CN1147129A - 用于数字录象机高速重放的伺服装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于数字录象机高速重放的伺服装置。其构成包括：磁头、磁鼓电机、主导轴电机、垂直位置检测装置、水平位置检测装置、磁头轨道调正装置、主导轴伺服装置。本发明可解决在高速重放时所发生不正确的跟踪问题，使VCR适合于内编码的数据高速重放、在比已有方式更多地在高速重放中使用内编码了的数据，借此可保证高速重放时的重现画面质量。

Description

用于数字录象机高速重放的 伺服装置及方法

本发明涉及用于数字VCR的高速重放的伺服装置及方法，特别是涉及从录像带读出所记录的高效编码的视频信号以适合于数字VCR的高速重放的伺服装置及方法。

为了实施高效编码、根据MPEG(活动图象专家组)所提建议方案，通常，编码了的视频位流的最高语法结构为视频序列。该语法结构有一个或一个以上子结构。作为该子结构有GOP(Group ofPicture)、图象、限幅制(スライス)、长字段及字段。作为图象类型有内编码了的图案(下面称“I图象”)、预测编码了的图象(下面称“P图象”)以及双向预测编码了的图象(下面称“B图象”)。该类型图象成为构成GOP的要素，编码按IBBPBBP···顺序进行。这里，I图象是仅使用来自其自身的信号进行编码的类型，P图象是使用由经过了的I图象或P图象动态补偿的预测图象编码了的图象，B图象是使用来自经过了的和/或将来的I图象或P图象的动态补偿后的预测图象编码了的图象。

在需要用比正常速率高的速率来利用GOP结构重放高效编码后的视频数据的记录磁带的情况下，为能正确地重放，把编码的视频数据分开记录在录象带上。参照图1至图3说明该记录方法。

图1是这样的一种示意图，说明用于数字VCR高效编码的视频数据高速重放的记录方式。在一个GOP内的图象之中，由于I图象是仅使用来自本身的信息来进行编码的类型，所以无需对于其他图象(或图象组)的参照也可以使编码了的视频数据译码。从这点出发，用分配的方式将各GOP内的I图象记录在用图1录象带上黑四边形表示的磁道住置上，以适合于所要求的高速重放。图1所示的黑四边形表示在要求高速重放时磁头常通过的部分。

根据MPEG建议方案，在每个具有8×8象素排列的长字段上实施象DCT(Discrete Cosine Tramsform)的正交变换编码。频率空间的一个长字段内变换系数(或频率系数)具有左侧上部的DC电平，往右侧下部具有更大的AC电平。通过象这样的变换系数根据其大小作层次分类，可将I图象的视频数据配置在录象带上，以适合于要求象4倍速、8倍速及16倍速的多重高速率的数字VCR。这里由于人类的视觉特性是识别速动画面的识别度(或析象度)要低于识别缓动画面之故。因此，若把长字段的变换系数记录在对应于为高速重放的各速度的磁头轨道上的磁带位置上，则数字VCR可实施适合于各速率的高速重放。这里因为仅使用置于高速重放时磁头轨迹上的磁带位置上的变换系数可重现用于其高速重放的有效画面的缘故。

在图2上展示了根据人类视觉特性，将变换系数分成5个层次的例子。图2的第1层次仅由DC成分组成，从第1层次在垂直(或水平)方向上的变换系数个数2倍2倍地增加方式构成第2层次、第3层次以及第4层次。并且，第5层次包括进入一个长字段的所有变换系数。在图3中表示这样的一个例子，把I图象的视频数据以根据图2说明的分级分割方式记录在磁道上。在图3中，用黑四边形表示的部分表示设置于16倍速、8倍速及4倍速重放时磁头轨道上的磁道部分；划了影线的四边形表示置于4倍速重放时磁头轨道上的磁道部分；其他部分表示置于8倍速及4倍速重放时磁头轨道上的磁道部分。

在以16倍速实施重放时，因在用于图3实线表示的16倍速的磁头轨道上存在I图象的视频数据，所以数字VCR能重现有效画面。并且，在8倍速重放时也一样。

根据有关图1至图3说明的方式，在使用记录视频数据的磁带的数字VCR情况下，因用于磁头运行的磁鼓电机和用于磁带走带的主导轴电机以适合于设定的相当高速率重放的一定速率驱动，所以磁头的运行轨道为线性。因此，与预定的磁鼓电机及主导轴电机不同，在用其他速率工作时，由于分成多个磁道记录用于高速重放的I图象的视频数据，所以问题是不可能通过磁带读出在相当高速重放中所要求的I图象的视频数据。从而，在调整该伺服部分时产生时间延时，由于没有使在相当高速重放中恢复必要的I画面数据，所以产生如突现障目的画质劣变现象等问题。

本发明目的在于解决上述问题，提供这样的一种用于录象带放像机高速重放的伺服装置，通过根据录象带上磁头的二维位置相应调整磁头的运行，上述放象机可从磁带上正确地读出对于高速重放必要的视频数据。

本发明的其他目的是提供一种伺服方法，根据磁带上磁头的二维位置，相应调整用于高速重放的磁头运行。

为实现本发明目的，用于数字录象带放象机的高速重放的伺服装置包括以下部分：磁头；磁鼓电机，以由前述高速重放形成的一定速率使磁头旋转，输出与磁头旋转相关的信号；主导轴电机，使录象带运行，输出有关录象带运行的信号；垂直位置检测装置，使用所述磁鼓电机输出信号及系统时钟，在与录象带纵向垂直方向产生表示相对录象带的磁头垂直位置的垂直位置数据；水平位置检测装置，使用由所述磁头从所述录象带上读取的信号、在与录象带纵向平行的方向检测相对录象带的磁头水平位置，产生表示检出的磁头水平位置的水平位置数据；磁头轨道调正装置，使用为已存储了所述垂直位置数据及所述水平位置数据的高速重放的磁头轨道信息，产生速率可变信号，使磁头向着记录了用于高速重放的视频数据的位置上运行；主导轴伺服装置，根据所述磁头轨道调整装置的速率可变信号和所述主导轴电机的输出信号控制所述主导轴电机的旋转速率。

为了实现本发明的另一个目的，对于这样的数字录象带放象机，备有：磁头；使磁头旋转，输出有关磁头旋转的信号的磁鼓电机；和使录象带运行，输出有关录象带运行的信号的主导轴电机。用于上述放象机高速重放的伺服装置，其工作步骤如下：实施控制，使所述磁鼓电机以用于高速重放的一定速率旋转；使用所述磁鼓电机输出信号及系统时钟，表示在与录象带纵向垂直方向对着录象带的磁头垂直位置的垂直位置数据被产生；使用通过所述磁头从所述录象带上读出的信号，表示在与录象带纵向平行方向对着录象带的磁头水平位置的水平位置数据被产生；使用为前面存储了所述垂直位置数据及所述水平位置数据的高速重放的磁头轨道信息，为使磁头向着记录了用于高速重放的视频数据的位置上运行，产生速率可变信号；接收所述速率可变信号和所述主导轴电机的输出信号，控制所述主导轴的旋转速率。

图1为示意图，说明数字VCR高效编码的视频数据高速重放的记录方式；

图2表示参照人类视觉特征，把变换系数分成5个层次的一个例子图；

图3表示用经有关图2说明了的分层分割的方式，将I图象的视频数据记录在磁道上的例子图；

图4表示本发明一最佳实施例形成的数字VCR部分结构方框图

图5是说明根据图4的装置可变化的磁头运行轨道的图；

图6的(A)至(D)是用于说明图4装置的数据比率变化而产生的视频数据处理图。

下面参照附图进一步详细说明本发明。

图4是表示本发明一个最佳实施例形成的数字VCR一部分结构的方框图。在录象带150上记录的数据由磁头91读出，通过放大器110作使信号能被处理的适当大小的放大。均衡器120补偿由磁头91或放大器110产生的编码间干涉，将干涉补偿了的数据向PLL/数据检测部130输出。PLL/数据检测部130实施对于均衡器120的输出数据的同步联锁。从录象带150读出的数据的数据率如图6A所示是可变的。因此，PLL/数据检测部130如图6B那样，根据输入数据的数据率以可变方式产生PLL同步信号，根据该PLL同步信号通过从录象带150上读出了的数据检测视频数据。用PLL/数据检测部130检出了的视频数据为具有可变的数据率，所以被输入时间基准修正电路(Time-Based Correction：以下称TBC)。TBC电路140以一定的数据率输出具有可变的数据率的视频数据。象这样的TBC电路140是一种缓冲存储器，以图6C所示的一定输出数据率输出以图6D所示的可变输入数据率输入的视频数据。关于信号重放迄今所作说明的图4的装置的构成框图是通常数字VCR中所备有的，在本发明的装置对此无需作变动。

以下就根据本发明所提示了的伺服装置对图4的装置作进一步详细说明。

图4的磁头轨道调整部30及磁鼓控制部40被设计成接收来自外部的高速控制信号。磁头轨道调正部30存储用于如以正常重放、4倍速、8倍速及16倍速等为例的多个高速率重放的每一种的磁头轨道信息。

磁头轨道调整部30在输入的高速控制信号表示可变高速控制时，使用在存储着的磁头轨道信息之中相当磁头轨道信息，和来自垂直位置检测部10的垂直数据及来自水平位置检测部20的水平位置数据，产生速率可变信号。反之，磁头轨道调正部30在输入的高速控制信号仅表示用于任意确定了的高速重放的高速控制时，将其高速控制信号照样传递给主导轴速率控制部60。磁鼓控制部40在当没有从外部输入高速控制信号时，控制磁鼓92，使之以正常重放的一定速率旋转驱动。反之，磁鼓控制部40在输入特定高速重放的高速控制信号时，控制磁鼓92的旋转动作，使之进行相当高速率重放。

若从外部施加特定高速重放的高速控制信号，则主导轴速率控制部60根据由主导轴速率检测部80检出的主导轴电机100的旋转速率，控制主导轴驱动部70。当根据主导轴驱动部70的驱动控制使主导轴电机100旋转工作，则利用主导轴电机100旋转的主导轴105使录象带运行，产生主导轴FG信号。主导轴FG信号由装在主导轴电机100内的频率发生器(未图示)产生，产生的主导轴FG信号被输送至主导轴速率检测部80。象这样的主导轴FG信号的产生在VCR技术领域中是熟知的，所以具体说明从略。主导轴速率检测部80用输入的主导轴FG信号检测表示主导轴105旋转速率的主导轴速率数据，检出的主导轴速率数据被传送在主导轴速率控制部60。

磁鼓控制部40控制磁鼓驱动部50，若输入高速控制信号，则以根据高速控制信号的一定高速率使磁鼓电机90旋转。磁鼓驱动部50根据来自磁鼓控制部40的控制信号控制磁鼓电机90的驱动。磁鼓电机90使磁鼓92旋转，并且，产生磁鼓FG信号及磁鼓信号PG。通过磁鼓电机90内未图示的频率发生器及脉冲发生器产生磁鼓FG信号及磁鼓PG信号。磁鼓FG信号及磁鼓PG信号的产生因在VCR技术领域中是熟知的，所以具体说明从略。当磁鼓电机90使磁鼓92旋转，则使固定在磁鼓上设置的磁头91在由主导轴-105传送的录象带150上运行。

在仅以决定磁鼓92及主导轴-105的高速率旋转时，磁头91成为在线性磁头轨道上运行状态，借助其运行，输出自录象带105上读出的数据。因此，当磁头91因主要外部原因不能沿高速重放中记录必要数据的位置正确地运行时，则不能通过录象带正确地读出高速重放时必要的数据，在该情况下往往也不能使用于高速重放的录象带恢复。

上述问题通过以下办法解决，在主导轴速率控制部60的主导轴速率控制中使用速率可变信号，前述速率可变信号是由响应于表示可变高速控制的高速控制信号的磁头轨道调整部30产生的。在说明由磁头轨道调整部30形成的速率可变信号的产生之前，下面首先详细说明垂直位置检测部10及水平位置检测部20的工作。

垂直位置检测部10接收由对照基准时钟的系统时钟和磁鼓电机90产生的磁鼓PG信号。该垂直位置检测部10存储用于多个高速重放的多个磁头垂直位置数据。多个磁头垂直位置数据的每一个，借助在相当高速重放时通过计算磁鼓PG信号的一个脉冲周期间系统时钟所获得的计算值中，以单个对应的形态被存储垂直位置检测部10内的存储器(未图示)中。垂直位置检测部10计算磁鼓PG信号的脉冲周期间磁鼓FG信号的脉冲个数，输出对应其计算值的磁头垂直位置数据。磁头垂直位置数据表示在与磁象带150的纵向(或送进方向)垂直的方向沿录象带150上面运行的磁头的垂直位置。水平位置检测部20接收由磁头91从录象带150上读出的领示信号，利用接收的领示信号产生磁头水平位置数据。该磁头水平位置数据表示在与录象带150纵向平行方向沿录象带150上面运行的磁头91的水平位置。由于使用领示信号的磁头水平位置数据的产生应用熟知的领示方式的磁头跟踪技术，所以其具体说明从略。

垂直位置检测部10的磁头垂直位置数据及水平位置检测部20的磁头水平位置数据被提供给磁头轨道调整部30。把由磁头垂直位置数据及磁头水平位置数据确定的目前磁头位置与响应于表示可变高速控制的高速控制信号，适合于相当高速重放的磁头轨道信息作比较。将用于比较的磁头轨道信息以体现表示一览表或其驱动方式的算式的程序形状被存储在磁头轨道调正部30内存储器中，所述一览表或其驱动方式规定相应于正常重放、2倍速重放、4倍速重放等的主导轴电机100的驱动方式。磁头轨道调正部30产生速率可变信号、使得当现在的磁头位置与磁头轨道信息所形成的磁头位置不一致时，磁头在磁带150上沿记录用于相当高速重放的内编码了的数据的位置上正确运行。主导车控制部60利用来自主导轴速度检测部80的主导轴速度数据信号和主导轴速率检测部80的速率可变信号，判断是否调正录象带150的运行速度，根据其判断结果控制主导轴驱动部70。

图5表示根据图1装置可变的磁头91的运行轨道的具体例子。在图5所示的四边形内，黑四边形“A”当磁头91排在记录内编码了的数据部分之前时，表示由图4装置调正了的磁头a1的实际运行轨道；作了阴影线的四边形“B”是当磁头91迟于记录内编码了的数据部分时，表示由图4装置调正的磁头91的实际运行轨道。并且无阴影线的四边形“c”为磁头91沿记录内编码了的数据部分可正确运行情况。

存储在磁头轨道调整部30中的磁头轨道信息之理想值为速率可变信号满足以下三个约束条件：

1.在PLL/数据检测部130中保持通过录象带150的输出数据可检出视频数据的同步；

2.使TBC电路140正常工作；

3.防止对录象带150的物理损伤；

满足所述条件时，图4装置可更稳定地重放用于高速重放的内编码3的数据。

本发明不限于有关图4装置说明了的实施例。下面仅说明在图4装置的构成框架内由变形例变更的部分。

由变形实例变更的垂直位置检测部10接受自磁鼓电机90输出的磁鼓PG信号和磁鼓FG信号。该垂直位置检测部10存储用于多个高速重放的多个磁头垂直位置数据。多个磁头垂直位置数据的每一个以这样的状态被存储在垂直位置检测部10内的存储器(未图示)中，即单个地对应由计算在相当高速重放时磁鼓PG信号一个脉冲周期间的磁鼓FG信号一个脉冲所获得计算值。该垂直位置检测部10计算磁鼓PG信号一个脉冲周期间的磁鼓FG信号的脉冲个数，输出对应该计算值的磁头垂直位置数据。

其他变形实例的水平位置检测部20应用从由录象带150读出的信号得到的包络线信号，产生磁头水平位置数据。这时，水平位置检测部20计算包络线信号的峰值个数，数据计算出的峰值个数通过磁头水平位置决定。

另外其他变形实例取代领示信号对于使用在控制磁道上记录了的控制信号的VCR是可能。在该变形实例情况下，水平位置检测部20利用使从录象带150的控制磁道得到的控制信号及磁鼓PG信号的一个脉冲周期的主导轴FG信号脉冲积分的积分结果值，产生磁头的水平位置数据。

如上所述，本发明的伺服装置利用根据对于录象带的磁头的目前位置，调正磁头实际运行的磁头轨道，可解决在进行对以分散形态记录着的录象带的高速重放时所发生不正确的跟踪问题。使数字VCR适合于内编码的数据高速重放。从而，在比已有方式更多地在高速重放中使用内编码的数据，借此可保证高速重放时重现的画面质量。

Claims (20)

1.一种用于数字录象机高速重放的伺服装置，其特征是由以下部分组成：

磁头

磁鼓电机，以由所述高速重放产生的一定速率使磁头旋转，输出有关磁头旋转的信号；

主导轴电机，使所述录象带运行，输出有关所述录象带运行的信号；

垂直位置检测装置，使用所述磁鼓电机的输出信号及系统时钟，在与录象带纵向垂直方向，检测相对录象带的磁头垂直位置，产生表示该检出的磁头的垂直位置的垂直位置数据；

水平位置检测装置，使用由所述磁头从所述录象带上读出的信号，在与录象带纵向平行方向检测相对录象带的磁头水平位置，产生表示该检出的磁头水平位置的水平位置数据；

磁头轨道调正装置，使用由所述垂直位置检测装置及所述水平位置检测装置产生的垂直位置数据及水平位置数据和使用预先存储了的高速重放的磁头信息，产生速率可变信号，使磁头在内编码了的视频数据的记录位置上运行；

主导轴伺服装置，接收所述磁头轨道调正装置的速率可变信号和所述主导轴电机的输出信号，控制所述主导轴电机的旋转速率。

2.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述垂直位置检测装置存储单个对应于在高速重放时通过计算磁鼓PG信号的一个脉冲周期间系统时钟所得到的计算值的多个磁头垂直位置数据，计算从磁鼓输出的磁鼓PG信号一个脉冲周期间系统时钟的个数，使用该计算值产生磁头垂直位置数据。

3.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述磁鼓电机输出磁鼓PG信号及磁鼓FG信号；

所述垂直位置检测装置存储单个对应于在高速重放时通过计算磁鼓PG信号的一个脉冲周期间磁鼓FG信号的一个脉冲所得到的计算值的多个磁头垂直位置数据，计算磁鼓PG信号一个脉冲时期间的磁鼓FG信号的脉冲个数，产生对应于该计算值的磁头垂直位置数据。

4.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述水平位置检测装置利用由录象带上读出的领示信号产生磁头水平位置数据。

5.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述水平位置检测装置利用由通过录象带读出的信号获得的包络线信号产生磁头水平位置数据。

6.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述磁鼓电机输出磁鼓PG信号；所述主导轴电机输出主导轴FG信号；

所述水平位置检测装置使用从录象带控制磁道获得的控制信号及磁鼓PG信号一个脉冲周期间的主导轴FC信号脉冲被积分了的积分结果，产生磁头水平位置数据。

7.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述磁头轨道调正装置的工作是对来自外部的可变高速控制信号作出响应、使产生所述速率可变信号。

8.如权利要求1的伺服装置，其特征是，还包括PLL电路，对由所述磁头读出的视频数据保持同步；

所述磁头轨道调正装置，产生在作为所述PLL电路使保持同步之范围内的速率可变信号。

9.如权利要求1的伺服装置，其特征是，还包括时间基准修正电路，接收由所述PLL电路保持同步的视频数据，重现不跳动画面；

所述磁头轨道调正装置产生使所述时间基准修正电路正常工作的范围内之速率可变信号。

10.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述磁头轨道调正装置产生这样范围内的速率可变信号，即通过主导轴电机旋转速率的可变化，所述录象带不受损害。

11.如权利要求1的伺服装置，其特征是，所述磁头轨道调正装置以一览表的形态存储用于高速重放的磁头轨道信息。

12.如权利要求1的伺服装置，其特征是，从高效编码的视频数据中在内编码了的视频数据的高速重放时，使用以在磁头运行位置上分开记录方式记录高效编码了的视频数据的录象带。

13.一种用于数字录象机高速重放的伺服方法，所述录象机包括磁头；使磁头旋转，输出有关磁头旋转的信号的磁鼓马达，和使录象带运行，输出有关录象带运行的信号的主导轴电机，其特征是所述伺服方法包括以下步骤：

a.实施控制，使所述磁鼓电机以用于高速重放的一定速率旋转；

b.使用所述磁鼓电机输出信号及系统时钟，在与录象带纵向垂直方向产生表示对着录象带的磁头垂直位置的垂直位置数据；

c.使用通过所述磁头从所述录象带上读出的信号、在与录象带纵向平行的方向上产生表示对着录象带的磁头水平位置的水平位置数据；

d.使用为前面存储了所述垂直位置数据及所述水平位置数据的高速重放的磁头轨道信息，为使磁头向着记录了用于高速重放的视频数据的位置上运行，产生生速率可变信号；

e.接收所述速率可变信号和所述主导轴电机的输出信号，控制所述主导轴电机的旋转速率。

14.如权利要求13的方法，其特征是所述步骤b还包括以下步骤：

ba1.在高速重放时存储单个地对应由计算系统时钟所得到的计算值的多个磁头垂直位置数据；

ba2.接收从所述磁鼓电机输出的磁鼓PG信号；

ba3.计算所述步骤ba2的磁鼓PG信号一个脉冲周期的系统时钟脉冲个数，输出对应计算值的磁头垂直位置数据。

15.如权利要求13的方法，其特征是所述步骤b还包括以下步骤：

bb1.在高速重放时存储单个地对应于由计算磁鼓FG信号的一个脉冲所得到的计算值的多个磁头垂直位置数据；

bb2.接收磁鼓电机的磁鼓PG信号及磁鼓FG信号；

bb3.计算所述bb1的磁鼓PG信号的一个脉冲周期内磁鼓FG信号的脉冲个数，输出对应于计算值的磁头垂直位置数据。

16.如权利要求13的方法，其特征是，所述步骤C使用从录象带上读取的领示信号，产生磁头水平位置数据。

17.如权利要求13的方法，其特征是，所述步骤C使用通过从录象带上读取的信号所得到的包络线信号，产生磁头水平位置数据。

18.如权利要求13的方法，其特征是，所述步骤C还包括以下步骤：

ca1.接收所述磁鼓电机的磁鼓PG信号，所述主导轴电机的主导轴FG信号及进入录象带的控制磁道的控制信号；

ca2.使用使所述控制信号及磁鼓PG信号的一个脉冲周期间的主导轴FG信号积分的积分结果值，产生磁头水平位置数据。

19.如权利要求13的方法，其特征是，所述步骤d还包括以下步骤：

da1.使用所述垂直位置数据和所述水平位置数据，产生磁头现在位置数据；

da2.判定所述步骤dal现在位置数据和用于由所述磁头轨道信息决定的高速重放的视频数据记录位置数据是否一致；

da3.根据所述步骤da2的判定结果产生速率可变信号，使磁头运行位置和由所述磁头轨道信息所产生的磁头轨迹一致。

20.如权利要求13的方法，其特征是，从高效编码的视频数据中在内编码了的视频数据的高速重放时，使用以在磁头运行位置上分开记录方式记录高效编码了的视频数据的录象带。

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