CN1123986A - 用于数字视频信号的可变速放像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于数字视频信号的可变速放像装置，其中可高精度的控制该磁带行进速率。在微计算机(25)中使用一轨迹相位处理单元(33)计算来自被重放磁道数和同步数据段数的磁头轨迹相位。将这个轨迹相位与基准轨迹相位Ref相比较由周期计数器(29)输出以产生被提供给速率控制单元(26)的相位误差。

Description

用于数字视频信号的 可变速放像装置

本发明涉及一种以不同于数字信号记录到磁带上的磁带行进速率从一磁带重放数字信号的装置。

一种用来将模拟视频信号转换成数字视频数据、对数据量进行压缩并且记录和重放被压缩的数字视频数据的录像机(后面称之为数字VTR)正在发展之中。在这样一种数字VTR中使用的一种视频信号处理系统的简化方框图示于图6中。首先，结合该图来说明在该数字VTR中的视频信号处理。

输入的模拟视频信号在提供给一数字信号处理电路2之前由A/D变换器1转换成数字视频数据。在该数字视频数据被提供给数字信号处理电路2时，该数字信号处理电路2通过利用一DCT处理和可变长度编码来执行一重排(shuffling)处理和数据压缩。由数字信号处理电路2输出的信号随后被送到成帧电路3。成帧电路3将馈送到其中的视频数据成帧为一所预置的格式，并且同时增添用于误差校正的奇偶码、同步码和IDs。由该成帧电路3输出的信号紧接着被送到通道编码器4。该通道编码器4对该视频数据执行预定的记录调制处理。在由诸如磁头6之类的变换器将其记录在磁带(图中未示出)之前，通道编码器4的输出由记录放大器进行放大。

在放像操作中从磁带(图中未示出)由磁头7重放的视频数据由放像放大器8进行放大。放像放大器8输出的信号在被提供给Sync/ID检测电路10之前，在通道译码器9中进行与上述记录调制处理相对应的解调。该Sync/ID检测电路10检测增添到该视频数据的同步码和IDs，并将它们提供给存贮器控制电路11。该视频数据本身被提供给帧存贮单元12。这时，仅仅具有一被置为低电平的误差特征ID的视频数据被存贮在该帧存贮单元12中。在提供给数字信号处理电路13之前，在帧存贮单元12中基于奇偶码对该视频数据进行误差校正并对该视频数据进行解帧处理。该数字信号处理电路13对加到其中的视频数据通过可变长度码的译码执行数据解压缩和换向DCT处理。该数字信号处理电路13还对该视频数据进行解重排处理并将它的输出送到D/A变换器14。该D/A变换器14将该数字视频数据再次转换为一模拟视频信号输出。

在图7中示出了一典型的记录磁道图形。如图7所示，在525/60系统的情况下，视频信号的一帧被分隔并被记录进10个磁道之中。应注意的是，在625/50系统的情况下，一帧被记录到12个磁道之中。另外，这个磁道图形由一对方位角各不相同的磁头而构成。该两个磁头(后面称之为两个面对的磁头)被安置在一旋转磁鼓圆周上相互分离180度的位置上。该磁道图形也可以由被安置在相互紧靠的位置上的双方位角磁头来建立。

图8示出了被记录在磁道和屏幕上的视频数据之间的关系。如图8所示，从该屏幕的顶部到最底部的每个该屏幕的十分之一高度被存贮在一磁道中。

让我们看一看在具有上述结构的具有不同于录制视频数据的磁带行进速率的VTR中的一放像操作。这样一种放像操作在后面称之为可变速放像。如像通常所了解的，在可变速放像中，磁头沿多个记录磁道移动，重放一视频信号。另外，由于相邻近的磁道被用于记录具有相互相反的方位角的数据，所以由图6中所示的放像放大器8输出的RF信号的波形如图9A所示，看起来如像是算盘的珠子一样。这时，只有如图9B所示的具有ID误差特征被置于低电平的段被存贮在图6中所示的帧存贮单元12中。这样的段被称之为有效数据段。只有这样的段的视频数据被用作帧存贮单元12的更新。其结果，一更新的画面被播出。

一具有更新的画面的图形取决于磁带的行进速率。例如，在一速率为正常行进速率的9.0倍的情况下，如像图10中所示的更新图形被建立，结果是在一屏幕中具有在通常倍数中未被更新的部分。另一方面，在9.5倍速率的情况下，建立起如像图11中所示的更新图形，重放该完整屏幕的视频数据。很明显，只不过是轻微地改变磁带的速率，屏幕上就会出现很大的变化。但是，应当注意的是，即使在9.5倍速率的情况下，如果该数据的采集比率降低则在该屏幕上出现如图12所示的未更新部分。该采集比率被规定为一数值其指明自该RF输出峰值电平按百分比下降直至降至该RF的输出电平可得到有效数据。但是，如果该磁带的行进速率轻微移动例如移动到9.48倍，那么即使它不可能在9.5倍速率上也可能会更新。

上述说明表明了为了在一可变速放像操作中保持一良好的屏幕质量必须选择一磁带速率以便产生一易于观看和不包括未更新部分的屏幕。

着眼于上述问题，本发明的目的是提供一种用于数字视频信号的可变速放像装置，该装置使得在可变速放像操作中用一高等级精确度来控制磁带行进速率。

为了解决上述问题，本发明提供的用于重放数字视频信号的可变速放像装置包括来自具有可变速率的磁带的磁道数和同步数据段数，其中该装置包括有用来基于被重放的磁道数和同步数据段数检测该磁头的轨迹相位的装置，和用来根据可变放像速率来设置一基准轨迹相位的装置，其特征是为了控制该磁带的速率而将相位误差、磁头的轨迹(trace)相位和基准轨迹相位之间差值提供到一速率控制系统。

根据本发明，基于被重放磁道数和同步数据段数来检测该磁头的轨迹相位。另外，根据可变放像速率存在的相位误差是作为这个轨迹相位和基准轨迹相位之间的一差值而设置的。该相位误差然后被提供到速率控制系统以便控制该磁带的速率。该磁带的行进速率因而可被维持在一所希望的可变放像速率上。

由以下参考附图对最佳实施例的详细说明将使本发明变得更为明显。

附图简要说明：

图1示出了在9.0倍速率时的一典型磁头轨迹图形；

图2示出了实际记录在一磁道上的典型的数据结构；

图3是用来说明如何操纵该轨迹相位的方法的图；

图4示出了本发明应用的一典型的主导轮伺服系统的方框图；

图5示出了周期计数器的典型的实际构成；

图6示出了相关技术的用于一数字VTR中的视频信号处理系统的简单方框图；

图7示出了相关技术的数字VTR的典型记录磁道图形；

图8示出了记录在每个磁道和屏幕中的视频数据之间的关系；

图9A和9B示出了在一可变速放像操作中所得到的RF输出电平和有效数据之间的关系；

图10示出了在9.0倍速率时的更新图形；

图11示出了在9.5倍速率时的更新图形；和

图12示出了在9.5倍速率时具有一低数据采集比率时的更新图形。

在图1中示出了使用两个面对的磁头其速率为正常行进磁带速率的9.0倍时在一放像操作中所得到的一典型磁头轨迹图形。应注意的是在该图中的数号0至9是一帧单元的磁道数号。另外，因为放像磁头的方位角与具有偶数号的磁道有关，所以阴影区域中的数据被播出。

在该图中，该轨迹起始于向具有磁道号0(在磁鼓缠绕角为0度)的磁道延伸的磁带的一端而终止于向具有磁道号8(在磁鼓缠绕角为180度)的磁道延伸的磁带的另一端。如果该磁带以9.0倍速率精确地行进，那么当磁道数被计数时在具有180°磁鼓缠绕角的位置上的轨迹相位将会增加。

在本发明中，一计数器的输出被用作一基准信号，该计数器每次本身周期地复位因而其容量达到一速率增殖因素。这个基准信号随后与磁头的实际轨迹相位相比较得到一相位误差并将该相位误差加到一控制系统以用来控制该磁带的行进速率。

下面，参考图2和3说明用于检测磁头的实际轨迹相位的方法。

图2示出了在一磁道上实际被记录数据的典型结构。

如图2所示，在每个磁道中所记录的视频数据包括149个同步数据段，覆盖在大约25至170度的磁鼓缠绕角范围之内。先于该视频数据的ITI和音频数据，其ITI被记录在该轨迹的起始端而后跟随有音频数据。随该视频数据之后记录有子代码数据。在另外的信息中，ITI包括用来检测区域的基准数据，其中记录音频数据、视频数据和子代码数据。另外，该子代码数据包括有诸如记录的时间/日期和记录的长度之类的附加信息。应注意的是，由于这些信息段并不直接涉及本发明，因而不作进一步的说明。

视频数据的每个同步数据段包括一同步代码、ID信息和一奇偶码。该ID信息包括二个数据字节和一个IDP字节(或一个ID奇偶字节)。该ID数据的第一字节ID0的低位四比特被用于记录一磁道数。如前所述，为了识别在每帧中的一磁道数，该磁道数具有0至9范围内的一个数值。该ID数据的第二字节ID1用于记录一具有一字节长度的同步数据段数。该同步数据段数是一用来识别在其它数据段之中的同步数据段的序列数。在该视频数据区域中，该同步数据段数具有19至167范围内的一个数值。在本发明中，为了检测磁头的实际轨迹相位，同步数据段数被用来与磁道数相配合使用。应注意的是，IDP是用来检测在ID数据中的一误差的奇偶码。而奇偶码的一误差特征是依次用来控制在图6中所示的存贮控制电路11。

将图1中所示轨迹图形以垂直磁道的方式来表示而重新绘制则得到图3所示的图表。另外，在图3中所示的磁头的轨迹起始于磁道号5而终止于磁道号3。此外，在该图左端的一视频数据区域表示每个磁道的区域，其中视频数据包括被记录的149个同步数据段。符号L表示在一单个轨迹中被扫描的磁道数，它等于速率增殖系数减去1。符号A表示磁带的宽度。

在这张图中，磁道数和同步数据段数自被重放的视频数据中检测。使符号P表示在一扫描终端的一个点，这里一同步数据段数被检测或记录带有表明无误差的IDP的最后重放的视频数据的位置。符号Trp和Syp分别表示被检测的磁道数和同步数据段数。使符号‘a’表示自点P到根据同步数据段所表明的轨迹起始端的距离和符号‘d’表示自P点到根据磁道所表明的轨迹终端的中心的距离。

在180度的位置上所存在的轨迹相位是一磁道号。符号Tro表示这个磁道号。因此，下式是正确的：Tro＝Trp＋d。因为Trp是自被重放的视频数据中所检测的，因而Tro可通过测定d来计算。从图3可明显看出L∶d＝A∶(A-a)因此，d＝L×(1-a/A)。L可由等式L＝N-1求出，其中N是速率增殖系数。因而，为了求得d须计算a和A。a和A的数值根据所记录的格式而改变。为了说明这些目的，下面给出一个例子。

图3所示的视频数据区域覆盖磁鼓缠绕角的范围是从24.9到169.1度。假定被用来存贮视频数据的视频数据区域包括149个同步数据段。在这种情况下，同步数据段数是每度1.033。如果这些同步数据段数假定从0到180度均匀分布，则共约存在有186个同步数据段。这就是说，A＝186。

在这种假定条件下，在169.1度磁鼓缠绕角或在视频数据区域的尾端处该同步数据段数约为174.73，但是，如上所述，在该视频数据区域的尾端处该同步数据段数实际是167。因此，修正值是7.73。换句话说，a＝Syp＋7.73。

图4中示出一种本发明所应用的典型主导轮伺服系统。

基本上，该主导轮伺服系统通过一主导轮FG22检测主导轮马达21的旋转速率，利用一放大器23放大被检测的旋转速率信号。被放大信号的频率随后由一分频电路24分频，分频电路24的输出被送到一微型计算机25的速率控制单元26。在该速率控制单元26中，根据速率增殖系数所设置的基准速率信号与分频电路24的输出信号进行比较，产生一速率误差信号，该速率误差信号由D/A变换器变换成模拟信号。然后这个模拟信号由放大器28放大以产生一马达驱动信号加到主导轮马达21。其结果，该磁带的行进速率被控制以使它的值带有根据速率增殖系数所设置的基准速率。

上述是基本速率控制操作。但是，因为该速率的控制不是通过检测该磁带的实际行进速率进行的，所以担心在主导轮的旋转速率和实际磁带的行进速率之间的偏差是由于其它原因包括主导轮和压紧滚筒的驱动系统和磁带之间以及磁带的收缩和伸长之间出现滑动而引起。

为了解决上述问题，在本发明中，利用同步数据段数和记录在磁带上的磁道数来检测该轨迹相位。该轨迹相位随后与一基准轨迹相位比较以产生一相位误差。通过将它加到速率控制单元的速率系统误差上则使来自磁带的实际速率的偏差可被修正。

在图4所示的实施例中，一周期计数器29产生基准轨迹相位Ref。在525/60系统的情况中，磁道数具有在0至9范围中的一个数值。在这种情况中，该周期计数器29由一具有旋转模数为10的计数器来实现。

图5示出了该周期计数器的实际构成。如图5所示，该速率增殖系数N被加到加法器41与Ref(由这个计数器输出的数据)相加。加法器41的输出被送到比较电路42与数值10(每帧磁道数)相比较。仅当加法器41的输出大于10时将产生一ON/OFF控制信号去接通减法器的减法操作。减法器43接收加法器41的输出，根据ON/OFF控制信号去执行一减法操作。随着加法器41的输出值超过10，从该输出值中减去数值10。该减法器43的输出随同由磁头转接脉冲Swp所确定的定时而被锁存到一寄存器44之中。

应注意的是，为了实施一非整数速率增殖系数，速率增殖系数N乘以10的n次方，这里n是等于或大于1的一个整数。例如，在9.1倍的情况下，将N设为9,100。在这种情况下，比较电路的基准值和减法器的减数二者设置为10,000。

再次参考图4说明一用来检测实际轨迹相位的电路。由Sync/ID检测电路10所检测的磁道数和同步数据段数随着同步定时而被锁存到寄存器30。寄存器30的内容每次被更新，被检测的磁道数和同步数据段数随着由磁头转接脉冲Swp所确定的定时而被锁存到寄存器31之中。因此，被锁存到寄存器31的数据是在一扫描终端所检测的磁道数Trp和同步数据段数Syp。应注意的是，为了方便起见，在这里所给出的说明中，该磁道数和同步数据段数被存贮在相同的寄存器中。但是，在实际中，它们是被存贮在两个分离的8位寄存器之中。

通过一微计算机接口32该寄存器31的输出被传送到在微计算机25中所使用的一轨迹相位处理单元33。从该轨迹相位处理单元33得到在180度缠绕角位置上来自磁道数Trp的磁道数Tro和被提供到此的同步数据段数Syp。

减法器34产生如前所述的来自基准轨迹相位的相位误差和以这种方式所处理的实际轨迹相位并将该相位误差提供给速率控制单元26。其结果是，该主导轮马达21被控制使得实际轨迹相位和基准轨迹相位相适应。

虽然通过应用于525/60系统的一实施例介绍了本发明。但是，应注意的是，本发明也可应用于625/50系统和HD系统。

详细的介绍到此为止，根据本发明，为了用于控制磁带的行进速率，从磁道和同步数据段数、被记录在一磁带上的信息段产生一相位误差。其结果是，该磁带的行进速率可维持在一恒定的数值上而不管在磁带中、机械系统中等的变化以及环境条件的改变。

另外，通过仅仅改变该相位误差的基准值，该放像装置也可跟上该行进速率的任何值，使得该速率增殖系数便于设置在一准确的数上。因而，例如即使该数据采集比率低，该速率增殖系数也可设置在9.48倍，在这里屏幕可被更新。其结果，可变速放像操作的屏幕质量可保持在一高水平上。

此外，如果仅仅磁道数或同步数据段数被用来计算轨迹相位，那么当用于一特定位置的同步信息由于存在被记录的数据而不可能得到时，则该计算就不可能进行。但是，在本发明的情况下，只要在一轨迹中任何位置的同步信息(ID)可以得到，则该计算总是可能进行的，从而加强了防止数据缺陷的保护。

Claims (10)

1、一种用来从记录介质的记录磁道重放数字信息的装置，所述的装置包括：

用来基于识别在所述记录磁道之中被重放的一磁道的第一数和识别在所述被重放磁道中的一数据段的第二数而检测一变换器的轨迹相位的装置；

用来根据与记录行进速率不同的放像行进速率而产生一基准轨迹相位的装置；和

用来从所述轨迹相位和所述基准轨迹相位产生一相位误差并将所述相位误差提供给速率控制系统，以控制所述记录介质的行进速率的装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一数被以每个所述磁道的预定数周期地赋予所述每个磁道，并且所述基准轨迹相位根据所述第一数周期地被产生。

3、根据权利要求2所述的装置，其中，用于产生所述基准轨迹相位的所述装置包括一周期计数器。

4、根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一数和所述第二数是被记录在所述数据段中。

5、根据权利要求4所述的装置，其中，所述变换器的轨迹相位是基于所述第一数和所述第二数每个所述变换器的轨迹被检测并且进而最终被检测的第一数和第二数没有误差。

6、一种用来从记录介质的记录磁道重放数字信息的方法，所述方法包括如下的步骤：

基于识别在所述记录磁道中的被重放的磁道的第一数和识别在所述重放磁道中的数据段的第二数而检测一变换器的轨迹相位；

根据不同于记录行进速率的放像行进速率来产生一基准轨迹相位；和

从所述轨迹相位和所述基准轨迹相位产生一相位误差并且向一速率控制系统提供所述相位误差以控制所述记录介质的行进速率。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一数被以每个所述磁道的预置数周期地赋予所述磁道并且根据所述第一数周期地产生所述基准轨迹相位。

8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述基准轨迹相位是由一周期计数器所产生的。

9、根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一数和第二数被记录在所述数据段中。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述变换器的一轨迹相位是基于所述第一数和所述第二数每个所述变换器的轨迹被检测，并且进而最后被检测的所述第一数和所述第二数没有误差。

Images