CN1144456C - 数字数据记录/再现装置及方法 - Google Patents

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Abstract

能够按正常模式和可变速再现模式再现已被记录的图像画面的数字VTR。在正常速度再现期间，数字VTR从事先记录在记录媒体的正常播放区中的数据再现出记录的图像。当数字VTR处于低速变速再现模式时，从记录在第一特技播放区中的数据再现出图像。当数字VTR处于高速变速再现模式时，则从记录在第二特技播放区中的数据再现出图像。第一和第二特技播放区被设置在各个磁道上对应不同方位的位置上。

Description

数字数据记录/再现 装置及方法
技术领域
本发明涉及用在数字VTR中的可变速记录和再现系统，特别是这样一种可变速记录和再现系统，它在记录之前对节目数据执行数据速率转换，并且在再现期间对经过速率转换的节目的原始时基信息进行重建。本发明的可变速记录和再现系统特别适合于记录那种按照MPEG2格式的视频信号。
背景技术
在上述的数字VTR中，数字视频信号在按照DCT(离散余弦变换)技术被首次压缩之后被记录在磁带上，并且是按照可变长度编码技术来记录的。这种数字VTR能以两种不同的模式记录视频信号。在第一种模式下，数字VTR记录诸如NTSC那样的电视广播信号。这一模式在此被称为SD模式，其中视频信号是以25Mbps的速度被记录的。在第二种模式下，数字VTR记录HDTV信号。这一第二种模式在此被称为HD模式，其中的视频信号是以50Mbps的速度被记录的。在此用于记录的技术是一种采用MPEG2信号格式的所谓传输包。
MPEG2格式允许用一种时分多路复用编码数据流传输多个不同的节目。用于编制并把这些多路节目传送到其各自目的地的基本数据结构被称为一个传输包。
每个传输包具有188字节的固定长度，并包括一标题部分和有效负载部分。标题部分的数据代表该传送包的内容。数据VTR用该标题部分从多路节目数据流中选择一个指定的节目。
图22A-22D示出了传输包的内容。从图22A中可见，每个传输包包括一标题部分，后面是一个有效负载部分。有效负载部分对应着视频节目的内容。如图22B所示，标题中包括：8字节的同步代码；用于指示该包中有无错误的传送错误指示符；指示一个有效负载部分的起点的有效负载起点指示符；指示一个对应包的重要性的传输优先权代码；指示一个包的特别属性的包识别(PID)代码；指示出有效负载部分的数据是否已经过扰频处理的传输扰频控制代码；指示有无匹配字段(field)的匹配字段控制代码；一个循环计数器，用于确定在传输过程中是否废弃了包中的某一部分；以及一个匹配字段(adaptation field)，在其中可以插入附加的识别信息或是空字节。
如图22C所示，匹配字段由几个代码构成。第一代码是指示匹配字段数据长度的匹配字段长度代码。随后的代码是间断指示码，其内容的改变表示系统时钟已被复位。在间断指示码之后是一随机访问指示码，它表示随机访问的入口点。随机访问指示码的后面是优先权流基本项指示码，用它指示有效负载的局部或整体的重要性。匹配字段的结束部分是一个优选字段。
如图22D所示，任选字段由几个代码构成。这些代码是PCR，OPCR，接头(splice)递减数，传输专用数据长度及传输专用数据，匹配字段延伸长度，以及一个任选字段。PCR代码包括一用于设定和校正时间值的时标。锁相环(PLL)利用PCR代码产生例如27MHz的系统时钟。为了对节目数据精确地解码和再现，在PCR字段中存储的相应的时基必须保持尽可能小的误差。
图23A和23B说明了用现有技术的数字VTR记录MPEG2传输包的方法。从节目A、B和C的时分多路复用数据流中送出一个指定的节目(例如节目A)。假定节目A、B和C的数据速率等于例如30Mbps，而送定节目的实际速率等于10Mbps，就在速率转换缓冲器中执行30Mbps到10Mbps的速率转换。
图24示出了这种速率转换缓冲器102。选定节目的传输包被提供给速率转换缓冲器102的输入端101，从而把输入节目数据的速率降低到其初始值的1/3。也就是把速率从30Mbps降到10Mpbs。经过速率转换后的传输包从输出端103被提供给数字VTR。
由于数字VTR在SD模式下的记录速率是25Mbps，通过上述的速率转换，就可以用数字VTR按原样记录传输包。
通过对选定的节目执行上述的速率转换，现有技术的数字VTR系统还改变了选定节目的时基。但是，由于选定节目的PCR代码在其经过速率转换之前仍会影响该节目的时基，在此后依赖于这一不准确的PCR代码的解码操作会造成速率转换后的视频信号的再现效果变差。
MPEG2格式提供了三个数据帧：按帧内编码的I帧，按正向预测编码的P帧，以及按反向预测编码的B帧。在变速再现的模式下，由于记录头不会横跨每个轨迹的全长，就不能获得连续帧的数据。这样就无法对P和B帧的数据解码。仅能对按帧内编码的I帧数据解码。因此，在现在技术的数据VTR系统中，在可变速再现模式下只能使用I帧的数据。
然而，当传输包被提供传给数字VTR用于记录时，在可变速再现模式下不能获得完整的包括I帧的传输包。记录有I帧数据的位置关系是不确定的。因此，在可变速再现时就会丢失对应着图像平面某一特定部分的I帧数据，从而会使可变速再现模式下的图像变劣。
发明内容
为此，本发明的目的之一就是要提供一种数字数据记录/再现装置以及方法，用来从已经按照速率转换信号记录的传输包中准确地重建原始传输包的时基。
本发明的另一目的是提供一种采用可变速再现模式的数字数据的记录/再现装置及方法，在从速率转换后的传输包的数据再现出来的图像中不会使质量变劣。
本发明的再一目的是提供一种包括时间发生装置的数字数据记录装置，用于根据参考时钟来确定接收数据包的时间，以及用这一接收时间为接收的数据包设置时标的装置。
本发明的又一目的是提供一种数字数据再现装置，用于再现记录在磁带上的数据包，其特征是有一个根据加在数据包上的接收时间来管理的时基。
本发明的另一个目的是提供一种数字数据记录装置，用于在磁带上记录数据包，该装置包括用于把磁带上的磁道编制成正常播放区和特技播放区的装置。特技播放区位于磁道上的各个可再现区中，当装置处于最大可变再现速度模式下时，磁头跟踪该磁道。该装置还包括一个装置，用于把数据包记录在正常播放区中，并且在可变速再现期间把数据包的一部分记录在特技播放区中。该装置还包括用于再现记录在正常和特技播放区中的数据的装置。
为了实现本发明的上述目的，提供一种在磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：参考时钟；与上述参考时钟相联系的计时发生装置，用于在上述数据包到达上述装置时根据上述参考时钟产生计时；与上述计时发生装置相联系的装置，用于把上述数据包的到达时间附加到上述数据包上；分类装置，用于把磁带上的多个磁道的每个分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区被定位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；以及与上述附加装置相联系的记录装置，用于把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，上述数据包的上述部分包括所述数据包的到达时间并且在上述可变速再现操作期间被再现用于记录上述数据包。
为了实现本发明的上述目的，提供一种用于在磁带上记录数据包的数字数据记录方法，包括以下步骤：根据参考时钟产生上述数据包到达数字数据记录装置时的计时；把上述数据包的到达时间附加到上述数据包上；以及把磁带上的多个磁道的每个分成多个正常播放区和多个特技播放区，上述特技播放区位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的上述磁道的位置对应的每个上述磁道上的位置；以及把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，上述数据包的上述部分包括所述数据包的到达时间并且在上述可变速再现操作期间被再现。
为了实现本发明的上述目的，提供一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：用于接收多个数据包的装置；分类装置，用于把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区定位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；同步块形成装置，用于把每n个数据包装入m个同步块；以及记录装置，用于把上述同步块记录在上述正常播放区中，并且仅把上述同步块中的选择的同步块记录在上述特技播放区中，记录在上述特技播放区中的上述选择的同步块在上述可变速再现操作期间被再现。
为了实现本发明的上述目的，提供一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：用于接收多个数据包的装置；分类装置，用于把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，在交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第一可变速再现操作期间被第一磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在另一些交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第二可变速再现操作期间被第二磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在上述交替磁道上的所述位置和上述另一些交替磁道上的所述位置不同；以及记录装置，用于把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，记录在上述交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第一可变速再现操作期间被再现，并且记录在上述另一些交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第二可变速再现操作期间被再现。
为了实现本发明的上述目的，提供一种数字数据记录方法，用于把数字包记录在包括多个磁道的磁带上，包括以下步骤：接收多个数据包；把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；把每n个数据包装入m个同步块；以及把上述同步块记录在上述正常播放区中，并且仅把上述同步块中的选择的同步块记录在上述特技播放区中，记录在上述特技播放区中的上述选择的同步块在上述可变速再现操作期间被再现。
为了实现本发明的上述目的，提供一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录方法，包括：接收多个数据包；把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，在交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第一可变速再现操作期间被第一磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在另一些交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第二可变速再现操作期间被第二磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在上述交替磁道上的所述位置和上述另一些交替磁道上的所述位置不同；以及把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，记录在上述交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第一可变速再现操作期间被再现，并且记录在上述另一些交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第二可变速再现操作期间被再现。如果从传输包中选定了一个节目并经过速率转换和记录之后，就在各个包中加入包的到达时间信息，以便重建每个包的时基信息。这一计时信息是根据参考时钟产生的。在再现时，根据该计时信息重建与输入时相同的时基状态。
对于已加入了计时信息的包来说，同步块的数量与记录了同步块的包的数量之间的关系被设定为一个整数比值。
在数字VTR的记录和再现过程中，由于磁鼓的转动是与参考时钟同步的，在记录和再现期间就可以保存数据包的时基信息。
本发明使用两个特技播放区TP1和TP2。在高速可变速再现期间使用特技播放区TP1，在低速可变速再现期间使用特技播放区TP2。特技播放区TP1和TP2分别被设在磁道中的不同方位。I帧的数据被记录在特技播放区TP1和TP2中。使用记录在特技播放区TP1和TP2中的数据，在可变速再现期间可以改善图像的质量。另外，本发明的工作原理并不受特殊记录头结构的限制，因为特技播放区是被分别布置在各个磁道中的不同方位上的，并且在低速或高速可变速再现模式的一种模式下仅使用对应一个方位(以及一个特技播放区)的磁道。
附图说明
以下结合附图用实施例详细说明，但这种实施例并非是对本发明的限制。
图1示出了本发明的数字VTR记录系统；
图2示出了传输包的数据格式；
图3示出了为传输包加入计时信息的电路；
图4示出了被编制成多个同步块的多个传输包；
图5示出了加到每个同步块上的附加标题的格式；
图6示出了多个特技播放区的磁道位置；
图7表示用于解释特技播放区的波形图；
图8表示本发明中所用的倾斜磁道的数据格式；
图9示出了与多个引导信号有关的多个特技播放区的位置；
图10表示在可变速再现模式下可以使用的各种磁带速度；
图11示出了再现头在可变速再现操作期间的路径；
图12A和12B表示在可变速再现操作中通过每次扫描操作被跟踪的每个磁道部分；
图13A和13B表示每个记录磁道中同步块的结构；
图14示出了记录装置的第一实施例，用于把可变速再现数据记录在特技播放区内；
图15示出了记录装置的第二实施例，用于把可变速再现记录在特技播入区内；
图16是一组曲线，用于说明可变速记录数据中的高频系数的量与用来存储这种数据所需的相应存储容量(用比特表示)之间的关系；
图17示出了用于把可变速再现数据记录在特技播放区中的一个装置的第三实施例；
图18表示了分割一个图面的过程；
图19示出了记录装置的第四实施例，用于把可变速再现数据记录在特技播放区内；
图20是用于说明图面分割的一个框图；
图21表示本发明的数字VTR再现系统；
图22A-22D是用于解释传输包的示意性框图；
图23A和23B表示从多路节目中选择出一个传输包的节目用于记录；以及
图24示出了本发明中使用的速率转换缓冲器。
具体实施方式
图1示出了数字VTR的一种记录系统。标号1表示用于接收例如NTSC电视信号一类的模拟视频信号的输入端。在本文中将这一视频信号称为标准视频信号。这一视频信号被供给A/D转换器2，将接收的模拟视频信号转换成数字视频信号。
A/D转换器2把转换后的视频信号供给DCT压缩电路，按照DCT压缩技术和可变长度编码方式压缩输入的视频信号。具体地说，来自A/D转换器2的视频信号被分割成经混洗的块，并被DCT转换。在预定的缓冲单元的基础上缓冲经过DCT转换的数据。DCT压缩电路按照一个量化表使用一个缓冲单元，使得总代码量等于或小于一个预定值。用这种优选的量化表量化这种数据，并且采用可变长度编码，再把数据成帧。
DCT压缩电路3的输出随后被供给开关电路4的端子4B。开关4还包括端子4A，由速率转换和格式转换电路9转换速率后的按MPEG2格式编码的数字视频信号传输包加到该端子4A上。
速率转换和格式转换电路9把例如20Mbps的MPEG2信号速率转换成10Mpbs。接下来要改编特技播放区中的数据(参见下文)，以便在可变速再现时获得良好的图面。图1的记录系统把开关电路4设定到端子4B，用于记录供给输入端子1的视频信号；当系统记录MPEG2传输包时，就把开关电路设定到端子4A。
开关电路4的输出被供给成帧电路5，用于把记录数据编制成预定的帧，并且执行纠错编码处理。
成帧电路5的输出被供给通道编码器6，它可以调制接收数据。通道编码器6通过记录放大器7向旋转头8提供调制信号。根据开关电路4的开关端子的设定位置，用旋转头8把压缩的视频信号或MPEG2传输包记录在磁带上。
在记录MPEG2传输包时，开关电路4被切换到端子4A。这样，就可以用成帧电路5把MPEG2传输包分隔成帧，用通道编码器6进行调制，然后由旋转头8记录在磁带上。
在记录标准视频信号时，开关电路4被切换到端子4B。这样就用DCT压缩电路3压缩标准视频信号，用成帧电路5分隔成帧，用通道编码器6调制，并且用旋转头8记录在磁带上。
如上所述，为了在记录媒体(如磁带)上记录MPEG2传输包信号，首先需要用速率转换和格式转换电路9从正常提供给该电路的多个时分多路节目中选择一个节目(按MPEG2格式编码的节目)。该电路把选定节目的数据速率从例如30Mbps转换到10Mbps。速率转换同时还改变了MPEG2节目的时基信息。由于这种转换，在再现过程中就无法从节目本身提取出记录的MPEG2节目的原始时基信息。
为了补救这一问题，本发明为每个传输包加入了指示传输包到达时间的计时信息。在为了在记录媒体上记录而把各个传输包提供给速率转换和格式转换电路9之前加入这一计时信息。加入的计时信息和各个传输包一起被记录在磁带上。在再现记录的传输包时，本发明的系统提取每个包的有关计时信息，从而获得每个包的原始时基信息。
图2示出了传输包及有关的计时信息的数据格式。按照结合图17A和17B所做的说明，在速率转换之前，每个传输包各自的标题是以一个8字节的同步代码开始的。为了给含3字节的计时信息提供空间，速率转换和格式转换电路9从同步代码中除去一字节，并且在标题部分的开头加入三字节的计时信息代码。这一程序完成之后，每个传输包就包括了190个字节。
图3示出了在记录传输包之前为其加入3字节计时信息的电路。在图3中，首先把传输包供给同步检测电路32。同步检测电路32检测传输包标题中的同步代码。同步检测信号的一个检测输出被供给寄存器33。同步检测电路32的第二输出被供给同步消除电路37。在检测到同步代码时，同步消除电路37就消除一字节的同步代码。同步消除电路37的输出被供给时标电路38。
参考时钟发生器34产生例如频率为27MHz的参考时钟。这一参考时钟信号被供给锁相环(PLL)35和计数器36。根据PLL35的输出，带有磁头8的鼓按例如150Hz的频率转动。
用计数器36对参考时钟信号计数，从中获得计时信息。由此获得的计时信息被供给寄存器33。由时标电路38为传输包加上了3字节的计时信息并且将修改后的包供给输出端39用于记录。
图4示出了两个传输包的数据结构，各自包括一个由深阴影块表示的3字节时标。这两个传输包被编制成5个同步块SB0-SB4。为每个同步块加上一个用浅阴影表示的附标题。实线代表传输包。每个附标题包括一个序号或类似的号。图4中的虚线代表一个同步和ID码(加在每个同步块的开头)，和一个奇偶校验(C1)码(加在每个同步块的结尾)。这样，每个同步块的开头就是5个字节的同步和ID码。接下来的每个同步块的72个字节(包括附标题)构成了同步块的有效负载部分。每个同步块还包括8字节的奇偶校验(C1)码。
图5详细地表示了加在每个同步块上的附标题。如图5所示，附标题可以被分成正常播放区和特技播放区。这些附标题字节可以包括代表特定值(有效数据)的数据以及除了其载荷之外没有实际意义的用于填充空间的数据(空数据)。每个附标题可以包括与其对应的同步块的识别有关的数据(序号)，极性转换数据，正常播放数据(NP)，或特技播放(TP)数据。附标题的一部分可以作为一个保留区被设在旁边。
本发明的特技播放区意在可变速再现模式下改善图像质量，在可变速再现期间是一个可再现的区。对于MPEG2格式来说，它提供了I帧、P帧和B帧，在可变速再现期间，仅使用I帧数据，而这一I帧数据就存储在特技播放区中。
数字VTR的记录速率在SD模式下被设定为25Mbps。另一方面，如果用10Mbps的速率记录传输包，记录速率就会出现余量。因此，在可变速再现模式下的可再现区就可以设置在特技播放区，并且可以在特技播放区中重叠地记录包括I帧的包。
例如，图6示出了磁头在可变速再现期间经过多个记录磁道时的轨迹。在图6中用斜着跨过多个磁道延伸的箭头表示磁头的路径。沿着这一斜箭头的每个阴影部对应一个特技播放(TP)区。在可变速再现时用可再现区TP作为特技播放区来记录包。在使用螺旋扫描和方位记录的VTP中，从TP区再现的数据类似于图7所示的脉冲式形状。通过利用ATF(自动磁道跟踪)等操作把磁道形成(track-shaped positions)的位置固定在可再现区TP中，并且在可再现区内记录包括I帧的包，就可以精确地再现出I帧的数据。
按照本发明的一个实施例，提供了两种特技播放区TP1和TP2。一个特技播放区(TP1)被用于高速的可变速再现。另一特技播放区(TP2)被用于低速的可变速再现。特技播放区TP1和TP2分别被设在磁道中的不同方位角处。
如图8所示，在数字VTR中把每个磁道分成四段：用于记录后操作的ITI段；音频段；视频段；及一个在检索等等操作期间使用的子码段。磁道受到不同方位角的磁头的跟踪。例如，可以相隔180°布置两个旋转磁头，或是采用具有两个方位的单个磁头组件。在磁道上叠加有一个引导信号用于实现ATF跟踪。
图9示出了两种特技播放区TP1和TP2，并示出了它们相对于引导信号f0和f1的位置。磁道的视频段被交替地设置引导信号f0和f1。引导信号f0被装在特技播放区TP1内，本发明的系统在高速可变速再现期间使用该区。这种高速再现可以达到例如正常再现速度的18倍。在图9的例中，数据在TP1中分别被记录18次。引导信号f1被装在特技播放区TP2之中，本系统在低速可变速再现期间使用该区。例如，这种低速再现可以是正常再现速度的4倍。在特技播放区TP2内，数据分别被重复记录两次。
如上所述，特技播放区TP1和TP2分别被设在磁道中的不同方位上。通过在各个特技播放区TP1和TP2中仅使用一个方位的磁道，就可以用一个双方位磁头构造中的隔开180°的两个磁头实现可变速再现，而不必限定磁头的结构。
在数字VTR的锁相操作期间，从包括引导信号f0的磁道中获得跟踪信息。依靠由引导信号f0获得的跟踪信息，数字VTR用引导信号f1执行跟踪会由于在旋转鼓上安装磁头时的误差而易于导致不精确性。为了消除它，在磁道中设置了与这一引导信号f1相关的特技播放区TP2。用于高速可变速再现的特技播放区TP1被设置在那些与引导信号f0相关的磁道中。特技播放区TP1可以补偿由4倍速再现模式造成的跟踪误差。这种跟踪误差比18倍速再现模式造成的误差要大。
图10示出了在两种不同的可变速再现模式下可以实现的各种磁带速度。如图11和12所示，如果在可变速再现模式下的带速设定为正常再现速度的(N+0.5)倍(即1.5倍，2.5倍，或3.5倍的正常速度)，在两次扫描中就可以再现出同一方位的磁道的所有特技播放区。图11示出的情况是，最大可变速再现速度被设定为正常再现速度的7倍，并且用正常再现速度的3.5倍速执行可变速再现。在这种情况下，如图12A所示，磁道上方位A的两个端部是通过第一次扫描再现的，而磁道上方位A的中间部分是由二次扫描再现的。这样，两次扫描操作就扫描了一个磁道。如果在每个磁道的方位A重复记录相同的特技播放数据，就可以通过两次扫描从多个磁道的方位A处再现出一个磁道的所有数据。因此，若在磁道的相同方位上分别地记录特技播放数据，就可以用正常再现速度的(N+0.5)倍速(即1.5倍速，2.5倍速，或3.5倍速)执行特技播放数据的变速再现。
图13A和13B示出了每个磁道中的同步块的构造。每个磁道包括一个由9个同步块构成的专用纠错码(ECC)。另外，如图13A所示，正常播放区和特技播放区TP1被设在磁道TO中。正常播放区和特技播放区TP2被设在磁道T1中。在磁道T2中设置正常播放区和特技播放区TP1。而在磁道T3中仅设置正常播放区。在仅包括正常播放区的磁道T3中没有设置特技播放区TP1和TP2。
特技播放区TP1和TP2各自包括多达25个同步块。正常播放区最多可包括101个同步块。如图4所示，由于两个包的数据被装配成了5个同步块，如果特技播放区TP1和TP2中的同步块数量等于5的一个倍数，就可以实现特技播放区之间的良好匹配。
图13B表示了磁道T0到T3。标记“18×”和“5×”代表对应磁道的特定再现速度。例如，“18×”表示磁道T0是以正常再现速度的18倍再现的。所有磁道都包括9个同步块的一个纠错码(ECC)。磁道T0到T2包括一个25个同步块的特技播放区，但磁道T3的特技播放区中不包括同步块。在磁道T0-T2的各个特技播放区中的每个同步块都有一个编号。磁道T0和T2包括编号为40-44，62-66，84-88，106-110有及128-132的同步块。磁道下包括编号为38-62的同步块。
在特技播放区的可变速高速再现期间，磁头被设定在可以读出磁道上的子码段和ITI段的位置。这样，即使是在再现速度达到18倍正常再现速度时，在可变速再现期间也可以访问子码。在正常再现速度的18倍速下，数据脉冲的持续时间太短，无法通过执行ATF控制来跟踪误差信号。然而，利用对ITI段的扫描，就可以执行所需的ATF控制。在再现ITI段时，可以从其他数据区获得具有高S/N比的引导信号。由于在4倍正常再现速度下的数据脉冲持续时间变长，在数据区中可以执行ATF控制。因此，用于可变的低速再现的特技播放区TP2被设置在子码可以被读出的位置上。
图14示出了装置的第一实施例，用于把可变速再现数据记录在特技播放区TP1和TP2中，在可变速再现模式下可以再现这些数据。在图14中，MPEG2传输包被供给输入端51。该传输包被供给用于速率转换的缓冲器52，和TS/PES解码器53。假定输入传输包的数据速率是等于30Mbps，而速率转换缓冲器52是把数据速率转换成例如10Mbps。如果多个节目是以多路节目的时分多路方式传输的，就从节目中送出一个指定的节目，并把选定的节目提供给缓冲器52进行速率转换。
TS/PES解码器53对接收的传输包解码并且从传输包的有效负载部分提取出视频数据。TS/PES解码器53的输出被供给起始码分析电路54。起始码分析电路54判断是否应按照随后选定的可变速再现模式来再现该传输包。这种判断是根据传输包的标题中所含的信息进行的。具体地说，这种判断是要确定该传输包是否很重要。这种决定是根据在传输包的标题中找到的信息(例如传输优先权)来检测I帧。包括I帧的传输包被判定为可变速再现所需的包。起始码分析电路54的输出被供给TP处理电路55。TP处理电路55的输出被供给TS/PES包形成电路56A和56B。TS/PES包形成电路56A产生一个准备记录在特技播放区TP1中的包，该区被用于高速可变速再现。TS/PES包形成电路56B产生一个准备记录在特技播放区TP2中的包，该区被用于低速可变速再现。记录在特技播放区TP1和TP2中的数据与高频范围的MPEG2(或DCT)系数没有关系。TS/PES包形成电路56A和56B的输出被分别供给TP1缓冲器57A和TP2缓冲器57B。
速率转换缓冲器52、TP1缓冲器57A以及TP2缓冲器57B的输出分别通过同步块(SB)形成器59A、59B和59C被供给多路复用器58。这些同步块(SB)形成器也可以从图14(以及图15)的装置中被省略。SB形成器59A-59C按照图4所示的方式编制数据。多路复用器58的输出被提供给记录机构(未示出)。TP1缓冲器57A的输出被记录在特技播放区TP1中。TP2缓冲器57B的输出被记录在特技播放区TP2中。
图15示出了装置的第二实施例，用于把数据记录在特技播放区TP1和TP2中，在可变速再现模式期间可以再现这些数据。在图14所示的例中，特技播放区TP1(供高速可变速再现期间使用)和特技播放区TP2(供低速可变速再现期间使用)是分别由TS/PES包形成电路56A和56B以及TP1缓冲器57A和TP2缓冲器57B单独处理的。然而，在图15中，特技播放区TP1和TP2是由单个电路，即TS/PES包形成电路56来处理的。TS/PES包形成电路的输出被供给TP1/TP2缓冲器57。图15的装置在特技播放区TP1中比在特技播放区TP2中更快地记录I帧。因此，直到特技播放区TP1的记录结束时才记录空数据。为了简化这一程序，在各个磁道中的特技播放区TP1和TP2内的同步块数量被定为相等的25个同步块。速率转换缓冲器52和TP1/TP2缓冲器57的输出通过SB形成器59A和59B被供给多路复用器58，后者按照图4的格式编制数据格式。
在以上的例子中，把用于可变速再现的数据记录在特技播放区中，并且不删除高频系数。如上所述，如果不从提取出的I帧图像中消除高频系数就直接将其用做可变速再现数据，由于数据量很大，再现影像的更新比会发生劣化，并且需要大容量的存储器来存储数据。图16示出了系数(横轴)与数据量(纵轴)之间的关系。从图16可见，当系数降低到6时，500K比特的存储器就足够存储再现的数据。然而，当系数等于64时，存储相应的数据就需要有1M比特的存储器。
在再现时，从再现数据中仅提取可变速再现区中的数据并将其送到解码器。然而，在反向可变速再现期间，不容易按相同的方式对I帧的数据解码。因而把一个图像的数据存储在缓冲存储器中，并且通过在图像的开头从包中读出数据，以和正向再现时相同的形式传输数据。在这种情况下也需要对应一个图像的缓冲存储器的容量(该图像相当于可变速再现数据)。
更实际的办法是删除高频系数并且记录所得的数据。图17示出了数据记录装置的第三实施例，在其中把高频系数从记录数据中剥离了。具体地说，如图17所示，来自输入端61的包被供给缓冲器62和TS/PES解码器63。TS/PES解码器63的输出被供给起始码分析电路64，后者从接收的信号中获得I帧图像。起始码分析电路64把提取的I图像提供给系数削减电路65。系数削减电路65删除I图像的高频系数。把剥离了高频系数的I图像数据再存储在缓冲存储器66中。这一存储数据被作为可变速再现数据。缓冲存储器66中的数据被送到TS/PES包形成电路67，后者把数据再次分成包。
缓冲器62中存储的正常再现数据和来自TS/PES包形成电路67的可变速再现数据被传送到同步块形成器68A和68B，并把标题加到数据上。所得的数据被送到多路复用器69。
系数削减电路65采用VLD(变长度解码)方式从I图像的各个块中删除高频系数。然而在MPEG2格式中，由于在切片层(slice layer)的层间不执行字节校准，可变速长度解码的工作量很大。因此，如图16所示，系数削减电路65所执行的可变长度解码需要用一个特大存储容量的存储器与其配合。
为了解决这一问题，即使已经用系数削减电路65把I图像的全部数据内容转换成了可变速再现数据，在每次记录操作(或顺序)期间也仅仅记录I图像的一部分。例如，这部分可以仅包括图面的三部分中的上部。在下次记录操作中记录图面的三部分中的中部。然后在其次的记录操作中记录三部分中的底部。按照这种方式，每次仅记录图面的一部分，就可以减小缓冲器66的存储容量。
图18表示把图面分成三部分的记录操作，按顺序记录各个部分。在图18中，对应图面的上部1/3的数据被存在存储器中。该数据包括可变速再现数据，它被记录在特技播放区中。接着提取对应图面中部1/3部分的数据并将其存入储存器。然后把这一可变速再现数据记录在特技播放区内。随后提取对应图面下部1/3部分的数据并存入存储器。然后把这一数据记录到特技播放区中。这样就把图面的上部1/3、中部1/3以及下部1/3的数据按顺序存入存储器并且记录到特技播放区中。采用这种方法，在本发明中可以使用存储容量仅占整个图面所需存储容量1/3的存储器。
通过对片层标题中的切片垂直位置计数就可以知道图面的面积。存储最后一个切片号并且从下一个切片提取对应1/3图面的数据。然后重复这一过程。把数据当做可变速再现数据每次记录1/3图面。
尽管在本例中是把图面分割成3个区域，如果缓冲存储器的容量是给定的，也可以根据需要把图面分割成很多部分。当图面不能被分割成相等尺寸的偶数个部分时，使用填充字节。在使用填充字节时，本发明可以在标题中插入标记数据，指示出填充字节的存在。
图19示出了实施上述图面分割方案的装置。在图19中，来自输入端71的包被供给缓冲器72和TS/PES解码器73。TS/PES解码器73的输出被供给起始码分析电路74。从起始码分析电路74中提取出I图像。起始码分析电路74的输出被供给图面分割单元75。
如图20所示，图面分割单元75对切片标题中的切片垂直位置计数，并且计算出垂直方向上的切片号(框81)，以及提取达到预定切片号的I图像数据(框82)。最后一个切片号被存储(框83)在下一区中，从接下来的切片号开始提取I图像数据。
被图面分割单元75提取的区域中的数据被存入缓冲存储器76。缓冲存储器中的数据被送到TS/PES包形成电路77被再次分割成包。存储在缓冲器72中的用于正常再现操作的数据和来自TS/PES包形成电路77的可变速再现数据分别被传送到同步块形成器78A和78B，并为它们加上标题。所得的数据被送到多路复用器79。
如果把在存储器中每次存储1/3图面数据的技术和削减高频系数的技术结合在一起，就可以进一步减少存储器容量。
图21示出了本发明的一个再现系统。在图21中，用旋转磁头60再现记录在磁带上的信号，并通过一再现放大器61将其提供给通道编码器62。通道编码器62解调该再现信号。
通道编码器62的输出被供给TBC(时基校正器)63。TBC 63用于消除再现信号的时基误差。向TBC 63提供一个与再现信号同步的时钟和一个与参考信号同步的时钟。
TBC 63的输出被供给解帧电路64。解帧电路64与记录系统中的成帧电路5执行的成帧操作相反，并且还执行误码判断等等处理。
解帧电路64把输出提供给开关电路65，当再现信号是MPEG2传输包时，开关电路切断到端子65A，而当图21的装置再现到一种分量信号时，开关就切换到端子65B。
DCT扩展电路66与记录系统中的DCT压缩电路3所执行的数字数据压缩处理相反。具体地说，DCT电路66对可变长度代码解码，并且执行DCT逆变换，从而把压缩视频信号恢复成其原始的未压缩状态。开关电路65的端子65B的输出被供给DCT扩展电路66。从输出端子67取出DCT扩展电路66的输出。
当开关电路65切换到端子65A时，解帧电路64的输出被供给包处理电路68。包处理电路68包括一个速率转换缓冲器，用于把例如10Mbps的再现的MPEG2传输包转换成原始速率。此外，包处理电路68检测加在包的标题中的由3个字节构成的时基信息。在再现时，与记录时相似，磁鼓的转动参考与时钟同步。从而可以精确地重建在记录时所用的时基状态。
在可变速再现时，系统要确定再现的包中是否包括I帧。只处理包括I帧的包。包处理电路68的输出通过输出端子70输出到用于再现解码信号的其他电路(未示出)。
包形成电路68与控制器71相联系，控制器71使包处理电路在正常再现模式和可变速再现模式之间切换。从输入单元72提供控制器71的模式设定信号把伺服电路73和包处理电路设定到选定的再现模式。在按照传输包的数据执行可变速再现时，伺服电路73采用ATF跟踪控制来执行相位控制和速度控制。由此再现出特技播放区TP1和TP2。
在以上的例中，尽管是从输入的多路节目中选择记录了一个30Mbps速率的节目，本发明在节目的总传输速率处于25Mbps的量级时也可以把所有的多路节目记录在数字VTR中。以下要说明在这种情况下使用的各种可变速再现过程。
选定一个节目A，并把其中包括的I帧记录在特技播放区中。然后选择节目B，把其中包括的I帧记录在特技播放区中。接着选择节目C并按与节目A和B相同的方式加以记录。
在例如对节目A的可变速再现期间，先再现节目A的影像数据，然后在处理与节目A有关的仿真数据的同时由系统提取另一节目的数据。
可变速再现操作还可以用于再现扰频的比特流。具体地说，在编码时，在传输包的标题部分设置一个比特，用于指示该包中是否包括I帧。在记录时检查这一标题，并且直接记录包括I帧的包。对除了标题之外的其他数据进行扰频。这样就不能消除高频系数。在再现时，恢复特技播放区的数据，并且用解码器消除扰频，就可以看到可变速再现的影像了。

Claims (26)

1.一种在磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：
参考时钟；
与上述参考时钟相联系的计时发生装置，用于在上述数据包到达上述装置时根据上述参考时钟产生计时；
与上述计时发生装置相联系的装置，用于把上述数据包的到达时间附加到上述数据包上；
分类装置，用于把磁带上的多个磁道的每个分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区被定位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；以及
与上述附加装置相联系的记录装置，用于把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，上述数据包的上述部分包括所述数据包的到达时间并且在上述可变速再现操作期间被再现。
2.按照权利要求1的数字数据记录装置，还包括与上述记录装置相联系的速率转换装置，用于对有待记录的数据包进行速率转换。
3.按照权利要求1的数字数据记录装置，还包括与上述记录装置相联系的同步块形成装置，用于把每n个数据包装入一个同步块，其中的n是整数。
4.按照权利要求1的数字数据记录装置，其特征是上述记录装置包括连接在旋转鼓上的记录头，其中上述旋转鼓的转动与上述参考时钟同步。
5.按照权利要求1的数字数据记录装置，其特征是上述特技播放区包括用于高速变速再现的第一特技播放区和用于低速变速再现的第二特技播放区，并且上述用于高速变速再现的第一特技播放区和上述用于低速变速再现的第二特技播放区分别被设置在磁道中的不同方位上。
6.按照权利要求1的数字数据记录装置，其特征是上述用于高速变速再现的第一特技播放区被记录在磁道中，采用ATF操作从该磁道中获得跟踪信息。
7.按照权利要求1的数字数据记录装置，其特征是上述数据包包括图像信息，并且上述装置包括：
与上述分类装置相联系的图像分割装置，用于把上述图像信息分割成多个图像部分；以及
与上述图像分割装置和上述记录装置相联系的存储装置，用于连续逐个存储上述多个图像部分，其中的上述多个图像部分被记录在上述特技播放区中。
8.按照权利要求1的数字数据记录装置，进一步包括与上述记录装置相联系的系数削减装置，用于削减上述数据包的高频系数。
9.一种用于在磁带上记录数据包的数字数据记录方法，包括以下步骤：
根据参考时钟产生上述数据包到达数字数据记录装置时的计时；
把上述数据包的到达时间附加到上述数据包上；
把磁带上的多个磁道的每个分成多个正常播放区和多个特技播放区，上述特技播放区位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的上述磁道的位置对应的每个上述磁道上的位置；以及
把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，上述数据包的上述部分包括所述数据包的到达时间并且在上述可变速再现操作期间被再现。
10.按照权利要求9的数字数据记录方法，还包括在记录之前对上述数据包进行速率转换的步骤。
11.按照权利要求9的数字数据记录方法，其特征是把每n个数据包装入一个同步块，其中的n是整数。
12.按照权利要求9的数字数据记录方法，其特征是上述数据记录装置的一个鼓与上述参考时钟同步地旋转。
13.按照权利要求9的数字数据记录方法，其特征是：
上述特技播放区包括用于高速变速再现的第一特技播放区和用于低速变速再现的第二特技播放区，并且上述用于高速变速再现的第一特技播放区和上述用于低速变速再现的第二特技播放区分别被记录在磁道中的不同方位上。
14.按照权利要求9的数字数据记录方法，其特征是上述用于高速变速再现的第一特技播放区被记录在磁道中，采用ATF操作从该磁道中获得跟踪信息。
15.一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：
用于接收多个数据包的装置；
分类装置，用于把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区定位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；
同步块形成装置，用于把每n个数据包装入m个同步块；以及
记录装置，用于把上述同步块记录在上述正常播放区中，并且仅把上述同步块中的选择的同步块记录在上述特技播放区中，记录在上述特技播放区中的上述选择的同步块在上述可变速再现操作期间被再现。
16.按照权利要求15的数字数据记录装置，其特征是所述记录装置可操作用于在磁道的上述多个特技播放区中多次记录相同的所选择同步块。
17.按照权利要求15的数字数据记录装置，其特征是上述记录装置包括连接在旋转鼓上的记录头；所述装置还包括用于从所述磁道再现所述同步块的装置；以及用于按照在再现的同步块中设置的所述数据包的到达时间来控制所述旋转鼓的旋转的装置。
18.一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录装置，包括：
用于接收多个数据包的装置；
分类装置，用于把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，在交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第一可变速再现操作期间被第一磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在另一些交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第二可变速再现操作期间被第二磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在上述交替磁道上的所述位置和上述另一些交替磁道上的所述位置不同；以及
记录装置，用于把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，记录在上述交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第一可变速再现操作期间被再现，并且记录在上述另一些交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第二可变速再现操作期间被再现。
19.按照权利要求18的数字数据记录装置，其特征是所述记录装置可操作用于在磁道的上述多个特技播放区中多次记录相同的所选择同步块。
20.按照权利要求18的数字数据记录装置，其特征是上述记录装置包括连接在旋转鼓上的记录头；所述装置还包括用于从所述磁道再现所述同步块的装置；以及用于按照在再现的同步块中设置的所述数据包的到达时间来控制所述旋转鼓的旋转的装置。
21.一种数字数据记录方法，用于把数字包记录在包括多个磁道的磁带上，包括以下步骤：
接收多个数据包；
把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，每个上述特技播放区位于与在可变速再现操作期间被磁头所跟踪的每个上述磁道上的位置对应的每个上述磁道上的位置；
把每n个数据包装入m个同步块；以及
把上述同步块记录在上述正常播放区中，并且仅把上述同步块中的选择的同步块记录在上述特技播放区中，记录在上述特技播放区中的上述选择的同步块在上述可变速再现操作期间被再现。
22.按照权利要求21的数字数据记录方法，其特征是通过在磁道的上述多个特技播放区中多次记录相同的所选择同步块来执行所述记录步骤。
23.按照权利要求21的数字数据记录方法，还包括步骤：利用再现头来从上述磁道再现同步块；并且按照在再现的同步块中设置的所述数据包的到达时间来控制附加有再现头的鼓的旋转。
24.一种用于在包括多个磁道的磁带上记录数据包的数字数据记录方法，包括：
接收多个数据包；
把磁带上的每个上述磁道分成多个正常播放区和多个特技播放区，在交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第一可变速再现操作期间被第一磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在另一些交替磁道上的每个上述特技播放区位于与在第二可变速再现操作期间被第二磁头所跟踪的各个上述磁道的位置对应的位置，在上述交替磁道上的所述位置和上述另一些交替磁道上的所述位置不同；以及
把上述数据包记录在上述正常播放区中，并且仅把上述数据包的一部分记录在上述特技播放区中，记录在上述交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第一可变速再现操作期间被再现，并且记录在上述另一些交替磁道的上述特技播放区中的上述数据包的上述部分在上述第二可变速再现操作期间被再现。
25.按照权利要求24的数字数据记录方法，其特征是通过在磁道的上述多个特技播放区中多次记录相同的所选择同步块来执行所述记录步骤。
26.按照权利要求24的数字数据记录方法，还包括步骤：利用再现头来从上述磁道再现同步块；并且按照在再现的同步块中设置的所述数据包的到达时间来控制附加有再现头的鼓的旋转。
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