中。此外，權利要求2還確定了一個事實，即一個副圖像單元含有一個具有控制命令的表，這些控制命令用於附加信息項的插入。這些類型的命令是DVD標準中已有的。它們提供了用來對插入操作進行設置的可能。圖形符號也可以被插入，並可以採取不同的方式對字符進行突出強調，等。所以，附加信息項並不僅限於文本信息，它可以是具體的符號或圖形。
權利要求3通過示例的方式表明，運行長度編碼可以被有益地用於比特圖的壓縮。這是很易於實現的。
根據權利要求4，附加信息項可以由一個操作者輸入或者可以是由機器生成的，例如，播放時間、日期與時間的插入就可以這樣。
權利要求6給出了一種非常有益的方案，即規定一個已經進行了運行長度編碼的字符表的提供，附加信息項可以從這個字符表中選取並被組合起來形成副圖像單元的最終比特圖。這顯著地簡化了常規編碼過程。權利要求7明確了表中為每個字符所採用的具體參數。權利要求9給了多個不同的可以被錄製的附加信息項。
根據本發明所提供的方法，還提供了一種編程選擇，供用戶來選定他所期望的附加信息項被連續插入的順序。
在權利要求11中明確了一種相應的使附加信息項被附加地錄製起來的用於視頻與/或音頻信號的錄製與重放的錄製與重放裝置。
下面給合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，在附圖中

圖1是一個被錄製的DVD數據流被分成視頻數據包、音頻數據包與副圖像數據包的情況；
圖2是一個副圖像數據包的結構圖；圖3是一個副圖像單元的結構圖；圖4是一個副圖像單元被分成多個副圖像數據包的情況；圖5是錄製與重放裝置的錄製部分的框圖；圖6是錄製與重放裝置的重放部分的框圖；圖7是用來生成一個副圖像單元的壓縮比特圖的程序的流程圖；圖8是將附加信息項轉換成一個副圖像單元的流程圖；圖9是用來從附加信息項生成副圖像數據包的程序的概要流程圖；圖10是用於實時副圖像數據包生成的一個程序示例的程序單；圖11是有關圖10中的程序的3個函數調用的示例；圖12是一個函數調用的第4個也是更詳細的一個示例；圖13a至圖13i是附加信息插入應用的8個示例。
圖1給出了符合前面介紹中所提及的DVD標準的一個視頻對象組(VOBS)的結構。一個視頻對象組是一個DVD視盤中的邏輯數據結構中的一部分，在DVD技術標準中有非常詳細的描述。在DVD光碟中還存有進一步的數據單元，但在這裡不對其進行詳述，因為他們不含有對本發明所涉及的情況有重要意義的視頻與音頻數據以及副圖像單元數據。關於其它數據單元，請參見DVD技術標準。如圖1所示，一個視頻對象組(VOBS)含有多個在圖1中用VOB_IDNi表示的視頻對象。每個視頻對象含有一個MPEG程序流，該程序流又由一組基本流組成。本發明所針對的情況中含有5種基本流，即視頻、音頻、副圖像、PCI和DSI。每個基本流又含有多個讀取單元。這些讀取單元例如可以是圖像組(GOP)、音頻幀、副圖像單元、PCI包和DSI包。視頻對象被分成所謂的組，在圖1中用彼此類似的方式給出，標號為C_IDN1-C_IDNj。這些組又被分成視頻對象單元(VOBU)，一個視頻對象就是由一個個VOB單元組成，他們的顯像時間從0.4秒到1秒，這樣，每個視頻對象單元可以含有多個GOP，這些GOP與例如12幅視頻圖象有關。與此相對應，音頻數據與/或副圖像單元數據也需要同樣數量的數據。圖1還給出了一個視頻對象單元結構的示例。一個瀏覽包NV_PCK被放在每個視頻對象單元VOBU的開始。它的後面是視頻包V_PCK和音頻包A_PCK以及副圖像數據包SP_PCK，它們的順序是可變的。在DVD技術標準中，這些包被稱作「Packs」，對於這些包來說，它們又順次含有多個子包，這些子包在DVD技術標準中被稱作「Packets」。然而，這些進一步的差別對於本發明的描述來說不是最重要的，所以，在下文中，NV、V、A和SP包(Packs)分別用NV、V、A和SP數據包來表示，這是沿用了本說明書從德文譯成英文又譯成中文所一貫採用的標號。副圖像單元(SP_PCK)的數據包結構如圖2所示。SP_PCK與SP_PKT的題頭信息項之後是一個詳細的SUB_Stream_ID，它使32個不同的副圖像單元被區分開來。之後是副圖像單元的真實數據。關於包的題頭與子包的題頭的細節情況，請參照DVD技術標準。
圖3大體上給出了符合DVD技術標準的所謂副圖像單元(SPU)的已知數據格式。標號20表示副圖像單元的題頭部分(SPUH)的一個數據段。標號21表示副圖像的第一個半幀(場)的壓縮象素數據(PXDTF)的一個數據段，標號22表示副圖像的第二個半幀(場)的壓縮象素數據(PXDBF)的一個數據段。最後，標號23表示用於顯示控制命令序列表(SP_DCSQT)的一個數據段。所謂顯示控制命令序列(SP_DCSQ)被存儲於數據段23中。在這裡不對單個的顯示控制命令詳加描述，因為在已知的DVD技術標準中對它們有非常精確而詳細的解釋，那裡的代號也被用於本出版物中以便於對本發明進行公開。此外，圖3所示的是，用於顯示控制命令序列的表能夠含有多個顯示控制命令序列，它們在圖3中用SP_DCSQ0-DCSQ2表示。
圖4又進一步表明，一個副圖像單元可以大到必須存儲於多個連續的副圖像數據包SP_PCKi-SP_PCKj中。
副圖像單元的數據段21和22中的象素數據決定了副圖像被顯示的圖案。對於副圖像的一行中的每個象素，一個兩位的二制數就可以決定該象素是否是一個字符象素或者一個背景象素或者該象素是否要被用第一種方式或第二種方式被特別點亮。這4種差別可以用2位二進位數來實現。在這種情況下，下面的二位數具體表示00＝背景象素，01＝字符象素，10＝用點亮方式1顯示的象素，11＝用點亮方式2顯示的象素。這裡必須考慮到單個的象素數據不會以這種單純的形式存儲，而是以壓縮的形式存儲。所以這裡採用了運行長度編碼方式，具體的運行長度編碼方式將在下文詳加描述。
下面參照圖5和圖6對本發明所提供的錄製與重放裝置的結構加以說明。這裡要考慮到的是，被認為是裝置的錄製功能所必需的必要部件由圖5表示，被認為是裝置的重放功能所必需的必要部件由圖6表示。圖5和圖6中，同樣的標號代表同樣的部件。標號40表示為被錄製的視頻數據而設的一個緩衝存儲器。視頻數據產生於一個合適的數據源，如一個攝像機、或一個來自寬帶纜線或衛星接收器或地面接收天線的其它設備。輸入數據已經以數位訊號的方式存在。緩衝存儲器40中所存儲的視頻數據由一個MPEG2視頻編碼器電路43進行處理，在其中，按照MPEG2視頻標準對數據進行編碼。如此編碼的數據被提供給一個比特流格式化單元49，在其中，數據被組合起來生成一個作為輸入信號的符合DVD標準邏輯數據格式的比特流。在所提供的一個格式化單元50中，數據被再次格式化，其是根據數據被按照正確的物理順序組合的結果進行並可以被直接錄製於DVD光碟51上。標號41表示用於音頻數據的緩衝存儲器。位於其中的數據被音頻編碼電路44所處理，音頻編碼電路44可以是一個MPEG音頻編碼電路或者一個杜比(DOLBY)AC3音頻編碼電路。如此生成的數據被按順序提供給數據格式化單元49。
標號47表示一個鍵盤單元。該鍵盤單元被連接於一個微控制器46。用戶可以通過鍵盤單元47進行輸入。尤其是，他可以輸入隨後將被錄製的期望的標題。當然任何其它期望的內容也都可以同樣被輸入。在微控制器單元46中，被輸入的數據被再次進行邏輯排序，然後被送入一個緩衝存儲器42。位於其中的數據被一個副圖像編碼單元45所修改。在副圖像編碼單元45中，針對這些被輸入數據的一個副圖像單元被生成。所述的副圖像單元然後被送入數據格式化單元49。在數據格式化單元49中可以進行視頻數據包、音頻數據包以及副圖像數據包的數據包格式化。
一個實時時鐘48被附加地連接於微控制器46。這個實時時鐘用來提供詳細的日期與時間數據。這些數據也被微處理器46轉換成可以用於專門插入處理(副圖像插入)的信號。在這裡還需要提及的是，被錄製數據被一種多誤差保護功能所保護。這一任務也可以由格式化單元50來進行。
作為另一個可選方案，副圖像編碼單元45也可以被集成於微控制器46中，前提是微控制器46的性能足夠好。
下面對圖6所給出的框圖加以說明。圖6所示的是用於被錄製數據的重放過所必需的必要部件。標號58表示一個串行數據輸入，在那裡提供了含有視頻數據、音頻數據和副圖像數據的一個比特流。這些數據由一個DVD光存儲碟片51提供。該輸入數據首先在修正單元60中被進行誤差檢驗與修正。隨後，這些數據被送入一個分離電路61，在那裡，混合在一起的視頻、音頻、副圖像數據被分離開來並分別被傳送給視頻解碼單元62、副圖像解碼單元63以及音頻解碼單元68。被解碼過的視頻與副圖像數據被構成適合於一個復用單元64。多用復用單元64被副圖像解碼單元63所控制。在復用單元64的輸出端，用於視頻圖像單個象素的數據被連續地輸入給一個TV信號解碼設備65。在TV信號編碼設備(PAL、SECAM、NTSC)的輸出端，符合標準的亮度與色度信號(Y，C)被以數位化形式輸出。這些信號隨後在D/A轉換單元66中被轉換成模擬信號並被送給相應的輸出端70、71。相關的音頻信號也已經在解碼設備68中以符合標準的方式生成並在D/A轉換單元69中被轉換成一個模擬音頻信號(在此示例中只給出了一個單聲道信號)。這個音頻信號被傳送給輸出73。
在另一個實施例中，音頻信號還可以被以數位化的形式輸出。如果是這樣，該信號必須在一個外部解碼器中被進一步處理。
另一方面，實施例還可以是這樣的，即模擬亮度與色度信號以及音頻信號在一個調製單元67中被調製到不同的載波上並作為一個V信號只通過一個輸出端72來輸出。
標號59表示為鍵盤單元47而設的一個附加的輸入端。如果鍵盤被集成於一個遙控器中，該輸入還可以用一個紅外輸入的方式來實現。微控制器46用來控制60、61、62、63、68幾個單元。在一個相應的選擇命令被輸入以後，微控制器46可以對副圖像解碼單元63進行設置，使它按照輸入信號只對副圖像進行解碼。可能存在的所有其它副圖像單元均被忽略。然後，副圖像解碼單元63將解碼後的數據按照程序化的位置輸入給整個視頻圖像的比特流。為了這一目的，副圖像解碼單元63驅動復用單元64，這種驅動是根據水平與豎直同步脈衝按照正確的時間進度、TV信號編碼設備65對所述單元的輸入、以及象素時鐘信號來進行的。這樣一個副圖像解碼單元63的結構以及其操作方法都包含於EP-A-0 725 541號專利文件中，所以該文件可以作為本發明的一個重要的對比文件。
由於本發明所要克服的主要困難在於，在實時條件下為標題插入生成副圖像單元，所以下面參照圖7至圖9所給出的流程圖對用於副圖像數據包生成的程序的一個示例加以說明。用於副圖像單元的壓縮比特圖是利用圖7所給出的程序從一個規定的ASCII文本中生成的。
利用圖8所給出的程序，一個完全可執行的副圖像單元從預先生成的壓縮比特圖中生成。然後，在副圖像單元的幫助下，一個完全的副圖像數據包通過圖9所提供的程序被最終生成。該副圖像數據包可以被直接插入一個視頻對象單元VOBU的片段流中。執行這些操作的準確方法已經公布於DVD技術標準中，所以在這裡不詳加解釋。
下面首先解釋用來生成壓縮比特圖的函數。該函數始於程序步驟100。在步驟101中設定變量，這樣，整個副圖像的水平與豎直象素延展就被存儲於專門的變量中。接著，所採用的遊動變量也被初始化。在程序步驟102中，第一個字符象素之前的副圖像的背景象素的數目被確定下來並被緩衝存儲起來。在下一個程序步驟103，做一步檢驗操作，看一看遊動變量ROW是否大於7。由於該遊動變量在程序步驟101中被重置，隨著時間的變化，它的情況已經不同了。程序繼續執行步驟104，在這一步驟中，進行進一步檢驗，看一看輸入文本的最後一個字符是否已經被觸及。如果還沒有，在程序步驟105中確定已被準備好的表格中將要被編碼的第一個字符上面的數字，接著，在程序步驟106中，將要被處理的第一個字符象素之前的背景象素的數目的運行長度編碼被生成並被緩衝存儲起來。在程序步驟107中，將要被處理的字符的象素行的運行長度編碼被從表格中複製出來並被緩存起來。在程度步驟108中，字符的最後字符象素之後的背景象素數目被確定下來並被緩存起來。然後，在程序步驟109中，將要被處理的下一個字符被選定。所有的字符都要按此方式進行運行長度編碼。這裡需要注意的是，位於第一字符之前的背景象素的數目必須在程序步驟106中在各情況下均被重新計數，為步驟108中所確定的數值與相應於當前字符的表格內容提供精確的依據。如果在步驟104中確定了最後一個字符已經被觸及，那麼，在程序步驟110中，象素行計數器就向前推進兩行，且字符數計數器被重置為1。接下來，背景象素的剩餘數目被確定下來，相應的運行長度編碼也在這一程序中被確定下來。最後，做另一次檢驗，看一看從象素行中產生的整個運行長度編碼是否可以用一個整數字節來存儲。如果不能，用4個零位(即半個字節)將被編碼的象素行相應地延長，這樣，被編碼的象素行結束於一個整字節邊界。用此方式獲得的一個象素行的數據也被相應地存儲起來。如果在程序步驟103中已經確定象素行數目ROW大於7，所述的方法將從步驟111開始繼續進行，在這一步驟中，位於字符下面的空的象素行以及背景象素被附加地進行運行長度編碼。程序結束於程序步驟112。
還應提及的是，圖7所提供的程序用來生成一個場(第一或第二場)的壓縮比特圖。為了生成其它場的比特圖，需要執行一個相應的程序，在這個程序中遊動變量採用不同的初始值。為了處理一個象素行並對其象素值進行運行長度編碼所必需的程序步驟在圖7中用虛線標註出來。這從圖7下半部分的副圖像示例中可以看出來。
生成了第一和第二個場(半幀)的壓縮比特圖之後，按照圖8所給出的程序來生成整個副圖像單元SPU。該程序始於程序步驟120，它含有一個模塊用來在程序步驟121中生成第一個場的壓縮比特圖數據、在程序步驟122中生成第二個場的壓縮比特圖數據。在這些程序步驟之後，程序的執行將遵循圖7所示的各種情況。然後在程序步驟123中生成用於副圖像單元的必要顯示控制命令序列。副圖像插入視頻圖像的起始時刻與結束，以及插入在屏上的位置，都要靠相應的命令來實現。由於這些命令以及它的執行都由DVD標準來確定，所以有關這方面的情況也請參照DVD標準。在程序步驟124中，截止到這一點的顯示控制命令序列表的長度又被附加地檢驗一次。根據DVD標準，該長度必須小於或等於整個副圖像單元的大小的一半。如果該規定未得到滿足，那麼就要增加填充位以滿足該規定。
最後，在程序步驟125中，按照DVD標準中的有關規定，生成副圖像的介紹性題頭部分SPUH。程序結束於程序步驟126。
利用圖9所給出的第三個流程圖，一個相應的副圖像數據包在截止於那一點已經生成的副圖像單元的數據的基礎上被生成。這部分程序始於程序步驟130。副圖像數據包的題頭部分由程序步驟131生成。這裡涉及到DVD標準中的「Pack Header」(包題頭)的內容。DVD標準已經對這部分功能進行了充分描述，所以在這裡不再詳加說明。在程序步驟132中，副圖像單元的生成方式與圖8中所給出的方式相同。數據都被緩存起來，直到包被最終生成。子包的題頭部分(「Pack Header」)在程序步驟133中生成。這裡，假設副圖像單元能夠被包入一個單個的子包。否則的話將不得不生成多個子包。最後，所有的部分都被綜合起來，最終的數據包被生成，而且可以進行錄製了。這部分內容在步驟134中完成。然後，程序終止於程序步驟135。
為了便於更深入地了解實時副圖像數據包生成所利用的函數，圖10給了一個程序單，該程序由ANSI C程序語言寫成而且含有圖7至圖9所給出的三個程序段。在該程序單的第一部分中列出了運行長度編碼字符表(見A部分)。為了簡化程序單，表中只列出了0-9這十個數字以及空格與冒號。而且為每個字符使用4×7個點的點矩陣。由於採用已經進行了運行長度編碼的字符表，本程序的運行速度很快，並且尤其適合於這裡所需要的實時處理性能。如果點矩陣更大，例如對每個字符採用10×16象素而不是4×7象素，對所有字符進行預編碼的優點就更為明顯地顯現出來，因為運行長度編碼的複雜程度也隨之提高。一般情況都會採用更大的字符集，以便於在標題顯示中可以採用字母。除此之外，為了讓字母在屏上更易於辨認，也應該採用相對大些的字母。比特圖的生成既節省了大量的存儲空間而且速度又快，主要是表的結構使這成為可能，因為它所含有的前引背景(左手)象素的數目與曳尾(右手)背景象素的數目是以一個字符的每個象素行的運行長度編碼形式存在的。從一個字符到下一個字符的一個象素行的運行長度編碼對於處理器來說編程很簡單，因而也很快，同時對存儲器來說，也是一種優化的方式。因此，對於到目前為止開發出來的大部分應用來說，本發明實現了副圖像數據包的緊密編碼，使這些數據包只需要一個單個扇區的存儲空間，而且在實施中不會發生任何困難。就是說，用這種方式生成的副圖像單元佔用DVD光碟上的很少的存儲空間。
在程序單中，在表中描述了用於每個字符的7個象素行。表中每個象素行的描述正好包括4個輸入項1.以半個字節為單位的每個象素行的運行長度編碼的長度，2.在此象素行中字符的第一個字符象素之前的背景象素的數目，3.在此象素行中字符的最後一個字符象素之後的背景象素的數目，4.沒有前引與曳尾背景象素的此象素行的運行長度編碼。為字符「0」而設的表的輸入項被作為一個例子給出來，在下述內容中，「.」＝背景象素，「+」＝字符象素第一行.++.第二行+..+第三行+..+第四行+..+第五行+..+第六行+..+第七行.++.作為一個示例，下面給出針對第二行(+..+)的四個表輸入項1.3個半個字節(運行長度編碼585h，見下面的第4)2.第一個「+」象素左邊的零背景象素3.最後一個「+」象素右邊的零背景象素4.585h(含有兩個具有各自運行長度1(二進位01)的字符象素，字符象素編碼為01(二進位)，二進位0101＝十進位5，運行長度編碼8(二進位1000)用於兩個內部背景象素。字符象素+兩個背景象素+1個字符象素＝5+8+5＝＞585h)。作為一個示例，下面給出針對第七行(.++.)的四個表輸入項1.一個半個字節(運長長度碼僅是一個9，見下面第4)2.第一字符象素左邊一個背景象素3.最後一個字符象素的右邊一個背景象素4.9(含有運行長度2(二進位10)和字符象素碼01(二進位)，二進位1001＝十進位9)用於生成副圖像單元的壓縮比特圖的函數被列於程序單中用B標註的部分。用於生成副圖像單元的程序源文本被列於程序單中用字母C標註的部分。用於生成副圖像數據包的函數的程序源文本被列於最後一部分，用D標註。程序單上有相應的註解，使程序的各個部分很容易區分。為了使例子儘可能地簡單，對誤差的處理被很大程度上省去了。
在圖11中列舉出了函數調用的三個例子。相應的清單也是由ANSI-C寫成的。在第一個例子中，文本「0123456789」被確定為文本串，然後，程序自動地生成相關的副圖像單元。在第二個例子中，文本「012345」被作為文本串進行轉移。最後，在第三個例子中，相應的播放計時時鐘給出的當前播放時間被確定為文本串。例子中給出是播放時間是「000145」。
圖12中給出了一個函數調用的第四個例子。作為副圖像包的結果的十六進位數被列在圖的下方。最後，位於包中的副圖像單元的十六進位數及相應的註解都被列在下方。之後是一個簡單的圖形，代表根據圖形上方的副圖像單元所得出的顯示副圖像。
圖13a-j給出了各種可能的應用情況。在圖13a中，屏上的顯示是沒有副圖像被插入，因而副圖像解碼單元沒有輸出圖像。在圖13b中，錄製日期被插入到圖像中。在圖13c中，錄製時間被插入到圖像中。在圖13d中，日期與時間被同時作為副圖像插入。這不需要對兩個不同的副圖像進行編碼，而是在一個共同的副圖像單元中含有兩個信息項。在圖13e中，當前的播放時間被插入到圖像中。在圖13f中，一個由用戶指定的特殊的文本被插入到圖像中。在圖13g中，被錄製的視頻圖像的標題被插入到圖像中。在圖13h中，一個副圖像被插入到視頻圖像中，該副圖像含有兩條信息，一條是用來表示播放時間的信息，另一條是表示錄製功能處於激活狀態的信息。這種插入可以被導入視景窗，作為操作人員在錄製過程中可以採用的信息。圖13i給了一個實現特殊圖形插入的示例，其中，副圖像單元含有一個遮蓋膜，表示視景是通過雙筒望遠鏡中看到的。
對於精確到秒的播放時間被插入的示例，對於每一秒鐘，必須生成一個新的副圖像並存儲起來。這種應用大概可以成為佔用存儲器資源最多的一種應用方式，因為副圖像單元必須非常快地變化(每秒)。假設錄製速率為每秒5兆位，並假設第一個副圖像單元正好佔用DVD的一個扇區，大約有305個扇區用於其餘的視頻、音頻與其它副圖像單元的數據，位於被錄製的用於播放時間副圖像單元的兩個扇區之間。這意味著佔用存儲器資源最多的副圖像單元最多佔用了錄製介質總容量的0.3％。而且，通過適當的壓縮，對存儲器的佔用率還可以進一步減少到低於0.1％，例如，如果一個播放時間副圖像單元含有5秒鐘的顯示內容，那麼該播放時間副圖像單元含有適於5種不同顯示方式的比特圖，而且可以自動地在每一秒鐘改變一次顯示內容。
上述程序選擇可以使用戶確定他所期望的附加信息項以何種順序被順序插入，其實現方式是這樣的，在一個存儲有副圖像解碼單元的表中已經輸入了在哪個時刻選擇哪個副圖像單元(即是指Sub_stream_id)的信息，以及哪個副圖像單元將要被處理。
儘管如此，本發明還可以用於DVD視頻與/或DVD音樂錄音機中。對於音樂錄音機的情況，標題等信息可以通過屏幕進行輸出。
本發明主要用於DVD錄製與重放裝置的應用中，尤其是正在發展之中的DVD RAM裝置以及DVD錄製裝置、DVD攝像機和DVD視頻錄製裝置。本發明的應用範圍並不限於上述領域，即使是把副圖像單元用於其它改進型的錄製裝置中，它的應用也不會受到阻礙。
權利要求
1.一種用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的方法，一個附加的信息項，尤其是標題信息項，作為視頻與/或音頻信號的附加被錄製，所述信息項用於在重放過程中被後續插入到視頻圖像中，其特徵在於，所述附加信息項的數據被轉換成一個副圖像單元(SPU)，所述副圖像單元被記錄在存儲介質(51)上的除了用於視頻信號(V_PCK)與/或音頻信號(A_PCK)的數據包之外的至少一個副圖像數據包(SP_PCK)中。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述副圖像單元的組成方式是它含有一個代表附加信息項的用於插入的壓縮比特圖(PXD)，和一個具有用於插入的控制命令的表，在重放狀態下，被錄製的副圖像單元(SPU)以附加信息項被插入到視頻圖像中的方式通過被壓縮比特圖的解碼與控制命令的處理而被轉換。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，運行長度編碼被用於壓縮所述比特圖。
4.如權利要求1至3中任一個所述的方法，其特徵在於，所述的附加信息項是由一個操作者所輸入的，或者是由機器生成的。
5.如權利要求1至4中任一個所述的方法，其特徵在於，所述的附加信息項以文本字符，尤其是ASCII字符的方式被輸入或者由機器生成。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，為了簡化運行長度編碼比特圖(PXB)的生成，提供一個具有運行長度編碼文本/圖形字符的表(52)，附加信息項所必需的文體/圖形字符從所述表中被選擇並綜合起來形成相應的比特圖(PXD)。
7.如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，為每一行文本/圖形字符作出在表(52)中的運行長度解碼的如下的說明a)用於描述這一象素線的運行長度編碼的數據字的數目，尤其是半字節或二進位位數，b)在該象素行中第一個字符象素之前的背景象素的數目，c)在該象素線中最後一個字符象素之後的背景象素的數目，d)沒有前引或曳尾背景象素的該象素行的運行長度編碼。
8.如上述任一個權利要求所述的方法，其特徵在於，多條附加信息項被同時錄製，而且在重放狀態下可以被選取並被插入到視頻圖像中。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，下述附加信息項中的一個或多個被錄製-日期-時間-日期+時間-播放時間-操作模式-標題-由用戶決定的特殊文本插入-由用戶決定的特殊圖形插入。
10.如上述任一個權利要求所述的方法，其特徵在於，多個附加信息項被連續插入的順序被程序化成為一個錄製部分。
11.一種用於視頻與/或音頻信號錄製與重放的錄製與重放裝置，一個附加的信息項，尤其是標題信息項，作為視頻與/或音頻信號的附加被錄製，所述信息項用於在重放過程中被後續插入到視頻圖像中，其特徵在於，它還提供了一個從所述附加信息項數據中生成一個或多個用於一個副圖像單元(SPU)的數據包的部件，所述副圖像單元(SPU)用於在存儲介質上錄製音頻/視頻信號的數據包(A_PCK，V_PCK)之外的附加內容，所述裝置還提供有一個組成所述副圖像單元(SPU)的編碼單元(45)，所述編碼單元(45)組成所述副圖像單元(SPU)的方式是它含有一個用於插入的、代表附加信息項的壓縮比特圖(PXD)，以及具有用於插入的顯示控制命令的表(SP_DCSQT)；其中還提供了一個用於被錄製的副圖像單元(SPU)的解碼單元(63)，而且，所述解碼單元(63)在重放過程中對包含於所述數據包(SP_PCK)中的副圖像單元(SPU)進行轉換，轉換的方式是附加信息項通過插入視頻圖像中變成可見的。
全文摘要
一種視頻/音頻信號錄製與重放方法及裝置,其中一個附加信息項如標題信息項被附加地錄製,信息項用於在重放過程中後續插入一個視頻圖像。附加信息項被轉換,以產生可執行的副圖像單元(SPU),該副圖像單元(SPU)被錄製於相應的副圖像數據包(SP＿PCK)中,作為視頻/音頻信號(V＿PCK,A＿PCK)的附加。這樣使得附加信息項的錄製變得容易,而且不致於因需要專門的用於附加信息項的數據包而改變錄製的格式。
文檔編號G11B27/30GK1244701SQ9910619
公開日2000年2月16日 申請日期1999年5月4日 優先權日1998年5月25日
發明者阿若德·斯赤勒, 馬可·溫特 申請人:德國湯姆森-布蘭特有限公司