CN1147835C

CN1147835C - 时间编码数据的记录方法和设备

Info

Publication number: CN1147835C
Application number: CNB971127956A
Authority: CN
Inventors: ��ĺ�; 日暮诚司
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2017-06-16
Also published as: KR100275064B1; US5970204A; MY119017A; EP0814476A3; KR980004357A; JPH103780A; EP0814476A2; JP3090045B2; CN1178967A; TW371343B

Abstract

一种信息信号沿着记录介质上的道被记录到该记录介质上。在该信息信号被记录到记录介质上之前，时间编码数据被加到该信息信号中。在加到信息信号中的时间编码数据中提供了一种数据段。该数据段代表了与信息信号有关的帧与该记录介质上的道之间的关系。

Description

时间编码数据的记录方法和设备

技术领域

本发明涉及记录时间编码数据的一种方法。本发明还涉及用于记录时间编码数据的一种设备。

背景技术

给定编码的表示时间信息的数据被称为时间编码数据或时间编码信息。在某些VTR(录相机)中，时间编码数据被周期地加到或叠加到视频信号上，且加上了时间编码的视频信号被记录到磁带上。一般地，时间编码数据被用作与视频信号表示的各个帧有关的绝对时间的表示。时间编码数据还可被用于识别视频信号段在磁带上的绝对位置。另外，当把从不同磁带再现的视频信号编辑成单个的视频信号时，时间编码数据还可被用作提供同步的基准。

时间编码数据的不同字或不同状态，被分配给视频信号代表的相应的帧。每当由视频信号表示的帧被下一个帧所代替时，时间编码数据被加“1”。因此，时间编码数据表示了与视频信号有关的每一个帧的序号。

一种已知的螺旋扫描数字VTR能够以14.1Mbp的数据速率在磁带上记录数字信号。在记录数字信号期间，每一个秒在磁带上形成60个倾斜的道。这种已知的数字VTR能够以14.1Mbp或小于14.1Mbp的数据速率从磁带上再现数字信号。例如，可以把4.6Mbp或2Mbp的数据速率设定为这种较小的数据速率。应该注意的是，4.6Mbp的数据速率的数字信号再现对应于1/3速的重放，而2Mbp的再现对应于1/7速的重放。

在传统的数字广播中，视频信息和声频信息的源数字信号具有4.6Mbp的比特率，且该源数字信号被压缩成具有具有13.8Mbp比特率的第二数字信号，且该第二数字信号随后得到广播。在此情况下，由源数字信号表示的节目是在正常时间的三分之一中得到发送的。假定接收到的第二数字信号已经由数字VTR记录。当第二数字信号以等于记录速度的三分之一的速度进行再现时，具有4.6Mbp比特率的源数字信号得到了适当的恢复。

如前所述，在这种已知的数字VTR中，在数字视频信号记录期间，每秒在磁带上形成60个倾斜的道。在其中数字视频信号以30Hz的帧频率进行记录时，由数字视频信号表示的每一个帧都被分配给一对相邻的道。在此情况下，表示同一值(相同的数)的时间编码数据与两个相邻的道相对应。在高速重放期间，可能通过参照再现的时间编码数据，来搜索所希望的绝对时间，即磁带上的数字视频信号所希望的一帧对应段的位置。

假定具有30Hz的帧频率的源数字视频信号被压缩成具有三倍于原来的比特率的比特率的第二数字视频信号，且该第二数字视频信号用已知的数字VTR记录。在此情况下，由源数字视频信号表示的三个帧被分配给了两个道，因而表示相同的值(同一个数)的时间编码数据不与两个相邻的道相对应。因此，在高速重放期间，一般难于通过以正常的方式参照再现的时间编码数据来在磁带上搜索第二数字视频信号的所希望的一帧对应段的位置。

发明内容

本发明的目的，是提供一种时间编码数据记录方法，它能够准确地恢复时间信息，而不论加上了时间编码数据的记录信号的帧速率如何。

本发明的第二个目的，是提供一种时间编码数据记录设备，它能够准确地恢复时间信息，而不论加上了时间编码数据的记录信号的帧速率如何。

本发明的第一个方面提供了一种时间编码记录方法，包括以下步骤：把信息信号沿着记录介质上的道记录在记录介质上；在把信息信号记录在记录介质上之前，把时间编码数据加到信息信号上；在加到信息信号上的时间编码数据中提供数据段，该数据段代表由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上是连续变化还是非连续变化；时间编码数据被加到信息信号中，并且它们一同被加到记录介质的道上。

本发明的第二个方面是基于其第一个方面的，并提供了一种方法-当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

本发明的第三个方面是基于其第一个方面的，并提供了一种方法-其中所述信息信号具有与一帧对应的段(1-frame corresponding segment)，并且所述时间编码数据指示这样一个值，即每次信息信号的与一帧对应的段中的一个被下一个取代时，该值递增1。

本发明的第四个方面是基于其第三个方面的，并提供了一种方法-当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

本发明的第五个方面提供了一种时间编码记录设备，包括：第一装置，用于把信息信号沿着记录介质上的道记录到该记录介质上；第二装置，用于在该信息信号被第一装置记录到记录介质上之前把时间编码数据加到该信息信号中；以及第三装置，用于在加到该信息信号中的时间编码数据中提供一种数据段，该数据段代表由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上是连续变化还是非连续变化；时间编码数据被加到信息信号中，并且它们一同被加到记录介质的道上。

本发明的第六个方面是基于其第五个方面的，并提供了一种设备-当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

本发明的第七个方面是基于其第五个方面的，并提供了一种设备-其中所述信息信号具有与一帧对应的段，并且所述时间编码数据指示这样一个值，即每次信息信号的与一帧对应的段中的一个被下一个取代时，该值递增1。

本发明的第八个方面是基于其第七个方面的，并提供了一种设备-当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的数字信号记录和再现系统的框图。

图2显示了道格式；

图3显示了一个同步块；

图4显示了时间编码数据的包的格式。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的一个实施例的数字信号记录和再现系统(数字VTR)。图1的系统处理视频数据和声频数据包流，诸如视频数据和声频数据包的MPEG2输送流。这里，MPEG2是“运动图象编码专家组阶段2”的缩写。

以下描述图1的系统的记录侧和图1的系统的运行的记录模式。

参见图1，一个输入包流(例如输入的MPEG2输送流)被加到PCR PLL电路10和一个加法器或多路复用器12。这里，PCR是“程序时钟基准”的缩写，且PLL是“锁相回路”的缩写。

PCR PLL电路10具有一个部分—该部分从输入的数据流的各个包的标头中提取基准时间信息。提取的基准时间信息包括时间标示信息和PCR信息。PCR PLL电路10还包括一个本地时钟发生器—它产生具有例如27MHz频率的时钟信号。PCR PLL电路10还包括一个PLL—借助它该时钟信号被锁定到该基准时间。该PCR PLL电路10把时钟信号输出到时间标示发生器14。

时间标示发生器14响应于来自PCR PLL电路10的时钟信号而产生时间标示信息。该时间标示包括了各个包的到达时刻。例如，时间标示发生器14包括响应于时钟信号的计数器。时间标示发生器14把时间标示的信息输出到多路复用器12。

对CPU 16编程，周期地且依次地产生各种数据包—包括时间编码数据包。CPU 16把该包数据输出到多路复用器12。对CPU 16编程以响应于例如内部产生的时钟信息而更新有关“帧”、“秒”、“分钟”、“小时”和“天”的时间编码数据。

多路复用器(加法器)12把输入的包流、时间标示信息、和包数据结合或多路复用。所获得的多路复用器12的输出信号被馈送到一个外编码发生电路18。多路复用器12的输出信号也被称为“多路复用器输出信号”。

从多路复用器12馈送到外编码发生电路18的信号被分成也被称为同步块的数据块。外编码发生电路18为分配给一个道的每预定数目的数据块产生一种错误校正编码信号(一种外编码信号)。该外编码发生电路18把该外编码信号加到对应于一个道的多路复用器12的输出信号一个部分上。该外编码发生电路18把所产生的外编码信号与多路复用器输出信号的组合输出到一个内编码发生电路20。

内编码发生电路20，响应于外编码发生电路18的输出信号的每一个数据块或每一个数据单元，产生一种奇偶信号(一种内编码信号)。该内编码发生电路20把多路复用器输出信号、外编码信号、和内编码信号的组合输出到一个信号记录电路22。

信号记录电路22把一种同步信号和ID信息加到内编码发生电路20的输出信号的每一个数据块上，使相加所产生的信号得到放大和调制以进行记录。信号记录电路22把调制所产生的信号经过一个记录放大器26而输出到一个记录头组件24上。记录头组件24把调制所产生的信号记录在磁带28上。

以下描述图1的系统的再现侧和图1系统运行的再现模式(重放模式)。

一个再现头组件30扫描磁带28并从其再现数字信号。再现头组件30把再现的数字信号经过一个再现放大器34而输出到一个信号再现电路32。

信号再现电路32使再现的数字信号得到解调。解调所产生的信号从信号再现电路32被输出到一个错误校正电路36。信号再现电路32的输出信号中的错误，由错误校正电路36响应于信号再现电路32的输出信号中的外编码信号和内编码信号而进行校正。错误校正电路36把错误校正所产生的信号输出到一个去多路复用器38。

去多路复用器38把错误校正电路36的输出信号分离成一个包流(例如MPEG2输送流)、时间标示信息、和包数据。去多路复用器38把该包流作为恢复的包流或再现的包流而输出。去多路复用器38把时间标示信息输出到一个时间标示电路40。去多路复用器38把包数据输出到CPU 16。

一个石英晶体振荡器42把一种时钟信号输出到时间标示电路40。该时钟信号具有等于例如约27MHz的固定频率。时间标示电路40具有用于转换时钟信号的形式的部分并由此产生能够与时间标示信息相比较的基于时钟的信息。该部分包括例如一个计数器。时间标示电路40还具有用于比较时间标示信息和基于时钟的信息的部分并响应于比较的结果而借助该部分产生一个存储器控制信号。时间标示电路40把该存储器控制信号馈送到错误校正电路36。

错误校正电路36包括一个缓冲存储器—从该存储器输出错误校正所产生的信号。错误校正所产生的信号的输出时序响应于从时间标示电路40馈送的存储器控制信号而得到控制。这种控制为了使与从错误校正电路36输出的错误校正所产生的信号中的包有关的时序准确地分别对应于包的到达时刻。

对CPU 16编程，以解码从去多路复用器38馈送的包数据。CPU 16输出表示从包数据导出的信息的信号。例如，包信息信号被从CPU 16输出到一个显示器(未显示)，从而被显示在显示器屏幕上的一个给定区域上。

以下进一步描述记录头组件24、再现头组件30、和磁带28。例如，记录头组件24包括一对装在一个转动鼓上的记录头。这些记录头分别具有不同的方位角。这些记录头沿着转动鼓的直径彼此相对。例如，再现头组件30包括一对安装在转动鼓上的再现头。这些再现头分别具有不同的方位角。这些再现头沿着转动鼓的直径彼此相对。该转动鼓由一个马达以等于例如30rps或29.97rps的恒定速度转动。磁带28在转动鼓上卷绕略微大于180度的角度范围。磁带28在转动鼓上沿着螺旋的一部分延伸。

在图1的系统的记录运行模式下，记录头组件24把记录放大器26的输出信号(调制所产生的信号)，沿着排列成一个阵列的倾斜道，记录到磁带28上。在图1的系统的再现运行模式下，再现头组件30扫描磁带28上的倾斜道从而再现数字信号。

图2显示了磁带28上的一个道的结构。参见图2，一个道具有由边缘区51、前同步信号区52、子编码区53、后同步信号区54、IBG区55、前同步信号区56、数据区57、错误校正编码区58、后同步信号区59、以及边缘区60组成的一个序列。数据区57和错误校正编码区58构成了一个主数据区。数据区57记录表示数字信号(正常数据或专用数据)的306个同步块。错误校正编码区58记录了表示外错误校正编码信号(C3编码信号或外编码信号)的30个同步块。前同步信号区52、子编码区53、和后同步信号区54，分别记录前同步信号数据、子编码数据、和后同步信号数据。IBG区55记录在子编码数据带与一个主数据带之间提供一个块间间隙的IBG数据。前同步信号区56和后同步信号区59分别记录前同步信号数据和后同步信号数据。

图3显示了一个同步块的格式的一个例子。参见图3，一个同步块在容量(大小)上对应于112字节，并具有由子区71、72、73和74组成的序列。第一子区71有2字节，并包含一个同步信号。第二子区72有3字节，并包含地址信息。该地址信息也被称为身份(ID)信息。第三子区73有99字节，并包含各种信息段。第三子区73被称为数据存储区。第四子区74有8字节，并包含用于校正由其他子区71-73所表示的信息中的错误的奇偶校验。

例如，在MPEG2(运动图象专家组2)的输送包(TP)发送系统中的数字信号被作为正常数据或专用数据而得到处理，且数字信号的每一个与一包对应的段都被记录在两个同步块的数据存储区73上。

如上所述，CPU 16产生的数据包包括时间编码数据包。如图4所示，时间编码数据包具有对应于6字节的容量或大小。时间编码数据包被记录在子编码区53或数据区57中(见图2)。包中的时间编码数据包括包在磁带28上的记录位置。每当记录信号的与一帧对应的段被其下一个与一帧对应的段所代替时，该时间编码数据就加“1”。因此，时间编码数据还表示了记录信号的每一个与一帧对应的段的序号。应该注意的是，输入的MPEG2输送流的与一帧对应的段是在时间平均的基础上限定的。

具体地，时间编码数据的一个包具有一个第一字节PC0、第二字节PC1、第三字节PC2、第四字节PC3、第五字节PC4、和第六字节PC5。第一字节PC0是以固定的位模式“00011001”装载的，表示该包是“时间编码包”。一个空白标记BF、一个连续标记CF、一个落下帧标记DF、和一个扫描标记SF，分别位于第二字节PC1、第三字节PC2、第四字节PC3、和第五字节PC4的最高位(MSB)。一个符号标记SGN位于第五字节PC4的次最高位。

相对于图1的系统的输入包流是从至少两种类型中选择出的。第一种类型的输入包流是与输入包流有关的每一个帧(输入包流的每一个与一帧对应的段)都被分配给磁带28上的两个相邻的道。关于第一种类型的输入包流，每两个道的时间编码的改变等于“1”。第一种类型也被称为正常类型。第二种类型的输入包流，是磁带28上的两个相邻的道对应于与输入包流有关的一个以上或少于一个的帧(输入包流的与一帧对应的段)。关于第二种类型的输入包流，每两个道的时间编码的改变不等于“1”。例如，在第二种类型的输入包流中，三个帧(三个与一帧对应的段)被分配给两个相邻的道。在此情况下，第二种类型也被称为压缩类型。如从以上的描述可见，这种类型的输入包流表示了与记录的数字信号有关的帧(记录的数字信号的与一帧对应的段)与磁带28上的道之间的关系。

参见图1，CPU 16从一个适当的装置接收一个模式信号-它表示了输入包流的类型。CPU 16得到编程，以响应于该模式信号而确定连续标记CF的状态。具体地说，连续标记CF当输入包流处于正常类型(第一种类型)时被置于“0”。当输入包流具有第二种类型(例如压缩类型)时，连续标记CF被置于“1”。因此，连续标记CF表示了输入包流的类型，即与记录的数字信号有关的帧(记录的数字信号的与一帧对应的段)与磁带28上的道之间的关系。

CPU 16得到编程，以响应于模式信号而控制更新和输出时间编码数据的时序。这种时序控制是为了保持时间编码数据与信号帧之间的对应性，而不论输入包流的类型如何。

图4中的空白标记BF表示了包是否从开始位置被相继地记录在磁带28的相应的道上，即是否有不连续。空白标记BF为“0”，表明有不连续。空白标记BF为“1”，表明没有不连续。

图4中的落下帧标记DF取决于输入包流中视频数据的帧频率。当视频数据的帧频率等于29.94Hz时，即当视频数据是NTSC电视系统时，落下帧标记DF被置于“0”，以表明落下帧模式。当视频数据的帧频率等于30Hz时，落下帧标记DF被置于“1”，以表明非落下帧模式。

在其中视频数据的帧频率等于29.94Hz的情况下，在时间编码数据与实际的时间之间产生了误差。在此情况下，根据SMPTE时间编码标准或EBU时间编码标准，实施对落下帧模式的校正。这里，SMPTE是“运动图象和电视工程师协会”的缩写，而EBU是“欧州广播联盟”的缩写。

图4的扫描标记SF表示了输入包流中的视频数据的扫描格式。当视频数据是隔行扫描格式时，扫描标记SF被置于“0”。当视频数据是非隔行扫描格式时(逐行扫描格式)时，扫描标记SF被置于“1”。

在磁带28上定义了一个开始点，它在磁带28的开始端之后与预定的时间相对应的预定间隔。与该开始点对应的时间编码数据被置于为一个起始值。与开始点之前的带部分相对应的时间编码数据被置于负值。与开始点之后的带部分相对应的时间编码数据被置于正值。

图4中的符号标记SGN包括了由时间编码数据表示的值的标记。符号标记SGN当时间编码数据所表示的值为正时被置于“0”。当时间编码数据所表示的值为负时，符号标记SGN被置于“1”。

图4中的第二字节PC1表示了帧的序号。具体地，第二字节PC1的次最高位至第四最高位表示了数字位“10”中的“帧”值，即按照十进制的次最低数字位。。第二字节PC1的第五最高位至最低位(LSB)表示了数字位“1”，即按照十进制的最低数字位，的“帧”值。

图4中的第三字节PC2包括了与“秒”有关的时间信息。具体地，第三字节PC2的次最高位至第四最高位包括数字位“10”的“秒”值，即按照十进制的次最低数字位。第三字节PC2的第五最高位至最低位(LSB)表示数字位“1”，即按照十进制的最低数字位，的“秒”值。

图4中的第四字节PC3包括与“分钟”有关的时间信息。具体地，第四字节PC3的次最高位至第四最高位表示数字位“10”的“分钟”值，即按照十进制的次最低数字位。第四字节PC3的第五最高位至最低位表示数字位“1”，即按照十进制的最低数字位，的“分钟”值。

图4中的第五字节PC4表示与“小时”有关的时间信息。具体地，第五字节PC4的第三最高位和第四最高位表示数字位“10”的“小时”值，即按照十进制的次最低数字位。第五字节PC4的第五最高位至最低位(LSB)表示数字位“1”，即按照十进制的最低数字位，的“小时”值。

图4中的第六字节PC5表示与“天”有关的时间信息。具体地，第六字节PC5的第一最高位(MSB)至第四最高位表示数字位“10”，即按照十进制的次最低数字位的“天”值。第六字节PC5的第五最高位至最低位(LSB)表示数字位“1”，即按照十进制的最低数字位，的“天”值。

如上所述，在图1的系统的运行的重放模式下，CPU 16对从去多路复用器38馈送来的包数据进行解码。解码所描述的包数据包括恢复的连续标记CF。CPU 16识别或检测恢复的连续标记CF的状态。当恢复的连续标记CF为“0”时，就判定记录在磁带28上的数字信号是正常类型的(第一种类型)。当恢复的连续标记CF为“1”时，就判定记录在磁带28上的数字信号是第二种类型的(例如压缩类型的)。如上所述，记录的数字信号的类型意味着与记录的数字信号有关的帧(记录的数字信号的与一帧对应的段)同磁带28上的道之间的关系。CPU 16输出一种信号-该信号包含代表恢复的连续标记CF的状态的信息。

在图1的系统的运行的快速重放模式或搜索模式下，一个包括微计算机的主控制器根据预定的公式计算磁带28上的所希望的存取位置—这些公式具有取决于恢复的连续标记CF的状态的信息的系数。因此，恢复的连续标记CF的状态信息被用于搜索磁带28上所希望的存取位置。CF状态信息的使用，使得能够迅速而准确地搜索磁带28上的所希望的存取位置，而不论记录在磁带28上的数字信号的类型如何。

本发明的实施例可以进行如下的修正。在其中多个不同程序的视频数据被记录在磁带28上的情况下，时间编码数据可以得到修正，以表示各个程序的时间信息。

当输入包流具有这样的类型—该类型使得以预定的恒定周期间歇地出现有效信息—时，连续标记CF可以被置于“1”。这种信息信号的一个例子是在时间推移VTR中处理的视频数据。例如，具有因子8的时间推移程序只记录视频数据被7帧的间隔所分隔的与一帧对应的段。在此情况下，时间编码数据周期性地被“8”所改变。

本发明的该实施例的一种修正，在其中输入包流为正常类型的情况下，把输入包流的每一个与一帧对应的段都分配给磁带28上的10个道。

Claims

1.一种时间编码记录方法，包括以下步骤：

把信息信号沿着记录介质上的道记录在记录介质上；

在把信息信号记录在记录介质上之前，把时间编码数据加到信息信号上；

在加到信息信号上的时间编码数据中提供数据段，该数据段代表由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上是连续变化还是非连续变化；

时间编码数据被加到信息信号中，并且它们一同被加到记录介质的道上。

2.根据权利要求1的方法，其中当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

3.根据权利要求1的方法，

其中所述信息信号具有与一帧对应的段，并且所述时间编码数据指示这样一个值，即每次信息信号的与一帧对应的段中的一个被下一个取代时，该值递增1。

4.根据权利要求3的方法，其中当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

5.一种时间编码记录设备，包括：

第一装置，用于把信息信号沿着记录介质上的道记录到该记录介质上；

第二装置，用于在该信息信号被第一装置记录到记录介质上之前把时间编码数据加到该信息信号中；以及

第三装置，用于在加到该信息信号中的时间编码数据中提供一种数据段，该数据段代表由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上是连续变化还是非连续变化；

6.根据权利要求5的设备，其中当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。

7.根据权利要求5的设备，

8.根据权利要求7的设备，其中当在记录介质上记录的信息信号包括压缩视频信号和非连续视频信号之一时，该数据段表示由时间编码数据表示的值在每给定一个数量的道上非连续变化。