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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der digitalen Videoaufzeichnung
und insbesondere die Wiedergabe mit vom Normalfall abweichenden Geschwindigkeiten.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Ein
digitales Videosignal kann verarbeitet werden, um einen Bitstrom
mit verringerter Bitrate zu bilden. Eine solche Verarbeitung zur
Bitratenreduktion kann gemäß einem
MPEG-Komprimierungsverfahren implementiert und kann zum Beispiel
mit einer Struktur formatiert werden, wie zum Beispiel der in einem
digitalen Satellitensystem, wie zum Beispiel dem DSSTM oder
dem vorgeschlagenen Grand-Alliance- oder terrestrischen GA-System verwendeten.
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Ein
Verbraucher-Videorecorder kann angepaßt werden, um Aufzeichnungsfähigkeiten
sowohl für
analoge Signale als auch für
digital codierte Signale bereitzustellen, die zum Beispiel für Kompatibilität mit einem
MPEG-Standard verarbeitet werden oder zum Beispiel Signalformate
des Typs GA oder DSSTM aufweisen. Der angepaßte Verbraucher-Videorecorder kann
als zwei elektronische Systeme in einem Gehäuse betrachtet werden, die
sich einen Aufzeichnungsmechanismus, Servo- und Steuersysteme teilen.
Ein herkömmliches
analoges Aufzeichnungsverfahren kann verwendet werden, wenn eine analoge
Luminanzsignalkomponente einen HF-Träger frequenzmoduliert und eine
analoge Chrominanzsignalkomponente einen zweiten HF-Träger amplitudenmoduliert.
Bei der Wiedergabe werden die beiden modulierten Signale demoduliert,
kombiniert und zur Videoanzeige gekoppelt.
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Digitale
Auszeichnung läßt sich
durch Verwendung des Verbraucher-Videorecoders als digitaler Bitstrom-Recorder/-Player
erzielen. Der MPEG-kompatible Bitstrom (zum Beispiel Transportpakete)
kann durch Umformatierung und Verarbeitung zur Ermöglichung
von Aufzeichnung und Wiedergabe aufgezeichnet werden. In einem Wiedergabemodus
werden die Aufzeichnungsprozesse effektiv umgekehrt und der Bitstrom
wird wiederhergestellt, so daß er
das ursprüngliche
MPEG-Format und die
ursprünglichen
Zeitbeziehungen aufweist.
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Die
Materialkosten eines Verbraucher-Digitalrecorders können durch
Weglassen der MPEG-Verarbeitung oder -Decodierung minimiert werden.
Somit wird der MPEG-Paketstrom
von dem Recorder ohne Änderungen
oder Zusätze
aufgezeichnet und wiedergegeben. Daher wirkt der Verbraucher-Digitalrecorder
als ein Bitstromrecorder zur Programmverzögerungs- oder Zeitverschiebungsbenutzung.
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Das
MPEG-Komprimierungsverfahren verwendet intracodierte Einzelbilder
(I-Einzelbilder), vorwärts
vorhergesagte Einzelbilder (P-Einzelbilder) und bidirektionale vorhergesagte
Einzelbilder (B-Einzelbilder).
Diese drei Arten von Einzelbildern treten in als Bildergruppen oder
GOPs bekannten Gruppen auf. Die Anzahl der Einzelbilder in einer
GOP ist benutzerdefinierbar, kann aber zum Beispiel 12 oder 15 Einzelbilder
umfassen. Jede GOP enthält
ein I-Einzelbild,
das zur Übertragung
neben ein P-Einzelbild gelegt wird, dem eine Sequenz von B- und
P-Einzelbildern
folgt. Nur I-Einzelbilddaten können
unabhängig
von allen anderen Einzelbildern decodiert werden, P-Einzelbilder
können
aus einem vorausgehenden I- oder P-Einzelbild vorhergesagt werden.
Bidirektional vorhergesagte Einzelbilder oder B-Einzelbilder erfordern
Prädiktion
aus umgebenden I- oder P-Einzelbildern.
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In
einem analogen Verbraucher-VCR sind Spezialwiedergabemerkmale, wie
zum Beispiel Bild im Vorwärts-
oder Rückwärts-Shuttle,
Zeitraffer oder Slowmotion ohne weiteres erzielbar, da jede aufgezeichnete
Spur in der Regel ein Teilbild enthält, wobei angrenzende Spuren ähnliche,
aber zeitlich verschobene Bilder enthalten. Die Wiedergabe mit von
der aufgezeichneten Geschwindigkeit verschiedenen Geschwindigkeiten
führt dazu,
daß der
Wiedergabekopf bzw. die Wiedergabeköpfe mehrere Spuren überqueren
und erkennbare Bildsegmente wiederherstellen. Wenn jedoch ein MPEG-Signal
aufgezeichnet wird, nehmen die I-, P- und B-Einzelbilder jeder GOP angrenzende
Spuren ein. Beim Abspielen mit Wiedergabe- oder Normalgeschwindigkeit
müssen
die I-Einzelbilddaten zuerst wiederhergestellt werden, um die Rekonstruktion
nachfolgender P- und B-Einzelbilder zu gestatten. Wenn die MPEG-Aufzeichnung
mit von der Normalgeschwindigkeit abweichender Geschwindigkeit abgespielt
wird, wandeln die Abspielköpfe
Teile oder Segmente aus mehreren Spuren. Diese abgespielten Segmente
enthalten jedoch Teile einer GOP, die im Gegensatz zu dem Zustand
analoger Aufzeichnung nicht mehr Teile diskreter Aufzeichnungen
aus aufeinanderfolgenden Bildern repräsentieren. Stattdessen enthalten
die gewandelten Segmente Daten, die hauptsächlich aus vorhergesagten P- und B-Einzelbildern
der GOP resultieren. Da während
des Spezialwiedergabebetriebes die Menge an progressiv abgespielten
I-Einzelbilddaten mit zunehmender Spezialwiedergabegeschwindigkeit
abnimmt, besteht wenig Wahrscheinlichkeit, P- und B-Einzelbilder
aus wiedergegebenen Stücken
von I-Einzelbilddaten zu decodieren. Zusätzlich müssen, wenn die abgespielten
I-Einzelbilddaten
decodiert werden sollen, diese der von dem MPEG-Standard geforderten
Syntax genügen.
In einem Verbraucher-Digitalrecorder, der nicht dem MPEG-Strom zum
Umverteilen von I-Einzelbilddaten oder zur Bildung von Spezialwiedergabedaten
für redundantes
Aufzeichnen verarbeitet, kann Wiedergabe mit von normaler Wiedergabegeschwindigkeit
abweichender Geschwindigkeit ausgeschlossen werden.
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EP 0505985 A2 beschreibt
eine Codierungssteuerschaltung, die die I-, P- und B-Einzelbilddaten zeitlich
multiplext. Die I-Einzelbilddaten werden mit einem I-Prozeßflag identifiziert.
Während
der Wiedergabe wird, wenn das I-Prozeßflag erkannt wird, die Wiedergabegeschwindigkeit
durch eine Wiedergabegeschwindigkeit-Kennzeichnungsschaltung eingestellt
und mindestens die I-Bilddaten werden wiedergegeben. Während Spezialwiedergabe
wird das I-Prozeßflag
erkannt und die I-Einzelbilddaten können decodiert werden. Ein
Aufzeichnungspositions-Wiederaufnahmemechanismus setzt die Aufzeichnungsposition
der I-Einzelbilddaten aus der Ausgabe eines Flag-Detektors voraus.
Die Wiedergabegeschwindigkeit wird auf der Basis des Werts einer
Geschwindigkeitsmultiplikatorzahl zum Zeitpunkt der Wiedergabe und
der Ausgabe des Aufzeichnungspositions-Wiederaufnahmemechanismus gesteuert.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufzeichnungs- und Abspielvorrichtung umfaßt ein Wandlermittel zum Wiedergeben
eines Digitalsignals aus einem Medium. Ein Steuermittel steuert
einen Wiedergabemodus der Vorrichtung. An das Wandlermittel ist
ein Decodiermittel zum Decodieren des Digitalsignals und zum Ableiten
eines einen spezifischen Bildtyp anzeigenden Signals daraus angekoppelt.
Der Wiedergabemodus weist bei einer normalen Wiedergabegeschwindigkeit
eine erste Wiedergabeperiode und bei einer größeren Geschwindigkeit als die
Abspielgeschwindigkeit eine zweite Wiedergabeperiode auf. Die erste
und die zweite Periode wechseln ab mit der als Reaktion auf das
einen spezifischen Bildtyp anzeigenden Signal eingeleiteten ersten
Periode.
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Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist eine Aufzeichnungs- und Abspielvorrichtung an einen Eingang
einer Quelle eines MPEG-Bitstromsignals zur Aufzeichnung angekoppelt.
Ein erstes Wandlermittel zeichnet ein den MPEG-Bitstrom repräsentierendes
Digitalsignal auf und gibt es wieder. An das MPEG-Bitstromsignal ist ein
Steuermittel angekoppelt und erzeugt ein Signal, das ein Auftreten
eines intracodierten Einzelbildes in dem MPEG-Bitstrom anzeigt.
Ein zweites Wandlermittel zeichnet ein Servoreferenzsignal auf und
gibt dieses wieder. Ein Erzeugungsmittel reagiert auf das Anzeigesignal
zur Erzeugung eines Identifizierungssignals zur Aufzeichnung mit
dem Servoreferenzsignal.
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Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
besitzt eine Aufzeichnungs- und Abspielvorrichtung einen Spezialwiedergabe-Wiedergabemodus
mit den folgenden Schritten:
- a) Einleiten eines
Abspielmodus für
I-Einzelbildwiedergabe
aus einem aufgezeichneten Medium;
- b) Einleiten eines Schnellwiedergabemodus zum Vorbeigehen an
dem aufgezeichneten Medium;
- c) Wiederaufnahme des Wiedergabemodus zur Wiedergabe eines nachfolgenden
I-Einzelbildes aus dem Medium; und
- d) Steuern von Übergängen zwischen
dem Wiedergabe- und
dem Schnellwiedergabemodus als Reaktion auf eine vorbestimmte Sequenz
des Schnellwiedergabemodus.
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Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
besitzt eine Aufzeichnungs- und Abspielvorrichtung einen Spezialwiedergabe-Wiedergabemodus
mit den folgenden Schritten:
- a) Einleiten eines
Wiedergabemodus;
- b) Bestimmen einer mittleren Anzahl von Steuerspurimpulsen,
die zwischen I-Einzelbildern auftreten;
- c) Auswählen
eines Spezialwiedergabemodus;
- d) Zählen
von Steuerspurimpulsen zur Bestimmung eines Mittelwerts;
- e) Testen eines Zählwerts
auf Gleichheit mit der mittleren Anzahl; und
- f) Einleiten des Wiedergabemodus bei Zählwertgleichheit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine beispielhaftes Blockschaltbild mit verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
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2A zeigt
auf einem Medium unter Verwendung erfindungsgemäßer Ausführungsformen aufgezeichnete
Spuren.
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2B–2D zeigen
auf einem Medium aufgezeichnete Steuerspurimpulse, einschließlich verschiedener
erfindungsgemäßer Ausführungsformen.
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3A–3C zeigen
verschiedene Steuerspurimpulssignalformen, einschließlich Impulsbreitenmodulation
durch Ergänzungsinformationen.
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4A zeigt
das aufgezeichnete Muster von 2A.
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4B zeigt
eine Spezialwiedergabe ermöglichende
erfindungsgemäße Bandgeschwindigkeitssteuersequenz.
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4C zeigt
eine sich aus der in 4B dargestellten Steuersequenz
ergebende Spezialwiedergabe-Einzelbildsequenz.
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5 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm eines
erfindungsgemäßen Spezialwiedergabeverfahrens
zum Antizipieren einer ein I-Einzelbild enthaltenden Spur.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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1 zeigt
ein vereinfachtes Verbraucher-Digital-Audio-Videosystem. Ein Empfänger IRD 100 ist
an eine Empfangsantenne 50 angekoppelt abgebildet, obwohl
ein HF-moduliertes Signal aus einem (nicht gezeigten) Kabelverteilungsnetz
bereitgestellt werden kann. Das modulierte paketierte Signal wird
abgestimmt, demoduliert, und ein benutzerbestimmtes Programm wird
in dem Empfängerpaketselektorblock
mit der Bezeichnung RCV, PKT, SEL. 55 getrennt. Eine Ausgabe
des Empfängerpaketselektors 55 umfaßt einen
Transportpaketstrom von Audio-Video- und Steuerdaten, der durch
den Decoder 117 MPEG-decodiert wird. Der MPEG-Decoder arbeitet
in Verbindung mit einem Speicher (MEM. 116), der mehrere
Einzelbilder, einschließlich
des letzten I-Einzelbildes,
speichert. Im Fall eines MPEG-Datenstromverlusts
oder entstellter MPEG-Syntax werden der Decoder 117 und
der Speicher 116 durch die Steuerung 115 gesteuert,
um die Ausgangssignalerzeugung durch Wiederholen eines vorausgehenden Einzelbildes
aus dem Speicher 116 aufrechtzuerhalten. Verlust oder Verzerrung
des Datenstroms zum Beispiel aufgrund von Regen-Fading, Abspieldatenverlust,
Drop-Out oder Verzerrung bewirkt somit, daß das letzte Einzelbild dupliziert
wird, so daß für die Dauer
des Datenausfalls ein eingefrorenes oder Standeinzelbild produziert
wird. Der Decoder erzeugt Audio- und Videosignale, die an den Ausgangsblock O/P 118 angekoppelt
werden, der analoge Audio- und Videoausgangssignale 101 und 104 erzeugt,
die zur Überwachung
durch die Anzeige 300 gekoppelt werden.
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Die
Abspielpaketquelle 200, die zum Beispiel den Aufzeichnungsformaten
D-VHS oder DVC entspricht, ist in dem vereinfachten beispielhaften
Blockschaltbild von 1 dargestellt. Wie zuvor beschrieben,
können
Kostenbetrachtungen vorschreiben, daß der Digitalrecorder 200 keine
MPEG-Codierung und -Decodierung enthält. Daher wirkt der Digitalrecorder 200 als
ein Bitstromrecorder/-player und stellt Zeitverschiebungs- oder
Programmverzögerungsfähigkeit
bereit. Durch das Weglassen der MPEG-Decodierung und den Komplexitätsgrad,
der erforderlich ist, um die Fähigkeit
des Abspielens mit vom Standard abweichender Geschwindigkeit erforderlich
ist, wird die Bildwiedergabe mit Geschwindigkeiten, die von der
Wiedergabegeschwindigkeit abweichen, schwierig. Kurz gefaßt, koppelt
der Empfänger
IRD 100 über
den Digital-A/V-Bus 112 zur
Auszeichnung durch den Recorder 200 einen MPEG-kompatiblen Paketstrom. Ähnlich wird
ein Abspielpaketstrom über den
Bus 112 zur MPEG-Decodierung und Audio/Video-Erzeugung über den
Bus 112 gekoppelt.
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Der
in 1 dargestellte Player-Recorder 200 empfängt demodulierte
Transportpakete aus dem Empfänger
IRD 100 über
den bidirektionalen Datenbus 112. Der Transportpaketstrom
ist für
die Busübertragung
zum Beispiel als ein Superpaket mit Superpaketkopfteil formatiert
und wird über
einen Schnittstellenport 110 an den Datenbussen 112 angekoppelt.
Das formatierte Transportpaket wird in dem Recorder 200 mittels
des Schnittstellenports 210 empfangen, der einen Aufzeichnungsbitstrom 211 ableitet.
Die Schnittstellenports werden durch einen Steuerdatenstrom gesteuert,
der auf einem in dem Datenbus 112 enthaltenen separaten
Leiter geführt
wird. Steuersignale können
aus der Benutzereingabe durch Aktivierung von (nicht gezeigten) Steuerschaltern
oder durch vom Benutzer erzeugte Fernbedienungsbefehle abgeleitet
werden.
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Der
Aufzeichnungsbitstrom 211 wird zur Verarbeitung durch den
Aufzeichnungsblock DIG. REC. 215 gekoppelt. Der digitale
Aufzeichnungsblock 215 enthält einen Pufferspeicher, mit
dem die unterbrochene Ablieferung von Transportpaketen geglättet wird,
um ein besser für
Aufzeichnung geeignetes Signal zu produzieren. Der gepufferte Datenstrom
wird aus dem Pufferspeicher gelesen, um Sync-Blöcke zu bilden, die mit Fehlerdetektions-/-korrekturdatenwörtern codiert
werden können.
Der formatierte Sync-Block-Datenstrom kann wie beschrieben zur Aufzeichnung
moduliert und über
einen Selektorschalter A4 aus dem Aufzeichnungsblock DIG. REC. 215 gekoppelt
werden. Die Selektorschalter A4 und A5 werden als Reaktion auf den
gewählten D-VCR-Betriebsmodus gesteuert.
Zum Beispiel sind die Schalter A4 und A5 für Digitalbetrieb positioniert gezeigt,
wobei digitale Aufzeichnungssignale durch Schalterkontakte DR geroutet
und digitale Wiedergabedaten durch Schalterkontakte DP geroutet
werden. Ein Aufzeichnungs-Wiedergabe-Schalter
A6 koppelt den Datenstrom 251a zu und von Wandlerköpfen 251,
die sich an der Drehkopfbaugruppe 250 befinden. Analoger
Betrieb wird durch die alternativen Positionen der Schalter A4 und
A5 mit der Kennzeichnung analoge Aufzeichnung AR und analoge Wiedergabe
AP ermöglicht.
Sync-Blockformatierte Daten aus dem Aufzeichnungsblock DIG. REC. 215 werden zur
Aufzeichnung durch die Köpfe 251 auf
ein Magnetband 249 an die Drehkopfbaugruppe 250 angekoppelt.
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Während des
Abspielbetriebes werden Sync-Blockformatierte Daten aus dem Magnetband 249 durch
an der Baugruppe 250 positionierte Wandlerköpfe 251 wiedergegeben.
Das wiederhergestellte Signal wird durch den digitalen Abspielblock
DIG. REP. 220 demoduliert, um etwaige Aufzeichnungskanalmodulation
zu entfernen. Das Abspielsignal wird dann Fehlerdetektion und -korrektur
mittels der vor der Aufzeichnung eingefügten Datenwörter unterzogen. Nach der Fehlerkorrektur
wird die Sync-Block-Formatierung entfernt und der Transportpaketstrom
wiederhergestellt, so daß er
im wesentlichen dasselbe Paketformat und dieselbe Zeitsteuerung
wie an den Recorder zur Aufzeichnung gekoppelt aufweist. Der Transportpaketstrom
aus dem Block DIG. REP. 220 wird an den Schnittstellenport 210 angekoppelt,
der als Reaktion auf den Recorder- Wiedergabemodus den Paketstrom zur MPEG-Decodierung
durch den Decodierer 117 an den bidirektionalen Datenbus 112 ankoppelt.
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Der
Player-Recorder 200 enthält ein in dem gestrichelten
Kasten 201 repräsentiertes
Servosteuersystem. Im analogen Betrieb werden Synchronisierungssignale
AS in dem Analogaufzeichnungs-Prozessorblock 240 von
dem aufzuzeichnenden Analogsignal getrennt und werden an den Synchronisations-Sync-Generator 285 angekoppelt.
Synchronisation ist erforderlich, um sicherzustellen, daß der Servoblock 280 die
Rotation des Capstan-Motors 255 und des Drehkopfmotors 246 synchron
mit dem analogen Videosignal steuert. Einfach ausgedrückt muß die Capstan-Welle
das Band mit dem Analogsignal verriegelt mit einer konstanten Rate
ziehen, und der Drehkopf muß das
Analogsignal an vorbestimmten Medium-Positionen schreiben. Im Gegensatz zu Analogsignalen
kann der MPEG-Paketstrom jedoch nicht ohne weiteres für die Servosystemsteuerung des
Recorders 200 erforderliche Synchronisierungssignale AS
bereitstellen. Im digitalen Betrieb verwendet das Servosystem 201 daher
Synchronisierungssignale, die durch den Synchronisierungsgenerator 285 erzeugt
werden, der auf einen Kristalloszillator X bezogen ist. Somit liefert
der Sync-Generator 285 stabile Steuersignale, die sicherstellen,
daß die
Kopfbaugruppe 250 bei 30 Umdrehungen pro Sekunde verriegelt
und synchronisiert ist und das Band mit im wesentlichen derselben
Geschwindigkeit wie während
des Analogbetriebs transportiert wird.
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Zusätzlich zu
der Glättung
der unterbrochenen Ablieferung von Transportpaketen ermöglicht der Pufferspeicher
des Aufzeichnungsblocks 215 ein Aufzeichnen des Ausgangssignals 216 an
vorbestimmten Positionen auf dem Band 249. Zum Beispiel
kann Pufferspeicher synchron mit der Rotation der Kopfbaugruppe 250 ausgelesen
werden. Ähnlich kann
jeder Videodaten-Sync-Block, der aus dem Puffer formatiert wird,
so ausgelesen werden, daß er
in jeder aufgezeichneten Spur eine spezifische Position aufweist.
Die Synchronisation des Pufferspeichers des Blocks 215 wird
durch ein von der Steuerung 205 erzeugtes Steuersignal
CTRL. 1 bereitgestellt.
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Wie
aus analogen Aufzeichnungen bekannt ist, werden die Aufzeichnungskopfbaugruppe 246, 250 und
die Capstan Motorbaugruppe 253, 555 servogeregelt,
um synchron miteinander und synchron mit einem analogen Sync-Signal
zu rotieren. Während
des digitalen Aufzeichnens können
Kopf- und Capstan-Motor auf den kristallgesteuerten Synchronisierungsgenerator 285 bezogen
werden. Um Abspielsynchronizität
zwischen Capstan und Videokopftrommel sicherzustellen, wird an einem
unteren Bandrand eine Steuerspur aufgezeichnet, wie in der beispielhaften 2A gezeigt.
Steuerspurimpulse werden zum Beispiel aus der Kopftrommel abgeleitet und
weisen folglich eine Wiederholungsrate von 30 Hz auf. Für jede Kopftrommelumdrehung
markiert also ein Steuerspurimpuls eine Spur zum Beispiel mit einem
Azimutwinkel ⌀1.
Da die Kopftrommel zwei um 180 Grad beabstandete Köpfe verwendet,
werden nominal 60 Spuren pro Sekunde aufgezeichnet. Das aufgezeichnete
Steuerspursignal ist in 2B dargestellt
und zeigt einen Steuerspurimpuls, der den Anfang abwechselnder Spuren
markiert. In 2A sind zwölf Einzelbildgruppen von Bildern
dargestellt, und der Einfachheit halber sind longitudinale Audiospuren
und transversale Spurwinkel nicht gezeigt.
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Die
Wiedergabe mit von normaler Wiedergabegeschwindigkeit abweichenden
Geschwindigkeiten kann vorteilhafterweise durch Verwendung einer gespeicherten
automatisierten Wiedergabesteuersequenz ermöglicht werden, die den Recorder-Steuermodus
zwischen normaler Wiedergabegeschwindigkeit und Betrieb mit schneller Wiedergabegeschwindigkeit
alterniert. Im schnellen Wiedergabebetrieb bleibt die Capstan-Andruckwalze 254 in
Eingriff mit der Capstan-Welle 253 und die Drehgeschwindigkeit wird
unter Servoregelung erhöht
und aufrechterhalten. Zum Beispiel sind in 2A 12
Einzelbildgruppen von Bildern dargestellt, die sich im Mittel alle
24 Spuren wiederholen, wobei die ersten beiden Spuren mit I-Einzelbilddaten
abgebildet sind. Wenn ein Betrieb mit normaler Wiedergabegeschwindigkeit
von einer beliebigen Position in den Spurmustern von 2 aus eingeleitet wird, müssen I-Einzelbilddaten innerhalb
von 24 Spuren oder 12 Impulsen der Steuerspur (CT) wiederhergestellt
werden. In der oben beschriebenen automatisierten Steuersequenz
kann somit ein Betrieb mit normaler Wiedergabegeschwindigkeit für eine Dauer
von 12 CT-Impulsen aktiviert werden, und eine schnelle Wiedergabe
zum Beispiel mit vierfacher Geschwindigkeit, für ungefähr 256 Steuerspurimpulse
ausgewählt
werden. Diese beispielhafte automatisierte Spezialwiedergabesequenz tastet
daher die aufgezeichnete Spuren ungefähr alle 2 Sekunden ab, entsprechend
ungefähr
8,5 Sekunden abgelaufenen Bandes oder abgelaufener Programmzeit
bei Trommelgeschwindigkeiten von 30 Hz bzw. etwa 10 Sekunden bei
Geschwindigkeiten von 25 Hz. Somit wird ein Vorwärts-Suchspezialwiedergabemodus bereitgestellt,
der eine Reihe von Stand-I-Einzelbild-Bildern mit einem Abstand
von nominal 8–10
Sekunden vergangener Programmzeit umfaßt. In Schnellwiedergabeperioden
wird die wiedergegebene MPEG-Syntax möglicherweise entstellt und
der Datenstrom verloren, der IRD-Decoder 117 und der Speicher 116 halten
jedoch vorteilhafterweise das Ausgangssignal durch Wiederholen des
letzten vorausgehenden Einzelbildes aus dem Speicher aufrecht. Ähnlich kann
ein Rückwärts-Suchspezialwiedergabemodus
bereitgestellt werden, wobei die Capstan-Rotation für die Dauer
der beispielhaften 256 Steuerspurimpulse umgekehrt wird.
Eine solche umgekehrte Bandbewegung erfordert jedoch einen gesteuerten
Betrieb der Bandaufnahme- und Zuführungsbandspulen, um Schlupf
oder eine Überanspannung,
die Bandbeschädigung
verursacht, zu verhindern.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform empfängt die
Steuerung 205 das Steuerdatensignal 202 über die
Steuerleitung 202a aus der Busschnittstelle 210.
Das Steuerdatensignal 202 wird in dem IRD 100 erzeugt
und enthält
eine Signalkomponente IF, die das Auftreten eines I-Einzelbildes in
dem zur Aufzeichnung gekoppelten Transportpaketstrom markiert. Das
Intra-Einzelbildmarkierungssignal
IF kann mittels eines Kopfteils, der zu einem für die Transportpaketbuskommunikation
verwendeten Superpaket hinzugefügt
wird, zu dem Recorder 200 übermittelt werden, oder als
ein über
den Bus 112 gekoppeltes separates Steuersignal. Der Superpaketkopfteil
wird von dem digitalen Aufzeichnungsblock 215 gelesen und
die IF-Markierung
extrahiert und über
die Steuerleitung 205a zu der Steuerung 205 gesendet.
Bei einer alternativen Anordnung kann der digitale Aufzeichnungsblock 215 den
Bitstrom 211 filtern, um das Auftreten eines Intra-Einzelbildes zu bestimmen,
indem Bildkopfteilinformationen aus GOP- und Sequenzkopfteilen extrahiert
werden. Die Steuerung 205 kann das I-Einzelbildmarkierungssignal IF zusammen
Kopf- und Capstan-Phaseninformationen zur Bildung des Steuersignals
CTRL 1 verwenden. Das Steuersignal CTRL 1 steuert
das Auslesen aus dem Pufferspeicher des Blocks 215, um
sicherzustellen, daß das
Aufzeichnen von I-Einzelbilddaten
in Spuren mit demselben aufgezeichneten Azimut eingeleitet wird.
Die erfindungsgemäße Benutzung
der I-Einzelbildmarkierung IF stellt somit sicher, daß jede I-Einzelbildaufzeichnung
in Spuren desselben aufgezeichneten Azimutwinkels eingeleitet wird.
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In
der beispielhaften 2A ist ein Magnetband 249 gezeigt,
auf das ein MPEG-repräsentatives Signal
mit einer Gruppe-von-Bildern-Größe von 12 Einzelbildern aufgezeichnet
wurde. Intracodierte Daten sind in 2A mit
horizontaler Schraffierung gezeigt und sind mit in Spur 1 eingeleiteter
Aufzeichnung mit einem Azimutphasenwinkel ⌀1 und Fortsetzung in Spur 2 mit
einem Azimutphasenwinkel ⌀2
abgebildet. Vorwärts
vorhergesagte oder P-Einzelbilddaten werden in Spur 3 mit
einem Azimutphasenwinkel ⌀1
aufgezeichnet und sind diagonal schraffiert gezeigt. Die übrigen 9
Einzelbilder dieser beispielhaften 12-Einzelbild-GOP werden in den
folgenden, nicht schraffierten Spurbereich geschrieben. Da die Aufzeichnungskopftrommel
mit 1800 RPM rotiert und zwei diametral gegenüberliegende Köpfe aufweist, werden
nominal 60 Spuren pro Sekunde geschrieben. Somit ist die GOP-Größe von 12
Einzelbildern als 24 Spuren einnehmend dargestellt. Da die Menge an
in jedem komprimierten Einzelbild vorhandenen Daten jedoch abhängig von
Bewegung und Szenenkomplexität
variiert, kann die tatsächliche
Dauer einzelner Einzelbilder variieren. Die Dauer einer GOP kann
daher variieren und somit erfordern, daß ungefüllte Aufzeichnungsspurkapazität mit Nullen
gefüllt wird.
In den einfachen aufgezeichneten Spurmustern der beispielhaften 2A können I-Einzelbilddaten die
durch Spur 1 und 2 bereitgestellte Datenkapazität vollständig füllen oder
auch nicht, und daher kann die Aufzeichnung von P-Einzelbilddaten in
Spur 2 eingeleitet und in Spur 3 fortgesetzt werden. Ähnliches
gilt für
die übrigen
Einzelbilder einer Gruppe von Bildern, die aufeinanderfolgend geschrieben
werden und zwischen angrenzenden aufgezeichneten Spuren verteilt
sein können.
Zusätzlich
wird die GOP-Größe benutzerdefiniert
und kann willkürlich
verändert
werden, wenn eine neue GOP mit einem I-Einzelbild eingeleitet wird.
Die vorteilhafte Kopplung der I-Einzelbildmarkierung IF stellt daher
sicher, daß jede
I-Einzelbildaufzeichnung immer mit derselben Azimutphase eingeleitet
wird. Zum Beispiel weisen in 2A I-Einzelbildspuren
einen Azimut ⌀1
auf und werden mit einem Steuerspurimpuls angezeigt, wie in 2B gezeigt.
Steuerspurimpulse werden zum Beispiel von der Kopftrommel abgeleitet,
besitzen eine Wiederholungsrate von 30 Hz und markieren eine Spur
jedes Paars (zum Beispiel ⌀1)
für jede
Kopftrommelumdrehung.
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Bei
einer weiteren erfindungsgemäßem Ausführungsform
kann die Spezialwiedergabe vorteilhafterweise durch gesteuerte Wiedergabe
nur von Spuren ermöglicht
werden, die intracodierte oder I-Einzelbilddaten enthalten. Da die
I-Einzelbildmarkierung IF die aufgezeichnete Spurauswahl bestimmt,
d.h. Azimut ⌀1
oder ⌀2
und Steuerspurimpulse abwechselnde Spuren markieren, können Spuren,
die I-Einzelbilddaten enthalten, vorteilhafterweise für die Wiedergabe
identifiziert werden. Um die Abspielidentifikation für I-Einzelbilddaten
zu ermöglichen,
werden vorteilhafterweise während
des Aufzeichnens spezifische Steuerspurimpulse mit dem Signal A
moduliert, das wie zuvor beschrieben von dem Auftreten von I-Einzelbilddaten
in dem Aufzeichnungsbitstrom 211 abgeleitet wird. Das Signal
A moduliert somit das Steuerspursignal, um I-Einzelbilder enthaltende
Spuren zu markieren. 2C zeigt einen vergrößerten Teil
des in 2B abgebildeten Steuerspursignals. Der
in der beispielhaften 2C gezeigte Teil ist zum Beispiel
um ein in Spur 25 aufgezeichnetes I-Einzelbild zentriert
und illustriert eine Sequenz wiedergegebener Steuerspurimpulse.
Der mit einem durchgezogenen schwarzen Teil gezeigte Impuls A markiert
die I-Einzelbildspur 25 und wurde vorteilhafterweise während des
Aufzeichnens impulsbreitenmoduliert, um spezifisch I-Einzelbilddatenspuren
anzuzeigen.
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Beim
VHS-Format ist Steuerspur-Impulsbreitenmodulation bekannt und dient
zum Ermöglichen des
Suchens mit Systemen wie zum Beispiel VISS (Video Index Search Signal)
oder VASS (Address Search Signal). Kurz gefaßt funktioniert jedoch die Steuerspur-Impulsbreiten modulation
folgendermaßen.
Während
des Abspielens werden die ansteigenden Flanken des Steuerspursignals
(abgebildet durch Pfeilspitzen in 3A) zur
Wiedergabegeschwindigkeitssteuerung verwendet. Die hintere, nicht
zeitkritische Flanke des Steuerspurimpulses kann jedoch steuerbar
phasenverschoben oder umpositioniert werden. Daten lassen sich durch
Variieren der Phase oder Position der hinteren Flanke des aufgezeichneten
Steuerspursignals zwischen zwei distinkten Phasen oder Positionen,
die digital true and false oder eins- und nullwertige Datenbit repräsentieren,
codieren.
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3A zeigt
ein Standard-Steuerspur-Impulssignal mit einem nominalen Impulsbreitentastverhältnis zwischen
50% und 60%. 3B zeigt einen phasenmodulierten
Steuerspurimpuls, der sowohl logische "1"-
als auch logische "0"-Werte zeigt. Eine
logische "1" wird zum Beispiel
durch Vorrücken der
Phase der hinteren Flanke codiert, wodurch der positive Teil des
Steuerimpulses auf eine Dauer von etwa 27,5 der Impulswiederholungsperiode
verkürzt wird.
Ein logischer "0"-Wert verzögert die
hintere Flanke im Vergleich zu einem nominalen Tastverhältnis von
50%, um zum Beispiel einen Impuls mit einer Dauer von 60% zu produzieren. 3C zeigt
für die Aufzeichnung
geformte modulierte Steuerspurimpulse. Einfache Zeitsteuerungs-
und Torschaltungen können
zwischen Impulsen mit einem Tastverhältnis, das länger oder
kürzer
als eine Referenzdauer (z.B. 50%) ist, unterscheiden.
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Vorteilhafterweise
kann eine zusätzliche Steuerspuridentifikation
bereitgestellt werden, um Spuren anzuzeigen, die zum Beispiel vorwärtsvorhergesagte
Einzelbilder, P-Einzelbilder oder bidirektional codierte Einzelbilder
(B-Einzelbilder) enthalten. Solche zusätzlichen Daten können P-
und/oder B-Einzelbilder
durch eine zusätzliche
Impulscodierung zwischen 28% und 60% Tastverhältnis des Steuerspurimpulses
anzeigen. Solche P- oder B-Einzelbildanzeiger
können
zur Vereinfachung der Detektion dem Auftreten eines vorausgehenden
I-einzelbildcodierten
Steuerspurimpulses folgen und durch diesen freigegeben werden. Zum
Beispiel zeigt 2D einen vergrößerten Teil
des Steuerspursignals, zentriert um die I-Einzelbildspur 25 (siehe 2A). 2D zeigt
eine Sequenz wiedergegebener Steuerspurimpulse, wobei Impuls A 25
markiert und Impuls B, der mit horizontaler Schraffierung gezeigt
ist, vorteilhafterweise impulsbreitenmoduliert ist, um P-Einzelbilddatenspuren,
wie zum Beispiel die Spur 27, anzuzeigen.
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Die
vorteilhafte Verwendung der Steuerspur-Impulsmodulation ermöglicht eine Identifikation aufgezeichneter
Spuren während
der Wiedergabe mit Wiedergabegeschwindigkeit und von Wiedergabegeschwindigkeit
verschiedenen Geschwindigkeiten. Spezifische Spuren, wie zum Beispiel
intracodierte Daten oder intracodierte und vorwärtsvorhergesagte Daten, können identifiziert
und wiedergegeben werden. Spuren, die als in Spezialwiedergabe nicht
decodierbar identifiziert und daher unerwünscht sind, können mit
erhöhter
Bandgeschwindigkeit vergehen gelassen werden. Durch Identifizieren
von ausgezeichnetem Spurinhalt wird ein erfindungsgemäßes Verfahren
der Spezialwiedergabe ermöglicht, wobei
decodierbare Daten, zum Beispiel intracodierte oder intracodierte
und vorwärtsvorhergesagte
Daten, mit normaler Geschwindigkeit abgespielt werden können, wobei
unerwünschte
Datenspuren mit erhöhter
Bandgeschwindigkeit vergehen gelassen werden. 4A zeigt
das Medium und aufgezeichnete Signale von 2A. 4B zeigt
ein beispielhaftes automatisiertes Spezialwiedergabe-Bandgeschwindigkeitsprofil
mit Bereichen verschiedener Bandgeschwindigkeit (S, P, A, F und
D), die zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten. Zum Beispiel entspricht Bereich
S einem Zustand eines gestoppten Bands vor der Wiedergabe.
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Bereich
P repräsentiert
Betrieb mit normaler Wiedergabegeschwindigkeit, der für die Dauer
der intracodierten Daten aufrechterhalten wird, von denen in diesem
Beispiel angenommen wird, daß sie
in zwei aufgezeichneten Spuren (1 und 2) enthalten
sind. Da der modulierte A-Impuls den Anfang eines I-Einzelbildes
markiert, wird die tatsächliche
aufgezeichnete Dauer nicht markiert und daher kann der Wiedergabemodus
(angezeigt durch den Bereich P) für zwei oder mehr Steuerspurzählwerte
aufrechterhalten werden. Im Anschluß an den Steuerspurzählwertbestimmungsbereich
P wird das Band während
des Bereichs A beschleunigt, um mit einer höheren Geschwindigkeit (zum
Beispiel vierfach) transportiert zu werden. Das beispielhafte automatisierte
Spezialwiedergabe-Bandgeschwindigkeitsprofil von 4B zeigt
einen Bereich F des Schnellwiedergabezustands mit einer Dauer von
nominal 5 Spuren oder ungefähr
zwei CT-Impulszählwerten.
Die Implementierung einer solchen kurzen Dauer kann aufgrund der
mechanischen Beschränkungen
der Capstan-Trägheit und
Band- und Spulenmassen schwierig sein. Das in 4B dargestellte
automatisierte Geschwindigkeitsprofil kann jedoch modifiziert werden, um
spezifische Recordermechanismen zu berücksichtigen. Die in 4B dargestellte
automatisierte Spezialwiedergabesequenz kann zu einer Sequenz decodierter
Einzelbilder führen,
die in 4C horizontal, vertikal und
zeitlich abgebildet ist. Offensichtlich wird die Anzahl wiederholter
Einzelbilder durch die Verfügbarkeit
eines neu wiedergegebenen decodierbaren Datenstroms bestimmt. Gäbe man nur I-Einzelbilder
von 4A wieder, würde
das Programm mit zwölfmal
der Normalgeschwindigkeit betrachtet (unter der Annahme einer 12-Einzelbild-GOP).
Wenn ein wiedergegebenes Einzelbild für ungefähr die Dauer einer GOP gehalten
oder wiederholt wird, besteht keine tatsächliche oder wahrgenommene
Beschleunigung der Programmablieferung und die aufgezeichneten beweglichen
Bilder werden effektiv als eine Reihe von Standbildern repräsentiert.
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In
dem Beispiel von 4A wird somit die Programmablieferungsrate
um etwas mehr als zweimal vergrößert. Das
wiedergegebene Auftreten des I-Einzelbildmarkierungsimpulses
A kann zur Einleitung eines Zählwerts
nachfolgender nicht modulierter Steuerspurimpulse verwendet werden,
um das Auftreten der nächsten
automatisierten Wiedergabesequenz zu bestimmen oder vorherzusagen.
Eine Schnellwiedergabedauer von mehr als einer GOP kann ermöglicht werden,
indem man A-Impulse zählt und
dann bremst, um vor dem Auftreten des nächsten I-Einzelbildes eine
normale Wiedergabegeschwindigkeit anzunehmen.
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Wie
bereits beschrieben, kann das Steuerspursignal moduliert werden,
um den Impuls A zu ergeben, der vorteilhafterweise ferner von der
Recordersteuerlogik 204 zur erfindungsgemäßen Bestimmung
einer mittleren Länge
wiedergegebener Bildgruppen verwendet werden kann. Zum Beispiel
kann in einem Normalwiedergabezustand die Steuerlogik 205 Signale
von dem Steuerspurprozessor 208 empfangen, die wiedergegebene
I-Einzelbilder anzeigen. Mit diesen I-Einzelbildmarkierungen kann
man die Länge
oder Dauer wiedergegebener Bildgruppen oder GOPs adaptiv messen,
indem die Anzahl der zwischen I-Einzelbildmarkierungen auftretenden Steuerspurimpulse
gezählt
wird. Die Abspiel-GOP-Längen
können
gemittelt und verarbeitet werden, zum Beispiel durch Subtraktion,
um eine Antizipierung des nächsten
I-Einzelbildes bereitzustellen und um Medium-Verlangsamung zu berücksichtigen,
wie durch den Bereich D von FIG. B angegeben.
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5 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
zum dynamischen und adaptiven Antizipieren eines Abspielauftretens
einer Spur, die ein I-Einzelbild enthält. In 5 wird im
Schritt 100 ein Wiedergabemodus gewählt, und wie beschrieben wird
das aufgezeichnete Signal wiedergegeben, obwohl die Decodierung
jedoch möglicherweise
erst dann erfolgt, wenn ein I-Einzelbild wiedergegeben wird. Im
Schritt 200 wird das Abspiel-I-Einzelbild oder alternativ dazu der Steuerspur-I-Einzelbild-Markierungsimpuls
A gemessen, um das mittlere Intervall zwischen I-Einzelbildern oder
Markierungsimpulsen zu bestimmen. Dieser mittlere Intervallwert
repräsentiert
die Dauer jeder Bildgruppe (GOP) und wird gemittelt, um Effekte
verkürzter
oder variabler GOPs zu verringern oder zu beseitigen. Im Schritt 200 wird
die Summierung bzw. der Zählwert
wiedergegebener Steuerspurimpulse durch I-Einzelbilder oder Markierungsimpulse
freigegeben oder torgeschaltet, somit um eine direkte lineare Messung
der Dauer jeder GOP bereitzustellen. Der Steuerspurimpulszählwert wird
gemittelt und ein Wert N bestimmt. Da Steuerspurimpulse während des
Schnellwiedergabe- oder des Shuttle-Modus wiederhergestellt werden,
kann man die nächste
ein I-Einzelbild
enthaltende Spur durch Zählen
von CT-Impulsen
finden und darauf zugreifen. Da die Abspielvorrichtung und das Aufzeichnungsmedium Trägheit aufweisen,
wird der Mittelwert N jedoch im Schritt 300 zum Beispiel
durch Subtraktion eines Verlangsamungswerts D verarbeitet, um einen
kleineren CT-Impulszählwert
zu erhalten, der das Auftreten der nächsten I-Einzelbildspur antizipiert
und Capstan-Servo-Verlangsamung
und Spurakquisition ermöglicht.
Es werden verschiedene Verlangsamungswerte in Beziehung mit der
Schnellwiedergabe- oder Shuttle-Geschwindigkeit verwendet. Im Schritt 300 befindet
sich somit die Abspielvorrichtung in einem Wiedergabemodus und bestimmt
einen mittleren CT-Impulszählwert
für das
nächste
I-Einzelbild. Im Schritt 400 wird ein Test durchgeführt, um
die Auswahl eines Spezialwiedergabemodus zu bestimmen. Ein NEIN
im Schritt 400 bildet eine Schleife, die wartet, bis Spezialwiedergabe
gewählt
wird, was zu einem JA führt.
Durch das JA im Schritt 400 wird im Schritt 500 ein
Zähler
gesetzt, freigegeben oder geladen mit dem Wert (N – D). Der Zähler wird
im Schritt 600 mit wiedergegebenen Steuerspurimpulsen erniedrigt
und im Schritt 700 auf einen Nullwert geprüft. Der
Spezialwiedergabemodus wird für
von null verschiedene Zählwerte
durch ein NEIN im Schritt 700, der in einer Schleife zum
Schritt 400 zurückführt, aufrechterhalten.
Wenn Schritt 700 jedoch JA testet, wird die nächste ein
aufgezeichnetes I-Einzelbild
enthaltende Spur antizipiert und ein Wiedergabemodus eingeleitet
(Schritt 800). Die Schritte 400 bis 800 werden
durch das Auftreten des wiedergegebenen I-Einzelbildes oder des
Steuerspurmarkierungsimpulses A, wodurch der Zähler im Schritt 500 gesetzt
oder geladen wird, wiederholt. Der Spezialwiedergabemodus wird beendet,
wenn Schritt 400 NEIN testet, wie zum Beispiel als Reaktion
auf einen Benutzerbefehl.
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Das
in dem beispielhaften Flußdiagramm von 5 abgebildete
Verfahren verwendet Steuerspurimpulse (markiert während der
Aufzeichnung) zur Anzeige des aufgezeichneten Auftretens eines I-Einzelbildes.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann jedoch das beispielhafte Verfahren von 5 mit Aufzeichnungen
ohne Steuerspur-I-Einzelbild-Markierungsimpulse
verwendet werden. Bänder
ohne Steuerspurmarkierungsimpuls A können nach den abgebildeten
Schritten wiedergegeben werden. Die Bestimmung der mittleren GOP-Größe (Schritt 200)
im Hinblick auf den Steuerspurimpulszählwert wird jedoch mittels
I-Einzelbildmarkierung oder Impulsen, zum Beispiel des Signals IFR,
das aus dem decodierten wiedergegebenen MPEG-Datenstroms zum Beispiel
IRD 100, abgeleitet wird, ermöglicht. Das Abspiel-I-Einzelbildsignal IFR
wird, wie bereits beschrieben wurde, an die Steuerung 205 angekoppelt
und wird verarbeitet, um einen Mittelwert der GOP-Größe zu bestimmen.
Wenn Spezialwiedergabebetrieb gewählt wird, wird eine automatisierte
Spezialwiedergabesteuersequenz aus dem Speicher gelesen, wobei die
Steuersequenz durch das Auftreten des I-Einzelbildsignals IFR eingeleitet
wird, das den Zähler
setzt (Schritt 500). Der Zeitraum zwischen Wiedergabe mit
normaler Geschwindigkeit wird dann wie zuvor beschrieben durch den
verarbeiteten mittleren GOP-Wert bestimmt. Aufzeichnungen ohne I-einzelbildcodierte
Steuerspuren können
somit in einem Spezialwiedergabe-Betriebsmodus abgespielt werden.