專利名稱：數(shù)字記錄和重放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字記錄和重放裝置，其中，通過壓縮記錄信號的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)相對長的記錄以及具有不同搜索速度的多種搜索重放模式。
為建立被期望成為下一代的、家用的數(shù)字盒式磁帶錄象機(jī)VTR的國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，已經(jīng)建立了高清晰度數(shù)字VCR聯(lián)合會(HD-DIGITAL VCR CONFERENCE)，并且于1994年4月已在當(dāng)前電視系統(tǒng)(為了簡化，此后用SDTV表示)和高清晰度電視系統(tǒng)(HDTV)的記錄方案之間達(dá)成了國際統(tǒng)一意見。被通過的規(guī)范的特征在于，用于SDTV和HDTV的電視信號能被用共同的設(shè)施進(jìn)行記錄。這種方法主要實(shí)施高效幀內(nèi)編碼技術(shù)，在其中主要執(zhí)行離散余弦變換(此后，稱作DCT)和可變長度編碼。采用高效幀內(nèi)編碼技術(shù)的一個原因是，需在高速搜索模式下平滑地重放高質(zhì)量的圖象，它使完成編輯工作容易。這就是，當(dāng)以至少10倍或較低一些的速度用搜索模式重放圖象時，系統(tǒng)應(yīng)能重放高質(zhì)量的圖象而不會不自然。


圖1是一個框圖，簡化地表示了已被國際上認(rèn)可的上述家用DVCR(此后，將把那些SD-VCR規(guī)范稱作SD-VCR)。被輸入的原始視頻圖象信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成亮度信號Y和兩種色度信號CN和CW，并且然后被分成8×8象素塊。之后，被劃分的數(shù)據(jù)在每塊的塊混合部101被混合。這樣既實(shí)現(xiàn)了分散頻率分量以提高主要包括DCT的、后繼的高效編碼的效率，又實(shí)現(xiàn)了分散在重放模式中由于漏失(信息)而將產(chǎn)生的脈沖錯誤。高效編碼部102實(shí)施應(yīng)用DCT技術(shù)的正交變換，從而使信號用與頻率分量有關(guān)的余弦表示。部分102進(jìn)而自適應(yīng)地實(shí)施對系數(shù)的量化以及可變長度編碼，以去除冗余和連續(xù)的0。通過足夠多地去除高效編碼部分102的冗余，可顯著降低信號比特率。在糾錯編碼部分103，加上了經(jīng)過如此高效編碼的、被壓縮的信號，以及用以糾正在重放模式中將產(chǎn)生的誤碼的必要的奇偶校驗(yàn)位。在SYNC(同步)和ID(標(biāo)識)添加部分104，將實(shí)現(xiàn)PCM同步的同步碼和用于區(qū)別塊內(nèi)容的ID碼都添加在每個包括同步碼的SYNC塊中。調(diào)制部分105表示一個用于有效地記錄數(shù)字記錄信號的調(diào)制器。DVCR規(guī)范的裝置中所用的調(diào)制器采用24-25調(diào)制方法，以達(dá)到降低記錄信號直流(d.c.)分量的目的。經(jīng)調(diào)制的輸出信號經(jīng)過記錄放大器被放大，并通過視頻磁頭被記錄到磁記錄介質(zhì)上。在重放模式，通過視頻磁頭接收到被記錄信號，并且通過重放放大器，使如此重現(xiàn)的信號被放大并被加到解調(diào)部分107，以便在那里恢復(fù)數(shù)字信號。然后，正好是以相反方向，即按照與在記錄模式下所進(jìn)行的方向相反的方向進(jìn)行操作。即，SYNC和ID檢測部分108檢測用于PCM的同步碼，并對ID碼進(jìn)行解碼和解密。糾錯和解碼部分109檢測誤碼并完全糾正可能出現(xiàn)的錯誤。解碼和修正部110將經(jīng)高效編碼部分壓縮的視頻信息進(jìn)行可變長度解碼和反向量化，并對被如此處理的記錄信息進(jìn)行IDCT以恢復(fù)和原始視頻信號近似相當(dāng)?shù)囊曨l信號。如果有不可恢復(fù)的錯誤碼，部分110就利用有問題的碼前后的碼來進(jìn)行內(nèi)插。因此，被如此恢復(fù)的輸出仍不是完整的視頻信號，但是應(yīng)當(dāng)通過下面反混合部分111的每個塊進(jìn)行反混合，從而重現(xiàn)原始視頻信號。
圖2表示了上述DVCR中SYNC塊的結(jié)構(gòu)和記錄格式。每個SYNC塊包括90字節(jié)，90字節(jié)中有2個字節(jié)用作同步碼，3個字節(jié)用作ID碼，以及77字節(jié)用于視頻數(shù)據(jù)，8字節(jié)用于Reed-Solomon碼的內(nèi)部校驗(yàn)碼。在該格式中被分配給視頻數(shù)據(jù)的有135個SYNC塊(簡寫為SB)，每個有77字節(jié)。
圖3A和3B表示SD-VCR可用的兩類磁頭結(jié)構(gòu)。
目前，還沒有建立采用磁帶驅(qū)動器、信號處理器以及上述DVCR中的記錄和重放系統(tǒng)的、基于由MPEG(運(yùn)動畫面圖象編碼專家組織)制定的高效編碼方案對于通過壓縮圖象數(shù)據(jù)而形成的信號進(jìn)行記錄的具體方案。圖4表示了一個被建議作為用于ATV的臨時標(biāo)準(zhǔn)的編碼結(jié)構(gòu)。圖中，符號I代表幀內(nèi)的編碼過程，P代表與向前幀相關(guān)的、作為幀間編碼過程的可預(yù)測性編碼過程，以及B代表另一個與向前、向后幀都相關(guān)的可預(yù)測性編碼過程。在基于上述幀間可預(yù)測編碼而形成的視頻信號如同基于已認(rèn)可的SD標(biāo)準(zhǔn)那樣被記錄的情況下，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在圖象搜索重放模式下時，信號從幾個不同磁道重新產(chǎn)生，就象圖5A和5B所示的互不連接的數(shù)據(jù)那樣。因此，幾乎不可能產(chǎn)生有清晰內(nèi)容的完整圖象。
在象ATV中那樣采用MPEG信號處理方案的情況下，注意這一事實(shí)，即每個第12幀重復(fù)出現(xiàn)一次幀內(nèi)處理的I-圖象，這是在日本電視工程師組織的技術(shù)報告Vol，17，No.59中公開的一種技術(shù)，其中準(zhǔn)備用于特殊重放的特殊數(shù)據(jù)被記錄在被專門分配的記錄區(qū)。但是，這種方案要求相當(dāng)大量的數(shù)據(jù)以便重現(xiàn)用于ATV的I-圖象(這將在下面示出)。
考慮一種情況，即用降低的圖象質(zhì)量(例如相當(dāng)于NTSC或比它更差的質(zhì)量)對I-圖象進(jìn)行記錄，其中只使用對8×8象素的每個DCT塊象素出現(xiàn)一次的直流(d.c.)分量的DCT系數(shù)。在這種情況下，假定有效抽樣數(shù)為1,9 20；有效掃描行為1,080，因此，塊總數(shù)為32,400。當(dāng)只有每個DCT的每6 4個分量才有一次的直流分量被轉(zhuǎn)換成8位數(shù)據(jù)時，要被記錄的總數(shù)據(jù)量為32,400字節(jié)。而且，如果給每個剩余的、用于交流(a.c.)分量的系數(shù)分配4比特，那么就需要另外的1,020,600字節(jié)的數(shù)據(jù)，因?yàn)槊總€DCT塊有63個交流分量。換言之，使用交流系數(shù)集將使要求的數(shù)據(jù)量達(dá)到32倍。另一方面，實(shí)際上，在搜索重放模式的可用數(shù)據(jù)量取決于記錄系統(tǒng)和所用記錄信號的類型。作為ATV的例子，如果傳輸數(shù)據(jù)分組被以速率19.3Mbps來傳輸，并且磁頭的旋轉(zhuǎn)速率被設(shè)為高達(dá)150rps，那么，每條磁道需有105SB的數(shù)據(jù)記錄區(qū)以便完整地記錄被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。因此，在搜索重放模式下，30SB能被作為用于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄區(qū)來進(jìn)行分配，并且因此允許的用于每個第12幀周期性出現(xiàn)的ATV信號的I-圖象的數(shù)據(jù)記錄區(qū)總量為3600SB。只記錄I-圖象的直流分量要求421SB，這相應(yīng)于允許的數(shù)據(jù)記錄區(qū)的八分之一，而記錄每個DCT塊的8字交流系數(shù)另外要求3366SB。
如果考慮能被兩類磁頭裝置(見圖3A和B)共同使用的數(shù)據(jù)區(qū)(隨后將參考圖25進(jìn)行描述)，對于3倍速搜索重放模式，30個磁道需要15個數(shù)據(jù)記錄區(qū)。這就是，在12幀的周期內(nèi)需要60個數(shù)據(jù)區(qū)，每個數(shù)據(jù)區(qū)包括60SB。這些數(shù)據(jù)區(qū)中，40個區(qū)能被有效地用于上述搜索重放模式，并且這和2,400SB或184,800字節(jié)相對應(yīng)。這種情況下，每個DCT塊所允許有的交流分量數(shù)為4.7。當(dāng)所有區(qū)域都被分配給3倍速搜索模式時，其結(jié)果就是如此。實(shí)際上，數(shù)據(jù)記錄區(qū)應(yīng)被分配給5倍速模式、15倍速模式等等，這樣每種搜索模式所允許的有效數(shù)據(jù)量就顯著減少了。例如，假設(shè)1,740SB被取作為3倍速搜索模式所允許占用的數(shù)據(jù)記錄區(qū)，那么可用記錄區(qū)達(dá)1,160SB或89,320字節(jié)。下面將進(jìn)一步討論細(xì)節(jié)。
具體地說，在實(shí)現(xiàn)高速搜索模式(例如，15倍速搜索模式)時，在30條磁道中獲得10個有效數(shù)據(jù)記錄區(qū)則需要96個已建立的記錄區(qū)。這將隨后參考圖13描述。
下面是在此描述的記錄裝置所要解決的問題(1)作為未來的廣播技術(shù)，計劃通過地面廣播、衛(wèi)星廣播和CATV來并行地傳送用于高質(zhì)量圖象的ATV廣播以及SDTV(NTSC、PAL或SECAM)。但是，沒有任何裝置既能記錄高比特率信號，又能記錄低比特率信號，因此，要求有兩類記錄裝置來記錄與其相應(yīng)的信號。(2)傳統(tǒng)的裝置與本發(fā)明不同，在本發(fā)明中具有的設(shè)備可同時記錄高比特率信號和低比特率信號，并且允許低-比特率信號被用于普遍重放和特殊重放。在傳統(tǒng)的設(shè)備中，就需用高價格、高清晰度、寬屏顯示器來顯示特殊播放的圖象，即使是在搜索模式中能重新產(chǎn)生的圖象的質(zhì)量比SCTV低的情況下。(3)因?yàn)樵谝呀?jīng)被建議為MPEG記錄和ATV記錄的特殊重放方法中只在I-圖象將被記錄并且被用于特殊重放操作，不可能平滑地重新產(chǎn)生動態(tài)圖象。(4)已有一項(xiàng)關(guān)于將幀內(nèi)和幀間分開進(jìn)行記錄的方法的報導(dǎo)。由于幀內(nèi)數(shù)據(jù)量一般是幀間數(shù)據(jù)量的10倍，這使建立用于特殊播放的記錄區(qū)非常困難。另外有一項(xiàng)建議，是將幀間轉(zhuǎn)化為幀內(nèi)以用于特殊重放，但這種方法仍增加了特殊播放所需的數(shù)據(jù)量。(5)如果被記錄信號的幀周期和多個記錄區(qū)的數(shù)量無關(guān)，那么使普通重放數(shù)據(jù)記錄位置和特殊重放數(shù)據(jù)記錄位置一致就變得很困難。這使在搜索-重放模式中確定磁帶上的數(shù)據(jù)內(nèi)容變得困難，并使數(shù)字信號處理電路復(fù)雜。(6)如果必需確保正向和反向搜索操作，僅分配用于特殊重放集的、將要被記錄數(shù)據(jù)量的記錄區(qū)。(7)關(guān)于磁頭裝置，為了在使用雙磁頭和使用單磁頭之間建立可互換性，需更大的記錄區(qū)。(8)由于在高速搜索-重放中，磁頭的重新尋跡的周期變長，不可能有效地跟隨搜索-重放速度的變化。為了系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)積極地跟隨，必須在不同地方記錄重復(fù)的數(shù)據(jù)。這就要求更大的數(shù)據(jù)記錄區(qū)。
本發(fā)明在上述問題方面已有改進(jìn)，因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種數(shù)字記錄和重放裝置，即使幀內(nèi)和幀間都根據(jù)高效編碼方案來編碼，該裝置也能在搜索-重放模式下重現(xiàn)高質(zhì)圖象。
本發(fā)明已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上述目的，并且本發(fā)明的核心如下首先，根據(jù)本發(fā)明的第一個特征，一種數(shù)字記錄和重放裝置，用于記錄和重放供普通重放用的相對高的比特率數(shù)據(jù)和供特殊重放用的相對低的比特率數(shù)據(jù)，它被這樣地構(gòu)造，使得作為特殊重放數(shù)據(jù)而進(jìn)行記錄的數(shù)據(jù)的量被適當(dāng)調(diào)整，從而使用于記錄普通重放數(shù)據(jù)的記錄區(qū)易于被改變。
根據(jù)本發(fā)明的第二個特征，一種用于記錄和重放圖象的數(shù)字記錄和重放裝置，該圖象是通過高效編碼而進(jìn)行頻帶壓縮的，該裝置被這樣構(gòu)造，使得當(dāng)既具有幀內(nèi)信息又具有幀間信息的信號被經(jīng)過處理以便記錄和重放圖象時，相對高的比特率和相對低的比特率的信號被同時記錄在接近相同的位置，而且全部的或部分的相對低的比特率的信號被用于實(shí)現(xiàn)作為視頻記錄裝置的不可缺少功能的特殊重放，從而可以自適應(yīng)地改變用于特殊重放的數(shù)據(jù)量。
本發(fā)明的第三個特征在于，一種具有上述第二特征的數(shù)字記錄和重放裝置，其中一個用于自適應(yīng)地改變特殊重放的數(shù)據(jù)量的裝置被用于在任意整數(shù)個磁道上以每個一定數(shù)量的幀作為一個單元來記錄圖象數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第四個特征，一種用于記錄和重放以高效編碼進(jìn)行了頻帶壓縮的圖象的記錄和重放裝置，它被這樣地構(gòu)造，使得當(dāng)具有幀內(nèi)信息和幀間信息的數(shù)字信號被經(jīng)過處理以便記錄和重放圖象時，相對高的比特率和相對低的比特率的信號同時地被記錄在接近相同的位置，并且相對低的比特率信號的全部或一部分被用來完成特殊重放。
其次，本發(fā)明的第五個特征是，一種具有上述第四個特征的數(shù)字記錄和重放裝置，它被構(gòu)造成這樣，使得根據(jù)MPEG方案實(shí)現(xiàn)頻帶壓縮，并且圖象數(shù)據(jù)以一個序列作為一個單元被記錄在固定數(shù)目的磁道上，該序列包括至少一個GOP(圖象組)作為一個單元，而用于特殊重放的數(shù)據(jù)量能自適應(yīng)地變化。
本發(fā)明的第六個特征是，一種數(shù)字記錄和重放裝置，它具有上面的第二特征，該裝置被構(gòu)造成這樣，使得當(dāng)在VCR磁帶上以已被記錄的數(shù)據(jù)來進(jìn)行插入和替換的方式來記錄不同的視頻節(jié)目數(shù)據(jù)時，如果用于新的被插入視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)量和平均數(shù)據(jù)量不同，可以自適應(yīng)地調(diào)節(jié)用于特殊重放的數(shù)據(jù)量，以使得用于新插入的視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)只被錄在磁帶上的規(guī)定區(qū)域上，并且被從該區(qū)域重放。
根據(jù)本發(fā)明的第七個特征，一種數(shù)字記錄和重放裝置的特征在于，其操作包括步驟接收輸入信號；將輸入信號分配到多個SYNC塊以便將數(shù)據(jù)記錄到VCR上；為了保護(hù)例如是被包括在輸入信號中的數(shù)據(jù)分組頭那樣的重要信息，將包括作為整體的重要信息或只包括例如數(shù)據(jù)分組頭那樣的重要部分的SYNC塊記錄到先前為備用數(shù)據(jù)而保留的數(shù)據(jù)區(qū)中；以及當(dāng)重要數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何錯誤并且該錯誤不能糾正時，用被記錄成備用數(shù)據(jù)的相應(yīng)SYNC塊代替具有錯誤數(shù)據(jù)的整個SYNC塊，或者用相應(yīng)的重要部分代替錯誤數(shù)據(jù)本身。
其次，本發(fā)明的第八個特征在于，一種具有上述第七個特征的數(shù)字記錄和重放裝置，它被構(gòu)造成這樣，使得可在高速操作模式下搜索被復(fù)制并記錄在備用記錄區(qū)中的數(shù)據(jù)分組頭。
本發(fā)明的第九個特征是，具有上述第七個特征的記錄和重放裝置，其中使用一種具有上述第二特征的設(shè)備，通過自適應(yīng)地改變用于特殊重放的數(shù)據(jù)量，來建立用于記錄包括重要部分或只有重要部分的SYNC塊及相似結(jié)構(gòu)的備用數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域。
最后，根據(jù)本發(fā)明的第十個特征，一種數(shù)字記錄和重放裝置包括一個同時重放磁頭；以及用于檢測有關(guān)在用該磁頭進(jìn)行記錄時被重放出的數(shù)據(jù)分組頭的誤碼的檢測電路，并且該設(shè)備被構(gòu)造成這樣，使得當(dāng)檢測電路在數(shù)據(jù)分組頭中檢測出誤碼時，記錄信號中包括數(shù)據(jù)分組頭的數(shù)據(jù)部分被重新插入到被記錄信號中，從而使數(shù)據(jù)能被正確地記錄。
為了實(shí)現(xiàn)上述特征，用到以下兩種設(shè)備。作為第一種設(shè)備，數(shù)字記錄和重放裝置包括一種能在同一節(jié)目內(nèi)容上同時記錄高比特率信號數(shù)據(jù)和低比特率信號數(shù)據(jù)的裝置；一種使用低比特率信號數(shù)據(jù)的裝置(該低比特率信號數(shù)據(jù)以分層方式既包括幀內(nèi)信息又包括幀間信息)，以產(chǎn)生特殊重放數(shù)據(jù)；一種記錄裝置，用于記錄如此形成的三類數(shù)字信號數(shù)據(jù)，從而使所有數(shù)據(jù)與被記錄的高比特率信號的幀周期相關(guān)地記錄在記錄磁頭的相同位置上；以及一種用于為記錄磁道上的特殊重放信息建立記錄區(qū)的裝置，它使得該記錄區(qū)的出現(xiàn)周期和高比特率信號幀周期之間的關(guān)系成為一個簡單的整數(shù)比，并且由某個或若干個搜索速率的1.c.m或多個1.c.m來確定記錄磁道的單元。
第二設(shè)備被這樣地構(gòu)造，使得用于低比特率的記錄區(qū)一起都被放在磁帶上大約中間的位置，以便確保使用用于搜索-重放的低比特率數(shù)據(jù)，并且各種不同搜索速率模式可用的數(shù)據(jù)組從低速搜索數(shù)據(jù)起被以分層方式分配，而記錄用于在幀之間實(shí)現(xiàn)向前可預(yù)測性編碼處理的P-圖象的區(qū)域被確保是處在用于低速搜索數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域中，從而，能重放出平滑的動態(tài)圖象。而且，所有被確保用于最低速搜索重放的數(shù)據(jù)適合于共同使用在普通重放模式下進(jìn)行的重放，因此，只用于搜索重放模式的數(shù)據(jù)被最大程度地減少。以這種配置，實(shí)現(xiàn)上述各種不同互換功能變?yōu)榭赡堋?br> 在本發(fā)明中，能基于例如19.3Mbps的ATV信號形成5Mbps或更低的低比特率信號，這樣，所形成的低比特率信號能被用于顯示和包括在ATV信號中的一樣的節(jié)目。另外，幾乎所有上述低比特率信號(包括P-圖象和雙向可預(yù)測B-圖象)適于作為搜索-重放數(shù)據(jù)而被共同使用。因此，如果在不遠(yuǎn)的將來開始同時廣播ATV信號和低比特率信號，該裝置既用于記錄同時廣播的信號，又能以搜索-重放模式重放平滑的動態(tài)圖象。另外，上述搜索-重放圖象能在低價格、小巧、重量輕的當(dāng)前系統(tǒng)的顯示器(它例如被內(nèi)裝在VTR之中)上顯示。而且，能在多媒體終端設(shè)備的顯示器上顯示搜索-重放圖象而不用變換系統(tǒng)方案。而且，如所需要的話，能在用于ATV的、寬屏面的高質(zhì)量顯示器上顯示搜索重放圖象，這只需增加簡單的雙掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)換設(shè)備。
圖1是先有的SD-VCR技術(shù)的電路框圖；圖2是先有的SD-VCR技術(shù)的SB的結(jié)構(gòu)；圖3A是先有的SD-VCR技術(shù)中按徑向相對位置設(shè)置的單芯片磁頭對的磁頭結(jié)構(gòu)的一個視圖；圖3B表示先有的SD-VCR技術(shù)中的雙芯片磁頭的磁頭結(jié)構(gòu)的一個視圖4表示了用于先有的典型ATV的傳輸數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)；圖5A用以表示采用先有的單芯片磁頭(其中，單芯片磁頭對按徑向相對位置排列)在9倍速搜索-重放模式下的數(shù)據(jù)重現(xiàn)方式的例子。
圖5B用以表示以先有的雙芯片磁頭在9倍速搜索重放模式下的數(shù)據(jù)-重現(xiàn)方式的例子。
圖6是一個框圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的記錄系統(tǒng)，其中ATV比特流被作為它的輸入。
圖7是一個框圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的重放系統(tǒng)，其中ATV比特流被作為它的輸入。
圖8是一個框圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的記錄系統(tǒng)，其中高比特率和低比特率數(shù)據(jù)被同時輸入；圖9是一個框圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的重放系統(tǒng)，其中高比特率和低比特率數(shù)據(jù)被同時輸入；圖10A是一個示意圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的磁道上的數(shù)據(jù)分組結(jié)構(gòu)，其中磁道上包括以3倍速和5倍速搜索-重放操作的數(shù)據(jù)；圖10B是一個示意圖，表示本發(fā)明第一實(shí)施例的磁道上的數(shù)據(jù)分組結(jié)構(gòu)，其中，磁道上包括以15倍速搜索-重放操作的數(shù)據(jù)。
圖11A是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中的沿磁道方向上的普通重放操作的SB結(jié)構(gòu)；圖11B是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中沿磁道方向上的輸入數(shù)據(jù)包的SB結(jié)構(gòu)；圖11C是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中的沿磁道方向上的用于特殊重放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組的SB結(jié)構(gòu)；圖12是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中的用于搜索-重放操作的磁帶上的數(shù)據(jù)分布；圖13是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中的用于15倍速重放操作的磁頭軌跡及其數(shù)據(jù)分布；圖14是一個示意圖，表示本發(fā)明的第一實(shí)施例中的用于5倍速搜索-重放操作的磁頭軌跡及其數(shù)據(jù)分布；圖15是一個框圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的記錄系統(tǒng)，其中ATV數(shù)據(jù)被作為它的輸入；圖16是一個框圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的重放系統(tǒng)，其中ATV比特流被作為它的輸入；圖17是一個框圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的記錄系統(tǒng)，其中高比特率和低比特率信號被同時輸入；圖18是一個框圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的重放系統(tǒng)，其中高比特率和低比特率信號被同時輸入；圖19A是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中當(dāng)ATV分組上的數(shù)據(jù)被分配給SB時的普通重放數(shù)據(jù)的SB結(jié)構(gòu)；圖19B是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中當(dāng)ATV數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)被分配給SB時的輸入信號的SB結(jié)構(gòu)；圖19C是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，當(dāng)ATV數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)被分配給SB時的特殊重放數(shù)據(jù)的SB結(jié)構(gòu)；
圖20是一個示意圖，表示用于本發(fā)明的第二實(shí)施例的專用磁頭的結(jié)構(gòu)；圖21A是一個示意圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中的磁帶上的GOP數(shù)據(jù)的記錄區(qū)的情況，其中數(shù)據(jù)被記錄在固定數(shù)目的磁道上；圖21B是一個示意圖，表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中的磁帶上的GOP數(shù)據(jù)的記錄區(qū)的情況，其中數(shù)據(jù)被記錄在整數(shù)數(shù)目的磁道上；圖21C是一個示意圖，表示一個比較性的例子，其中磁道不被用作用于記錄GOP數(shù)據(jù)的單元，從而作為和圖21A和21B的比較，而在那兩種情況下，第二實(shí)施例中的磁帶上具有GOP數(shù)據(jù)的記錄區(qū)；圖22A是一個示意圖，表示一種在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的磁帶上的GOP數(shù)據(jù)的記錄區(qū)中調(diào)整搜索數(shù)據(jù)量的方法，其中，用首先的50個區(qū)(大的區(qū)域具有40SB，以及小的區(qū)域具有38SB)來調(diào)整數(shù)據(jù)量；圖22B是一個示意圖，表示一種在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的磁帶上的GOP數(shù)據(jù)的記錄區(qū)中調(diào)整搜索數(shù)據(jù)量的方法，其中，用首先的3個區(qū)(大的區(qū)具有40SB，小的區(qū)域具有20SB，并且用點(diǎn)劃線表示的區(qū)域中無數(shù)據(jù))來調(diào)整數(shù)據(jù)量；圖23A是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的連接性記錄中的編輯點(diǎn)的情況；圖23B是一個示意圖，比較性地表示與圖23A所示實(shí)施例相比較的連接性記錄中的編輯點(diǎn)情況；
圖24A是一個示意圖，表示當(dāng)本發(fā)明第二實(shí)施例中的搜索數(shù)據(jù)量變化時用于搜索-重放操作的磁頭軌跡及其數(shù)據(jù)分布，其中搜索-數(shù)據(jù)的每個單元按5SB而遞增；圖24B是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中當(dāng)搜索數(shù)據(jù)量變化時用于搜索重放-操作的磁頭軌跡及其數(shù)據(jù)分布，其中每個搜索數(shù)據(jù)單元按5SB而遞減；圖25是一個示意圖，表示在本發(fā)明的第一實(shí)施例中用于3倍速搜索重放操作的磁頭軌跡及其數(shù)據(jù)分布；圖26A是一個示意圖，表示當(dāng)在編輯時將視頻節(jié)目插入或記錄到磁帶上時的磁帶上數(shù)據(jù)記錄區(qū)的情況，以及和本發(fā)明第二實(shí)施例中相似的情況；以及圖26B是一個示意圖，表示當(dāng)在編輯時將視頻節(jié)目插入或記錄到磁帶上時的磁帶上數(shù)據(jù)記錄區(qū)的情況，以及與圖26A所示實(shí)施例相比較時的類似情況。
下面將描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
開始，圖6和8表示一個應(yīng)用了本發(fā)明的舉例性的VCR的記錄部分的框圖，而圖7和9表示相同例子的重放部分的框圖。盡管將參考SD-VCR來描述該實(shí)施例，但本發(fā)明將不限于SD-VCR系統(tǒng)。也就是說，本發(fā)明與糾錯碼(ECC)、數(shù)據(jù)調(diào)制和解調(diào)方案、磁帶類型、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及輔助機(jī)構(gòu)都無關(guān)。
圖6和7表示一種情況，其中輸入ATV比特流信號以形成用于特殊播放的數(shù)據(jù)。圖8和9表示一種情況，其中高速和低速比特流都作為輸入信號被提供，并且低速比特流被用于形成用于特殊播放的數(shù)據(jù)。
當(dāng)?shù)退贁?shù)據(jù)信號被輸入時，數(shù)據(jù)能被搜索數(shù)據(jù)和普通重放模式下的低速數(shù)據(jù)信號共同使用。相反地，ATV比特流數(shù)據(jù)或高比特率信號被用于準(zhǔn)備搜索數(shù)據(jù)時，所產(chǎn)生的搜索數(shù)據(jù)被只用于該目的的作為專用數(shù)據(jù)。
用一種情況來舉例表示基本操作，其中，輸入的是ATV比特流。
在圖6中，輸入側(cè)的數(shù)據(jù)分組接口部分221和典型ATV解碼器一樣。首先，該裝置接收ATV比特流211，并檢測數(shù)字同步碼，以從相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組頭形成所要求的時序信號。術(shù)語“數(shù)據(jù)分組頭”(packet header)在這里被用來指不同的所有頭。ATV的傳送層包括一個鏈接分組頭(Link header)和一個適配分組頭(adaptation header)。被MPEG用來傳送的層包括一個PES分組頭以及用于不同的較低級別層的分組頭。該裝置按照鏈接分組頭、適配分組頭、PES分組頭等實(shí)現(xiàn)諸如數(shù)據(jù)攏頻、PID處理等所需的處理。
之后，裝置開始在速率轉(zhuǎn)換器222中轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)速率，其中，輸入數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化成兩類數(shù)據(jù)流，即用于普通重放模式和搜索模式的數(shù)據(jù)流。
對于用于普通重放模式的數(shù)據(jù)，將比特流(188字節(jié)×2＝376字節(jié))的兩個數(shù)據(jù)分組分配給5個SD-VTR SYNC塊(被稱作SB塊)并被記錄在其中(77字節(jié)(有效區(qū))×5＝385字節(jié))。在重放中，找到所有數(shù)據(jù)，以重新構(gòu)成原始比特流，并將其輸出。
按如下方式來準(zhǔn)備和記錄用于搜索-重放模式的數(shù)據(jù)首先在數(shù)據(jù)分組和分組頭處理電路225中分析每個數(shù)據(jù)分組的語法，并且按可編長度碼來解碼有效數(shù)據(jù)(在可變長度碼的解碼部分226中)。然后，DCT系數(shù)選擇電路227從數(shù)據(jù)中選出DCT系數(shù)，并且從這些系數(shù)為相應(yīng)的搜索-重放模式構(gòu)造數(shù)據(jù)。在這個實(shí)施例中，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖器228、229和230中準(zhǔn)備了三類數(shù)據(jù)，即，用于3倍速模式、5倍速模式和15倍速模式的數(shù)據(jù)。下面將更詳細(xì)地討論。
然后，多路復(fù)用器223對用于普通重放的數(shù)據(jù)和用于搜索重放模式的三類數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用，以形成下面的磁帶結(jié)構(gòu)型式(tapepattern)。為完成這項(xiàng)操作，磁道映象信號生成電路224產(chǎn)生一個控制信號，用于根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分組頭、SB號和磁道信號進(jìn)行復(fù)用。
按照和普通SD-VCR中一樣的方法來進(jìn)行記錄時的后續(xù)處理，這就是，給數(shù)據(jù)加上糾錯信號，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行24-25調(diào)制，并且通過記錄放大器(設(shè)置在SD-VCR重放系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制/解調(diào)/記錄器231中)將其記錄在磁帶上。
這里，在普通重放和搜索重放模式下，操作都按普通SD-VCR方式一樣進(jìn)行，數(shù)據(jù)在通過重放放大器和量化器之后，對其進(jìn)行數(shù)字調(diào)制和糾錯(在SD-VCR重放系統(tǒng)中的數(shù)字解調(diào)/ECC231中進(jìn)行)。然后在SB數(shù)據(jù)處理電路322中，對SB數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別。
在普通重放模式下，緩沖器323控制來自SB數(shù)據(jù)處理電路322的信號的時序，并且將信號輸出到多路分離器324，該多路分離器324處理該數(shù)據(jù)，以使其成為與初始數(shù)據(jù)分組一樣。數(shù)據(jù)分組重建電路325實(shí)現(xiàn)速率轉(zhuǎn)換和添加分組頭等操作，并通過數(shù)據(jù)分組接口326輸出所獲得的數(shù)據(jù)。
在搜索-重放模式下，在SB數(shù)據(jù)處理電路322中，完成了相同數(shù)據(jù)的鑒別之后，特殊重放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組處理電路327組構(gòu)來自分組頭的數(shù)據(jù)、有效數(shù)據(jù)、無效數(shù)據(jù)(填充字節(jié))。然后再插入填充字節(jié)，這樣，最終數(shù)據(jù)就變成了188個字節(jié)的數(shù)據(jù)分組。
在多路分離器324中實(shí)現(xiàn)普通重放數(shù)據(jù)和特殊重放數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換以及對特殊重放數(shù)據(jù)輸出時序的控制，而由數(shù)據(jù)分組頭處理和時序信號生成電路328來產(chǎn)生控制信號。
下面，圖11A到11C表示作為磁帶結(jié)構(gòu)型式的例子的一個磁道上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖11A到11C表示了一個磁道上的數(shù)據(jù)排列結(jié)構(gòu)。
在這些圖中，用沿磁道方向上排列的SB單元表示數(shù)據(jù)。如圖10A所示，用于5倍速和3倍速模式的數(shù)據(jù)大約位于磁道中間部分。這種排列允許5倍速模式和3倍速模式共享數(shù)據(jù)。用于15倍速模式的數(shù)據(jù)被分成5個段，如圖10B所示排列。
在本發(fā)明中，考慮了正向和反向搜索模式以及兩種磁頭的排列方式。在兩類磁頭排列方式之一中包括有兩個磁頭，它們排列在一個共同的基片上，類似于一個雙方位磁頭(使用雙芯片磁頭的情況)；另一種結(jié)構(gòu)具有兩個以徑向相對位置排列的磁頭(使用單芯片磁頭的情況)。
圖12表示包含15倍速模式的所要保有的記錄區(qū)。圖13和14表示用于15倍速、5倍速和3倍速的磁帶上的磁頭軌跡，以及軌跡和用于相應(yīng)的搜索-重放模式的數(shù)據(jù)位置之間的關(guān)系。
表1表1表示用于將為每種搜索-重放模式而寫入的所有數(shù)據(jù)的SB數(shù)只用于15倍速率的數(shù)據(jù) 132(1)5倍速率 378(2)只用3倍速率的數(shù)據(jù) 292(3)總計 802(4)表2為搜索-重放模式而讀出的數(shù)據(jù)量區(qū)域數(shù)區(qū)域內(nèi)SB數(shù)總SB數(shù)15倍速率2 12 24(5)96BS(因?yàn)?2幀組成一個I-圖象)5倍速率 6 40 240(6)3倍速率 10 40 400(7)總計18 644(8)表3可用于搜索-重放模式的數(shù)據(jù)量用于SD-VCR輸入的數(shù)據(jù)率24.94Mbps(9) 4050SB*ATV比特流 19.30Mbps(10) 3175SB*上述兩者之間的差異(對于搜索-重放模式) 5.32Mbps(11) 875SB**在數(shù)據(jù)平均分配給所有磁道的情況下，30個磁道上的SB數(shù)。
875SB＞802SB(4)剩余73SB(12)當(dāng)要考慮一些因素(例如，正向和反向搜索重放操作、磁頭排列類型、為搜索-重放增加起始位置數(shù))時，有必要記錄重復(fù)的數(shù)據(jù)。如圖12所示的，30條磁道(即，所有搜索-重放模式速度倍數(shù)的最小公倍數(shù)的2倍)被選擇作為用于記錄區(qū)域排列型式的一個周期。因此，即使當(dāng)用于15倍速度模式的記錄區(qū)已被確保在5個磁道的范圍，以降低用于15倍速度模式的鎖定時間，該區(qū)域與用于5倍速度模式的記錄區(qū)精確地相對應(yīng)，從而使記錄區(qū)域能有效地被共享。下一步，將詳細(xì)說明用于搜索模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在從ATV比特流中準(zhǔn)備出用于搜索的數(shù)據(jù)的情況下，假定每個GOP包括12幀，其中只有一幀(即I-圖象)被用作搜索數(shù)據(jù)，用于搜索的數(shù)據(jù)將按如下方式結(jié)構(gòu)。這里，各色度信號的信號分量比是4∶1∶1，并且12幀的120個磁道與I-圖象相對應(yīng))。
在單一幀中DCT塊的數(shù)目1,920×1,080/64＝32,400(13)假定，分配給Y-信號的直流分量和色度信號1個字節(jié)，分配給有最低頻率的兩個交流分量系數(shù)1個字節(jié)，分配給有次最低頻率的三個系數(shù)0.5個字節(jié)，并且，數(shù)據(jù)被平均地分配給30條磁道。在這種情況下，在30條磁道內(nèi)用于3倍速度模式搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)為32,400×1.5/4×2.5/77＝395 SB(14)(＜400SB(7)，剩余部分5(15))。
當(dāng)分配給Y-信號的直流分量和色度信號1個字節(jié)，分配給有最低頻率的兩個交流分量系數(shù)0.5個字節(jié)時，5倍速率模式搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)目為32,400×1.5/4×1.5/77＝237SB(16)(＜240SB(6)，剩余3(17))。
當(dāng)平均分配給Y-信號的直流分量和色度信號0.6個字節(jié)時，SB數(shù)是32,400×1.5/4×O.15/77＝24SB(18)(＜24SB(5)，剩余0(9))。
圖(15)、(17)和(19)中表示的剩余的SB可被用于保護(hù)象數(shù)據(jù)分組頭那樣的重要數(shù)據(jù)之類等目的。除數(shù)據(jù)分組頭外，ATV包括一些重要信息，諸如，由程序映象表和程序相關(guān)表等組成的程序特別信息。因此，在這些重要信息和數(shù)據(jù)分組頭中，通過考慮它們的重要性，根據(jù)用于保護(hù)的可用數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)目，在事先選擇出將被保護(hù)的數(shù)據(jù)。
下一步將描述第二實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)。
在此描述的第一實(shí)施例有如下問題。當(dāng)普通重放數(shù)據(jù)將被編輯時，例如，如果輸入數(shù)據(jù)由已經(jīng)基于MPEG方案而被數(shù)據(jù)壓縮過的數(shù)據(jù)組成，那么必須以每個GOP作為單元或以一個序列為單元來完成編輯工作，該序列包括幾個GOP作為一個單元。在這種情況下，當(dāng)兩個GOP之間的邊界點(diǎn)出現(xiàn)在磁道中間時，從機(jī)械精度和控制特性的角度來看，在編輯時很難記錄從那個點(diǎn)起的下一個信號。具有這些功能的裝置將變得太昂貴，特別是作為通用VCR而言。在編輯時通過插入方式來記錄視頻節(jié)目的情況下，如果監(jiān)視器顯示視頻節(jié)目的時間和分配給用于插入視頻節(jié)目的區(qū)域的時間相等，那么其數(shù)據(jù)量就可以彼此不同。特別是，如果將被插入的數(shù)據(jù)量不比該區(qū)域所能記錄的數(shù)據(jù)量小，那么，不可能實(shí)現(xiàn)插入記錄。顯然，對于用在ATV中的編碼器和MPEG來說，平均數(shù)據(jù)速率是確定的，但是，對于每個GOP，數(shù)據(jù)量則未被明確規(guī)定。如果它們之間數(shù)據(jù)量差異太大，那么空白期或分配給非顯示圖象的顯示時間將變得長。這將會引起多種錯誤，諸如解碼器的緩沖區(qū)下溢或者監(jiān)視器上圖象的不連續(xù)性。為了避免這一點(diǎn)，必須在監(jiān)視器上顯示不必要的圖象。
而且，被用于保護(hù)象數(shù)據(jù)分組頭等那樣的重要部分的記錄區(qū)必須事先被設(shè)定。因此，如果有很多數(shù)據(jù)要被保護(hù)，那么，必須選擇要被保護(hù)的數(shù)據(jù)。相反地，如果沒有數(shù)據(jù)要被保護(hù)，那么保有記錄區(qū)就變得沒用處。
與之相反，在第二實(shí)施例中，可編輯的幀數(shù)被作為一個數(shù)據(jù)單元，它被分配給整數(shù)個磁道，從而用于編輯工作所需的控制等功能就被簡化了。這就是說，提供了一種用于調(diào)整在記錄特殊重放數(shù)據(jù)(特別是搜索-重放數(shù)據(jù))時的數(shù)據(jù)量的裝置，以便控制記錄階段的總數(shù)據(jù)量，從而使總數(shù)據(jù)量能和能被記錄在整數(shù)條磁道上的數(shù)據(jù)量相對應(yīng)。因此，任何編輯點(diǎn)都出現(xiàn)在磁道開始之處，這樣就沒必要考慮伺服信號的連續(xù)性或用于PLL操作的信號的連續(xù)性，這是在進(jìn)行編輯工作時(例如，從磁道中間點(diǎn)開始連接性記錄時)應(yīng)該注意到的事。沒有必要采取措施來防護(hù)這樣一種偶然性，即由于缺乏機(jī)械互換性的精度，而使應(yīng)被保有的信號數(shù)據(jù)被錯誤地擦除。
通過上述的用于在記錄中調(diào)整特殊重放數(shù)據(jù)量的裝置，能夠自適應(yīng)地建立將被用于保護(hù)重要部分(例如被包括在輸入信號中的數(shù)據(jù)分組頭)的記錄區(qū)。這就是說，當(dāng)輸入信號比特流被分配給將被記錄在VCR中的SB之后，包括了重要部分的SB作為備用數(shù)據(jù)被記錄。在重放時，如果不能對包括重要部分的某個SB進(jìn)行糾錯，就由作為備用數(shù)據(jù)被記錄的相應(yīng)SB代替整個錯誤的SB?；蛘?，當(dāng)只把例如數(shù)據(jù)分組頭這樣的重要部分分配給SB時，以及如果包括了數(shù)據(jù)分組頭等的重要部分不能被糾錯，那么，只有出錯部分才被作為備用數(shù)據(jù)來存儲的相應(yīng)重要部分所代替。
按照這種方式，在第二實(shí)施例中，例如，根據(jù)例如為19.3Mbps的ATV信號形成搜索數(shù)據(jù)，并且，兩類數(shù)據(jù)(即普通重放數(shù)據(jù)和搜索數(shù)據(jù))被記錄在磁帶上接近于相同的位置上。同時，通過考慮從輸入比特流所得到的GOP數(shù)據(jù)量，自適應(yīng)地設(shè)定搜索數(shù)據(jù)量，然后，在記錄階段如此建立的數(shù)據(jù)就作為一個整體被記錄在整數(shù)條的磁道上。因此，這一方案在記錄時不再要求更復(fù)雜的控制，過去，在為了完成(象連續(xù)性記錄這樣的)編輯時通常需要這些復(fù)雜控制，在這里新記錄的數(shù)據(jù)將被記錄在已經(jīng)記錄有數(shù)據(jù)的磁帶上，從而使較前的數(shù)據(jù)將與較后的數(shù)據(jù)相連續(xù)地記錄。另外，本發(fā)明的方案不要求有大的間隙，這種間隔是在傳統(tǒng)方法中當(dāng)沒有控制時在已記錄的信號數(shù)據(jù)和新記錄的信號數(shù)據(jù)之間所必需的。這就是說，可以通過有效地利用磁帶而不必設(shè)置浪費(fèi)性的大間隔來記錄信號。而且，由于無需象過去習(xí)慣做的那樣為了考慮已完成(象這種連續(xù)性記錄的)編輯工作的磁帶的可交換性，而需提高機(jī)械精度或?qū)π盘栠M(jìn)行復(fù)雜的控制，因此，這種裝置適于大批量生產(chǎn)。
在過去，當(dāng)某個視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)被插入或記錄時，如果將被插入的數(shù)據(jù)量稍微大于記錄區(qū)，那么，不可能插入數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，由于在記錄階段通過調(diào)整搜索數(shù)據(jù)量而使總的數(shù)據(jù)量受到了控制，因此，就可以插入數(shù)據(jù)量大于磁帶上的被指定區(qū)域的視頻節(jié)目?；蛘?，即使將被插入的數(shù)據(jù)量小于指定的區(qū)域，也可以記錄視頻節(jié)目而不存在不連續(xù)性。因此，本發(fā)明的方法不僅通過參考某個視頻節(jié)目的顯示期間的時鐘時間(該時鐘時間是不可靠的，因此不可依靠它)就能夠確定插入該視頻節(jié)目是否可行，并且還使得能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際的插入記錄操作。而且，在傳統(tǒng)裝置中，直到某個視頻節(jié)目完整地被實(shí)際接收之前，不能確定該視頻節(jié)目是否能被插入，這是因?yàn)?，在接收結(jié)束時不能知道將被插入的信號數(shù)據(jù)量。特別是，當(dāng)將被插入的記錄數(shù)據(jù)量大于指定的插入?yún)^(qū)時，超出指定的插入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)必須被拋棄。但是，通過本發(fā)明的方法，如果，例如通過廣播節(jié)目安排表能夠知道將被插入的某個視頻節(jié)目或其中一部分的所需時間，就能實(shí)現(xiàn)包括連續(xù)性記錄在內(nèi)的編輯工作。
下面將描述本發(fā)明第二實(shí)施例的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。第二實(shí)施例的描述將以與上述第一實(shí)施例中的數(shù)字VCR相比較的方式來進(jìn)行。
圖15和17表示本實(shí)施例的記錄部分的框圖，而圖16和18表示同一實(shí)施例的重放部分的框圖。和第一實(shí)施例(在圖6到9中表示)的VCR結(jié)構(gòu)的不同之處是，在記錄側(cè)，有檢測GOP中數(shù)據(jù)量的電路401(被稱作GOP數(shù)據(jù)檢測電路401)、和用于控制搜索數(shù)據(jù)的量的信號生成電路402(被稱作搜索數(shù)據(jù)控制信號生成產(chǎn)路402)，而在重放側(cè)，有通過檢測專用磁頭的SB選擇信號生成電路404(基于專用磁頭的SB選擇信號生成電路404)、以及數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405。
本發(fā)明將不限于SD-VCR系統(tǒng)。也就是說，本發(fā)明與糾錯碼(ECC)、數(shù)字調(diào)制和解調(diào)方案、磁帶類型、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及伺服機(jī)械無關(guān)。只要輸入數(shù)據(jù)速率能被調(diào)整，并且數(shù)據(jù)分組格式能被轉(zhuǎn)換，那么，任何數(shù)字輸入都能被處理，并且任何數(shù)字VCR都能被使用。下面將通過示例性SD-VCR來描述該實(shí)施例。
本實(shí)施例能被用于ATV比特流作為高比特率信號被輸入的情況、以及從ATV比特流準(zhǔn)備特殊重放數(shù)據(jù)的情況(記錄側(cè)見圖15，而重放側(cè)見圖16)，并且其中高數(shù)據(jù)率比特流和低數(shù)據(jù)率比特流都作為輸入信號被輸入，并且從低數(shù)據(jù)率比特流中準(zhǔn)備特殊重放數(shù)據(jù)(記錄側(cè)見圖17，以及重放側(cè)見圖18)。由于作為本實(shí)施例的基本操作，在圖15和圖17的裝置之間是一樣的，并且在圖16和18的裝置之間也一樣，因此只對圖15和16所示裝置進(jìn)行描述。
首先，將描述記錄側(cè)的操作(圖15)。輸入的ATV比特流通過接口之后，被輸入到GOP數(shù)據(jù)檢測電路401之中，并在那里計算每個GOP中的數(shù)據(jù)量。然后，搜索數(shù)據(jù)控制信號生成電路402檢查緩沖器中的上溢/下溢情況，并且輸出和被檢測條件相對應(yīng)的可接受的搜索數(shù)據(jù)量。這就是，電路402具有預(yù)定信息，其中根據(jù)每個不同緩沖器關(guān)于上溢和下溢的條件規(guī)定了可接受的搜索數(shù)據(jù)量。根據(jù)如此指定的搜索數(shù)據(jù)量，DCT系數(shù)選擇電路227為先前建立起的每種搜索速率模式選擇適當(dāng)數(shù)量的搜索數(shù)據(jù)(這里，具有三種搜索速率模式)。磁道映象信號生成電路224生成用于控制復(fù)用器223的控制信號，從而當(dāng)復(fù)用器復(fù)用不同種類數(shù)據(jù)(即，普通重放數(shù)據(jù)、±15倍速率數(shù)據(jù)、±5倍速率數(shù)據(jù)、±3倍速率數(shù)據(jù)、和用于備份數(shù)據(jù)分組頭的數(shù)據(jù))時，這些數(shù)據(jù)的每一個都能被記錄在磁道的位置上。由搜索數(shù)據(jù)控制信號生成電路402形成關(guān)于轉(zhuǎn)換的定時的信息。
上述搜索數(shù)據(jù)控制信號生成電路402根據(jù)數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405中先前指定的數(shù)據(jù)量(對不同數(shù)據(jù)中的每一個)產(chǎn)生數(shù)據(jù)量控制信號。
而且，上述搜索數(shù)據(jù)控制信號生成電路402有另一種功能。這就是，根據(jù)先前在ROM405中為每種不同搜索速度模式所確定的可接收搜索數(shù)據(jù)量，電路402生成控制信號以用來控制用于不同速率模式的不同數(shù)據(jù)緩沖器，在磁道映象信號生成電路224中，根據(jù)搜索數(shù)據(jù)量事先地建立起搜索數(shù)據(jù)分配。電路224生成輸出信號以用來控制復(fù)用器223并適當(dāng)?shù)胤峙銼B，從而，能根據(jù)被檢測到的搜索數(shù)據(jù)量自適應(yīng)地形成磁帶上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型式。
在再生成操作中，如圖16所示，在普通重放模式和搜索-重放模式，基于專用磁頭的SB選擇信號生成電路404將根據(jù)新提供的一個字節(jié)數(shù)據(jù)的專用分組頭(dedicated header)來鑒別SB。SB數(shù)據(jù)處理電路322根據(jù)數(shù)據(jù)的類型適當(dāng)?shù)赝瓿赊D(zhuǎn)換，從而使普通重放數(shù)據(jù)的SB被輸出到緩沖器，而搜索-重放數(shù)據(jù)的SB被輸出到特殊重放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組處理電路327、以及數(shù)據(jù)分組頭處理和時間信號生成電路328。圖20表示了專用分組頭的結(jié)構(gòu)，其細(xì)節(jié)將在稍后描述。然后，在搜索重放中找到的數(shù)據(jù)被重新構(gòu)造成有數(shù)據(jù)分組結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，它能被ATV解碼器解碼。
下面參考圖19A到19C，通過解釋一個其中使用了國際上一致的SD-VCR的例子，來說明在本實(shí)施例中將ATV數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分配到SB。將ATV比特流上的兩個數(shù)據(jù)分組(188字節(jié)×2＝376字節(jié))分配給5個SD-VTR SB(77字節(jié)(有效區(qū))×5＝385字節(jié))，并且以那種格式進(jìn)行記錄。剩余9字節(jié)中，每個SB的一個字節(jié)被用于上述專用分組頭，如圖19A到19C所示。5個SB中每一個的剩余4個字節(jié)被用于以結(jié)構(gòu)型式數(shù)據(jù)來填充，作為可被識別為空位數(shù)據(jù)的填充字節(jié)?；蛘?，還能使用用于其它目的的存儲數(shù)據(jù)空間。圖19A說明這樣一種情況，其中剩余的4個字節(jié)中的2個字節(jié)被插入SB。插入方式已被寫在上述專用分組頭中，從而在重放過程中被插入的部分能被恢復(fù)成普通比特流。圖19B表示用于特殊重放的數(shù)據(jù)的SD-VCR SB的例子。將輸入比特流分配給SD-VCR SB的方法不限于以上例子。
現(xiàn)在，將對這樣一種情況進(jìn)行描述，其中本發(fā)明的輸入比特流上的GOP被逐個地找到，并且每個被找到的GOP上的數(shù)據(jù)被記錄到固定數(shù)目的磁道上。在NTSC信號(幀頻率59.94Hz)被記錄到SD-VCR上的情況下，如果磁鼓以150rps(9000rpm)的速率旋轉(zhuǎn)，那么每幀上的數(shù)據(jù)被分配給10條磁道。這就是，GOP中的幀號乘以10磁道/幀從而成為該固定磁道數(shù)。例如，如果一個GOP由12幀組成(隨后將通過這種情況的實(shí)例進(jìn)行描述，即GOP具有12幀)，相應(yīng)的磁道數(shù)是120。因此，數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件就被建立，從而包括搜索數(shù)據(jù)在內(nèi)的總數(shù)據(jù)就可分配給120條磁道。在數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405中規(guī)定了這些條件。圖21A至21C表示了數(shù)據(jù)存儲方式。在圖21A至21C中，雙向箭頭指明GOP上的數(shù)據(jù)區(qū)域。
現(xiàn)在，將對這樣一種情況進(jìn)行描述，其中本發(fā)明的輸入比特流將被以每GOP為一單元進(jìn)行處理，并且每個GOP上的數(shù)據(jù)被記錄在任意整數(shù)條磁道上。如果輸入數(shù)據(jù)的增加量等于或少于通過從磁道上的SB總數(shù)中減去磁道上用于搜索數(shù)據(jù)的SB的數(shù)目之差所計算出的數(shù)的一半，那么確保用于搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)就要減去如此計算而得的SB數(shù)，從而可以防止磁道數(shù)的增加。另一方面，如果輸入數(shù)據(jù)增加量大于通過從磁道總SB數(shù)中減去磁道上用于搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)所計算得到的數(shù)目的一半，那么用于搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)就增加，從而去使用另一條磁道。
當(dāng)輸入數(shù)據(jù)量減少時，進(jìn)行同樣的操作。這就是，不論增加或減少，用于GOP幀數(shù)的記錄磁道數(shù)通過增加或減少搜索數(shù)據(jù)量而保持為一個整數(shù)。其結(jié)果是，磁道內(nèi)沒有無效數(shù)據(jù)，這樣能提高磁帶上記錄區(qū)的使用效率。
關(guān)于數(shù)據(jù)的排列，通過增加或減少用于3倍速率搜索模式數(shù)據(jù)的記錄區(qū)來調(diào)整總的數(shù)據(jù)量。圖22A和22B表示這種情況的例子。由于用于15倍速率模式的有效重放數(shù)據(jù)數(shù)量較少，所以如果數(shù)據(jù)量變化，圖象質(zhì)量就受到很大影響，因此，在這個實(shí)施例中，即使數(shù)據(jù)量大幅度變化，也應(yīng)該通過調(diào)整多數(shù)用于3倍速率模式和5倍速率模式的數(shù)據(jù)量來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)量。
當(dāng)實(shí)際上準(zhǔn)備好的搜索數(shù)據(jù)量被調(diào)整到如上所計算出的搜索數(shù)據(jù)量時，不需要以精確的方式完成調(diào)整。如果實(shí)際準(zhǔn)備好的搜索數(shù)據(jù)量處在計算出的值之內(nèi)，那么它可能有用，并且對于實(shí)際操作，能夠容許有數(shù)十比特那樣大的差值。
從上述方案可以很顯而易見，在編輯時，是以一個GOP作為一個單元、或者以包括某一個或幾個GOP在內(nèi)的序列作為一個單元來進(jìn)行記錄。這時，作為一個單元的GOP或序列的數(shù)據(jù)被記錄在整數(shù)條磁道上。這就增加了對設(shè)備機(jī)械精度的容限，并使得易于進(jìn)行控制。
更具體地說，當(dāng)用于編輯的記錄操作從磁道中間開始時，需提高磁頭安裝的絕對位置的精度，以便精確地調(diào)整PG脈沖的絕對位置以及檢索信號從而控制記錄的定時。而且，為了保持可互換性，需要有更高的精度。然而，即使這種精度被增加到最大程度，也不可能實(shí)現(xiàn)完全連續(xù)的記錄。
而且，由于在編輯點(diǎn)上信號的相位變化，所以從PLL操作的角度看，最好提供前同步區(qū)信號(preable)。因此，不可能消除所希望的新數(shù)據(jù)開始點(diǎn)和新數(shù)據(jù)實(shí)際記錄點(diǎn)之間的浪費(fèi)部分。圖23B表示了這種情況。在這個圖中的間隙和前同步區(qū)是被給出的、僅用于連接性記錄的浪費(fèi)部分。
當(dāng)GOP的末端處在磁道的中間時，如果用于編輯的記錄操作被強(qiáng)制從下一磁道開始，那么就能避免上述問題。但是，除了包括GOP的尾端的SB落在磁道末端的情況之外，這種方法都會增加浪費(fèi)部分。
如果給GOP單元的普通重放數(shù)據(jù)分配固定數(shù)目的磁道，那么就必須根據(jù)普通重放數(shù)據(jù)量的改變量來改變搜索數(shù)據(jù)量。這就是說，如果如同在先有技術(shù)的例子中所說的那樣，普通重放數(shù)據(jù)量包括30條磁道內(nèi)的3175個SB，那么，30條磁道上的搜索數(shù)據(jù)量最多可改變64SB(它大約是輸入數(shù)據(jù)的2％，并且和0.47條磁道相對應(yīng))。因此，搜索模式的圖象質(zhì)量會受到很大影響。
在磁道數(shù)改變、但保持為整數(shù)的情況中，假設(shè)GOP中最后搜索數(shù)據(jù)例如是40SB，并且由于一條磁道上用于視頻信號的有效數(shù)據(jù)量是135SB，則按如下計算得到一個數(shù)被作為閾值來建立(135－40)/2＝47.5SB在這種情況下，如果，例如普通重放情況下的數(shù)據(jù)比對于整數(shù)條磁道通常的可記錄數(shù)據(jù)量增加了47SB，則搜索數(shù)據(jù)量被減少47SB，從而防止磁道數(shù)增加，并且，如果普通重放時的數(shù)據(jù)增加48SB則增加一條磁道，并且搜索數(shù)據(jù)量也增加47SB(135-40-48)。因此，搜索數(shù)據(jù)量的變化能被限制在47SB之內(nèi)，搜索模式時的圖象質(zhì)量不會有顯著變化，并且觀察者不會注意到質(zhì)量有降低。
當(dāng)實(shí)行這種控制時，如果連續(xù)地出現(xiàn)許多GOP，每個GOP包含著增加了(48＋n)SB(其中，n＝0，1，…47)的數(shù)據(jù)量(這是對于整數(shù)條磁道的通常的可記錄數(shù)據(jù)量的超出量，并且因而每個GOP的搜索數(shù)據(jù)增加(47－n)SB，則在相應(yīng)于由用于搜索數(shù)據(jù)的SB引起的增加的時間的期間內(nèi)，不可能從VCR輸入側(cè)緩沖器內(nèi)讀取用于普通重放的數(shù)據(jù)，并在緩沖器中建立這些未被檢索的數(shù)據(jù)。發(fā)生這種情況是因?yàn)樵黾右粭l磁道時，輸入數(shù)據(jù)量應(yīng)該增加，但是，只有搜索數(shù)據(jù)被記錄在該增加磁道的剩余部分，并且只有等到下一個磁道出現(xiàn)時才能將數(shù)據(jù)記錄在下一個GOP上。因此，未被檢索的數(shù)據(jù)在緩沖器中積累，可能引起VCR輸入側(cè)緩沖器的溢出。因此，在VCR輸入側(cè)緩沖器設(shè)有用于監(jiān)視溢出狀態(tài)的設(shè)備，這樣，如果緩沖器中的數(shù)據(jù)將要溢出，可迫使本裝置去減少搜索數(shù)據(jù)并減少記錄磁道數(shù)，從而加速緩沖器中數(shù)據(jù)的檢索，即使上述的數(shù)據(jù)增加量是48SB或更多時也是如此。
如果連續(xù)地出現(xiàn)許多GOP，每個GOP包含著增加了1SB到47SB的數(shù)據(jù)量，(這是對于整數(shù)條磁道通常的可記錄數(shù)據(jù)量的超出量)，則可以使VCR的輸入緩沖器下溢。在這種情況下，操作受到控制，從而與上述情況相反地強(qiáng)行加上一條磁道。
在數(shù)據(jù)量減少的情況下，則以模擬方式來控制操作。這就是，如果連續(xù)地出現(xiàn)許多GOP，每個GOP包含著減少了mSB(其中，m＝0，1，…，47)的數(shù)據(jù)量，并且因此每個GOP增加的搜索數(shù)據(jù)為mSB，從而不減少磁道數(shù)，則裝置將受到控制以防止數(shù)據(jù)溢出。相對地，如果連續(xù)地出現(xiàn)許多GOP，每個GOP包含著減少了(48＋m)SB的數(shù)據(jù)量，并且搜索數(shù)據(jù)被減少(47－m)SB以減少一條記錄磁道，則裝置將受到控制以防止數(shù)據(jù)下溢。
而且，當(dāng)數(shù)據(jù)增加mSB的情況和數(shù)據(jù)減少(48＋m)SB的情況交替出現(xiàn)時，裝置將受到控制以防止下溢。當(dāng)數(shù)據(jù)增加(48＋m)SB的情況和數(shù)據(jù)減少mSB的情況交替出現(xiàn)時，裝置將受到控制以防止上溢。
因?yàn)樵趯?shí)際操作中，在足夠長時間內(nèi)輸入的數(shù)據(jù)速率受到控制而會聚到恒定數(shù)據(jù)率，因此很少出現(xiàn)連續(xù)地跨過許多GOP的類似趨勢。但是，如果象場景改變那樣的非正常狀態(tài)發(fā)生，上述情況可能局部地發(fā)生。
在這種情況下，當(dāng)所舉例子中的值和上面一樣時，搜索數(shù)據(jù)量的最大變化為135－40＝95SB
關(guān)于輸入數(shù)據(jù)，由于每個GOP的數(shù)據(jù)量平均會聚于一定值，只要VCR輸入緩沖器有足夠大的容量，上述問題將不會發(fā)生。但是，從費(fèi)用的角度看，最好是減少緩沖器的容量，因此最好通過比較上述控制電路與緩沖器的費(fèi)用，從而選擇一種較低廉的方法。
盡管在上面的描述中搜索數(shù)據(jù)量被規(guī)定為40SB，但是，也可以使用任何其它值。而且，對每條磁道，這個值可以變化。這就是說，如果搜索數(shù)據(jù)量根據(jù)磁道而不同，可事先在數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405中設(shè)定該值，這樣就能容易地進(jìn)行如上的處理。
關(guān)于至此所說明的記錄操作，將參考具體例子詳細(xì)說明其中的基本操作(這個例子將不會限制本發(fā)明)。
首先，在數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405中事先設(shè)定輸入比特流上GOP的數(shù)據(jù)量；一個閾值(根據(jù)該數(shù)據(jù)量來確定該閾值，并且基于該閾值確定磁道數(shù)應(yīng)當(dāng)增加或減少)；一些記錄磁道；以及搜索數(shù)據(jù)量。對于輸入數(shù)據(jù)流，為每個GOP計算出數(shù)據(jù)量。然后，通過檢查用以指示VCR緩沖器狀態(tài)的標(biāo)志以確認(rèn)是否上溢或下溢，并且檢索記錄磁道數(shù)以及搜索數(shù)據(jù)量，這些都是根據(jù)數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件建立ROM405中的閾值來確定的，然后，就進(jìn)行操作。從輸入比特流中準(zhǔn)備出所要求的、適當(dāng)?shù)乃阉鲾?shù)據(jù)量。用于不同速率模式的數(shù)據(jù)緩沖器228、229和230按下面方法被用來為不同搜索重放模式準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。這就是，被用于準(zhǔn)備上述搜索數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)將由在可變長度碼解碼部分226解碼的DCT系數(shù)的直流分量的系數(shù)、以及交流分量組成(當(dāng)一個DCT塊是由8×8象素組成時，有63個交流分量，盡管它們中有許多為“0”)。在DCT系數(shù)選擇電路227中，從這些數(shù)據(jù)中選擇每種搜索-速率模式所需數(shù)目的直流分量和交流分量。在選擇時，根據(jù)數(shù)據(jù)處理?xiàng)l件設(shè)定ROM405中的設(shè)定值來設(shè)定各種不同搜索-速率模式的直流分量和交流分量的選擇值。之后，實(shí)行將數(shù)據(jù)映象到磁帶上。在映象中，用于普通重放的數(shù)據(jù)和搜索數(shù)據(jù)被登記在磁帶的位置上。如所需的那樣延遲輸入數(shù)據(jù)。
參考圖12所示的一個例子，其中解釋了當(dāng)數(shù)據(jù)的大小等于或大于普通重放操作數(shù)據(jù)的一半時數(shù)據(jù)便變得有效的情況下，修改每種搜索-速率模式的數(shù)據(jù)量的方法。圖24A和24B表示修改的方法。圖24A表示的是每個搜索數(shù)據(jù)增加5SB的情況，而圖24B表示每個搜索數(shù)據(jù)減少5SB的情況。這些圖是根據(jù)圖14所示的、用于5倍速率模式的磁帶結(jié)構(gòu)型式的例子，其中，對于每個搜索數(shù)據(jù)區(qū)修正±5SB(在這個例子中，具有9個記錄區(qū)域)。
在120條磁道中(GOP將由多達(dá)12個幀組成)，SB數(shù)是9×5×120/30＝180SB。對這么大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行修改。當(dāng)然，要增加或減少的SB數(shù)可根據(jù)情況而改變，或者，要被改變的SB數(shù)根據(jù)每條磁道而變化。
當(dāng)整個場景變化時，這樣大的數(shù)據(jù)量變化特別易于發(fā)生。
在上面的示例性VCR中，由于在3倍速率搜索模式下可找出所有用于3倍速率數(shù)據(jù)的搜索數(shù)據(jù)區(qū)，因此在如同上述那樣當(dāng)數(shù)據(jù)量的變化是發(fā)生在許多不同分布的搜索-數(shù)據(jù)區(qū)之中、以及在數(shù)據(jù)量的變化是發(fā)生在少數(shù)相鄰的磁道之中這兩種情況之間時，其結(jié)果沒有不同。
在這個例子(圖13)中的15倍速度模式的情況下，由于伺服鎖定因而用于15倍速率的搜索數(shù)據(jù)被排列在5條磁道的區(qū)間；如果磁頭從某個磁道開始進(jìn)行15倍速率搜索，磁頭通過計數(shù)每五條磁道找不出第一和第二出現(xiàn)的磁道上的數(shù)據(jù)。在某種情況下，例如，對于3倍速率搜索的數(shù)據(jù)也實(shí)行這一操作，如上所述，如果在一個特定磁道上進(jìn)行搜索數(shù)據(jù)量的調(diào)整，那么，在搜索模式下，被顯示圖象的質(zhì)量將根據(jù)搜索從哪個磁道上開始而變得不同。
為了在雙芯片磁頭排列(或在單芯片磁頭排列)中使用于一次特定的正向(或反向)搜索重放的數(shù)據(jù)不被減少，最好是使要發(fā)生變化的搜索數(shù)據(jù)量平均地分配給至少多條磁道。
如果要發(fā)生變化的數(shù)據(jù)量少到只有幾個SB，并且因而數(shù)據(jù)量的變化對搜索的圖象的質(zhì)量產(chǎn)生的影響很小，則可以在任何磁道上集中地進(jìn)行數(shù)據(jù)量的改變。
因?yàn)?，在任何重放模式下進(jìn)行重放時重放出數(shù)據(jù)必需按SB級別分類成用于搜索模式的數(shù)據(jù)、和用于普通重放的數(shù)據(jù)，所以為此需要有專用分組頭。在本發(fā)明的實(shí)施例中，一個SB(例如，77字節(jié))中的有效數(shù)據(jù)區(qū)的1個字節(jié)被分配給專用分組頭。因此，SB中的可用數(shù)據(jù)區(qū)是76字節(jié)。
圖20表示了用于此目的的專用分組頭的結(jié)構(gòu)例子。專用分組頭的前3個字節(jié)被用來指示SB的類型，這就是，普通重放數(shù)據(jù)、3倍速率搜索數(shù)據(jù)、5倍速率搜索數(shù)據(jù)、15倍速率搜索數(shù)據(jù)、和用戶定義數(shù)據(jù)。接下來的3個比特用于指明SB中的備用數(shù)據(jù)量。剩余2個比特中，一個被用于指明GOP的開始SB，另一個指明GOP的終止SB。專用分組頭并不限于上述結(jié)構(gòu)。這就是說，應(yīng)當(dāng)這樣來構(gòu)造分組頭，使得可滿足輸入比特流與SB相對應(yīng)的方案。
根據(jù)在本發(fā)明第一實(shí)施例的從(1)到(19)中所計算的數(shù)據(jù)量來對第二實(shí)施例進(jìn)行描述。假定GOP由12個幀組成，在SD-VCR顯示出圖象的12幀時，SD-VCR將數(shù)據(jù)寫到120條磁道上。
首先，描述GOP數(shù)據(jù)被寫在固定數(shù)目的磁道(例如，120條磁道)上的情況。例如，如果輸入信號中的GOP的數(shù)據(jù)量減少100SB，應(yīng)當(dāng)只從用于3倍速率搜索模式的數(shù)據(jù)中減去100SB。這就是說，在這個例子中，從確保用于該模式的292SB中減去用于3倍速率搜索模式的數(shù)據(jù)而成192SB。因?yàn)樵谶@種情況下，用于搜索-模式數(shù)據(jù)的磁道結(jié)構(gòu)型式具有一個為30條磁道的周期；將30條磁道作為一個單元來考慮，則30條磁道上的數(shù)據(jù)應(yīng)減少25SB(100SB除以4)。因此，例如從前10條磁道中的每一條中減去2SB，并且從接下來的5條磁道中的每一條中減去1SB。
在這種情況下，改變的數(shù)量既能被分配給和雙磁頭排列相對應(yīng)的雙向搜索數(shù)據(jù)、又能分配給和單芯片磁頭排列相應(yīng)的雙向搜索數(shù)據(jù)。因此，參考圖25，按一種磁頭排列方式在搜索操作時可被檢索和使用的數(shù)據(jù)量將如下進(jìn)行計算400－(100×10/15)＝333SB(20)(當(dāng)結(jié)果包括小數(shù)時，將其略去)在這種情況下，由于SB數(shù)應(yīng)除以4，所以會出現(xiàn)有一些數(shù)字不可除的情況。考慮這些不可除的情況，控制電路需要變得龐大。為避免這一點(diǎn)，讓我們略去除法過程并且為每120條磁道(120磁道對應(yīng)于一個GOP)考慮進(jìn)行數(shù)據(jù)變化處理。然后，把要被減少的數(shù)據(jù)量分配給60條磁道，這些磁道中只具有用于3倍速率模式的搜索數(shù)據(jù)區(qū)。這就是說，由前20條磁道的每一條上的搜索數(shù)據(jù)中減去1SB，并且從剩余的40條磁道的每一條的搜索數(shù)據(jù)中減去2SB。
數(shù)據(jù)的分配并不局限于上述方法。例如，考慮到120條磁道的情況時，則也可以從包含著搜索數(shù)據(jù)的前50條磁道中的每一條中減去2SB。或者，也可以從最后幾條(例如，3條)磁道中減去100SB。在圖22A和22B中示出了數(shù)據(jù)調(diào)整方式。
當(dāng)要被改變的數(shù)據(jù)量這樣多時，可以通過調(diào)整僅用于3倍速率模式的搜索數(shù)據(jù)而不必調(diào)整用于5倍速率模式的搜索數(shù)據(jù)就能處理此數(shù)據(jù)的減少情況。但是，隨著變化數(shù)據(jù)量的進(jìn)一步增加，用5倍速率模式的搜索數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)并且能夠被用來實(shí)行對數(shù)據(jù)量的調(diào)整。
下一步，將描述這樣一種情況，其中，不固定數(shù)目的磁道被用來記錄GOP數(shù)據(jù)，而磁道數(shù)按整數(shù)條磁道變化。象在上面的例子中那樣，假定GOP數(shù)據(jù)增加到100SB。假定第121條磁道包括40SB的搜索數(shù)據(jù)，即使所有40SB都被減去，還有60SB的存儲量。由于這一數(shù)據(jù)量欠缺超出上述閾值47.5SB，因而磁道數(shù)增加。例如，當(dāng)增加一條磁道時，剩余的存儲量就變成為100－(135－40)＝5SB這個數(shù)目小于47.5SB，從而不再增加更多的磁道，并且將通過將第121條磁道上的搜索數(shù)據(jù)減少到35SB來補(bǔ)償存儲量(即5SB)。
在上述情況中，包括搜索數(shù)據(jù)的GOP數(shù)據(jù)最終能被記錄在整數(shù)條(具體地說，121條)磁道上。如果增加量是142SB，用于將要被調(diào)整的搜索數(shù)據(jù)的SB數(shù)是142－95＝47SB在這種情況下，將增加1條磁道。
參考圖25，用于3倍速率模式的搜索數(shù)據(jù)存在于第109條(相應(yīng)于No.18)、第110條(相應(yīng)于No.19)、第112條(相應(yīng)于No.21)、第115條(相應(yīng)于No.24)、第116條(相應(yīng)于No.25)、和第118條(相應(yīng)于No.27)磁道上。在這6條磁道中，從第109條磁道中減去搜索數(shù)據(jù)7SB，并且從剩余的5條磁道的每一條中減去8SB。在這種情況下，只調(diào)整用于3倍速率模式的數(shù)據(jù)，從而成功地從用于單芯片磁頭排列的數(shù)據(jù)中和用于雙芯片磁頭排列的數(shù)據(jù)中減去基本上相同多的數(shù)據(jù)。對將要被減少的SB的調(diào)整不局限于上述分配。
下面將描述保護(hù)例如數(shù)據(jù)分組頭的重要部分的方法。為了保護(hù)象數(shù)據(jù)分組頭這樣的重要部分以及使能數(shù)據(jù)分組頭被高速搜索，應(yīng)當(dāng)保護(hù)某一個或幾個SB。通過按上述方式自適應(yīng)地使將要被用于搜索重放的數(shù)據(jù)量減少幾個SB，或通過利用備用SB(例如，SD技術(shù)說明中的視頻輔助區(qū)域)就能做到這一點(diǎn)。所得到的SB被用于記錄包含著數(shù)據(jù)分組頭的SB的拷貝。
保護(hù)方法中的一種包括從比特流中找出諸如數(shù)據(jù)分組頭這樣的重要部分的步驟、將找到的數(shù)據(jù)分配給一些SB的步驟、以及將SB記錄成數(shù)據(jù)分組頭和其它重要部分的備份的步驟。
另一保護(hù)方法包括有如下各步驟復(fù)制一些包含著象ATV數(shù)據(jù)分組頭這樣的重要部分的SB；將被復(fù)制的SB按原樣分配并記錄到被確保用于保護(hù)的SB中，以產(chǎn)生一個備份；當(dāng)包含著ATV數(shù)據(jù)分組頭的原始SB不能被糾錯時，用相應(yīng)的備份SB來替換整個的有錯的SB。
特別地，當(dāng)每個包括188字節(jié)的兩個ATV數(shù)據(jù)分組被分配給5個SB時；如果，例如5個SB中的兩個包含著數(shù)據(jù)分組頭，則該兩個SB應(yīng)該且能夠被按原樣記錄以產(chǎn)生一個備份。在重放時，如果SB被發(fā)現(xiàn)有錯并且不能糾正，那么就用作為備份而記錄的相應(yīng)SB來取代整個該SB。
當(dāng)只包含圖象數(shù)據(jù)的SB有不顯著的錯誤時，圖象質(zhì)量必然稍有變差。但是，即使稍有錯誤的數(shù)據(jù)被恢復(fù)成將要被輸入到ATV解碼器中的ATV比特流時，如果數(shù)據(jù)分組頭中無錯誤，那么裝置將不會在操作系統(tǒng)中引起異常情況。除此之外，因?yàn)閳D象數(shù)據(jù)本身包括異常的標(biāo)志，并且將標(biāo)志設(shè)置成表示在ATV數(shù)據(jù)分組頭中“出現(xiàn)錯誤”。
當(dāng)被錄是ATV信號時，要進(jìn)行保護(hù)的數(shù)據(jù)分組頭例如包括適配分組頭、PES分組頭等。作為其他的重要信息的例子，包括程序說明信息等。當(dāng)有許多SB需要作備份時，為了達(dá)到記錄備份數(shù)據(jù)的目的，可以把要被記錄的搜索數(shù)據(jù)量設(shè)定成不大的數(shù)據(jù)量。
關(guān)于鏈接分組頭(link header)，因?yàn)槊總€數(shù)據(jù)分組有一個鏈接分組頭，當(dāng)整個SB被保留用于備份時，不可能拷貝鏈接分組頭，因?yàn)檫@樣要有太多的SB將被備份。因此，當(dāng)整個SB應(yīng)被備份時，不記錄用于鏈接分組頭的拷貝。因此，當(dāng)鏈接分組頭不能被糾錯時，有三種可能的方法來處理這種情況。即ATV數(shù)據(jù)分組本身應(yīng)被放棄；鏈接分組頭中的出錯標(biāo)志應(yīng)被置位；或者，通過根據(jù)相鄰ATV數(shù)據(jù)分組中的鏈接分組頭來猜測PID、連續(xù)性標(biāo)志和量化控制，以便將一種固定結(jié)構(gòu)型式的SYNC以及在要被輸出的ATV中不使用的標(biāo)志附加到如此預(yù)測的數(shù)據(jù)中。在這些方法中，只要不引起系統(tǒng)故障，就可以應(yīng)用其中任何一種。
為了實(shí)現(xiàn)如上的替換，可使用上述5個SB中的剩余4個字節(jié)。在記錄時，這些備用數(shù)據(jù)區(qū)(1至4字節(jié))被分配給包含著將要被備份的ATV數(shù)據(jù)分組頭的SB并被用于編號。進(jìn)行計數(shù)以便使備份SB和原始SB有相同號碼。因此，在重放時，如果不能糾正SB的錯誤，就用有相同號碼的備份SB代替這個SB。
后一種方法能同時備份圖象數(shù)據(jù)和重要數(shù)據(jù)，并且，此方法和只備份重要部分的方法相比時，從磁帶使用效率的角度看是降低了。但是，由于這種方法不影響字節(jié)-單元控制和字節(jié)-單元處理(這二者在處理ATV比特流中象數(shù)據(jù)分組頭這樣的短-長度數(shù)據(jù)等時都是必需的)，因而控制和處理電路能被簡化。
本發(fā)明可使用除上面實(shí)施例所用的之外的其它VCR，所謂的可同時重放的VCR即為其中之一。這種VCR使用雙芯片磁頭并且能夠在數(shù)據(jù)被記錄之后立即重放出數(shù)據(jù)。在可同時重放的VCR中，一個磁頭位于雙芯片磁頭的向前例(相對于磁鼓的旋轉(zhuǎn)方向是向前)，該磁頭記錄包含數(shù)據(jù)分組頭的SB，在該磁頭剛剛完成記錄之后，位于雙芯片磁頭后側(cè)的另一個磁頭將重放出這個在先剛剛記錄的SB以便檢查記錄情況。如果VCR檢測到SB的丟失情況，該設(shè)備就重放這個有問題的SB的正確數(shù)據(jù)并重新插入SB以將其記錄在正確的位置上。
為了實(shí)現(xiàn)以上操作，VCR需作為備份而存儲將被使用的每個SB，直到該同時重放裝置判斷出是否發(fā)生SB丟失為止。這種方法對于采取措施防止記錄中出現(xiàn)丟失是有效的。
下一步，將對搜索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。我們假定，普通重放數(shù)據(jù)如上面所描述的那樣增加100SB，并且考慮將要被記錄的搜索數(shù)據(jù)量減少100SB的方法。與此同時在這個實(shí)施例中可被讀出的3倍速率搜索數(shù)據(jù)被限制在333SB以內(nèi)(上述的(20))。在第一個實(shí)施例中，當(dāng)3倍速率搜索數(shù)據(jù)被產(chǎn)生時，2.5字節(jié)被分配給5個交流系數(shù)。如果這種分配減少到1.2字節(jié)，從而總共2.1字節(jié)被分配給Y-信號的直流分量和兩個色度信號以及交流分量，則3倍速率搜索數(shù)據(jù)量從395SB(14)減少到332SB(20)，這樣，就使數(shù)據(jù)量落在上面指定的333SB(20)的范圍之內(nèi)。這時，剩余的5SB(15)減少到1SB。這個剩余的SB可被用于備份數(shù)據(jù)分組頭。
以除上述搜索數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方法之外的任何方法，通過改變比特分配、適當(dāng)?shù)剡x擇系數(shù)量、和選擇合適的塊，從而可自適當(dāng)?shù)馗淖兯阉鲾?shù)據(jù)量。
現(xiàn)在，描述將視頻節(jié)目作為被編輯數(shù)據(jù)插入的情況。在這種情況下，如果要被插入的視頻節(jié)目的顯示時間大約和將要被視頻節(jié)目替代的磁帶上的數(shù)據(jù)的時間相等，那么可以指望視頻節(jié)目平均量大約等于將被替代的磁帶上的數(shù)據(jù)的平均量。因此，可以基本上實(shí)施上述的對編輯工作有益的插入-記錄過程。因?yàn)樵诒景l(fā)明中可以調(diào)整搜索數(shù)據(jù)量，即使兩個數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)量之間有些小的差異，也可能通過調(diào)整搜索數(shù)據(jù)量精確地將節(jié)目數(shù)據(jù)插入到將要被替代的數(shù)據(jù)之中。圖26A和26B說明插入記錄的情況，在圖26A和26B中，雙向箭頭指示GOP上的數(shù)據(jù)區(qū)域。
如在上面的第一實(shí)施例中所說明的那樣，因?yàn)镾D-VCR處理的是用于記錄的、數(shù)據(jù)速率為24.94Mbps的數(shù)據(jù)而ATV比特流的數(shù)據(jù)速率是19.30Mbps，因而SD-VCR可記錄的數(shù)據(jù)是ATV系統(tǒng)的1.3倍。這就是說，如果所有用于搜索數(shù)據(jù)的區(qū)域都用于記錄將要被插入的視頻節(jié)目，則平均可以記錄如同記錄普通ATV比特流時的大約1.3倍的數(shù)據(jù)。但是，如果這樣地記錄數(shù)據(jù)，搜索畫面將不能被顯示。當(dāng)如圖16和18那樣進(jìn)行低比特速率信號的記錄時，輸出必須作為低比特速率信號來進(jìn)行傳送。因此，數(shù)據(jù)區(qū)不能被完全地消除，但能在一定的范圍之內(nèi)調(diào)整數(shù)據(jù)量。
即使將要被插入的數(shù)據(jù)量較少，也能在一定程度上通過將緩沖器控制和快進(jìn)控制相組合來實(shí)現(xiàn)短數(shù)據(jù)的插入以及對其連續(xù)重放。例如，當(dāng)將29分59秒的視頻節(jié)目插入到30分的區(qū)域中時，將在普通重放操作中顯示出1秒鐘的無用圖象。但是，這種操作被加以控制，從而使得與1秒相對應(yīng)的各磁道被“快進(jìn)”，而在與快進(jìn)相應(yīng)的時間里的顯示空白將被緩沖器中的圖象數(shù)據(jù)所填充?？梢酝ㄟ^擴(kuò)大緩沖器容量來增加空白時間，但是，緩沖器容量的增加加大了開銷。特別地，如果要使裝置能處理1分鐘空白，當(dāng)數(shù)據(jù)速率是19.3Mbps(是1秒所要求的19.3M比特的60倍)時，緩沖器容量要求1.2G比特，從而造成費(fèi)用的增加。這種方案有這樣的局限性，但是，如果數(shù)據(jù)量不是非常地不同，觀察者能夠連續(xù)地看到內(nèi)容，而不會在被插入視頻節(jié)目的期間以及這之前和之后有不舒服的感覺。
在這種情況下，用戶有必要在插入視頻節(jié)目之前提前在用戶區(qū)中設(shè)定控制規(guī)程。將被設(shè)定的內(nèi)容例如包括有多少條磁道是快進(jìn)的；以及經(jīng)過多少秒之后數(shù)據(jù)開始被重放，并且被傳送給緩沖器；以及其它所需信息。
在第一實(shí)施例中，已經(jīng)被記錄的視頻節(jié)目和新的、來自其它的源的視頻節(jié)目通常不能被單個VCR設(shè)備連續(xù)地記錄(需要兩個VCR設(shè)備)，但是通過有效地利用上述方案，可以用一個VCR來實(shí)現(xiàn)記錄，就象這兩個視頻節(jié)目是被連續(xù)地進(jìn)行記錄那樣，盡管這里存在著一定的限制性。
盡管是針對這樣的一種情況進(jìn)行了上述所有特征的描述的，這種情況就是將ATV比特流用來準(zhǔn)備用于普通重放和用于特殊重放的數(shù)據(jù)，但是，本發(fā)明將不被限于此。這就是說，可以用相似的方法記錄及重放通過MPEG 2編碼的頻帶壓縮圖象數(shù)據(jù)。
本發(fā)明是用于提供一種記錄裝置，該裝置用于記錄用于ATV、HDTV等具有寬的帶寬的電視信號，近年來，作為不久的將來的高質(zhì)量、具有寬屏顯示的電視裝置，它們吸引了廣大公眾注意。這就是說，本發(fā)明將提供這樣一種數(shù)字VTR，它能處理同時的廣播，或者它在記錄比特率為17至60Mbps的頻帶壓縮視頻節(jié)目時，能產(chǎn)生出具有相同的節(jié)目內(nèi)容的相對的低比特率信號(有效抽樣被減半、有效行被減半的1.5-5Mbps)，并且使用了該相對的低比特率信號作為數(shù)據(jù)以用于特殊重放。
根據(jù)本發(fā)明，用于自適應(yīng)地改變搜索數(shù)據(jù)量的設(shè)備，可使得將整數(shù)條磁道分配給GOP從而來簡化編輯工作，盡管在采用利用可變長度碼的高效編碼方案的數(shù)字VTR中對整數(shù)條磁道的分配曾經(jīng)是困難的。因此，本發(fā)明的裝置將從來不從磁道的中間開始進(jìn)行記錄，并且將足夠的精度容差提供給設(shè)備中的機(jī)構(gòu)以及使用于控制的精度可有足夠的容差(該控制作用用來維持可互換性，以使磁帶結(jié)構(gòu)型式符合標(biāo)準(zhǔn))，因此，該裝置適用于批量生產(chǎn)。
由于用于自適應(yīng)地改變搜索數(shù)據(jù)量的該設(shè)備能夠形成和保護(hù)記錄區(qū)域，所以，可以錄制象數(shù)據(jù)分組頭ATV或MPEG 2比特流被保護(hù)記錄區(qū)那樣的重要部分，如果在原始的重要數(shù)據(jù)中出現(xiàn)錯誤并且不能被糾正，就用備份數(shù)據(jù)代替出錯數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明的裝置幾乎不會產(chǎn)生系統(tǒng)級別上的錯誤。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字記錄和重放裝置，既能用于記錄和重放用于普通重放的相對高的比特率數(shù)據(jù)，又能用于記錄和重放用于特殊重放的相對低的比特率數(shù)據(jù)，其特征在于，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整要被作為特殊重放數(shù)據(jù)來進(jìn)行記錄的數(shù)據(jù)量，從而使用于記錄普通重放數(shù)據(jù)的記錄區(qū)易于被改變。
2.一種數(shù)字記錄和重放裝置，用于記錄和重放用高效編碼進(jìn)行了頻帶壓縮的圖象，其特征在于，當(dāng)既有幀內(nèi)信息又有幀間信息的數(shù)字信號經(jīng)處理以記錄和重放圖象時，相對高的比特率和相對低的比特率信號被同時地記錄到接近相同的位置上，并且全部或部分的相對低的比特率的信號被用于實(shí)現(xiàn)作為視頻記錄裝置不可缺少的功能的特殊重放，從而可自適應(yīng)地改變用于特殊重放的數(shù)據(jù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的記錄和重放裝置，其特征在于，一個用于自適應(yīng)地改變特殊重放數(shù)據(jù)量的裝置被用于將以一定數(shù)目的幀作為一個單元來將圖象數(shù)據(jù)記錄在任意整數(shù)條磁道上。
4.一種數(shù)字記錄和重放裝置，用于記錄和重放用高效編碼進(jìn)行頻帶壓縮的圖象，其特征在于，當(dāng)既有幀內(nèi)信息又有幀間信息的數(shù)字信號經(jīng)處理以記錄和重放圖象時，相對高的比特率和相對低的比特率的信號同時地被記錄在接近相同的位置上，相對低的比特率信號的全部或部分被用于實(shí)現(xiàn)特殊重放。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字記錄重放裝置，其特征在于，根據(jù)MPEG方案實(shí)現(xiàn)頻帶壓縮，并且圖象數(shù)據(jù)以一個序列作為一個單元被記錄到固定數(shù)目的磁道上，所述序列包括至少一個GOP作為一個單元，而用于特殊重放的數(shù)據(jù)量可自適應(yīng)地變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的數(shù)字記錄和重放裝置，其特征在于，其中，當(dāng)通過在VCR磁帶上插入和替換已經(jīng)被記錄的信號來記錄不同的視頻節(jié)目數(shù)據(jù)時，如果用于新的被插入視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)量和平均數(shù)據(jù)量不同，可以自適應(yīng)地調(diào)整用于特殊重放的數(shù)據(jù)量，從而使得用于新插入的視頻節(jié)目的數(shù)據(jù)只被記錄在磁帶上的規(guī)定區(qū)域中，并且從該區(qū)域被重放。
7.一種數(shù)字記錄和重放裝置，其特征在于，其操作包括步驟接收輸入信號；將輸入信號分配到多個SYNC塊或相似物上，以便將數(shù)據(jù)記錄到VCR上；為了保護(hù)例如是被包括在輸入信號中的數(shù)據(jù)分組頭那樣的重要信息，將包括作為整體的重要信息或只包括例如數(shù)據(jù)分組頭那樣的重要部分的SYNC塊，記錄到事先為備用數(shù)據(jù)保留的數(shù)據(jù)區(qū)中；并且當(dāng)重要數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何錯誤且該錯誤不能被糾正時，用被記錄成備用數(shù)據(jù)的相應(yīng)SYNC塊代替有錯誤數(shù)據(jù)的整個SYNC塊，或者用相應(yīng)的重要部分取代錯誤數(shù)據(jù)本身。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字記錄和重放裝置，其特征在于，其中，可在高速操作模式下搜索被復(fù)制且記錄在備用記錄區(qū)中的數(shù)據(jù)分組頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的記錄和重放裝置，其特征在于，當(dāng)既有幀內(nèi)信息又有幀間信息的數(shù)字信號經(jīng)過處理來記錄和重放圖象時，相對高的比特率和相對低的比特率信號被同時地記錄在接近相同的位置上，相對低的比特率信號的全部或部分被用于完成特殊重放，從而，通過自適應(yīng)地改變特殊重放的數(shù)據(jù)量，來建立用于包括重要部分或只有重要部分的SYNC塊及相似結(jié)構(gòu)的備用數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域。
10.一種數(shù)字記錄和重放裝置，包括同時重放磁頭；用于在用所述磁頭進(jìn)行記錄時檢測同時地重放的數(shù)據(jù)分組頭中的誤碼的檢測電路，其特征在于，當(dāng)所述檢測電路在數(shù)據(jù)分組頭中檢測到誤碼時，記錄信號中的包含著數(shù)據(jù)分組頭的數(shù)據(jù)部分被重新插入到被記錄信號中，從而使數(shù)據(jù)能夠被正確地記錄。
全文摘要
同時記錄相同視頻節(jié)目的兩種數(shù)字信號的數(shù)字記錄和重放裝置，由高效編碼產(chǎn)生的相對高的速率信號或相對低的速率信號被記錄在磁帶上大致相同的位置，當(dāng)?shù)捅忍芈市盘柋黄胀ㄖ胤藕退阉?重放所共用時，或者當(dāng)它只被用于搜索-重放時，調(diào)整搜索-重放數(shù)據(jù)量，這樣在一幀或一些幀上作為一個單元用于編輯工作的數(shù)據(jù)能被記錄到整數(shù)條磁道上。
文檔編號H04N5/92GK1133532SQ9510841
公開日1996年10月16日 申請日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月14日
發(fā)明者野上浩昭, 片山浩誠 申請人:夏普公司