CN1146035A - 用于特技播放的数字录像带的记录和重放方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

提供数字录像带的一种记录攻重放方法及其装置。在记录方法及其装置中，接收的ATV信号的正常播放数据被存储起来，从ATV信号中提取可独立地解码的内帧数据并通过局部解码开窗口，所开窗口的内帧数据被作为特技播放数据记录在数字录像带上。在重放方法及其装置中，重放记录在数字录像带上的正常播放和特技播放数据，有选择地输出特技播放的重放期间所提取和格式化的特技播放数据和正常播放期间所提取的正常播放数据。

Description

用于特技播放的数字录像带的记录 和重放方法及其装置
本发明涉及一种数字录像带的记录和重放方法及其装置，尤其涉及一种其中为了特技播放而记录和重放现代电视(ATV)信号的数字录像带的记录和重放方法及其装置。
在标准清晰度盒式磁带录像机(SD-VCR)的数字录像带上进行记录和重放ATV信号的一种消费用数字盒带录像机(下文中称为DVCR)目前正在开发。SD-VCR的比特流以每秒24.9兆比传送，而ATV信号的比特流却是以每秒19.3兆比传送，因而剩下一个每秒5.6兆比的记录区，如何在剩下的视频区段和不用的声频区段生成想要记录的特技播放数据以及如何重放所记录的特技播放数据，对于使用不同型号的扫描器进行多种特技播放速度的特技播放、改善图像质量以及消除噪声是带根本性的问题，因此，对这一课题的研究正在积极地进行。
作为该项研究的一种努力，本发明通过探索如何在磁带上生成想要记录的特技播放数据和重放所记录的数据提出一条用优选的家用数字盒带录像机实现的途径。
如图1所示，ATV信号的传输比特流由许多重复的图像群(下文中称为GOP)组成，每一个群例如说排列成如下的顺序
I-B-B-P-B-B-P-B-B-P-B-B-I
这里，一个具有其最大指定比特数的内编码图像(下文中叫做I图像)对全体GOP的图像质量以及对具有其最大指定比特数仅次于I图像的预测编码图像(下文中叫做P图像)的编码容量有很大的影响。I图像是一个允许独立编码的内帧。P图像对其后面的P图像和一个具有其最小指定比特数的双向预测编码图像(下文中叫做B图像)起作用。P图像是一个借助使用前一内帧或预测帧的运动补偿进行编码的预测帧。B图像是一个借助使用前一内帧、后一内帧、前一预测帧或后一预测帧的运动补偿进行编码的双向预测帧。
这里，一个图像包含有若干片，每一片由若干宏块(下文中叫做MB)组成。每个MB又由若干离散余弦变换(下文中文叫做DCT)单元组成。
当使用常规方法在用于特技播放的盒式录像带上记录一个MPEG(活动图像专家组)-2比特流ATV信号时，由于B图像和P图像仅在I图像的解码完成之后才能解码，故而不可能对含有P图像的ATV信号进行高速重放。
本发明的一个目的是提供用于特技播放的数字录像带的一种记录和重放方法，其中重放系通过对GOP中I图像的比特流局部解码、将解了码的比特流记录在磁带的一个磁道区内作为特技播放数据，并读出所记录的比特流来进行的。
本发明的另一个目的是提供一种用于特技播放的数字录像带的记录和重放装置。
为达到上述目的，根据本发明，提供了一种用于特技播放的数字录像带的记录和重放方法，将通过分离包含有第一帧数据和第二帧数据的ATV信号而得到的正常播放数据和特技播放数据记录在数字录像带上，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔内提供并允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，该方法包括的步骤是：
(a)通过对ATV信号解码检测出边侧信息，将ATV信号中所含的正常播放数据存储起来，并且仅选用第一帧数据；
(b)根据边侧信息为第一帧数据开一个具有预定尺寸的窗口；
(c)将窗口的第一帧数据变换为MPEG-2比特流数据，并根据边侧信息校正必须的首标信息；
(d)将正常播放数据与第一帧数据混合；
(e)将混合的数据格式化成同步单元的形式并在格式化数据中加入各种代码；以及
(f)将第一和第二帧数据记录在数字录像带上，以便分别用作正常播放数据和特技播放数据。
为达到以上目的，根据本发明还提供一种用于特技播放的数字录像带的重放方法，用于为解码机构提供第一帧数据和第二帧数据，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并且允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，二者分别记录在数字录像带上作为正常播放数据和特技播放数据，该方法包括的步骤是：
重放记录在数字录像带上的ATV比特流；
确定重放是正常播放还是特技播放；
在正常播放的重放期间，从ATV比特流中提取正常播放数据；
在特技播放的重放期间，从ATV比特流中提取就是特技播放数据的第一帧数据；
将特技播放数据暂时存储起来；以及
有选择地向解码机构提供特技播放数据和正常播放数据。
为达到本发明的上述目的，提供一种数字录像带记录装置，用于将通过分离包含有第一帧数据和第二帧数据的ATV信号而得到的正常播放数据和特技播放数据记录在数字录像带上，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并且允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，该装置包括：
帧选择机构，用于通过对ATV信号解码而检测出边侧信息，将从ATV信号分离出来的正常播放数据存储起来，仅选用第一帧数据，并输出所选的第一帧数据；
开窗口机构，用于根据边侧信息为第一帧数据开一个具有预定尺寸的窗口；
信息校正机构，用于将窗口的第一帧数据变换为MPEG-2比特流的数据，并借助于从帧选择机构接收的边侧信息校正必须的首标信息；
数据混合机构，用于把帧选择机构输出的正常播放数据和信息校正机构输出的第一帧数据混合起来；
格式化与加法机构，用于把数据混合机构的输出格式化为同步单元并在格式化的数据中加入各种代码；以及
记录机构，用于将格式化与加法机构的输出记录到数字录像带上，分别作为正常播放数据和特技播放数据。
为达到本发明的上述目的，还提供一种根据本发明用于特技播放的数字录像带的重放装置，用于为解码机构提供第一帧数据和第二帧数据，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并且允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，两个帧数据均记录在数字录像带上分别用作正常播放数据和特技播放数据，该装置包括：
重放机构，用于重放数字录像带上所记录的ATV比特流；
正常播放数据提取机构，用于在正常播放的重放期间从由重放机构接收的ATV比特流中提取正常播放数据，并输出所提取的正常播放数据；
特技播放数据提取机构，用于在特技播放的重放期间从由重放机构接收的ATV比特流中提取就是特技播放数据的第一帧数据，并输出所提取的第一帧数据；
存储机构，用于暂时存储第一帧数据；以及
选择机构，用于有选择地向解码机构提供第一帧数据和正常播放数据。
本发明的上述目的和优点，通过参照附图详细叙述其一个优选实施例将变得更为明显，在附图中：
图1说明包含有三种型式编码图像的图像群的排列；
图2说明SD-VCR的数字录像带中一个磁道的结构；
图3A至3C说明用于重放图2中SD-VCR录像带上所记录的信号的几种扫描器的磁头结构和磁迹扫描路径；
图4说明本发明的数字录像带每一磁道中视频区段的一个优选实施例的结构；
图5是一个流程图，用于说明根据本发明的特技播放数字录像带的一种记录方法；
图6是一个流程图，用于详细说明图5中所示的步骤100；
图7是一个流程图，用于说明根据本发明的特技播放数字录像带的一种重放方法；
图8是一个方框图，用于说明根据本发明的特技播放数字录像带的一种记录装置；
图9是一个方框图，用于详细说明图8中所示的帧选择部分；
图10是一个简图，用于说明一个内帧的开窗口处理；以及
图11是一个方框图，用于说明根据本发明的特技播放数字录像带的一种重放装置。
下面将参照附图更详细地叙述本发明。
图2说明SD-VCR数字录像带中一个磁道的结构。SD-VCR使用图2所示磁道的记录区记录ATV信号。也就是说，用于正常播放ATV信号的视频数据和声频数据记录在一个视频区段中。SD-VCR的比特流以每秒24.9兆比特传送，而ATV信号的比特流却以每秒19.3兆比特传送，因而剩余一个大约每秒5.6兆比特的记录区。
图2所示的磁道包括一个ITI(插入与磁道信息)段2，一个声频段4，一个视频段6以及一个子码段8，这些段从磁道的开始部也就是扫描器即磁头开始扫描之处依次布排，各段之间用一空隙隔开。ITI段2包括一个前导区、一个起始同步单元区、一个磁道信息区以及一个后尾区。子码区8有一个子码前导区、一个子码同步单元区以及一个子码后尾区。在子码段8的后面，存在一个写满边空。
图3A至3C说明用于重放图2中SD-VCR录像带上所记录的信息的几种扫描器的磁头结构和在一个磁道上的磁迹扫描路径。由上向下示出一个二磁头扫描器、一个一磁头双方位扫描器和一个二磁头双方位扫描器。要求记录特技播放数据能够适合所有这些不同的磁头，这一点由本发明的记录方法满足。
图2所示的视频区段6系由149个如图4所示的同步单元组成。也就是说，视频区段6包括一个具有同步单元19和20的第一视频辅助数据区10，一个具有同步单元21至155的正常播放和特技播放数据区12，一个具有同步单元156和157的第二视频辅助数据区14，以及一个具有同步单元158至167用于校正错误的外部奇偶校验区16。每个同步单元具有一个2字节的同步码18、一个3字节的识别码20、77字节的数据22以及一个用于校正错误的8字节的内部奇偶校验区24。
图8所示根据本发明用于特技播放的数字录像带的记录装置包括一个帧选择部分150，一个开窗口部分152，一个信息校正部分154，一个数据混合部分156，一个格式化与编码部分158以及一个记录部分160。
图9所示的帧选择部分150包括一个第一解码器170，一个第二解码器172，一个第一存储器174，一个第二存储器176以及一个第一帧选择器178。
根据本发明用于特技播放的数字录像带的记录和重放方法及其装置，下面将参照图5至图9更详细地预以说明。
在步骤100，图8所示的帧选择部分150通过一个输入端口IN1接收ATV信号并选出能够独立地解码的第一帧数据。更详细地叙述一下图5所示的步骤100：图9所示的第一存储器174在步骤112将通过输入端口IN1接收的传输比特流中的正常播放数据存储起来。在步骤114，第一解码器170对由输入端口IN1接收的传输比特流即ATV信号解码，并检测出一个供输出的传输端口层首标。在步骤116，第二解码器172从第一解码器170的输出中检测出一个视频信号，并从所检测到的视频信号中检测出一个视频层首标供输出。在步骤118，第二存储器176将传输层首标和视频层首标作为边侧信息存储起来。另一方面，第一帧选择器178在步骤120从输入的ATV比特流中选择出一个内帧供输出。
完成步骤100之后，在步骤102图8所示的开窗口部分152为帧选择部分150所选择的内帧开出一个具有预定尺寸(X、Y)的窗口。
图5所示步骤102的开窗口方法将参照附图10说明。
MPEG-2视频层首标中的标头序列包括指示水平尺寸数值和垂直尺寸数值的标头，通过这些标头能确定一帧编码图像的尺寸。MPEG-2比特流的最大图像具有一个1920×1080的图像尺寸。由于具有这样一个尺寸的内帧不可能以特技播放数据的形式全记录在多余的磁道上，内帧被开成一个具有适当图像尺寸(X、Y)的窗口。当在一个ATV-VCR中记录ATV信号时，会剩下一个达5.6兆比特的区域，计合构成正常播放和特技播放数据区12的135个同步单元的30个同步单元。这个剩下的区域叫做余裕区域。135个同步单元的这30个同步单元换算成一个G0P的磁道数，计合120个磁道的27个磁道。这27个磁道称为余裕磁道，可用作特技播放数据区。
在进行图10所示的开窗口操作时，一个帧可记录在一个磁道内。通过局部解码一个具有720×480图像尺寸的内帧来提取特技播放数据的方法叙述如下。
由于MPEG-2比特流的片首标中的片开始码的最低有效位(LSB)表示片的垂直位置，因而能够确定窗口在垂直方向的位置。在水平方向的位置则可用宏块首标中的宏块地址增加标头确定。开一个具有720×480的图像尺寸的窗口的DCT单元数为8100，由于MPEG-2取样格式为4∶2∶0格式，假定一个DC系数用9比特，因而换算成比特数计合72900＝8100×9比特。一个磁道上所能够记录的视频比特数为83160比特＝135同步单元×77字节。因而，假定DC系数为9比特，则一个帧的DC比特能够全部记录在一个磁道上。DC比特是可变长度编码的，因而它占用的比特数少于假定的9比特。这样，AC比特就能够记录在记录DC比特的区域以外的其余区域里。这时，由于图像尺寸增长较小，图像分辨率便增加了。
在步骤104，图8所示的信息校正部分154将开窗口内帧结构成一个MPEG-2比特流形式，通过输入端口IN2接收存储在第二存储器176中的边侧信息，并校正必须的首标信息供输出。此后，在步骤106，数据混合部分156将通过输入端口IN3输入的第一存储器174所存正常播放数据同信息校正部分154输出的内帧数据相混合，输出所混合的数据。然后，在步骤108，格式化与编码部分158将数据混合部分156的输出格式化成同步单元的形式，并且，比如说将识别码加到同步单元形式的格式化数据上供输出。步骤108之后，记录部分160在步骤110将正常播放数据和特技播放数据记录在数字录像带上。
根据本发明用于特技播放的重放方法及其装置将参照附图给以说明。
如图11所示，根据本发明用于特技播放的数字录像带的重放装置，包括一个重放部分180，一个特技播放数据提取部分182，一个正常播放数据提取部分184，一个存储部分186，以及一个选择部分188。
图11所示的重放部分180在步骤130重放数字录像带上所记录的ATV比特流。其后在步骤132，在一个系统控制部分(未示出)中确定被重放的ATV比特流来自正常播放的重放还是来自特技播放的重放。如果在步骤132中确定为正常播放的重放，则在步骤134中正常播放数据提取部分184从ATV比特流中读出正常播放数据。如果确定为特技播放的重放，则特技播放数据提取部分182在步骤136中读出特技播放数据。在步骤138，开窗口的特技播放数据被暂时储存在存储部分186中并被格式化以便在解码端解码。在步骤134和138之后，选择部分188在步骤140有选择地输出特技播放数据和正常播放数据。
如上所述，用于特技播放的数字录像带的记录和重放方法及其装置具有的优点是：通过在27条磁道中逐条磁道反复记录一个特技播放的数据(由于一个序列有12个帧，因而可以记录在120条磁道中，其中27条磁道用来记录特技播放数据)，各种型式的扫描器全都能使用最大的倍速度即13倍速度或13倍以下的倍速度，并且能在VCR上记录ATV比特流时稳定地进行高速特技播放。

Claims (8)

1.一种用于特技播放的数字录像带的记录方法，用于将通过分离包含有第一帧数据和第二帧数据的ATV信号而得到的正常播放数据和特技播放数据记录在数字录像带上，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，该特技播放记录方法包括的步骤是：
(a)通过对所述ATV信号解码检测出边侧信息，将所述ATV信号包含的所述正常播放数据存储起来，并且仅选择所述第一帧数据；
(b)根据所述边侧信息为所述第一帧数据开一个具有预定尺寸的窗口；
(c)将所述窗口的第一帧数据变换为MPEG-2比特流，并根据所述边侧信息校正必须的首标信息；
(d)将所述正常播放数据与所述第一帧数据混合；
(e)将所述混合数据格化成同步单元的形式，并在格式化数据中加入各种码；以及
(f)将所述第一和第二帧数据记录在所述数据录像带上，以便分别用作所述正常播放数据和所述特技播放数据。
2.根据权利要求1的记录方法，其中所述步骤(a)包括的步骤是：
将所述ATV信号的所述正常播放数据储存起来；
对所述ATV信号解码并检测所述边侧信息的传输层首标；
对所述ATV信号的视频信号解码并检测所述边侧信息的视频层首标；
将所述传输层首标和所述视频层首标存储起来；以及
从所述ATV信号中选出所述第一帧数据。
3.用于特技播放的数字录像带的一种重放方法，用于为解码机构提供第一帧数据和第二帧数据，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，两者均记录在数字录像带上用作正常播放数据和特技播放数据，该方法包括的步骤是：
重放所述数字录像带上记录的ATV比特流；
确定所述重放是正常播放还是特技播放；
在所述正常播放的重放期间，从所述ATV比特流中提取所述正常播放数据；
在所述特技播放的重放期间，从所述ATV比特流中提取特技播放数据也就是所述第一帧数据；
将所述特技播放数据暂时存储；以及
有选择地向所述解码机构提供所述特技播放数据和所述正常播放数据。
4.根据权利要求3的重放方法，其中所述存储步骤包括对要在所述解码机构中解码的所述特技播放数据进行格式化的步骤。
5.一种数字录像带的记录装置，用于将通过分离包含有第一帧数据和第二帧数据的ATV信号而得到的正常播放数据和特技播放数据记录在数字录像带上，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并且允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，该装置包括：
帧选择机构，用于通过对ATV信号解码而检测边侧信息，将从所述ATV信号分离出来的所述正常播放数据储存起来，仅选用所述第一帧数据，并输出所述已选得的第一帧数据；
开窗口机构，用于根据所述边侧信息为所述第一帧数据开出一个具有预定尺寸的窗口；
信息校正机构，用于将所述窗口的第一帧数据变换为MPEG-2比特流的数据，并借助于从所述帧选择机构接收的所述边侧信息校正必须的首标信息；
数据混合机构，用于将所述帧选择机构输出的所述正常播放数据和所述信息校正机构输出的所述第一帧数据混合起来；
格式化与加法机构，用于将所述数据混合机构的输出格式化为同步单元的形式，并在格式化的数据中加入各种代码；以及
记录机构，用于将所述格式化与加法机构的输出记录到所述数字录像带上，以便用作所述正常播放数据和特技播放数据。
6.根据权利要求5的一种数字录像带记录装置，其中所述帧选择机构包括：
第一存储机构，用于从所述ATV信号中选择和存储所述正常播放数据；
第一解码机构，用于解码所述ATV信号，检测所述边侧信息的传输层首标并输出所述已检测出的传输层首标；
第二解码机构，用于对所接收的所述ATV信号检测和解码，检测所述边侧信息的视频层首标，并输出所检得的视频层首标；
第二存储机构，用于存储所述传输层首标和所述视频层首标；以及
第一帧选择机构，用于接收所述第二解码机构的输出，选择第一帧数据，并输出所述已选出的第一帧数据。
7.用于特技播放的一种数字录像带重放装置，用于为解码装置提供第一帧数据和第二帧数据，其中第一帧数据仅在一个预定的时间间隔提供并允许独立地解码，而第二帧数据则不能独立地解码，二者均记录在数字录像带上，以便分别用作正常播放数据和特技播放数据，该装置包括：
重放机构，用于重放记录在所述数字录像带上的ATV比特流；
正常播放数据提取机构，用于在正常播放的重放期间从所述重放机构接收的所述ATV比特流中提取所述正常播放数据，并输出所述已提取的正常播放数据；
特技播放数据提取机构，用于在特技播放的重放期间从所述重放机构接收的所述ATV比特流中提取就是特技播放数据的第一帧数据，并输出所述提取出的第一帧数据；
存储机构，用于暂时存储所述第一帧数据；以及
选择机构，用于有选择地向所述解码机构提供所述第一帧数据和所述正常播放数据。
8.根据权利要求7的一种重放装置，其中所述存储机构将所述特技播放数据格式，以便在所述解码机构中解码。
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