УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G11B5/00 G11B5/08 

Изобретение относится к цифровым видеомагнитофонам и, в частности, к устройству и способу для записи и воспроизведения высокоприоритетной цифровой видеоинформации содержащейся в улучшенном телевизионном сигнале /ATV/, в зонах дорожки, которые воспроизводятся в высокоскоростных режимах воспроизведения.

Существующие аналоговые видеомагнитофоны записывают аналоговые видеосигналы на магнитный носитель обычно в неуплотненном виде, поскольку их полосы пропускания достаточно узки. Кроме записи и воспроизведения видеосигналов, существующие аналоговые видеомагнитофоны можно использовать для воспроизведения записанных видеосигналов в высокоскоростном режиме поиска, при котором магнитная лента транспортируется со скоростью более высокой, чем скорость транспортировки ленты при нормальном воспроизведении. Поскольку отдельные места на каждой записывающей дорожке на магнитной ленте соответствуют фрагментам видеоизображения, поэлементное сканирование большого числа дорожек дает достаточно информации для воспроизведения узнаваемого, хотя и некачественного изображения.

Цифровые видеомагнитофоны /VTP/ разработаны для записи видеосигнала в цифровой форме на магнитном носителе. Однако, поскольку полоса пропускания цифрового сигнала весьма широка, записать цифровой видеосигнал непосредственно на видеопленку достаточно сложно. Поэтому были предложены способы кодирования цифрового видеосигнала, уменьшающие ширину его полосы пропускания. Так называемые способы кодирования "с уплотнением" включают ортогональное преобразование и кодирование цифрового видеосигнала с переменной длиной кода; а в одном высокоэффективном способе кодирования используется дискретное косинусное преобразование, или DCT. Кодирование с уплотнением кроме того описано в Патенте США N 53216440 и 5346310 и Патентной заявке США Серийный N 07/967,015, материалы которых включены в это описание по ссылке.

Цифровые VTRы, использующие до записи способы кодирования с уплотнением для уменьшения ширины полосы пропускания телевизионных сигналов, например, сигналов NTSC /Национальный Комитет по Телевизионным Системам США/ или сигналов HDTV /Телевидение Высокой Четкости/, также осуществляют распаковку или декодирование воспроизводимых сигналов для того, чтобы привести уплотненные телевизионные сигналы к их первоначальному, неуплотненному виду. Один эффективный способ уплотнения представляет собой сочетание вышеупомянутого DCT преобразования с компенсацией перемещения, в котором используется как внутрикадровое, так и межкадровое кодирование видеосигнала. Однако в отличие от высокоскоростного воспроизведения аналоговых сигналов аналоговым видеомагнитофоном, цифровые VTRы не могут просто сканировать дорожки на магнитной ленте при ее транспортировке с большей скоростью для получения воспроизводимых с высокой скоростью изображений, поскольку способы, основанные на DCT-преобразовании и межкадровой распаковке, требуют, чтобы воспроизводилась существенная часть, если не вся информация, на каждой дорожке, для того, чтобы получить стабильные видеоизображения. Например, места размещения цифровой видеоинформации с DCT преобразованием не совпадают с фрагментами видеоизображения, и таким образом сканирование не той части на множестве дорожек не воспроизведет информацию, относящуюся соответственно к другим фрагментам изображения. Кроме того, изображение или часть изображения не могут быть получены при воспроизведении дорожки /или части дорожки/, на которой записаны межкадровые закодированные данные, поскольку такие данные имеют смысл только в связи с ранее записанной закодированной внутрикадровой или межкадровой информацией, и, так как воспроизводится только часть каждой дорожки, может получится, в лучшем случае, только часть изображения.

Цели изобретения
Таким образом целью настоящего изобретения является создание устройства и способа для записи и воспроизведения цифровой видеоинформации, в котором преодолены недостатки вышеописанных устройств.

Другой целью настоящего изобретения является создание устройства и способа для записи и воспроизведения цифровой видеоинформации, который обеспечивает высококачественные изображения в режиме воспроизведения с высокой скоростью.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства и способа, который воспроизводит высококачественные изображения в высокоскоростном режиме воспроизведения, при котором магнитная лента может транспортироваться с несколькими различными скоростями.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание устройства и способа для записи и воспроизведения улучшенного /ATV/ телевизионного сигнала, который воспроизводит высококачественные изображения при разных скоростях ленты.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства для записи цифровой видеоинформации на магнитную ленту, которая воспроизводится при высоких скоростях ленты устройством воспроизведения, имеющим различные конфигурации головок записи/воспроизведения.

Различные другие цели, преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам, при этом новые отличительные признаки будут детально указаны в прилагаемой формуле изобретения.

Сущность изобретения
В соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения устройство и способ для записи и воспроизведения цифровой видеоинформации на носитель записи, используемый для размещения цифровой видеоинформации /например, в виде улучшенного телевизионного /ATV/ сигнала/, обеспечивают представление части цифровой видеоинформации в виде данных перемененной скорости /например, низкочастотный коэффициент внутрикадровых кодированных данных цифровой видеоинформации/, и записывают цифровую видеоинформацию и данные переменной скорости соответственно в главную и резервную зону следующих друг за другом дорожек на магнитном носителе, на котором резервная зона размещена на каждой дорожке в месте, которое воспроизводится в высокоскоростном режиме воспроизведения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения резервная зона включает зоны спецэффекта для хранения в них данных переменной скорости, которые размещены на каждой дорожке в местах, которые можно сканировать под наклоном во время воспроизведения в высокоскоростном режиме, так что, по крайней мере, одна зона спецэффекта будет воспроизведена.

В соответствии с другим аспектом этого изобретения одна и та же часть данных переменной скорости записывается в соответствующе зоны спецэффекта резервной зоны на каждой из M дорожек /например, имеющих один и тот же угол наклона/, так что по существу каждая част данных переменной скорости воспроизводится после одного цикла сканирования дорожек при воспроизведении в высокоскоростном режиме воспроизведения.

В соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения устройство и способ воспроизведения цифровой видеоинформации со следующих друг за другом дорожек на носителе записи, которое обеспечивает транспортировку носителя записи в стандартном режиме воспроизведения и высокоскоростном режиме воспроизведения, воспроизводит цифровую видеоинформацию /например, улучшенный телевизионный /ATV/сигнал/ и данные переменной скорости /например, низкочастотный коэффициент закодированных внутрикадровых данных цифровой видеоинформации/ соответственно с главной и резервной зон каждой дорожки в стандартном режиме воспроизведения, и воспроизводят данные переменной скорости из резервной зоны каждой дорожки в высокоскоростном режиме воспроизведения, и выдают цифровую видеоинформацию в виде выходного сигнала в стандартном режиме воспроизведения, и выдают данные переменной скорости в высокоскоростном режиме воспроизведения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения по существу каждая часть данных переменной скорости воспроизводится в одном цикле сканирования дорожек /например, имеющих один и тот же угол наклона/ в высокоскоростном режиме воспроизведения.

Согласно другому аспекту этого изобретения по существу каждая часть данных переменной скорости воспроизводится в двух циклах наклонного сканирования дорожек в режиме переменной скорости, в котором лента транспортируется при скорости 0,5 + L, где L равно от 1 до (М - 1) 2 и M - максимальная скорость воспроизведения ленты.

Согласно еще одному аспекту этого изобретения, по существу каждая порция данных переменной скорости воспроизводится в течение одного цикла сканирования дорожек при обратной скорости ленты M-2, где M - максимальная скорость воспроизведения ленты.

Краткое описание рисунка
Последующее детальное описание, представленное в качестве примера и без намерения ограничить исключительно им настоящее изобретение, лучше всего будет воспринято в сочетании с сопроводительными рисунками, на которых одинаковые цифровые ссылки обозначают одинаковые элементы и части, и где:
на фигуре 1 представлена блок-схема системы улучшенной телевизионной /ATV/ передачи;
на фигуре 1 представлена схема примера внутрикадрового и межкадрового кода закодированного цифрового видеосигнала;
на фигурах 3A и 3B представлены схемы структуры данных пакета улучшенного телевизионного сигнала;
на фигуре 4 представлена схема структуры данных служебного типа в пакете, показанном на фигуре 3B;
на фигуре 5A и 5B представлены схемы структуры данных AH в пакете, показанном на фигуре 3B;
на фигуре 6 представлена блок-схема системы записи/воспроизведения, в которой настоящее изобретение нашло свое применение;
на фигуре 7 представлена блок-схема блока записи цифрового видеомагнитофона, показанного на фигуре 6;
на фигуре 8 представлена блок-схема воспроизведения цифрового видеомагнитофона, показанного на фигуре 6;
на фигуре 9 представлена схема структуры данных дорожки на магнитной ленте;
на фигуре 10 представлена схема формата данных зоны для видеоинформации дорожки, показанной на фигуре 9;
на фигуре 11 представлена схема блока синхронизации улучшенного телевизионного сигнала;
на фигуре 12 представлена блок-схема, иллюстрирующая запись улучшенного телевизионного сигнала в главной зоне и зоне спецэффекта дорожки;
на фигуре 13 представлена схема траектории головки при работе с высокой скоростью воспроизведения в соответствии с настоящим изобретением;
на фигурах 14A и 14B представлены схемы воспроизводимого сигнала в высокоскоростном режиме воспроизведения;
на фигурах с 15A по 15F представлены схемы воспроизводимых сигналов при других различных скоростях;
на фигуре 16 представлена схема траектории головки при высокоскоростном воспроизведении с 17-кратной скоростью в соответствии с настоящим изобретением;
на фигуре 17 представлена схема сигнала, воспроизводимого головкой, траектория которой показана на фигуре 16;
на фигурах 18A и 18B представлены схемы траектории воспроизводящих головок по записанным дорожкам, имеющим зоны спецэффекта согласно настоящему изобретению;
на фигуре 19 представлена схема траектории головки A, сканирующей дорожки с углом наклона A, согласно настоящему изобретению;
на фигурах 20A и 20B полезны для понимания того, что головка A воспроизводит крайние и среднюю зоны спецэффекта за два цикла сканирования согласно настоящему изобретению;
на фигуре 21 представлена схема устройства барабана первого типа;
на фигуре 22 представлена схема устройства барабана второго типа;
на фигуре 23 представлена схема устройства барабана третьего типа;
на фигуре 24 представлена схема траектории одной пары дорожек, сканирующих записанные дорожки, имеющие зоны спецэффекта согласно настоящему изобретению;
на фигуре 25 представлена схема траектории другой пары дорожек, имеющих другую конструкцию для сканирования записанных дорожек с зонами спецэффекта согласно настоящему изобретению;
на фигуре 26 представлена таблица, показывающая возможные прямые и обратные скорости воспроизведения ленты с помощью цифровых TVR-ов, имеющих различное устройство барабана, согласно настоящему изобретению;
на фигурах 27A и 27B представлены схемы траектории пары головок, имеющих различные конструкции, имеющих различные конструкции, по двум дорожкам, а на фигуре 27C представлена схема расположения зоны спецэффекта на каждой дорожке;
на фигурах 28A и 28B представлены таблицы, показывающие положения зон спецэффекта на каждой дорожке;
на фигуре 29 представлена другая таблица, показывающая возможные прямые и обратные скорости воспроизведения с помощью цифровых VTR-ов, имеющих различное устройство барабанов, согласно настоящему изобретению;
на фигуре 30 представлена блок-схема блока воспроизведения, имеющего буферную память согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 31 представлена схема дорожек, записанных на магнитную ленту, в которой зоны спецэффекта размещены в аудиосекторах каждой дорожки согласно настоящему изобретению.

Детальное описание некоторых предпочтительных вариантов
Как было обсуждено ранее, телевизионные сигналы NTSС и HDTV /телевидение высокой четкости/ уплотняются и записываются на магнитную ленту с помощью цифрового видеомагнитофона. Поскольку сигналы NTSC и HDTV передаются в общем случае в неуплотненном виде, цифровой видеомагнитофон должен уплотнить принятые сигналы, прежде чем их записывать. Обычно сигналы NTSC уплотняются до ширины данных порядка 25 Мбит/с /миллион бит в секунду/ в режиме стандартной четкости /SD/, а сигналы HDTV уплотняются до ширины данных порядка 50 Мбит/с в режиме высокой четкости /HD/.

Система передачи улучшенного телевизионного сигнала /ATVI/ представляет собой полностью цифровую систему уплотнения, передающую уплотненный телевизионный сигнал, который можно непосредственно записывать на магнитную ленту с помощью цифрового видеомагнитофона. Поскольку цифровой VTR не должен уплотнять переданный сигнал, в аппаратуре и программном обеспечении для уплотнения нет необходимости. Система ATV передачи передает сигнал HDTV в виде сжатых пакетов информации, уплотнение изображения в которых основано на стандарте MPEG /Экспертный Совет по Кинематографии/ для движущихся изображений.

Обратимся теперь к чертежам, где на фиг.1 представлена блок-схема системы передачи улучшенного телевидения /ATV/, которая состоит из видеокодера уплотнения 101, аудиокодера 102, приоритетного кодера 105, кодера передачи 106 и канального модулятора 108. Сигнал HDTV подается на вход 103 и принимается видеокодером уплотнения 101, который осуществляет высокоэффективное уплотнение сигнала HDTV с помощью метода согласно стандарту MPEG. Видеокодер уплотнения 101 использует DCT уплотнение и уплотнение с компенсацией перемещения сигнала HDTV и образует уплотненный сигнал HDTV, который включает внутри кодированные кадры данных /1-кадры/, кадры с предиктивным кодированием /кодирование с предсказанием / данных /P-кадры/, и кадры данных с двунаправленным предиктивным кодированием /B-кадры/ в определенном порядке.

На фигуре 2 схематически показан пример формата уплотненных данных, образованного видеокодером уплотнения 101. Как показано на схеме, первым идет 1-кадр, за ним следуют два B-кадра, P-кадр, еще два B-кадра, второй P-кадр и затем третья пара B-кадров. Затем эта комбинация повторяется начиная с другого I-кадра. При DCT уплотнении с компенсацией перемещения каждый I-кадр образуется посредством дискретного косинусного преобразования кадра видеоданных без использования информации из любого другого кадра. Каждый P-кадр образуется посредством компенсации перемещения /разграничения/ текущего кадра от предыдущего I-кадра или P-кадра, и результирующий разграниченный сигнал подвергается дискретному косинусному преобразованию /результатом чего являются так называемые межкадровые кодированные данные/. Каждый B-кадр образуется посредством компенсации перемещения текущего кадра от предшествующих и последующих I-кадров или P-кадров, и результирующей разграниченный сигнал подвергается дискретному косинусному преобразованию. В формате, показанном на фигуре 2, период плавления I-кадров, или GOP /набор изображений/ составляет M = 3, N = 9.

Видеокодер уплотнения 101 подает уплотненный сигнал HDTV на приоритетный кодер 105 /фигура 1/, который определяет очередность различных типов данных в уплотненном сигнале HDTV. Пример типов данных, для которых определяется приоритет в I-кадрах, включает /от высшего к низшему приоритету/:
1. заголовок кадра
2. заголовок сектора
3. адрес макроблока, тип и шаг квантования
4 значение DC
5. низкочастотный коэффициент
6. высокочастотный коэффициент
Пример типов данных, для которых определяется приоритет в P-кадрах и B-кадрах включает /от высшего к низшему приоритету/:
1. заголовок кадра
2. заголовок сектора
3. адрес макроблока, тип и шаг квантования
4. вектор движения
5. значение DC
6. низкочастотный коэффициент
7. высокочастотный коэффициент
Как было указано, каждый I-кадр включает заголовок кадра, за которым следуют заголовок сектора, адрес макроблока, тип и шаг квантования, значение DC, низкочастотный коэффициент и высокочастотный коэффициент. Подобным же образом каждый P-кадр и B-кадр включает заголовок кадра, заголовок сектора, адрес макроблока, тип и шаг квантования, вектор движения, значение DC, низкочастотный коэффициент и высокочастотный коэффициент. Приоритетный кодер 105 подает упорядоченные по приоритету видеоданные в вышеустановленном порядке к кодеру передачи 106, который формирует пакеты данных из полученных видеоданных способом, описанным ниже.

Кроме приема упорядоченных по приоритету видеоданных, кодер передачи 106 принимает закодированные аудиоданные от аудиокодера 102, который кодирует аудиосигнал, подаваемый на вход 104. Кодер передачи 106 может также принимать другую дополнительную информацию, которая подается на вход 107. Из данных, поступающих к кодеру передачи 106, формируются пакеты, имеющие различные приоритеты, причем пакеты, имеющие относительно более высокий приоритет, классифицируются как HP /высокий приоритет/ пакеты, а пакеты, имеющие относительно низкий приоритет, классифицируются как SP /стандартный приоритет/ пакеты. HP-пакеты каждого I-кадра включают данные, относящиеся к заголовку кадра /1/ и вплоть до низкочастотного коэффициента /6/, а SP-пакеты каждого I-кадра включают только данные по высокочастотному коэффициенту /7/. HP-пакеты каждого P-кадра и B-кадра включают данные, относящиеся к заголовку кадра /1/ и вплоть до вектора движения /4/, а SP-пакеты каждого P-кадра и B-кадра включают данные, относящиеся к значению DC /5/ и вплоть до высокочастотного коэффициента /7/. Для типичных видеоизображений соотношение между HP-пакетами и SP-пакетами составляет 1 к 4. Кодер передачи 106 подает каждый HP-пакет на несущей выходной мощности, а каждый SP-пакет на несущей низкой выходной мощности к канальному модулятору 108, который модулирует каждый тип пакета, используя соответствующие несущие. Модулированный сигнал передается на выход 109.

На фигурах 3A и 3B схематически представлены структуры данных HP и SP-пакетов. Как показано на фигуре 3A, пакет включает данные SVNC /синхронизация/, за которыми следуют передаваемые данные и 20 байт кода коррекции ошибок /ECC/ - всего 148 байт на пакет. Структура передаваемых данных показана на фигуре 3B и включает служебный /ST/ байт данных, четыре байта данных после заголовка /AH/, 120 байт данных передачи и FCS - данные. На фигуре 4 показана структура данных служебного байта, который идентифицирует пакет как HP или SP-пакет /бит P в позиции b7/, и идентифицирует пакет как видеопакет, аудиопакет или пакет другого типа /1D на позициях с b4 по b6/. Кроме того данные счетчика CC в служебном байте представляют номер от 0 до 15 /в позициях от b0 до b3/. который идентифицирует пакет внутри наборов выдаваемых пакетов.

На фигуре 5 показана структура данных AH-заголовка в HP-пакете, а на фигуре 5B показана структура данных AH-заголовка в SP-пакете. Как показано на фигуре 5A, AH-заголовок каждого HP-пакета включает 10 бит начальной точки сектора, которая указывает начальную точку передаваемых данных, тип кадра /например, I-кадр, P-кадр или B-кадр/, номер кадра, номер сектора в кадре и коэффициент квантования /Q/ данных. Как показано на фигуре 5B, AH-заголовок каждого SP-пакета включает 10 бит начальной точки макроблока, тип кадра, номер кадра, номер макроблока в кадре и RSD /?/.

Вышеописанная ATV-система уплотняет сигналы HDTV до ширины данных примерно от 17 до 19 Мбит/с, что меньше, чем типичная битовая частота записи сигналов NTSC с помощью цифрового VTR в режиме SD, В котором сигнал NTSC записывается при порядка 25 Мбит/с. Таким образом, как было указано ранее, передаваемые цифровые видеосигналы ATV могут непосредственно записываться на магнитную ленту цифровым VTR, работающим в режиме SD без последующего уплотнения или какого-либо другого вида декодирования сигналов. Однако, высокоскоростное воспроизведение записанных сигналов ATV осуществляется нелегко по причинам, сходным с теми, которые были описаны выше в связи с высокоскоростным воспроизведением сигналов NTSC и HDTV цифровым VTR. В частности, поскольку в высокоскоростных режимах воспроизведения воспроизводятся только части каждой дорожки, частично воспроизведенные P-кадры и B-кадры не могут быть декодированы на основе использования только частично воспроизведенных I-кадров и, кроме того, места расположения данных, подвергнутых дискретному косинусному преобразованию, не совпадают с соответствующими местами в видеоизображении, и таким образом сканирование разных частей каждой дорожки не даст достаточно данных для согласованного восстановления каждой части воспроизводимого изображения. Следовательно, необходимо дальнейшее кодирование переданного ATV-сигнала, для того, чтобы воспроизвести достаточно высококачественные стабильные видеоизображения в высокоскоростных режимах воспроизведения.

На фигуре 6 представлена блок-схема системы записи/воспроизведения, где нашло применение настоящее изобретение. Как показано на рисунке, система, состоит из канального демодулятора 1, цифрового VTR 3, приоритетного декодера пересылки 6, расширяющего видеодикодера 7 и аудиодекодера 8. Вышеописанный переданный сигнал ATV подается на вход 2 и принимается канальным демодулятором 1, который демодулирует пакеты данных в сигнал ATV. Демодулированный сигнал подается на цифровой VTR 3, который записывает сигнал ATV на магнитную ленту /описано ниже/, а также подается на приоритетный декодер пересылки 6, который корректирует ошибки и декодирует упорядоченные по приоритету данные пакеты для воспроизведения уплотненного HDTV-сигнала. Приоритетный декодер пересылки 6 подает уплотненный HDTV-сигнал на расширяющий видеодекодер 7, который расширяет данные посредством декодирования закодированного сигнала в инверсной форме /например, инверсное DCT/, уплотнение которого было выполнено видеокодером уплотнения 101/. Первоначальный HDTV-сигнал, образованный расширяющим видеодекодером 7, выводится на выходной видеотерминал 9. Приоритетный декодер пересылки 6 также подает закодированный аудиосигнал на аудиодекодер 8, который декодирует сигнал в инверсной форме, уплотнение которого было выполнено аудиокодером 102. Декодированный аудиосигнал выводится на выходной аудиотерминал 10. Другая дополнительная информация, содержащаяся в демодулированном сигнале, выводится приоритетным декодером пересылки 6 на терминал 11.

Цифровой VTR 3 в соответствии с настоящим изобретением включает преобразователь "интерфейс/формат" /1/ F / 4 и устройство записи/воспроизведения 5. Демодулированный сигнал, выдаваемый канальным демодулятором 1, принимается 1/F - преобразователем 4, который форматирует сигнал согласно настоящему изобретению и подает отформатированный сигнал на устройство записи/воспроизведения 5, которое записывает отформатированный сигнал на магнитную ленту, так что могут быть получены достаточно высококачественные изображения при воспроизведении магнитной ленты в высокоскоростных /называемых также "с переменной скоростью"/ режимах воспроизведения. Кроме того, устройство записи/воспроизведения 5 способно записывать стандартные NTS C-видеосигналы в SD-режиме и стандартные HDTV-сигналы в HD-режиме. При записи отформованного сигнала /например, ATV-сигнала/, подаваемого I/F преобразователем 4, устройство записи воспроизведения 5 находится в SD-режиме.

Процесс записи NTSC C-сигнала, HDTV-сигнала и ATV-сигнала в цифровом VTR3 описывается со ссылками на фигуру 7. Блок записи цифрового VTR3 включается аналого-цифровой /A/D /преобразователь 22, схему DCT уплотнения 23, схему переключения 24, схему кадрирования 25, канальный кодер 26, усилитель записи 27 и вращающуюся головку 28. Если на магнитную ленту /не показано/ должен быть записан NTSC или HDTV-сигнал, NTSc C-сигнал подается через входной терминал 21 к A/D преобразователю 22, который преобразует телевизионный сигнал в цифровую форму. A/D-преобразователь 22 подает цифровой сигнал на схему DCT-уплотнения 23, которая объединяет в блоки, тасует и подвергает дискретному косинусному преобразованию цифровой сигнал в заданные буферизированные блоки. Буферизированные блоки затем квантуются, кодируются с переменной длиной кода и кадрируются, прежде чем будут выведены в виде цифрового видеосигнала к схеме переключения 24. Дискретное косинусное преобразование, квантование и кодирование с переменной длиной цифровых данных хорошо известны специалистам и сами по себе не образуют часть настоящего изобретения.

Схема переключения 24 осуществляет переключения между своими входами 24A и 24B и подает сигналы, поступающие на вход 24A, к схеме кадрирования 25, если на магнитную ленту должны записывать ATV-сигналы, и подает сигналы, поступающие на вход 24B, на схему кадрирования 25, если на магнитную ленту должны записываться сигналы, подаваемые на вход 21. Схема переключения 24 подает полученный от схемы DCT-уплотнения 23 цифровой сигнал на схему кадрирования 25, которая генерирует /кадрирует/ синхроблоки записываемых видеоданных, имеющие данные коррекции ошибок, и подает записываемые видеоданные канальный кодер 26, который модулирует видеоданные, прежде чем их усилить посредством усилителя 27 и записать на магнитную ленту с помощью головки 28. Если на магнитную ленту должен быть записан ATV-сигнал, этот сигнал подается от канального демодулятора 1 /фигура 6/ к I/F-преобразователю 4, который вновь преобразует ATV-сигнал в формат, в котором размещены вышеописанные HP-пакеты 1-кадров в ATV-сигнале на местах, которые должны быть записаны на каждой воспроизводимой дорожке, когда записанные данные воспроизводятся в цифровом VTR, работающем в высокоскоростном режиме воспроизведения.

В частности, зоны спецэффекта /"Trick-play"/ идентифицируются как зоны на каждой дорожке, которые могут воспроизводиться при заданных скоростях движения ленты в высокоскоростных режимах поиска, и HP-пакеты 1 -кадров воспроизводятся в этих зонах каждой дорожки, идентифицированных как зоны каждой дорожки, идентифицированных как зоны спецэффекта. Форматирование ATV-сигнала I/F-преобразователем 4 описано ниже.

I/F-преобразователь подает отформатированный ATV-сигнал на вывод 24A схемы переключения 24, которая подает этот сигнал в схему кадрирования 25. Отформатированный ATV-сигнал кадрируется схемой кадрирования 25, модулируется канальным кодером 26, усиливается усилителем записи 27 и записывается на магнитную ленту головкой 28.

Процесс воспроизведения NTS C-сигнала, HDTV-сигнала и ATV-сигнала с магнитной ленты цифровым VTR 3 описывается со ссылками на фигуру 8. Блок воспроизведения цифрового VTR3 включает поворачивающуюся головку 28, усилитель воспроизведения 51, канальный декодер 52, корректор временных искажений /TBC/ 53, схему декадрирования 54, схему переключения 55 и схему DCT-расширения 56. Головка 28 воспроизводит видеосигнал с магнитной ленты и подает воспроизведенный сигнал к канальному детектору 52 через усилитель воспроизведения 51. Канальный декодер 52 демодулирует воспроизведенный сигнал в инверсной форме в виде, выполненном канальным кодером 26, и подает демодулированный сигнал к корректору временных искажений 53, который удаляет компоненты с временными искажениями из воспроизведенного сигнала. Корректор временных искажений 53 подает скорректированный /по временным искажениям/ сигнал в схему декадрирования 54, которая декадрирует сигнал в инверсном виде, в котором он был образован схемой кадрирования 25.

Схема декадрирования 54 подает воспроизведенный сигнал в схему переключения 55. Схема переключения 55 подает воспроизведенный сигнал к выводу 55A, если сигнал является составным видеосигналом /например, NTSC-телевизионный сигнал или HDTV-сигнал/, и подает сигнал к выводу 55B, если этот сигнал является ATV-сигналом. Если воспроизведенный сигнал является составным видеосигналом, схема переключения 55 подает сигнал в схему DCT-расширением 56, которая распаковывает уплотненный воспроизведенный видеосигнал до его первоначальной ширины путем выполнения инверсного кодирования с переменной длиной кода и дискретного косинусного преобразования видеосигнала. Расширенный видеосигнал выводится на выходной терминал 57.

Если воспроизведенный сигнал является ATV-сигналом, схема переключения 55 подает ATV-сигнал на вывод 55A к схеме ATV-декодирования, которая декодирует сигнал в соответствии с настоящим изобретением. Схема ATV-декодирования включает декодер заголовка 58, схему выбора пакета 59, контроллер 61, входную схему 62 и сервоблок 63. Декодер заголовка 58 декодирует заголовок воспроизведения ATV-сигнала, чтобы определить является ли сигнал 1-кадром /см. фигуру 5A/, и подает декодированный заголовок вместе с ATV-сигналом в схему выбора пакета 59, которая, в соответствии с управляющим сигналом, подаваемым от контроллера 61, отбирает только 1-кадры из выходного сигнала на выводе 60, если цифровой VTR3 воспроизводит записанный цифровой сигнал в высокоскоростном режиме воспроизведения, и который подает весь воспроизведенный ATV-сигнал для вывода на терминал 60 в нормальном режиме воспроизведения. В любом режиме сигнал, поданный на терминал 60, подается к расширяемому видеодекодеру 7 через приоритетный видеодекодер пересылки 6 /фигура 6/, который декодирует видеосигнал, как описано ранее. В высокоскоростном режиме воспроизведения все данные в 1-кадрах воспроизводятся и отбираются для вывода в схему выбора 59, в результате чего получаются достаточно высококачественные изображения, воспроизводимые с высокой скоростью.

Входная схема 62, которая может управляться оператором или системным контроллером /не показан/, подает сигнал выбора режима на контроллер 61, который идентифицирует, должен ли записанный видеосигнал воспроизводится в нормальном режиме воспроизведения либо в высокоскоростном режиме воспроизведения. Реагируя на сигнал выбора режима, контроллер 61 управляет схемой выбора пакета 59 посредством управляющего воздействия, чтобы выбрать для вывода либо только 1-кадры, либо весь воспроизводимый ATV сигнал. Кроме того, контроллер 61 управляет сервоблоком 63 в ответ на сигнал выбора режима, который управляет фазой протяжки магнитной ленты, использующей ATF сигнал или другой тип сигнала отслеживания дорожки, чтобы поддерживать правильное взаимное расположение между воспроизводящими головками и дорожками.

На фигуре 9 схематически показана структура дорожки, записанной на магнитной ленте цифровым VTR-ом настоящего изобретения. Как показано на схеме, дорожка содержит аудиозону SECI, видеозону SEC2 и субкодовую зону SEC3. На фигуре 10 показана структура видеозоны SEC2, которая включает 135 синхронизированных блоков данных для хранения в них видеоинформации, 3 вспомогательных синхронизированных видеоблока /VAUX/ для хранения других информаций и 11 крайних синхронизированных блоков для контроля по четности - для хранения данных для контроля по четности для всех 149 синхронизированных блоков в каждой видеозоне SEC2 дорожки. Каждый синхронизированный блок данных включает 5 байт синхросигнала и ID зону, за которой следует 77-байтовая зона видеоданных и 8-байтовая внутренняя зона для контроля по четности - для хранения кода коррекции ошибок.

Видеозона SEC 2 дорожки имеет описанную выше структуру данных, если дорожка записана в режиме SD, при котором частота вращения барабана составляет примерно 150 Гц, и один видеокадр записывается на 10 дорожек с помощью двух головок, которые имеют разные азимуты. На фигуре 11 показана структура данных синхронизированного видеоблока. Как видно из схем, ATV данные хранятся в 75 байтах 77-байтовой зоны видеоданных каждого синхронизированного видеоблока. Следовательно, частота записи ATV данных на дорожку цифровыми VTRом составит:

Sb = синхронизированный блок.

Однако, поскольку частота данных ATV сигнала составляет примерно от 17 до 19 Мбит/с, а частота записи видеосигнала составляет примерно 24 Мбит/с на каждой дорожке образуется неиспользуемое пространство, идентифицируемое как "резервные зоны", если ATV сигнал записывает в режиме SD. Таким образом, согласно настоящему изобретению данные из 1-кадров ATV сигнала повторно записываются в резервные зоны каждой дорожки, где эти резервные зоны размещаются на тех местах каждой дорожки, которые воспроизводятся в высокоскоростном режиме воспроизведения, в результате обеспечивается воспроизведение остаточно высококачественных изображений. В первом варианте реализации настоящего изображения данные по низкочастотным коэффициентам каждого 1-кадра хранятся в резервных зонах, поскольку самая важная информация, относящаяся к кадру, содержит в данных по низкочастотным коэффициентам.

На фигуре 12 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс записи ATV сигнала на дорожку согласно настоящему изобретению. Как показано, каждая видеодорожка на магнитной ленте 31 разделена на главную зону A1 и зону "спецэффекта" A2, в которой зона спецэффекта A2 соответствует резервной зоне, рассматриваемой выше, и которая размещена в зонах дорожки, которые воспроизводятся, когда цифровой VRT работает в высокоскоростном режиме воспроизведения. При записи ATV сигнала он целиком записывается в главную зону A1 каждой дорожки, а также подается в схему VLD декодирования 34, которая декодирует ATV сигнал, для того чтобы определить, подается ли 1-кадр. Схема VLD декодирования подает ATV сигнал к счетчику 35, который ведет подсчет данных, принимаемых от схемы VLD декодирования и которые должны быть записаны в зону спецэффекта дорожки. Счетчик 35 выдает ATV сигнал и содержимое счетчика в схему выделения данных 36, которая выделяет данные по низкочастотным коэффициентам каждого 1-кадрового блока данных /данных HP пакета/, подлежащие записи в зонах спецэффекта, в ответ на установление того факта, что данные относятся к 1-кадру, что определяется схемой VLD декодирования 34. Поскольку записывается только низкочастотный коэффициент каждого 1-кадра, прежде чем данные помещаются в зоны спецэффекта каждой дорожки, схемой добавления EOB /конец блока/ 37 к выделенным данным добавляется сообщение "конец блока". В этом случае, если зоны спецэффекта A2 каждой дорожки будут воспроизводиться в высокосокростном режиме, сигналы, записанные в зонах спецэффекта, могут быть легко декодированы расширяющем видеодекодером 7. Таким образом, добавление данных "конец блока" к выделенным данным /то есть, низкочастотному компоненту каждого 1-кадра/ до записи в зоны спецэффекта обеспечивает то, что данные, воспроизводимые в высокосокростных режимах воспроизведения, будут иметь такой же формат, как и данные, воспроизводимые в режимах нормальной или стандартной скорости воспроизведения.

Теперь со ссылками на фигуры 13 - 17 опишем процесс определения мест расположения зон спецэффекта на каждой дорожке. На фигуре 13 схематически показана траектория воспроизводящей головки в режиме высокоскоростного воспроизведения согласно настоящего изобретения. Как показано, головка A сканирует дорожки в то время, когда магнитная лента транспортируется со скоростью, существенно выше нормальной. Поскольку дорожки обычно записываются наклонно двумя головками, имеющими различные азимуты, головка A воспроизводит сканированные части чередующихся дорожек. То есть, головка A воспроизводит те зоны, показанные на фигуре 13, которые частично заштрихованы, и, как показано, воспроизводимые зоны расположены только на "A" дорожках. На фигуре 14A показано, что сигнал, воспроизводимый с каждой A дорожки, имеет форму пика, причем максимальное значение сигнала появляется, когда головка находится в центре каждой дорожки, как показано на фигуре 14B. Затем может быть легко осуществлено ATV слежение для управления скоростью движения ленты в высокоскоростном режиме воспроизведения посредством синхронизации фазы воспроизводимого сигнала с движением ленты.

На фигурах 15A, 15C и 15E показаны формы сигналов, воспроизводимых при 4-кратной /по отношению к нормальной/ скорости, 9-кратной скорости и 17-кратной скорости соответственно, а на фигурах 15B, 15D и 15F показаны те зоны каждой дорожки, которые воспроизводятся соответственно при 4-кратной, 9-кратной и 17-кратной скоростях /по отношению к нормальной скорости/. Как показано на фигурах 15A и 15B, головка воспроизводит первую /то есть, начало/ часть первой дорожки, которая соответствует самой левой зоне EN1 /первая EN1 зона/ и не воспроизводит вторую часть второй дорожки, которая соответствует зоне дорожки, размещенной справа от первой EN1 зоны/, то есть зона между двумя EN1 зонами/. Затем головка воспроизводит третью часть третьей дорожки, которая соответствует другой EN1 зоне /вторая EN1 зона/, и не воспроизводит четвертую часть /то есть, последнюю часть/ четвертой дорожки, соответствующей зоне дорожки, которая расположена справа от второй EN1 зоны. Следует отметить, что горизонтальное изображение на фигуре 15B представляет продольное расположение каждой дорожки.

На фигурах 15C и 15D показаны зоны EN2 дорожек, которые воспроизводятся при работе цифрового VTR в высокоскоростном режиме воспроизведения с 9-кратной скоростью. Как показано, воспроизводящей головкой сканируется девять дорожек, но воспроизводятся только 1, 3, 5, 7 и 9 дорожки, чьи воспроизводимые зоны EN2 показаны на фигуре 15D.

На фигурах 15E и 15F показаны зоны EN3 дорожек, которые воспроизводятся при работе цифрового VTR в высокоскоростном режиме воспроизведения с 17-кратной скоростью. Как показано, воспроизводящей головкой сканируется 17 дорожек, но воспроизведение происходит через дорожку /то есть, воспроизводятся дорожки 1 3, 5, 15 и 17/, чьи воспроизводимые зоны EN3 показаны на фигуре 15F.

В соответствии с настоящим изобретением, когда вышеописанные зоны спецэффекта располагаются в зонах EN1, EN2 и EN3 каждой дорожки, возможно воспроизведения при скорости, 4-кратной, 9-кратной и 17-кратной по отношению к нормальной скорости. Кроме того, поскольку воспроизведение с высокой скоростью может начаться с любого места ленты, может быть воспроизведена любая из подлежащих воспроизведению зон /например, любая EN3 зона/ дорожки, и следовательно для обеспечения воспроизведения с высокой скоростью зоны спецэффекта располагаются в каждой зоне EN3 каждой дорожки, если желателен высокоскоростной режим воспроизведения с 17-кратной скоростью.

Если зоны спецэффекта располагаются в зонах дорожек, которые воспроизводятся, например, с 4-кратной, 9-кратной и 17-кратной /по отношению к нормальной/ скоростью, успешное воспроизведение зон спецэффектом может быть также выполнено при реверсе со скоростью 2-кратной, 7-кратной и 15-кратной по отношению к нормальной скорости при реверсе. Реверсивное воспроизведение возможно при /M-2/-кратной скорости реверса, если прямое высокоскоростное воспроизведение возможно при M-кратной /по отношению к нормальной/ скорости, так как траектория головки по ленте при обратном движении ленты симметрична траектории головки при прямом движении ленты. Однако, так как каждая дорожка на ленте образована с наклоном, при обратном воспроизведении сканируется на две дорожки меньше, чем при прямом воспроизведении при той же скорости ленты, но при реверсе.

Каждая воспроизводимая зона при высокоскоростном режиме воспроизведения соответствует 32 синхронизированным блокам, однако 38 синхронизированных блоков может быть выделено в виде зон спецэффекта. Следовательно низкочастотная составляющая каждого 1-кадра может быть легко записана в зоны спецэффекта каждой дорожки. Если частота записи цифровым VTR составляет 29.948 Мбит/с, а частота данных ATV сигнала 19.2 Мбит/с, то 104 синхронизированных блока каждой дорожки используются в качестве зоны основных данных для записи ATV сигнала, как показано в следующем выражении:
135 синхронизированных блоков/дорожка • 19.2 Мбит/с/24.948 Мбит/с = 104 синхронизированных блока, и следовательно для использования в качестве зон спецэффекта имеется в наличии 31 синхронизированный блок /135-104 - 31/.

На фигуре 16 показана траектория головки A при работе в режиме высокоскоростного воспроизведения с 17-кратной по отношению к нормальной скоростью согласно другому варианту реализации настоящего изобретения. Как показано, головка A сканирует разные части 17 дорожек при одном цикле сканирования и воспроизводит данные, записанные в зонах спецэффекта TP A дорожек. Фигура 17 демонстрирует форму сигнала, воспроизводимого головкой A. Как было описано ранее, данные с высоким приоритетом /например, данные по низкочастотному коэффициенту каждого 1-кадра/, называемые также данными спецэффекта, хранятся в зонах TP спецэффекта, где максимальная скорость воспроизведения в M раз /M - нечетный целый множитель/ больше стандартной скорости воспроизведения, так что M = 2N + 1. Например, если максимальная скорость воспроизведения в 17 раз превосходит нормальную скорость воспроизведения, то M = 17, а N = 8. Зоны, которые воспроизводятся с максимальной скоростью воспроизведения, обозначаются как зоны спецэффекта.

В соответствии с настоящим изобретением данные с одним и тем же высоким приоритетом хранятся в зонах спецэффекта каждой из M следующих друг за другом дорожек, имеющих одинаковый азимут, причем каждая зона спецэффекта, на дорожке содержит разные части данных спецэффекта. Например, если максимальная скорость воспроизведения в 5 раз превосходит нормальную скорость воспроизведения /M = 5/, те же самые данные спецэффекта записаны на пяти дорожках с T1 по T5, показанных на фигурах 18A и 18B. Кроме того, одинаковые данные хранятся в каждой из начальных зон спецэффектов /1/ дорожек с T1 по T5, одинаковые данные хранятся в каждой из средних зон спецэффектов /2/ дорожек с T1 по T5, одинаковые данные хранятся в каждой из конечных зон в спецэффектов /3/ дороже с T1 по T5. Затем, если те же самые данные спецэффекта записаны на M /например, 5/ следующих друг за другом дорожках, имеющих одинаковый азимут, данные спецэффекта полностью воспроизводятся при скоростях воспроизведения, превышающих нормальную скорость воспроизведения в 1,5 раза, 2,5 раза, 3,5 раза до N + 0,5 раза в добавок к максимальной скорости воспроизведения M. Следовательно, работа цифрового VTR в режиме воспроизведения с регулируемой скоростью подходит для воспроизведения данных спецэффекта при скоростях, превышающих нормальную в 1,5 раза, 2,5 раза, 3,5 раза ... вплоть до N + 0,5 раза, а также при максимальной скорости воспроизведения.

Если цифровой VTR работает в режиме воспроизведения с переменной скоростью, превышающей нормальную в 1,5 раза, 2,5 раза,... N + 0,5 раза, все данные спецэффекта, хранящиеся на дорожке, воспроизводятся за два цикла сканирования одной и той же головкой воспроизведения A, как показано на фигуре 19. На фигуре 19 установлена максимальная скорость воспроизведения, 7-кратная по отношению к нормальной, но воспроизведение выполняется с 3,5-кратной скоростью по отношению к нормальной. В этом случае заштрихованные зоны спецэффекта, расположенные в начале и в конце дорожки A, воспроизводятся при втором цикле сканирования головкой A. На фигурах 20A и 20B показаны участки дорожки, которые воспроизводятся в первом и втором цикле сканирования соответственно.

Следовательно, путем записи одних и тех же данных спецэффекта на M дорожек, имеющих одинаковый азимут, где M - нечетное число и N = /M-1//2, данные спецэффекта, хранящиеся на этих дорожках, имеющих одинаковый азимут, полностью воспроизводятся за два цикла сканирования одной и той же головкой, если воспроизведение выполняется со скоростями, превышающими нормальную скорость воспроизведения в 1,5 раза, 2,5 раза, 3,5 раза ... вплоть до N + 0,5 раза, и данные спецэффекта полностью воспроизводятся за один цикл сканирования той же самой головкой при максимальной скорости воспроизведения M.

Теперь со ссылками на фигуры с 21 по 29 опишем воспроизведение зон спецэффектов цифровым VTR, имеющим разные типы конструкции барабана. На фигурах 21, 22 и 23 схематически показаны три типа конструкции барабана, где на фигуре 21 показана пара головок HA1 и HB1, имеющих азимуты A и B соответственно, которые расположены друг от друга на 180^o и вращаются со скоростью 9000 об/мин /оборотов в минуту/. На фигуре 22 показана пара смежных головок HA2 и HВ2 с азимутами A и B соответственно /известная также как двухазимутальная конструкция/ и которая вращается со скоростью 9000 об/мин. На фигуре 23 показана пара смежных головок HA3 и HВ3 с азимутами A и B соответственно и вторая пара смежных головок HA4 и HB4 с азимутами A и B соответственно, которые разнесены друг относительно друга на 180^o и вращаются со скоростью 4500 об/мин.

На фигурах 24 и 25 показан пример дорожек, записанных согласно настоящему изобретению, в котором максимальная скорость воспроизведения в 5 раз превышает нормальную, 5 следующих друг за другом A дорожек T11, T12, T13, T14 и T15 имеют хранящиеся на них идентичные данные спецэффекта и 5 следующих друг за другом B дрожек T21, T22, T23, T24 и T25 имеют хранящиеся на них идентичные данные спецэффекта. При воспроизведении посредством двух разнесенных на 180^o головок HA и HB /см. фигуру 21/ воспроизводятся зоны спецэффектов 1 - 3 и зоны спецэффектов 4 - 6 соответственно, как показано на фигуре 24. С другой стороны, при воспроизведении двумя смежными головками HA и HB /см. фигуру 22/ воспроизводятся зоны спецэффектов 1 - 3 и зоны спецэффектов 4 - 6 соответственно, как показано на фигуре 25.

На фигуре 26 представлена сводная таблица скоростей воспроизведения ленты в прямом и обратном направлениях цифровым VTR, имеющим конструкции барабана, показанные на фигурах с 21 по 23. Как было показано, цифровой VTR, чей барабан имеет две головки, разнесенные на 180^o, и которые вращаются со скоростью 9000 об/мин /фигура 21/ или две смежные головки, которые вращаются со скоростью 9000 об/мин /фигура 22/, могут осуществлять воспроизведение при скоростях, в 1,5, 2,5, ... /N + 0,5/ и 2N + 1 /M/ раз превышающих нормальную скорость воспроизведения, и скоростях реверса, -1,5, -2,5, ... -/N + 0,5/ и -/2N - 1/-кратных нормальной скорости воспроизведения. Цифровой VTR, имеющий барабан с двумя парами смежных головок, который вращается со скоростью 4500 об/мин /фигура 23/, может осуществлять воспроизведение при скоростях, в 1,5, 2,5, . . . /N + 0,5/ раз превышающих нормальную скорость воспроизведения, и скоростях реверса, -1,5, -2,5, .. -/N + 0,5/-кратных нормальной скорости воспроизведения. Поскольку угол сканирования головки удваивается при той же скорости для конструкции головок, показанной на фигуре 23, максимальная скорость ленты в этой конструкции составляет половину от максимальной скорости ленты для других конструкций.

Теперь со ссылками на фигуры с 27A по 27C и фигуры 28A и 28B обсудим соображения по поводу интервала между головками. На фигурах 28A и 28B показана траектория одной из двух разнесенных на 180^o головок и траектория одной из двух смежных головок соответственно. Как показано на фигуре 27A, головка A воспроизводит часть дорожки RA1, головка B воспроизводит часть дорожки RB1, а резервные зоны размещены по обоим краям воспроизводимой зоны каждой дорожки. Однако, если дорожки смежные, траектория головки B отличается от траектории головки B в конструкции первого типа, что приводит к смещению воспроизводимой зоны RB2, которому соответствует интервал D1 на фигуре 27B.

На фигуре 27C показано расположение зоны спецэффекта на дорожке, которая воспроизводится в высокоскоростном либо с переменной скоростью режимах воспроизведения. Как показано, зона спецэффекта TPB размещена на части дорожки, которая является общей для зоны RB1 /фигура 27A/ и зоны RB2 /фигура 27B/, а зона спецэффекта TPA размещена на соответствующей части дорожки A. Следовательно, зоны спецэффектов полностью воспроизводятся головками, разнесенными друг от друга на 180^o, и смежными друг к другу головками.

На фигурах 28A и 28B показан пример расположения зон спецэффекта на четных и нечетных дорожках соответственно, в котором максимальная скорость воспроизведения в 17 раз больше нормальной, интервал между головками, имеющими конструкцию с двойным азимутом /то есть, со смежными головками/ составляет пять синхронизированных блоков, а размер каждой зоны спецэффекта составляет четыре синхронизированных блока. Как показано на фигуре 28A, каждая дорожка, имеющая четный номер, имеет 6 зон спецэффекта с 0 по 5, расположенные соответственно на позициях синхронизированных блоков 27 - 30, 50 - 53, 73 - 76, 97 - 99, 120 - 123 и 143 - 146. Как показано на фигуре 28B, каждая дорожка, имеющая нечетный номер, имеет 6 зон спецэффекта с 0 по 5, расположенные соответственно на позициях синхронизированных блоков 22 - 25, 45 - 48, 68 - 71, 92 - 94, 115 - 118 и 138 - 141.

На фигуре 29 представлена сводная таблица скоростей воспроизведения ленты в прямом направлении и при реверсе, когда максимальная скорость воспроизведения в 17 раз превосходит стандартную скорость воспроизведения. Как показано, конфигурация барабана с двумя головками, разнесенными на 180^o, которые вращаются со скоростью 9000 об/мин, и конфигурация барабана с парой /смежных/ головок с двойным азимутом, которые вращаются со скоростью 9000 об/мин, могут воспроизводить данные спецэффекта при скоростях 1,5, 2,5, ... 8,5 и 17-кратных по отношению к нормальной скорости воспроизведения, и при скоростях реверса -1,5, -2,5, ..., -8,5 и -17-кратных по отношению к нормальной скорости воспроизведения. Конфигурация барабана с двумя парами головок с удвоенным азимутом, которые вращаются со скоростью 4500 об/мин, могут воспроизводить данные спецэффекта при скоростях 1,5, 2,5, ... и 8,5-кратных по отношению к нормальной скорости воспроизведения, и при скоростях реверса -1,5, -2,5, ... и -8,5-кратных по отношению к нормальной скорости воспроизведения. Необходимо отметить, что предельное значение интервала между головками при максимальной скорости составляет 5 синхронизированных блоков, но не при других скоростях.

Если зоны спецэффекта на каждой дорожке занимают 32 синхронизированных блока и те же самые данные спецэффекта /данные HP пакета/ записаны на 17 дорожках, частота записи одного и того же HP пакета данных на 17 дорожках составит 339 Кб/с /килобайт в секунду/, следует из следующего выражения:

S_b = синхронизированный блок.

Средняя частота данных 1-кадра, которые подаются на цифровой VTR настоящего изобретения, рассчитывается исходя из GOP конфигурации данных /см. фигуру 2/ и частоты видеоинформации, подаваемой на цифровой VTR. Если GOP = /N = 9, M = 3/, /то есть, подаются 1 1-кадр, 2 P-кадра и 6 B-кадров/, среднее число данных 1, P и B-кадров: 1/P = 2 и P/B = 2,5 (1/B = 5), а частота вдеоинформации в целом 17,4 Мбит/с, то средняя частота данных 1-кадра составит:

17,4 Мбит/с • 5/ (5 • 1 + 2,5 • 2 + 1 • 6) = 5,4 Мбит/с.

Следует отметить, что частота данных зависит не только от частоты битового потока в целом, GOP конфигурации и среднего количества данных в каждом кадре, но также зависит и от других факторов, таких как характер вводимого изображения и т.п.

Как было показано, используя частоту записи данных HP пакета на каждой из 17 дорожек, которая примерно равно 339 Кб/с, и среднюю частоту данных каждого 1-кадра, которая примерно составляет 5,4 Мбит/с, невозможно записать полностью весь 1-кадр в зоны спецэффекта каждой дорожки. Следовательно, как было ранее установлено, в зонах спецэффекта каждой дорожки хранятся только низкочастотные коэффициенты каждого 1-кадра.

На фигуре 30 показан предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, в котором в устройство воспроизведения настоящего изобретения включена буфера память 41 для хранения воспроизводимых данных перед их подачей к декодеру 7 /фигура 6/. Как было установлено ранее, сигналы, воспроизводимые в высокоскоротном и с переменной скоростью режимах воспроизведения, имеют форму пиков, которые подаются к декодеру, и хотя в каждой зоне спецэффекта каждой дорожки записаны низкочастотные коэффициенты 1-кадра, нет гарантии, что время отображения воспроизводимого изображения (1/30 секунды/ будет согласовано со временем, за которое 1-кадр воспроизводится и подается к декодеру 7. В этом случае только часть изображения восстановится /то есть, видеоизменится/ в высокоскоростном или с переменной скоростью режиме воспроизведения. Следовательно, данные накапливаются в буферной памяти 41 при воспроизведении и подаются на декодер только после того, как в буферной памяти 41 накопится достаточное количество данных, соответствующее полному единичному изображению /то есть, кадру/. Кроме того, буферная память также может быть использована во время записи данных спецэффекта в зонах спецэффекта каждой дорожки.

Как показано, в буферную память подаются все данные, подлежащие записи в зоны спецэффекта каждой дорожки, а она выдает накопленные данные в схемы записи в ответ на сигнал обнаружения от схемы обнаружения заголовка 42, которая обнаруживает каждый заголовок данных, подлежащих записи. Во время воспроизведения буферная память 41 собирает все данные с зон спецэффекта каждой дорожки и выдает данные на декодер 7 в ответ на управляющий сигнал из схемы обнаружения заголовка 43, которая обнаруживает заголовок каждого 1-кадра в воспроизводимых данных.

На фигуре 31 показан другой вариант реализации настоящего изобретения, в котором все зоны спецэффекта размещены на аудиосекторах SEC1, каждой дорожки. Как было установлено ранее, каждая дорожка включает аудиозону /сектор/ SEC1, видеозону SEC2 и субкодовую зону SEC3 /фигура 9/. В этом варианте вся видео и аудиоинформация записывается в видеозону каждой дорожки, а все данные спецэффекта записываются в аудиозону каждой дорожки. Также как и в вышеописанных вариантах, максимальная скорость воспроизведения в M = (2N + 1) раз больше стандартной скорости воспроизведения и на M дорожках хранятся одни и те же данные. Затем при воспроизведении в высокоскоростном или с переменной скоростью режимах аудиосектор SECI может воспроизводится с M-кратной по отношению к стандартной скорости, а также при скоростях, превышающих стандартную скорость в 1,5, 2,5, ... N + 0,5 раз. Таким образом не имеется зон спецэффекта, которые должны размещаться в видеозоне каждой дорожки.

Из представленного детального описания настоящего изобретения, сопровождаемого рассмотрением предпочтительных вариантов, специалистам будет очевидно, что могут быть сделаны различные изменения и модификации, не ведущие к отклонению от сущности и области настоящего изобретения.

В качестве другого примера, хотя в описании и обсуждались скорости воспроизведения, 17, 9, 5 и 4-кратные стандартной скорости воспроизведения, настоящее изобретение не ограничивает использование исключительно только этих скоростей, а предоставляет возможность широкого применения для воспроизведения записанной информации любой или любых желаемых скоростей воспроизведения.

Таким образом, мы полагает, что приложенная формула изобретения будет интерпретироваться как охватывающая описанные варианты, альтернативные варианты, упомянутые выше, а также все эквивалентные варианты.

Устройство для записи включает средство для приема цифровой видеоинформации, средство для представления части цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости, средство записи для записи цифровой видеоинформации и данных переменной скорости. Запись осуществляется соответственно в главную и резервную зону следующих друг за другом дорожек. Резервная зона размещена на каждой из дорожек в месте, соответствующем зоне дорожки. Она выполнена с возможностью воспроизведения в высокоскоростном режиме воспроизведения. Носитель записи выполнен с возможностью транспортировки в высокоскоростном режиме воспроизведения. Устройство для воспроизведения выполнено с возможностью работы в стандартном режиме воспроизведения и в высокоскоростном режиме воспроизведения и содержит средство транспортировки носителя записи и средство воспроизведения при указанных скоростях. Данными устройствами реализованы соответственно способ записи цифровой видеоинформации на носитель записи и способ воспроизведения цифровой видеоинформации. Технический результат заключается в обеспечении высококачественных записи и воспроизведения цифрового сигнала с использованием соответствующих высокоскоростных режимов. 4 с. и 42 з.п.ф-лы, 31 ил.

1. Устройство для записи цифровой видеоинформации на носитель записи, включающее средство для приема цифровой видеоинформации, средство для представления части цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости, отличающееся тем, что содержит средство записи для записи цифровой видеоинформации и данных переменной скорости соответственно в главную и резервную зону следующих друг за другом дорожек на носителе записи, причем резервная зона размещена на каждой из дорожек в месте, соответствующем зоне дорожки, которая выполнена с возможностью воспроизведения в высокоскоростном режиме воспроизведения, причем носитель записи выполнен с возможностью транспортировки в высокоскоростном режиме воспроизведения при заданной высокой скорости, большей, чем стандартная скорость. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше стандартной скорости, а средство записи выполнено с возможностью записи одних и тех же данных переменной скорости в резервную зону М дорожек на носителе записи. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цифровая видеоинформация включает внутрикадровые кодированные данные, предиктивно закодированные (кодирование с предсказанием) кадрированные данные, кадрированные данные, закодированные с предсказанием в двух направлениях, и средство, обеспечивающее выдачу кодированных внутрикадровых данных цифровой видеоинформации в виде данных переменой скорости. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что закодированные внутрикадровые данные включают данные по низкочастотному коэффициенту и данные по высокочастотному коэффициенту, а указанное средство обеспечивает представление данных по низкочастотному коэффициенту закодированных внутрикадровых данных в виде данных переменной скорости. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервная зона каждой дорожки включает множество зон спецэффекта, каждая из которых служит для хранения части данных переменной скорости. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что зоны спецэффекта размещены на каждой дорожке в местах, соответствующих всем зонам дорожки, которые выполнены с возможностью сканирования при воспроизведении в высокоскоростном режиме воспроизведения, так, что по крайней мере одна из зон спецэффекта каждой дорожки воспроизводится при высокоскоростном режиме воспроизведения. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше стандартной скорости и средство записи выполнено с возможностью записи одной и той же части данных переменной скорости в соответствующие зоны спецэффекта на каждой из М дорожек, так, что, по существу, каждая часть данных переменной скорости воспроизводится после одного цикла сканирования дорожек при воспроизведении в высокоскоростном режиме воспроизведения. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что целый множитель М является нечетным числом и, по существу, каждая часть данных переменной скорости воспроизводится после двух циклов сканирования дорожек в высокоскоростном режиме воспроизведения, причем носитель записи в режиме воспроизведения с переменной скоростью выполнен с возможностью транспортировки при переменных скоростях, в (L + 0,5) раз больших стандартной скорости, где L представляет собой целое число от 1 до N и N=(M-1)/2. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что средство записи включает первую и вторую головки для поочередной записи дорожек, имеющие первый и второй азимуты соответственно, так, что, по существу, все данные переменной скорости, записанные на каждой дорожке с первым азимутом, воспроизводятся за два цикла сканирования дорожек первой головкой в режиме воспроизведения с переменной скоростью. 10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство записи включает две записывающие головки с интервалом между ними для обеспечения записи зон спецэффекта на места на каждой дорожке в соответствии с указанным интервалом между двумя записывающими головками. 11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство записи выполнено с возможностью записи зон спецэффекта в местах на каждой дорожке так, что по крайней мере одна из зон спецэффекта каждой дорожки воспроизводится в высокоскоростном режиме воспроизведения с помощью пары воспроизводящих головок, разнесенных друг от друга на 180° , и двумя расположенными смежно воспроизводящими головками. 12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая дорожка включает видеозону, аудиозону и субкодовую зону, причем резервная зона каждой дорожки размещена главным образом в аудиозоне. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем цифровые видеоданные представляют собой сигнал типа ATV (улучшенный цифровой сигнал). 14. Устройство для воспроизведения цифровой видеоинформации со следующих друг за другом дорожек на носителе записи, отличающееся тем, что каждая дорожка на носителе записи имеет главную зону для хранения цифровой видеоинформации и резервную зону для хранения части цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости, при этом устройство выполнено с возможностью работы в стандартном режиме воспроизведения и в высокоскоростном режиме воспроизведения и содержит средство транспортировки для транспортирования носителя записи при стандартной скорости в стандартном режиме воспроизведения и при высокой скорости в высокоскоростном режиме воспроизведения, средство воспроизведения для воспроизведения цифровой видеоинформации и данных переменой скорости соответственно с главной и резервной зон каждой дорожки на носителе записи в стандартном режиме воспроизведения и для воспроизведения данных переменной скорости с резервной зоны каждой дорожки в высокоскоростном режиме воспроизведения и средство выдачи для выдачи воспроизведенной цифровой видеоинформации в качестве выходного сигнала в стандартном режиме воспроизведения и для выдачи воспроизведенных данных переменной скорости в качестве выходного сигнала в высокоскоростном режиме воспроизведения. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что цифровая видеоинформация содержит закодированные внутрикадровые данные, предиктивно закодированные кадрированные данные и кадрированные данные, предиктивно закодированные в двух направлениях, и при этом закодированные внутрикадровые данные цифровой видеоинформации хранятся в резервной зоне каждой дорожки в виде данных переменной скорости. 16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что резервная зона каждой дорожки включает множество зон спецэффекта и часть данных переменной скорости хранится в каждой из указанных зон спецэффекта. 17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что зоны спецэффекта расположены на каждой дорожке в местах, воспроизводимых в высокоскоростном режиме воспроизведения, при этом средство воспроизведения выполнено с возможностью воспроизведения данных, хранящихся по крайней мере в одной из указанных зон спецэффекта каждой дорожки в высокоскоростном режиме воспроизведения. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше стандартной скорости и что одна и та же часть данных переменной скорости хранится в соответствующих зонах спецэффекта на каждой из М дорожек, при этом средство воспроизведения выполнено с возможностью сканирования одной дорожки за один цикл сканирования в стандартном режиме воспроизведения и воспроизводит, по существу, каждую часть данных переменной скорости за один цикл сканирования дорожек в высокоскоростном режиме воспроизведения. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что целый множитель М является нечетным числом и средство транспортировки выполнено с возможностью работы в режиме воспроизведения с переменной скоростью для транспортирования носителя записи с переменной скоростью, в L+0,5 раз большей стандартной скорости, где L - целое число от 1 до N, причем N = (М-1)/2, а средство воспроизведения выполнено с возможностью воспроизведения, по существу, каждой части данных переменной скорости за два цикла сканирования дорожек в высокоскоростном режиме воспроизведения. 20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что следующие друг за другом дорожки имеют чередующиеся первый и второй азимуты, а средство воспроизведения включает первую и вторую головки для сканирования дорожек, имеющих соответственно первый и второй азимуты, и воспроизводит, по существу, все данные переменной скорости, хранящиеся на каждой дорожке, имеющей первый азимут, за два цикла сканирования дорожек с помощью первой головки в высокоскоростном режиме воспроизведения. 21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство транспортировки выполнено с возможностью транспортировки носителя записи при реверсе со скоростью, в М-2 раза большей стандартной скорости в высокоскоростном режиме реверсного воспроизведения, а средство воспроизведения выполнено с возможностью воспроизведения, по существу, каждой части данных переменной скорости за один цикл сканирования дорожек в высокоскоростном режиме реверсного воспроизведения. 22. Устройство по п.14, отличающееся тем, что цифровая видеоинформация представляет собой сигнал типа ATV (улучшенный телевизионный сигнал). 23. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что кроме того содержит средство накопления для накопления данных переменной скорости, воспроизводимых средством воспроизведения, при этом средство выдачи выполнено с возможностью выдачи накопленных данных только при накоплении в средстве накопления заданного количества данных. 24. Способ записи цифровой видеоинформации на носитель записи, включающий прием цифровой видеоинформации, представление части цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости, отличающийся тем, что содержит запись цифровой видеоинформации и данных переменной скорости соответственно в главную и резервную зоны следующих друг за другом дорожек на носителе записи, причем резервную зону размещают на каждой дорожке в месте, соответствующем зоне дорожки, которая воспроизводится в высокоскоростном режиме воспроизведения, причем средство записи транспортируют в высокоскоростном режиме воспроизведения при заданной высокой скорости, большей, чем стандартная скорость. 25. Способ по п.24, отличающийся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше стандартной скорости, а шаг записи выполняют посредством записи одних и тех же данных переменной скорости в резервную зону М дорожек на носителе записи. 26. Способ по п.24, отличающийся тем, что цифровая видеоинформация включает внутрикадровые кодированные данные, предиктивно закодированные (кодирование с предсказанием) кадрированные данные, кадрированные данные, акодированные с предсказанием в двух направлениях, и указанный шаг представления данных выполняют путем представления внутрикадровых кодированных данных цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости. 27. Способ по п.26, отличающийся тем, что внутрикадровые кодированные данные включают данные по низкочастотной постоянной и данные по высокочастотной постоянной, и шаг представления выполняют посредством представления данных по низкочастотному коэффициенту внутрикадровых кодированных данных в виде данных переменной скорости. 28. Способ по п.24, отличающийся тем, что резервная зона каждой дорожки включает множество зон спецэффекта, каждая из которых используется для хранения части данных переменной скорости. 29. Способ по п.28, отличающийся тем, что зоны спецэффекта размещают на каждой из дорожек в местах, соответствующих всем зонам дорожек, которые сканируются при воспроизведении в высокоскоростном режиме воспроизведения, так что, по крайней мере, одна из зон спецэффекта каждой дорожки воспроизводится в высокоскоростном режиме воспроизведения. 30. Способ по п.29, отличающийся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше стандартной скорости и шаг записи выполняют посредством записи одной и той же части данных переменной скорости в соответствующих зонах спецэффектов на каждой из М дорожек, так что, по существу, каждая часть данных переменной скорости воспроизводится после одного цикла сканирования дорожек во время воспроизведения в высокоскоростном режиме воспроизведения. 31. Способ по п.30, отличающийся тем, что целый множитель является нечетным числом и, по существу, каждая часть данных переменной скорости воспроизводится после двух циклов сканирования дорожек в высокоскоростном режиме воспроизведения, причем средство записи в высокоскоростном режиме воспроизведения транспортируют при переменных скоростях, в L+0,5 раз больших стандартной скорости, где L - целое число от 1 до N и N = (M-1)/2. 32. Способ по п.31, отличающийся тем, что шаг записи включает запись чередующихся дорожек, имеющих первый и второй азимуты, посредством соответственно первой и второй головок, так что, по существу, все данные переменной скорости, записанные на каждую дорожку, имеющую первый азимут, записывают за два цикла сканирования дорожек первой головкой в высокоскоростном режиме воспроизведения. 33. Способ по п. 28, отличающийся тем, что шаг записи выполняют посредством записи зон спецэффекта на местах на каждой дорожке в соответствии с интервалом между записывающими головками. 34. Способ по п. 28, отличающийся тем, что шаг записи выполняют посредством записи зон спецэффекта на местах на каждой дорожке, так что, по крайней мере, одна из зон спецэффекта каждой дорожки воспроизводится в высокоскоростном режиме воспроизведения посредством пары воспроизводящих головок, разнесенных друг от друга на 180° и посредством смежно расположенных воспроизводящих головок. 35. Способ по п. 24, отличающийся тем, что каждая дорожка включает видеозону, аудиозону и субкодовую зону, причем резервную зону каждой дорожки располагают главным образом в аудиозоне. 36. Способ по п. 24, отличающийся тем, что цифровая информация представляет собой сигнал типа ATV (улучшенный телевизионный сигнал). 37. Способ воспроизведения цифровой видеоинформации со следующих друг за другом дорожек на носителе данных, отличающийся тем, что каждая дорожка на носителе данных имеет главную зону, в которой хранится цифровая видеоинформация, и резервную зону, в которой хранится часть цифровой видеоинформации в виде данных переменной скорости, при этом способ включает в себя следующие шаги: транспортировку носителя записи при стандартной скорости в стандартном режиме воспроизведения и при высокой скорости в высокоскоростном режиме воспроизведения, воспроизведение цифровой видеоинформации и данных переменной скорости соответственно с главной и резервной зон каждой дорожки на носителе записи в стандартном режиме воспроизведения и воспроизведение данных переменной скорости с резервной зоны каждой дорожки в высокоскоростном режиме воспроизведения, выдачу воспроизведенной цифровой видеоинформации в виде выходного сигнала в стандартном режиме воспроизведения и выдачу воспроизведенных данных переменной скорости в виде выходного сигнала в высокоскоростном режиме воспроизведения. 38. Способ по п.37, отличающийся тем, что цифровая видеоинформация включает внутрикадровые кодированные данные, предиктивные закодированные кадрированные данные и предиктитвные кадрированные закодированные в двух направлениях данные, причем внутрикадровые кодированные данные цифровой видеоинформации хранят в резервной зоне каждой дорожки в виде данных переменной скорости. 39. Способ по п.37, отличающийся тем, что резервная зона каждой дорожки включает множество зон спецэффекта и часть данных переменной скорости хранят в каждой из зон спецэффекта. 40. Способ по п.39, отличающийся тем, что зоны спецэффекта располагают на каждой дорожке в местах, воспроизводимых в высокоскоростном режиме воспроизведения, и шаг воспроизведения выполняют посредством воспроизведения данных, хранящихся в, по крайней мере, одной из зон спецэффекта каждой дорожки в высокоскоростном режиме воспроизведения. 41. Способ по п.40, отличающийся тем, что высокая скорость в целое число раз М больше, чем стандартная скорость, и одна и та же часть данных переменной скорости хранится в соответствующих зонах спецэффекта на каждой из М дорожек, и указанный шаг воспроизведения выполняют посредством сканирования одной дорожки за один цикл сканирования в стандартном режиме воспроизведения и посредством воспроизведения, по существу, каждой части данных переменной скорости за один цикл сканирования дорожек в высокоскоростном режиме воспроизведения. 42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что целый множитель М является нечетным числом и шаг транспортировки выполняют в режиме воспроизведения с переменной скоростью для транспортировки носителя записи с переменными скоростями, в L+0,5 раз большими, чем стандартная скорость, где L - целое число от 1 до N, причем N = (M-1)/2, а шаг воспроизведения выполняется посредством воспроизведения, по существу, каждой части данных переменной скорости за два цикла сканирования дорожек в режиме воспроизведения с переменной скоростью. 43. Способ по п.42, отличающийся тем, следующие друг за другом дорожки имеют чередующиеся первый и второй азимуты, а шаг воспроизведения включает сканирование дорожек, имеющих первый и второй азимуты, соответственно первой и второй головками и воспроизведение, по существу, всех данных переменной скорости, хранящихся на каждой дорожке, имеющей первый азимут, за два цикла сканирования дорожек с помощью первой головки в режиме воспроизведения с переменной скоростью. 44. Способ по п.41, отличающийся тем, что шаг транспортировки включает транспортирование носителя записи при реверсе с реверсной скоростью, в М раз большей, чем стандартная скорость, в высокоскоростном реверсном режиме, а шаг воспроизведения выполняют посредством воспроизведения, по существу, каждой части данных переменной скорости за один цикл сканирования дорожек в высокоскоростном реверсном режиме. 45. Способ по п.37, отличающийся тем, что цифровая информация представляет собой сигнал типа ATV (улучшенный телевизионный сигнал). 46. Способ по п. 37, отличающийся тем, что, кроме того, включает шаг накопления воспроизводимых данных переменной скорости, а шаг выдачи выполняют посредством выдачи накопленных данных переменной скорости только тогда, когда накопилось заданное количество данных.