以非標準速度重放的數字盒式錄象機的製作方法
2023-05-18 08:30:11 3
專利名稱：以非標準速度重放的數字盒式錄象機的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字視頻記錄領域，特別是涉及以非標準速度再生高清晰度視頻信號。
背景技術：
使用螺旋掃描格式的盒式數字錄象機已由標準化委員會提出。所提出的標準規定了標準清晰度(SD)電視信號(例如，NTSC或PAL)、或具有MPEG兼容結構的高清晰度電視信號(例如，一種已提出的「大聯盟，即Grand Alliance」信號)的數字記錄。SD錄象機採用壓縮分量的視頻信號的格式，這種格式使用帶自適應量化和可變長度編碼的場內/幀內DCT。SD磁跡格式包括10μm磁跡的方位記錄，不帶保護帶，每個NTSC或PAL幀分別為10條或12條磁跡。帶盒使用的磁帶為1/4英寸寬的金屬蒸發記錄媒體。SD數字VCR(或DVCR)打算供消費者使用，並具有足以記錄NTSC(PAL)信號或高級電視信號的數據記錄能力。
高級電視(ATV)信號已由「大聯盟(GA)」國際財團開發。標題為「大聯盟HDTV系統說明」的說明性文件已於1994年《第48屆廣播工程年會論文集》中發表。GA信號使用MPEG兼容的編碼方法，這種編碼方法採用稱為I幀的幀內編碼圖象、稱為P幀的前向預測幀、和稱為B幀的雙向預測幀。這三種幀出現在稱為GOP(圖象群)的群內。一個GOP內的幀數可由用戶規定，例如，可以包括15個幀。每一個GOP包括一個I幀，緊接著為一些B幀，在這些B幀之間交插著P幀。
在模擬式消費產品VCR中，「特技播放(TP)」的特點(例如圖象沿正向或反向快速搜索、快動或慢動)可以很容易地實現，因為每一條記錄磁跡一般包括一個場。因此，以非標準帶速再生時，是使再生磁頭跨過多條磁跡、恢復可以識別的水平圖象段。記錄使用I、P、B幀的ATV信號的GOP時，在磁帶上可能佔據多條磁跡，例如，每一幀佔10條磁跡，每一個GOP佔150條磁跡。簡言之，當使DVCR以非標準再生速度操作時，重放磁頭變換來自多條磁跡的區或段。遺憾的是這些磁跡段已不再表示來自順序圖象幀中各離散記錄的區了。相反地，這些段包括主要由GOP中各預測幀形成的數據。在以播放速度工作期間內，恢復了I幀數據，這允許重新構成預測的B幀和P幀。顯然，在「特技播放」(TP)工作期間內，當TP速度提高時，恢復的I幀數據量將逐漸減小。因此，從再生的I幀數據塊重新構成B幀和P幀的可能性實際上等於零。這樣，為了提供「特技播放」或非標準速度重放的特點，需要記錄那種在TP方式下再生時、不利用相鄰幀的信息就能夠重新構成圖象的特定數據。而且，因為記錄了「特技播放」的特定數據，所以，磁跡的實際位置必須允許在TP方式下能夠將其恢復出來。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用來在具有螺旋掃描磁跡格式的磁帶上記錄數字視頻圖象表示信號以簡便在正常和特技播放速度時的再生的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用來在具有螺旋掃描磁跡格式的磁帶上記錄MPEG兼容的數字視頻圖象表示信號的方法。
根據本發明的一種安排，一種用來在具有螺旋掃描磁跡格式的磁帶上記錄數字視頻圖象表示信號的方法，該方法包括下列步驟確定在預定個數的正向和反向再生速度期間內、在每一條換能磁跡上的共用區域；對數字視頻圖象表示信號進行處理，使之具有適合於在共用磁跡區域中記錄布局的數據速率；以及，使數字視頻圖象表示信號與對於磁帶上的記錄布局的已處理的數字視頻圖象表示信號進行復用，從而使已處理的數字視頻圖象表示信號位於共用磁跡區域內。
根據本發明的另一種安排，一種用來在具有螺旋掃描磁跡格式的磁帶上記錄MPEG兼容的數字視頻圖象表示信號的方法，所述方法包括下列步驟接收所述MPEG兼容的數字視頻圖象表示信號；處理所述MPEG兼容的數字視頻圖象表示信號，以產生MPEG兼容的特技播放信號；以及，在所述MPEG兼容的數字視頻圖象表示信號與所述MPEG兼容的特技播放信號之間進行選擇，以形成用於在所述磁帶上記錄布局的信號，從而把所述數字視頻圖象表示信號記錄在全部磁跡中以簡便正常速度的再生，並且把所述MPEG兼容的特技播放信號記錄到預定的磁跡位置上以簡便特技播放的再生。
根據本發明的一種用於數字盒式錄象機的磁帶，所述磁帶記錄著具有MPEG兼容格式的表示數字圖象信號的數位訊號，所述數位訊號被記錄到所述磁帶上各條順序磁跡中，所述磁帶包括存在於每一條磁跡中的第一數據信號和第二數據信號的記錄部分；所述第一數據信號表示以所述MPEG兼容格式表示的所述數字圖象信號，並且，為圖象再生提供第一個源；以及，所述第二數據信號也表示以所述MPEG兼容格式表示的所述數字圖象信號、但所具有的數據少於所述第一數據信號，把以所述MPEG兼容格式表示的數字圖象信號解碼以得到一個信號，從這個信號得到所述第二數據信號，所述第二數據信號為圖象再生提供第二個源。
圖1示出表示了為標準清晰度DVCR所規定的、各數據區位置的記錄的磁跡圖；圖2示出在兩倍重放速度時、在同步塊恢復區域內重放磁頭的路徑；圖3示出在4倍重放速度時、在同步塊恢復區域內重放磁頭的路徑；圖4示出在8倍重放速度時、在同步塊恢復區域內重放磁頭的路徑；圖5示出在16倍重放速度時、在同步塊恢復區域內重放磁頭的路徑；圖6包括表示在各種特技方式重放速度時恢復的音頻和視頻同步塊的表；圖7A示出在2、4、8、16倍重放速度時恢復的同步塊；圖7B示出對於在2、4、8、16倍重放速度時共同的恢復的同步塊；圖8示出表示本發明「特技播放」數據布局的有利的同步塊位置的、已記錄磁跡圖的第一實旋例；圖9示出在3倍播放速度時重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖10示出在9倍播放速度時重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖11示出在19倍播放速度時重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖12示出在-1倍播放速度時重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖13示出在-7倍播放速度時重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖14示出在-17倍播放速度時，重放磁頭的路徑和同步塊恢復的磁跡區域；圖15示出在正向3、9、19倍播放速度和在反向1、7、17倍播放速度時恢復的同步塊；圖16示出表示用來記錄本發明「特技播放」數據的本發明同步塊位置的、已記錄磁跡圖的第二實施例；圖17示出以ATV信號和本發明「特技播放」信號記錄的視頻數據區；圖18A示出在SD同步塊中數據的排列；圖18B示出為記錄ATV數據信號和本發明「特技播放」數據信號的有利地格式化了的同步塊；圖19為使用本發明「特技播放」記錄和重放特點的ATV數字盒式錄象機的系統方框圖；圖20為本發明「特技播放」編碼器和解碼器的系統方框圖；圖21為表示SD錄象機和本發明對「特技播放」和高清晰度視頻重放的控制的系統方框圖。
實施例詳細描述圖1示出對供消費者使用的標準清晰度(SD)、螺旋掃描數字盒式錄象機的已記錄的磁跡格式。圖1所示有效數據區域包括4個區，在其上記錄著各種特定類型的數據。ITI(插入和跟蹤信息)數據區用於跟蹤和編輯，其後，緊接著編輯間隙G1。音頻數據區佔據14個同步塊、編號為0～13。第二編輯間隙G2緊接在音頻數據區的後面，其後、緊接著包括149個同步塊、編號為0～148的視頻數據區。在視頻數據區後面緊接著第三編輯間隙G3，在G3後面又緊接著子碼記錄區。規定數字錄象機(DVCR)的數字視頻記錄速率為24.948Mb/s。這一視頻比特率可用來記錄從NTSC(PAL)信號、或從已處理的高級電視信號，例如大聯盟(GA)信號解碼的分量視頻信號。圖21示出DVCR350的簡化方框圖。DVCR350包括磁頭鼓510，磁頭鼓510包括多個耦合到重放處理器上的記錄和再生磁頭，該重放處理器產生4個輸出信號351、352、353、354。重放信號354表示ATV數據流，方框359、120、130描繪出數據處理通路。重放信號353表示「特技播放」的圖象數據，重放信號353被耦合到後面接著的「特技播放」圖象數據處理部分去。「特技播放」圖象與ATV圖象之間的處理和選擇將在後面說明。示出把盒式帶510插入到DVCR350中，已把磁帶504引到磁頭鼓510的周圍。
可以利用鼓或柱面上的各種磁頭布局和各種鼓旋轉速度，把SD磁跡格式記錄下來。緊接在圖1後面的那些磁跡圖，示出對各種「特技播放」速度的重放磁頭的路徑或磁跡。此外，示出了兩種可能的磁頭鼓配置，即一對雙方位磁頭對、和在磁鼓直徑兩端呈180°面對著的兩個單磁頭。
圖2～5示出對選定的一種「特技播放」再生速度的重放磁頭路徑。根據SD數字錄象機格式，即磁跡寬10μm、方位記錄、不帶保護帶，對磁帶進行記錄，還示出了利用極面寬度15μm的重放磁頭對磁帶進行重放。
圖2示出兩倍速度再生時重放磁頭的路徑或軌跡。所示軌跡是對於單一的一對雙方位重放磁頭的。假定，一直到掃描記錄磁跡寬度之半時，重放磁頭都能從記錄磁跡上恢復同步塊數據。這些圖以雙向陰影線畫出同步塊數據恢復的磁跡區域。
圖3、4、5分別示出在4、8、16倍播放速度時的重放軌跡。
圖6A為表示在圖2～5所示TP速度時的磁跡號和從音頻數據區恢復的已編號同步塊的表。圖6B示出在所示特技播放速度時的磁跡和從視頻數據區恢復的已編號同步塊。
對於2、4、8、16倍TP速度，把圖2、3、4、5中以雙向陰影線畫出的已恢復視頻同步塊數據、與圖6B表中已編號的同步塊組合起來，示於圖7A。圖7B示出對那4種速度共同的磁跡區域和恢復的已編號同步塊。這樣，圖7B指明以同步塊號識別的磁跡位置，在播放速度和2、4、8、16倍播放速度時，可以記錄和恢復在這些位置上的數據。
圖8示出一條記錄磁跡，它包括ITI(插入和跟蹤信息)記錄區域，編輯間隙G1、佔據編號為0～13的14個同步塊的音頻數據記錄區域。在ATV工作期間內，在ATV數據傳送流的範圍內傳送音頻和視頻數據，這樣，對於音頻數據應用來說，並不需要音頻數據區了，可以把該音頻數據區用於ATV和「特技播放」數據記錄。第二編輯間隙G2緊接在音頻數據區的後面，包括149個其編號為1～149的同步塊的視頻數據記錄區緊接在G2的後面。第三編輯間隙G3緊接在視頻數據區的後面，在G3後面又緊接著子碼記錄區域。圖8的記錄磁跡示出了對於本發明TP數據記錄的同步塊分配的一種有利的第一實施例，此處，把5個同步塊用於音頻區，把40個同步塊用於視頻區。這樣，在每一次掃描時可以利用45個同步塊來記錄TP視頻數據，以便在標準和非標準播放速度時恢復。這45個TP同步塊在額定速度時提供了約1.06Mb/s的有效重放數據速率。
圖9～11示出在3倍、9倍、19倍「特技播放」速度時重放磁頭的路徑以及對雙方位磁頭和在鼓直徑兩端呈180°面對磁頭的磁頭軌跡。
圖9示出在3倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T1和T2表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T1和T4表示用180°面對著的磁頭再生。圖9表明，不論是哪一種重放磁頭配置，都有一些永不能被恢復的磁跡區域、因而，都有一些永不能被恢復的同步塊。
圖10示出在9倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T1和T2表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T1和T10表示用180°面對著的磁頭再生。
圖11示出在19倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T1和T2表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T1和T20表示用180°面對著的磁頭再生。
圖12示出在-1倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T3和T4表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T3和T4表示用180°面對著的磁頭再生。
圖13示出在-7倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T17和T18表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T17和T10表示用180°面對著的磁頭再生。
圖14示出在-17倍播放速度時同步塊恢復的磁跡區域。磁跡T21和T22表示用一對雙方位磁頭對再生，磁跡T21和T4表示用180°面對著的磁頭再生。
把圖9～14所示在正向和反向各種速度時恢復的同步塊組合起來，並作為單一的軌跡被說明。圖15A示出在3倍帶速時已編號的同步塊；圖15B示出在9倍帶速時恢復的同步塊(SB)；圖15C，對19倍帶速；圖15D，對-1倍帶速；圖15E，對-7倍帶速；圖15F，對-17倍帶速。圖15G示出對共同的恢復的同步塊的分析。這樣，圖15G示出在正向3倍、9倍、19倍帶速和反向1倍、7倍、19倍帶速時恢復的已編號同步塊。
圖16示出具有以同步塊號識別的有利的磁跡位置的第二實施例，此處，在播放速度、在正向3倍、9倍、19倍播放速度、在反向1倍、7倍、17倍播放速度時，可以記錄和恢復45個同步塊的本發明「特技播放」視頻數據。
可以把ATV比特流記錄到105個同步塊的數據容量中，其中，14個同步塊來自音頻數據區，91個SB(同步塊)來自視頻數據區。可以利用視頻數據區中的45個SB來記錄本發明「特技播放」的視頻數據。圖17中，示出一個視頻數據區，表明用於ATV數據記錄的SB(同步塊)結構。
圖18A和B示出在視步數據區中同步塊SB的數據結構。圖18A示出標準清晰度(SD)格式化的同步塊。SD同步塊包括90個字節，其中，77個字節包括6組離散餘弦變換(DCT)的係數數據。每一組DCT包括一個DC係數值，在其後、緊接著權值遞減的AC係數值。圖18B示出一個以本發明「特技播放」數據格式化的同步塊。對「特技播放」數據進行壓縮、離散餘弦變換、變長編碼，正如將要對圖20所描述的那樣。可以把兩個已壓縮的TP宏塊記錄到一個圖18B所示格式化的同步塊中。
已經識別了對於以各種速度、沿正反方向上的「特技播放」再生有利的同步塊位置後，「特技播放」視頻數據必須從ATV數據流中得到。如上所述，在「特技播放」的重放期間內，必須能夠把所記錄的TP同步塊解碼，以便不參考相鄰圖象幀或者不從相鄰圖象幀進行預測，就能夠產生圖象。顯然，「特技播放」的視頻數據可從幀內編碼的視頻(I幀)得到。然而，由於在每一個GOP中I幀的重複速率低，所以，唯一地從I幀得到「特技播放」的視頻時，在「特技播放」方式中可能使再生的運動出現閃動或跳動。這樣，為了避免「特技播放」運動的跳動，把ATV或者像MPEG那樣的數據流解碼得到一個視頻信號，從這個視頻信號有利地得到對於「特技播放」記錄處理的視頻。因此，對從I、P、B幀得到的每一幀已解碼圖象進行處理，產生用於記錄的相應「特技播放」幀。這樣，在GOP中記錄的每一幀包括相應的、已處理的「特技播放」圖象，在「特技播放」再生期間內，可以把這種圖象解碼，以提供其中運動已被平穩化了的圖象。
DVCR格式給每一個ATV幀分配10條記錄磁跡，這樣，為「特技播放」視頻數據選擇了同樣數目的記錄磁跡。在每一條磁跡中，ATV數據可以被分配到105個SB，這樣，一個已記錄的ATV幀相應於1050個SB。因為在每一個視頻區中，「特技播放」的視頻數據可以被分配到45個同步塊，所以，總計有450個SB可用於「特技播放」的數據記錄上。因此，必須對每一個「特技播放」視頻幀進行壓縮，使之佔據由450個同步塊所提供的數據容量。可以把所需的「特技播放」視頻數據壓縮率表示為450∶1050，近似為2.3∶1。
圖19為高級電視接收機的方框圖，這種接收機使用本發明的用來在標準清晰度(SD)的數字盒式錄象機上記錄像MPEG那樣數據流的特技播放方式處理方法。該方框圖包括ATV解碼器100，特技播放處理器200，和SD DVCR300。天線101接收示例性的已調射頻高級電視信號，並將其耦合到ATV解碼器100的輸入端上。也可以通過有線電視分配系統把已調射頻信號傳送到解碼器100上。解碼器100包括信道解調器110，信道解調器110從射頻載波提取像MPEG那樣的已調ATV比特流信號。該比特流的數據速率為19.3Mb/s，並作為輸出信號111和112被耦合。把比特流111耦合到傳送分包解碼器120上，簡單地說，傳送分包解碼器120把視頻數據包121與音頻數據包122分離開來。把視頻數據包121耦合到視頻壓縮解碼器130上，視頻壓縮解碼器130重新構成HD視頻圖象信號。把視頻信號131耦合到視頻處理器和同步發生器150上，視頻處理器和同步發生器150在輸出端151上產生原始寬高比16∶9的高清晰度視頻信號，例如，亮度和色差信號Cr和Cb。視頻處理器和同步發生器150還從特技播放處理器200的象素變換器280接收第二輸入信號132。把音頻數據包122耦合到音頻壓縮解碼器140上，音頻壓縮解碼器140提取和產生原始音頻信號，該原始音頻信號形成音頻輸出信號141。
把像MPEG那樣的比特流信號112耦合到比特流速率變換器310上，比特流速率變換器310根據SD錄像機處理和記錄的需要，把19.3Mb/s的比特流變換成為數據速率24.945Mb/s。把速率變換器310的輸出耦合到內部和外部奇偶校驗發生器320上，內部和外部奇偶校驗發生器320產生裡德所羅門糾錯碼，它被包括到被記錄在視頻區中的視頻數據內，正如圖1所畫的那樣。在插入RS糾錯碼以後，把數據流耦合到SD視頻數據同步塊構成裝置330上，同步塊構成裝置330構成由SD錄象機格式所需的視頻數據同步塊結構。
圖19的方框340根據SD格式構成音頻和視頻區，此處，視頻數據區包括來自塊330的、已處理的ATV數據，加上來自「特技播放」視頻處理器200中方框250的本發明「特技播放」視頻數據251。
圖17、18A、18B示出SD視頻區的格式或結構。圖18A和18B顯示，該區包括視頻前信號、149個同步塊的視頻數據和糾錯碼、視頻後信號。把同步塊編號成1～149。圖18A畫出在NTSC圖象源的記錄期間內所使用的格式。圖18B示出有利地記錄的、例如佔據105個同步塊的ATV視頻數據。可以用佔據例如45個同步塊來記錄本發明的「特技播放」視頻數據，可以用兩個同步塊來記錄視頻輔助數據。利用11個同步塊記錄外部奇偶校驗糾錯數據。
把包括「特技播放」數據和音頻區信號的ATV視頻區數據從方框340耦合到標準清晰度(SD)數字盒式錄象機350上。SD錄象機還可以接收用來記錄的模擬NTSC(PAL)輸入信號。把模擬信號解碼成亮度和色差分量，對於NTSC輸入信號來說，這些分量為4∶1∶1，以13.5MHz取樣，並且數位化為8比特。根據SD記錄格式，對已數位化的NTSC信號進行壓縮，SD記錄格式使用加到8×8圖象塊上的場內/幀內DCT；緊接著進行自適應量化和改進型二維哈弗曼編碼。為了防止因記錄媒體損壞而產生不可糾正的數據差錯，在每一幀的範圍內把像塊改組或重新分布。因為在記錄以前已把像塊改組，所以，任何與媒體有關的重大再生差錯都將由於在再生期間內所使用的互補地解除改組而在已解碼幀的範圍內分布開來。這樣，就把重大的可能是不可糾正的、因而也是可見的差錯分布開來，並且，可能是利用內部和外部裡德-所羅門糾錯碼就可以糾正的了。在壓縮以後，把數據編碼，以便利用24∶25的變換進行記錄，24∶25變換容許頻率響應成形為能對重放提供自動跟蹤能力。
SD錄象機350再生四個輸出信號351、352、353、354。輸出信號351和352為基帶模擬信號，它們分別包括視頻分量Y、Cr和Cb；以及音頻信號。信號351包括視頻分量，將其耦合到NTSC同步發生器和編碼器360上，同步發生器和編碼器360提供用於在視頻監視器上觀看而附加的消隱和同步脈衝。可以把這些分量編碼，產生用來在標準清晰度電視接收機上觀看的NTSC信號。
SD錄象機350產生ATV數據比特流輸出信號354和「特技播放」數據比特流輸出信號353。信號353通過糾錯方框359耦合到ATV和「特技播放」處理器200中的用來去壓縮並且接著上變換到ATV信號格式的方框260上。「特技播放」處理器200的工作，將參考圖20加以描述。
數據比特流354通過糾錯方框359耦合到ATV解碼器100的方框120上，此處，把重放的傳送包解碼。已解碼的ATV信號131從視頻壓縮解碼器130耦合到ATV和「特技播放」處理器200的行頻變換器210上。ATV信號包括亮度、色差信號Cr和Cb，它可能包括例如1080個有效水平掃描行，每一行包括1920個象素或取樣。行頻變換器210把有效掃描行數減小到1/3，即360行。這樣，對亮度和色差信號進行處理，形成垂直解析度為原始ATV信號的三分之一的「特技播放」視頻信號。利用垂直低通濾波功能執行行數變換。行頻已減小的信號從變換器210耦合到象素變換器220上，象素變換器220利用低通濾波把象素數減小到1/3。這樣，信號221包括360個水平行，每一行包括640個象素，已將ATV信號變換(下變換)成為具有像「NTSC」那樣參數的信號了。因為ATV信號的寬高比為16∶9，所以，信號131就是這樣。然而，下變換信號221將顯示16∶9的信箱形式的圖象。
還把下變換信號221耦合到NTSC編碼器360上，以便附加同步和消隱，並將其編碼、以便在接收機或視頻監視器上觀看標準清晰度圖象。還把信號221耦合到用方框230表示的信號壓縮處理器上，信號壓縮處理器230的詳細情況將針對圖20加以描述。然而，簡單地說，信號壓縮處理器230的用途是產生以壓縮形式的下變換ATV信號。例如，信號壓縮處理器230可以按大約2.3倍壓縮信號221。
利用已壓縮並已下變換的信號，提供用來在每一條磁跡中特定的同步塊上記錄的「特技播放」視頻數據，例如，如圖8和16中所示。把每一個TP視頻幀的數據記錄到每一個ATV SD記錄幀所包括的10條磁跡內。這樣，可以認為，TP視頻數據冗餘地記錄到包括ATV SD幀的視頻數據磁跡區內。在正常速度重放期間內，TP視頻數據與ATV數據一起再生出來，但是，TP視頻數據也許不能用於ATV圖象形式中。然而，因為在每10條記錄磁跡中出現一次「特技播放」數據幀，所以，可以在正常重放期間內恢復這樣TP幀，可以在重放方式轉變的期間內存儲和利用這些TP幀；例如，從正向正常速度重放轉變成快速「特技播放」或快速搜索中的圖象。在最壞情況下，當開始正常速度重放時，在恢復出一個I幀以前，可能要再生約140條記錄磁跡。然而，因為TP數據幀有利地記錄在I、P、B幀內，所以，在再生任一類型的幀以後就可以立即產生已「特技播放」處理的圖象。這樣，在把I幀解碼以前在正常速度重放的起始期間內，可以輸出已「特技播放」處理的圖象。當得到I幀時，輸出可從「特技播放」切換到ATV圖象。
把已壓縮的TP信號從方框230耦合到內部奇偶校驗發生器240上，內部奇偶校驗發生器240把裡德-所羅門糾錯數據加到TP數據流上。把已加上RS內部奇偶校驗的TP視頻數據耦合到TP視頻數據同步塊格式化器250上，TP視頻數據同步塊格式化器250隻產生為以特定速度的「特技播放」再生所需要的特定編號的同步塊。例如，利用圖8或10的實施例中所示的所分配的同步塊，都可能進行以各種不同速度的「特技播放」再生。這些TP視頻數據同步塊作為信號251輸出，將其耦合到SD DVCR300的視頻和音頻區構成裝置340上。
在再生期間內，SD錄象機350再生「特技播放」數據信號353，將其耦合到糾錯處理器259上。在糾錯以後，把該TP數據流耦合出去，以便在ATV和「特技播放」處理器200的處理方框260中進行信號去壓縮。方框260的詳細工作將針對圖20加以描述。然而，簡單地說，利用去壓縮器260，從由記錄媒體上恢復的已壓縮TP數據重新產生已下變換的ATV圖象。
本發明用來產生數據信號251的「特技播放」信號壓縮處理器示於圖20的方框234～238。可以利用圖20的方框262～266，把重放的TP數據去壓縮。把已減小速率的ATV信號221耦合到格式化器234上，格式化器234把信號221的掃描行格式變換成為包括4個DCT塊在內的一個二維宏塊(MB)結構。這樣，一個宏塊具有8行、共32個像素的大小。把已格式化並已減小速率的宏塊信號耦合到用來離散餘弦變換的方框235上。離散餘弦變換的原理是周知的，由於對係數的量化進行控制而使數據速率減小。DCT方框235產生兩個輸出信號，它們表示包括每一個宏塊的頻率係數的幅度值。把一個輸出信號耦合到方框236上，方框236預分析係數的幅度，控制量化器方框237量化的粗細程度。把DCT方框235的第二個輸出耦合到用來量化的量化器方框237上，此處，響應於方框236、動態地控制量化步長之值。把已量化的DCT係數耦合到用來進行可變長度編碼的方框238上。各種變長編碼(VLC)的方法是已知的。然而，簡單地說，把相應短的碼字分配給最常出現的量化係數值，而對那些不常出現的係數值分配碼長遞增的碼字。這樣，進一步減小了TP視頻數據總的數據速率，使得「特技播放」幀的數據可以記錄到10條記錄磁跡中所提供的450個同步塊內。
把已變長編碼的TP數據耦合到用來產生和附加上裡德-所羅門內部奇偶校驗糾錯碼的方框240上。把帶有RS內部奇偶校驗糾錯的TP數據耦合到用來格式化的方框250上，以使其具有特定的SD同步塊結構，例如圖8和16中所識別的那樣。把具有所需同步塊結構的TP數據耦合到SD錄象機上，正如對「特技播放」處理器方框200所描述的那樣。
在重放方式期間，再生的TP數據流信號353通過在方框259中糾錯被耦合到去壓縮方框260上，去壓縮方框260反著執行由方框230所執行的信號處理。VLC TP數據信號353輸入到執行變長解碼的方框266上。各種解碼的方法是周知的，例如，可以利用查尋表把VLC數據字變回定長的量化DCT係數。把TP DCT係數從方框266耦合到反量化器262上，可以認為，反量化器262執行TP DCT係數的數-模變換。把TP DCT係數耦合到方框263上，方框263進行反離散餘弦變換，這種變換產生表示TP圖象的、已格式化的宏塊輸出信號。在方框264中，把已取樣的宏塊TP信號重新格式化，產生傳統的行結構圖象。在方框265中處理重新格式化器264的輸出信號，方框265例如可以提供消隱插入和加上同步脈衝。信號261從方框265輸出，可以將其耦合出來以便在分量視頻監視器上觀看電視節目，或者將其編碼以便觀看電視節目。把第二輸出信號271從方框264耦合到方框270和280，方框270和280提供從標稱的、像「NTSC」那樣的行和像素格式到為高清晰度顯示器明看所需的行頻和水平像素數的上變換。
把已上變換的TP視頻信號131作為第二輸入耦合到視頻處理器和同步發生器150上，視頻處理器和同步發生器150產生高清晰度輸出信號151。視頻處理器和同步發生器150產生視頻消隱和HDTV同步波形的附加。然而，此外，視頻處理器150還提供用來在ATV與「特技播放」視頻圖象之間切換的選擇功能。圖21以方框圖形式示出對於ATV數據流354和「特技播放」數據流353的重放數據通路、以及此二數據通路間的耦合以便在視頻處理器和同步發生器150中進行輸出選擇。輸出圖象源的選擇最終響應於用戶通過控制系統傳送的起動控制指令。例如，播放指令將起動VCR的機械結構，並把電子系統從EE(電子到電子)方式切換到重放狀態。然而，輸出信號切換的真正瞬間可能由各種其它控制因素來確定。例如，最重要的控制事件可能是從記錄的GOP中得到I幀並將其解碼。出現這一情況時，解碼器130可能發出信號並被耦合出去，以控制視頻處理器和同步發生器150中的視頻輸出選擇器開關。
如上所述，15個幀的GOP將佔據150條記錄磁跡，這樣，當開始播放方式時，重放的視頻圖象可能被延時，一直到I幀已經重現並已將其解碼，即一直到遇到I幀之前、可能需要再生多達140條磁跡。然而，因為在GOP中每一幀的範圍內TP數據有利地被記錄、並以正常播放方式再生出來，所以，可以利用TP數據來產生輸出視頻信號而不需要等待I幀的出現。這樣，TP數據記錄的冗餘特性在開始正常重放時，可有利地提供從TP數據得到的、正常速度的圖象，ATV圖象在可供使用時，可在得到I幀以後對其進行選擇。
當用戶發起一條起動或結束「特技播放」方式的命令時，可以有利地控制控制系統、特別是視頻處理器和同步發生器150，使之對用戶提供在審美學上更令人喜歡的圖象轉變。例如，如上所述，在開始正常速度的重放時，在得到一個I幀並將其解碼以前，可以輸出「特技播放」圖象。TP視頻數據的另一個用途可以是，在向「特技播放」再生速度轉變的期間內，可以把在正常重放期間內恢復和存儲的TP視頻數據與在重放速度轉變期間內變換的TP數據一起使用。TP數據的這樣一種應用提供了另一種方法，即一直到TP視頻數據在所選定的TP速度時可供使用以前，可繼續使用上一個ATV幀。
當從「特技播放」方式向正常播放轉變時，只有在重放出來的ATV信號GOP中出現了一個I幀以後，ATV信號131對顯示處理來說才變成可用。這一I幀的出現取決於SD錄象機主導軸伺服機構的重新同步的速率，而且，更重要地取決於在已記錄的GOP序列中重新得到正常播放速度。這樣，為了在「特技播放」與正常重放之間產生令人喜歡的圖象轉變，可以有利地提供各種選擇。例如，當發出結束「特技播放」命令時，可以把上一個TP幀固定下來，並從存儲器反覆播放直到ATV信號再生出來為止。這種方法可向用戶表明，控制指令已接收到、並已執行。然而，與在TP中產生的快速運動圖象並列的固定或靜止圖象，可能使用戶感到不適合。可以提供對於從「特技播放」轉變的另一種選擇，即在伺服機構重新同步和得到ATV信號I幀的持續時間內繼續再生TP數據並顯示TP圖象。採用這種選擇時，在由於伺服重新同步而引起帶速改變的期間內、以及在等待ATV I幀出現的期間內，可以利用TP數據的冗餘特性。在帶速改變的期間內，任憑TP數據具有冗餘特性，可能還是有些TP數據恢復不了，然而，通過從存儲器重複一些TP圖象幀、可以隱匿這樣的差錯。這種有利的方法向用戶提供VCR已響應其命令的可視性指示，這是因為隨著主導軸慢慢進入播放速度時的重新同步，TP圖象的速度將發生可見的改變。這一特性還可以允許採用較慢的帶速轉變，從而提供更加平穩且基本不會損壞磁帶的控制，因為磁帶的加速或減速將伴隨著「特技播放」圖象的加速或減速。
權利要求
1.一種用於數字盒式錄象機的磁帶，所述磁帶記錄著具有MPEG兼容格式的表示數字圖象信號的數位訊號，所述數位訊號被記錄到所述磁帶上各條順序磁跡中，所述磁帶包括存在於每一條磁跡中的第一數據信號和第二數據信號的記錄部分；所述第一數據信號表示以所述MPEG兼容格式表示的所述數字圖象信號，並且，為圖象再生提供第一個源；以及所述第二數據信號也表示以所述MPEG兼容格式表示的所述數字圖象信號、但所具有的數據少於所述第一數據信號，把以所述MPEG兼容格式表示的數字圖象信號解碼以得到一個信號，從這個信號得到所述第二數據信號，所述第二數據信號為圖象再生提供第二個源。
2.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，所述第一和所述第二數據信號提供在不同再生速度時的所述圖象再生。
3.根據權利要求2所述的磁帶，其特徵在於，所述再生速度之一為正常重放速度。
4.根據權利要求2所述的磁帶，其特徵在於，所述再生速度之一為快於正常重放速度的重放速度。
5.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，用於圖象再生的所述第一個源以正常重放速度再生。
6.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，用於圖象再生的所述第二個源以所述正常重放速度再生。
7.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，用於圖象再生的所述第二個源以快於正常重放速度的重放速度再生。
8.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，用於圖象再生的所述第二個源以反向重放再生。
9.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，所述第一和第二數據信號中每一個數據信號都記錄在每一條磁跡範圍內的特定位置上。
10.根據權利要求1所述的磁帶，其特徵在於，所述第二數據信號記錄在簡便其在正常播放速度和在至少一個非標準播放速度時的變換的特定的磁跡位置上。
全文摘要
正如上圖所畫出的那樣，本發明提供用來記錄MPEG兼容的高級電視(ATV)信號的「特技播放」方法。系統包括ATV解碼器(100)、「特技播放」處理器(200)、SDDVCR(300)。「特技播放」處理器(200)壓縮來自解碼器(130)的圖象信號，形成「特技播放」數據流(251)。在已構成裝置(340)中，把「特技播放」數據流與來自塊構成裝置(330)的接收數據流進行復用，形成記錄信號。多路轉換器(340)確保記錄系統(350)把「特技播放」數據流(251)記錄到特定的磁跡位置上，這些特定磁跡位置簡便了在正向和反向多個速度時的「特技播放」的再生。視頻處理器(150)提供用來在ATV與「特技播放」視頻圖象之間進行切換的選擇功能。
文檔編號H04N5/00GK1496116SQ0315779
公開日2004年5月12日 申請日期1995年4月3日 優先權日1994年4月13日
發明者T·茶驛, T·金內, T 茶驛 申請人:Rca.湯姆森許可公司