CN1110194C

CN1110194C - 视频信号记录设备

Info

Publication number: CN1110194C
Application number: CN96105315A
Authority: CN
Inventors: 藤原裕士; 西野正一; 重里达朗
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: EP1024671A1; EP0744871A3; CN1145563A; EP0744871A2; DE69627050T2; EP1024671B1; DE69627050D1; US6137953A

Abstract

根据本发明，提供了一种用来在一个磁媒体的多个磁道上记录一个数字视频信号的视频信号记录设备。每个磁道都有一个视频数据区和一个辅助数据区。在该视频信号记录设备中，数字视频信号被记录在辅助数据区中的至少一部分上。

Description

视频信号记录设备

本发明涉及一种用来记录视频信号的视频信号记录设备。

通常，在对数字视频信号施加高效率编码的视频信号记录设备中，这种高效率的编码只对输入视频信号中的代表有效视频区的数据进行。编码的数据是和例如代表象输入视频信号的识别信号和文字信息这样的各种信息的信息数据的视频辅助数据一起记录在磁带上的。

图10是一个普通视频信号记录设备的方框图。在图10中，代号1001表示一个用来输入视频信号的视频输入端；1002表示用来输入输入视频信号的视频辅助数据的信息输入端；1003表示用来只对输入视频信号的有效视频区进行高效率编码的有效视频区编码器；1004表示用来记录高效率编码数据和视频辅助数据的记录器；以及1005表示磁带。

下面将说明具有这种结构的视频信号记录设备的工作过程。一个视频信号通过视频输入端1001输入；只有代表输入视频信号的有效视频区的数据被有效视频区编码器1003进行高效率编码，并被输出给记录器1004；以及记录器1004把通过信息输入端1002输入的视频辅助数据和从有效视频区编码器1003输出的高效率编码数据记录在磁带1005上。

然而，根据上述的普通技术，如果输入视频信号中的有效行的数目增加了，则必须增加用来记录增加了行数的数据的磁道数目。或者，如果准备用同样数目的磁道来记录，则就需要增加压缩率。因此，普通的视频信号记录设备存在有这样的问题，即该设备在任何情形下都不能够不作大的结构变动而记录增加了行数的数据。

根据本发明，提供了一种用来在一个磁媒体的多个磁道上记录数字视频信号的视频信号记录设备。每一个磁道都有一个视频数据区和一个辅助数据区。在该视频信号记录设备中，数字视频信号被记录在至少一部分的辅助数据区上。

在一个实施例中，记录在至少一部分的辅助数据区上的数字视频信号对应于代表除了有效视频区之外的一个附加视频区的数据。

在另一个实施例中，该视频信号记录设备包括：一个第一编码器，用来接收并高效率地编码代表有效视频区的第一数据；由此产生压缩的第一数据；一个第二编码器，用来接收并高效率地编码代表附加视频区的第二数据，由此产生压缩的第二数据；以及一个记录器，用来在磁媒体上记录压缩的第一数据和压缩的第二数据。

在再一个实施例中，该视频信号记录设备包括：一个编码器，用来接收并高效率地编码代表有效视频区和附加视频区的数据，由此产生压缩的数据；以及一个记录器，用来在磁媒体上记录压缩的数据。

在再一个实施例中，该视频信号记录设备包括：一个第一编码器，用来接收并高效率地编码代表有效视频区的第一数据，由此产生压缩的第一数据；以及一个记录器，用来在磁媒体上记录压缩的第一数据和代表附加视频区的第二数据。

在再一个实施例中，辅助数据区是其中记录了视频辅助数据的区域。

这样，这里所说明的本发明使得下述的优点成为可能：提供能够记录由于有效行的增加所造成的增大的视频区的视频信号记录设备，并且该设备可以通过对普通视频信号记录设备作微小的修改而实现。

当熟悉本技术领域的人们在阅读并理解了下面结合附图所做的详细说明之后，他们将清楚地看到本发明的这个优点和其他优点。

图1是根据本发明的第一个例子的视频信号记录设备的方框图。

图2是说明525/60系统中的第一场和第二场的原理性表示图。

图3A和3B分别是说明由输入视频信号所代表的一个有效视频区和一个附加视频区的原理性表示图和说明对应于这两个区的宏块区的原理性表示图。

图4是说明记录在磁带107上的对应于一个帧的数据的各个磁道以及各个同步块区的布局的原理性表示图。

图5是说明磁带107上的记录磁道中的各个段的布局的原理性表示图。

图6是更详细地说明图5所示的视频段的原理性表示图。

图7是根据本发明的第二个例子的视频信号记录设备的方框图。

图8是根据本发明的第三个例子的视频信号记录设备的方框图。

图9是说明实现根据本发明的视频信号记录设备的方法的图。

图10是一个普通视频信号记录设备的方框图。

以下，将借助于说明性的例子参考附图来说明本发明，在所有的下述各例子中，相同的代号代表相同的部件。例1

图1是根据本发明的第一个例子的视频信号记录设备的方框图。视频信号输入端101接收数字视频信号。该视频信号是一种代表组成一个帧或一个场的各象素的数字信号，例如，符合ITU-R Rec.601标准的4：2：2分量信号。

有效视频区编码器103接收代表通过视频信号输入端101所输入的数字视频信号中的有效视频区的数据，然后对该数据进行高效率编码。这里，“有效视频区”是指显示装置屏幕上实际显示图象的区域。例如，在1994年12月的高清晰度数字盒式录象机会议(HD Digital VCR Conference)的“用户使用的数字盒式录象机的规范(Specifications of Consumer-Use Digital VCRs)”(为了简单，以下把该规范称作“用户使用的数字VCR标准)的第II部分中，关于数字盒式录象机的标准把这个有效视频区定义为：在525/60系统中，有效视频区由第一场中的第23行至262行(共240行)和第二场中的第285行至524行(共240行)组成。在本说明书中，将以这种525/60系统作为例子来说明。不过，本发明不仅适用于525/60系统，而且也适用于“625/50系统”。在这后一情形中，有效视频区由第一场中的第23行至310行(共288行)和第二场中的第335行第622行(共288行)组成。需要指出，在两个系统中水平象素的数目都是720。

附加视频区编码器104接收代表通过视频信号输入端101所输入的数字视频信号中位在不同于有效视频区的另一个区域(在本说明书中，该区域将叫做“附加视频区”)中的各象素的数据，然后对该数据进行高效率编码。附加视频区位在上述有效视频区的外面，它是由除了对应于垂直消隐期的行之外的一些行所代表的区域。在各种标准中，对应于垂直消隐期的行的数目是互不相同的。例如，由CCIR Rec.656标准所定义的这些行是这样的：在525/60系统中，附加视频区位在第1至第10行和第264至273行(共20行)，而在625/50系统中，附加视频区位在第1至第23行、第311至336行、和第624至第625行(共51行)。

图2是示出525/60系统中的第一场和第二场和原理性表示图。在525/60系统中，第一场和第二场是有效视频区。

有效视频区编码器103和附加视频区编码器104进行高效率编码的一个方案是帧内编码，这样数据可以压缩约1/5。

视频辅助数据输入端102接收数字视频辅助数据。这种视频辅助数据是除了视频信号之外的数字数据，例如由上述用户使用的数字VTR(磁带录象机)标准所定义的视频辅助数据(VAUX)。根据该标准，视频辅助数据VAUX包括一个垂直间隔时间码(VITC)和各种关于所记录的视频信号的信息。关于视频信号的信息包括：要记录的电视广播频道；颜色帧的类型；使用525/60系统还是625/50系统；记录码；屏幕的形状比；所执行的是隔行扫描还是逐行扫描；记录日期；记录时间；等等。

取代部分105把通过视频辅助数据输入端102所输入的视频辅助数据用代表附加视频区的数据来取代。对于熟悉本技术领域的人们来说，很明显，该取代部分105例如可以用一个存储器和一个控制该存储器的存储器控制器来形成。

记录器106接收由有效视频区编码器103输出的代表有效视频区的高效率编码数字数据和由取代部分105输出的代表附加视频区的高效率编码数字数据；产生一个适合于记录在磁带107上的信号；然后在磁带107上记录所产生的信号。记录器106包括一个功能模块和一个磁头，功能模块用于对输入数字数据执行加进一个错误校正码(ECC)、加搅、平衡等功能，磁头用于把数据写入到磁带107上。

在本说明的例子中，磁带107是一种准备用于用户使用的数据式VTR的6.35mm宽的磁带。

下面将说明图1所示的视频信号记录设备的工作过程。图3A和3B分别是说明由一个输入视频信号所代表的一个有效视频区和一个附加视频区的原理性表示图和说明对应于这两个区域的一些宏块区的原理性表示图。在本说明中，输入给视频信号输入端101的数字视频信号包括下个由720个水平象素×480个垂直象素所组成的有效视频区和一个由720个水平象素×6个垂直象素所组成的附加视频区，如图3A所示。

有效视频区编码器103接收代表全部视频区的，也即有效视频区和附加视频区两者的数字视频信号；有选择地只对代表有效视频区的数据进行高效率编码；然后把编码数据输出给记录器106。另一方面，附加视频区编码器104接收代表全部视频区的，也即有效视频区和附加视频区两者的数字视频信号；有选择地只对代表附加视频区的数据进行高效率编码；然后把编码数据输出给取代部分105。这种对代表某个特定区域的有选择地进行的高效率编码是以下述方式来实现的。首先，输入数据流被一次性地依次存储到一个缓存器中。然后，通过只提取存储在预定存储区内的数据，就能够只把输入数据中的一部分转移给执行高效率编码的模块。

有效视频区编码器103按照宏块区对由720个水平象素×480个垂直象素所组成的区域进行高效率编码。这里，一个宏块区由32个水平象素×8个垂直象素组成。因此如图3B所示，有效视频区被分割成1350个宏块区(即22.5个水平宏块区×60个垂直宏块区)，然后进行高效率编码以输出给记录器106。

附加视频区编码器104在附加视频区上加上2行空数据，如图3A所示，由720个水平象素×6个垂直象素所组成。这样，如图3B所示的由22.5个水平宏块区×1个垂直宏块区所组成的区域被高效率地编码，然后被输出给记录器106。

取代部分105至少把通过视频辅助数据输入端102所输入的数据中的一部分用由附加视频区编码器104所输出的数据来取代，然后把数据输出给记录器106。这里，通过视频辅助数据输入端102所输入的全部数据都可以被由附加视频区编码器104所输出的数据所取代。

记录器106接收从有效视频区编码器103输出的压缩数据和从取代部分105输出的压缩数据；产生准备记录在磁带107上的同步块区；然后把各块记录在磁带107上。

图4是说明对应于记录在磁带107上的一个帧中的数据的一些磁道，以及同步块区的布局的原理性表示图。因为如上所述这里采用的是525/60系统，所以对应于一个帧的数据被记录在10个磁道上。注意，在625/50系统中一个帧的数据被记录在12个磁道上。

在每个磁道46上，数字数据是以138个同步块区的形式记录的。根据用户使用的数据VTR标准，一个磁道上的这个138个同步区由记录视频数据的135个同步块区(在区域40中)和记录视频辅助数据(VAUX)的3个同步块区(在区域42和44中)所组成。从而，记录在10个磁道上的同步块区被分成用于视频数据的1350个同步块区和用于视频辅助数据的30个同步块区。

图5是说明磁带107上的一个记录磁道中的各个段的布局的原理性表示图。图4所示的每个磁道包括：一个ITI段(用“ITI”表示)；一个声频段(用“AUDIO”表示)，一个视频段(用“VIDEO”表示)；以及一个子码段(用“SUB-CODE”表示)，如图5所示。各个段之间用编辑间隙G1至G3互相分开。提供了一个用于改写的边缘区(用“OM”表示)，它与子码段的一端相邻，而子码段的另一端是和编辑间隙G3相邻的。在ITI段中，记录了插入编辑时的跟踪信息和各个段的位置信息。声频段包括一个声频数据区和一个声频辅助数据(AAUX)区等。视频区包括一个视频数据区和一个视频辅助数据(VAUX)区等，如以后将要说明的。在子码段中，记录了诸如符合于SMPTE/EBU标准的时间码等的磁带管理信息。

图6是更详细地说明图5中的视频段的原理性表示图。图6中的数据是记录在图4所示的磁道46上的视频段(或图5中标有“VIDEO”的区域)中的。在图6中，水平方向上设定的数字(即数0至89)是指字节的位置，而垂直方向上设定的数字(即数17至168)是指同步块区的号码。

图6中的第17和第18号同步块区是前同步块区，它们对应于图4中位在区域42的上面的区域。第19和第20号同步块区是含有视频辅助数据62的同步块区，它们对应于图4中的区域42。第21号至155号同步块区是含有视频数据60的同步块区，它们对应于图4中的区域40。第156号同步块区是一个含有视频辅助数据的同步块区，它对应于图4中的区域44。第157号于168号同步块区对应于图4中位在区域44的下面的区域。需要指出，在视频数据60、视频辅助数据62和64中加上了一个内部奇偶区66、一个外部奇偶区68、一个数据同步区(Sync)和一个数据识别区(ID)。

在本第一个例子中，在视频数据区60中作为1350个同步块区记录了代表有效视频区的1350个宏块区，在视频辅助数据区62和64中记录了代表附加视频区的22.5个宏块区。因为在视频辅助数据区62和64中原来可以记录30个宏块区，所以剩下了对应于7.5个宏块区的区域。用户可以从各种视频辅助数据中选出任何所要求的数据，并把它们记录在这剩下的区域中。

因此，根据本发明，当出现了有必要记录不含在有效视频区中而含在附加视频区中的信息的情况时，这种记录操作就可以在不增加电路规模的情形下利用与普通的记录设备同样的部件来实现。例如，本发明可以实现这样的优点，即利用用户使用的VTR来记录符合于广播站使用标准的视频信号，因为举例来说，符合于广播站使用标准的视频信号的有效视频区比普通用户使用的VTR所能记录的区域大6行。

视频辅助数据区62和64被安排得与视频数据区60相邻接。在第一个例子中，这样的数据布局使得有可能以简单的电路结构来进行向磁带的数据记录和从磁带再生数据。注意，一个宏块区对应于一个同步块区，而对应于一个宏块区的数据被压缩得能够作为一个同步块区而被记录在磁带上。

然而，根据本发明，代表附加视频区的数据能够记录在除了视频辅助数据区之外的区域中。换言之，根据本发明，如果把除了视频数据区域包括ITI段、声频段、子码段等的区域之外的记录区叫做“辅助数据区”的话，那么就可以理解为什么代表附加视频区的数据可以记录在辅助数据区中了。

在根据本发明的第一个例子的视频信号记录设备中，代表附加视频区的数据被记录在磁带上的视频辅助数据区中。结果，可以用一个具有类似于普通记录设备的结构的记录设备来记录由更多的行所组成的一个帧。

需要指出，输入视频信号的格式并不局限于上述的4：2：2的视频信号。例如，输入视频信号也可以是高清晰度电视信号或是逐行扫描信号。

再有，有效视频区编码器103和附加视频区编码器104也可以采用另外不同的编码方案。例2

图7是根据本发明的第二个例子的视频信号记录设备的方框图。除了用一个编码器703来起到有效视频区编码器103和附加视频区编码器104的作用之外，第二例设备的结构与第一例的设备相同。因此，这里将略去对与第一例相同的部件的详细说明。

编码器703接收通过视频信号输入端101输入的由一个帧所代表的数据，该帧由图3A所示的有效视频区和附加视频区所组成。编码器703把该数据分解成1372.5个宏块区，然后对它们执行高效率编码。编码器703有选择地把压缩数据中对应于有效视频区的数据输出给记录器106，把对应于附加视频区的数据输出给取代部分105。

和第一例中的方式一样，代表有效视频区的1350个宏块区作为1350个同步块区记录在视频数据区中，而代表附加视频区的22.5个宏块区记录在可以记录30个同步块区的视频辅助数据区的一部分中。

因为第一例中的两个编码器在第二例中被合在了一起，所以在第二例中不仅可以得到第一例所具有的效果，而且还可得到减小电路尺寸的效果。

需要指出，和第一例一样，也可以对输入视频信号采用另外的格式。例3

图8是根据本发明的第三个例子的视频信号记录设备的方框图。除了取代部分805用来取代视频辅助数据的是代表附加视频区的没有被进行过高效率编码的数据之外，第三例设备的结构与第一例设备的相同。因此，下面将仅仅说明不同于第一例的部件。

取代部分805接收通过视频信号输入端101输入的代表有效视频区和附加视频区的数据，然后用代表附加视频区的数据取代输入给视频辅助数据输入端102的视频辅助数据。其余由记录器106等所执行的操作与第一例的类似。

在第三例中，没有使用对代表附加视频区的数据进行高效率编码的编码器。因此有利的是编码器电路的尺寸减小了。

需要指出，和第一例一样，对输入视频信号也可以采用另外的格式。

下面将说明实际实现第一至第三例中的视频信号记录设备的方法。图9是说明实现根据本发明的视频信号记录设备的方法的图。首先，将说明利用图9所示结构实现第一例的视频信号记录设备的方法。CPU(中央处理器单元)90不仅控制视频数据通过总线99的流动情况，而且还控制各个部件。I/D(输入/输出)单元91接收代表有效视频区的数据和代表附加视频区的数据，并把这些数据输出给存储器93。存储器93接收代表有效视频区的数据和代表附加视频区的数据，并把它们存储起来。编码器95和96分别从存储器93中提取代表有效视频区的数据和代表附加视频区的数据，然后对这些数据进行编码。I/O单元92接收视频辅助数据并把该数据输出给存储器94。

首先，CPU90控制编码器95和存储器97使得代表有效视频区的数据通过数据总线99被写入到存储器97中。接着，CPU90控制存储器94和97，使视频辅助数据通过数据总线99被写入到存储器97的余下的空间中。最后，CPU90用代表附加视频区的并从编码器96输出的数据去改写存储在准备被取代的存储器空间内的一部分视频辅助数据。

ECC98从代表有效视频区的数据、代表附加视频区的数据、和视频辅助数据中任意选出一种数据，并从存储器97中提取出所选的数据作为实际要记录的数据；执行加入错误校正码之类的操作；然后在磁带107上记录该数据。

在第二例中，代替使用两个编码器95和96的是只使用其中的任何一个编码器。在第三例中，编码器96被跳过了，因此代表附加视频区的数据不经过高效率编码就被输出到了数据总线99上。如上所述，第一例和第三例可以灵活地利用与图9所示相同的一个电路结构来实现。

在前述例子中，代表附加视频区的数据是被记录在视频辅助数据区中的。不过，本发明并不局限于此。另外的可能性是，代表附加视频区的数据可以记录在视频数据区中，而代表有效视频区的数据可以记录在整个视频辅助数据区中。

根据本发明的视频信号记录设备至少可以获得下述的效果。特别是，虽然本发明的视频信号记录设备和普通视频信号记录设备有相似的结构，但本发明的视频信号记录设备能够在磁带上记录代表由多于普通的帧的行数所组成的一个帧的数据。

在不偏离本发明的范畴和精神的情形下，熟悉本技术领域的人们可以明显地看到并容易地实现各种其他的修改。因此，不希望把所附权利要求的范畴局限于前面给出的说明上，而希望能广义的理解这些权利要求。

Claims

1.一种用来在一个磁媒体的多个磁道上记录数字视频信号的视频信号记录设备，其中的每个磁道都有一个视频数据区和一个辅助数据区，所述视频信号记录设备包括：

获取单元，用于获取对应于代表不是有效视频区的附加视频区的数据第二数字视频信号；

记录单元，用于在辅助数据区中的至少一部分上记录第二数字视频信号为数字视频信号的一部分。

2、根据权利要求1的视频信号记录设备，还包括；

一个第一编码器，用来高效率地编码代表有效视频区的第一数据，由此产生压缩的第一数字视频信号；

其中所述获取单元包括一个第二编码器，用来接收和高效率地编码代表附加视频区的第二数据，由此产生压缩的第二数字视频信号；以及所述记录单元还在视频数据区上记录压缩的第一数字视频信号。

3、根据权利要求1的视频信号记录设备，其中，所述获取单元包括：

一个编码器，用来高效率地编码代表有效视频区和附加视频区的数据，由此产生代表有效视频区的数据的第一数字视频信号和第二数字视频信号；以及所述记录单元还在视频数据区上记录第一数字视频信号。

4、根据权利要求1的视频信号记录设备，它包括：

一个第一编码器，用来高效率地编码代表有效视频区的第

一数据，由此产生第一数字视频信号；以及所述记录单元还在视

频数据区上记录第一数字视频信号。

5、根据权利要求2的视频信号记录设备，其中的辅助数据是其中记录了视频辅助数据的区域。

6、根据权利要求3的视频信号记录设备，其中的辅助数据是其中记录了视频辅助数据的区域。

7、根据权利要求3的视频信号记录设备，其中的辅助数据是其中记录了视频辅助数据的区域。