ES2206428T3 - Vcr digital con velocidad de reproduccion no-estandar. - Google Patents

Abstract

Método para grabar una señal que representa imágenes de vídeo digital en una cinta magnética que tiene un formato pista explorado helicoidalmente, que comprende los pasos de: a) determinar un área común sobre cada pista transducida durante un número predeterminado de velocidades de reproducción en direcciones hacia delante y hacia atrás; b) tratar dicha señal que representa imágenes de vídeo digital para que tenga una frecuencia de datos adecuada para la colocación de la grabación en dicha área pista común; y, c) multiplexar dicha señal que representa imágenes de vídeo digital y dicha señal tratada que representa imágenes de vídeo digital para la colocación de la grabación en dicha cinta magnética (504), de tal manera que dicha señal que representa imágenes de vídeo digital esté situada en dicha área de pista común.

Description

VCR digital con velocidad de reproducción no-estándar.

Este invento se refiere al campo de la grabación digital de vídeo y, en particular, a la reproducción de una señal de vídeo de alta definición a una velocidad no estándar.

Antecedentes de la invención

Un comité de normalización ha propuesto un aparato de grabación digital de cintas de vídeo que emplea un formato de exploración helicoidal. La norma propuesta especifica la grabación digital de señales de televisión de definición estándar (SD), por ejemplo NTSC o PAL, y señales de televisión de alta definición que tienen una estructura compatible con MPEG, tal como una señal Gran Alianza propuesta. El aparato de grabación SC utiliza un formato de señal de vídeo de componente comprimido que emplea DCT intracampos/intracuadros con cuantificación adaptable y codificación de longitud variable. El formato de pista SC comprende pistas de 10 \mum, grabadas azimutalmente sin bandas de seguridad, con 10 ó 12 pistas por estructura NTSC o PAL, respectivamente El casete de cinta emplea cinta de 1/4'' de ancho con un medio de grabación de metal evaporado. El SD digital VCR o DVCR, está destinado al consumo del usuario y tiene suficiente capacidad para grabación de datos para grabar señales NTSC (PAL) o señales de televisión avanzadas.

Se ha desarrollado una señal de televisión avanzada o ATV por parte del consorcio Grand Alliance (GA). Un documento específico titulado Especificación del Sistema HDTV de Grand Alliance fue publicado en el Acta de 1994 del Registro de Actas de la 48ª Conferencia Anual de Ingeniería de Radiodifusión. Le señal GA emplea un método de codificación compatible con MPEG, que utiliza una imagen codificada intracuadros, denominada cuadro I, un cuadro predicho hacia adelante, denominado cuadro P, y un cuadro predicho bidireccionalmente, denominado cuadro B. Estos tres tipos de cuadros aparecen en un grupo conocido como un GOP o Grupo De Imágenes (Group of Pictures). El número de cuadros en un GOP es definible por el usuario, pero puede ser, por ejemplo, 15 cuadros. Cada GOP contiene un cuadro I, que linda con cuadros B, que están intercalados, entonces, con cuadros P.

En un VCR analógico de uso doméstico, los aspectos técnicos de "Reproducción Trucada" o aspectos TP tales como imagen en vaivén hacia adelante ó hacia atrás, movimiento rápido o lento, se pueden lograr fácilmente, ya que cada pista grabada contiene, típicamente, un campo. En consecuencia, la reproducción a velocidades distintas de la estándar, da por resultado que la cabeza o cabezas de reproducción crucen múltiples pistas y recuperen segmentos de imágenes horizontales reconocibles. El GOP de una señal de televisión avanzada o señal de ATV (Advanced Television), que emplea cuadros I, P y B, puede grabarse ocupando múltiples pistas sobre la cinta magnética, por ejemplo, 10 pistas por cuadro y 150 pistas por GOP. Planteado sencillamente, cuando se hace funcionar a un DVCR a una velocidad de reproducción no estándar, las cabezas de reproducción transmiten secciones o segmentos de múltiples pistas. Desgraciadamente, estos segmentos de pista ya no representan secciones procedentes de registros discretos de campos de imagen consecutivos. En lugar de ello, los segmentos contienen datos resultantes, fundamentalmente, de cuadros predichos del GOP. Durante el funcionamiento a la velocidad de reproducción, se recuperan los datos de los cuadros I, lo que permite la reconstrucción de los cuadros predichos B y P. Claramente, durante el funcionamiento en operación "Reproducción Trucada", la cantidad de datos de cuadro I recuperados disminuye progresivamente a medida que aumenta la velocidad TP. En consecuencia, la posibilidad de reconstruir cuadros B y P a partir de los pedazos reproducidos de datos de cuadros I es virtualmente cero. Así pues, la inclusión de los aspectos de "Reproducción Trucada", o reproducción a velocidad no estándar, requiere que sean grabados datos específicos, los cuales, cuando se reproducen en un modo TP, son capaces de reconstruir las imágenes sin el uso de información de los cuadros adyacentes. Además, ya que son grabados datos específicos, la situación física de la pista puede ser tal que permita la recuperación en un modo TP.

El documento EP-A-0 353 758 describe un método de grabación de datos normales junto con datos Reproducción Trucada, incluyendo el último una versión submuestreada de los datos de imagen original en que sólo se mantiene cada cuadro nth. Los datos de reproducción trucada de un cuadro son repetidos múltiples veces en pistas consecutivas para que como mínimo una copia de los bloques de datos de la búsqueda sea reproducida en múltiples modos reproducción trucada.

Resumen de la invención

De acuerdo con una disposición del invento, un método para grabar una señal que representa una imagen digital de vídeo sobre una cinta magnética que tiene un formato de pista explorada helicoidalmente, comprende los pasos de: determinar un área común sobre cada pista transmitida durante un número predeterminado de velocidades de reproducción en sentido de avance y de retroceso; procesar la señal que representa la imagen digital de vídeo para tener una velocidad de datos adecuada para la colocación grabada en el área de pista común; y, multiplexar la señal que representa la imagen digital de vídeo y la señal que representa la imagen de vídeo digital para la colocación de su grabación sobre la cinta magnética de tal manera que la señal que representa la imagen de vídeo digital procesada esté situada en el área de pista común.

De acuerdo con una realización preferente, el paso de determinar un área común comprende: seleccionar un número predeterminado de velocidades de reproducción hacia adelante; seleccionar un número predeterminado de velocidades de reproducción en sentido inverso; determinar un área común de pista sobre cada pista explorada helicoidalmente transmitida durante las velocidades de reproducción predeterminadas hacia adelante y en sentido inverso; y determinar la capacidad de datos del área de pista común.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra un modelo de pista grabada que muestra la situación de los diversos sectores de datos, tal como se especifica para un DVCR de definición estándar.

La Figura 2 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición, con áreas de recuperación de bloques de sincronización, a dos veces la velocidad de repetición.

La Figura 3 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición, con áreas de recuperación de bloques de sincronización, a cuatro veces la velocidad de repetición.

La Figura 4 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición, con áreas de recuperación de bloques de sincronización, a ocho veces la velocidad de repetición.

La Figura 5 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición, con áreas de recuperación de bloques de sincronización, a dieciséis veces la velocidad de repetición.

La Figura 6 contiene tablas que muestran bloques de sincronización de audio y vídeo recuperados a diversas velocidades de reproducción en modo trucado.

La Figura 7A ilustra bloques de sincronización recuperados a 2, 4, 8 y 16 veces la velocidad de repetición.

La Figura 8 ilustra una primera realización de un modelo de pista grabada que muestra posiciones ventajosas de los bloques de sincronización para la colocación de datos de "Reproducción Trucada" del invento.

La Figura 9 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y las áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a tres veces la velocidad de reproducción.

La Figura 10 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y las áreas pista de recuperación de bloques de sincronización a tres veces la velocidad de reproducción.

La Figura 11 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y las áreas pista de recuperación de bloques silenciadores a 19 veces la velocidad de reproducción.

La Figura 12 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y las áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a menos 1 veces la velocidad de reproducción.

La Figura 13 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y las áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a menos 7 veces la velocidad de reproducción.

La Figura 14 ilustra el camino seguido por la cabeza de repetición y áreas pista de recuperación de bloques silenciadores a menos 17 veces la velocidad de reproducción.

La Figura 15 ilustra bloques silenciadores recuperados a velocidades de reproducción de 3, 9 y 19 veces hacia adelante y 1, 7 y 17 veces la velocidad de reproducción en sentido inverso.

La Figura 16 ilustra una segunda realización de un modelo de pista grabada que muestra las posiciones de los bloques de sincronización del invento para la grabación de los datos "Reproducción Trucada" del invento.

La Figura 17 ilustra un sector de datos de vídeo grabado con una señal de ATV y una señal de "Reproducción Trucada" del invento.

La Figura 18A ilustra la disposición de los datos dentro de un sync bloque SD. La Figura 18B ilustra un sync bloque formateado ventajosamente para grabar las dos señales de datos, la ATV y la señal "Reproducción Trucada" de la invención.

La Figura 18A ilustra la disposición de los datos dentro de un bloque de sincronización SD. La Figura 18B ilustra un bloque de sincronización formateado ventajosamente para grabar señales de datos tanto de ATV como de "Reproducción Trucada" de la invención.

La Figura 19 es un diagrama de bloques de sistema de un aparato de grabación de vídeo en casete ATV que emplea las características de grabación y repetición en "Reproducción Trucada" del invento.

La Figura 20 es un diagrama de bloques de sistema de un codificador y descodificador "Reproducción Trucada" del invento.

La Figura 21 es un diagrama de bloques del sistema que muestra un aparato de grabación SD y el control del invento relativo a la repetición en "Reproducción Trucada" y a la reproducción de vídeo de alta definición.

Descripción detallada

La Figura 1 muestra un formato de pista grabada para un aparato de grabación digital de vídeo en casete, de exploración helicoidal, definición estándar (SD) y consumo doméstico. El área de datos efectiva mostrada en la Figura 1 comprende cuatro sectores en los cuales hay grabados tipos específicos de datos. El sector de datos de Información sobre Inserción y Pista o ITT (Insert and Track Information) se usa para seguimiento y edición, y a continuación viene ocupa 14 bloques de sincronización, numerados del 0 al 13. Un segundo intervalo de edición G2 viene a continuación del sector de datos de audio, al que le sigue un sector de datos de vídeo que comprende 149 bloques de sincronización, numerados del 0 al 148. Un tercer intervalo de edición G3 sigue al sector de datos de vídeo al que, a su vez, le sigue un sector de grabación de subcódigo. Se especifica que el aparato de grabación digital de vídeo en casete de vídeo digital o DVCR (Digital Video Cassette Recorder) tiene una velocidad de grabación de vídeo digital de 24.948 Mbps. Esta velocidad de bits de vídeo puede utilizarse para grabar una señal de vídeo componente descodificada procedente de, bien una señal NTSC (PAL), o bien una señal de televisión avanzada procesada, tal como, por ejemplo, la señal de Gran Alianza (GA). La Figura 21 muestra una diagrama de bloques simplificado de un DVCR 350. El DVCR 350 comprende un tambor de cabezas 510 que incluye una pluralidad de cabezas de grabación y reproducción que están acopladas a un procesador de reproducción que genera cuatro señales de salida, 351, 352, 353 y 354. La señal de repetición 354 representa una sucesión de datos de ATV, y el camino de tratamiento de los datos de las imágenes está representado en los bloques 359, 120 y 130. Los datos de las imágenes de "Reproducción Trucada" están representados por la señal de repetición 353 que se muestra acoplada al subsiguiente tratamiento de los datos de las imágenes de "Reproducción Trucada". El tratamiento y la selección entre imágenes de ATV y "Reproducción Trucada" se describirán más adelante. Dentro del DVCR 350 se muestra insertada una casete 501 con la cinta 504 conducida alrededor del tambor de cabezas 510.

El formato de pista SD puede grabarse con distintos posicionamientos de las cabezas magnéticas sobre el tambor o cilindro y con distintas velocidades de giro del tambor. Los modelos de pista que siguen ilustran los caminos o pistas de las cabezas de repetición para distintas velocidades de "Reproducción Trucada". Además, se ilustran dos posibles con Figuraciones del tambor, es decir un doble par de cabezas azimutales y dos simples cabezas opuestas diametralmente 180º sobre el tambor.

Las Figuras 2 a 5 ilustran los caminos seguidos por las cabezas de repetición para una selección de velocidades de presentación de una "Reproducción Trucada". La cinta está grabada de acuerdo con el formato para aparatos de grabación digital de vídeo en casete SD, con pistas de 10 \mum, grabadas azimutalmente sin bandas de seguridad, y se ilustra reproducida por una cabeza de repetición con una anchura de cara polar de 15 \mum.

La Figura 2 ilustra el camino seguido de cabeza de repetición, o superficie ocupada, para una reproducción a doble velocidad. La superficie ocupada mostrada es para un solo par de dobles cabezas de lectura azimutales. Se supone que la cabeza de repetición recuperará los datos de los bloques de sincronización de la pista grabada al ser explorada la mitad de la anchura de la pista grabada. Las Figuras representan las áreas de pista de recuperación de datos de bloques de sincronización mediante rayado cruzado.

Las Figuras 3, 4 y 5 ilustran las superficies ocupadas de repetición a cuatro, ocho y dieciséis veces la velocidad de reproducción, respectivamente.

La Figura 6A es una tabla que muestra los números de pista y los bloques de sincronización numerados, recuperados desde el sector de datos de audio a las velocidades TP ilustradas en las Figuras 2-5. La Figura 6B muestra las pistas, y los bloques de sincronización numerados, recuperados de un sector de datos de vídeo a las velocidades de Reproducción Trucada ilustradas.

Los datos de bloques de sincronización de vídeo recuperados representados por rayado cruzado en las Figuras 2, 3, 4 y 5, y los bloques de sincronización numerados de la tabla de la Figura 6B, se combinan e ilustran en la Figura 7A para velocidades TP de 2, 4, 8 y 16 veces. La Figura 7B ilustra las áreas de pista y los bloques de sincronización numerados recuperados que son comunes para las cuatro velocidades. Así pues, la Figura 7B indica las posiciones de pista, identificadas por el número de bloques de sincronización, donde pueden grabarse y recuperarse datos a la velocidad de reproducción y velocidad 2, 4, 8 y 16 veces la velocidad de reproducción.

La Figura 8 muestra una pista grabada que comprende un ITI, o área de grabación de la Información sobre Inserción y Pista, un intervalo de edición G1, un área de grabación de datos de audio que ocupa 14 bloques de sincronización, numerados del 0 al 13. Durante el funcionamiento ATV, los datos de audio y vídeo son conducidos dentro de la sucesión de transporte de datos ATV, así pues no se requiere el sector de datos de audio para el uso de los datos de audio y puede utilizarse para grabación de datos de ATV y "Reproducción Trucada". Un segundo intervalo de edición G2 sigue al sector de datos de audio y es seguido por un sector de grabación de datos de vídeo que comprende 149 bloques de sincronización, numerados del 1 al 149. Un tercer intervalo de edición G3 sigue al sector de datos de vídeo, intervalo al que a su vez le sigue un área de grabación de subcódigo. La pista grabada de la Figura 8 muestra una primera realización ventajosa de distribución de bloques de sincronización para grabación de datos TP del invento, donde 5 bloques de sincronización se usan en el sector audio, y 40 bloques de sincronización se utilizan en el sector vídeo. Así pues, pueden utilizarse 45 bloques de sincronización en cada exploración para grabar datos de vídeo TP para su recuperación a velocidades de reproducción tanto estándar, como no estándar. Estos 45 bloques de sincronización TP disponen de una velocidad efectiva de datos de repetición de alrededor de 1,06 Mbits/s a la velocidad nominal.

Las Figuras 9-11 ilustran caminos seguidos por la cabeza de repetición para velocidades de "Reproducción Trucada" de 3 veces, 9 veces y 19 veces, con superficies ocupadas de cabeza tanto para dobles cabezas magnéticas azimutales, como para cabezas opuestas diametralmente 180º.

La Figura 9 ilustra áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a 3 veces la velocidad de reproducción. Las pistas T1 y T2 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, las pistas T1 y T4 representan la reproducción mediante cabezas opuestas 180º. La Figura 9 muestra que para cualquiera de los dos tipos de configuración de las cabezas de repetición existen áreas de pista, y consecuentemente bloques de sincronización, que no son nunca recuperados.

La Figura 10 ilustra áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a 9 veces la velocidad de reproducción. Las pistas T1 y T2 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, las pistas T1 y T10 representan la reproducción mediante cabezas opuestas 180º.

La Figura 11 ilustra áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a 19 veces la velocidad de reproducción. Los pistas T1 y T2 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, las pistas T1 y T20 representan la reproducción mediante cabezas opuestas 180º.

La Figura 12 ilustra áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a menos 1 vez la velocidad de reproducción. Las pistas T3 y T4 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, y las pistas T3 y T2 representan la reproducción mediante cabezas opuestas 180º.

La Figura 13 ilustra áreas de pista de recuperación de bloques de sincronización a velocidad menos 7 veces la velocidad de reproducción. Las pistas T17 y T18 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, las pistas T17 y T10 la reproducción mediante cabezas opuestas 180º.

La Figura 14 ilustra las áreas de pista de la recuperación de bloques de sincronización a menos 17 veces la velocidad de reproducción. Las pistas T21 y T22 representan la reproducción con doble par de cabezas azimutales, las pistas T21 y T4 representan la reproducción con cabezas opuestas 180º.

Los bloques de sincronización recuperados a las diversas velocidades hacia adelante y hacia atrás mostradas en las Figuras 9-14 se combinan e ilustran como pistas únicas. La Figura 15A ilustra bloques de sincronización numerados a 3 veces la velocidad, la Figura 15B muestra SB (sync blocks: bloques de sincronización) recuperados a 9 veces la velocidad, la Figura 15C para 19 veces la velocidad, la Figura 15D para menos 1 vez la velocidad, la Figura 15E para menos 7 veces la velocidad, y la Figura 15F para menos 17 veces la velocidad. La Figura 15G representa el análisis de los bloques de sincronización numerados que se recuperados para todos los casos. Así pues, la Figura 15G muestra bloques de sincronización numerados que son recuperados a 3, 9 y 19 veces hacia adelante y a 1, 7 y 19 en dirección inversa.

La Figura 16 ilustra una segunda realización que tiene posiciones de pista ventajosas, identificadas con el número del bloque de sincronización, donde 45 bloques de sincronización de datos de vídeo "Reproducción Trucada" del invento pueden grabarse y recuperarse a la velocidad de reproducción y a velocidades de reproducción de 3, 9, y 19 veces en dirección hacia adelante y 1, 7 y 17 veces en dirección inversa.

Una sucesión de bits de ATV puede grabarse en la capacidad de datos de 105 bloques de sincronización, que se componen de 14 bloques de sincronización procedentes del sector de datos de audio y 91 SB del sector de datos de vídeo. Los datos de vídeo de "Reproducción Trucada" del invento pueden grabarse usando 45 SB pertenecientes al sector de datos de vídeo. En la Figura 17, se ilustra un sector de datos de vídeo que muestra la estructura de los bloques de sincronización (Sync Block: SB) para una grabación de datos de ATV.

Las Figuras 18 A y B ilustran la estructura de datos de un bloque de sincronización SB, dentro del sector de datos de vídeo. La Figura 18 A ilustra una definición estándar o bloque de sincronización formateado SD. El bloque de sincronización SD comprende 90 octetos, con 77 octetos que contienen 6 grupos de datos de coeficientes de transformación cosenoidal discreta o datos de coeficientes de DCT. Cada grupo DCT comprende un valor de coeficiente por un valor de coeficiente DC seguido por valores de coeficientes AC en orden descendente de significación. La Figura 18B ilustra un bloque de sincronización formateado con datos "Reproducción Trucada" de la invención. Los datos de "Reproducción Trucada" están comprimidos, con transformación cosenoidal discreta y codificados en modo de longitud variable, como se describirá con referencia la Figura 20. Dos macro bloques TP comprimidos grabarse en un bloque de sincronización formateado del modo mostrado en la Figura 18B.

Habiendo identificado las posiciones ventajosas de los bloques de sincronización para la presentación en modo "Reproducción Trucada" en ambas direcciones hacia delante y atrás a diversas velocidades, los datos de vídeo de la "Reproducción Trucada" deben obtenerse a partir de la sucesión de datos de ATV. Como se ha descrito antes, los bloques de sincronización TP recuperados durante la repetición en modo "Reproducción Trucada", deben ser capaces de descodificación para producir imágenes sin referencia a, ni predicción de, los cuadros de imagen adyacentes. Los datos de vídeo de la "Reproducción Trucada" pueden obtenerse claramente del vídeo codificado en modo intracuadros o cuadros I. Sin embargo, la obtención del vídeo de "Reproducción Trucada" exclusivamente a partir de los cuadros I puede, como consecuencia de la baja frecuencia de repetición de las cuadros I dentro de cada GOP, dar lugar a una interpretación estroboscópica o espasmódica del movimiento en los modos de "Reproducción Trucada". Por consiguiente, para evitar el movimiento espasmódico en la "Reproducción Trucada", el vídeo para el tratamiento de la grabación "Reproducción Trucada" se obtiene ventajosamente a partir del vídeo descodificado de la sucesión de datos ATV o al modo MPEG. En consecuencia, cada imagen descodificada, obtenida a partir de cuadros I, P o B, es procesada con el fin de generar los correspondientes cuadros de "Reproducción Trucada" para su grabación. Así pues, cada cuadro grabada en un GOP contiene una correspondiente imagen procesada de "Reproducción Trucada" la cual, durante su reproducción "Reproducción Trucada", puede ser descodificada para proporcionar imágenes en las que el movimiento esté representado suavemente.

El formato DVCR asigna diez pistas grabadas a cada cuadro ATV, por lo que es seleccionado el mismo número de pistas grabadas para los datos de vídeo de la "Reproducción Trucada". A los datos ATV pueden asignárseles 105 SB por pista, así que a un cuadro ATV grabado le corresponden 1050 SB. Puesto que a los datos de vídeo "Reproducción Trucada" pueden asignárseles 45 bloques de sincronización por sector de vídeo, son utilizables un total de 450 SB para grabar datos de "Reproducción Trucada". Por tanto, debe comprimirse cada cuadro de vídeo "Reproducción Trucada" para ocupar la capacidad de datos proporcionada suministrada por los 450 bloques de sincronización. El grado requerido de compresión de los datos de vídeo "Reproducción Trucada" puede representarse por 450:1050 o aproximadamente, 2,3 a 1.

La Figura 19 es un diagrama de bloques de un receptor de televisión avanzado que emplea un método del invento de tratamiento del modo Reproducción Trucada para grabar una sucesión de datos de tipo MPEG en un aparato de grabación digital de vídeo en casete de definición estándar o SD. El diagrama de bloques comprende un descodificador ATV 100, un procesador de Reproducción Trucada 200, y un DVCR de SR 300. Una señal ejemplar de televisión avanzada de RF modulada es recibida por una antena 101 y acoplada a una entrada de un descodificador ATV 100. La señal modulada RF puede también suministrarse al descodificador 100 a través de un sistema de distribución por cable. El descodificador 100 comprende un desmodulador de canal 110, que extrae la señal modulada de ATV, al modo MPEG, en forma de sucesión de bits, de la portadora de RF. La sucesión de bits tiene una velocidad de datos de 19,3 Mbs, y es acoplada como señales de salida 111 y 112. La sucesión de bits 111 se acopla a un descodificador 120 de paquetización de transporte, que en términos sencillos, separa los paquetes de datos de vídeo 121 de los paquetes de datos de audio 122. Los paquetes de datos de vídeo 121 se acoplan a un descodificador 130 de compresión de vídeo que reconstruye las señales de imagen de vídeo HD. Las señales de vídeo 131 se acoplan a un procesador de vídeo y generador de sincronismo 150 que genera, en la salida 151, las señales originales de vídeo de alta definición con relación de aspecto 16:9, por ejemplo, las señales de luminancia y diferencia de color Cr y Cb. El procesador de vídeo y generador de sincronismo 150, recibe, asimismo, una segunda señal de entrada 132 del convertidor de píxeles 280 del procesador de Reproducción Trucada 200. Los paquetes de datos de audio 122 se acoplan a un descodificador de compresión de audio 140 que extrae y regenera las señales de audio originales que forman señales de salida de audio 141.

La señal 112 de sucesión de bits al modo MPEG, se acopla a un convertidor de velocidad de sucesión de bits 310, que convierte la cadena de 19,3 Mbits a una velocidad de transferencia de datos de 24,945 Mbs, como requieren las funciones de tratamiento y grabación del aparato de grabación de SD. La salida del convertidor 310 de velocidad se acopla a un generador de paridad interno y interno 320 que genera cogidos de corrección de errores de tipo Reed Solomon que se incluyen en los datos de vídeo grabados del sector de vídeo, como se representa en la Figura 1. Tras la inserción de códigos de corrección de errores RS, la sucesión de datos se acopla a un estructurador de bloques de sincronización 330 de datos de vídeo SD, que construye la estructura de bloques de sincronización-datos de vídeo requerida por el formato del aparato de grabación de SD.

El bloque 340 de la Figura 19 construye sectores de audio y vídeo de acuerdo con el formato SD, donde el sector de datos de vídeo incluye datos de ATV procedentes del bloque 330, más datos de vídeo de "Reproducción Trucada" 251 de la invención procedentes del bloque 250 del procesador 200 de vídeo de "Reproducción Trucada".

El formato o estructura de vídeo SD es ilustrado en las Figuras 17, 18A Y 18B. Las Figuras 18A y 18B muestran el sector que comprende un preámbulo de vídeo, 149 bloques de sincronización de datos de vídeo y el código de corrección de errores, y un sincronismo final de vídeo. Los bloques de sincronización están numerados del 1 al 149. La Figura 18A representa un formato de SD empleado durante la grabación de una fuente de imagen NTSC. La Figura 18B muestra datos de vídeo de ATV grabados ventajosamente que ocupan, por ejemplo, 105 bloques de sincronización. Los datos de vídeo de "Reproducción Trucada" de la invención pueden ser grabados ocupando, por ejemplo, 45 bloques de sincronización, y los datos auxiliares de vídeo pueden grabarse con 2 bloques de sincronización. Los datos de corrección de errores de paridad externos se graban usando 11 bloques de sincronización.

Los datos del sector de vídeo de ATV, incluyendo los datos de "Reproducción Trucada", y las señales del sector de audio se acoplan, a partir del bloque 340, a un aparato de grabación digital 350 de vídeo en casete de definición estándar o SD. El aparato de grabación SD puede también recibir una señal de entrada analógica NTSC (PAL) para su grabación. La señal analógica se descodifica en sus componentes de luminancia y diferencia de color y, para señales de entrada NTSC, los componentes se muestrean 4:1:1 a 13,5 MHz y se digitalizan a 8 bits. La señal NTSC digitalizada se comprime de acuerdo con el formato de grabación SD que emplea DCT intracampos/intracuadros aplicada a bloques de imagen 8 X 8, seguida por cuantificación adaptable y codificación Huffman bidimensional modificada. Los bloques de imagen son reorganizados, o redistribuidos, a lo largo de cada cuadro para evitar daños en los medios de grabación que produzcan errores incorregibles en los datos. Puesto que los bloques de imagen son reorganizados antes de la grabación, cualesquiera grandes errores de reproducción relacionados con los medios se distribuirán a través de todo lo largo del cuadro descodificado como resultado de la desorganización complementaria empleada durante la reproducción. Por tanto, los grandes errores potencialmente incorregibles y, por tanto, errores visibles, son distribuidos y pueden ser corregibles mediante los códigos de corrección de errores de Reed Solomon interior y exterior. Después de la compresión, se codifican los datos para su grabación usando una transformación 24:25 que permite la conformación de la respuesta de frecuencia para proporcionar la capacidad de autoseguimiento en la reproducción repetida.

El aparato de grabación SD 350 reproduce cuatro señales de salida, 351, 352, 353 y 354. Las señales de salida, 351 y 352 son señales analógicas de banda de base que comprenden las componentes de vídeo Y, Cr y Cb, y las señales de audio, respectivamente. La señal 351 comprende las componentes de vídeo que se acoplan a un generador de sincronismo y codificador NTSC 360, que proporciona la adición de impulsos de borrado y sincronismo para el visionado del monitor de vídeo. Las componentes pueden codificarse para producir una señal NTSC destinada a su visionado en un receptor de TV de definición estándar.

El aparato de grabación SD 350 genera una señal de salida 354 de sucesión de bits de datos ATV y una señal de salida 353 de sucesión de bits de datos "Reproducción Trucada" 353. La señal 353 se acopla, a través del bloque de corrección de errores 259, al bloque 260 del procesador 200 de ATV y "Reproducción Trucada" para su descompresión y subsiguiente conversión ascendente a un formato de señal de ATV. El funcionamiento del procesador 200 de "Reproducción Trucada" se describirá con referencia a la Figura 20.

La cadena de bits de datos 354 se acopla, a través del bloque 359 de corrección de errores, al bloque 120 del descodificador ATV 100, donde se descodifican los paquetes de transporte repetidos. Una señal de ATV descodificada 131 se acopla desde el descodificador de compresión de vídeo 130, hasta el convertidor de velocidad de líneas 210 del procesador ATV y "Reproducción Trucada" 200. La señal de ATV incluye las señales de luminancia y diferencia de color, Cr y CB, y puede comprender, por ejemplo, 1080 líneas horizontales de exploración activa que tienen, cada una de ellas, 1920 píxeles o muestras. El convertidor 210 de velocidad de líneas reduce el número de líneas de exploración activa a la tercera parte, o sea 360 líneas. De esta manera, las señales de luminancia y diferencia de color que son tratadas para formar una señal de vídeo "Reproducción Trucada" tienen la tercera parte de la resolución vertical respecto de la señal original de ATV. La conversión del número de líneas es realizada por una función de filtraje en pasa-bajos vertical. La señal de líneas de velocidad reducida procedente del convertidor 210 se acopla a un convertidor de píxeles 220 que reduce el número de píxeles a la tercera parte mediante filtraje en pasa-bajos. Así pues, la señal 221 comprende 360 líneas horizontales que contienen, cada una de ellas, 640 píxeles, y la señal de ATV 131 ha sido transformada, o convertida descendentemente, en una señal que tiene parámetros al modo "NTSC". Puesto que la señal de ATV tenía una relación de aspecto de 16:9, está se conservará en la señal 131. Sin embargo, la señal convertida descendentemente 221 representará la imagen 16:9 en un formato de buzón.

La señal convertida descendentemente 221 se acopla también al codificador NTSC 360 para adición de impulsos de sincronismo y borrado y codificación para su visionado en definición estándar en un receptor o monitor de vídeo. La señal 221 se acopla también a un procesador de compresión de señal representado por medio del bloque 230, cuyos detalles se describirán con respecto la Figura 20. Sin embargo, en términos sencillos, la finalidad del procesador de compresión de señal 230 es generar una forma comprimida de la señal de ATV convertida descendentemente. Por ejemplo, el procesador de compresión de señal 230, puede comprimir la señal 221 aproximadamente 2,3 veces.

La señal comprimida, convertida descendentemente, se utiliza para proporcionar datos de vídeo de "Reproducción Trucada" para su grabación en bloques específicos de sincronización dentro de cada pista, por ejemplo, como se ha mostrado en las Figuras 8 y 16. Los datos para cada cuadro de vídeo TP se graban dentro de las diez pistas que constituyen cada cuadro grabado SD de ATV. Así pues, puede considerarse que los datos de vídeo TP están grabados redundantemente dentro de los sectores de datos de vídeo de las pistas que componen un cuadro SD de ATV. Durante la reproducción a velocidad normal, los datos de vídeo TP se reproducen junto con los datos de ATV pero no pueden ser usados en la formación de una imagen de ATV. Sin embargo, como un cuadro de datos de "Reproducción Trucada" aparece cada diez pistas grabadas, estos cuadros TP pueden recuperarse durante la reproducción normal y pueden ser almacenarse y utilizarse durante una transición en modo de reproducción. Por ejemplo, una transición de una reproducción hacia adelante a velocidad normal a una "Reproducción Trucada" a imagen a alta velocidad en vaivén. En la peor situación de este caso, cuando se inicia una reproducción a velocidad normal, pueden reproducirse aproximadamente 140 pistas grabadas antes de que sea recuperado un cuadro I. Sin embargo, como los cuadros de datos TP están ventajosamente grabados en cuadros I, P y B, las imágenes procesadas de "Reproducción Trucada" pueden introducirse inmediatamente a continuación de la reproducción de cualquier tipo de cuadro. Así pues, puede darse salida a la imagen procesada de "Reproducción Trucada" durante la iniciación de reproducción a velocidad normal antes de la descodificación de un cuadro I. Tras la consecución del cuadro I, la salida puede ser conmutada de imágenes "Reproducción Trucada" a imágenes de ATV.

La señal TP comprimida procedente del bloque 230 se acopla a un generador de paridad interior 240 que añade datos de corrección de errores Reed Solomon a la sucesión de datos TP. Los datos de vídeo TP, con paridad interior RS añadida, se acoplan a un formateador 250 de bloques de sincronización para datos de vídeo TP, el cual genera únicamente los bloques de sincronización numerados específicos requeridos para hacer presente la reproducción "Reproducción Trucada" a velocidades específicas. Por ejemplo, la reproducción "Reproducción Trucada" a diversas velocidades es posible con bloques de sincronización asignados como los mostrados en las realizaciones de las Figuras 8 ó 16. Estos bloques de sincronización para datos vídeos TP se les da salida como la señal 251, que se acopla al constructor 340 de los sectores de vídeo y audio del DVCR 300 de SD.

Durante la reproducción, el aparato de grabación SD 350 reproduce las señales de datos 353 de "Reproducción Trucada", que es acoplada a un procesador de corrección de errores 259. Después de la corrección de errores, la sucesión de datos TP se acopla, para descompresión de la señal, al bloque de procesamiento 260 del procesador 200 de ATV y "Reproducción Trucada". Los detalles del funcionamiento del bloque 260 se describirán con relación a la Figura 20. Sin embargo, en términos sencillos, el descompresor 260 se utiliza para regenerar las imágenes de ATV convertidas descendentemente procedentes de los datos TP comprimidos recuperados del medio de grabación.

En los bloques 234-238 de la Figura 20 se muestra un procesador de compresión de señal "Reproducción Trucada" del invento, destinado a generar la señal de datos 251. Los datos TP reproducidos pueden ser descomprimidos merced a los bloques 262-266 de la Figura 20. La señal de ATV 221 de velocidad reducida se acopla al formateador 234, el cual convierte el formato de líneas de exploración de la señal 221 en un macrobloque o MB de dos dimensiones, estructura que comprende 4 bloques DCT. Así pues, un macrobloque tiene las dimensiones de 32 píxeles por 8 líneas. La señal de velocidad reducida formateada como macrobloque, se acopla al bloque 235 para transformación cosenoidal discreta. Los principios de la transformación cosenoidal discreta son bien conocidos, con una reducción de la velocidad de transferencia de datos resultante del control de cuantificación de coeficientes. El bloque DCT 235 produce dos señales de salida que representan el valor de amplitud de los coeficientes de frecuencia que componen cada macrobloque. Una de las señales de salida se acopla al bloque 236 que pre-analiza las amplitudes de los coeficientes y controla la aproximación o fineza de cuantificación por el bloque cuantificador 237. La segunda salida del bloque DCT 235 se acopla al bloque cuantificador 237 para su cuantificación, donde el número de pasos de cuantificación es controlado dinámicamente en respuesta al bloque 236. Los coeficientes DCT cuantificados se acoplan al bloque 238 para codificación en longitud variable. Son conocidos varios métodos de codificación en longitud variable o VLC (Variable Length Coding). Sin embargo, en términos simplistas, a los valores de los coeficientes cuantificados que aparecen más frecuentemente se les asignan palabras de código correspondientes cortas, siendo codificados los valores de los coeficientes menos frecuentes con palabras de código de longitud progresivamente creciente. Así pues, la velocidad total de transferencia de datos de los datos de vídeo TP se reduce adicionalmente, de tal manera que un cuadro de datos de "Reproducción Trucada" puede grabarse en 450 bloques de sincronización dispuestos en 10 pistas grabadas.

Los datos TP codificados de longitud variable están acoplados al bloque 240 para generación y adición de un código de corrección de error de paridad interior Reed-Solomon. Los datos TP con corrección de errores de paridad interior RS se acoplan al bloque 250 para su formateado con una estructura de Los datos TP que tienen la estructura de bloques de sincronización requerida se acoplan al aparato de grabación SD como ya se ha descrito en relación con el bloque procesador 200 de "Reproducción Trucada".

Durante los modos de reproducción repetida, la señal 353 de sucesión de datos TP se acopla, a través del bloque 259 de corrección de errores, al bloque de descompresión 260 que invierte el tratamiento de la señal realizado por el bloque 230. A la señal 353 de datos TP VLC se le da entrada al bloque 266 que realiza la descodificación en longitud variable. Son perfectamente conocidos diversos métodos de descodificación, por ejemplo, podría usarse una tabla de consulta para retro-convertir las palabras de datos VLC de nuevo en coeficientes DCT cuantificados de longitud constante. Desde el bloque 266, los coeficientes TP DCT se acoplan a un cuantificador inverso 262, que puede considerarse que realiza la conversión de digital a analógico de los coeficientes DCT TP. Los coeficientes DCT TP se acoplan al bloque 263 que aplica una transformación cosenoidal discreta inversa que produce una señal de salida formateada como macrobloque que representa la imagen TP. La señal TP muestreada como macrobloque es reformateada en el bloque 264 para producir una imagen estructurada convencional de líneas. La señal de salida procedente del reformateador 264 se procesa en el bloque 265, el cual, por ejemplo, puede producir la inserción del borrado y la adición de impulsos de sincronismo. La señal 261 sale del bloque 265 y puede acoplarse para su visionado en un monitor de vídeo componente, o puede codificarse para su visionado como TV. Una segunda señal de salida 271, procedente del bloque 264, se acopla a los bloques 270 y 280 que proporcionan conversión ascendente de los formatos de líneas y píxeles al modo nominal "NTSC" a velocidades de líneas y cuentas de píxeles horizontales requeridas para el visionado de presentaciones en alta definición.

La señal de vídeo TP convertida ascendentemente 131 se acopla como una segunda entrada al procesador de vídeo y generador de sincronismo 150, el cual genera una señal de salida de alta definición 151. El procesador de vídeo y generador de sincronismo 150 proporciona borrados de vídeo y la adicción de formas de onda de sincronización de HDTV. Sin embargo, en la adición, el procesador de vídeo 150 proporciona una función de selección para conmutar entre imágenes de ATV e imágenes de vídeo de "Reproducción Trucada". La Figura 21 muestra, en forma de diagrama de bloques, los caminos de los datos de reproducción para la sucesión de datos de ATV 354 y la sucesión de datos de "Reproducción Trucada" 353, y su acoplamiento para la selección de salida en el procesador de vídeo y generador de sincronismo 150. La selección de la fuente de imágenes de salida responde, en último lugar, al comando de control iniciado por el usuario y comunicado a través de un sistema de control. Por ejemplo, un comando de Reproducción pondrá en marcha el mecanismo VCR y conmutará el sistema electrónico de un modo EE (electrónica a electrónica) a una condición de reproducción. Sin embargo, el instante real de conmutación de la señal de salida puede ser determinado por otros diversos factores de control. Por ejemplo, el suceso de control más significativo puede ser la recepción y descodificación de un cuadro I procedente de un GOP grabado. Esta ocurrencia puede ser señalada por el descodificador 130 y acoplada para controlar el conmutador selector de salida de vídeo dentro del procesador de vídeo y el generador de sincronismo 150.

Como se ha descrito antes, un cuadro GOP de 15 cuadros ocupará 150 pistas grabadas, así que, cuando se inicie el modo de reproducción, una imagen de vídeo repetida puede retrasarse hasta que se haya reproducido y descodificado un cuadro I, es decir, puede ser necesario que sean reproducidas un total de 140 pistas hasta encontrar el cuadro I. Sin embargo, como los datos TP se graban ventajosamente dentro de cada cuadro de un GOP, y se reproducen en modo de presentación normal, los datos TP pueden utilizarse para generar una señal de vídeo de salida sin esperar la presencia de cuadro I. Así pues, la naturaleza redundante de la grabación de los datos TP puede proporcionar, ventajosamente, imágenes a velocidad normal, obtenidas a partir de los datos TP, al comienzo de la reproducción normal, siendo seleccionada imágenes de ATV, cuando estén disponibles, a continuación de la recepción de un cuadro I.

Cuando un usuario inicia un comando que pone en marcha o hace finalizar modo de "Reproducción Trucada", el sistema de control, y en particular el procesador de vídeo y generador de sincronismo 150, puede ser controlado, ventajosamente, para ofrecer al usuario una transición de imagen más agradable estéticamente. Por ejemplo, como ya se ha descrito, al comienzo de la reproducción a velocidad normal, puede darse salida a las imágenes de "Reproducción Trucada", antes de la recepción y descodificación de un cuadro I. Puede darse un uso adicional de los datos de vídeo TP, que se recuperaron y almacenaron durante la reproducción normal, pueden usarse junto con los datos TP transducidos durante una transición a la velocidad repetida. Tal uso de los datos TP proporciona una alternativa al sostenimiento del último cuadro ATV hasta que los datos de vídeo TP estén disponibles a la velocidad TP seleccionada.

En el momento de la transición de un modo de "Reproducción Trucada" al modo de reproducción normal, la señal de ATV 131 estará disponible para el tratamiento de su presentación visual sólo después de que la presencia de un cuadro I en el GOP de señales de ATV repetidas. Esta presencia del cuadro I depende de la velocidad de re-sincronización del servomecanismo de arrastre de la cinta del aparato de grabación SD, y de forma más significativa, del momento en que fue re-alcanzada la velocidad de representación normal de la secuencia GOP grabada. Puede, por consiguiente, disponerse ventajosamente de varias opciones para producir una transición de imagen agradable entre la reproducción "Reproducción Trucada" y la reproducción normal. Por ejemplo, después del comando que ordena finalizar la "Reproducción Trucada", el último cuadro TP puede congelarse y repetirse desde una memoria hasta que se reproduzcan las señales de ATV. Este método puede indicar al usuario que el comando de control ha sido recibido y ejecutado. Sin embargo, una imagen congelada o quieta yuxtapuesta con las imágenes en movimiento rápido producidas en la TP, puede aparecer incongruente para el usuario. Puede aportarse otra opción más para la transición desde "Reproducción Trucada" continuando la reproducción de los datos TP y la presentación de imágenes TP durante el tiempo de re-sincronización del servomecanismo y la recepción del cuadro I de señal de ATV. Con esta opción, durante el cambio de velocidad de la cinta puede explotarse la naturaleza redundante de los datos TP, que es resultado de la servo-resincronización del mecanismo, y durante la espera de un cuadro I de ATV. Durante el cambio de velocidad de la cinta, pese a la naturaleza redundante de los datos TP, algunos de los datos TP pueden no recuperarse, aunque tales errores pueden disimularse mediante cuadros de imagen TP repetidos desde una memoria. Este método ventajoso proporciona al usuario una indicación visual de que el VCR está respondiendo al comando puesto que la velocidad de la imagen TP cambiará visiblemente cuando el arrastre de la cinta se haga más lento para re-sincronizar a la velocidad de reproducción. Este aspecto técnico también puede permitir que sean usadas transiciones de velocidad de cinta más lentas, proporcionando, así, una manipulación más suave de la cinta y potencialmente menos dañina, ya que la aceleración o desaceleración de la cinta estarán acompañadas de imágenes de "Reproducción Trucada" con aceleración o desaceleración.

Claims (7)

1. Método para grabar una señal que representa imágenes de vídeo digital en una cinta magnética que tiene un formato pista explorado helicoidalmente, que comprende los pasos de:

a)

determinar un área común sobre cada pista transducida durante un número predeterminado de velocidades de reproducción en direcciones hacia delante y hacia atrás;

b)

tratar dicha señal que representa imágenes de vídeo digital para que tenga una frecuencia de datos adecuada para la colocación de la grabación en dicha área pista común; y,

c)

multiplexar dicha señal que representa imágenes de vídeo digital y dicha señal tratada que representa imágenes de vídeo digital para la colocación de la grabación en dicha cinta magnética (504), de tal manera que dicha señal que representa imágenes de vídeo digital esté situada en dicha área de pista común.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha pista explorada helicoidalmente tiene como mínimo dos áreas de pista comunes.

3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en el que como mínimo una de dicho número de velocidades de reproducción en dicho sentido hacia adelante corresponde a una reproducción a velocidad normal.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho número predeterminado de velocidades de reproducción distintas de dicha velocidad correspondiente a velocidad de reproducción normal corresponden a velocidades de reproducción trucada.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho número predeterminado de velocidades de reproducción en dicho sentido inverso o hacia atrás corresponde a velocidades de reproducción trucada.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende un paso adicional que consiste en determinar la capacidad de datos de dicha área común de pista.

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho paso a) comprende:

aa)

seleccionar un número predeterminado de velocidades de reproducción hacia adelante;

ab)

seleccionar un número predeterminado de velocidades de reproducción en sentido inverso;

ac)

determinar un área común de pista sobre la pista explorada helicoidalmente transducida durante dichas velocidades de reproducción predeterminadas en dichas direcciones hacia delante y hacia atrás; y

ad)

determinar la capacidad de datos de dicho área de pista común.