JP3572659B2 - ディジタルビデオ信号の記録装置、再生装置、記録再生装置及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、ATV(Advanced Television )信号を回転ヘッドにより直接磁気テープに記録再生できるディジタルビデオ信号の記録装置、再生装置、記録再生装置及びディジタルビデオ信号の記録媒体に関するもので、特に、変速再生の改善に係わる。
【0002】
【従来の技術】
入力ディジタルビデオ信号をDCT(Discrete Cosine Transform )変換し、可変長符号化により圧縮して、回転ヘッドにより磁気テープに記録するディジタルVTRの開発が進められている。このようなディジタルVTRでは、NTSC方式等の現行テレビジョン方式のビデオ信号を記録するモード(以下、SDモードとする)と、HDTV信号を記録するモード(以下、HDモードとする)が設定できる。SDモードでは、ビデオ信号が約25Mbpsに圧縮されて記録される。HDモードでは、ビデオ信号が約50Mbpsに圧縮されて記録される。
【0003】
上述のように、従来では、HDTV信号をディジタルVTRで記録する場合、HDモードでHDTV信号を圧縮して記録している。ところが、ATV(Advanced Television )のように、全ディジタル方式の場合には、信号が圧縮されて伝送されるので、伝送されてきた信号をディジタルVTRで直接記録できる。このように、伝送されてきた信号をディジタルVTRに直接記録すると、伝送されてきた信号からHDTV信号をデコードし、それを圧縮して又は再びエンコードしてディジタルVTRに入力する必要はなく、ハードウェアの無駄がなくなるという利点がある。
【0004】
つまり、ATVでは、動画像の国際標準方式であるMPEG(Moving Picture Coding Experts Group )(MPEG1、MPEG2)に準拠した画像圧縮により、HDTV信号が圧縮され、パケット化されて伝送される。
【0005】
図24は、ATVの送信系の構成を示すものである。図24において、101はビデオ圧縮エンコーダ、102はオーディオエンコーダである。ビデオ圧縮エンコーダ101には、入力端子103からHDTV方式のビデオ信号が供給される。オーディオエンコーダ102には、入力端子104からオーディオ信号が供給される。
【0006】
ビデオ圧縮エンコーダ101は、動画像の国際標準方式であるMPEG方式に準拠した方式で、入力されたHDTV信号を圧縮する。
【0007】
すなわち、ビデオ圧縮エンコーダ101は、HDTV信号をDCTと動き補償を組み合わせた高能率符号化方式を用いて圧縮する。ビデオ圧縮エンコーダ101からは、図25に示すように、フレーム内符号化したフレーム(Iフレームと称される)と、前方向予測符号化したフレーム(Pフレームと称される)と、両方向予測符号化したフレーム(Bフレームと称される)とが所定の順番で送られる。Iフレームでは、他のフレームとの相関を利用することなく、独立にDCT変換される。Pフレームでは、それより前のIフレーム又はPフレームから動き補償予測が行われ、その差分信号がDCT変換される。Bフレームでは、前後のIフレーム又はPフレームから動き補償予測が行われ、その差分信号がDCT変換される。Iフレームが現れる周期はGOP(Group Of Picture)と呼ばれている。この例では、(M=3、N=9)とされている。
【0008】
図24において、105はプライオリティエンコーダである。プライオリティエンコーダ105は、圧縮されたHDTV信号データに優先順位をつけるものである。以下に優先順位の一例が示されている。
【0009】
【0010】
このように、Iフレームでは、フレームヘッダが第1の優先順位で、Iフレームのスライスヘッダ、マクロブロックアドレス、タイプ及び量子化ステップ、直流値、低周波係数、高周波係数と優先順位が続いていく。P及びBフレームでは、フレームヘッダ、スライスヘッダ、マクロブロックアドレス、タイプ及び量子化ステップ、動きベクトル、直流値、低周波係数、高周波係数と優先順位が続いていく。
【0011】
106はトランスポートエンコーダで、トランスポートエンコーダ106は、プライオリティエンコーダ105で優先順位が付けられたビデオデータ、及びオーディオエンコーダ104でエンコードされたオーディオデータ、入力端子107からの付加情報から、パケットを生成する。パケットには、優先度の高いパケットと優先度が低いパケットとがある。優先度の高いパケットはHP(High Priority )パケットと呼ばれ、優先度の低いパケットはSP(Standard Priority )パケットと呼ばれる。HPパケットとSPパケットとの比は1対4である。通常の画像では、Iフレームのヘッダから低域係数までとP及びBフレームのヘッダから動きベクトルまでがHPパケットで伝送される。HPパケットは、高い出力電力の搬送波で伝送される。SPパケットは、低い出力電力の搬送波で伝送される。
【0012】
図26はパケットの構成を示すものである。図26Aに示すように、伝送されるパケットのパケット長は148バイトとされている。このパケットの先頭には、シンクが設けられ、これに続いて、伝送データと誤り訂正用のパリティが付加されている。
【0013】
図26Bは、伝送データの詳細が示されている。伝送データの先頭には、サービスタイプSTが設けられている。このサービスタイプSTには、図27に示すように、このパケットが優先度の高いHPパケットか優先度の低いSPパケットかを示す情報Pと、ビデオかオーディオか等の識別情報IDと、0〜15にカウントするカウンタCCとが含められる。
【0014】
サービスタイプSTに続いて、アフターヘッダAHを設けられる。図28AはHPパケットのアフターヘッダであり、図28BはSPパケットのアフターヘッダである。HPパケットのアフターヘッダAHには、転送データの入力点の最初のビットを示すスライスの開始ポインタ、フレームタイプ、フレームナンバ、フレーム中でのスライスナンバ、量子化ファクタが含められる。SPパケットのアフターヘッダAHには、マクロブロックの開始ポインタ、フレームタイプ、フレームナンバ、フレーム中でのマクロブロックナンバが含められる。
【0015】
図24において、108はチャンネルモジュレータである。転送エンコーダ106で生成されたHPパケット及びSPパケットは、チャンネルモジュレータ108に供給される。チャンネルモジュレータ108で、このHPパケット及びSPパケットが2つの搬送波を使って変調される。チャンネルモジュレータ108の出力が出力端子109から出力される。
【0016】
ATV方式では、上述のような画像圧縮により、例えば、17〜19Mbps程度でHDTV信号を転送できる。これは、上述のディジタルVTRのSDモードでの記録レート(約25Mbps)以下である。したがって、ATV方式で送られていた信号は、ディジタルVTRのSDモードで直接記録できる。このように、伝送されてきた信号をディジタルVTRに直接記録すると、伝送されてきた信号からHDTV信号をデコードし、それをディジタルVTRに入力する必要はなく、ハードウェアの無駄がなくなる。また、SDモードで記録できるので、記録時間が長くとれる。
【0017】
ところが、このようにATV信号をSDモードでディジタルVTRに直接記録すると、以下の理由により、良好な変速再生が行えないという問題が生じてくる。
【0018】
すなわち、上述のように、ATV方式では、MPEG方式に準拠した圧縮が行われる。この方式では、上述のように、フレーム内符号化したIフレームと、前方向予測符号化したPフレームと、両方向予測符号化したBフレームとが送られてくる。変速再生時には、ヘッドがトラックを過るので、連続したフレームのデータが得られなくなる。連続したフレームのデータが得られないと、Pフレーム及びBフレームのデータはデコードできない。デコードできるのは、フレーム内で符号化されたIフレームのデータだけである。このIフレームのデータは、通常、全てHPパケットで送られる。したがって、変速再生時には、再生されるデータのうち、HPパケットのIフレームのデータのみ使うことで、変速再生が可能となる。
【0019】
ところが、ATVで伝送されてきた信号を直接ディジタルVTRに記録していくと、変速再生時にIフレームを含むHDパケットが十分に拾えない。また、Iフレームのデータがどのような位置関係で記録されるのかが不定になる。このため、変速再生時に画面の特定部分に相当するIフレームのデータが抜けてしまい、その部分の画面だけが暫く更新できないというようなことがあり、変速再生時の画質が劣化する。
【0020】
そこで、本願発明者は、先に、変速再生時の再生可能エリアを変速再生用のエリアとし、入力されるATV信号のデータストリームから、Iフレームのデータを含むHPデータを抽出し、このデータを変速再生用のエリアに記録し、ビデオセクタのその他のエリアには、ATV信号をそのまま記録するようにしたものを提案している。この場合、変速再生時には、変速再生用のエリアが再生され、このエリアから再生されたIフレームのデータから画面が形成される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、変速再生時の再生可能エリアは、変速再生速度によって変わってくる。このため、変速再生速度を複数設定することが困難である。例えば、17倍速で再生可能となるエリアに変速再生用のデータを記録すると、17倍速で再生可能となるエリアは4倍速及び9倍速のときにも再生可能なので、4倍速と、9倍速と、17倍速との3つの速度で変速再生が可能になるが、それ以外の速度で変速再生を行うことは困難である。
【0022】
したがって、この発明の目的は、ATV信号を直接記録した場合に、複数の変速再生速度で、容易に変速再生が行なえるディジタルビデオ信号の記録装置、再生装置、記録再生装置及びディジタルビデオ信号の記録媒体を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録装置は、テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアに分類し、第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、ATVのデータストリームより抽出した一部のデータを変速再生用のデータとして第2のエリアに記録するようにしたディジタルビデオ信号の記録装置において、第2のエリアを、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定し、最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、変速再生用のデータを繰り返して記録するようにしたことを特徴とする。
【0024】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録装置では、変速再生用のデータは、ビットストリーム中の各ブロックのデータの低域係数を抽出している。
【0025】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録装置では、第2のエリアは、ダブルアジマスヘッドのギャップ間距離に対応して設定するようにしている。
。
【0026】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録装置では、第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられる。
【0027】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の再生装置は、テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアとに分類し、第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、ATVのデータストリームより抽出した一部のデータストリームを変速再生用のデータとして第2のエリアに記録し、第2のエリアは、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定されており、最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、変速再生用のデータを繰り返して記録した記録媒体を再生するディジタルビデオ信号の再生装置において、変速再生速度を、最大変速再生速度及び/又は2スキャンで同一アジマスのトラックの1トラック分を再生できる速度に設定するようにしたことを特徴とする。
【0028】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の再生装置では、1画面分のデータをバッファするメモリを有し、変速再生時に再生データをバッファに蓄え、1画面分のデータがまとまったら、バッファを更新するようにしている。
【0029】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の再生装置では、第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられる。
【0030】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録再生装置は、テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアに分類し、第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、ATVのデータストリームより抽出した一部のデータを変速再生用のデータとして第2のエリアに記録し、第2のエリアを、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定し、最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、変速再生用のデータを繰り返して記録し、変速再生速度を最大変速再生速度及び/又は2スキャンで同一アジマスのトラックの1トラック分を再生できる速度に設定し、第2のエリアから再生された変速再生用データを再生して変速再生を行うようにしている。
【0031】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録再生装置では、第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられる。
【0032】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録媒体は、テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアとに分類し、第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、ATVのデータストリームより抽出した一部のデータストリームを変速再生用のデータとして第2のエリアに記録し、第2のエリアは、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定されており、最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、変速再生用のデータを繰り返して記録するようにしたことを特徴とする。
【0033】
この発明に係わるディジタルビデオ信号の記録媒体では、第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられる。
【0034】
テープ上にトリックプレイエリアを設け、このトリックプレイエリアに変速再生用のデータを記録しておく。変速再生用のトリックプレイエリアを、最大変速再生時に再生可能となるエリアとし、同一アジマスの最大変速再生速度の倍速数に対応するトラック数だけ、変速再生用のデータを繰り返して記録する。変速再生速度を、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速にすると、2スキャンで同一アジマスのトラックが全て再生されるので、最大変速再生速度と、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速の変速再生が可能になる。
【0035】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は、この発明が適用されたビデオ記録再生システムの一例である。図1において、1はチャンネルデモジュレータである。チャンネルデモジュレータ1には、入力端子2からATV方式の伝送データが入力される。チャンネルデモジュレータ1で、伝送データからパケットが復調される。伝送されてくるパケットには、重要度の高いデータを転送するHPパケットと、重要度の低いデータを転送するSPパケットがある。
【0036】
3はディジタルVTRである。ディジタルVTR3は、インターフェース及びフォーマット変換部4と記録再生部5とを備えている。チャンネルデモジュレータ1からのHPパケット及びSPパケットは、インターフェース及びフォーマット変換部4を介して、トランスポート及びプライオリティデコーダ6に供給されると共に、記録再生部5に供給される。インターフェース及びフォーマット変換部4を介して記録再生部5に転送されてきたデータは、記録再生部5で回転ヘッドにより磁気テープに記録することができる。また、インターフェース及びフォーマット変換部4は、記録再生部5で記録した記録データを変速再生したときに、再生画面が良好になるように、記録再生部5に送られるデータをフォーマットする。これについては、後に詳述する。
【0037】
記録再生部5は、ディジタルビデオ信号をDCT変換及び可変長符号化して圧縮し、回転ヘッドにより磁気テープに記録する構成ものである。この記録再生部5は、NTSC方式等のビデオ信号を記録するSDモードと、HDTV信号を記録するHDモードとが設定できる。ATV方式の伝送データを復調して直接記録する場合には、SDモードに設定される。
【0038】
トランスポート及びプライオリティデコーダ6は、転送されてきたHPパケット及びSPパケットのエラー訂正を行うと共に、転送されてきたHPパケット及びSPパケットから転送データ及び付加データを取り出す。通常の画像では、Iフレームのへッダーから低域係数までと、P及びBフレームのヘッダから動きベクトルまでとが、HPパケットで伝送されてくる。それ以外は、SPパケットで伝送されてくる。
【0039】
7はビデオ伸長デコーダ、8はオーディオデコーダである。ビデオ伸長デコーダ7は、MPEG方式に準拠して、ハフマン符号の復号、DCT逆変換を行って、送られてきたデータを伸長し、HDTVのベースバンド信号を形成するものである。ビデオ伸長デコーダ7及びオーディオデコーダ8には、トランスポート及びプライオリティデコーダ6の出力が供給される。ビデオ伸長デコーダ7で、伝送されてきたデータが伸長され、HDTV信号が形成される。このようにして形成されたHDTV信号は、出力端子9から出力される。また、オーディオデコーダ8により、オーディオデータがデコードされ、このオーディオデータが出力端子10から出力される。また、トランスポート及びプライオリティデコーダ6から出力される付加情報は、出力端子11から出力される。
【0040】
図2は、この発明が適用されたVTRにおける記録再生部5の記録系の構成を示すものである。図2において、21はNTSC方式等の現行テレビジョン方式のビデオ信号又はHDTV信号の入力端子である。外部からのビデオ信号を記録する場合には、入力端子21に、現行テレビジョン方式のビデオ信号又はHDTV信号のコンポーネントビデオ信号が供給される。入力端子21からのコンポーネントビデオ信号はA/Dコンバータ22に供給され、A/Dコンバータ22でこのコンポーネントビデオ信号がディジタル信号に変換される。
【0041】
23はDCT圧縮回路である。DCT圧縮回路23は、DCT変換と可変長符号化により、入力ビデオ信号を圧縮する。A/Dコンバータ22の出力は、DCT圧縮回路23に供給され、圧縮される。すなわち、A/Dコンバータ22からのコンポーネントビデオ信号は、ブロック化され、シャフリングされ、DCT変換が行われる。DCT変換されたデータは、所定のバッファ単位でバッファされる。そして、この所定のバッファ単位の総符号量が推定され、総符号量が所定値以下となるような最適な量子化テーブルが決定され、この最適な量子化テーブルで量子化される。そして、可変長符号化された後、フレーム化される。
【0042】
24は、伝送されてきたATV方式の信号を記録する場合と、入力端子21からのビデオ信号を記録する場合とで切り換えられるスイッチ回路である。スイッチ回路24の端子24Aには、前述のインターフェース及びフォーマット変換部4を介して、ATV方式の信号が供給される。スイッチ回路24の端子24Bには、DCT圧縮回路23の出力が供給される。伝送されてきたATV方式の信号を記録する場合には、スイッチ回路24が端子24A側に設定される。入力端子21からのビデオ信号を記録する場合には、スイッチ回路24が端子24B側に設定される。
【0043】
25はフレーム化回路である。フレーム化回路25は、記録データを所定のシンクブロックに展開すると共にエラー訂正符号化処理を行う。
【0044】
26はチャンネルエンコーダである。スイッチ回路24の出力は、チャンネルエンコーダ26に供給され、変調される。チャンネルエンコーダ26の出力は、記録アンプ27を介して回転ヘッド28に供給される。回転ヘッド28により、磁気テープ(図示せず)に圧縮された入力端子21からのビデオ信号又はAD−HDTV信号が記録される。
【0045】
このような記録系において、伝送されてきたATV方式の信号を記録する場合には、スイッチ回路24が端子24A側に切り換えられる。このため、インターフェース及びフォーマット変換部4を介して入力されたATV方式の信号は、フレーム化回路25でフレーム化され、チャンネルエンコーダ26で変調され、回転ヘッド28により磁気テープに記録される。
【0046】
入力端子21からのビデオ信号を記録する場合には、スイッチ回路24が端子24B側に切り換えられる。このため、入力端子21からのビデオ信号は、DCT圧縮回路23により圧縮され、フレーム化回路25でフレーム化され、チャンネルエンコーダ26により変調され、回転ヘッド28により磁気テープに記録される。
【0047】
ATV信号の記録時には、インターフェース及びフォーマット変換部4は、変速再生時の画質の向上を図るために、後に説明するように、変速再生時の再生可能エリアがトリックプレイエリアとされ、このトリックプレイエリアにIフレームのデータがHPパケットデータとして記録されるように、データを配列する。変速再生時には、このトリックプレンエリアからIフレームのデータが読み出され、このIフレームのデータがデコードされる。
【0048】
図3は、ディジタルVTR3の記録再生部5の再生系の構成を示すものである。図3において、磁気テープの記録信号は、回転ヘッド28により再生され、再生アンプ51を介して、チャンネルデコーダ52に供給される。チャンネルデコーダ52は、上述の記録系のチャンネルエンコーダ26に対応する変調方式で、再生信号を復調するものである。
【0049】
53はTBC(Time Base Corrector )である。TBC53は、再生信号の時間軸変動成分を除去するためのものである。TBC53には、再生信号に基づく書き込みクロックと、基準信号に基づく読み出しクロックが与えられる。チャンネルデコーダ52の出力は、TBC53に供給される。TBC53により、再生信号中の時間軸変動成分が除去される。
【0050】
54はデフレーム化回路である。デフレーム化回路54は、記録系のフレーム化回路25に対応しており、再生データのエラー訂正処理等を行う。デフレーム化回路54には、TBC53の出力が供給される。
【0051】
55はスイッチ回路であり、このスイッチ回路55は、ATV方式の信号を再生する場合と、コンポーネントビデオ信号を再生する場合とで切り換えられる。デフレーム回路54の出力は、スイッチ回路55に供給される。再生信号がATV方式の信号の場合には、スイッチ回路55が端子55A側に切り換えられる。再生信号がコンポーネントビデオ信号の場合には、スイッチ回路55が端子55B側に切り換えられる。
【0052】
56はDCT伸長回路である。DCT伸長回路56は、記録系のDCT圧縮回路23に対応している。すなわち、DCT伸長回路56は、可変長符号を復号し、逆DCT変換を行うことにより、圧縮されて記録されたビデオ信号を元のベースバンドビデオ信号に伸長する。DCT伸長回路56には、スイッチ回路55の端子55Bの出力が供給される。DCT伸長回路56により、圧縮ビデオ信号がベースバンドビデオ信号に戻され、このビデオ信号が出力端子57から出力される。
【0053】
58はヘッダデコーダ、59はパケット選択回路である。ヘッダデコーダ58は、ATVの再生信号のヘッダをデコードし、この再生信号がIフレームのデータかどうかを識別する。Iフレームのパケットかどうかは、パケットのヘッダから識別できる。ヘッダデコーダ58には、スイッチ回路55の端子55Aの出力が供給される。このヘッダデコーダ58の出力がパケット選択回路59に供給される。変速再生時にはIフレームのデータのみ有効である。パケット選択回路59は、変速再生時に、Iフレームのデータのパケットを選択して出力する。パケット選択回路59の出力が出力端子60から出力される。
【0054】
61はコントローラである。コントローラ61は、通常再生と変速再生とを切り換える制御を行っている。コントローラ61には、入力部62からモード設定信号が供給される。このモード設定信号に応じて、サーボ回路63及びパケット選択回路59が設定される。ATV信号の変速再生時には、サーボ回路63により、ATF等のトラッキング信号を利用して、テープ速度制御に位相情報が加えられ、ヘッドのトレースとトラックの位置関係が常に同じに保たれ、トラック内の再生可能エリアが固定される。この再生可能エリアは、後に説明するように、トリックプレイエリアとされている。変速再生時には、このトリックプレイエリアが再生され、Iフレームのデータが再生される。
【0055】
出力端子60からの出力は、ビデオ伸長デコーダ7(図1)に送られ、デコードされる。後に説明するように、この発明の一実施例では、Iフレームの1画面分のデータが全てトリックプレイエリアに記録される。このため、変速再生時、実際の画面も1画面分まとまって更新され、見やすい変速再生画を得ることができる。
【0056】
この発明が適用されたディジタルビデオ信号の記録再生装置における変速再生について、詳述する。
【0057】
図4は、このようなディジタルVTRにおける1トラックの構成を示すものである。1トラックは、オーディオセクタSEC1と、ビデオセクタSE2と、サブコードセクタSEC3とから構成される。ビデオセクタSEC2には、図5に示すように、135シンクブロック分のビデオデータの容量が用意される。各シンクブロックの先頭には、5バイトのシンク及びIDが付加される。これらのビデオデータに、3シンクブロック相当の予備データ(VAUX)が付加される。そして、積符号を用いて、2重にエラー訂正符号が付加される。
【0058】
このように、1トラックのビデオセクタSEC1には、135シンクブロック分のビデオデータが記録できる。また、SDモードでは、ドラムの回転数は150Hzで、ドラム上には互いに異なるアジマスの2ヘッドが位置し、データは1フレーム当たり10トラックにアジマス記録される。図6に示すように、ATV信号を記録する場合、1シンクブロック内のデータエリア77バイトのうち75バイトをデータ記録用に使うとすると、
75×8×135×10×30≒24Mbps
が記録用に使えるデータレートとなる。
【0059】
一方、ATV信号のデータレートは17〜19Mbps程度である。このため、伝送されてきたATV信号をSDモードで記録すると、記録エリアに余裕が生じる。そこで、変速再生時の画質を改善するために、SDモードでATV信号を記録するときには、変速再生時に必要なデータ、すなわちIフレームのデータが重複して記録される。そして、この発明の一実施例では、この余裕の記録エリアに記録するIフレームのデータを、1フレーム分のデータ(Iフレームの低域係数データ)全てとされる。これにより、変速再生時に、1画面単位で更新できる。
【0060】
図7は、ATV信号を記録再生する際の概念図である。テープ31のビデオセクタ上の各エリアは、メインエリアA1と、トリックプレイエリアA2とに分けられる。トリックプレイA2は、上述の余裕の記録エリアに相当し、このエリアは、変速再生時に再生可能なエリアに設けられる。記録時、入力されたATV信号のビットストリームは、メインエリアA1にそのまま記録されるとともに、VLDデコード回路34に供給される。VLDデコード回路34で、入力ビットストリームがデコードされる。VLDデコード回路34の出力がカウンタ35に供給される。カウンタ35で、変速再生に必要なデータ部分がカウントされる。カウンタ35の出力がデータ分離回路36に供給される。データ分離回路36により、VLDデコード回路34の出力に基づいて、入力ビットストリームのなかから、変速再生に必要なデータ部分が抽出される。
【0061】
ここで、変速再生に必要なデータとは、Iフレームの各ブロックの低域係数のみ(HPパケットデータ)である。この変速再生時に必要なIフレームのデータは、EOB付加回路37に供給される。EOB付加回路37により、ブロックの終わりを示すEOBが付加される。この変速再生に必要なIフレームのデータは、HPパケットデータとしてトリックプレイエリアA2に記録される。
【0062】
通常再生時には、メインエリアA1からの再生信号がデコードされる。変速再生時には、トリックプレイエリアA2のみが再生され、デコードされる。したがって、変速再生時は、HPパケットデータのみがビデオ伸長デコーダ7に送られる。これが通常のビデオ伸長デコーダでもデコードできるようにするためには、送出されるデータ構成が通常のビットストリームと同じでなければならない。そこで、記録時に各ブロックから低域成分を抽出した後ブロックの終わりを示すEOBが付加されている。
【0063】
次に、変速再生用、HPデータを記録するトリックプレイエリアの決定方法について説明する。
【0064】
先ず、各データレートの関係から、ディジタルVTRの記録レートを24.948Mbps、ATVのレートを19.2Mbpsとすると、各トラックのビデオセクタのうち、
135×(19.2/24.948)=104シンクブロック
がメインエリアとして通常再生用のデータ記録に使用される。
135−104=31シンクブロック
がトリックプレイエリアとして変速再生用のHPデータの記録に使用できる。
【0065】
図8は、変速再生時(例えば17倍速)のヘッド軌跡を表したものである。図8に示すようにヘッドがトレースすると、TPで示す部分が再生可能エリアとなる。この再生可能エリアTPが変速再生用のHPデータを記録するトリックプレイエリアとして利用される。ヘリカルスキャンとアジマス記録のVTRでは、TPから再生されるデータは、図9に示すように、バースト状になる。この再生可能なエリアのトラック上の位置をATF等により固定し、この再生可能エリアにHPデータを記録すれば、このHPデータは必ず再生される。
【0066】
この発明の一実施例では、以下のようにして、トリックプレイエリアを決定している。
【0067】
変速再生時の最大速度が、奇数倍速、すなわち(2N+1)倍速に選定される。そして、この最大速度で再生した時に再生可能となるエリアがトリックプレイエリアとされる。例えば、図8では、変速再生時の最大速度が、奇数倍速である17倍速に設定されている。この17倍速で再生した時に再生可能となるエリアがトリックプレイエリアTPとして選定されている。このトリックプレイエリアTPに、変速再生用のHPデータ(トリックプレイデータと呼ぶ)が記録される。同一のトリックプレイデータの記録は、同一アジマスのトラックに変速再生時の最大速度の倍速数と同じトラック数だけ繰り返される。例えば、変速再生時の最大速度が5倍速なら、倍速数は5であるから、図10A及び図10Bに示すように、アジマスAの5トラックT1〜T5に渡って、繰り返してトリックプレイデータが記録される。
【0068】
このようにトリックプレイエリアを設定すると、再生時には、変速再生時の最大速度と共に、1.5倍速、2.5倍速、3.5倍速、…のように、(N+0.5)倍速の変速再生が可能である。
【0069】
つまり、変速再生時のテープ速度を、1.5倍速、2.5倍速、3.5倍速、…のように、(N+0.5)倍速に設定すると、図11及び図12に示すように、2スキャンで同一アジマスのトラックの全ての部分が再生可能である。すなわち、図11では最大変速再生速度を7倍速とし、3.5倍速で変速再生を行った場合を示すものである。この場合、図12Aに示すように、第1番目のスキャンで、アジマスAのトラックの両端の部分が再生され、図12Bに示すように、第2番目のスキャンで、アジマスAのトラックの真中の部分が再生され、この2回のスキャンで、アジマスAのトラックの1トラック分の全ての部分が再生される。アジマスAの各トラックに同一のトリックプレイデータを繰り返して記録しておけば、この2回のスキャンでアジマスAのトラックの1トラック上の全てのデータが再生できる。
【0070】
したがって、変速再生時の最大速度を(2N+1)倍速とすると、アジマスAのトラック(2N+1)トラックに繰り返してトリックプレイデータを記録しておくと、(2N+1)倍速と、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速でトリックプレイデータの再生が保証されることになり、これらの速度での変速再生が可能である。なお、リバース方向では(2N−1)倍速が最大となる。
【0071】
このように、変速再生時の最大速度を(2N+1)倍速とし、この最大速度でヘッドがトレースするエリアからトリックプレイエリアを選定し、同一アジマスのトラックに最大速度の倍速数と同じトラック数だけ同じデータを繰り返すようにすると、最大変速速度以外に、1.5倍速、2.5倍速、…(N+0.5倍速)の変速再生が可能である。
【0072】
ところで、ディジタルVTRでは、図13〜図15に示すような、3種類のヘッド配置のものがある。図13には、AアジマスのヘッドHA1と、BアジマスのヘッドHB1とが180度対向して配置され、9000rpmで回転されるものが示されている。図14には、ダブルアジマスヘッド構成の1ペアのヘッド(AアジマスのヘッドHA2とBアジマスのヘッドHB2)が配置され、9000rpmで回転されるものが示されている。図15には、ダブルアジマスヘッド構成の2ペアのヘッド(AアジマスのヘッドHA3とBアジマスのヘッドHB3からなるダブルアジマスヘッドと、AアジマスのヘッドHA4とBアジマスのヘッドHB4とからなるダブルアジスマヘッド)が180度対向して配置され、4500rpmで回転されるものが示されている。
【0073】
このような3種類のドラム構成に対応するために、図16及び図17に示すような方法で、テープ上にトリックプレイデータが記録される。
【0074】
すなわち、例えば、最大速度を5倍速と仮定すると、まず、1トラック分のトリックプレイデータがAアジマスの5つのトラックT11〜T15に繰り返して記録される。そして、次の1トラック分のトリックデータが、それに対応するBアジマスの5つのトラックT21〜T25に繰り返して記録される。
【0075】
このようにすることにより、180度対向のヘッド(図13)の場合は、図16に示すように、AアジマスのヘッドHA1で最初の1トラック分のデータが、次のBアジマスのヘッドHB1で次の1トラック分のデータが再生される。また、ダブルアジマスヘッド(図14)の場合は、図17に示すように、AアジマスのヘッドHA2とBアジマスのヘッドHB2とで同時に1スキャンで2トラック分のデータが一度に再生される。
【0076】
図18は、各ドラム構成での可能なテープ速度をまとめたものである。図18において、4500rpmの場合は、同じテープ速度でヘッドのスキャン角が2倍になるので、結果として、最大テープ速度は、他の場合の半分になる。
【0077】
ところで、ヘッドのトレースを詳細に検討したところ、複数種類のドラム構成に完全に対応させるためには、ダブルアジマスヘッドのギャップ間距離を考慮しなければならないことが分かった。つまり、図19は、各ヘッド構成でのヘッドトレースを詳細に表したものである。図19Aは、180度対向の場合である。この場合、例えば、AアジマスのヘッドHA1ではエリアRA1がトレースされ、BアジマスのエリアHB1ではエリアRB1がトレースされる。これに対して、ダブルアジマスヘッドの場合、図18Bに示すように、AアジマスのヘッドHA2ではエリアRA2がトレースされ、BアジマスのヘッドHB2ではエリアRB2がトレースされ、AアジマスのヘッドHA2の再生エリアRA2とBアジマスのヘッドHB2の再生エリアRB2とでは、ギャップ間距離D1相当のずれが生じる。
【0078】
そこで、図19Cに示すように、ヘッドB側では、180度対向の場合のトレースエリアRA1とダブルアジマスヘッドの場合のトレースエリアRB2との共通部分に、トリックプレイエリアTPBが設定され、ヘッドA側では、それと同じ所にトリックプレイエリアTPAが設定される。トリックプレイエリアTPA、TPBをこのような位置に選ぶことで、ダブルアジマスヘッドの場合でも、180度対向ヘッドの場合でも、変速再生時にトリックプレイデータが確実に拾えるようになる。
【0079】
図20は、最大速度17倍速としてときのトリックプレイエリアの一例である。ここでは、ダブルアジマス構成のギャップ間距離として5シンクブロックを仮定し、トリックプレイエリアの大きさは、実質4シンクブロックと仮定している。
【0080】
偶数トラックでは、図20Aに示すように、1トラック中のシンクブロック#27〜30、50〜53、73〜76、97〜99、120〜123、143〜146に、トリックプレイエリアが確保される。奇数トラックでは、図20Bに示すように、1トラック中のシンクブロック#22〜25、45〜48、68〜71、92〜94、115〜118、138〜141に、トリックプレイエリアが確保される。
【0081】
図21はこの時の可能テープ速度である。ダブルアジマス構成のとき、最大速度において、ギャップ間距離5シンクブロックという制限をうけるが、他の速度では、それに依存しない。
【0082】
ところで、各トラックに32シンクブロック分のトリックプレイエリアを確保し、各トラックに同じHPパケットデータが17トラックずつ繰り返して記録すると、記録可能なHPパケットデータのレートは、
32×75×8×10×30/17=339Kbps
となる。一方、Iフレームのデータレートは、ビットストリーム全体のデータレート、GOP構造、入力の絵柄等に依存するが、N=9、M=3のGOP構造(図25参照)を例にとると、
平均データ量:I/P=2、P/B=2.5
より、
17.4×5/(1×6+2.5×2+5)=5.4Mbps
(ビデオデータ:17.4Mbpsと仮定する)
が平均的なIフレームのデータレートとなる。
【0083】
したがって、Iフレームのデータを全て重複エリアに記録しようとすると、記録にようする時間が長くなり、9フレーム毎に入力されるIフレームの大部分が記録できなくなる。そこで、重複エリアに記録するIフレームのデータレートを低減するために、Iフレームを構成する各ブロックから低域係数のみが抽出される。
【0084】
このトリックプレイエリアに記録するIフレームのデータレートを低減するために、Iフレームを構成する各ブロックから低域係数のみが抽出される。これにより、変速再生時の画質は解像度は劣化するが、変速再生であるので、十分な画質であると考えられる。
【0085】
変速再生時、重複エリアは必ず再生される。このトリックプレイエリアの再生データは、バースト状となる。この変速再生時にトリックプレイエリアから再生されたHPパケットデータは、ビデオ伸長デコーダ7へ送られる。再生データはバースト状なので、データの無い時間は、エラーコードが挿入される。このため、データの無い時間のデータは、デコーダ7により無視される。ここで、テープ上にはIフレームの1画面(低域係数のみ)が記録されているが、再生したデータをデコーダ7に送っただけでは、ディスプレイのタイミング(1/30秒)とIフレームの境界のタイミングが合う保証はなく、実際の画面の更新は、1画面まとめて更新されず、部分的に更新されてしまう。そこで、デコーダに再生データが送られる前に、1画面分のデータが完全に再生されたときに、データがデコーダに送られる。このようにすることにより、実際の画面も、1画面分まとまって更新され、見やすい変速再生画を得ることができる。
【0086】
このように、この発明の一実施例では、記録時にIフレームのデータから低域係数が抽出され、このデータを記録する間に、次の1フレーム分のIフレームのデータがバッファされる。そして、再生時に、ビデオ伸長デコーダ7に再生データが送られる前に、1画面分のデータがバッファされ、このデータがビデオ伸長デコーダ7に送られる。これにより、変速再生時に、1画面分まとまって更新される。
【0087】
このことを実現するために、バッファメモリが追加される。バッファメモリは、入出力部に設けられ、記録時と再生時とで共通に使うことができる。図22は、そのためのバッファメモリを示すものである。記録時には、記録すべきデータは、バッファメモリ41に供給される。記録データのヘッダがヘッダ検出回路42で検出される。このヘッダ検出回路42の出力により、バッファメモリ41が制御される。再生時には、重複エリアから再生されたデータは、バッファメモリ41に供給される。再生データのヘッダがヘッダ検出回路43で検出される。このヘッダ検出回路43の出力により、バッファメモリ41が制御される。
【0088】
図4で示したように、このようなディジタルVTRでは、1トラックは、オーディオセクタSEC1と、ビデオセクタSE2と、サブコードセクタSEC3とから構成される。ATVのデータストリームを直接記録する場合、ビデオセクタSE2に全てのデータが記録できるので、オーディオセクタSE1は不要である。そこで、オーディオセクタSE1をトリックプレイエリアとして用いることが考えられる。
【0089】
つまり、図23に示すように、オーディオセクタSE1がトリックプレイエリアとされる。最大ターゲットテープ速度が(2N+1)倍速に選定され、(2N+1)トラックに、同一のトリックプレイデータが記録される。
【0090】
再生時には、(2N+1)倍速では、オーディオセクタSE1が必ず再生されるように、トラッキングがかけられる。また、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速では、2回のスキャンで、同一アジマスのオーディオセクタSE1のデータが全て再生される。したがって、(2N+1)倍速と、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速で、トリックプレイデータの再生が保証される。このように、オーディオセクタSE2をトリックプレイエリアとすると、ビデオセクタ上にトリックプレイエリアを設ける必要が無くなる。
【0091】
【発明の効果】
この発明によれば、テープ上にトリックプレイアリアが設けられ、このトリックプレイエリアに変速再生用のデータ(トリックプレイデータ)が記録される。この変速再生用のトリックプレイエリアは、最大変速再生時に再生可能となるエリアとし、同一アジマスの最大変速再生速度の倍速数に対応するトラック数だけ、変速再生用のデータを繰り返して記録される。この場合、変速再生速度を、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速にすると、2スキャンで同一アジマスのトラックが全て再生されるので、最大変速再生速度と、1.5倍速、2.5倍速、…、(N+0.5)倍速の変速再生が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたビデオ記録システムの一例のブロック図である。
【図2】この発明が適用されたディジタルVTRの記録系の構成を示すブロック図である。
【図3】この発明が適用されたディジタルVTRの再生系の構成を示すブロック図である。
【図4】この発明が適用されたディジタルVTRのトラック構成の説明に用いる略線図である。
【図5】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図6】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図7】この発明が適用されたディジタルVTRにおける記録動作の原理説明に用いるブロック図である。
【図8】この発明が適用されたディジタルVTRにおけるトリックプレイエリアの説明に用いる略線図である。
【図9】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる波形図である。
【図10】この発明が適用されたディジタルVTRにおける再生トラックの説明に用いる略線図である。
【図11】この発明が適用されたディジタルVTRにおける再生トラックの説明に用いる略線図である。
【図12】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図13】この発明が適用されたディジタルVTRのヘッド配置の説明に用いる平面図である。
【図14】この発明が適用されたディジタルVTRのヘッド配置の説明に用いる平面図である。
【図15】この発明が適用されたディジタルVTRのヘッド配置の説明に用いる平面図である。
【図16】この発明が適用されたディジタルVTRにおける再生トラックの説明に用いる略線図である。
【図17】この発明が適用されたディジタルVTRにおける再生トラックの説明に用いる略線図である。
【図18】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図19】この発明が適用されたディジタルVTRにおけるギャップ間距離の説明に用いる略線図である。
【図20】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図21】この発明が適用されたディジタルVTRの説明に用いる略線図である。
【図22】この発明が適用されたディジタルVTRの再生系の説明に用いるブロック図である。
【図23】この発明が適用されたディジタルVTRにおける再生トラックの説明に用いる略線図である。
【図24】ATV方式の送信系構成の一例を示すブロック図である。
【図25】ATV方式におけるGOPの構成の説明に用いる略線図である。
【図26】ATV方式における送信パケットの構成を示す略線図である。
【図27】ATV方式における送信パケットの構成を示す略線図である。
【図28】ATV方式における送信パケットの構成を示す略線図である。
【符号の説明】
3 ディジタルVTR
4 インターフェース及びフォーマット変換部
5 記録再生部
Claims (15)
- テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアに分類し、上記第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、上記ATVのデータストリームより抽出した一部のデータを変速再生用のデータとして上記第2のエリアに記録するようにしたディジタルビデオ信号の記録装置において、
上記第2のエリアを、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定し、
上記最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、上記変速再生用のデータを繰り返して記録するようにしたことを特徴とするディジタルビデオ信号の記録装置。 - 上記再生可能エリアは、各トラックの両端部および中央部であることを特徴とする請求項1記載のディジタルビデオ信号の記録装置。
- 上記変速再生用のデータは、ビットストリーム中の各ブロックのデータの低域係数を抽出したものである請求項1記載のディジタルビデオ信号の記録装置。
- 上記第2のエリアは、ダブルアジマスヘッドのギャップ間距離に対応して設定するようにした請求項1記載のディジタルビデオ信号の記録装置。
- 上記第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられることを特徴とする請求項1記載のディジタルビデオ信号の記録装置。
- テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアとに分類し、上記第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、上記ATVのデータストリームより抽出した一部のデータストリームを変速再生用のデータとして上記第2のエリアに記録し、
上記第2のエリアは、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定されており、
上記最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、上記変速再生用のデータを繰り返して記録した記録媒体を再生するディジタルビデオ信号の再生装置において、
変速再生速度を、上記最大変速再生速度及び/又は2スキャンで同一アジマスのトラックの1トラック分を再生できる速度に設定するようにしたことを特徴とするディジタルビデオ信号の再生装置。 - 上記再生可能エリアは、各トラックの両端部および中央部であることを特徴とする請求項6記載のディジタルビデオ信号の再生装置。
- 1画面分のデータをバッファするメモリを有し、変速再生時に再生データを上記バッファに蓄え、1画面分のデータがまとまったら、上記バッファを更新するようにした請求項6記載のディジタルビデオ信号の再生装置。
- 上記第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられることを特徴とする請求項6記載のディジタルビデオ信号の再生装置。
- テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアに分類し、上記第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、上記ATVのデータストリームより抽出した一部のデータを変速再生用のデータとして上記第2のエリアに記録し、
上記第2のエリアを、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定し、
上記最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、上記変速再生用のデータを繰り返して記録し、
変速再生速度を上記最大変速再生速度及び/又は2スキャンで同一アジマスのトラックの1トラック分を再生できる速度に設定し、
上記第2のエリアから再生された変速再生用データを再生して変速再生を行うようにしたディジタルビデオ信号の記録再生装置。 - 上記再生可能エリアは、各トラックの両端部および中央部であるこ とを特徴とする請求項10記載のディジタルビデオ信号の記録再生装置。
- 上記第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられることを特徴とする請求項10記載のディジタルビデオ信号の記録再生装置。
- テープ上の各トラックを第1のエリアと第2のエリアとに分類し、上記第1のエリアに入力ATVのデータストリームをそのまま記録すると共に、上記ATVのデータストリームより抽出した一部のデータストリームを変速再生用のデータとして上記第2のエリアに記録し、
上記第2のエリアは、±( N +0.5)倍速においてヘッドがトレースする再生可能エリアの少なくとも1つに選定されており、
上記最大変速再生速度の倍速数(2 N ±1)に対応する数の同一アジマスのトラックに、上記変速再生用のデータを繰り返して記録するようにしたことを特徴とするディジタルビデオ信号の記録媒体。 - 上記再生可能エリアは、各トラックの両端部および中央部であることを特徴とする請求項13記載のディジタルビデオ信号の記録媒体。
- 上記第2のエリアは、オーディオ用のセクタとして割当てられていたエリアに設けられることを特徴とする請求項13記載のディジタルビデオ信号の記録媒体。
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