CN1069802C - 高分辨率vcd视频编解码处理方法及播放装置 - Google Patents
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Abstract
高分辨率优画质VCD，包括高分辨率优画质格式系统，及按此格式生产的产品，其主要特点是，记录显示的视频对象，包括视频、音频和叠加图文，制作不同密度的视盘。播放机中，光盘信号处理、伺服驱动电路、MPEG解码电路都按SVCD格式进行相应的设计和调整，可获得高空间分辨率、高质量图象和伴音，实现VCD的创新。这种格式系统VCD称为超级VCD，简称SVCD。
Description
本发明属于视、音频和数据光盘存储、播放系统，特别涉及到高分辨率、优画质VCD激光视盘及其播放装置。目前已有的VCD(Video-CD)技术是采用普通CD盘片的基本物理参数和记录格式，符合我国国家标准CD数字音频系统，采用CD-ROM/XA(CD只读扩展存储器)的数据结构，记录按照MPEG1(即活动图像专家组，ISO11172)压缩编码的活动图像和伴音，码率在1.5Mbps(兆比特/秒)以下，所录光盘为只读式光盘，在VCD视盘机、CD-ROM播放设备或其它硬件及软件平台上播放，可获得满屏活动图像和CD音质。这一技术符合我国电子行业标准《VCD系统技术规范》，该技术在国内外已形成很大的产业，但在使用中用户感到的缺陷是图像清晰度不高，水平分辨率只有250线，画质不好，具体感受如运动图像的不连续性，马赛克(小方块)、边缘图像模糊等，同时，信息交互性不强，这些缺陷都有待在原有技术基础上加以改进。
本发明的目的就是针对已有技术的缺陷，采用与上述不同的一种MPEG2技术和新的数据检索结构、不同的盘片记录密度，以克服上述缺陷，达到高分辨率、高画质、高保真特性，实现VCD系统创新，称之为S-VCD。
本发明是依靠下述技术方案来实现的。一种高分辨率优画质VCD，包括高分辨率优画质格式系统及按此格式生产的产品，其主要特点是，这一VCD格式为：
1.记录显示的视频对象包括视频活动图像、音频、迭加图文。
(1)视频活动图像，采用MPEG2(ISO13818)可变码率(VBR)编码，编码的平均码率在1.5Mbps～2.50Mbps，码率变化范围在1.0Mbps～6.50Mbps，视频流一个；编码的视频对象包括PAL制(625/50)、NTSC制(525/60)TV信号，以及电影图像信号。可选择的编码处理的象素结构如表1。
表1 编码处理的像素结构
方式 PAL制 NTSC制
1/2 D1 352×576 352×480
※2/3 D1 480×576 480×480
※3/4 D1 528×576 528×480
D1 704×576 704×480
其中D1为广播分量数字录象机的一种格式
※ 为新设立的格式
编码的平均码在1.5Mbps～3.5Mbps
(2)对于音频；采用MPEG1，也可采用MPEG2层2固定码率(CBR)及可变码率(VBR)编码，码率在32Kbps～384Kbps范围内，(取样频率44.1KHz或48KHz，量化比特数为16或20)，编码音频可为两路立体声(四声道)，也可以是5.1声道的AC-3编码，音频流为至少2个，可扩展到4个。
(3)对于叠加图文；采用游长比特图编码，每象素可以2比特，传输流可用1～8个，也可以更多，视具体情况确定。
2.对于数据检索结构；＂数据检索＂是属于在盘上记录数据时考虑如何取出数据的一种排列方式，本发明提出两种检索结构，
第一种，(a)按ISO9660文件系统结构；
(b)是以包含在S-VCD信息区中的数据为基础。
第二种，可以用简单的播放机就可实现对S-VCD信息的读取，因为这些数据在视盘中的位置是固定的。
按照这种S-VCD格式生产的盘片及播放机产品，依下述步骤处理：
1.在已有12cm直径的盘片上按三种不同密度记录：
(1)基本型：一倍于VCD密度(与已有VCD相同)，其物理参数(如轨迹、节距、记录坑长)和物理格式(如调制方式、误码校正方式、记录编码)均与VCD相同。
(2)扩展型a：两倍于VCD密度，轨迹节距为1.0～1.15um范围，其它物理参数(如外形尺寸、盘厚要求)与原VCD基本相同。
(3)扩展型b：高倍于VCD密度(2倍以上)，轨迹节距小于1.0um，激光波长和其他物理参数作相应修改，如激光波长修改后，记录坑长相应修改。
2.高分辨率VCD播放装置，其硬件基本组成类同原VCD，但其中光头从光盘上读出信号的RF放大处理、通道数字信号处理、伺服驱动电路都是按照S-VCD格式系统的要求进行调整，对MPEG解码电路则按2/3D1的MPEG2编解码要求进行重新设计。
以上步骤的实现，可达到播放图象清晰度提高，水平分辨率≥350线，画质改善，马赛克、运动不连续性明显减少，每张盘片(12cm直径)播放时间，基本型为大于等于45分钟，扩展型由原有的74分钟扩展到100～135分钟，声音可以实现4种或4种以上语言，实现双路立体声或5.1声道，达到环绕声效果。画面叠加图文可以由用户操作(加/关)，实现多文字显示。播放设备可以做成简单的视听播放机，也可以做成交互性强的多媒体视盘机。本发明最终获得高空间分辨率、高质量图象和伴音，从而实现VCD的创新。
采用本发明所设计的步骤，盘片制作中，只需改变视、音频压缩编码设备，其它设备基本不变就可生产S-VCD视盘，播放机的成本基本不增加或增加极少。
下面结合附图进一步说明实施例。
附图说明：
图1为S-VCD视、音频压缩编码和著作(Authoring)系统框图；
图2为S-VCD视盘制作流程框图；
图3为S-VCD视盘播放设备总框图；
图4播放设备系统主程序流程图；
其中，图1表明要记录到S-VCD盘片上的视频、音频以及叠加图形文字(图文)。第一，用“S-VCD视音频编码器”按S-VCD格式要求的象素结构(3/4D1，2/3D1或1/2D1)的平均码率、可变最高码率以及MPEG2标准的基本规定进行压缩编码。完成编码视频基本流、音频基本流以及叠加图文流，再送到“S-VCD节目流编码器”，在这里按S-VCD格式规定进行系统编码，将前述的基本流编码成打包基本流(PES)和节目流(PS)，使得每个PES小包成为2310～2312字节、每个逻辑包成为2324字节的PS流。第二，将PS流送到“S-VCD格式编码器”，在这里按CD-ROM/XA的数据结构进行格式化编码。即专用数据按CD-ROM/XA模式2方式1编码成2048字节，再加上误码检验码成为2352字节的逻辑扇区；MPEG2视音频数据按CD-ROM/XA的模式2方式2编码成2352字节。第三，格式化了的2352字节扇区，再送到“CD-DA编码器”，进行交叉交织里德索罗门(CIRC)误码校正编码、8-14调制等，最后刻录到CD-R光盘上，该光盘成为提供VCD母盘制作的数据盘。
图2表明盘片制作。由CD-R盘提供S-VCD数据，由CD-DA母盘制作设备按CD母盘制作工艺制作S-VCD母盘、盘片压模，再由压模压制S-VCD视盘。
图3表示高分辨率VCD播放装置实施例所包含的几个部分，主要由光头与机械驱动机构(A)、光盘读出信号处理与伺服驱动电路(B)、MPEG2解码电路(C)等三部分组成。
高分辨率VCD播放装置的光头和机械驱动机构(A)中的光头2从S-VCD盘片1读出信号，送到光盘读出信号处理和伺服驱动电路(B)。在这里首先经RF放大器6的AGC放大和均衡处理，然后送到数字信号处理器DSP 7，进行锁相、数据分离、8-14解调、误码校正(ECC)等处理，得到复用的SVCD数据流，再送到MPEG2解码电路(C)。在RF放大器6和数字信号处理器DSP 7中，还分别检出光头聚焦误差和跟踪伺服误差、光盘转动的速度和相位误差。这些误差经伺服驱电路8，分别送到(A)的光头聚焦控制线包和跟踪控制线包3、进给电机4和光盘驱动电机5。方框9为CPU芯片，控制RF放大器6和数字信号处理器DSP7。
高分辨率VCD播放装置中，MPEG2解码电路(C)对来自数字信号处理器7的SVCD数据流，首先经解复用电路10的分析处理，得到视频、音频、迭加图文数据，分别经视频解码器11、音频解码器13和图文解码器12解码出视频、音频和迭加图文数据输出。14为CPU，控制解码电路的工作，以及与光盘读出信号处理电路的通信。CPU14也可以直接内装在MPEG2解码芯片里。
Claims (5)
1.高分辨率VCD的视频及其伴随信号的处理方法，其实现步骤如下：
对视频采用2/3D1的取样象素结构，PAL为480×576，NTSC为480×480；
对2/3D1象素数据采用MPEG2、可变比特率VBR编码，平均码率1.50～2.50Mbps，码率变化范围在1.0Mbps～6.50Mbps；
对2/3D1的象素采用MPEG2通用的基本编码技术编码，变成2/3D1的MPEG2视频基本流ES；
对伴随的音频，最多4路，采用通用的MPEG1层2固定码率或MPEG2可变码率编码，取样频率为44.1khz或48khz，码率为32kbps～384kbps；
对伴随的迭加图文，采用游长比特图编码，每象素2比特，传输流4个。
2.根据权利要求1的高分辨率VCD的视频及其伴随信号的处理方法，其特征在于，还包括步骤：对2/3D1的MPEG2编码的视频数据，包装成每小包2310字节长的视频包装基本流PES和包长2324字节的视频节目包流PS。
3.根据权利要求1的高分辨率VCD的视频及其伴随信号的处理方法，其特征在于，还包括步骤：对伴随的最多4路MPEG音频数据和迭加图文数据，分别包装成每小包2310字节长的音频或迭加图文的包装基本流PES和包长2324字节的音频或迭加图文的节目流PS；
对视频、音频和迭加图文的节目流PS包，再时分复用成为一个PS流；
对用于数据检索的专用信息数据包装成2048字节的专用数据包。
4.根据权利要求1的高分辨率VCD的视频及其伴随的处理方法，还包括步骤：对时分复用的视频、音频和迭加图文PS流，按CD-ROM/XA模式2方式2编码成扇区长度2352字节的逻辑数据扇区；
对数据检索用的专用信息数据，按CD-ROM/XA模式2方式1编码成2048字节的用户数据包、加上误码校正码等，最后成为扇区长度为2352字节的逻辑数据扇区。
5.根据权利要求1的高分辨率VCD的视频及其伴随的处理方法，还包括步骤：对编码成每扇区2352字节长的扇区数据流，进行交叉交织里德索罗门CIRC、误码校正编码、8-14调制处理，最后再记录到光盘上。
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1998
- 1998-03-27 CN CN98100961A patent/CN1069802C/zh not_active Expired - Fee Related
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