Настоящая заявка подана в соответствии со статьей "35 U.S.С. 111(а)" Патентного закона США, заявляющая приоритет согласно статье "35 U.S.С. 119(е)", касающейся даты подачи временной заявки за серийным номером 60/056325, поданной 14 августа 1997 г. согласно статье "35 U.S.С. 111(b)" Патентного закона США.
Настоящее изобретение относится к видеоустройству цифрового камкордера, а более конкретно к видеоустройству цифрового камкордера, использующего методы сжатия видеосигнала, совместимые с декодирующим устройством MPEG-2.
Заявки, относящиеся к настоящему изобретению
Изобретатели одновременно подали заявку на патент под названием "УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОСИГНАЛА, ПРИМЕНЯЮЩЕЕ ТИП СЖАТИЯ ВИДЕОСИГНАЛА "ТОЛЬКО ВНУТРИ КАДРА", КОТОРЫЙ СОВМЕСТИМ СО СТАНДАРТОМ MPEG-2", которая приведена здесь в качестве ссылки, так как демонстрирует устройство, которое может быть использовано совместно с видеоустройством цифрового камкордера, описанным в настоящем описании и сопроводительных чертежах.
Предпосылка изобретения
В настоящее время запись на электромагнитную ленту цифровой видеокассеты (ЦВК) осуществляется в соответствии со стандартами, разработанными на конференции "Цифровые кассетные видеомагнитофоны высокого разрешения". На этой конференции были учреждены пять стандартов, в том числе стандарт записи стандартной плотности (СП), при которой один кадр видеосигнала в формате НТСЦ (Национальный Комитет по телевизионным системам) записывается в 1350 синхроблоков. Эти 1350 синхроблоков, 90 синхроблоков сопутствующего аудиосигнала и 44 синхроблока потерь распределяются по десяти последовательным, наклонно-строчно записанным дорожкам на ленте электромагнитной записи. Синхроблоки имеют одинаковую длину разряда, и пять синхроблоков составляют сегмент из пяти макроблоков ДПК. Каждый блок ДПК основан на блоке данных изображения в формате 4: 2: 0 размером 8х8 пикселей. То есть яркость (Y) квантуется в два раза интенсивнее в горизонтальном направлении и в вертикальном направлении, чем красный цветоразностный сигнал (Cr) и синий цветоразностный сигнал (Cb). Каждый макроблок содержит четыре блока дискретного преобразования косинуса (ДПК), описывающего Y, и два блока, описывающих Сr и Cb, каждый из блоков имеет произвольную длину разряда. Хотя в последовательном цифровом формате видеосигнала на один сегмент приходится 385 байт, часто для передачи ДПК, способного формировать изображение нужного разрешения, требуется всего сотня или меньше. Одной из целей изобретателей было более эффективное использование байтов, имеющихся в каждой последовательной группе из десяти дорожек, с тем чтобы сократить число нулевых байтов и улучшить разрешение изображения с помощью тех байтов, которые прежде не были использованы.
Конференция "Цифровые кассетные видеомагнитофоны высокого разрешения" учредила стандарт базовой полосы высокой плотности (ВП), в котором каждый кадр телевизионного изображения высокого разрешения вместе с сопутствующим аудиосигналом и потерями занимает двадцать последовательных дорожек записи. Конференция определила дальнейшие стандарты записи прямого видеовещания (ПВВ), передового телевидения (ПТВ), PAL+ для Европы и EDTV-II для Японии. Схема записи для ПВВ главным образом подразумевает формирование полезной загрузки из сегментов транспортного потока для этого средства передачи. Подобное наблюдение можно сделать и о схеме записи для ПВТ. Однако существуют правила внедрения данных для поддержки комбинированного воспроизведения записи в дополнение к обычному воспроизведению.
Телевизионное изображение высокого разрешения, которое предполагается записывать в стандарте базового диапазона высокой плотности, имеет тип КМСД (кодирование с многократной субдискретизацией) с 1125 строками развертки и 1200 пикселями яркости на строку развертки. Специалисты в этой области признают, что стандарт базового диапазона высокой плотности не соответствует ни одному из форматов, поддерживаемых стандартом вещательного телевидения высокого разрешения, который был учрежден Комитетом по передовым телевизионным системам (КПТС). Стандарт КПТС поддерживает 480 строк развертки и 640 пикселей яркости на чередующуюся строку развертки, 480 строк развертки и 720 пикселей яркости на чередующуюся или прогрессивную строку развертки, 720 строк развертки и 1280 пикселей яркости на прогрессивную строку развертки, и 1080 строк развертки и 1920 пикселей яркости на чередующуюся строку развертки. Известная практика состоит в том, чтобы записывать два сегмента данных цифрового телевизионного сигнала в стандарте КПТС, каждому из которых предшествует временной ярлык, в пять синхроблоков сигнала цифрового телевидения.
Аудиосигналы, используемые в телевещании в качестве исходных сигналов, квантуются на частоте 48 кГц, синхронизируются по системным часам 27 МГц и кодируются в соответствии со стандартом сжатия цифрового аудиосигнала АС-3, который описан в документе А/52, изданном КПТС. Данные, полученные в результате сжатия аудиосигнала, разбираются по пакетам, в заголовках которых дается указание на то, что это аудиопакеты.
Видеосигналы, используемые в телевещании в качестве исходных сигналов, кодируются в соответствии со стандартом сжатия видеосигнала ЭГПИ-2. Данные, полученные в результате сжатия видеосигнала, разбираются по пакетам, в заголовках которых дается указание на то, что это видеопакеты. Передача данных осуществляется группами видеокадров, каждая группа видеокадров (ГВ) содержит кодирование начального ведущего кадра, упоминаемого как "I-кадр", который подвергается только сжатию видеосигнала по типу "внутри кадра", за которым следует кодирование последовательности остальных кадров, которые подвергаются сжатию по типу "между кадрами". Остальные кадры состоят из так называемых "Р-кадров" и так называемых "В-кадров". Кодирование каждого Р-кадра основывается на различиях между этим видеокадром в действительности и тем, как этот кадр предсказан с помощью экстраполяции самого последнего из предшествующих I- и Р-кадров в соответствии с векторами движения, полученными в результате поблочного сравнения наиболее последних их предшествующих I- и Р-кадров. Кодирование каждого В-кадра основывается на различиях между этим видеокадром в действительности и тем, как этот кадр предсказан с помощью двунаправленной интерполяции предшествующего и последующего из I- и Р-кадров.
Сжатый видеосигнал в формате стандарта ЭГПИ-2 годится для применения, например, в телевизионном вещании, где сложность видеомонтажа в этом формате транспортного потока не вызывает особой проблемы. В тех же случаях, когда важна легкость видеомонтажа, предпочтительно, чтобы сжатие видеосигнала осуществлялось без использования сжатия по типу "между кадрами", а лишь с использованием сжатия видеосигнала по типу "внутри кадра". Легкость видеомонтажа желательна при монтаже видеозаписи с целью удаления нежелательных кадров, ввода повтора кадров для осуществления эффектов замедленного или покадрового воспроизведения, а также с целью вставки фрагментов записи обратного воспроизведения. Легкость видеомонтажа также желательна при извлечении стоп-кадров из записи, полученной с камкордера, извлечении отобранных видеоданных для передачи через Интернет и монтаже рекламных роликов из видеоданных, записанных с вещательного телевидения.
В случае систем обработки видеосигнала, для которых важна легкость видеомонтажа, изобретатели выступают в защиту сжатия видеосигнала по типу "внутри кадра", при котором каждый последующий видеокадр кодируется в соответствии со способом кодирования сжатого видеосигнала по типу "внутри кадра" ведущих I-кадров в стандарте ЭГПИ-2. Каждый кадр далее обозначается в заголовках изображения как кадр, закодированный в ходе сжатия видеосигнала по типу "внутри кадра", так же как это делается в случае ведущих кадров в стандарте ЭГПИ-2. Для выполнения настоящего алгоритма сжатия видеосигнала можно модифицировать традиционный кодер. В качестве альтернативы кодер, предназначенный для кодирования только ведущих или I-кадров, можно значительно упростить по сравнению с кодером, который требуется для кодирования Р-кадров и В-кадров наряду с I-кадрами, поскольку нет необходимости в схемах расчета движения, которые составляют значительную часть полного кодера стандарта ЭГПИ-2. Для схем расчета движения требуется запоминающее устройство, способное хранить многочисленные видеокадры. Изобретатели предпочитают, чтобы в цифровом камкордере был использован подобный упрощенный кодер в целях уменьшения непроизводительного расхода батареи камкордера, а также уменьшения веса и размера камкордера.
Во многих системах обработки видеосигнала, для которых важна легкость видеомонтажа, декодер стандарта ЭГПИ-2 уже можно использовать для декодирования результата непрерывного кодирования сжатого видеосигнала по типу "внутри кадра", описывающего последовательные видеокадры. Таким образом, не нужны дополнительные затраты на декодер для декодирования транспортного потока из I-кадров без помех для Р- и В-кадров. Если в системе пока нет декодера стандарта ЭГПИ-2, то для обеспечения такого декодера понадобится умеренная сумма, поскольку объем аппаратного обеспечения, приходящегося на долю декодера стандарта ЭГПИ-2, значительно меньше объема, приходящегося на долю кодера стандарта ЭГПИ-2. В качестве альтернативы может быть использован модифицированный декодер стандарта ЭГПИ-2 только для I-кадров.
Суть изобретения
Изобретение воплощено в камкордере, состоящем из видеокамеры, реагирующей на световые изображения, для подачи видеосигналов в покадровом режиме; схем, реагирующих на видеосигналы, которые поступают с видеокамеры, для формирования сегментов транспортного потока, эти сегменты допускают декодирование с помощью декодирующего устройства стандарта ЭГПИ-2, а также записывающее устройство для электромагнитной записи транспортного потока в виде магнитных колебаний вдоль поверхности магнитного носителя записи.
Краткое описание чертежей
Каждая из фиг.1, 2, 3 и 4 представляет собой схематическую диаграмму соответствующего камкордера, являющегося воплощением настоящего изобретения.
Фиг. 5 представляет собой детальную схематическую диаграмму схем формирования сжатого видеосигнала, которые могут быть использованы в камкордере по фиг.1 или 3.
Фиг. 6 представляет собой детальную схематическую диаграмму схем формирования сжатого видеосигнала, которые могут быть использованы в камкордере по фиг.1 или 3.
Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму устройства для получения моментальных снимков, которое может быть использовано вместе с камкордером по фиг.1 или 2.
Фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму устройства для получения моментальных снимков, которое может быть использовано вместе с камкордером по фиг.3 или 4.
Подробное описание предпочтительных воплощений
На фиг.1 показан камкордер, являющийся воплощением настоящего изобретения. Видеокамера 1 формирует кадры видеоданных в формате телевизионного изображения 4: 3, включая данные о яркости (Y), при этом в каждом кадре 480 активных строк развертки, а в каждой строке развертки 720 (или, в качестве альтернативы, 640) пикселей. В камкордере для домашнего использования видеокамера 1, как правило, использует единственный твердотельный имейджер с фильтром цветового рисунка; в камкордере вещательного назначения видеокамера 1, как правило, использует оптику разветвителя луча с отдельным твердотельным имейджером для каждого из трех главных аддитивных цветов. Предполагается, что каждый тип видеокамеры 1 имеет схемы матрицы цветокоррекции, такие что видеокамера 1 поставляет данные о яркости (Y), данные о цветности красного цветоразностного сигнала (Сr) и данные о цветности синего цветоразностного сигнала (Сb) в качестве компонентов видеоданных в формате 4:2:2.
Процессор входного видеосигнала 2 преобразует сигналы Y, Сr и Сb в дискретный формат 4:2:0, выполняя десимацию 2:1 каждого из сигналов Сr и Сb как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях после отделимого фильтрования сигнала в обоих направлениях через фильтр низких частот для удаления эффекта наложения. Видеоданные, поступающие с видеокамеры 1, в каждом кадре продолжительностью одну тридцатую секунды имеют двухстрочные чередующиеся поля или же вместо этого постепенно сканируются по кадрам продолжительностью одна шестидесятая секунды каждый. Схемы соответствующего фильтрования через фильтр низких частот для удаления эффекта наложения, которое подходит для каждой из альтернатив, известны специалистам в этой области.
Если в каждом кадре имеются двухстрочные чередующиеся поля, то в нечетных полях используется вертикальный фильтр низких частот для удаления эффекта наложения с 7 печатными контактами, а в четных полях используется вертикальный фильтр низких частот для удаления эффекта наложения с 4 печатными контактами. Затем более раннее и более позднее поле каждого кадра построчно чередуются и формируют полный кадр для кодирования по методу сжатия. В результате этой процедуры формируется последовательность кадров продолжительностью одна тридцатая секунды каждый.
Если видеокамера 1 поставляет видеоданные, полученные в результате последовательного сканирования по кадрам продолжительностью одна шестидесятая каждый, то после того, как процессор входного видеосигнала 2 преобразует сигналы Y, Сr и Сb в дискретный формат 4:2:0, число кадров может быть прорежено 2: 1 с помощью метода чередования псевдополя для формирования кадров чередующегося псевдополя, появляющихся со скоростью в полкадра. Предположим, что кадры видеоданных пронумерованы по модулю 2, что в порядке их появления, а строки каждого кадра последовательно пронумерованы в порядке их появления. Амплитуды пикселей Y, Сr и Сb в нечетных строках развертки каждого нечетного кадра комбинируются с их аналогами в непосредственно предшествующем четном кадре для формирования полей нечетных строк кадров чередующегося псевдополя, появляющихся со скоростью в полкадра. Амплитуды пикселей Y, Сr и Сb в четных строках развертки каждого нечетного кадра комбинируются с их аналогами в непосредственно последующем четном кадре для формирования полей четных строк кадров чередующегося псевдополя, появляющихся со скоростью в полкадра.
Устройство сжатия видеосигнала 3 получает сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4:2:0 для кодирования видеосигнала по методу сжатия. Устройство сжатия видеосигнала 3 также получает выходные данные со счетчика временных ярлыков 5, который считает циклы системных часов в каждой группе из шестнадцати видеокадров. Эти выходные данные сопровождают компоненты сжатого видеосигнала, чтобы фиксировать порядок, в котором они были сформированы. Кодирование видеосигнала по методу сжатия выполняется по типу "внутри кадра" для каждого из кадров. Оно осуществляется в соответствии с тем же протоколом кодирования сжатия видеосигнала по типу "внутри кадра", который используется только для первого, ведущего кадра каждой группы видеокадров при кодирования сжатия видеосигнала в стандарте ЭГПИ-2. Протокол кодирования сжатия видеосигнала по типу "внутри кадра" действует, исходя из предположения, что каждый кадр эталонов сигналов Y, Сr и Сb состоит из блоков закрытого скомпонованного массива размером 8х8 пикселей, состоящих из рядов и столбцов. Дискретное преобразование косинуса (ДПК) для каждого из этих блоков размером 8х8 пикселей рассчитывается в предписанном порядке. Коэффициенты ДПК каждого блока размером 8х8 пикселей эталонов видеосигнала квантуются и поставляются в предписанном порядке в виде последовательных по битам двоичных чисел для формирования строки битов, описывающей соответствующий блок ДПК. Последовательность блоков ДПК далее кодируется по энтропии, что включает в себя кодирование по длине прогона, за которым следует кодирование по произвольной длине, основывающееся на таблице предположительной статистики. Стандарт сжатия видеосигнала стандарта ЭГПИ-2 включает в себя рекомендованные таблицы кодирования по энтропии. Квантование результатов ДПК регулируется, с тем чтобы результат кодирования по типу "внутри кадра" для каждого кадра был в пределе 103950 байт (77 байтов данных на синхроблок, помноженные на 1350 синхроблоков видеоданных на кадр в формате НТСЦ).
Устройство сжатия видеосигнала 3 поставляет сжатые видеоданные по каждому последовательному кадру, сформированному в соответствии с алгоритмами кодирования по типу "внутри кадра" стандарта ЭГПИ-2 для I-кадров. Заголовки последовательностей, заголовки групп видеокадров (ГВ), заголовки видеокадров, заголовки пластин и заголовки макроблоков вставляются в сжатые видеоданные с помощью устройства сжатия видеосигнала 3. Заголовок видеокадра включает в себя флаг кодирования I-кадра, который дает указание любому декодеру стандарта ЭГПИ-2, используемому при воспроизведении записи на видеокассете, декодировать сжатые видеоданные по типу "внутри кадра". Это верно как в случае, когда сжатые видеоданные записываются напрямую, так и в случае, когда они записываются после кодирования в транспортный поток стандарта ЭГПИ-2.
Камкордер на фиг.1 разработан с учетом его совместимости с цифровым кассетным видеомагнитофоном и проигрывателем в отношении комбинированного воспроизведения. Схемы извлечения комбинированного воспроизведения 4 извлекают данные о комбинированном воспроизведении, состоящие из коэффициентов ДПК нулевой частоты и прочих низких частот последовательности блоков ДПК каждого ведущего кадра согласно вычислениям устройства сжатия видеосигнала 3. В тех воплощениях настоящего изобретения, в которых каждый кадр кодируется как ведущий I-кадр, данные по комбинированному воспроизведению изменяются чаще, чем при традиционном кодировании стандарта ЭГПИ-2, однако это приемлемо. В варианте только что описанной процедуры каждый кадр кодируется как I-кадр, но только каждый шестнадцатый кадр обрабатывается как ведущий кадр. В этих альтернативных воплощениях настоящего изобретения каждый шестнадцатый кадр хранится в течение шестнадцати кадров и используется для поддержки формирования данных по комбинированному воспроизведению, что больше похоже на процедуру традиционного кодирования стандарта ЭГПИ-2. Однако в настоящее время более предпочтительными являются те воплощения настоящего изобретения, которые не используют этот вариант, поскольку, если не сохранять каждый шестнадцатый кадр, то это значительно уменьшит стоимость и упростит устройство сжатия видеосигнала 3. Схемы извлечения комбинированного воспроизведения 4 разбирают отброшенные блоки ДПК, таким образом извлекаемые в синхроблоки, которые поступают в ассемблер, компонующий данные и кадры, для вставки в другие синхроблоки, содержащие сжатые видеоданные нормального воспроизведения или сжатые аудиоданные. Вставка осуществляется в соответствии с традиционным предписанным шаблоном, который формирует полосы данных по комбинированному воспроизведению на переменных дорожках записи магнитной ленты. Иначе, ассемблер 6, компонующий данные и кадры, является таким же, как и те, которые используются в цифровом кассетном видеомагнитофоне стандартного разрешения (ЦКВ СР).
Предполагается, что стереофоническое устройство считывания звука 7 соединяется с видеокамерой 1 в составе камкордера на фиг.1 и подает сигнал левого канала (L) и сигнал правого канала (R). Сигналы L и R поступают на устройство кодирования аудиосигнала 8 для кодирования сжатия аудиосигнала. Кодирование сжатия аудиосигнала может осуществляться любым из числа способов, например в соответствии со стандартом ЭГПИ-2, в соответствии со стандартом АС-3 в Соединенных Штатах, когда цифровое телевидение записывается как телепередача, или в соответствии со схемой импульсной кодовой модуляции (ИКМ).
Реагируя на управляющие параметры, задаваемые пользователем камкордера на фиг.1, устройство управления рабочим режимом 9 устанавливает камкордер на работу в первом режиме компоновки данных и кадров. В первом режиме компоновки данных и кадров сжатые видеоданные с устройства сжатия видеосигнала 3 и сжатые аудиоданные с устройства сжатия аудиосигнала 8 используются непосредственно ассемблером 6, компонующим данные и кадры. В состав ассемблера входят первые кодеры видео- и аудиосигналов с функцией коррекции ошибки. Сжатые видеоданные временно хранятся в массиве, состоящем из строк и столбцов, в видеопамяти запоминающего устройства ассемблера 6. Сжатые аудиоданные временно хранятся в массиве, состоящем из строк и столбцов, в аудиопамяти запоминающего устройства ассемблера 6. Обычно в цифровых кассетных видеомагнитофонах стандартного разрешения (ЦКВ СР) первый кодер видеосигнала с функцией коррекции ошибки представляет собой двухмерный кодер Рида-Соломона, использующий внешние схемы кодирования (149, 138) и внутренние схемы кодирования (85, 77). Видеопамять запоминающего устройства ассемблера 6 управляется как устройство чередования для этого первого кодера с функцией коррекции ошибки. Обычно в цифровых кассетных видеомагнитофонах стандартного разрешения (ЦКВ СР) первый кодер аудиосигнала с функцией коррекции ошибки представляет собой двухмерный кодер Рида-Соломона, использующий внешние схемы кодирования (14, 9) и внутренние схемы кодирования (85, 77), при этом аудиопамять запоминающего устройства ассемблера 6 управляется как устройство чередования для этого первого кодера с функцией коррекции ошибки. В состав ассемблера 6, компонующего данные и кадры, входят схемы, которые проставляют заголовок длиной в 5 байт перед каждой строкой данных длиной в 85 байт, закодированных в первую очередь с коррекцией ошибки, при ее считывании одним синхроблоком из запоминающего устройства ассемблера 6. Заголовок длиной в 5 байт состоит из кода синхронизации длиной в 2 байта, за которым следует код идентификации длиной в 2 байта.
Устройство управления рабочим режимом 9 в качестве альтернативы может иметь пользовательские управляющие параметры, которые устанавливают камкордер на работу во втором режиме компоновки данных и кадров. Во втором режиме транспортный поток, поступающий с кодера транспортного потока 10, используется ассемблером 6, компонующим данные и кадры, в качестве входного сигнала вместо сжатых видеоданных, поступающих непосредственно с устройства сжатия видеосигнала 3, и сжатые аудиоданные с устройства кодирования аудиосигнала 8. Кодер транспортного потока 10 разбирает сжатые видеоданные на пары последовательных видеопакетов в формате MPEG-2, которым предшествуют заголовки пакетов, каждый из которых начинается с временного ярлыка. Кодер транспортного потока 10 разбирает сжатые аудиоданные в последовательные аудиопакеты, которым предшествуют заголовки пакетов, каждый из которых начинается с временного ярлыка. Каждый аудиопакет следует за заголовком пакета со вспомогательными аудиоданными, которые содержат коды, указывающие какой тип кодирования аудиосигнала был использован при формировании этих аудиопакетов. Эти вспомогательные аудиоданные направляются в кодер транспортного потока 10 с устройства кодирования аудиосигнала 8. Кодер транспортного потока 10 компонует видео- и аудиопакеты в первый транспортный поток, который поступает на переключатель транспортного потока 11. Кодер транспортного потока 10 также компонует второй транспортный поток, отличающийся от первого транспортного потока тем, что в него вставляются дополнительные временные ярлыки, извлеченные из счетчика временных ярлыков 5. Это делается для того, чтобы выполнить преобразование 2:5, при котором каждая последовательная пара пакетов длиной в 188 байт во втором транспортном потоке записывается в пять строк запоминающего устройства ассемблера 6, компонующего данные и кадры, для последующего считывания с ассемблера 6 пятью синхроблоками. Набор пакетов стандарта ЭГПИ, описывающих конкретные форматы сжатия видеосигнала и аудиосигнала, которые были использованы при формировании транспортного потока, загружаются с кодера транспортного потока 10 в ассемблер, компонующий данные и кадры, для вставки в 19-й, 20-й и 156-й синхроблоки каждого кадра данных.
Дальнейшая информация об ассемблере 6, компонующем данные и кадры, будет знакома специалисту в данной области и соответствует "Спецификациям потребительских цифровых кассетных видеомагнитофонов, использующих магнитную ленту шириной 6,3 мм", которые были выпущены конференцией "Цифровые кассетные видеомагнитофоны высокого разрешения", состоявшейся в декабре 1994 года. Синхроблоки, поступающие с ассемблера 6, компонующего данные и кадры, используются в 24/25-модуляторе 12 в качестве модулирующего сигнала, который управляет формированием чередующейся модуляции без возвращения к нулю с инверсией. Настоящая чередующаяся модуляция без возвращения к нулю с инверсией поступает на усилитель записи записывающего (и воспроизводящего) устройства на магнитной ленте 13, которое является компонентом камкордера на фиг.1 и имеет наклонно-строчный тип записи. Результаты чередующейся модуляции без возвращения к нулю с инверсией не имеют значительной прямой компоненты, таким образом, результаты усиленной модуляции могут иметь трансформаторную связь без потери информации для головок записывающего устройства на магнитной ленте 13 во время записи. Настоящая трансформаторная связь осуществляется с помощью ротационного трансформатора между барабаном головки и основным блоком записывающего устройства на магнитной ленте 13, при этом основной блок содержит механизм транспортировки носителя записи магнитной ленты через барабан головки.
Во время воспроизведения с носителя записи магнитной ленты электрические сигналы, которые вызываются на головках записывающего и воспроизводящего устройства на магнитной ленте 13 изменениями магнитного поля на движущемся носителе, с помощью ротационного трансформатора связываются с усилителем воспроизведения в записывающем и воспроизводящем устройстве 13. Усилитель воспроизведения подает чередующуюся модуляцию без возвращения к нулю с инверсией 24/25 на демодулятор 14 для чередующейся модуляции без возвращения к нулю с инверсией 24/25, и демодулятор 14 воспроизводит синхроблоки, закодированные с учетом коррекции ошибки, которые поступают для записи с ассемблера 6, компонующего данные и кадры. Переключатель на схему обхода 15 записывающего устройства установлен в ответ на пожелание пользователя иметь возможность выбирать для подачи на обратный ассемблер 16, демонтирующий данные и кадры, либо закодированные с учетом коррекции ошибки синхроблоки, которые поступают с ассемблера 6, компонующего данные и кадры, либо закодированные с учетом коррекции ошибки синхроблоки, которые воспроизводятся демодулятором 14 для чередующейся модуляции без возвращения к нулю с инверсией 24/25 для подачи на обратный ассемблер 16, демонтирующий данные и кадры.
Обратный ассемблер 16, демонтирующий данные и кадры, исправляет ошибки в поступающем на него сигнале и соответственно имеет в своем составе декодеры, использующие первые коды коррекции ошибок Рида-Соломона. Обратный ассемблер 16 имеет временное запоминающее устройство для хранения видеоданных, которое управляется как устройство чередования для декодера видеосигнала с функцией коррекции ошибки. Обратный ассемблер 16 также имеет временное запоминающее устройство для хранения аудиоданных, которое управляется как устройство чередования для декодера аудиосигнала с функцией коррекции ошибки.
Когда параметры управления, установленные пользователем на устройстве управления рабочим режимом 9, задают обычное воспроизведение по первому режиму компоновки данных и кадров, переключатель аудио/видео 17 выбирает в качестве своего выходного сигнала сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные, считанные из соответствующего временного запоминающего устройства обратного ассемблера 16. Сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные считываются на переключатель аудио/видео 17 после коррекции ошибок данных декодерами с функцией коррекции ошибки в составе обратного ассемблера 16. В этом режиме декодер сжатого видеосигнала 24 декодирует сжатые видеоданные, полученные с переключателя аудио/видео 17 по типу "только I-кадры". Если декодер сжатого видеосигнала 24 наряду с I-кадрами также способен декодировать В-кадры и Р-кадры, то декодер 24 переводится в режим декодирования по типу "только I-кадры", реагирующий на заголовки видеокадров в сжатом видеосигнале. При необходимости конструкцию можно модифицировать таким образом, что декодер 24 будет переводиться в режим декодирования по типу "только I-кадры", реагирующий на параметры управления, заданные пользователем на устройстве управления рабочим режимом 9.
Когда параметры управления, установленные пользователем на устройстве управления рабочим режимом 9, задают обычное воспроизведение по второму режиму компоновки данных и кадров, переключатель аудио/видео 17 выбирает в качестве своего выходного сигнала сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные, поступающие с декодера транспортного потока 18. Сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные декодируются из видеопакетов и аудиопакетов, считанных на декодер 18 из соответствующего временного запоминающего устройства обратного ассемблера 16, демонтирующего данные и кадры. Видеопакеты и аудиопакеты считываются на декодер транспортного потока 18 после коррекции ошибок данных декодерами с функцией коррекции ошибки в составе обратного ассемблера 16. Если декодер сжатого видеосигнала 24 наряду с I-кадрами также способен декодировать В-кадры и Р-кадры, то декодер 24 переводится в режим декодирования по типу "только I-кадры", реагирующий на заголовки видеокадров в сжатом видеосигнале, указывающие, что это режим, в котором была записана проигрываемая кассета.
Когда параметры управления, установленные пользователем на устройстве управления рабочим режимом 9, задают комбинированное воспроизведение, выходной сигнал, который поступает с переключателя аудио/видео 17, содержит нулевые сжатые аудиоданные, поступающие в качестве входного сигнала, и сжатые видеоданные, записанные в качестве сигнала комбинированного воспроизведения, далее считанные из временного запоминающего устройства обратного ассемблера 16, демонтирующего данные и кадры, во время воспроизведения. Аудиосигнал, восстановленный декодером сжатого аудиосигнала 23, является приглушенным. Если декодер сжатого видеосигнала 24 наряду с I-кадрами также способен декодировать В-кадры и Р-кадры, то декодер 24 переводится в режим декодирования по типу "только I-кадры", реагирующий на параметры управления, заданные пользователем на устройстве управления рабочим режимом 9.
Сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные, которые переключатель аудио/видео 17 выбирает в качестве своего выходного сигнала, поступают на кодер транспортного потока 19. Кодер транспортного потока 19 подает на переключатель транспортного потока 11 транспортный поток, который имеется, когда для камкордера по фиг.1 с помощью устройства управления рабочим режимом 9 выбрано нормальное воспроизведение по первому режиму компоновки данных и кадров. Переключатель транспортного потока 11 в зависимости от параметров управления, заданных пользователем камкордера на фиг.1, воспроизводит в своем выходном сигнале либо транспортный поток перед записью в том виде, в котором тот поступил на него с кодера транспортного потока 10, либо другой транспортный поток после воспроизведения с ленточного записывающего устройства 13. Переключатель транспортного потока 11 автоматически выбирает выходной
сигнал с кодера транспортного потока 10 в качестве другого транспортного потока, реагирующего на то, что на устройстве управления рабочим режимом 9 задано воспроизведение по первому режиму компоновки данных и кадров. Реагируя на то, что на устройстве управления рабочим режимом задано воспроизведение по второму режиму сборки данных и кадров, переключатель транспортных потоков 11 автоматически выбирает выходной сигнал с обратного ассемблера 16, демонтирующего данные и кадры, на декодер транспортного потока 18 в качестве другого транспортного потока после воспроизведения, который переключатель 11 может воспроизвести в качестве своего выходного сигнала.
В одном из вариантов по фиг.1, который не слишком сильно изменит конечные рабочие характеристики камкордера, другой транспортный поток после воспроизведения с ленточного записывающего устройства 13 всегда может быть выходным сигналом с кодера транспортного потока 19.
Транспортный поток, воспроизведенный в выходном сигнале переключателя транспортного потока 11, поступает на кодер сигнала стандарта IEEE 1394 20. Кодер сигнала IEEE 1394 20 ставит перед каждым пакетом длиной в 188 байт в транспортном потоке временной ярлык длиной в 4 байта, разделяет каждый пакет длиной в 192 байта с проставленными временными ярлыками на более короткие блоки данных (например, на блоки длиной в 96 байт), и предваряет каждый блок данных заголовком для доступа к линии передачи, а также CIP-заголовком. CIP-заголовок содержит информацию о разделении пакетов длиной в 192 байта с проставленными временными штампами, а также о том, когда данные с подобными характеристиками появляются в транспортном потоке в следующий раз.
На фиг. 1 показаны сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные, которые переключатель аудио/видео выбирает в качестве своего выходного сигнала, используемого в телевизионном передатчике стандарта ATSC малой мощности 21, адаптированном для передачи радиочастотного сигнала на цифровой телевизионный приемник. Это дополнительное свойство камкордера, являющегося воплощением настоящего изобретения. Типичный телевизионный передатчик стандарта ATSC малой мощности описан г-ом Т.П. Хоровицем в патенте США 5764701 от 9 июня 1998 года под названием "VSB-МОДУЛЯТОР". Сжатые видеоданные и сжатые аудиоданные, воспроизведенные с записи на магнитной ленте, вероятно, демонстрируют некоторую нестабильность по времени благодаря неравномерности движения ленты. Такую нестабильность по времени предпочтительно корректировать с помощью временного стабилизатора для повторной привязки данных к стабильному источнику часов перед тем, как эти данные будут использованы в передатчике 21 для модуляции радиочастотной несущей. Это желательно для того, чтобы уравнитель, который используется в телевизионном приемнике стандарта КСПТ (Комитет по стандартам передового телевидения), принимающем радиочастотную несущую, работал как следует. Как правило, проще обойти проблемы нестабильности по времени, подавая сигнал стандарта IEEE 1394 непосредственно на пакетный обратный ассемблер в составе телевизионного приемника стандарта КСПТ, чем пытаясь связать камкордер с приемником через радиочастотный вход.
На фиг.1 показано еще одно дополнительное использование камкордера, являющегося воплощением настоящего изобретения, в качестве телевизионного передатчика стандарта НТСЦ малой мощности 22, адаптированного для передачи радиочастотного сигнала на аналоговый телевизионный приемник. Сжатые аудиоданные, выбранные переключателем аудио/видео 17, поступают на декодер сжатого аудиосигнала 23. Сжатые видеоданные, выбранные переключателем аудио/видео 14, поступают на декодер сжатого видеосигнала 24. В роли декодера 24 может выступать традиционный декодер видеосигнала стандарта ЭГПИ-2, однако в значительной мере упрощенный за счет того, что он декодирует только I-кадры. Декодеры 23 и 24 подают результат декодирования сжатых аудиоданных и видеоданных соответственно на передатчик 16.
Камкордер на фиг.1 имеет жидкокристаллический видоискатель 25. Во время записи или предварительного просмотра схемы развертки видоискателя 26 подают сигналы возбуждения на жидкокристаллический видоискатель 25, реагируя на сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4:2:0, которые поступают с процессора входного видеосигнала 2. Во время воспроизведения схемы развертки видоискателя 26 подают сигналы развертки на жидкокристаллический видоискатель 25, реагируя на сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4:2:0, которые поступают с декодера сжатого видеосигнала 24. Сигналы развертки, применяемые в жидкокристаллическом видоискателе 25, как правило, являются сигналами развертки типа R (красный), G (зеленый) и В (синий).
На фиг. 2 показан камкордер, который отличается от камкордера на фиг.1 тем, что здесь реализовано комбинированное воспроизведение. В камкордере по фиг. 2 блоки ДПК записываются на дорожках электромагнитной ленты таким образом, что коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот последовательности блоков ДПК каждого кадра занимают ведущие части синхроблоков. Во время комбинированного воспроизведения коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот восстанавливаются для формирования дисплея низкого разрешения, а коэффициенты ДПК более высоких частот не учитываются. Удаление полос комбинированного воспроизведения, традиционно используемых при записи на цифровые видеокассеты, приводит к увеличению средней скорости данных полезной загрузки с 19,3 миллионов бит в секунду до 23 миллионов бит в секунду.
Схемы извлечения комбинированного воспроизведения 4 для камкордера на фиг. 2 опущены, а устройство сжатия видеосигнала 3 заменяется на устройство сжатия видеосигнала 103, которое не нуждается в условиях облегчения связи со схемой извлечения комбинированного воспроизведения 4. Это значит, что в камкордере по фиг.2 не записываются традиционные данные о комбинированном воспроизведении. Декодер транспортного потока 10 заменяется на декодер транспортного потока 110, модифицированный для сопряжения с устройством сжатия видеосигнала 103, это сопряжение будет описано более подробно далее при обсуждении фиг. 6. В камкордере на фиг.2 ассемблер 6, компонующий данные и кадры, заменяется на ассемблер 106, компонующий данные и кадры, который в своих процедурах компоновки пропускает синхроблоки, описывающие полосы комбинированного воспроизведения, и увеличивает число синхроблоков, содержащих в каждом кадре данные о видеопакетах нормального воспроизведения. Ассемблер 106, компонующий данные и кадры, перемещают порядок коэффициентов ДПК последовательности блоков ДПК каждого кадра таким образом, что коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот занимают ведущие части синхроблоков. Обратный ассемблер 16, демонтирующий данные и кадры, заменяется на обратный ассемблер 116, демонтирующий данные и кадры, который учитывает, что записанный сигнал пропускает синхроблоки, описывающие полосы комбинированного воспроизведения, и замещает пропущенные синхроблоки синхроблоками, содержащими более подробные данные о видеопакетах.
Камкордеры на фиг.1 и 2 используют видеосигналы стандарта МККР (Международный Консультативный Комитет по радиовещанию) 301 с параметрами шестьдесят кадров в секунду и 525 строк развертки на кадр, как это принято в Соединенных Штатах Америки. Настоящие камкордеры легко модифицировать, с тем чтобы они могли использовать видеосигналы стандарта МККР 301 с параметрами пятьдесят кадров в секунду и 625 строк развертки на кадр, как это принято в других странах. Подобные модификации воплощают настоящее изобретение в некоторых его аспектах.
На фиг.3 показана модификация камкордера на фиг.1, в которой видеокамера 201 используется для формирования постепенно сканируемых кадров видеоданных в телевизионном формате изображения 16:9, в том числе данные о яркости (Y) с 720 активными строками развертки в каждом кадре и 1280 пикселями в каждой строке развертки. В камкордере для домашнего использования видеокамера 201, вероятно, будет использовать единственный твердотельный имейджер с фильтром цветового рисунка, в камкордере вещательного назначения видеокамера 201, вероятно, будет использовать оптику разветвителя луча с отдельным твердотельным имейджером для каждого из трех основных аддитивных цветов. Предполагается, что любой тип видеокамеры 201 имеет схемы матрицы цветокоррекции, такие что видеокамера 201 поставляет данные о яркости (Y), данные о цветности красного цветоразностного сигнала (Сr) и данные о цветности синего цветоразностного сигнала (Сb) в качестве компонентов видеоданных в формате 4:2: 2. Процессор входного видеосигнала преобразует сигналы Y, Сr и Сb в дискретный формат 4:2:2 путем выполнения прореживания 2:1 каждого из сигналов Сr и Сb как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении после отделимого фильтрования сигнала в обоих направлениях через фильтр низких частот для удаления эффекта наложения.
Устройство сжатия видеосигнала 203 получает сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4: 2: 0 для кодирования по типу сжатия видеосигнала, которое выполняется по типу "внутри кадра" для каждого кадра в соответствии с тем же протоколом кодирования по типу сжатия "внутри кадра", который используется только на первом, ведущем кадре каждой группы кадров при кодировании по типу сжатия видеосигнала стандарта ЭГПИ-2. Схемы извлечения комбинированного воспроизведения 204 извлекают данные о комбинированном воспроизведении для применения в ассемблере 6, компонующем данные и кадры. Данные о комбинированном воспроизведении содержат коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот последовательности блоков ДПК каждого кадра (или, в качестве альтернативы, только периодически появляющихся кадров, выбранных в качестве ведущих, в менее предпочтительных воплощениях настоящего изобретения) согласно вычислениям, выполняемым в устройстве сжатия видеосигнала 203.
Объем данных по сжатому видеосигналу увеличивается для камкордера на фиг. 3 по сравнению с камкордером на фиг.1 благодаря увеличению числа пикселей на кадр. Таким образом, допускается, чтобы в случае камкордера на фиг.3 сжатые видеоданные высокого разрешения в каждом кадре занимали двадцать дорожек записи на магнитной видеоленте, а не всего лишь десять дорожек записи, выделяемых для каждого кадра видеоданных стандартного разрешения в случае камкордера на фиг.1.
Телевизионный передатчик малой мощности стандарта НТСЦ 22 не нужен благодаря тому, что видеокамера 201 формирует постепенно сканируемые кадры видеоданных в телевизионном формате 16:9. Поскольку передатчик 22 не включается в камкордер на фиг.3, декодер сжатого аудиосигнала опускается. Камкордер на фиг. 3 имеет жидкокристаллический видоискатель 225 с экраном телевизионного формата 16: 9. Декодер сжатого видеосигнала 24 сохраняется для формирования декомпрессированного видеосигнала для схем развертки видоискателя. Во время воспроизведения (или записи и воспроизведения) схемы развертки видоискателя могут подавать сигналы развертки на жидкокристаллический видоискатель 225, реагируя на сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4:2:0, которые поступают с декодера 24. Во время записи или предварительного просмотра схемы развертки видоискателя 226 могут подавать сигналы развертки на жидкокристаллический видоискатель 225, реагируя на сигналы Y, Сr и Сb в дискретном формате 4:2:0, которые поступают с входного процессора видеосигнала 202. Сигналы развертки, применяемые к жидкокристаллическому видоискателю 225, как правило, являются сигналами развертки типа R, G и В.
Телевизионный передатчик малой мощности стандарта НТСЦ используется в варианте камкордера на фиг.3 с целью передачи видеоизображений телевизионного формата 16:9 в символьно-блочном формате. В подобном варианте декодер сжатого аудиосигнала 23 остается.
На фиг. 4 показан камкордер, который отличается от камкордера на фиг.3 тем, что здесь осуществлено комбинированное воспроизведение. Блоки ДПК записываются на дорожки электромагнитной ленты таким образом, что коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот последовательности блоков ДПК каждого кадра занимают ведущие части синхроблоков. Во время комбинированного воспроизведения эти коэффициенты ДПК нулевой частоты и прочих низких частот восстанавливаются для формирования дисплея низкого разрешения, а коэффициенты ДПК высоких частот не учитываются. При чтении параллельно двадцати дорожек удаление полос комбинированного воспроизведения, которые традиционно используются при записи на цифровую видеокассету, увеличивает среднюю скорость данных полезной загрузки с 38,6 миллионов бит в секунду до 46 миллионов бит в секунду.
Схемы извлечения комбинированного воспроизведения 204 опускаются в случае камкордера на фиг.4, а устройство сжатия видеосигнала 203 заменяется на устройство сжатия видеосигнала 303, которое не нуждается в условиях облегчения подключения к схемам извлечения комбинированного воспроизведения 204. В случае камкордера на фиг.4 ассемблер 6, компонующий данные и кадры, заменяется на ассемблер 106, компонующий данные и кадры, который в своих процедурах сборки транспортного потока пропускает синхроблоки полос комбинированного воспроизведения и увеличивает число синхроблоков, содержащих в каждом кадре пакеты видеоданных нормального воспроизведения. Ассемблер 106, компонующий данные и кадры, меняет порядок коэффициентов ДПК последовательности блоков ДПК каждого кадра таким образом, что прямой коэффициент ДПК или коэффициент ДПК нулевой частоты, а также и прочие низкочастотные коэффициенты ДПК занимают ведущие части синхроблоков. Кодер Рида-Соломона с функцией коррекции ошибки 9 и декодер Рида-Соломона с функцией коррекции ошибки 13 заменяются на кодер Рида-Соломона с функцией коррекции ошибки 109 и декодер Рида-Соломона с функцией коррекции ошибки 113 соответственно из-за увеличения числа синхроблоков видеосигнала в кадре данных при кодировании с учетом ошибки. Обратный ассемблер 16, демонтирующий данные и кадры, заменяется на обратный ассемблер 116, демонтирующий данные и кадры, который учитывает, что воспроизведенный транспортный поток пропускает синхроблоки полос комбинированного воспроизведения и заменяет пропущенные синхроблоки синхроблоками, содержащими более подробные данные о видеопакетах.
В вариантах камкордеров на фиг.2 и 4, когда необходимо записать транспортный поток, ассемблер 106, компонующий данные и кадры, работает следующим образом. Транспортный поток вставляется в синхроблоки с 21-го по 155-й каждого кадра данных без ввода данных о комбинированном воспроизведении в каком-либо из этих синхроблоков в запасных кадрах. Вместо этого, данные о комбинированном воспроизведении вставляются в синхроблоки со 2-го по 15-й каждого кадра данных, которые в последовательном цифровом формате заняты аудиоданными и их внешним кодированием с учетом ошибки. Синхроблоки со 2-го по 15-й можно использовать для данных о комбинированном воспроизведении, потому что аудиоданные передаются в пакетах аудиосигнала, входящих в транспортный поток.
На фиг.5 показаны более подробно схемы сжатия видеосигнала и формирования транспортного потока, которые используются в камкордере на фиг.1. Подобные схемы используются в камкордере на фиг.3. Входное буферное запоминающее устройство 30, схемы вычисления ДПК 31, схемы квантователя 32, схемы вычисления активности 33, схемы выбора таблицы квантования 34, декодер по энтропии 35, мультиплексор 36 и выходное буферное запоминающее устройство кодера 37, показанные на фиг.5, являются элементами устройства сжатия видеосигнала 3 на фиг.1. На практике схемы вычисления 31, схемы квантователя 32 и схемы вычисления активности 33 можно осуществить с помощью микропроцессора. Компоновщик сжатого видеосигнала 38 на фиг.5 связан с кодером транспортного потока 10 на фиг.1, компоновщик сжатого видеосигнала 39 на фиг.5 связан с ассемблером 6, компонующим данные и кадры, на фиг.1. Выходное буферное запоминающее устройство комбинированного воспроизведения 40 на фиг.5 входит в схемы извлечения данных о комбинированном воспроизведении. Компоновщик сжатого видеосигнала 41 на фиг.5 связан с ассемблером 6, компонующим данные и кадры, на фиг.1.
Входной видеосигнал, состоящий из сигналов Y, Сr и Сb в дискретном формате 4: 2:0, загружается во входное буферное запоминающее устройство 30, которое запоминает несколько больше одного кадра эталона и допускает, чтобы блоки изображений размером 8х8 пикселей яркости рассматривались один за другим. Схемы вычисления ДПК 31 рассчитывают коэффициенты ДПК для компонентов Y, Сr и Сb каждого последовательно рассмотренного блока изображений, нормализуя коэффициенты ДПК более высокого порядка по отношению к коэффициентам ДПК нулевой частоты и подавая вычисленные коэффициенты ДПК в порядке зигзагообразного сканирования на схемы квантователя 32.
Схемы вычисления активности 33 оценивают степень активности в изображении. Сначала вычисляется средняя оценка пикселей по каждому блоку ДПК. Далее определяется разность между оценкой каждого пикселя в каждом блоке ДПК и средней оценкой по блоку, и эти разности возводятся в квадрат. Квадраты разностей суммируются по каждому блоку, и результат суммы нормализуется ее делением на число пикселей в блоке. Нормализованные суммы по всем блокам ДПК в кадре суммируются, и результат по этому кадру умножается на первую константу А, а к результату произведения прибавляется вторая константа В, что определяет активность в кадре, которая непосредственно связана с оценкой числа битов в кодировке кадра по энтропии. Мера активности в кадре поступает на схемы выбора таблицы квантования 34, которые используют эту меру для выбора начальной таблицы значений квантования для коэффициентов ДПК, которую схемы 34 подают на схемы квантователя 32. Схемы выбора таблицы квантования 34 поставляют код, идентифицирующий таблицу значений квантования для коэффициентов ДПК, на схемы квантователя 32. Коэффициенты ДПК после квантования поступают со схем квантователя 32 и подаются на кодер по энтропии 35, который иногда называют "кодер Хаффмана", для кодирования без потерь, включая этапы кодирования по длине прогона и кодирования по произвольной длине.
Мультиплексор 36 получает результаты кодирования по энтропии из кодера по энтропии 35 и также получает коды, идентифицирующие таблицы значений квантования для коэффициентов ДПК, которые схемы 34 подают на схемы квантователя 32. Каждый раз, когда вот-вот должна произойти замена таблицы значений квантования, которую используют схемы квантователя 32, мультиплексор 36 вставляет код, идентифицирующий таблицу, которая должна быть использована следующей, в кодовый поток, который он выдает в качестве своего выходного сигнала. Вставленный код служит префиксом результатов кодирования по энтропии, поступающих с кодера по энтропии 35, которые затем воспроизводятся в кодовом потоке, который мультиплексор 36 выдает в качестве своего выходного сигнала.
Выходное буферное запоминающее устройство кодера 37 является запоминающим устройством обратного магазинного типа "первым пришел - первым обслужен" и временно запоминает кодовый поток, который мультиплексор 36 выдает в качестве своего выходного сигнала. Буферное запоминающее устройство 37 имеет емкость, достаточную лишь для некоторой части (например, одной четверти) кода, который приемлем в видиокадре, и подает сигнал на схемы выбора таблицы квантования 34, когда эта емкость используется с риском переполнения. Реагируя на подобные сигналы, схемы выбора таблицы квантования 34 выбирают таблицу квантования для использования схемами квантователя 32, чтобы уменьшить его скорость выработки битов. Когда емкость буферного запоминающего устройства 37 недоиспользуется в значительной мере в течение некоторого периода времени, схемы выбора таблицы квантования 34 выбирают таблицу для использования схемами квантователя 32, чтобы увеличить его скорость выработки битов. Таким образом, уменьшается вероятность того, что буферное запоминающее устройство 37 будет не заполнено и, следовательно, удается избежать необходимости использования нулевых кодов в кодовом потоке, поступающем из буферного запоминающего устройства 37 на компоновщики сжатого видеосигнала 38 и 39.
Компоновщик сжатого видеосигнала 38 разбирает кодовый поток, поступающий из буферного запоминающего устройства 37, на длины полезной загрузки из видеопакетов размером в 184 байта, и перед каждой полезной загрузкой из видеопакета вводит заголовок соответствующего видеопакета. Видеопакеты соединяются в транспортном потоке, который поступает с кодера транспортного потока 10 на ассемблер 6, компонующий данные и кадры. В ассемблере 6, компонующем данные и кадры, в качестве этапа процедуры преобразования 2:5 видеопакеты вставляются в предписанные синхроблоки каждого кадра данных, собираемого для записи, и далее подвергаются двухмерному кодированию по Риду-Соломону.
Компоновщик сжатого видеосигнала 39 разбирает кодовый поток, поступающий из буферного запоминающего устройства 37, на сегменты размером в 77 байт для прямой вставки во временное запоминающее устройство ассемблера 6, компонующего данные и кадры, в предписанных точках синхроблоков собираемых кадров данных. Эти сегменты размером в 77 байт позже подвергаются процедурам двухмерного кодирования по Риду-Соломону в ассемблере 6, компонующем данные и кадры.
Выходное буферное запоминающее устройство комбинированного воспроизведения 40 является запоминающим устройством с произвольной выборкой и временно запоминает компоненты ДПК нулевой и низких частот из кодового потока, который мультиплексор 36 поставляет в качестве своего описания каждого шестнадцатого кадра изображения. Различные порции содержимого выходного буферного запоминающего устройства комбинированного воспроизведения 40 считываются в разное время на компоновщик сжатого видеосигнала 41 для формирования байтов и вставки ассемблером 6, компонующим данные и кадры, в предписанные синхроблоки каждого собираемого для записи кадра данных.
На фиг.6 показаны более подробно схемы сжатия видеосигнала и формирования транспортного потока, которые используются в камкордере на фиг.2. Подобные схемы используются в камкордере на фиг.4. Входное буферное запоминающее устройство 30, схемы вычисления ДПК 131, схемы квантователя 32, схемы вычисления активности 33, схемы выбора таблицы квантования 134, декодер по энтропии 35, мультиплексор 36, выходное буферное запоминающее устройство кодера 1371 для кодового потока, кодирующего коэффициенты ДПК нулевой и низких частот, а также выходное буферное запоминающее устройство кодера 1372 для кодового потока, кодирующего коэффициенты ДПК высоких частот, показанные на фиг. 6, являются элементами устройства сжатия видеосигнала 103 на фиг.2. На практике схемы вычисления ДПК 131, схемы квантователя 32 и схемы вычисления активности 33 можно осуществить с помощью микропроцессора. Компоновщик сжатого видеосигнала 138 на фиг.6 связан с кодером транспортного потока 110 на фиг. 2, компоновщик сжатого видеосигнала 139 на фиг.6 связан с ассемблером 106, компонующим данные и кадры на фиг.2.
Транспортный поток, сформированный кодером транспортного потока 110, содержит видео- и аудиопакеты и характеризуется тем, что видеопакеты формируются кодами, описывающими коэффициенты ДПК нулевой и низких частот сразу после заголовков синхроблоков, с тем чтобы облегчить комбинированное воспроизведение.
Схемы вычисления ДПК 131 выполнены для того, чтобы обеспечить ИНДИКАТОР РЕЖИМА КОДИРОВАНИЯ, указывающий, получены ли в результате вычислений коэффициенты ДПК низких частот (включая коэффициенты нулевой частоты) или коэффициенты ДПК высоких частот. Когда ИНДИКАТОР РЕЖИМА КОДИРОВАНИЯ указывает, что в результате вычислений получены коэффициенты ДПК нулевой или низких частот, результаты вычислений запоминаются в буферном запоминающем устройстве 1371, а схемы выбора таблицы квантования 134 указывают квантователю 32 применить таблицы квантования для коэффициентов ДПК нулевой и низких частот. Когда ИНДИКАТОР РЕЖИМА КОДИРОВАНИЯ указывает, что в результате вычислений получены коэффициенты ДПК высоких частот, результаты вычислений запоминаются в буферном запоминающем устройстве 1372, а схемы выбора таблицы квантования 134 указывают квантователю 32 применить таблицы квантования для коэффициентов ДПК высоких частот.
Буферное запоминающее устройство 1371 является запоминающим устройством обратного магазинного типа "первым пришел - первым обслужен" для хранения двух параллельных цифровых потоков. Один цифровой поток состоит из кода энтропии и кода таблицы квантования, связанного с коэффициентами ДПК нулевой и низких частот. Другой цифровой поток состоит из меток, указывающих на разрывы между блоками ДПК при вычислении коэффициентов ДПК нулевой и низких частот. Метки облегчают задачу компоновщиков сжатого видеосигнала 138 и 139 по размещению кодов, описывающих коэффициенты ДПК нулевой и низких частот, по цифровым диапазонам сразу после заголовков синхроблоков. Эти цифровые диапазоны длятся в течение предписанных интервалов или немного дольше. Компоновщик сжатого видеосигнала 138 в составе кодера транспортного потока 110 при компоновке делает допуск на присоединение заголовков транспортного потока и дополнительных временных ярлыков к транспортному потоку перед его разбиением на синхроблоки в ассемблере 110, компонующем данные и кадры. Компоновщик сжатого видеосигнала 139, используемый в ассемблере 106, компонующем данные и кадры, для записи сжатого видеосигнала, который не преобразуется в формат транспортного потока, выполняет компоновку, не делая подобного допуска и не имея в этом необходимости. Когда метка впервые встречается после предписанного интервала, следующего за заголовком синхроблока, каждый из компоновщиков сжатого видеосигнала 138 и 139 прекращает компоновать код из буферного запоминающего устройства 1371 и вместо этого начинает компоновать код из буферного запоминающего устройства 1372. Упаковка кода из буферного запоминающего устройства 1372 далее продолжается до тех пор, пока не достигнут конец синхроблока. Схемы выбора таблицы квантования 134 получают первый управляющий сигнал из буферного запоминающего устройства 1371 и второй управляющий сигнал из буферного запоминающего устройства 1372, которые управляют выбором таблиц квантования, для того чтобы можно было выбрать таблицы квантования для удержания объема данных, хранящихся в каждом буферном запоминающем устройстве, в предписанных пределах.
На фиг.7 показано устройство для получения моментальных снимков 50, которое годится для использования с камкордером на фиг.1 или 2. Устройство для получения моментальных снимков 50 заключает в себя декодер 51 сигнала в стандарте IEEE 1394 для сигнала в стандарте IEEE 1394, поступающего с кодера 20, декодер стандарта ЭГПИ-2 52 для декодирования видеопакетов, поступающих с декодера 51, механизм захвата кадра 53 для видеокадров в формате НТСЦ, а также принтер 54 для производства жестких копий "захваченных" кадров в формате НТСЦ. Механизм захвата кадра 53 представляет собой запоминающее устройство для выхватывания из непрерывного потока образцов цифрового видеосигнала тех данных, которые описывают единственный выбранный кадр видеосигнала, и, к примеру, использует запоминающее устройство на малом магнитном диске. В устройстве для получения моментальных снимков 50 может быть использован модифицированный декодер стандарта ЭГПИ-2 только для I-кадров.
На фиг.8 показано устройство для получения моментальных снимков 55, которое годится для использования с камкордером на фиг.3 или 4. Устройство для получения моментальных снимков 55 включает в себя декодер 56 сигнала в стандарте IEEE 1394 для сигнала в стандарте IEEE 1394, поступающего с кодера 20, декодер стандарта ЭГПИ-2 57 для декодирования видеопакетов, поступающих с декодера 56, механизм захвата кадра 58 для видеокадров в формате КСПТ, а также принтер 59 для производства жестких копий "захваченных" кадров в формате КСПТ. В устройстве для получения моментальных снимков 55 может быть использован модифицированный декодер стандарта ЭГПИ-2 только для I-кадров.
С помощью вышеизложенного описания и сопроводительных чертежей специалист в данной области легко может создать другие воплощения настоящего изобретения, являющиеся равноценными по отношению к тем, которые были описаны конкретно; считается, что очевидные варианты данной разработки также охвачены следующими далее заявками. Например, кодирование компонентов транспортного потока с учетом ошибки может быть выполнено, по меньшей мере, частично перед сборкой транспортного потока из его компонентов. Еще один пример, декодирование компонентов транспортного потока с учетом ошибки может быть выполнено, по меньшей мере, частично после демонтажа транспортного потока на его компоненты. В следующих далее заявках термин "декодирующее устройство стандарта ЭГПИ-2" относится к полному декодеру стандарта ЭГПИ-2, который способен декодировать Р- и В-кадры, наряду с I-кадрами, а также к модификациям подобного декодера, декодирующим только I-кадры.
Изобретение относится к устройству цифрового камкордера, а более конкретно к устройству цифрового камкордера, использующего методы сжатия видеосигнала, совместимые с декодирующим устройством MPEG-2. Цифровой камкордер содержит видеокамеру, реагирующую на световые изображения, для подачи видеосигналов в покадровом режиме, схемы, реагирующие на видеосигналы, выдаваемые из видеокамеры в полукадровом режиме, для формирования сегментов сжатого цифрового видеосигнала, которые поддаются декодированию декодирующим устройством стандарта ЭГПИ-2, сжатый цифровой видеосигнал, выдаваемый из схем для формирования сегментов сжатого цифрового видеосигнала, которые поддаются декодированию декодирующим устройством стандарта ЭГПИ-2, используют в качестве входного сигнала ассемблера, компанующего данные и кадры, а синхроблоки, поступающие с ассемблера, используются в модуляторе в качестве модулирующего сигнала, который управляет формированием модуляции без возвращения к нулю, и поступает на устройство записи для электромагнитной записи в виде магнитных колебаний вдоль поверхности носителя магнитной записи. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в увеличении объема данных сжатого видеосигнала благодаря увеличению числа пикселей на кадр. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
| ЕР 07075041 А2, 03.04.1996 | |||
| Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах | 1913 |
|
SU95A1 |
| US 5329365 А, 12.07.1994 | |||
| Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы | 1917 |
|
SU93A1 |
| SU 1608828 A1, 23.11.1990. | |||
