JP3801628B2 - トリックプレイ方式画像再生を備えたディジタルビデオカセットレコーダ - Google Patents

Description

本発明はディジタルビデオ記録の分野に係り、特に、規格外の速度の高品位ビデオ信号の再生に関する。
発明の背景
ヘリカル走査方式フォーマットを利用するディジタルビデオカセットレコーダが標準化委員会により提案されている。提案された規格は、ＳＤ（標準解像度）、例えば、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式のテレビジョン信号、又は、提案されたグランドアライアンス(Grand Alliance)信号のようなＭＰＥＧ方式と互換性のある構造を有する高品位デレビジョン信号のディジタル記録を特定する。ＳＤ方式レコーダは、適応量子化及び可変長符号化と共にイントラフイールド／フレームＤＣＴ（離散コサイン変換）を利用する圧縮成分ビデオ信号フォーマットを使用する。ＳＤ方式のトラックフォーマットは、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式のＩフレーム当たり１０又は１２本のトラックを用いてガードバンド無しにアジマス記録された１０μｍのトラックよりなる。テープカセットは、金属記録媒体が蒸着させられた１／４インチ幅の広いテープを利用する。ＳＤ方式のディジタルＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）又はＤＶＣＲは、民生用に向けられ、ＮＴＳＣ又はＰＡＬ方式信号、或いは、次世代テレビジョン信号を記録するのに十分なデータ記録容量を有する。
次世代テレビジョン又はＡＴＶ信号は、グランドアライアンス（ＧＡ）協会によって開発された。グランドアライアンスＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）システム仕様書という題名の仕様書が１９９４年度第４８回定例放送技術者会議の講演会予稿集に刊行されている。ＧＡ方式の信号は、Ｉフレームという名前のイントラフレーム符号化ピクチャーと、Ｐフレームという名前の前方予測フレームと、Ｂフレームという名前の両方向予測フレームとを使用するＭＰＥＧ方式互換性の符号化方法を利用する。上記の三つのタイプのフレームは、ＧＯＰ又はピクチャーの組として周知のグループに発生する。ＧＯＰ内のフレーム数は、ユーザ定義可能であるが、例えば、１５フレームにより構成してもよい。各ＧＯＰは、Ｂフレームにより支えられた１枚の１フレームを含み、ＢフレームはＰフレームを用いてインターリーブされる。
アナログ方式の民生用ＶＣＲにおいて、記録された各トラックは典型的に１フィールドを含むので、正方向又は逆方向の往復の高速又は低速運動中のピクチャーのような“トリックプレイ”又はＴＰの特徴が容易に得られる。従って、規格外の速度の再生は、再生ヘッドを多数のトラックと交差させ、認識可能な水平ピクチャーセグメントを再現させる。Ｉ、Ｐ及びＢフレームを利用するＡＴＶ信号のＧＯＰは、テープ上に多数のトラック、例えば、Ｉフレーム当たり１０トラック及び１ＧＯＰ当たり１５０トラックを占める状態で記録される。簡単に言うと、ＤＶＣＲが規格外の再生速度で動作しているとき、再生ヘッドは、多数のトラックからセクション又はセグメントを変換する。残念ながら、上記トラックセグメントは、連続的な画像フィールドの離散的な記録からのセクションを表わさない。その代わりに、セグメントは、主としてＧＯＰの予測フレームから得られるデータを含む。再生速度の動作中に、Ｉフレームのデータが再現され、予測されたＢ及びＰフレームの再構成が可能になる。明らかに、“トリックプレイ”中に、再現されたＩフレームのデータの量は、トリッププレイ速度が増加するのに従って、徐々に消失する。従って、Ｉフレームのデータの再現された部分からＢ及びＰフレームを再構成する可能性は、実質的にゼロである。かくして、トリッププレイモードで再生されたときに、“トリックプレイ”又は規格外の速度の再生の特徴を提供するため、隣接したフレーム情報を使用することなく、画像の再構成が可能な特定のデータを記録する必要がある。更に、“トリックプレイ”の特定データが記録されるので、物理的なトラック位置は、トリッププレイモードにおいて再現できる位置でなければならない。
発明の概要
本発明の配置によれば、異なる再生速度でディジタル画像信号を再生するディジタルビデオレコーダは、記録された媒体から、上記ディジタル画像信号を表わす第１のデータ信号と、上記ディジタル画像信号の処理された形式を表わす第２のデータ信号とを有するディジタル信号を再現するトランスデューサと、上記トランスデューサに接続され、上記ディジタル信号を上記第１及び第２のデータ信号に分離する手段と、選択された再生速度の中の一つの選択と、上記第１及び第２のデータ信号の中の少なくとも一方とに応じて、画像ソース制御信号を発生する手段と、上記分離手段に接続され、上記制御信号に応答し、出力画像ソースとして上記第１及び第２のデータ信号の間で選択する選択手段とからなる。
本発明の他の配置によれば、ヘリカル走査フォーマットを利用し、ディジタル画像信号を再生するディジタルビデオレコーダは、記録された媒体から、互換性のあるＭＰＥＧ方式フォーマットを有し、上記ディジタル画像信号を表わす第１のデータ信号と、互換性のあるＭＰＥＧ方式フォーマットを有し、上記ディジタル画像信号の処理された形式を表わす第２のデータ信号とを含むディジタル信号を変換する再生トランスデューサと、上記トランスデューサに接続され、上記ディジタル信号を上記第１及び第２のデータ信号に分離する手段と、上記分離手段に接続され、制御信号に応答し、再生の始めに上記第２のデータ信号を選択し、上記第１のデータから信号を識別するＩフレームの再生に続く上記第１のデータ信号を選択する選択手段と、上記選択手段の出力に接続され、上記第１及び第２のデータ信号から上記ディジタル画像信号を発生する復号化手段とからなる。
【図面の簡単な説明】
図１は、標準解像度ＤＶＣＲに対し指定された種々のデータセクタの場所を表わす記録されたトラックパターンを示す図である。
図２は、２倍の再生速度で同期ブロック再現領域と共に再生ヘッドの経路を示す図である。
図３は、４倍の再生速度で同期ブロック再現領域と共に再生ヘッドの経路を示す図である。
図４は、８倍の再生速度で同期ブロック再現領域と共に再生ヘッドの経路を示す図である。
図５は、１６倍の再生速度で同期ブロック再現領域と共に再生ヘッドの経路を示す図である。
図６は、種々のトリックモード再生速度で再現されたオーディオ及びビデオブロックを表わす図表を含む。
図７Ａは、２、４、８及び１６倍の再生速度で再現された同期ブロックを示す図である。
図７Ｂは、２、４、８及び１６倍の再生速度に共通の再現された同期ブロックを示す図である。
図８は、本発明の“トリックプレイ”データの配置用の有利な同期ブロック位置を表わす記録されたトラックパターンの第１の実施例を示す図である。
図９は、３倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１０は、９倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１１は、１９倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１２は、−１倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１３は、−７倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１４は、−１７倍の再生速度で再生ヘッドの経路と同期ブロック再現領域とを示す図である。
図１５は、３、９及び１９倍の正方向再生速度と、１、７、１７倍の逆方向再生速度で再現された同期ブロックを示す図である。
図１６は、本発明の“トリックプレイ”データの記録用の本発明の同期ブロック位置を表わす記録されたトラックパターンの第２の実施例を示す図である。
図１７は、ＡＴＶ方式信号と本発明の“トリックプレイ”信号が記録されたビデオデータセクタを示す図である。
図１８Ａは、ＳＤ方式同期ブロック内のデータ配置を示す図である。図１８Ｂは、ＡＴＶ方式と本発明の“トリックプレイ”データの両方の信号を記録するため有利にフォーマット化された同期ブロックを示す図である。
図１９は、本発明の“トリックプレイ”記録及び再生の特徴を利用したＡＴＶ方式ディジタルビデオカセットレコーダのシステムブロック図である。
図２０は、本発明の“トリックプレイ”符号器及び復号器のシステムブロック図である。
図２１は、ＳＤ方式レコーダと、本発明の“トリックプレイ”及び高品位ビデオ再生の制御を示す図である。
発明の詳細な説明
図１には、民生用の標準解像度（ＳＤ）ヘリカル走査方式ディジタルビデオカセットレコーダの記録されたトラックフォーマットが示されている。図１に示された有効なデータ領域は、特定のタイプのデータが記録される４個のセクタからなる。ＩＴＩ又はインサート及びトラック情報データセクタは、トラッキング及び編集のため使用され、編集ギャップＧ１が後に続く。オーディオデータセクタは、０乃至１３の番号が付けられた１４個の同期ブロックを占有する。第２の編集ギャップＧ２はオーディオデータセクタの後に続き、その後に０乃至１４８の番号が付けられた１４９個の同期ブロックからなるビデオデータセクタが続く。サブコード記録セクタが後置された第３の編集ギャップＧ３がビデオデータセクタの後に続く。ディジタルビデオカセットレコーダ又はＤＶＣＲは、２４．９４９Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）のディジタルビデオ記録レートを有するよう指定される。このビデオビットレートは、ＮＴＳＣ（ＰＡＬ）方式信号、又は、例えば、ＧＡ方式信号のような処理された次世代テレビジョン信号の何れかから復号化された成分ビデオ信号を記録するため利用される。図２１には、ＤＶＣＲ３５０の略ブロック図が示されている。ＤＶＣＲ３５０は、４個の出力信号３５１、３５２、３５３及び３５４を発生する再生プロセッサに接続された複数の記録及び再生ヘッドを含むヘッドドラム５１０からなる。再生信号３５４はＡＴＶ方式データストリームを表わし、データ処理の経路はブロック３５９、１２０及び１３０により示されている。“トリックプレイ”方式画像データは、同図において次の“トリックプレイ”方式画像データ処理に結合された再生信号３５３により表わされている。以下、上記処理と、“トリックプレイ”とＡＴＶ画像の間の選択の説明を行う。同図に示されているように、テープ５０４がヘッドドラム５１０の回りに装着されたカセット５０１がＤＶＣＲ３５０に挿入されている。
ＳＤ方式トラックフォーマットは、ドラム又はシリンダ上の種々のヘッド配置と、種々のドラム回転速度を用いて記録される。次のトラックパターンは、種々の“トリックプレイ”速度に対する再生ヘッド経路又はトラックを示している。更に、２通りの実現可能なヘッドドラム構造、即ち、ダブルアジマスヘッド対と、ドラム上で１８０°の正反対にある２個のシングルヘッドが示されている。
図２乃至図５には、“トリックプレイ”再生速度の選択に対する再生ヘッド経路が示されている。図に示されたテープは、ガードバンド無しのアジマス記録が行われ、幅１０μｍのトラックを含むＳＤ方式ディジタルカセットレコーダフォーマットに従って記録され、１５μｍの磁極面幅を有する再生ヘッドにより再生される。
図２は２倍速再生の再生ヘッド経路又は軌跡を示している。一対のダブルアジマス再生ヘッドに対する軌跡が示されている。再生ヘッドは、記録されたトラック幅の半分が走査されるまで、記録されたトラックから同期ブロックデータを再現することが分かる。図中、同期ブロックデータの再現のトラック領域は斜行平行線の陰影により示されている。
図３、４及び５は、夫々、４、８及び１６倍の再生速度の再生軌跡を示す。
図６Ａは、トラック番号と、図２乃至５に示されたトリックプレイ速度でオーディオデータセクタから再現された番号付きの同期ブロックとを表わす図である。図６Ｂは、トラックと、上記トリックプレイ速度でビデオデータセクタから再現された番号付きの同期ブロックを示す図である。
再現されたビデオ同期ブロックは、図２、３、４及び５において、斜行平行線の陰影により示され、図表６Ｂの番号付きの同期ブロックは結合され、２、４、８及び１６倍のトリック再生速度に対して図７Ａに示されている。図７Ｂには、上記の４通りの全速度に対し共通の再現されたトラック領域と番号付きの同期ブロックが示されている。従って、図７Ｂには、データが記録され、再生速度と、２、４、８及び１６倍の再生速度で再現されるトラック位置が、同期ブロック番号により区別されて示されている。
図８は、ＩＴＩ又はインサート及びトラック情報記録領域と、編集ギャップＧ１と、番号０乃至１３の１４個の同期ブロックを占有するオーディオデータ記録領域とからなる１個の記録されたトラックを示す。ＡＴＶ動作中に、オーディオ及びビデオデータは、ＡＴＶデータ輸送ストリーム内で伝達されるので、オーディオデータセクタは、オーディオデータの用途に必要とされないので、ＡＴＶ及び“トリックプレイ”データの記録に利用される。第２の編集ギャップＧ２は、オーディオデータセクタの後に続き、その後に、１乃至１４９の番号が付けられた１４９個の同期ブロックからなるビデオデータ記録セクタが続く。第３の編集ギャップＧ３は、ビデオデータセクタの後に続き、サブコード記録領域が後に続く。図８の記録されたトラックは、本発明のトリックプレイ方式記録に対する同期ブロック配置の有利な第１の実施例を示し、５個の同期ブロックがオーディオセクタに使用され、４０個の同期ブロックがビデオセクタに使用されている。従って、４５個の同期ブロックが、標準と規格外の両方の再生速度で再現するトリックプレイ方式ビデオデータを記録するため各走査において利用される。４５個のトリックプレイ同期ブロックが通常の速度で約１．０６メガビット／秒の有効再生データレートを提供する。
図９乃至１１は、ダブルアジマス形ヘッドと１８０°の正反対形ヘッドの両方の軌跡と共に、３倍、９倍及び１９倍の“トリックプレイ”速度に対し再生ヘッド経路を示す図である。
図９は３倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ１及びＴ２は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ１及びＴ４は１８０°の正反対形ヘッドによる再現を表わす。図９は、両方のタイプの再生ヘッド構造に対し、再現されないトラックの領域、従って、同期ブロックがあることを示す。
図１０は９倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ１及びＴ２は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ１及びＴ１０は１８０°の反対向きのヘッドによる再現を表わす。
図１１は１９倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ１及びＴ２は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ１及びＴ２０は１８０°の反対向きのヘッドによる再現を表わす。
図１２は−１倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ３及びＴ４は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ３及びＴ２は１８０°の反対向きのヘッドによる再現を表わす。
図１３は−７倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ１７及びＴ１８は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ１７及びＴ１０は１８０°の反対向きのヘッドによる再現を表わす。
図１４は−１７倍の再生速度の同期ブロック再現のトラック領域を示す。トラックＴ２１及びＴ２２は、ダブルアジマス形ヘッド対を用いた再現を表わし、トラックＴ２１及びＴ４は１８０°の反対向きのヘッドによる再現を表わす。
図９乃至１４に示された種々の正方向及び逆方向の速度で再現された同期ブロックは、結合され、単一トラックとして示されている。
図１５Ａは３倍速の番号付きの同期ブロックを示し、図１５Ｂは９倍速で再現された同期ブロックを示し、図１５Ｃは１９倍速、図１５Ｄはマイナス１倍速、図１５Ｅはマイナス７倍速、図１５Ｆはマイナス１７倍速で再現された同期ブロックを示す。図１５Ｇは再現された共通の同期ブロックの分析を表わす。かくして、図１５Ｇは、正方向の３、９及び１９倍と、逆方向の１、７及び１９倍で再現された番号付きの同期ブロックを示す。
図１６は同期ブロック番号により識別された有利なトラック位置を有する第２の実施例を示し、同図によれば、新規の“トリックプレイ”方式ビデオデータの４５個の同期ブロックが記録され、再生速度と、正方向の３、９及び１９倍の再生速度と、逆方向の１、７及び１７倍の再生速度で再現される。
ＡＴＶ方式ビットストリームは、オーディオデータセクタからの１４個の同期ブロックと、ビデオデータセクタからの９１個の同期ブロックとにより構成された１０５個の同期ブロックのデータ容量内に記録される。新規の“トリックプレイ”方式ビデオデータは、ビデオデータセクタ内の４５個の同期ブロックを用いて記録される。図１７において、ビデオデータセクタは、ＡＴＶ方式データ記録用の同期ブロック（ＳＢ）構造を表わすように示す。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、ビデオデータセクタ内の同期ブロックＳＢのデータ構造を示す。図１８Ａは、標準解像度又はＳＤ方式の形にフォーマットにされた同期ブロックを示す。ＳＤ同期ブロック１５は、６組の離散コサイン変換又はＤＣＴの係数データを含む７７バイトを有する９０バイトにより構成される。各ＤＣＴの組は、直流係数値と、その後に重要度が減少する順序で続く交流係数値とからなる。図１８Ｂは、新規の“トリックプレイ”方式データでフォーマット化された同期ブロックを示す。“トリックプレイ”データは、図２０に関して説明されるように、圧縮され、離散コサイン変換され、可変長符号化される。２個の圧縮されたトリックプレイマクロブロックが１個の同期ブロック内に記録され、図１８Ｂに示されているようにフォーマット化される。
正方向及び逆方向の両方の種々の速度で“トリックプレイ”に有利な同期ブロック位置を識別した後、“トリックプレイ”ビデオデータをＡＴＶ方式データストリームから得なければならない。上記の如く、“トリックプレイ”モードの再生中に再現されたトリックプレイ同期ブロックは、隣接した画像フレームを参照することなく、或いは、隣接した画像フレームから予測することなく、画像を生成するため復号化が可能でなければならない。明らかに、“トリックプレイ”ビデオデータを、イントラフレーム又はＩフレーム符号化されたビデオから得る必要がある。しかし、Ｉフレームから“トリックプレイ”ビデオだけを得ることは、各ＧＯＰ（ピクチャーの組）内の低い繰り返しレートの結果として、“トリックプレイ”モードにおいてストロボ状又はジャーク状の動きが生じる。かくして、ジャーク状の“トリックプレイ”運動を回避するため、“トリックプレイ”方式記録処理用のビデオは、ＡＴＶ又はＭＰＥＧ方式等のデータストリームから復号化されたビデオから得る方が有利である。従って、Ｉ、Ｐ又はＢフレームから得られた各復号化ピクチャーは、記録用の対応した“トリックプレイ”フレームを発生させるため処理される。かくして、ＧＯＰ内の記録された各フレームは、対応する“トリックプレイ”処理された画像を含み、その画像は、“トリックプレイ”再現中に、動きが滑らかに描かれる画像を提供するため復号化される。
ＤＶＣＲフォーマットは、１０個の記録されたトラックを１個のＡＴＶ方式フレームに割り当て、かくして、同数の記録されたトラックが“トリックプレイ”ビデオデータとして選択される。ＡＴＶ方式データは、１トラック当たり１０５個の同期ブロックが割り当てられるので、記録されたＡＴＶ方式フレームは１０５０個の同期ブロックに対応する。“トリックプレイ”ビデオデータは、１ビデオセクタ当たり４５個の同期ブロックが割り当てられるので、全部で４５０個の同期ブロックが“トリックプレイ”データの記録に利用される。従って、各“トリックプレイ”ビデオフレームは、得られたデータ容量を４５０個の同期ブロックで占めるよう圧縮されるべきである。要求された“トリックプレイ”ビデオデータの圧縮量は、４５０：１０５０又は略１対２．３により表わされる。
図１９は、ＭＰＥＧ方式等のデータストリームを標準解像度又はＳＤ方式のディジタルビデオカセットレコーダに記録するトリックプレイモード処理の新規の方法を利用する次世代テレビジョン受像機のブロック図である。このブロック図に示された次世代テレビジョン受像機は、ＡＴＶ方式復号器１００と、トリックプレイ方式プロセッサ２００と、ＳＤ方式ディジタルビデオカセットレコーダ３００とからなる。例えば、ＲＦ（無線周波）変調された次世代テレビジョン方式信号は、アンテナ１０１により受信され、ＡＴＶ方式復号器１００の入力に結合される。ＲＦ変調された信号は、ケーブル配送システムを介して復号器１００に伝達してもよい。復号器１００は、変調されたＭＰＥＧ方式等のＡＴＶ方式ビットストリーム信号をＲＦ搬送波から得るチャネル復調器１１０からなる。ビットストリームは、１９．３メガビット毎秒のデータレートを有し、出力信号１１１及び１１２として結合される。ビットストリーム１１１は、簡単に言うと、ビデオデータパケット１２１をオーディオデータパケット１２２から分離する輸送パケット化復号器１２０に結合される。ビデオデータパケット１２１は、ＨＤ（高品位）ビデオ画像信号を再構成するビデオ圧縮復号器１３０に結合される。ビデオ信号１３１は、元の１６：９のアスペクト比の高品位ビデオ信号、例えば、輝度信号Ｃｒ及び色差信号Ｃｂを出力１５１に発生させるビデオプロセッサ及び同期発生器１５０に結合される。ビデオプロセッサ及び同期発生器１５０は、トリックプレイ方式プロセッサ２００の画素変換器２８０から第２の入力信号１３２を受ける。オーディオデータパケット１２２は、オーディオ出力信号１４１を形成する元のオーディオ信号を抽出し、再発生させるオーディオ圧縮復号器１４０に結合される。
ＭＰＥＧ方式等のビットストリーム信号１１２は、ＳＤ方式レコーダによる処理及び記録の要求に応じて、１９．３メガビット毎秒のビットストリームを２４．９４５メガビット毎秒のデータレートに変換するビットストリームレート変換器３１０に結合される。レート変換器３１０からの出力は、図１に示されているように、ビデオセクタに記録されたビデオデータ内に含まれるリードソロモン方式誤り訂正符号を発生する内側及び外側パリティ発生器３２０に結合される。ＲＳ（リードソロモン）方式誤り訂正符号の挿入に続いて、データストリームは、ＳＤ方式レコーダフォーマットにより要求されたビデオデータ同期ブロック構造を構成するＳＤ方式ビデオデータ同期ブロック構成器３３０に結合される。
図１９のブロック３４０は、ＳＤ方式のフォーマットに従ってオーディオ及びビデオセクタを構成し、ここで、ビデオデータセクタは、ブロック３３０からの処理されたＡＴＶ方式データと、“トリックプレイ”方式ビデオプロセッサ２００のブロック２５０からの新規の“トリックプレイ”方式ビデオデータ２５１とを含む。
ＳＤ方式のビデオセクタフォーマット又は構造は、図１７、１８Ａ及び１８Ｂに示されている。図１８Ａ及び１８Ｂには、ビデオプリアンブルと、ビデオデータ及び誤り訂正符号の１４９個の同期ブロックと、ビデオポストアンブルとからなるセクタが示されている。同期ブロックには１から１４９までの番号が付けられている。図１８Ａには、ＮＴＳＣ方式画像ソースの記録中に利用されたＳＤ方式フォーマットが示されている。図１８Ｂは、例えば、１０５個の同期ブロックを占有するよう記録された方が有利なＡＴＶ方式ビデオデータを示す。新規の“トリックプレイ”方式ビデオデータは、例えば、４５個の同期ブロックを占める形で記録してもよく、ビデオ補助データが２個の同期ブロックで記録される。外側のパリティエラーの訂正データは１１個の同期ブロックを用いて記録される。
“トリックプレイ”方式データ及びオーディオセクタ信号を含むＡＴＶ方式ビデオセクタデータは、ブロック３４０から標準解像度又はＳＤ方式ディジタルビデオカセットレコーダ３５０に結合される。ＳＤ方式レコーダは記録用のアナログＮＴＳＣ（ＰＡＬ）方式入力信号を受ける。アナログ信号は、輝度及び色差成分に復号化され、ＮＴＳＣ方式入力信号の場合に、成分は、１３．５ＭＨｚで４：１：１の標本化が施され、８ビットでディジタル化される。
ディジタル化されたＮＴＳＣ方式信号は、８×８の画像ブロックにイントラ−フィールド／フレームＤＣＴが適用され、次に適応量子化と２次元ハフマン符号化が行われるＳＤ方式記録フォーマットに従って圧縮される。画像ブロックは、記録媒体の損傷が訂正不能のデータエラーを生成することを防止するため、各フレームの全体に亘って、組み替え又は再配分される。画像ブロックは記録の前に組み替えられるので、媒体に関係した大きい再現エラーは、再現中に利用された相補的な逆組み替えの結果として、復号化されたフレームの全体に亘り配分される。かくして、大きい潜在的なエラー、従って可視性エラーが配分され、内側及び外側のリードソロモン方式誤り訂正符号によって訂正可能である。圧縮に続いて、データは、再生時に自動トラッキング機能が得られるよう周波数応答を形成する２４：２５の変換を用いて記録のため符号化される。
ＳＤ方式レコーダ３５０は、４個の出力信号３５１、３５２、３５３及び３５４を再現する。出力信号３５１及び３５２は、夫々、ビデオ成分Ｙ、Ｃｒ及びＣｂと、オーディオ信号とからなるベースバンドアナログ信号である。信号３５１は、ビデオモニタの表示のため帰線消去及び同期パルスを付加するＮＴＳＣ方式同期発生器及び符号器３６０に結合されたビデオ成分からなる。上記成分は、標準解像度のＴＶ受像機への表示用のＮＴＳＣ方式信号を生成するため符号化される。
ＳＤ方式レコーダ３５０は、ＡＴＶ方式データビットストリーム出力信号３５４と、“トリックプレイ”方式データビットストリーム出力信号３５３を発生する。信号３５３は、誤り訂正ブロック２５９を介して、圧縮と、引き続くＡＴＶ方式信号フォーマットへのアップコンバージョンのためのＡＴＶ及び“トリックプレイ”方式プロセッサ２００のブロック２６０に結合される。図２０を参照して“トリックプレイ”方式プロセッサ２００の動作を説明する。
データビットストリーム３５４は、誤り訂正ブロック３５９を介して、ＡＴＶ方式復号器１００のブロック１２０に結合され、再生される輸送パケットが復号化される。復号化されたＡＴＶ方式信号１３１は、ビデオ圧縮復号器１３０から、ＡＴＶ及び“トリックプレイ”方式プロセッサ２００のラインレート変換器に結合される。ＡＴＶ方式信号は、輝度信号Ｃｒ及び色差信号Ｃｂからなり、例えば、１９２０個の画素又はサンプルを個別に有する１０８０本の動作的な水平走査線からなる。ラインレート変換器２１０は、動作的な走査線の本数を３分の１、即ち、３６０本に削減する。かくして、元のＡＴＶ方式信号の３分の１の垂直解像度を有する“トリックプレイ”方式ビデオ信号を形成するため輝度及び色差信号が処理される。ライン本数の変換は、垂直方向ローパスフィルタ機能により行われる。変換器２１０からのラインレートが低減させられた信号は、ローパスフィルタリングにより画素数を３分の１に削減する画素変換器２２０に結合される。かくして、信号２２１は６４０画素を個別に有する３６０本の水平ラインにより構成され、ＡＴＶ方式信号１３１は、“ＮＴＳＣ”方式等のパラメータを有する信号に変換、又は、ダウンコンバートされる。ＡＴＶ方式信号は１６：９のアスペクト比を有するので、信号１３１も１６：９のアスペクト比である。しかし、ダウンコンバートされた信号２２１は、レターボックスフォーマット内に１６：９の画像を表示する。
ダウンコンバートされた信号２２１は、同期と帰線消去の付加と、受像機又はビデオモニタ上の標準解像度表示のための符号化を行うＮＴＳＣ方式符号器３６０に結合される。信号２２１は、図２０に関し細部の説明が行われているブロック２３０によって表わされた信号圧縮プロセッサにも結合される。しかし、簡単に言うと、信号圧縮プロセッサ２３０の目的は、ダウンコンバートされたＡＴＶ方式信号の圧縮された形式を発生させることである。例えば、信号圧縮プロセッサ２３０は、信号２２１を略２．３倍で圧縮する。
圧縮、ダウンコンバートされた信号は、例えば、図８及び１６に示されているような各トラック内の特定の同期ブロックで記録する“トリックプレイ”方式ビデオデータを供給するため使用される。各トリックプレイ方式ビデオフレームのデータは、ＡＴＶ方式のＳＤ方式記録された各フレームからなる１０個のトラック内に記録される。かくして、トリックプレイ方式ビデオデータは、ＡＴＶ方式のＳＤフレームからなるトラックのビデオデータセクタ内で冗長に記録されると考えられる。通常の速度の再生中に、トリックプレイ方式ビデオデータは、ＡＴＶ方式データと共に再現されるが、ＡＴＶ方式画像の形成の際には使用されない。しかし、“トリックプレイ”方式データフレームは、１０個おきの記録されたトラックに現れるので、上記トリックプレイ方式フレームは、通常の再生中に再現され、記憶され、再生モードの推移中、例えば、通常の速度の正方向再生から、高速“トリックプレイ”又は組み替え式のピクチャーへの推移中に利用される。最悪の状況において、通常の速度の再生が開始されたとき、Ｉフレームが再現される前に、約１４０個の記録されたトラックが再現される。しかし、トリックプレイ方式データフレームは、Ｉ、Ｐ及びＢフレームに記録されている方が有利であるため、“トリックプレイ”処理された画像は、あらゆるフレームタイプの再現の直後に生成される。かくして、“トリックプレイ”処理された画像は、Ｉフレームの復号化の前に、通常の速度の再生の起動中に出力される。Ｉフレームの取得後、出力は“トリックプレイ”からＡＴＶ方式画像に切換えられる。
ブロック２３０からの圧縮されたトリックプレイ方式信号は、リードソロモン方式誤り訂正データをトリックプレイ方式データストリームに追加する内側パリティ発生器２４０に結合される。リードソロモン方式内側パリティが追加されたトリックプレイ方式ビデオデータは、特定の速度の“トリックプレイ”方式の再現のため必要とされる特定の番号の付いた同期ブロックだけを発生するトリックプレイ方式ビデオデータ同期ブロック構成器２５０に接続される。例えば、種々の速度の“トリックプレイ”方式の再生は、図８又は１６の実施例に示されているように割り当てられた同期ブロックを用いて実現可能である。上記トリックプレイ方式ビデオデータ同期ブロックは、ＳＤ方式ＤＶＣＲ３００のビデオ及びオーディオセクタ構成器に接続された信号２５１として出力される。
再生中に、ＳＤ方式レコーダ３５０は、誤り訂正プロセッサ２５９に結合される“トリックプレイ”方式データ信号３５３を再現する。誤り訂正に続いて、トリックプレイ方式データストリームは、ＡＴＶ及び“トリックプレイ”方式プロセッサ２００の処理ブロック２６０における圧縮解除のため結合される。図２０を参照して、ブロック２６０の詳細な動作の説明が行われる。しかし、簡単に言うと、圧縮解除器２６０は、記録媒体から再現された圧縮トリックプレイ方式データから、ダウンコンバートされたＡＴＶ方式画像を再現するため使用される。
データ信号を発生させる新規の“トリックプレイ”方式信号圧縮プロセッサは、図２０のブロック２３４乃至２３８に示されている。再生されたトリックプレイ方式データは、図２０のブロック２６２乃至２６６により圧縮解除される。レートの低減されたＡＴＶ方式信号２２１は、信号２２１の走査線フォーマットを、４個の離散コサイン変換ブロックからなる２次元マクロブロック又はＭＢ構造に変換する構成器２３４に結合される。従って、マクロブロックは３２画素×８ラインの寸法を有する。マクロブロック形式にフォーマットされ、レートが削減された信号は、離散コサイン変換用のブロック２３５に結合される。データレートの削減が係数の量子化の制御から生じる離散コサイン変換の原理は周知である。ＤＣＴ又は離散コサイン変換ブロック２３５は、各マクロブロックを構成する周波数係数の振幅値を表わす２個の出力信号を生成する。１個の出力信号は、係数の振幅を予め分析し、量子化ブロック２３７による量子化の粗さ又は細かさを制御するブロック２３６に結合される。ＤＣＴブロック２３５からの第２の出力は、量子化段階の数がブロック２３６に応答して動的に制御される量子化のための量子化ブロック２３７に結合される。量子化されたＤＣＴ係数は、可変長符号化ブロック２３８に結合される。種々の可変長符号化又はＶＬＣの方法が周知である。しかし、簡単に言うと、最も頻繁に発生する量子化された係数の値が対応した短い符号に割り当てられ、係数の値は、その頻度が小さくなると共に、徐々に長さが増加する符号語を用いて符号化される。かくして、データの“トリックプレイ”方式フレームが１０個の記録されたトラックに設けられた４５０個の同期ブロックに記録されるように、トリックプレイ方式ビデオデータの全体のデータレートが更に低減される。
可変長符号化されたトリックプレイ方式データは、リードソロモン方式の内側パリティエラー訂正符号の発生及び付加用ブロック２４０に結合される。リードソロモン又はＲＳ方式の内側パリティエラー訂正を伴うトリックプレイ方式データは、例えば、図８及び１６に明らかにされているように、特定のＳＤ方式ブロック構造を得るためフォーマット化するブロック２５０に結合される。要求された同期ブロック構造を有するトリックプレイ方式データは、上記の“トリックプレイ”方式プロセッサブロック２００に関し説明されているようにＳＤ方式レコーダに結合される。
再生モード中に、再現されたトリックプレイ方式データストリーム信号３５３は、ブロック２５９における誤り訂正を介して、ブロック２３０により行われる信号処理の逆の信号処理を行う圧縮解除ブロック２６０に結合される。ＶＬＣトリックプレイ方式データ信号３５３は、可変長復号化を行うブロック２６６に入力される。復号化の種々の方法が周知であるが、例えば、ルックアップテーブルが、ＶＬＣデータワードを元の固定長の量子化されたＤＣＴ係数に変換するため使用される。ブロック２６６からのトリックプレイ方式ＤＣＴ係数は、トリックプレイ方式ＤＣＴ係数のディジタルアナログ変換を行うと考えられる逆量子化器２６２に結合される。トリックプレイ方式ＤＣＴ係数は、トリックプレイ方式画像を表わすマクロブロック形式にフォーマットされた出力信号を生成する逆離散コサイン変換を適用するブロック２６３に結合される。マクロブロックの標本化トリックプレイ方式信号は、従来のライン状に構造化された画像を生成するためブロック２６４において再度フォーマッティングされる。再構成器２６４からの出力信号は、例えば、帰線消去の挿入及び同期パルスの付加を与えるブロック２６５において処理される。信号２６１は、ブロック２６５から出力され、成分のビデオモニタ上に視覚化するため結合され、或いは、テレビジョンの表示のため符号化される。ブロック２６４からの第２の出力信号２７１は、通例的な“ＮＴＳＣ”方式等のライン及び画素フォーマットから、高品位ディスプレイ表示のため要求されるラインレート及び水平画素カウント数へのアップコンバージョンを与えるブロック２７０及び２８０に結合される。
アップコンバージョンされたトリックプレイ方式ビデオ信号１３１は、高品位出力信号１５１を発生するビデオプロセッサ及び同期発生器１５０に第２の入力として結合される。ビデオプロセッサ及び同期発生器１５０は、ビデオ帰線消去と、ＨＤＴＶ方式同期波形の付加を提供する。更に、ビデオプロセッサ１５０は、ＡＴＶ方式と“トリックプレイ”方式のビデオ画像を切り換える選択機能を提供する。図２１は、ブロック図の形式で、ＡＴＶ方式データストリーム３５４及び“トリックプレイ”方式データストリーム３５３の再生データ経路と、ビデオプロセッサ及び同期発生器１５０の出力選択のための上記データストリームのカップリングとを表わしている。出力画像ソースの選択は、最終的に、制御システムを介して通信されたユーザ起動制御コマンドに応答する。例えば、プレイコマンドは、ビデオカセットレコーダの機構を始動させ、電子システムをＥＥ（電子対電子）モードから再生状態に切り換える。しかし、実際の出力信号の切り換えの瞬間は、種々の他の制御要因により決定される。例えば、最も重要な制御事象は、記録されたＧＯＰからのＩフレームの取得及び復号化である。この事象の発生は、復号器１３０によって通知され、ビデオプロセッサ及び同期発生器１５０内のビデオ出力選択器を制御するため結合される。
上記の如く、１５フレームのＧＯＰは１５０個の記録されたトラックを占有し、プレイモードを始動したとき、再生されたビデオ画像は、Ｉフレームが再現、復号化されるまで遅延させられ、即ち、Ｉフレームが出現するまでに最大１４０トラックを再現する必要がある。しかし、トリックプレイ方式データは、ＧＯＰの各フレーム内に記録し、通常のプレイモードで再現した方が有利であるため、トリックプレイ方式データは、Ｉフレームが出現するまで待つことなく、出力ビデオ信号を発生させるため使用される。かくして、トリックプレイ方式記録の冗長な特性によれば、利用可能な次のＩフレームが取得されたときＡＴＶ方式画像が選択されている通常の再生の始めに、トリックプレイ方式データから発生させられた通常の速度の画像が与えられる利点が得られる。
ユーザが“トリックプレイ”モードを開始又は終了させるコマンドを与えたとき、制御システム、特に、ビデオプロセッサ及び同期発生器１５０が、より審美的に好ましい画像の推移をユーザに提示するべく制御される利点が得られる。例えば、上記の如く、通常の速度の再生の開始の際に、Ｉフレームの取得及び復号化が行われる前に、“トリックプレイ”方式画像が出力される。トリックプレイ方式ビデオデータは、通常の再生中に再現、記憶されたトリックプレイ方式ビデオデータが、再生速度の推移中に変換されたトリックプレイ方式データと共に使用されることにより、“トリックプレイ”方式再生速度への推移の間に使用される。このようなトリックプレイ方式データの使用により、トリックプレイ方式ビデオデータが選択されたトリックプレイ速度で得られるまで最後のＡＴＶ方式フレームを持続することに代わるものが得られる。
“トリックプレイ”モードから通常のプレイへの推移の際に、ＡＴＶ方式信号１３１は、再生されたＡＴＶ方式信号ＧＯＰにＩフレームが発生した後に限り、表示処理に利用できるようになる。かかるＩフレームの発生は、ＳＤ方式レコーダのキャプスタンサーボの再同期レート、より具体的には、記録されたＧＯＰの系列内で通常のプレイ速度が再取得される位置に依存する。かくして、“トリックプレイ”と通常の再生の間に好ましい画像推移を生成するため、種々の選択肢が与えられる利点がある。例えば、“トリックプレイ”を終了させるコマンドの際に、最後のトリックプレイ方式フレームが止められ、ＡＴＶ方式信号が再現されるまで、メモリから繰り返し現れる。この方法は、制御コマンドが受けられ、かつ、実行されたことをユーザに知らせる。しかし、トリックプレイで生成された高速動画像と並べられたこま止め、又は、静止画像は、ユーザに適合しないと考えられる。サーボの再同期とＡＴＶ方式信号のＩフレームの取得との間隔に亘りトリックプレイ方式データを再現し、トリックプレイ方式画像を表示し続けることにより“トリックプレイ”からの推移の更なる選択肢が得られる。この選択肢によれば、トリックプレイ方式データの冗長な特性は、サーボの再同期から生じたテープ速度の変化の間と、ＡＴＶ方式のＩフレームの待機の間とに利用される。テープ速度の変化中に、トリックプレイ方式データの冗長な特性にも係わらず、トリックプレイ方式データの中には再現されないデータがあるが、しかし、かかるエラーは、メモリから繰り返し現れるトリックプレイ方式画像フレームにより隠される。上記の有利な方法によれば、キャプスタンがプレイ速度で再同期するべく遅くなると共にトリック方式画像の速度が視覚的に変化するので、ビデオカセットレコーダがコマンドに応答していることがユーザに視覚的に通知される。この特徴によれば、テープの加速又は減速が“トリックプレイ”方式画像を加速又は減速させることにより行われるので、より遅いテープ速度の推移を使用できるようになり、これにより、より滑らか、かつ、損傷の少ないテープの取扱が得られる。

Claims (2)

1. 複数の再生速度でディジタル画像信号を再生するディジタルビデオレコーダであって、上記ディジタル画像信号はＩフレームを有するディジタルビデオレコーダであり：
   記録された媒体から、上記ディジタル画像信号を表わす第１のデータ信号及びトリックプレイ再生のために処理された上記ディジタル画像信号を表わす第２のデータ信号を有するディジタル信号を再現するトランスデューサと；
   上記トランスデューサに接続され、上記ディジタル信号を上記第１及び第２のデータ信号に分離する手段と；
   複数の再生速度の中の一つの選択、及び、上記第１及び第２のデータ信号の中の少なくとも一方の選択に応答し、画像ソースの制御信号を発生する手段と；
   上記分離する手段に接続され、上記制御信号に応答し、出力画像ソース信号を形成するように接続するための、上記第１及び第２のデータ信号の間で選択する選択手段と；
   を具備したディジタルビデオレコーダであり、
   非再生モードから通常の再生速度の再生モードへの推移中、上記第１のデータ信号が出力画像ソースを生成するように選択されるとすぐ、Ｉフレームが上記第１のデータ信号において発生するまで、上記第２のデータ信号は出力画像ソースを形成するように始めに選択される；
   ディジタルビデオレコーダ。
2. Ｉフレームを有するディジタル画像信号を再生するディジタルビデオレコーダであって：
   記録された媒体からディジタル信号を変換するための再生トランスデューサであって、上記ディジタル信号は第１及び第２のデータ信号を有し、互換性のあるＭＰＥＧ方式並びに通常の再生速度における再生のための画像データを表す上記第１のデータ信号及び通常の再生速度より大きい速度における再生のための画像データを表す上記第２のデータ信号を有する、上記再生トランスデューサと；
   上記トランスデューサに接続され、上記ディジタル信号を上記第１及び第２のデータ信号に分離する手段と；
   上記分離する手段に接続され、上記第１のデータ信号及び上記第２のデータ信号のうち１つを選択する選択手段と；
   上記第１のデータ信号及び上記第２のデータ信号のうち１つを受けるように接続され、表示のための信号を形成するように復号化する復号化手段と；
   を具備したディジタルビデオレコーダであり、
   通常の再生速度の再生モードの始めに上記選択手段は上記第２データ信号を選択し、上記復号化手段に接続され、上記第１のデータ信号におけるＩフレーム信号の発生を検出する上記分離する手段に応答し、上記選択手段は上記第１のデータ信号を選択し、上記復号化手段に接続される；
   ディジタルビデオレコーダ。

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