专利名称：构成磁带的复制保护的录/放数字视频信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明广义地讲涉及数字录象带的记录，具体讲涉及一种用来记录和重放视频信号的方法和装置，作为与这些视频信号有关的复制信息的功能。
通常在一模拟录象机(VTR)中用来保证一视频信号复制保护的两个对策是自动增益控制(AGC)和形成彩条(color striping)。也就是，在一常规模拟VTR中为了复制保护而将干扰该录制VTR的自动增益控制功能的干扰信号插入电视信号的消隐周期。如果一预先录制的录象带是非法地(即在没有被授权的情况下)被从原带上翻制的，则在该翻版带上的录象不能被重放，这样就保证了复制保护。
已提出了一种已知的形成彩条的处理，其中彩色副载波信号的相位在有效观看区域内每20行被反相。虽然由于没有灵敏的AFC(自动频率控制)控制，这种处理不能影响电视接收机，但在一个VTR中该AFC电路的锁相环会会紧紧地跟随这种相位反转，从而使得该彩色相位的反转产生彩带。
但是，这些措施仅对于模拟视频信号是有效的。也就是，在一没有模拟输入端而仅有一数字接口的数字VTR中，即使存在有复制保护，该干扰信号对于录制也没有禁止作用。因此，当该数字视频信号被复原并作为模拟信号被输出时，即使该原始模拟信号是被复制保护的也可在该VTR中随后进行录制。
因此本发明的目的是提供一种对于数字视频信号的录制和重放的方法和装置，其中在数字VTR中可以实现使用诸如AGC或彩条化的技术的复制保护功能。也就是，如果需要的话，可分别通过一数字接口或一模拟视频输出禁止在另一数字VTR上或在一传统模拟VTR上的视频记录。
根据本发明，在一记录介质上以一种包括有一用于编码图象信号的记录区域和一用于呈现包(pack)结构的辅助信息的记录区域的格式来记录数字视频信号。在该用于编码图象信号的记录区域中对一输入视频信号进行编码和记录；和一用于该输入图象信号的复制保护的干扰信号标识被包括在用于该辅助信息的包中并被记录在该辅助记录区域中。当该记录介质被回放和该被编码的图象信号被转换为模拟形式时，一干扰信号被插入其中作为自该辅助信息记录区域重放的干扰信号产生标识位以干扰该模拟视频信号的模拟记录的功能。在一方面，该干扰信号被插入该视频信号的垂直消隐周期。另一方面，如果一干扰信号出现在一输入模拟视频信号的垂直消隐周期则设置在与该编码视频信号有关的包中的所述干扰信号产生标识。
以下结合附图以实例的方式对本发明所作的详细说明将会对本发明有更好的了解，但本发明不仅限于所举的例子。
图1是在采用本发明的一数字VTR中的磁道中的记录格式。
图2是在图1中所示的ITI(插入和磁道信息)区域的结构。
图3是由应用数据APT(磁道应用标识)所设置的在该磁道中的数据结构。
图4是一应用ID的结构图5A和5B示出了在对于APT＝000的磁道上的数据结构。
图6示出了包数据的结构。
图7示出了一首标的层次结构。
图8示出了一包首标表的部分。
图9表示音频辅助数据和视频辅助数据的源控制包的PC1数据。
图10是说明图1的所述区域的音频的图。
图11A和11B分别说明了在图10中所示的预同步(pre-SYNC)和后同步(post-SYNC)块。
图12A和12B分别是包括在一帧中的所述区域和每种同步块的图。
图13是排列在10个磁道中的音频辅助数据的9个包的图，在每个磁道中记录有一视频帧。
图14是VAUX SOURCE CONTROL(视频辅助源控制)包的一个例子的内容。
图15是具有AG和CS二个位的另一个VAUX SOURCE CONTROL包的内容。
图16是具有AG和CS两个位的VBID(垂直消隐标识)的结构。
图17是复制保护信号的波形图。
图18表明了用于图17的该复制保护信号的取样周期和取样脉冲之间的关系。
图19表示了被取样和被量化的复制保护信号的数据与该视频信号如何匹配。
图20是一行首标包的图。
图21是对于亮度分量Y的一行首标包的图。
图22示出了存贮在一实际包中的数据的一个例子。
图23是在一VAUX(视频辅助)任选区域中一首标包和一数据包的存贮的一个例子。
图24表示了行包数据的记录和重放的流程。
图25是一复制保护信号检测电路的结构的例子。
图26A、26B、26C、26D和26E是说明该复制保护信号检测电路的操作的定时图。
图27是说明一行数据信号产生电路的电路图。
图28是一格式转换器的例子。
图29是一重放电路的部分方框图。
图30是重放电路的另一部分的方框图。
图31是一复制保护信号产生电路的一个例子。
图32是用来同步作为一复制保护信号的一AGC干扰信号的电路图。
图33是用来插入一彩条干扰信号的电路图。
现在结合附图详细说明本发明的优选实施例。
为了使本发明的说明更为清楚，下面说明根据本发明的数字VTR的记录格式。如图1所示的磁道记录格式，在磁道的两端形成有边界(margin)。在磁头扫描方向存在有一用来执行后期录制(after-recording)的ITI区域、一用来记录音频信号的音频区域、一用来记录图象信号的视频区域和一用来记录辅助(或控制)数据的子码区域。在各个区域之间形成有块间间隙(IBG1至IBG3)，用来在其间提供缓冲区。对于525/60系统的视频信号来说10个磁道构成一帧，而对于625/60系统的视频信号来说12个磁道构成一帧。
下面说明在每个区域中所记录的信号。
在一磁道的起始部分记录的插入和磁道信息(ITI)是用来可靠地执行后斯录制的一定时块。该ITI的目的是为了保证合适的区域定位，以备用来写被相继写入的视频数据或音频数据。该数字VTR可对于用于数字视频信号和数字语音信号的记录/重放装置之外的任何装置来配置；并且这种配置由一应用ID(识别码)来表示。对于这种多用性来说，在一特定区域中数据的重写是重要的。为此，在磁道入口(inlet)提供了ITI区域。
在该ITI区域中，写入了大量的短长度的同步块，并且从该磁道入口开始顺序地附加了这些同步号。如果在后期录制的时间上检测到该ITI区域的任何同步块，则从写入其内的号数可准确地识别出在该磁道上的当前位置。因此后期录制区域可被识别出。一般，由于机械精度不够和磁头与磁带接触不够理想的原因，磁道入口不允许精确的检测。因此，为了提高检测概率而在该ITI区域中写入大量短长度的同步块。
如图2所示，该ITI区域由四部分组成。该ITI区域开始为一作为用于数字信号的PLL(锁相环)同步信息而使用的1400位的前同步信息(preamble)。该前同步信号之后直接跟随有一由61个同步块组成的开始同步块区域(SSA)，每个同步块由30比特构成。该SSA的后面直接跟随有由3个同步块(90比特)所构成的一磁道信息区域TIA。该TIA用来存贮有关整个磁道的信息。在该TIA的每个同步块中存贮一磁道的3比特应用ID(APT)。标准放象/长时间放象(SP/LP)的1比特表示磁道间距，1保留比特和1引导帧(PF)表示用于伺服系统的一参考。该ITI区域由一后同步信息(Post-amble)的280比特而结尾。
由日本专利申请5-277633或日本专利申请6-82576(在这里作为参考)可知，在其上可记录呈图1格式的磁道的数字视频盒式磁带被提供有一种在其中写入帮助记录/重放的数据的一存贮器IC(集成电路)。这种存贮器IC称之为盒带内存贮器(MIC)。
上述的应用ID不仅存贮在该TIA区域的APT中，还作为MIC的应用ID(APM)存贮在MIC中的一预置地址例如地址0的上3位中。
该应用ID不需要识别该数字VTR的特定应用，但可以是识别在该记录介质的每个磁道中所记录的各个区域的数据结构的一个ID。因此，该APT和APM具有以下的含义APT......识别在一磁道中的数据结构；APM......识别MIC数据结构。
如图3所示，一典型磁道在ITI区域的下游被分成多个区域，并且该APT唯一地识别该数据结构，例如在该磁道上的这些区域的位置、该同步块结构或用来对在这些区域中的数据作误差保护的ECC(误差校正编码)结构。该应用ID识别一各自区域的数据结构并具有如下的含义区域n的应用ID......识别区域n的数据结构。
在该磁带上的应用ID具有如图4所示的层次结构。也就是，由为一原始应用ID的APT来识别在磁道上的各区域，并且在1到n的每个区域中，AP1至Apn被进一步确定。虽然图4示出了两层结构，但如果需要的话还可附加较低的层。反之，对于在该MIC中是应用ID的APM来说仅仅存在有一层。其与APT的值一样的相同值写入APM中。
利用这种应用ID系统，使一数字VTR适于各种用途是不困难的，这不限于诸如数据流式磁带机(streamer)或多磁道数字音频磁带录音机之类的视频记录，它使用与数字录象机相同的盒带、机械装置、伺服系统和ITI区域产生及检测电路。另外，通过该区域的应用ID易于识别每个区域的内容。因为当该应用ID的某个值识别视频数据而该应用ID的另一值识别音频数据或计算机数据等，所以使很广范围的商品变为可能。
图5示出了对于定义该磁道上的区域1、2和3的APT＝000的一磁道结构。这就确定了在该磁道上的这些区域的位置、同步块结构、用来保护来自这些数据不出错的ECC构成、用来保证各个区域的间隙和用来保证重写的一重写边界。另外，每个区域具有一用来识别这个区域的区域数据结构的应用ID。该应用ID具有如下的含义AP1识别区域1的数据结构；AP2识别区域2的数据结构；AP3识别区域3的数据结构；为000的各个区域的应用ID定义如下AP1＝000......定义AAUX范围的数据结构；AP2＝000......定义VAUX范围的数据结构；AP3＝000......定义子码范围的数据结构；AAUX是音频辅助数据，而VAUX是视频辅助数据。
AAUX、VAUX、子码和MIC包括呈现一公用包结构的数据。参见图6，每个包由PC0至PC4的5个字节组成，前导的一个字节(PC0)是首标，和其余的四个字节(PC1至PC4)是数据。
CP0的8个首标位被合成4个高位和4个低位。参见图7，该4个高位和4个低位分别构成一上层首标和一下层首标。另外，通过数据比特赋值使扩展到一另外的下面层成为可能。这种分层使包的内容系统化，同时易于包扩展。由该上层和下层首标所定义的256个空白准备作为一单个的包首标表并且图8示出了具有各个包的内容的这种表。
图8示出了该程序包首标表的一重要的部分，其中上部四个比特和下部四个比特分别称之为大项和小项。该大项由高四个比特组成，例如表明随后的数据的使用，而小项由低四个比特组成，例如表明随后的数据的内容。
如图8所示，大项包括控制“0000”、标题“0001”、章节“0010”、部分“0011”、节目“0100”、音频辅助数据(AAUX)“0101”、视频辅助数据(VAUX)“0110”、摄象机“0111”、行“1000”和软方式“1111”。
例如在音频辅助数据“0101”和视频辅助数据“0110”的大项中存在有诸如记录信号源“0000”、源控制“0001”、记录数据“0010”和记录时间“0011”之类的小项。
图9示出了音频辅助数据和视频辅助数据的源控制包PC1。在这个包中，存在有2比特的SCMS数据、2比特的复制源数据、2比特的复制产生数据、1比特的密码类型数据和1比特的密码数据。
该大项行“1000”具有诸如行首标“0000”、Y“0001”、R-Y“0010”、B-Y“0011”、R“0101”、G“0110”和B“0111”之类的小项。行“1000”的大项可表示在一电视信号的一垂直消隐周期或一有效扫描周期通过对任意行进行取样或通过对除电视信号之外的图象信号的数据进行取样所得到的数据。
大项“1001”至“1110”为了进一步使用而被保留。因此，通过使用诸如大项“1001”至“1110”的当前未被定义的项代码而定义一新的首标，在将来可以作表示不同数据记录的新的用途。
该包结构基本上是一固定的5字节长度。一种例外是，为了有效地使用MIC的有限的存贮容量当在该MIC中描述字符数据时可以使用可变长度的包结构。
各个音频和视频区域被称之为音频和视频“扇区”。如图10所示该音频扇区具有由500比特组成的前同步信息(pre-amble)部分，其中的400比特是上行(run-up)比特而其余比特是二个预同步(pre-sync)块。这些上行比特被用作用于PLL同步的上行图式(pattern)，而该pre-SYNC块用作该音频同步块的预检测。尾部的后同步信息(post-amble)由550比特组成，该550比特由一后同步(post-SYNC)块和500比特的保护区域构成。该post-SYNC块允许由包括在该post-SYNC块中的ID SYNC标号来确认该音频扇区的结束，同时该保护区域用来在下游侧视频扇区的后期录制的时间上保护该音频扇区。
如图11A和11B所示，该pre-SYNC和post-SYNC块每一个由6字节构成。该pre-SYNC块的第六字节是一SP/LP鉴别字节。FFh和OOh(16进制码)分别表示SP和LP。该post-SYNC块的第六字节存贮FFh作为伪数据。
该pre-SYNC和post-SYNC的各自的六个字节在24至25变换(将24比特数据变换为25比特数据并且记录由此得到的25比特数据的调制系统)之后被记录。因此，该pre-SYNC和post-SYNC块的总比特长度分别变为6×2×8×25÷24＝100比特和6×1×8×25÷24＝50比特。
如图12所示，在音频扇区内一音频同步块由90字节构成。该第一个5字节的构成类似于pre-SYNC和post-SYNC块的第一个5字节。该同步块的数据部分由77字节组成并且通过8字节的水平奇偶性C1和77×5字节的5行垂直奇偶性C2进行误差保护。
该音频扇区由14个同步块构成。因为是在24/25变换后进行记录，所以总的比特长度是90×14×8×25÷24＝10500比特。
该音频同步块的数据部分的第一个5字节构成一个包并且是音频辅助数据。这样的9个包被提供给每个音频扇区并且图12中的0至8标号表示在该音频扇区中的这些包的标号。
在图13中，这9个包在磁道方向上被提取。从50至55的标号表示以16进制的包首标的值。相同的包被写入10次，10个磁道的每个磁道中一次。这些被重复写入的包称之为主区域。因为诸如在重放音频信号中所必须的取样频率或量化比特的数之类的重要项被存贮在这些包中，所以多次写入这个数据用作数据保护信号。这就能使该主区域的数据即使磁带存在诸如擦伤或通道阻塞之类的缺陷时都能被重放。
剩余的包按顺序被提供并且被称为可任选的区域。这些包以虚线箭头所指的方向按a、b、c、d、e、f、......的顺序被提供，并且跳越该主区域包。对于每个视频帧，30个包的任选区域和36个包的任选区域(如每个磁道3个包)被分别提供给525/60系统和625/50系统。因为这是任选的，所以这些包可从图8的包首标表中所识别的包之中自由地选择。
例如，如像在日本专利申请94-9991中所述的那样，对于一数据压缩型数字VTR来讲，其中在图象数据被记录之前除了诸如垂直消隐周期的图象部分之外的信号部分被丢弃，在该垂直消隐周期(VBID数据)中插入的各种辅助信息被存贮在一包中，并且之后在重放时该被存贮的信息被恢复到该垂直消隐周期。如在那里所描述的，该VBID数据从在该主区域中的包中被恢复(包首标61h，61h)。
可由数字翻制(dubbing)来复制的控制转录次数的转录限制信号CGMS由具有如下含义的二个比特来构成高位，表示无版权(为0)和有版权(为1)；低位，表示原版(为0)和不是原版(为1)。这两个比特的组合具有如下含义00＝自由翻制(即不限制翻制)01＝未使用10＝可翻制一次11＝禁止翻制基于这些定义，如果从该重放数字VTR发出信号CGMS＝10(可翻制一次)，，则该录制VTR记录有CGMS-11的被重放的图象数字。这就禁止了该重新录制的图象的下一次数字翻制。
在本发明中，采用了具有例如在图14中所示的内容的一VAUX控制包。
提供了2比特CGMS数据和1比特翻制禁止(记录禁止或RI)标识。在重放期间，2比特的CGMS在该VBID中被直接复制并插入一合成的视频输出。
另外，如果RI比特＝“0”，则产生AGC和彩条信号用于保护。
图15示出了该VAUX控制包的另一个例子，虽然基本上类似于图14所示的VAUX控制包，但在PC2字节包括有2个不同比特用于AGC干扰信号产生标识的AG和用于彩条产生标识的CS。基于这两个标识，当重放的数字图象信号相继被重放时产生AGC和彩条信号并且转换为模拟形式以保证复制保护。
如在现有技术中已知的，该彩条系统可不对所有的彩色电视接收机提供不好的视图。依据该彩色电视电路的类型，由于AFC的反应即使该目标不是图象记录也在屏幕上呈现彩条。通过所提供的两个标识AG和CS，可能选择AGC系统和彩条系统都用于复制保护，或者仅采用它们中的一个。
当使用一数字VTR时，在记录一第二次翻录的图象信号的时间上可表明复制意向。图16示出了具有这两个AG和CS比特的VBID的构成。如果仅仅使用一单独的RI比特，则它被安置在该AG字段中。
参见图17，该图说明了实施本发明的复制保护信号的一个例子。用该复制保护信号，在该模拟视频信号的部分插入伪水平同步脉冲a、b、c、d和e，以用来干扰该翻制VTR的伺服电路，这些脉冲本来是不允许存在的。在此同时，插入AGC脉冲f、g、h、i和j。两个模式被使用一脉动模式，其中该脉冲电平在两电平之间变化；和一静止模式，其中该信号电平是在最大129IRE或在消隐脉冲电平(pedestal level)121 IRE的一恒定电平上。以大约45秒±15秒的间隔在该视频信号中该静止模式和脉冲模式交替出现。在该脉冲模式中，脉冲电平一秒钟变化一次或二次。在图17中，K称为白色参考并且固定为119 IRE。但是这个电平偶然地在119 IRE和121 IRE消隐脉冲电平之间变化。作为这种操作的结果，该翻制VTR的记录信号电平在大约30％到70％的范围内变化，因此不能进行通常的录制。
下面将介绍在该包结构中对该复制保护信号取样、对被取样的信号数字化和将该结果的数字信号打包的处理。
如图17所示，8微秒(μs)的伪SYNC脉冲前沿表示最小取样频率。因此，基于常规的取样定理，为了正确的重放需要2÷(1.8×106)＝1.111MHZ的频率。
以下四个频率A到D中的任一个可用来作为接近于1.11MHZ的取样频率，因此满足上面的条件(A)72fH＝1.13MHZ；(B)858fH/10＝1.35MHZ；(C)858fH＝13.5MHZ(突发式)；和(D)3×32fH＝1.51MHZ应注意的是，fH表示水平同步信号频率并且在525/60系统的情况下等于15.734KHZ，同时858fH是用于13.5MHZ的数字VTR的图象取样频率。如果一行是由13.5MHZ取样，则可得到858取样。另一方面，32fH是在美国已经使用的用于闭合字幕系统目的的频率。
72fH的频率(A)是被锁定为fH时的最低频率，它是满足上面条件的fH的倍数。但是，为了产生这个频率需要一新的PLL。858 fH/10的频率(B)可由1/10分频器来产生。但是，根据这个频率每行间隔取样数的结果是一85.8的分数值，产生“相位流动”。频率(C)是通过对与输入信号的水平同步信号频率同步的13.5MHZ的原始取样时钟进行脉冲分频和通过在预置取样位置上产生1.35MHZ时钟来产生的。虽然分频需要解码器，但不产生“相位流动”，这样该电路被简化并且具有足够的可靠性。本实施例使用了这种技术。
图17所示的复制保护信号的特定取样周期可以是如下周期(E)至(G)中的任何一个(E)一行的720/858；(F)35.7微秒；或(G)58.2微秒。
应注意的是(E)是在一数字VTR中采用的有效区域。采用(E)，在一行中858样值的720个被有效地提供。在这种情况中，设置了从水平同步信号的末端的有效的取样位置。采用(F)，对伪SYNC脉冲a至e取样，而不对白色参考部分(K)取样。采用(G)，对直到白色参考部分(K)都执行取样。因为(F)和(G)可能不精确，所以本实施例使用周期(E)。
图18示出了取样周期(E)和该取样脉冲之间的关系。对于525/60(NTSC)系统和625/50(PAL和SECAM)系统(用于数字VTR的标准)示出了取样位置。从一预置取样位置产生72取样时钟信号。对于高(H)周期占空系数最好为5T和对于低(L)周期(T＝1/13.5MHZ)为5T，即是50％。
对于用于取样的量化比特数，4比特已经足够了，这4位等于用于视频信号的量化比特数的一半，这从图17所示的信号特性中可以看出。2个量化比特是不够的，对于具有8比特作为处理单元的数字VTR来说3、5、6或7比特是不合适的。因此，本实施例使用4量化比特。
图19示出了取样和量化的复制保护信号与视频信号的匹配。也就是，为了将4比特取样数据匹配到8视频比特，将“0000”作为低四位加上以形成8比特数据。图19还示出了相对于数字电平从0IRE到235IRE的数字VTR的亮度信号的数字电平和模拟电平值。如果将“0000”作为该4比特数据“0001”的低四位加上以形成8比特数据，则规定了消隐脉冲电平。
在图17所示的复制保护信号中，伪同步信号a至e的电平不变化。也就是，该消隐脉冲电平和同步尖峰电平(tip level)之间的间隔不需要有高的分辨力。因此，在本实施例中，该同步尖峰电平由4比特数据“0000”表示并且高于消隐脉冲电平的电平由“0000”至“1111”的15个电平表示。这使得除消隐脉冲电平以外的较高电平能被更精细地表示。如果整个电平被相等地量化，则数字值将被分配到非相关部分，其结果高于消隐脉冲电平的这些电平是不精确的。
同时，当8比特数据是由4量化比特“1111”和加在其上的“0000”组成时，它不可能重放在图17中的129IRE电平。但是图19表示了一用于数字VTR的标准，这样它有可能重放直到110IRE的电平。由于模拟合成的原因不能做到复制保护，通过电路设计它能够将该电平升到129IRE因而不会引入问题。
现在说明在其中存贮这样产生的数据的行包。该行包由一种类型的行首标(包首标80h)和六种类型的行数据(用于Y的包首标81h，用于R-Y的包首标82h，用于B-Y的包首标83h，用于R的包首标85h，用于G的包首标86h和用于B的包首标87h)所形成。
用于Y、R-Y和B-Y的行数据是实施本发明的数字VTR的分量信号，而用于R、G和B的行数据是为了计算机使用而提供的。因为只有Y分量能用来重放图17的复制保护信号，所以这些行数据包中用于Y的行数据包被用于复制保护。
该复制保护信号被插入该视频信号的垂直消隐周期，并且该行数据包被存贮在VAUX的一任选区域中。按照逐行的方式顺序为行首标包、用于Y的行数据包的一预置数、一行首标包和用于Y的行数据包的一预置数。
在图20中所示在该首标包中所存贮的数据具有如下的含义LINES以二进制表示的要存贮的行号(1至1259)；B/W0，单色；1，彩色(正常)；EN0，有效；1，无效；CLF彩色帧号；CM0，用于第1和第2场的公用数据，1，非公用的；TSD总的取样数；QU量化比特数00，2比特；01，4比特；10，8比特；11，
未定义；SAMP取样频率000，13.5MHZ；001，27MHZ；010，6.75MHZ；011，1.35MHZ；100，74.25MHZ；101，37.125MHZ；其它代码，未定义。
应注意的是，B/W、EN和CLF是为了专业人员使用的而不是用于诸如包含有复制保护信号的磁带之类的家庭使用的预录制的录象带。在这种情况下，这三个比特是111。
该视频信号的行号在二个方面用到。其一是，通过第1和第2场识别这些行，例如对于NTSC系统的第一至第522行。其二是，对于第1和第2场公开来识别这些行，例如第1场的一行21或第2场的一行。对于在其中第1和第2场的各行具有相同位置和公用内容的第2种情况来说CM标识是有效的。
例如，如果CM＝0和LINES＝10被存贮在该行首标包中，则按这个行首标包的行首标包中的数据被存贮在第1场的行10中和第2场的行10中。在这种方式中，数据可用对于分别存贮第1和第2场的数据所需数据包的一半来记录。它识别出第2场的行10是该帧的行273。
TSD指定在该行数据包的该数据存贮区域中向哪个部分存贮实际数据。所有为0表示没有信息写入该剩余的(或不使用的)存贮区域。因为该量化是4比特，并且在本实施例中每行的取样数为72，所以数据被存贮在9个包中。
该复制保护信号被存贮在第1和第2场的相同位置中，使得该CM标识可被有效地使用。另外，在许多模拟录象带中，该复制保护信号被存贮在水平行12到20及275到283中的每水平行的某处并且是8行宽。因此，该复制保护信号的8行被存贮。因为该复制保护信号具有包结构，所以如果需要的话，存贮的行数可容易地增加或减少。
图22示出了实际数据存贮的一个例子。假定数据存贮在第1和第2场的行13到20中。因为这些存贮行号可由在行首标包PC1中存贮的LINES来指明，所以数据须存贮在邻接的存贮行中。如图22所示，该行数据被以低四位比特和高四位比特的顺序被打包。
在图23中所示的是在该VAUX任选区域中存贮图22的行首标包和行数据包的一个例子，该复制保护信号必须存在于一视频帧中。
现在说明本发明的记录电路和重放电路。首先，参见图24所示的行包数据的记录和重放的流程。
在一印制室(print house)中，在该垂直消隐周期在一预录制的磁带4上的模拟视频信号A中，利用一常规复制保护信号发生器1，常规地插入复制保护信号。被插入该复制保护信号的模拟视频信号B被传送到一格式转换器2，该格式转换器2设计为转换到一数字VTR的记录格式。该格式转换器2与行数据发生器3相连，给该格式转换器2提供有模拟或数字音频信号。该行数据发生器3提取图17所示的复制保护信号并且为了存贮在该数字预录制磁带的一任选区域而将该格式转换为图22所示的格式。
在重放期间，该用户数字VTR5选择存贮在该数字预录制磁带的VAUX的任选区域中的行包数据并恢复该复制保护信号。该用户VTR5随后将所恢复的信号插入预置行中以输出模拟视频信号E。
该行数据发生器3检测该复制保护信号是否插入该视频信号的垂直消隐周期，如果检测的结果为肯定则对在该数据包中插入的复制保护信号取样和存贮。在该行数据发生器中的复制保护信号检测电路构成为例如如图25所示。用于该复制保护信号检测电路的定时图示于图26中。在图25中的信号a至e分别对应于图26A至26E。在图25中a表示一模拟电平信号而G-E表示数字信号。
在该复制保护信号检测电路中，模拟复合视频信号a具有由一消隐脉冲电平箝位(pedestal clamp)电路33将其消隐脉冲电平dc(直流)分量箝位到一预置恒定电平。在这种状态下该信号a被提供给同步尖峰电平限幅电路34，该电路提取同步尖峰部分以产生一数字信号d。从复合视频信号a分离出的一水平同步脉冲b在被送到一控制(gating)电路32之前由一单稳态多潜振荡器31转换成在图26中所示的波形信号C。C信号控制由同步尖峰电平限幅电路34输出的信号d以形成一被提供给计数器35的信号e。该计数器35构成为由水平同步信号的末端来清零并逐行地对图17所示的伪同步脉冲数进行计数。该计数器35的输出被送到加有例如以3作为比较值的参考值的比较器36。当该计数器35的计数值达到3时，则比较器36输出一检测信号。这种方法用来防止噪声脉冲的误计数。只有当例如三个或多个伪同步脉冲被计数时才识别出该复制保护信号的出现。
图27示出了行数据信号发生电路3的电路构成，其中进入111端的模拟复合视频信号被提供给同步分离电路112，在这里水平同步信号H.SYNC和垂直同步信号V.SYNC被分离出。最好是，例如一单稳态多谐振荡器被提供来防止由该复制保护信号的伪同步产生的干扰。
被分离的垂直同步信号被送到PLL电路113，在那里产生13.5MHZ的参考时钟信号。这些参考时钟信号被送到解码电路114，以形成1.35MHZ的取样时钟。
一复制保护信号检测电路119的构成如图25所示。在复制保护信号检测电路确定该复制保护信号的可能出现的时间期间，输入复合视频信号通过1H模拟延迟电路115而被延迟。
该1H模拟延迟电路115的输出通过A/D变换器116被不断地数字化。如果该复制保护信号检测电路119检测到该复制保护信号的出现，则在一读/写控制电路120的控制下它被写入存贮器117。该存贮器117逐行地存贮取样数据并且具有8行的4比特×72样值。一地址产生电路118产生用于该存贮器的一写/读地址和一芯片选择信号。
在本实施例中，在大多数第1场情况下足够监视20行。因此，在剩余的期间内该数据被打包在所述行包内。在出现复制保护信号的情况下，H计数电路121将一行号作为LINES数据提供给一行包处理微计算机123。该存贮器117的数据作为行数据提供给行包处理微计算机123，同时该数据通过切换电路122而被切换。使用这个数据，该行包处理微计算机123形成图22所示的数据并且将该数据输送到图25的格式转换器2。
参见图28，说明了该格式转换器2。该格式转换器2包括有一只写数字VTR、行数据和一接口。输出模拟复合视频信号由一Y/C分离电路41分离为R-Y和B-Y合成信号以便提供给一A/D变/换器42。该模拟复合视频信号还被提供到一同步信号分离电路44，以分离出被提供到一时钟发生器45的同步信号。时钟发生器45产生用于A/D变换器42和组块搅混(blocking shuffling)电路43的时钟信号。
在525/60系统的情况下，送入A/D变换器42的复合信号的Y信号和色度信号分别以13.5MHZ和13.5/4MHZ的取样频率被数字化。在625/50系统的情况下，该Y信号和色度信号分别以13.5MHZ和13.5/2MHZ的取样频率被数字化。在经该A/D变换的输出数据中只有该有效扫描周期的数据被送到组块搅混电路43。
该组块搅混电路43由来自Y、R-Y和B-Y信号的有效数据来形成在水平方向上的8个样值和在垂直方向上的8个样值所组成的数据块。该组块搅混电路43还搅混由四个Y块、一个R-Y块和一个B-Y块组成的作为一个单元的六个块，并将结果数据输送给一压缩电路46。该压缩电路46对由在水平方向的8个样值和在垂直方向上的8个样值组成的输入块数据执行块编码并将其结果输出到估算单元48和量化器47。量化器47基于该估算单元48的输出确定量化步长，并使用变长编码对该数据编码以将该结果输出到一成帧电路49。该成帧电路49根据预置的格式对该被编码的图象数据进行成帧并将成帧的数据输出到一加法器50。
接着说明图28，该输入音频信号由A/D变换器51数字化。由A/D变换器51得到的音频数据通过一搅混电路52以一种适于记录在磁带上的形式被重新排列，并且根据一预置的格式由一成帧电路53成帧。该成帧电路53的输出被输出到一加法器54。
存贮在VAUX、AAUX和子码的包数据的ID中的磁道号从该行数据信号发生器被传送到一信号处理微计算机55中并随后提供给作为在微机与外围硬件之间的接口而工作的VAUX电路56、子码电路57和AAUX电路58。该VAUX电路56产生对于AP2的包数据并且在一预置的定时上将该包数据输出到加法器50。该视频数据和视频辅助数据根据一预置的格式而相加。子码电路57产生ID部分的数据SID、AP3和5字节的包数据SDATA。该AAUX电路58产生一与AP1匹配的X包并在一预置定时上将结果的包输出到加法器54。它根据一预置的格式将该音频数据和音频辅助数据相加。
加法器50、子码电路57和加法器54的输出被送到一切换电路SW1。AVID、pre-SYNC和post-SYNC发生器59的输出也被送到转换电路SW1。通过在预定定时上切换电路SW1的切换，pre-SYNC和post-SYNC被附加到加法器50、54的输出上。
通过一奇偶性发生器60将一预置的奇偶性附加到切换电路SW1的输出端。其得到的数据通过一随机化电路61被随机化并且为了转换为25比特数据，根据一预定的变换规则通过一24/25变换器62每214比特增加1比特。这样去除了在磁记录/重放期间导致问题的dc分量。虽然没有示出，还执行了适于数字记录的部分响应级4(PR4)的1/1-D2编码。
其结果数据被送到加法器63，在那里它与由同步图式产生器64所产生的音频、视频和子码的同步图式相合成。加法器63的输出被送到切换电路SW2。由一ITI发生器65输出的ITI数据和由一缓行(amble)图式产生器66产生的amble图式也被送到该切换电路SW2。提供有来自该模式处理微计算机67的APT、SP/LP和PF数据的ITI产生器65将其结果数据传送给该切换电路SW2。该切换电路SW2通过在一预置的定时上的切换而将这个数据和amble图式加起来。为了通过一磁头在一磁带上进行记录而将该切换电路SW2的输出通过图中未示出的一记录放大器放大。
该模式处理微计算机67执行整个装置的模式管理。一连接到该模式处理微计算机67的切换电路SW3设置该SP/LP模式。由该模式处理微计算机67检测该结果并将其送到信号处理微计算机55、MIC微计算机69和图中未示出的一机械控制微计算机。
该MIC微处理机69是一用来处理在盒带中存贮器(MIC)的微处理机。因此该MIC微处理机产生包数据并将它们通过MIC触点转送到在该盒带中的MIC68。
接下来说明在图29和30中所示的重放侧电路构成。如在图29和30中所示的重放侧电路中，从该磁带由磁头201a、201b所产生的低强度的回放信号由磁头放大器202a、202b放大并通过开关203被送到一均衡电路204。为了改善该磁头和磁带的电磁转换特性，该均衡电路204执行一与在记录期间所执行的诸如部分响应级4之类的加重操作相逆的操作。
通过一时钟提取电路205从该均衡电路204的一输出提取时钟分量，以产生时钟信号CK。使用这些时钟信号CK，由一A/D变换器206数字化该均衡电路204的输出。利用该时钟信号CK将结果的1比特数据转换到一FIFO(先入先出)207。
由该时钟提取电路205所产生的时钟信号CK是包括该转动磁头磁鼓的颤动分量的时间上不稳定信号。但是在A/D变换之前的数据并不包含有颤动分量，因而取样本身并没有形成任何问题。为了提取图象数据，因为只有时间上稳定数据才可被提取，所以使用该FIFO 207进行时间轴校正。也就是，使用不稳定时钟信号CK写入，同时从采用一石英振荡器238的自激振荡器239所提供的稳定时钟信号SCK读出。该FIFO 207具有一足以防止比输入数据的速率要快的输入数据的读出的深度。
该FIFO的各级的输出在一定时电路213的控制下随同由开关209所切换的各个区域的同步图式一起被送到一同步图式检测电路208。该同步图式检测电路208具有一所谓的飞轮结构一旦一同步图形被检测，则检验在一预置的同步块长度之后是否还有相同的同步图式再次到来。如果至少三次结果是肯定的，则实现了正确的同步检测，不是虚假的检测。
如果同步图式以这种方式被检测，则确定了偏移量，该偏移量表示通过提取该FIFO 207的各级的部分输出可以取出哪个同步包。因此，一开关210相应地被闭合并且所需比特被取入一同步块锁存器211。这样获得的该同步号由同步号提取电路212移走并被关到一定时电路213。该同步号表明该磁头扫描该磁道的哪一处位置。该开关209和214被相应地切换。
当该磁头扫描ITI扇区时，开关214被置于减法器215的一侧。因此该ITI同步图式由该减法器215移去并被提供给一ITI解码器216。
因为ITI区域以编码方式被记录，所以它可被解码以取出APT、SP/LP和PF数据。这个数据被提供给与一激励开关218相连的一模式处理微计算机217。
管理APM等的MIC微计算机219连接到该模式处理微计算机217。来自装有MIC的盒带221中的MIC的信息通过一MIC触点220被提供到MIC微计算机219用来进行与模式处理微计算机217共享的MIC处理。依据这种设置，取消该MIC计算机，从而该MIC处理将由模式处理微计算机217来处理。该模式处理微计算机217管理系统用来控制与机械控制微计算机228或信号处理微计算机251结合的整个设置。
当磁头扫描A/V扇区域子码扇区时，开关214被置于该减法器222侧。由减法器222提取各个扇区的同步图式之后，这些同步图式被传送通过一24/25反变换电路223和通过一去随机电路224以用来重放该原始数据串。该数据串随后被提供给一误差校正电路225。
该误差校正电路225利用附加在该记录侧的奇偶性来检测和校正数据误差。带有不可校正误差的数据与误差标识一起被输出。各个数据由开关226切换并输出。提取电路227控制该A/V扇区、pre-SYNC和post-SYNC的ID部分，并且提取同步号、磁道号和在该pre-SYNC中存贮的SP/LP。这些信号被提供给定时电路213以用来产生各种定时。
提取电路227提取AP1和AP2并将它们传送到该模式处理微计算机217。该模式处理微计算机217执行AP1和AP2的格式检验。如果AP1和AP2＝000，则区域1和2被确定为分别是一语音数据区域和一图象数据区域，并且以通常方式进行操作。反之，该微计算机执行一报警操作。
关于SP/LP，该模式处理微计算机217与自该ITI区域已获取的SP/LP执行比较检验。在该ITI区域的TIA区域中，为了改善可靠性该SP/LP信息被三次写入。在该音频数据中存在有两个pre-SYNC脉冲和在该视频数据中存在有两个pre-SYNC脉冲，这样一来为了改善可靠性SP/LP信息被再次写入四个位置。如果最后出现不一致，则优先使用来自ITI区域的数据。
如图30所示，由开关226输出的VDATA被开关229分成视频数据和VAUX数据。该视频数据和该误差特征位一起被送到一去成帧电路230。
该去成帧电路230执行在该记录侧所执行的成帧的反变换，并且确定被打包在其中的该数据的内容。如果在该数据中存在有任何不可校正的误差，则它判定这种误差如何影响其它的数据。因此，该去成帧电路230执行传播误差处理。因此该误差标识变为包括新传播误差的VERROR标识。如果该数据对于图象重放不是决定性的，则该去成帧电路230还通过在包含有一误差的图象数据上的操作而删除误差标识。
通过该数据译码单元恢复该视频数据并通过去量化电路231和去压缩电路232恢复预压缩的数据。基于该VERROR标识该数据随后被恢复为原始图象空间排列。在该实际的图象空间，可基于该VERROR标识而执行图象校正。执行这样一种处理，其中以前各帧的图象数据一直被存贮有一存贮器中，并且由以前的图象数据置换一有错误的图象块。
在去搅混电路233和在其各下游侧电路中，数据被分成三个信号，即亮度信号Y和色度信号R-Y及B-Y并且分别地被处理。这三个数据组由D/A变换器235a、235b和235c恢复为模拟亮度信号Y和两个色度信号R-Y及B-Y。这时，通过被连接到石英振荡器238的振荡电路239得到的13.5MHZ的时钟信号被用作亮度信号Y，而由分频器244分频所得到的6.75MHZ或3.375MHZ的时钟频率被用作色度信号R-Y及B-Y。
这样得到的三个信号分量通过一Y/C组合电路236被组合在一起并在一加法器237中与来自同步信号发生器241的一复合同步信号相加而形成在一模拟视频输出端242输出的复合视频信号。
由开关226输出的ADATA如图30所示由一开关243被分成音频数据和AAUX数据。该音频数据与一误差标识一起被送到一去成帧电路244。
该去成帧电路244在执行在该记录侧去成帧的相反操作的时间上读取被打包数据的内容。如果在数据中存在有任何不可校正的误差时，该去成帧电路244确定它如何影响其它数据。因此该去成帧电路执行传播误差处理。在16比特取样的情况中，因为每个数据字节是8比特，所以一个误差标识控制两个数据字节。因此，该误差标识变成为一包含有传播误差的一AERROR标识。
该音频数据由一去搅混电路245恢复为原始时域数据。这时基于该AERROR标识执行音频数据校正。例如，一误差通过保持前面的值由一紧挨该误差前面的声音来替代。如果一误差周期太长而不能允许校正，则该声音本身通过静噪(muting)而中止。
处理过的音频数据由D/A变换器246变换成一模拟数值，并且在一模拟音频输出端247上作为与图象数据一致的定时而被输出。
由开关229、243分开的VAUX数据和AAUX数据由VAUX电路248和AAUX电路250预处理。该子码扇区的包数据SDATA和ID数据SID也由子码电路249预处理。因此这样预处理的数据被送到一信号后处理微计算机25以便执行最后的读出。未由预处理校正的误差作为VAUXER、SUBER和AAUXER被送到信号处理微计算机251。
该子码电路249提取AP3并通过信号处理微计算机251将其送到该模式处理微处理机217。该模式处理微计算机217执行AP3的格式检验。如果AP3＝000，则区域3被规定为子码区域并照常操作。反之产生诸如警报声之类的报警。
每个区域具有一主区域和一任选区域。在该525/60HZ系统中，在同一主区域中相同的数据被写入10次。因此，如果某些数据是错误的，则其余的数据被使用，所以其上误差标识表明没有误差。但是对于除子码之外的任选区域数据仅写入一次，所以该误差被留下作为VAUXER和AAUXER。
基于该数据包的之前和之后的包的信号处理微计算机251执行传播误差的校正和数据校正。其结果被送到模式处理微计算机217以确定整个装置的性能。
该复制保护信号发生电路252响应于该VAUX电路248、同步信号发生器241和定时电路213。基于一行号符合信号，该复制保护信号发生电路252控制开关253以便将一行数据输出提供给一D/A变换器235a。这就将如图17所示的复制保护信号插入一预定的行中。图31示出了该复制保护信号产生电路252的结构。
该复制保护信号产生电路252当从一预置存贮区域读出行数据时，立即确定其内容并从来自LINES数据用于Y的行数据包中选择行数据。该行数据被存贮在一存贮器253中。当该VTR的电源被接通时，该存贮器253的内容仅需被清除一次。通过在VAUXER期间在存贮器253中不取数据时，前面接收的数据可用来替换该误差数据。如上所述，因为该复制保护信号在各帧之间没有急剧地变化，并与前面的帧呈高度相关性，所以这种误差校正变得可能。
该存贮器253由读/写控制电路254控制。此外，因为它存贮了基于行的取样数据，所以该存贮器253具有4位的8行72个样值。同时，地址产生电路255产生写地址和用于该存贮器253的芯片选择信号。
写入该存贮器253中的数据通过设置低四位为“0000”而保持在一行数据锁存电路256中。该行号行保持在一行号锁存电路257的备用状态中。由一H计数器258给出的由同步信号产生电路255所产生的水平同步信号的计数值和由该行号锁存电路241所锁存的行号之间的可能的一致性是由一比较器259来检验的。如果一致，如图30所示，该开关253被置于复制保护信号产生电路252一侧，以便在定时电路213的定时处插入行数据。
如图32所示，该开关253还可被提供在该加法器237的输出侧以便求和该模拟AGC干扰信号作为一复制保护信号。
如图33所示，为了插入该彩条干扰信号，一个具有复制保护信号功能的彩色副载波发生器260被提供用来使在一所希望的行上给予Y/C合成电路236的彩色副载波的相位反转，反之合成该通常相位的彩色副载波。
该AGC干扰信号和彩条干扰信号通过图27的该复制保护信号检测电路119而被求和。
权利要求
1.一种用来在一记录介质上记录和重放多个数字图象信号的方法，所述这些信号使用一种包括有用于编码图象信号的图象记录区域和用于以包形式构成的辅助信息的辅助记录区域的格式，所述方法包括有下列步骤编码输入图象信号；在图象记录区域中记录所述被编码的输入图象信号；在一辅助信息包中提供一干扰信号产生标识以确保对于所述输入图象信号的复制保护；在所述辅助记录区域中记录所述干扰信号产生标识；重放所述被记录的图象信号和干扰信号产生标识以复原一模拟视频信号；和将一干扰信号插入所述模拟视频信号以干扰随后的其记录，所述干扰信号是所述重放的干扰信号产生标识的功能。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括有提供另一个标识来指明所述干扰信号是否要插入到所述模拟视频信号的垂直消隐周期的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述干扰信号是一自动增益控制(AGC)信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述干扰信号是一形成彩条信号。
5.一种用来在一记录介质上记录和重放多个数字图象信号的装置，所述这些信号使用一种包括有用于编码图象信号的一图象记录区域和用于以包形式构成的辅助信息的一辅助记录区域的格式，所述装置包括有用来编码输入图象信号的装置；用来在用于编码图象信号的所述图象记录区域中记录该被编码的输入图象信号的装置；用来在一辅助信息包中提供一干扰信号产生标识以确保对于所述输入图象信号的复制保护的装置；用来在所述辅助记录区域中记录所述干扰信号产生标识的装置；用来重放该被记录的图象信号和干扰信号产生标识以复原模拟视频信号的装置；和用来将一干扰信号插入所述模拟视频信号以干扰随后的其记录的装置，所述干扰信号是所述重放的干扰信号产生标识的功能。
6.如权利要求5所述的装置，进一步包括有用来提供另一标识以指明所述干扰信号是否要被插入所述模拟视频信号的垂直消隐周期的装置。
7.如权利要求5所述的装置，进一步包括用来通过一数字接口传送所述干扰信号产生标识的装置。
8.如权利要求5所述的装置，其中所述干扰信号是一自动增益控制(AGC)信号。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述干扰信号是一形成彩条信号。
全文摘要
一种记录和重放在磁带上的数字视频信号的装置，使得可防止用另一数字VTR或另一模拟VTR通过数字接口和模拟接口进行的记录，以通过诸如AGS或彩条等技术提供复制保护。其数字记录格式包括有编码视频信号的记录区和构成为包形式的辅助信息的记录区。干扰信号产生标识被包含在辅助信息包中并被记录在该辅助信息记录区中。基于该标识，干扰信号可作为自编码视频信号重放的复制保护而被插入模拟视频信号中。
文档编号H04N9/82GK1157532SQ9612118
公开日1997年8月20日 申请日期1996年10月5日 优先权日1995年10月5日
发明者小黑正树 申请人:索尼公司