CN1150730A - 数字式录象带记录和重放的方法 - Google Patents

Abstract

数字式录象带记录和重放的方法，用预定模式的数据替换特技重放数据和ECC3区域的数据并添加外奇偶性数据后对正常重放数据作第一次外码纠错编码；用预定模式的数据替换第一次外码纠错编码后的特技重放数据和ECC3区域的数据并添加外奇偶性后对正常重放数据作第二次外码纠错编码；对第二次外码纠错编码后的每一个正常及特技重放数据作内码纠错编码；并对内码纠错编码后的正常及特技重放数据进行解调，提高了纠错能力。

Description

数字式录象带记录和重放的方法

本发明是关于一种数字式录象带记录和重放的方法，特别是关于一种在数字盒带录象机中进行正常重放时具有改进的纠错能力的数字式录象带记录和重放的方法，该数字盒带录象机记录和重放先进电视(ATV)信号或数字视频广播信号(DVB)。

用于在数字录象带上记录和重放ATV或DVB信号的商用数字盒带录象机(DVCR)已开发出来。

特别地，目前正在研究一种用于特定重放的记录格式，它满足用于记录和重放(ATV)信号的标准清晰度盒带录象机(SD-VCR)的图象质量和成本效率的要求。ATV信号作为一个具有由运动图象专家组(MPEG)推荐的结构MPEG-2的传送信息包发送给SD-VCR。

图1是具体显示了传统标准清晰度盒带录象机(SD-VCR)的视频扇区的数据同步块的结构。

视频扇区包括第一视频辅助数据区130的同步块n＝19，20，MPEG数据区140的同步块n＝21～215，第二视频辅助数据区150的同步块n＝156，外奇偶性区160的同步块n＝157～167。

每个同步块包括2字节的同步区110，3字节标识码，77字节数据，和用于内码纠错的8字节内奇偶性170。

SD-VCR的信号是帧内编码数据并具有纠错码(ECC)结构。在ECC结构中，行码称为内码，由(85，77)表示，列码称为外码，由(149，138)表示。

记录过程中，通过给138字节的外码添加11字节的外奇偶性160来在列方向上进行外码纠错编码，然后再通过给77字节的内码添加8字节的内奇偶性170来在行方向上作内码纠错编码。

在重放过程中，在内码纠错解码过程之后，每个同步块的差错在85字节中最多有4字节得到纠正，然后若没有纠正全部错误则添加差错标识后再发送；在外码纠错解码过程中，利用差错标识，差错在149字节中最多有11字节被纠正。

另外，在SD-VCR的信号中，一帧还被分成若干段，每段包括5个宏块，磁道上的比特数由段单元确定。由于每5个宏块的比特数是固定的，因此有可能作特技重放。

另外一方面，ATV和DVB信号进行帧间编码以具有MPEG-2结构，用于正常及特技重放数据的正常及特技重放数据区分别分开地位于SD-VCR记录格式的视频扇区。

这里，帧间编码以由15帧构成的图象组(GOP)单元来进行。由于除帧内编码帧之外的其它帧的编码只对相邻帧间的差异之处进行编码，所以某一帧内出错会导致相应图象组所有帧均出错。

因此，由于ATV和DVB信号在记录和重放它们的SD-VCR中是采用帧间编码来编码的，所以如在其正常重放数据中出现差错，则ATV和DVB信号会遭到致命破坏，这个问题是存在的。

因此，本发明的一个目的就是提供一种用于改进正常重放数据的纠错能力的数字视频记录方法。此方法是通过使用在SD-VCR的外编码的操作期间为ATV和DVB信号的正常重放数据的纠错而附加分配的ECC3区域来进行记录。

本发明的另一个目的就是提供一种用于改进正常重放数据的纠错能力的数字视频重放的方法。此方法是通过使用在SD-VCR的外编码过程中为ATV和DVB信号的正常重放数据的纠错而附加分配的ECC3区域来进行重放。

为实现上述的一个目的，本发明提供了一种通过将数据分为正常重放数据和特技重放数据，并在记录有正常重放数据的数据同步块的预定的位置分配一个ECC3区域用于正常重放数据的纠错，从而将帧间编码的视频数据包括图象数据记录到录象带上的方法，该数据以预定的间隔提供并可独立解码。包括以下步骤：用预定模式的数据替换特技重放数据和ECC3区域的数据后，对正常重放数据作第一次外码纠错编码，然后添加外奇偶性数据；用预定模式的数据替换上述第一次外码纠错编码步骤中编码的特技重放数据和附加的ECC3区域的数据后对正常重放数据作第二次外码纠错编码，然后添加外奇偶性数据；对上述第二次外码纠错编码步骤中的纠错编码所编码的每一个正常及特技重放数据作内码纠错编码；以及调制上述内码纠错编码步骤中纠错编码所编码的正常及特技重放数据以及ECC3区域的数据，以把它们记录到磁带上磁道的每一个预定位置。

为实现上述的一个目的，本发明还提供了一种通过将数据划分为正常重放数据和特技重放数据，并在记录有正常重放数据的数据同步块中预定的位置分配一个ECC3区域用于正常重放数据的纠错，从而将帧间编码的视频数据包括图象数据记录到录象带上的方法，该数据以预定的间隔提供并可独立解码。它包括以下步骤：用预定模式的数据替换特技重放数据后，对正常重放数据作第一次外码纠错编码，然后给ECC3区域添加奇偶性数据；用预定模式的数据替换上述第一次外码纠错编码步骤中编码的特技重放数据及附加的ECC3区域的数据后，对正常重放数据作第二次外码纠错编码，然后添加外奇偶性数据；对上述第二次外码纠错编码步骤中的纠错编码所编码的每一个正常及特技重放数据作内码纠错编码；以及调制上述内部纠错编码步骤中的纠错编码所编码的正常及特技重放数据以及ECC3区域的数据，以将它们记录到磁带磁道上的每一个预定的位置。

为实现上述的另一个目的，本发明提供了一种用于重放记录在录象带视频扇区上的正常及特技重放数据的数字式录象带重放方法，包括以下步骤：对每一个重放的正常及特技重放数据作内码纠错码解码；在用预定模式的数据替换所述内码纠错解码步骤中所解码的特技重放数据之后，对正常和特技重放数据作第二次外码纠错解码；在用预定模式的数据替换所述第二次外码纠错解码步骤中解码的特技重放数据及ECC3区域的数据之后，对正常及特技重放数据作第一次外码纠错解码；以及混合上述第一次外码纠错解码步骤中解码的正常及特技重放数据以输出视频信号。

为实现上述的另一个目的，还提供了一种用于重放记录在录象带的视频扇区上的正常及特技重放数据的数字式录象带重放方法，，包括以下步骤：对每个重放的正常及特技重放数据作内码纠错解码；在用预定模式的数据替换所述内码纠错解码步骤中解码的特技重放数据及ECC3区域的数据之后，对正常及特技重放数据作第一次外码纠错解码；用预定模式的数据替换所述第一次外码纠错解码步骤中解码的特技重放数据之后，对正常及特技重放数据作第二次外码纠错解码；以及混合上述第一次外部码纠错解码步骤中解码的正常及特技重放数据以输出视频信号。

图1示出了传统的标准清晰度录象机(SD-VCR)的视频扇区的数据同步块结构；

图2是用于实现本发明的一个实施例的数字式录象带记录方法的ECC编码器的示例的方框图；

图3是根据本发明的视频扇区的数据同步块的结构；

图4是根据本发明的视频扇区的另一种数据同步块的结构；

图5是图3中所示的数据同步块结构在图2所示的外ECC编码器中进行外纠错编码的示意图；

图6是图3所示的数据同步块结构在图2所示的内ECC编码器中进行内纠错编码的示意图；

图7是图4所示的数据同步块结构在图2所示的外ECC编码器中进行外纠错编码的示意图；

图8是图4所示的数据同步块结构在图2所示的内ECC编码器中作内纠错编码的示意图；

图9是用于实现本发明的一个实施例的数字式录象带的重放方法的ECC解码器的示例的方框图。

图2是用于实现本发明的数字式录象带记录的方法的ECC编码器示例的方框图。图2所示的ECC编码器包括一个预处理器10、一个正常及特技重放数据分离器20、一个混合器30、一个外ECC编码器40、一个内ECC编码器50和一个调制器60，其中预处理器10用于从一个发送来的信息包中分离出传送信息包(transport packet)，数据分离器20用于将发送来的信息包分成正常重放数据和特技重放数据，混合器30用于混合同步信号和标识码(D)，外ECC编码器40用于作外码纠错编码，它包括第一外ECC编码器41和第二外ECC编码器42，内ECC编码器50用于内码纠错编码；调制器60用于调制纠错编码后的数据以将其记录到磁带上。

图3是根据本发明的方法而得到的视频扇区的数据同步块的结构。

这里，数据结构包括用于第一视频辅助数据区330的同步块n＝19，20；用于纠错编码(ECC3)区域340的同步块n＝21～30；用于正常重放数据区350的同步块n＝31～130；特技重放数据区360的同步块n＝131～155；用于第二视频辅助数据区370的同步块n＝156；用于外奇偶性380的同步块n＝157～167。

每个同步块包括2字节同步区310，3字节标识码320，77字节数据及用于内码纠错编码的8字节的内奇偶性390。

图4是根据本发明的方法而得到的视频扇区的数据同步块的另一种结构。

图4中，特技和正常重放数据被再次细分、分别放置在K个特技重放数据区和m个正常重放数据区，其中M，N，m_j，k_j均大于零。

图4中包括第一视频辅助数据区422的同步块n＝19，20；第一到第K特技重放数据区428，432，436的N个同步块；正常重放数据区426、430、434、438的纠错编码(ECC3)区424的同步块n＝21～30；第一到第m个正常重放数据区426、430、434、438的M字节同步块；第二视频辅助数据区440的同步块n＝156；外奇偶性442的同步块n＝157～167，这里m1＋m2＋…＋mm＝M，n1＋n2＋…＋nk＝N，并且M＋N＝125。

每个同步块包括2字节同步区410、3字节标识码420、77字节数据区，和用于内码纠错编码的8字节内奇偶性450。

图5是图3所示的数据同步块结构在图2所示的外ECC编码器中进行外纠错编码的示意图。

图5中显示的纠错编码(ECC)块包括第一视频辅助数据区530的同步块n＝19，20，纠错编码区(ECC3)540的同步块n＝21～30，正常重放数据区550的同步块n＝31～130；特技重放数据区560的同步块n＝131～155；第二视频辅助数据区570的同步块n＝156；以及外部奇偶性580的同步块n＝157～167。

每个同步块包括2字节同步区510，3字节标识码，77字节数据区。

这里，ECC3区540及特技重放数据区560用“0”代替。

在第一次外编码操作过程中，通过用“0”或预定模式的数据替换ECC3区及特技重放数据区而将其外编码然后加到外部奇偶性数据580。

图6是图3所示的数据同步块结构在图2所示的内ECC编码器中作内纠错码的示意图，其数据结构与图3所示的相同。

图7是图4所示的数据同步块在图2所示的外ECC编码器作外纠错编码的示意图。

图7包括第一视频辅助数据区720的同步块D＝19，20，第一到第K特技重放数据区728，732，736的N个同步块；正常重放数据区726，730，750及738的纠错编码(ECC3)区724的同步块n＝21～30；第一到第m正常重放数据区726，730，750和738的M个同步块；第二视频辅助数据区740的同步块n＝156；外奇偶性(信息)区742的同步块n＝157～167，这里m1＋m2＋…＋mm＝M，n1＋n2＋…＋nk＝N，并且M＋N＝125。

每个同步块包括2字节同步区710、3字节标识码720、77字节数据。

这里，ECC3区724和特技重复数据区728，732，736用“0”代替。

在第一次外编码操作过程中，用“0”或预定模式的数据代替它们，然后加到外奇偶性742。

图8是图4所示的数据同步块结构在图2所示的内ECC编码器中作内纠错编码的示意图。

图9是用于实现本发明的数字式录象带重放方法的ECC解码器示例的方框图。

图9所示的ECC解码器包括一个解调器910、一个内ECC解码器920、一个外ECC解码器930、一个分离器940、一个正常及特技重放数据的混合器950和一个逆预处理器960，其中解调器910用于解调磁带上读出的信号，内ECC解码器920用于内码纠错解码，外ECC解码器930用于外码纠错解码，它包括第一外ECC解码器932和第二外ECC解码器931，分离器940用于分离同步信号和标识码，混合器950用于混合正常及特技重放数据，以及逆预处理器960用于通过将正常及特技重放数据作传送打包而输出ATV和DVB信号。

下面参考图2到图9更详细地说明根据本发明的数字式录象磁带记录和重放的方法。

在图2中，具有MPEG-2结构，最好为传送信息包(transport packet)的结构的帧间编码信号的视频数据被输入到预处理器10。

预处理器10根据传送信息包的结构把视频数据分成传送层(transportlayer)。

传送信息包的数据包括视频扇区、音频扇区和用户扇区，本发明只考虑视频扇区。

由于DVCR具有特技播放功能，特技数据从发送来的MPEG-2视频数据中提取。另外，特技数据在转换成MPEG-2视频信号和传送信息包结构后还需要记录到磁带上。正常及特技重放数据分离器20将MPEG-2视频数据分成正常及特技重放数据后发送。

同时，用于记录ATV和DVB信号的DVCR的输入数据在一个GOP单元内进行帧间编码。通常这种数据信号包括帧内编码图象(I-图象)数据，预测编码图象(P-图象)数据和双向预测编码图象(B-图象)数据，其中I-图象数据进行独立编码，P-图象数据通过运动补偿方法利用前面的I-图象或P-图象数据进行编码，B-图象数据通过运动补偿方法利用前面的I-图象或P-图象数据和后继的P-图象数据进行编码。

由MPEG-2确定的ATV信号的显示重放顺序的实例是以I-B-B-P-B-B-P-B-B-P-B-B-P---的顺序，对于发送比特的顺序是I-P-B-B-P-B-B-P-B-B-P-B-B-P

因此，选择能够独立编码的帧内数据用于特技重放数据。在帧内数据中，只选取几个帧内数据的系数(通常对一块有一个DC系数和1～2个AC系数)并以MPEG-2结构发送。

SD-VCR的视频区与图1所示相同的格式记录。而对于ATV信号，视频区以图3和图4的形式再细分进行记录。图3、图4中，有特技重放数据区360、428、432和436，ECC3区340和424。由于MPEG-2是帧间编码的比特流，所以易于出错。因此，SD-VCR中需要有附加的纠错码。

混合器30对正常及特技重放数据分离器20输出的正常及特技重放数据的同步码和标识码进行混合。另外如图4、图5所示，混合器还分开地输入正常和特技重放数据。

外和内ECC编码器40，50对混合器30输出的数据作纠错编码。纠错编码所采用的码是二维的里德-索洛蒙码。一个纠错码的原始多项式例子如P(x)＝x⁸＋x⁴＋x³＋x²＋1。

在外ECC编码器40中具有第一外ECC编码器41和第二外ECC编码器42。第一、第二外部ECC编码器的生成多项式的例子分别为：g(x)＝(x＋1)(x＋a)(x＋a²)…(x＋a¹⁰)和g(x)＝(x＋1)(x＋a)(x＋a²)…(x＋a⁹)。

第一外ECC编码器41通过添加10字节ECC3码来作(135，125)结构的纠错编码。换句话说，处理第一外ECC编码器41的纠错外编码时，纯数据和奇偶性的大小分别为125字节和10字节。如图3所示，N个同步块的特技数据区位于125个同步块的纯数据区内。纠错编码区(ECC3)340(9个同步块)即附加的纠错码区也只用于正常重放数据。

因此，对于图3所示的数据结构，纠错编码通过用“0”或预定模式的数据替换N个同步块的特技重放数据区360并给ECC3区添加奇偶性数据来实现，如图5所示。

对于图4所示的数据结构，纠错编码通过用“0”或预定模式的数据替换第1到K个特技重放数据区428，432和436并为ECC3区424添加奇偶性数据来实现，如图7所示。

第二外ECC编码器42通过添加一SD-VCR外码奇偶性来实现(149，138)结构的纠错编码。但外奇偶性区用于正常重放数据。换句话说，在处理第二外ECC编码器42的纠错编码中，纯数据和奇偶性的大小分别为138字节和11字节。如图3所示，N个同步块的特技重放数据区360位于138字节的纯数据区的同步块内。

因此，对于图3所示的数据结构，纠错编码是通过用“0”或预定模式的数据替换N个同步块的特技数据区360及ECC3区域的数据340并添加外部奇偶性区(11个同步块)380实现，如图5所示。

对于图4所示的数据结构，纠错编码通过用“0”或预定模式的数据替换第1到K特技重放数据区428、432、436及ECC3区424并添加外部奇偶性区(11个同步块)422实现，如图7所示。

因此，如果在外ECC编码器40，包括第一、第二外部ECC编码器41、42进行纠错编码处理时，用于特技重放数据的N个同步块和用于ECC3的10个同步块通过被预定的数或通常模式的数据或数字替换来被编码，则本发明中的正常重放过程的纠错能力与常规方法相比得到了提高，因为在本发明中11字节外奇偶性数据只加给正常重放数据的纠错编码，而在传统方法中这11字节外奇偶性数据被加给所有138字节数据的纠错编码。

换句话讲，在正常重放的额外的纠错解码过程中，传统方法将11字节奇偶性数据加给138字节数据。而本发明的方法中，纠错是通过将11字节奇偶性数据只加给单纯正常重放数据而不加给特技重放数据、ECC3区域的数据(138-N-10)和3字节视频辅助数据区来实现，因此无需对硬件作大改动就提高了纠错率。

这里，第一、第二外码纠错部分41、42的角色可以交换。

在内ECC编码器中50中，象传统的方法那样将8字节内奇偶性数据加给77字节数据，如图6所示。这里内纠错编码部分50的内码生成多项式为g(x)＝(x＋1)(x＋a)(x＋a²)…(x＋a⁷)

在图4所示的数据结构的情况下，象传统的方法那样内ECC编码器50将8字节内部奇偶性数据加给77字节数据，如图8所示。

因此，当如图6和8所示添加内码奇偶性690、850时，将它们加给每个ECC3、正常、特技、辅助和外奇偶性的数据。

经过纠错部分40、50纠错后的视频数据通过调制器60调制而记录到磁带上。

图9是用于实现本发明的数字式录象带重放方法的ECC解码器示例的方框图。

图9所示的用于从数字式录象带上重放数据的方法具有与图1所示的记录方法相反的顺序。解调器910解调从带有调制后的信号的磁带上重放的数据。

在内ECC解调器920中，对从解调器910输出的正常及特技重放数据都进行内码纠错解码。另外，在第二外ECC解码器931中，在用“0”或预定模式的数据替换特技重放数据之后，对正常及特技重放数据进行外ECC解码。

在第一外ECC解码器932中，在用“0”或预定模式的数据替换特技重放数据以及ECC3区域后对正常及特技重放数据以及ECC3区域的数据作外码纠错解码。

在分离器940中，同步和标识码被从纠错解码器930、920输出的正常及特技重放数据分离出来。

在正常及特技重放数据混合器950中，利用从分离器940输出的同步和标识码分离开正常重放数据和特技重放数据，再按正常或特技重放方式混合。在逆预处理器960中，混合后的正常和特技重放数据变换成传送信息包后作为ATV或DVB信号输出。

如以上所描述的，由于在根据本发明的方法的用于重放ATV或DVB信号的SD-VCR中，首先用预定的数或预定模式的数据替换特技重放数据和附加分配的ECC3数据区域，然后再对正常及特技重放数据作外纠错编码，纠错能力因此得到提高。

Claims (8)

1、一种用于将帧间编码的视频数据包括图象数据记录到录象带上的方法，其中该数据以预定的间隔提供并能独立解码，该方法将数据分成正常重放数据和特技重放数据，并在记录有正常重放数据区的数据同步块的预定位置分配一个ECC3区域，用于正常重放数据的纠错，该方法包括以下的步骤：

在用预定模式的数据替换特技重放数据和ECC3区域的数据之后，对正常重放数据作第一次外码纠错编码，然后附加上外奇偶性数据；

在用预定模式的数据替换在所述第一次外码纠错编码步骤中编码的特技重放数据以及附加的ECC3区域的数据之后，对正常重放数据作第二次外码纠错编码，然后附加上外奇偶性数据；

对在所述第二次外码纠错编码步骤中纠错编码所编码的每一个正常及特技重放数据作内码纠错编码；以及

对在所述内码纠错编码步骤中纠错编码所编码的正常重放数据及特技重放数据及ECC3区域数据进行调制以将其记录到磁带磁道上的每一个预定位置。

2、如权利要求1中所述的将帧间编码的视频数据记录到录象带上的方法，其中所述预定模式的数据为预定的整数数据。

3、一种将帧间编码的视频数据包括图象数据记录到录象带上的方法，其中该数据以预定的间隔提供并能独立解码，该方法将数据分成正常和特技重放数据并在记录有正常重放数据的数据同步块的预定位置分配一个ECC3区域，用于正常重放数据的纠错，该方法包括以下步骤：

在用预定模式的数据替换特技重放数据之后，对正常重放数据作第一次外码纠错编码，然后给ECC3区域添加上奇偶性数据；

在用预定模式的数据替换所述第一次外码纠错编码步骤中编码的特技重放数据以及附加的ECC3区域的数据之后，对正常重放数据作第二次外码纠错编码，然后添加外奇偶性数据；

对在所述第二次外码纠错编码步骤中纠错编码所编码的每一个正常及特技重放数据作内码纠错编码；以及

对在所述内码纠错编码步骤中纠错编码所编码的正常及特技重放数据进行调制以将其记录到磁带磁道上每一个预定位置。

4、如权利要求3所述的将帧间编码的视频数据记录到录象带上的方法，其中所述预定模式的数据是预定的整数数据。

5、一种用于对记录在录象带的视频扇区上的正常及特技重放数据进行重放的数字式录象带的重放方法，包括以下步骤：

对每个重放的正常及特技重放数据作内码纠错解码；

在用预定模式的数据替换在所述内码纠错解码步骤中解码的特技重放数据后，对正常及特技重放数据作第二次外码纠错解码；

在用预定模式的数据替换在所述第二次外码纠错解码步骤中解码的特技重放数据和ECC3区域的数据之后，对正常及特技重放数据作第一次外码纠错解码；以及

混合在所述第一次外码纠错解码步骤中解码的正常及特技重放数据以输出视频信号。

6、如权利要求5所述的数字式录象带重放的方法，其中所述预定模式的数据是预定的整数数据。

7、一种用于对记录在录象带的视频扇区上的正常及特技重放数据进行重放的数字式录象带的重放方法，包括以下步骤：

对每个重放的正常及特技重放数据作内纠错解码；

在用预定模式的数据替换在所述内码纠错解码步骤中解码的特技重放数据以及ECC3区域的数据之后，对正常及特技重放数据作第一次外码纠错解码；

在用每个预定模式的数据替换在所述第一次外码纠错解码步骤中解码的特技重放数据之后，对正常及特技重放数据作第二次外码纠错解码；以及

混合在所述第一次外码纠错解码步骤中解码的正常及特技重放数据以输出视频信号。

8、如权利要求7所述的数字式录象带的重放方法，其中所述预定模式的数据是预定的整数数据。

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