CN1126086C - 以非标准速度重放的数字盒式录象机 - Google Patents

以非标准速度重放的数字盒式录象机 Download PDF

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Abstract

正如上图所画出的那样，本发明提供用来记录MPEG兼容的高级电视(ATV)信号的“特技播放”方法。系统包括：ATV解码器(100)、“特技播放”处理器(200)、SD DVCR(300)。“特技播放”处理器(200)压缩来自解码器(130)的图象信号，形成“特技播放”数据流(251)。在已构成装置(340)中，把“特技播放”数据流与来自块构成装置(330)的接收数据流进行复用，形成记录信号。多路转换器(340)确保记录系统(350)把“特技播放”数据流(251)记录到特定的磁迹位置上，这些特定磁迹位置简便了在正向和反向多个速度时的“特技播放”的再生。视频处理器(150)提供用来在ATV与“特技播放”视频图象之间进行切换的选择功能。

Description

以非标准速度重放的数字盒式录象机
技术领域
本发明涉及数字视频记录领域，特别是涉及以非标准速度再生高清晰度视频信号。
背景技术
使用螺旋扫描格式的盒式数字录象机已由标准化委员会提出。所提出的标准规定了标准清晰度(SD)电视信号(例如，NTSC或PAL)、或具有MPEG兼容结构的高清晰度电视信号(例如，一种已提出的“大联盟，即Grand Alliance”信号)的数字记录。SD录象机采用压缩分量的视频信号的格式，这种格式使用带自适应量化和可变长度编码的场内/帧内DCT。SD磁迹格式包括10μm磁迹的方位记录，不带保护带，每个NTSC或PAL帧分别为10条或12条磁迹。带盒使用的磁带为1/4英寸宽的金属蒸发记录媒体。SD数字VCR(或DVCR)打算供消费者使用，并具有足以记录NTSC(PAL)信号或高级电视信号的数据记录能力。
高级电视(ATV)信号已由“大联盟(GA)”国际财团开发。标题为“大联盟HDTV系统说明”的说明性文件已于1994年《第48届广播工程年会论文集》中发表。GA信号使用MPEG兼容的编码方法，这种编码方法采用称为I帧的帧内编码图象、称为P帧的前向预测帧、和称为B帧的双向预测帧。这三种帧出现在称为GOP(图象群)的群内。一个GOP内的帧数可由用户规定，例如，可以包括15个帧。每一个GOP包括一个I帧，紧接着为一些B帧，在这些B帧之间交插着P帧。
在模拟式消费产品VCR中，“特技播放(TP)”的特点(例如：图象沿正向或反向快速搜索、快动或慢动)可以很容易地实现，因为每一条记录磁迹一般包括一个场。因此，以非标准带速再生时，是使再生磁头跨过多条磁迹、恢复可以识别的水平图象段。记录使用I、P、B帧的ATV信号的GOP时，在磁带上可能占据多条磁迹，例如，每一帧占10条磁迹，每一个GOP占150条磁迹。简言之，当使DVCR以非标准再生速度操作时，重放磁头变换来自多条磁迹的区或段。遗憾的是这些磁迹段已不再表示来自顺序图象帧中各离散记录的区了。相反地，这些段包括主要由GOP中各预测帧形成的数据。在以播放速度工作期间内，恢复了I帧数据，这允许重新构成预测的B帧和P帧。显然，在“特技播放”(TP)工作期间内，当TP速度提高时，恢复的I帧数据量将逐渐减小。因此，从再生的I帧数据块重新构成B帧和P帧的可能性实际上等于零。这样，为了提供“特技播放”或非标准速度重放的特点，需要记录那种在TP方式下再生时、不利用相邻帧的信息就能够重新构成图象的特定数据。而且，因为记录了“特技播放”的特定数据，所以，磁迹的实际位置必须允许在TP方式下能够将其恢复出来。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录数字视频图象表示信号以简便在正常和特技播放速度时的再生的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录MPEG兼容的数字视频图象表示信号的方法。
根据本发明的一种安排，一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录数字视频图象表示信号的方法，该方法包括下列步骤：确定在预定个数的正向和反向再生速度期间内、在每一条换能磁迹上的共用区域；对数字视频图象表示信号进行处理，使之具有适合于在共用磁迹区域中记录布局的数据速率；以及，使数字视频图象表示信号与对于磁带上的记录布局的已处理的数字视频图象表示信号进行复用，从而使已处理的数字视频图象表示信号位于共用磁迹区域内。
根据本发明的另一种安排，一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录MPEG兼容的数字视频图象表示信号的方法，所述方法包括下列步骤：接收所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号；处理所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号，以产生MPEG兼容的特技播放信号；以及，在所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号与所述MPEG兼容的特技播放信号之间进行选择，以形成用于在所述磁带上记录布局的信号，从而把所述数字视频图象表示信号记录在全部磁迹中以简便正常速度的再生，并且把所述MPEG兼容的特技播放信号记录到预定的磁位置上以简便特技播放的再生。
附图说明
图1示出表示了为标准清晰度DVCR所规定的、各数据区位置的记录的磁迹图；
图2示出在两倍重放速度时、在同步块恢复区域内重放磁头的路径；
图3示出在4倍重放速度时、在同步块恢复区域内重放磁头的路径；
图4示出在8倍重放速度时、在同步块恢复区域内重放磁头的路径；
图5示出在16倍重放速度时、在同步块恢复区域内重放磁头的路径；
图6包括表示在各种特技方式重放速度时恢复的音频和视频同步块的表；
图7A示出在2、4、8、16倍重放速度时恢复的同步块；
图7B示出对于在2、4、8、16倍重放速度时共同的恢复的同步块；
图8示出表示本发明“特技播放”数据布局的有利的同步块位置的、已记录磁迹图的第一实施例；
图9示出在3倍播放速度时重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图10示出在9倍播放速度时重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图11示出在19倍播放速度时重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图12示出在-1倍播放速度时重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图13示出在-7倍播放速度时重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图14示出在-17倍播放速度时，重放磁头的路径和同步块恢复的磁迹区域；
图15示出在正向3、9、19倍播放速度和在反向1、7、17倍播放速度时恢复的同步块；
图16示出表示用来记录本发明“特技播放”数据的本发明同步块位置的、已记录磁迹图的第二实施例；
图17示出以ATV信号和本发明“特技播放”信号记录的视频数据区；
图18A示出在SD同步块中数据的排列；图18B示出为记录ATV数据信号和本发明“特技播放”数据信号的有利地格式化了的同步块；
图19为使用本发明“特技播放”记录和重放特点的ATV数字盒式录象机的系统方框图；
图20为本发明“特技播放”编码器和解码器的系统方框图；
图21为表示SD录象机和本发明对“特技播放”和高清晰度视频重放的控制的系统方框图。
实施例详细描述
图1示出对供消费者使用的标准清晰度(SD)、螺旋扫描数字盒式录象机的已记录的磁迹格式。图1所示有效数据区域包括4个区，在其上记录着各种特定类型的数据。ITI(插入和跟踪信息)数据区用于跟踪和编辑，其后，紧接着编辑间隙G1。音频数据区占据14个同步块、编号为0～13。第二编辑间隙G2紧接在音频数据区的后面，其后、紧接着包括149个同步块、编号为0～148的视频数据区。在视频数据区后面紧接着第三编辑间隙G3，在G3后面又紧接着子码记录区。规定数字录象机（DVCR)的数字视频记录速率为24.948Mb/s。这一视频比特率可用来记录从NTSC(PAL)信号、或从已处理的高级电视信号，例如大联盟(GA)信号解码的分量视频信号。图21示出DVCR350的简化方框图。DVCR350包括磁头鼓510，磁头鼓510包括多个耦合到重放处理器上的记录和再生磁头，该重放处理器产生4个输出信号351、352、353、354。重放信号354表示ATV数据流，方框359、120、130描绘出数据处理通路。重放信号353表示“特技播放”的图象数据，重放信号35 3被耦合到后面接着的“特技播放”图象数据处理部分去。“特技播放”图象与ATV图象之间的处理和选择将在后面说明。示出把盒式带510插入到DVCR350中，已把磁带504引到磁头鼓510的周围。
可以利用鼓或柱面上的各种磁头布局和各种鼓旋转速度，把SD磁迹格式记录下来。紧接在图1后面的那些磁迹图，示出对各种“特技播放”速度的重放磁头的路径或磁迹。此外，示出了两种可能的磁头鼓配置，即：一对双方位磁头对、和在磁鼓直径两端呈180°面对着的两个单磁头。
图2～5示出对选定的一种“特技播放”再生速度的重放磁头路径。根据SD数字录象机格式，即磁迹宽10μm、方位记录、不带保护带，对磁带进行记录，还示出了利用极面宽度15μm的重放磁头对磁带进行重放。
图2示出两倍速度再生时重放磁头的路径或轨迹。所示轨迹是对于单一的一对双方位重放磁头的。假定，一直到扫描记录磁迹宽度之半时，重放磁头都能从记录磁迹上恢复同步块数据。这些图以双向阴影线画出同步块数据恢复的磁迹区域。
图3、4、5分别示出在4、8、16倍播放速度时的重放轨迹。
图6A为表示在图2～5所示TP速度时的磁迹号和从音频数据区恢复的已编号同步块的表。图6B示出在所示特技播放速度时的磁迹和从视频数据区恢复的已编号同步块。
对于2、4、8、16倍TP速度，把图2、3、4、5中以双向阴影线画出的已恢复视频同步块数据、与图6B表中已编号的同步块组合起来，示于图7A。图7B示出对那4种速度共同的磁迹区域和恢复的已编号同步块。这样，图7B指明以同步块号识别的磁迹位置，在播放速度和2、4、8、16倍播放速度时，可以记录和恢复在这些位置上的数据。
图8示出一条记录磁迹，它包括ITI(插入和跟踪信息)记录区域，编辑间隙G1、占据编号为0～13的14个同步块的音频数据记录区域。在ATV工作期间内，在ATV数据传送流的范围内传送音频和视频数据，这样，对于音频数据应用来说，并不需要音频数据区了，可以把该音频数据区用于ATV和“特技播放”数据记录。第二编辑间隙G2紧接在音频数据区的后面，包括149个其编号为1～149的同步块的视频数据记录区紧接在G2的后面。第三编辑间隙G3紧接在视频数据区的后面，在G3后面又紧接着子码记录区域。图8的记录磁迹示出了：对于本发明TP数据记录的同步块分配的一种有利的第一实施例，此处，把5个同步块用于音频区，把40个同步块用于视频区。这样，在每一次扫描时可以利用45个同步块来记录TP视频数据，以便在标准和非标准播放速度时恢复。这45个TP同步块在额定速度提供了约1.06Mb/s的有效重放数据速率。
图9～11示出在3倍、9倍、19倍“特技播放”速度时重放磁头的路径以及对双方位磁头和在鼓直径两端呈180°面对磁头的磁头轨迹。
图9示出在3倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T1和T2表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T1和T4表示用180°面对着的磁头再生。图9表明，不论是哪一种重放磁头配置，都有一些永不能被恢复的磁迹区域、因而，都有一些永不能被恢复的同步块。
图10示出在9倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T1和T2表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T1和T10表示用180°面对着的磁头再生。
图11示出在19倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T1和T2表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T1和T20表示用180°面对着的磁头再生。
图12示出在-1倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T3和T4表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T3和T4表示用180°面对着的磁头再生。
图13示出在-7倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T17和T18表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T17和T10表示用180°面对着的磁头再生。
图14示出在-17倍播放速度时同步块恢复的磁迹区域。磁迹T21和T22表示用一对双方位磁头对再生，磁迹T21和T4表示用180°面对着的磁头再生。
把图9～14所示在正向和反向各种速度时恢复的同步块组合起来，并作为单一的轨迹被说明。图15A示出在3倍带速时已编号的同步块；图15B示出在9倍带速时恢复的同步块(SB)；图15C，对19倍带速；图15D，对-1倍带速；图15E，对-7倍带速；图15F，对-17倍带速。图15G示出对共同的恢复的同步块的分析。这样，图15G示出在正向3倍、9倍、19倍带速和反向1倍、7倍、19倍带速时恢复的已编号同步块。
图16示出具有以同步块号识别的有利的磁迹位置的第二实施例，此处，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倍播放速度时，可以记录和恢复45个同步块的本发明“特技播放”视频数据。
可以把ATV比特流记录到105个同步块的数据容量中，其中，14个同步块来自音频数据区，91个SB(同步块)来自视频数据区。可以利用视频数据区中的45个SB来记录本发明“特技播放”的视频数据。图17中，示出一个视频数据区，表明用于ATV数据记录的SB(同步块)结构。
图18A和B示出在视频数据区中同步块SB的数据结构。图18A示出标准清晰度(SD)格式化的同步块。SD同步块包括90个字节，其中，77个字节包括6组离散余弦变换(DCT)的系数数据。每一组DCT包括一个DC系数值，在其后、紧接着权值递减的AC系数值。图18B示出一个以本发明“特技播放”数据格式化的同步块。对“特技播放”数据进行压缩、离散余弦变换、变长编码，正如将要对图20所描述的那样。可以把两个已压缩的TP宏块记录到一个图18B所示格式化的同步块中。
已经识别了对于以各种速度、沿正反方向上的“特技播放”再生有利的同步块位置后，“特技播放”视频数据必须从ATV数据流中得到。如上所述，在“特技播放”的重放期间内，必须能够把所记录的TP同步块解码，以便不参考相邻图象帧或者不从相邻图象帧进行预测，就能够产生图象。显然，“特技播放”的视频数据可从帧内编码的视频(I帧)得到。然而，由于在每一个GOP中I帧的重复速率低，所以，唯一地从I帧得到“特技播放”的视频时，在“特技播放”方式中可能使再生的运动出现闪动或跳动。这样，为了避免“特技播放”运动的跳动，把ATV或者像MPEG那样的数据流解码得到一个视频信号，从这个视频信号有利地得到对于“特技播放”记录处理的视频。因此，对从I、P、B帧得到的每一帧已解码图象进行处理，产生用于记录的相应“特技播放”帧。这样，在GOP中记录的每一帧包括相应的、已处理的“特技播放”图象，在“特技播放”再生期间内，可以把这种图象解码，以提供其中运动已被平稳化了的图象。
DVCR格式给每一个ATV帧分配10条记录磁迹，这样，为“特技播放”视频数据选择了同样数目的记录磁迹。在每一条磁迹中，ATV数据可以被分配到105个SB，这样，一个已记录的ATV帧相应于1050个SB。因为在每一个视频区中，“特技播放”的视频数据可以被分配到45个同步块，所以，总计有450个SB可用于“特技播放”的数据记录上。因此，必须对每一个“特技播放”视频帧进行压缩，使之占据由450个同步块所提供的数据容量。可以把所需的“特技播放”视频数据压缩率表示为450∶1050，近似为2.3∶1。
图19为高级电视接收机的方框图，这种接收机使用本发明的用来在标准清晰度(SD)的数字盒式录象机上记录像MPEG那样数据流的特技播放方式处理方法。该方框图包括：ATV解码器100，特技播放处理器200，和SD DVCR300。天线101接收示例性的已调射频高级电视信号，并将其耦合到ATV解码器100的输入端上。也可以通过有线电视分配系统把已调射频信号传送到解码器100上。解码器100包括信道解调器110，信道解调器110从射频载波提取像MPEG那样的已调ATV比特流信号。该比特流的数据速率为19.3Mb/s，并作为输出信号111和112被耦合。把比特流111耦合到传送分包解码器120上，简单地说，传送分包解码器120把视频数据包121与音频数据包122分离开来。把视频数据包121耦合到视频压缩解码器130上，视频压缩解码器130重新构成HD视频图象信号。把视频信号131耦合到视频处理器和同步发生器150上，视频处理器和同步发生器150在输出端151上产生原始宽高比16∶9的高清晰度视频信号，例如，亮度和色差信号Cr和Cb。视频处理器和同步发生器150还从特技播放处理器200的象素变换器280接收第二输入信号132。把音频数据包122耦合到音频压缩解码器140上，音频压缩解码器140提取和产生原始音频信号，该原始音频信号形成音频输出信号141。
把像MPEG那样的比特流信号1412耦合到比特流速率变换器310上，比特流速率变换器310根据SD录像机处理和记录的需要，把19.3Mb/s的比特流变换成为数据速率24.945Mb/s。把速率变换器310的输出耦合到内部和外部奇偶校验发生器320上，内部和外部奇偶校验发生器320产生里德所罗门纠错码，它被包括到被记录在视频区中的视频数据内，正如图1所画的那样。在插入RS纠错码以后，把数据流耦合到SD视频数据同步块构成装置330上，同步块构成装置330构成由SD录象机格式所需的视频数据同步块结构。
图19的方框340根据SD格式构成音频和视频区，此处，视频数据区包括：来自块330的、已处理的ATV数据，加上来自“特技播放”视频处理器200中方框250的本发明“特技播放”视频数据251。
图17、18A、18B示出SD视频区的格式或结构。图18A和18B显示，该区包括：视频前信号、149个同步块的视频数据和纠错码、视频后信号。把同步块编号成1～149。图18A画出在NTSC图象源的记录期间内所使用的格式。图18B示出有利地记录的、例如占据105个同步块的ATV视频数据。可以用占据例如45个同步块来记录本发明的“特技播放”视频数据，可以用两个同步块来记录视频辅助数据。利用11个同步块记录外部奇偶校验纠错数据。
把包括“特技播放”数据和音频区信号的ATV视频区数据从方框340耦合到标准清晰度(SD)数字盒式录象机350上。SD录象机还可以接收用来记录的模拟NTSC(PAL)输入信号。把模拟信号解码成亮度和色差分量，对于NTSC输入信号来说，这些分量为4∶1∶1，以13.5MHz取样，并且数字化为8比特。根据SD记录格式，对已数字化的NTSC信号进行压缩，SD记录格式使用加到8×8图象块上的场内/帧内DCT；紧接着进行自适应量化和改进型二维哈弗曼编码。为了防止因记录媒体损坏而产生不可纠正的数据差错，在每一帧的范围内把像块改组或重新分布。因为在记录以前已把像块改组，所以，任何与媒体有关的重大再生差错都将由于在再生期间内所使用的互补地解除改组而在已解码帧的范围内分布开来。这样，就把重大的可能是不可纠正的、因而也是可见的差错分布开来，并且，可能是利用内部和外部里德-所罗门纠错码就可以纠正的了。在压缩以后，把数据编码，以便利用24∶25的变换进行记录，24∶25变换容许频率响应成形为能对重放提供自动跟踪能力。
SD录象机350再生四个输出信号：351、352、353、354。输出信号351和352为基带模拟信号，它们分别包括视频分量Y、Cr和Cb；以及音频信号。信号351包括视频分量，将其耦合到NTSC同步发生器和编码器360上，同步发生器和编码器360提供用于在视频监视器上观看而附加的消隐和同步脉冲。可以把这些分量编码，产生用来在标准清晰度电视接收机上观看的NTSC信号。
SD录象机350产生ATV数据比特流输出信号354和“特技播放”数据比特流输出信号353。信号353通过纠错方框359耦合到ATV和“特技播放”处理器200中的用来去压缩并且接着上变换到ATV信号格式的方框260上。“特技播放”处理器200的工作，将参考图20加以描述。
数据比特流354通过纠错方框359耦合到ATV解码器100的方框120上，此处，把重放的传送包解码。已解码的ATV信号131从视频压缩解码器130耦合到ATV和“特技播放”处理器200的行频变换器210上。ATV信号包括亮度、色差信号Cr和Cb，它可能包括例如1080个有效水平扫描行，每一行包括1920个象素或取样。行频变换器210把有效扫描行数减小到1/3，即360行。这样，对亮度和色差信号进行处理，形成垂直分辨率为原始ATV信号的三分之一的“特技播放”视频信号。利用垂直低通滤波功能执行行数变换。行频已减小的信号从变换器210耦合到象素变换器220上，象素变换器220利用低通滤波把象素数减小到1/3。这样，信号221包括360个水平行，每一行包括640个象素，已将ATV信号变换(下变换)成为具有像“NTSC”那样参数的信号了。因为ATV信号的宽高比为16∶9，所以，信号131就是这样。然而，下变换信号221将显示16∶9的信箱形式的图象。
还把下变换信号221耦合到NTSC编码器360上，以便附加同步和消隐，并将其编码、以便在接收机或视频监视器上观看标准清晰度图象。还把信号221耦合到用方框230表示的信号压缩处理器上，信号压缩处理器230的详细情况将针对图20加以描述。然而，简单地说，信号压缩处理器230的用途是产生以压缩形式的下变换ATV信号。例如，信号压缩处理器230可以按大约2.3倍压缩信号221。
利用已压缩并已下变换的信号，提供用来在每一条磁迹中特定的同步块上记录的“特技播放”视频数据，例如，如图8和16中所示。把每一个TP视频帧的数据记录到每一个ATV SD记录帧所包括的10条磁迹内。这样，可以认为，TP视频数据冗余地记录到包括ATV SD帧的视频数据磁迹区内。在正常速度重放期间内，TP视频数据与ATV数据一起再生出来，但是，TP视频数据也许不能用于ATV图象形式中。然而，因为在每10条记录磁迹中出现一次“特技播放”数据帧，所以，可以在正常重放期间内恢复这样TP帧，可以在重放方式转变的期间内存储和利用这些TP帧；例如，从正向正常速度重放转变成快速“特技播放”或快速搜索中的图象。在最坏情况下，当开始正常速度重放时，在恢复出一个I帧以前，可能要再生约140条记录磁迹。然而，因为TP数据帧有利地记录在I、P、B帧内，所以，在再生任一类型的帧以后就可以立即产生已“特技播放”处理的图象。这样，在把I帧解码以前在正常速度重放的起始期间内，可以输出已“特技播放”处理的图象。当得到I帧时，输出可从“特技播放”切换到ATV图象。
把已压缩的TP信号从方框230耦合到内部奇偶校验发生器240上，内部奇偶校验发生器240把里德-所罗门纠错数据加到TP数据流上。把已加上RS内部奇偶校验的TP视频数据耦合到TP视频数据同步块格式化器250上，TP视频数据同步块格式化器250只产生为以特定速度的“特技播放”再生所需要的特定编号的同步块。例如，利用图8或10的实施例中所示的所分配的同步块，都可能进行以各种不同速度的“特技播放”再生。这些TP视频数据同步块作为信号251输出，将其耦合到SD DVCR300的视频和音频区构成装置340上。
在再生期间内，SD录象机350再生“特技播放”数据信号353，将其耦合到纠错处理器259上。在纠错以后，把该TP数据流耦合出去，以便在ATV和“特技播放”处理器200的处理方框260中进行信号去压缩。方框260的详细工作将针对图20加以描述。然而，简单地说，利用去压缩器260，从由记录媒体上恢复的已压缩TP数据重新产生已下变换的ATV图象。
本发明用来产生数据信号251的“特技播放”信号压缩处理器示于图20的方框234～238。可以利用图20的方框262～266，把重放的TP数据去压缩。把已减小速率的ATV信号221耦合到格式化器234上，格式化器234把信号221的扫描行格式变换成为包括4个DCT块在内的一个二维宏块(MB)结构。这样，一个宏块具有8行、共32个像素的大小。把已格式化并已减小速率的宏块信号耦合到用来离散余弦变换的方框235上。离散余弦变换的原理是周知的，由于对系数的量化进行控制而使数据速率减小。DCT方框235产生两个输出信号，它们表示包括每一个宏块的频率系数的幅度值。把一个输出信号耦合到方框236上，方框236预分析系数的幅度，控制量化器方框237量化的粗细程度。把DCT方框235的第二个输出耦合到用来量化的量化器方框237上，此处，响应于方框236、动态地控制量化步长之值。把已量化的DCT系数耦合到用来进行可变长度编码的方框238上。各种变长编码(VLC)的方法是已知的。然而，简单地说，把相应短的码字分配给最常出现的量化系数值，而对那些不常出现的系数值分配码长递增的码字。这样，进一步减小了TP视频数据总的数据速率，使得“特技播放”帧的数据可以记录到10条记录磁迹中所提供的450个同步块内。
把已变长编码的TP数据耦合到用来产生和附加上里德-所罗门内部奇偶校验纠错码的方框240上。把带有RS内部奇偶校验纠错的TP数据耦合到用来格式化的方框250上，以使其具有特定的SD同步块结构，例如图8和16中所识别的那样。把具有所需同步块结构的TP数据耦合到SD录象机上，正如对“特技播放”处理器方框200所描述的那样。
在重放方式期间，再生的TP数据流信号353通过在方框259中纠错被耦合到去压缩方框260上，去压缩方框260反着执行由方框230所执行的信号处理。VLC TP数据信号353输入到执行变长解码的方框266上。各种解码的方法是周知的，例如，可以利用查寻表把VLC数据字变回定长的量化DCT系数。把TP DCT系数从方框266耦合到反量化器262上，可以认为，反量化器262执行TP DCT系数的数-模变换。把TP DCT系数耦合到方框263上，方框263进行反离散余弦变换，这种变换产生表示TP图象的、已格式化的宏块输出信号。在方框264中，把已取样的宏块TP信号重新格式化，产生传统的行结构图象。在方框265中处理重新格式化器264的输出信号，方框265例如可以提供消隐插入和加上同步脉冲。信号261从方框265输出，可以将其耦合出来以便在分量视频监视器上观看电视节目，或者将其编码以便观看电视节目。把第二输出信号271从方框264耦合到方框270和280，方框270和280提供从标称的、像“NTSC”那样的行和像素格式到为高清晰度显示器观看所需的行频和水平像素数的上变换。
把已上变换的TP视频信号131作为第二输入耦合到视频处理器和同步发生器150上，视频处理器和同步发生器150产生高清晰度输出信号151。视频处理器和同步发生器150产生视频消隐和HDTV同步波形的附加。然而，此外，视频处理器150还提供用来在ATV与“特技播放”视频图象之间切换的选择功能。图21以方框图形式示出对于ATV数据流354和“特技播放”数据流353的重放数据通路、以及此二数据通路间的耦合以便在视频处理器和同步发生器150中进行输出选择。输出图象源的选择最终响应于用户通过控制系统传送的起动控制指令。例如，播放指令将起动VCR的机械结构，并把电子系统从EE(电子到电子)方式切换到重放状态。然而，输出信号切换的真正瞬间可能由各种其它控制因素来确定。例如，最重要的控制事件可能是从记录的GOP中得到I帧并将其解码。出现这一情况时，解码器130可能发出信号并被耦合出去，以控制视频处理器和同步发生器150中的视频输出选择器开关。
如上所述，15个帧的GOP将占据150条记录磁迹，这样，当开始播放方式时，重放的视频图象可能被延时，一直到I帧已经重现并已将其解码，即一直到遇到I帧之前、可能需要再生多达140条磁迹。然而，因为在GOP中每一帧的范围内TP数据有利地被记录、并以正常播放方式再生出来，所以，可以利用TP数据来产生输出视频信号而不需要等待I帧的出现。这样，TP数据记录的冗余特性在开始正常重放时，可有利地提供从TP数据得到的、正常速度的图象，ATV图象在可供使用时，可在得到I帧以后对其进行选择。
当用户发起一条起动或结束“特技播放”方式的命令时，可以有利地控制控制系统、特别是视频处理器和同步发生器150，使之对用户提供在审美学上更令人喜欢的图象转变。例如，如上所述，在开始正常速度的重放时，在得到一个I帧并将其解码以前，可以输出“特技播放”图象。TP视频数据的另一个用途可以是，在向“特技播放”再生速度转变的期间内，可以把在正常重放期间内恢复和存储的TP视频数据与在重放速度转变期间内变换的TP数据一起使用。TP数据的这样一种应用提供了另一种方法，即一直到TP视频数据在所选定的TP速度时可供使用以前，可继续使用上一个ATV帧。
当从“特技播放”方式向正常播放转变时，只有在重放出来的ATV信号GOP中出现了一个I帧以后，ATV信号131对显示处理来说才变成可用。这一I帧的出现取决于SD录象机主导轴伺服机构的重新同步的速率，而且，更重要地取决于在已记录的GOP序列中重新得到正常播放速度。这样，为了在“特技播放”与正常重放之间产生令人喜欢的图象转变，可以有利地提供各种选择。例如，当发出结束“特技播放”命令时，可以把上一个TP帧固定下来，并从存储器反复播放直到ATV信号再生出来为止。这种方法可向用户表明，控制指令已接收到、并已执行。然而，与在TP中产生的快速运动图象并列的固定或静止图象，可能使用户感到不适合。可以提供对于从“特技播放”转变的另一种选择，即在伺服机构重新同步和得到ATV信号I帧的持续时间内继续再生TP数据并显示TP图象。采用这种选择时，在由于伺服重新同步而引起带速改变的期间内、以及在等待ATV I帧出现的期间内，可以利用TP数据的冗余特性。在带速改变的期间内，任凭TP数据具有冗余特性，可能还是有些TP数据恢复不了，然而，通过从存储器重复一些TP图象帧、可以隐匿这样的差错。这种有利的方法向用户提供VCR已响应其命令的可视性指示，这是因为：随着主导轴慢慢进入播放速度时的重新同步，TP图象的速度将发生可见的改变。这一特性还可以允许采用较慢的带速转变，从而提供更加平稳且基本不会损坏磁带的控制，因为磁带的加速或减速将伴随着“特技播放”图象的加速或减速。

Claims (12)

1.一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录数字视频图象表示信号以简便在正常和特技播放速度时的再生的方法，所述方法包括下列步骤：
a)确定在以预定个数的正向和反向特技播放速度再生的期间内、在多条换能磁迹的每一条磁迹上的共用区域；
b)对所述数字视频图象表示信号进行处理，以产生具有适合于在所述共用区域中的记录布局的数据速率的特技播放信号；以及
c)使所述数字视频图象表示信号与对于所述磁带上的记录布局的所述特技播放信号进行复用，从而所述特技播放信号位于用于特技播放再生的所述多条磁迹所述共用区域内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多条磁迹中的每一条磁迹具有至少两个共用磁迹区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
为了减小所述特技播放信号的所述数据速率而进行空间滤波的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字视频图象表示信号表示高清晰度电视图象，并且包括多个有效扫描行，每一个有效扫描行包括多个取样。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
为了形成具有减小的垂直分辨率的特技播放信号从而减小在所述高清晰度电视图象中的所述有效扫描行数的步骤。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
为了形成具有减小的水平分辨率的特技播放信号从而减小在所述高清晰度电视图象中每一个扫描行的所述取样个数的步骤。
7.一种用来在具有螺旋扫描磁迹格式的磁带上记录MPEG兼容的数字视频图象表示信号的方法，所述方法包括下列步骤：
a)接收所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号；
b)处理所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号，以产生MPEG兼容的特技播放信号；以及
c)在所述MPEG兼容的数字视频图象表示信号与所述MPEG兼容的特技播放信号之间进行选择，以形成用于在所述磁带上记录布局的信号，从而把所述数字视频图象表示信号记录在全部磁迹中以简便正常速度的再生，并且把所述MPEG兼容的特技播放信号记录到预定的磁迹位置上以简便特技播放的再生。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，以一个第一和一个第二特技播放速度简便地得到所述特技播放的再生，所述第一特技播放速度慢于所述第二特技播放速度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由于所述预定的磁迹位置是单一的预定位置从而简便了在所述第一特技播放速度时的再生。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由于所述预定的磁迹位置是多个预定位置从而简便了在所述第二特技播放速度时的再生。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
为了简便在所述第二特技播放速度时的再生从而在记录磁迹的音频和视频段范围内的多个预定的位置上记录所述MPEG兼容的特技播放信号的步骤。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述处理步骤还包括：
为了产生已减小比特速率的信号以形成所述MPEG兼容的特技播放信号从而进行空间滤波的步骤。
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