专利名称：信息信号记录装置及重放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如对DVD等记录介质上由图像·声音构成的信息信号进行记录·重放的信息信号记录重放装置，特别是涉及以MPEG压缩可变传输速率方式，对图像信息按规定速率压缩进行记录·重放的视频盘记录装置等。
近些年来，出现了将电视信号等信息信号例如用MPEG压缩可变转换速率方式进行压缩并记录、重放的DVD等信息信号记录重放装置。该DVD在直径为12CM、记录容量为4.7GB的光盘上通过可变速率方式对信息信号进行记录，这样既可以大容量记录，又具有优良的随机访问性，所以具有可以对记录区域的任意部位迅速进行记录·重放的优点。
而且，这种信息信号记录重放装置，虽然已经用作对重放专用的DVD光盘的记录，但是实时记录信息信号还正在积极进行研究开发之中。
图7是表示具有现有技术的压缩可变转换速率方式的视频盘记录装置700的概要方框图。如该图所示，在该视频盘记录装置700中，从外部输入的图像信号被可变速率编码器701压缩后，通过记录重放电路702对可以记录的盘703进行记录。控制电路603根据用户指示的记录图像质量的程度及记录时间的指示，控制可变速率编码器701及记录重放电路702。
在该现有的视频盘记录装置700中，控制电路603根据输入图像画面的复杂程度及被摄对象运动的激烈程度，改变可变速率编码器701所执行的图像压缩率，使之可以进行大容量且高图像质量的记录。详细来说，控制电路603当图像信号中所包括的画面简单、被摄对象运动少时，提高压缩率，降低输送给记录重放电路702的比特率；而在画面复杂、被摄对象运动激烈时，则降低压缩率，提高比特率。
但是，当利用上述现有的视频盘记录装置700，例如实时记录TV节目即进行实时编码记录时，要想预测节目内容展开后会怎样是很困难的，所以存在着不能恰当地实现光盘703的剩余量和图像压缩率平衡的问题。例如如图8所示，在记录60分钟节目时，节目开始后经过50分钟，在此期间是以平均4Mbps进行压缩记录的，但是要预测剩余10分钟节目内容如何展开是困难的。
即，究竟是像该图中的情况1那样，节目内容在剩余10分钟情节更高涨、图像变得更复杂、并且被摄对象的运动更激烈、比特率更高呢，还是如该图中情况2那样，节目内容在剩余10分钟更寂静、画面变得更简单、并且被摄对象的运动更缓慢、比特率更低呢？对此进行预测是很困难的。
因此，实时编码记录不能决定最佳的压缩率。为此，以前开发了从过去和当前的画面复杂度决定下面画面的目标编码量的技术(特开平10-164577号公报)及预测可以记录的剩余时间的技术(特开平10-172269号公报)。
但是，这些技术说到底不过是通过预测来决定压缩率的，所以当预测产生偏差时可能出现即使节目没有结束，盘的剩余量却变得很少了，而当节目内容高涨，图像变得复杂，被摄对像的运动更激烈时，却为了降低比特率，不得不提高压缩率，从而可能造成图像质量恶化的结果。
另一方面，一般在对电视广播进行录像、重放、复制时，对很多人来说商业内容(例如广告)是要除去的对象。但是将TV节目的节目部分和商业内容部分准确区别开来是很困难的，为此在特开平8-235676号公报中公开了注视无音部分及其间隔时间进行判别的方法，并在特开平8-289244号公报中公开了合并使用多种检测方法、及在该评价中采用模糊逻辑的方法，另外众所周知光盘的随机访问性是优越的。
因此，本发明的课题是利用上述的现有技术，根据信息信号内容的重要程度使该信息信号进行加权的信息评价部分的输出与对可变速率编码器的编码平均速率目标值建立关系，提高对光盘记录图像信号的记录质量。
本发明的目的在于提供一种信息信号记录装置，该装置利用光盘的随机存储性，通过在节目内容中重要性比较低的商业内容部分等上叠加写入信息信号，有效利用DVD等的记录介质的记录区域，最大限度的利用该记录容量，可以进行高图像质量的图像记录。
另外，本发明的课题是在记录时将评价的节目(或者商业内容)概率记录在存储器或记录介质中，将其在重放时用于重放机控制中。
为了达到上述目的，本发明第一方面所涉及的是一种将信息信号中所包含的图像信息按规定的比率压缩记录在记录介质上的信息信号记录装置，其具有根据上述信息信号的内容进行该信息信号加权的信息评价部分；以及根据上述加权来变更上述比率的控制部分。
根据本发明的第一方面，对内容比较不重要的部分提高压缩率，减少数据量；而对比较重要的部分降低压缩率，可以防止图像的恶化。这样既可以提高图像质量，又可以有效利用记录介质的容量。
本发明第二方面所涉及的是在根据本发明第一方面所述的信息信号记录装置中设有存储上述信息信号加权变化的存储部分，根据该存储部分存储的加权，在已经记录信息信号的部位叠加写入新的信息信号。
根据本发明的第二方面，通过在记录内容比较不重要部分的部位上叠加写入比较重要的部分，可以避免不要的信息使用记录介质的记录区域，可以更有效地利用记录介质的容量。
本发明第三方面所涉及的是在根据本发明第一或第二方面所述的信息信号记录装置，上述信息信号是电视信号；上述记录介质是光盘；上述信息评价部分根据该电视信号的内容是否是商业内容的概率进行上述加权。
根据本发明的第三方面，对内容不太重要的商业内容部分可提高压缩率，减少数据量；而对比较重要的节目部分可以降低压缩率，进行记录。同时在商业内容部分上可以叠加写入节目部分，在记录电视信号时，可以更有效利用记录介质的容量。另外，由于光盘的随机存储性高，所以从记录介质上的配置观点考虑，即使不连续地记录了电视信号时，用户也不会感到其不连续性，从而可以圆滑地重放电视信号。
本发明的第四方面所涉及的是将电视信号按规定的比率压缩，记录在记录介质上的信息信号记录装置，具有根据上述电视信号的内容是否是商业内容的概率来进行加权的信息评价部分；以及将上述电视信号的内容是否是商业内容的概率存储在存储部分或上述记录介质中的存储装置。
根据本发明的第四方面，在压缩电视信号进行记录时，通过在存储部分或记录介质上存储由信息评价部分所进行的加权，可以利用所存储的加权，有效地重放所记录的电视信号。
本发明的第五方面所涉及的是对在本发明的第四方面中所记载的信息信号记录装置中已完成记录的记录介质进行重放的信息信号重放装置。利用上述记录介质所记录的电视信号的内容是否是商业内容的概率值，使上述概率值与快速重放的重放速度建立关系，控制使商业内容概率高的部位进行快速重放。
根据本发明的第五方面，是根据本发明的第一至第三方面来评价节目(或商业内容)概率，所以对应于各节目通过将上述概率值记录在存储器或记录介质中，在重放时利用该值可以控制重放机。
本发明的这些和其他目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明，在这些附图中
图1是表示与本发明的实施例相关的视频盘记录装置的整体构成的概要方框图。
图2是表示与本发明的实施例相关的可变速率编码器构成的概要方框图。
图3是表示检测本实施例中的电视信号的无音部分及帧的宽高比的顺序的时序图。
图4是表示由图3所示的时序图检测的节目概率时间分布的表。
图5(a)是表示本实施例中节目概率、记录平均速率与叠加写入的优先级对应关系的表，图5(b)是表示重放机的重放速度一个例子的表。
图6是表示本实施例中记录电视信号时的比特率时间变化的曲线图。
图7是表示现有的视频盘记录装置构成的概要方框图。
图8是表示现有的记录电视信号时的比特率时间变化的曲线图。
下面详细说明本发明的实施例。图1表示与本实施例有关的视频盘记录装置100。在该图中视频盘记录装置100将电视信号中所包含的图像信号和音频信号按规定的压缩率压缩后记录在光盘1中并进行重放。(视频盘记录装置100的整体构成)在本实施例中，视频盘记录装置100包括输入电视信号的信号输入部分2、对光盘1进行记录·重放的记录重放部分3、对电视信号进行编码的可变速率编码器4、及控制各部动作的控制部分6。特别是在视频盘记录装置100中具有根据电视信号内容的重要程度进行多值加权的概率运算部分(信息评价部分)5。
而且，在该视频盘记录装置100中，输入到信号输入部分2的电视信号由该信号输入部分2分离成声音信号、图像信号和附加信号，声音信号和图像信号由可变速率编码器4压缩之后输出到记录重放部分3。由记录重放部分3输出的声音信号和图像信号此时被记录在光盘1上。在本实施例中电视信号以模拟信号的方式输入到信号输入部分2，在信号输入部分2中对其进行A/D变换，以数字信号在视频盘记录装置100内进行处理。(可变速率编码器4)上述可变速率编码器4可以使用众所周知的方式，例如MPEG2等压缩可变转换比率的方式，将图像信号或声音信号进行数字压缩，根据从控制部分6输入的平均比特率指示改变压缩率。图2表示在可变速率编码器4中对图像信号进行压缩动作的概要方框图。
在该图中，可变速率编码器4具有对输入的图像信号进行余弦变换的DCT部分41；对该被余弦变换后的信号进行量化的量化部分42；对该被量化后的信号进行编码的可变长编码部分43；测量输入的图像信号复杂程度的复杂度测量部分44；测量由可变长编码部分43编码后的信号位数的位计数器46；以及控制量化部分42的量化步骤(压缩率)的速率控制部分45。该可变速率编码器4也可以使用具有像素数变换功能的装置。
在这种结构的可变速率编码器4中，输入的图像信号在由DCT部41进行余弦变换的同时，由复杂度测量部分44对图像内容的复杂度进行测量。由该复杂度测量部分44所测量的复杂度输送给速率控制部分45。速率控制部分45根据由控制部分6输出的平均比特率指示、由复杂度测量部分44输出的复杂度以及由位计数器46输出的位数量，决定量化部分42的量化步骤，输出给量化部分42。
量化部分42根据由速率控制部分45输出的量化步骤对由DCT部分41进行余弦变换后的信号进行量化，输出给可变长编码部分43。该量化后的信号输出给可变长编码部分43，作为位流输出给记录重放部分3。该编码后的信号即位流的位数量由位计数器46计数，输出给速率控制部分45。(记录重放部分3、控制部分6)记录重放部分3根据来自控制部分6的记录控制信号及叠加写入控制信号，例如对直径为12cm、记录容量为4.7GB的DVD光盘记录或重放图像信号及声音信号。控制部分6根据概率运算部分5所算出的“节目(或商业内容)概率”、由设定输入部分7所输入的“记录图像质量·记录时间指示”、及由记录重放部分3所输出的“光盘剩余量信息”等，对记录重放部分3及可变速率编码器4的动作进行控制。
在此，设定输入部分7用于记录保持用户所设定的记录图像质量信息及记录时间信息。控制部分6从光盘1可能记录的剩余量计算出记录图像质量和记录时间，并通过显示装置(图中未画出)将其通知给用户，用户在该范围内在设定输入部分7上选择记录图像质量及记录时间。
具体来说，本实施例的视频盘记录装置100通过用户选择，具有“高图像质量方式”、“标准图像质量方式”、“长时间录像方式”及“记录时间设定方式”。“高图像质量方式”是降低压缩率的设定、可以提高图像质量、又使记录时间缩短的方式；“标准图像质量方式”是力图对图像质量和记录时间取得平衡，使二者保持在标准水平的方式；“长时间录像方式”是优先设定记录时间，使压缩率能保证该记录时间的方式；“记录时间设定方式”是配合用户设定的记录时间来设定压缩率的方式。
而且，该用户选择的设定方式输出给控制部分6，在输出给控制部分6中计算出各方式对应的记录平均比特率，使该平均比特率在可变速率编码器4上指示出来。由该控制部分6进行的各种控制信息，按时间顺序存储在存储器8中。(概率运算部分5)概率运算部分5根据声音信号和图像信号特征的变化及电视信号中所包含的附加信号，判断电视信号的内容是节目部分还是商业内容部分，计算上述的“节目(或商业内容)概率”。
在此，音频信号特征的变化包括电视节目从节目向商业内容切换时所产生的音量变化及节目和商业内容或商业内容和商业内容之间产生的无音部分；或者从节目向商业内容切换时声音的单声道/立体声/双国语方式的变化等。在本实施例中音频信号特征的变化通过音量检测部分11和无音部分检测部分12进行检测。
也就是说由音量检测部分11检测商业内容时音量的增大，由无音部分检测部分12检测无音部分的长度及其间隔。例如，从节目向商业内容切换时提高音量级别的情况居多，而且在商业内容前后约产生2秒左右的无音部分，通常商业内容的长度为15秒或30秒。通过音量检测部分11和无音部分检测部分12对这样的声音变化进行检测。而音量增大的时间长度及无音部分的长度和间隔由计时器13测量。
图像信号特征的变化包括节目和商业内容切换时的画面宽高比的变化及画面亮度的变化。在本实施例中，图像信号特征的变化通过帧信息分析部分14和亮度分布分析部分15进行分析、检测。即帧信息分析部分14按每一帧对图像信号中所包含的图像宽高比进行检测；亮度分布分析部分15检测从节目向商业内容切换时产生的画面的亮度分布及颜色分散的变化。
进而，本实施例还对电视信号中所包含的附加信号相关的特征变化进行分析、检测。该附加信号例如是指示立体声的VPS信号及其它文本信息。
而且，由概率运算部分5计算“节目(或商业内容)概率”时，要根据TV节目的进行，在每一帧中检测图像、声音信号及附加信号变化的图形(Pattern)，从时刻信息输入部分10取得检测到该图形的时刻，比较被检测的图形与数据库9中存储的图形，对各信号运算出节目概率。
在数据库9中对各播放频道上播放商业内容的时间带进行调查，对各时间带中的商业内容图像·声音信号的图形变化进行统计后进行数据化。在该数据库9中也可以包括对应于星期几及季节的商业内容图形的数据。例如可以将工作日和休息日中图形的不同、节目改编的时期等的长时间节目的图形的不同、像体育节目那样不规则插入商业内容的时期中的图形的不同等进行数据化。(“节目(或商业内容)概率”的运算处理)图3和图4表示求得“节目(或商业内容)概率”的具体顺序。在图3和图4中作为一个例子，说明了基于声音信号的无音部分的检测和图像信号的宽高比的分析的情况。
首先，如图3所示，根据经过的时间由无音部分检测部分12和帧信息分析部分14对图像和声音信号进检测或分析，对各信号检测出特征的变化图形。在图3所示的例中，在01410-01620期间内共计检测出8处无音部分，在该期间宽高比发生2次变化。
对商业内容部分来说，由于在商业内容变更处会周期性产生无音，所以在01500-01600期间商业内容的概率较高。另一方面在01500-01600以外的部分，无音部分不是周期性的，所以不能一概看做是商业内容部分。另外，当TV节目的内容例如是播放电影时，由于从节目向商业内容切换时要从电影方式向正常方式切换，所以发生宽高比变化的情况居多，因此01430及01620期间有节目·商业内容的切换的概率比较高。
而且，概率运算部分5根据自时刻信息输入部分10所取得的日期及时刻信息，对被检测的图形和数据库存储的图形进行比较。即，分析这些图形一致的程度，根据其一致的程度进行阶段评价，运算“节目(或商业内容)概率”。图3是表示根据图2所示的检测结果求出电视信号内容为节目的概率的运算结果。根据该图，可判断在01500-01600期间大体100％是商业内容，离开此时刻的前后，节目的概率变高。
关于“节目(或商业内容)概率”的计算，例如可以采用基于特开平8-289244号公报中公开的模糊逻辑的方法。即，将从上述的图像·声音信号等所检测出的各特征(无音部分的长度·间隔·宽高比等)作为具有规定的自变量定义域的一组变量进行分配的同时，在这些各自变量定义域上定义各特征的函数定义域，将上述一组变量作为模糊组用模糊规则对其进行评价。作为上述自变量定义域所定义的函数，可以采用包含三角形和矩形的梯形函数(元函数)。
这样采用模糊逻辑，使用“节目(或商业内容)概率”时，就可以将多个特征一起平衡很好地进行模型化，同时每当使用时可以学习适当的设定。作为商业内容检测的定义，可以例如以“商业内容通常为15秒或30秒，前后有0.2秒左右的无音部分，有时也有宽高比变化。”模糊的表现进行设定。这些结果即使例如检测商业内容的特征图形因国家和地区、季节不同等出现不同时，也可以通过根据状况的学习设定，对用户没有要求复杂的操作，就能够进行恰当的设定。(平均速率的决定处理)控制部分6根据概率运算部分5计算的“节目(或商业内容)概率”，决定比特率。本实施例中，如图5(a)所示，将节目概率即不是商业内容的概率区分为0、0.1-0.3、0.4-0.5、0.6-1的4个阶段进行加权，将记录的平均速率指示区分为2、3、4Mbps三阶段。而且根据该权重，从图中的第1列和第2列所示的对应关系来决定记录的平均速率，将该平均速率输送给可变速率编码器4。
这样通过进行加权做出平均速率指示，可以对商业内容部分降低比特率，减少数据量，而对节目部分则提高比特率防止图像质量的恶化，在力图提高图像质量的同时可以有效利用光盘1的容量。(叠加写入方式的操作)本实施例有关的视频盘记录装置100，在想记录更多的信息时可以选择“叠加写入方式”。即本实施例有关的视频盘记录装置100通过上述的步骤将电视信号所求得的“节目(或商业内容)概率”的分布存储在存储器8中。根据该存储器8所存储的“节目(或商业内容)概率”，在光盘1上已经记录电视信号的部位叠加写入新的信息信号。另外，也可以将“节目(或商业内容)概率”的分布记录在光盘1上。
详细来说就是按照上述步骤，根据每帧所求得的“节目(或商业内容)概率”，求出图5(a)中第3列所示的叠加写入优先级，将其存储在存储器8或光盘1中。具体来说是在记录的电视信号中，内容不太重要的商业内容部分上优先叠加写入新的电视信号。
图5(a)所示的例中，将节目概率为0的部位作为叠加写入的优先级1的区域，而概率为0.1-0.3的部位作为优先级2的区域。而且，当光盘1的剩余量很小时，首先，在优先级1的区域记录新的信息。当优先级1的区域不够时再使用优先级2的区域。
图6表示在存储器8中存储的比特率变化的一例。该图中对光盘1确定了记录时间，而且在光盘1上该记录可能分配的剩余量已确定时，作为具体例，表示了以60分钟平均对应于4Mbps的分配剩余量。
具体地说，经过实际时间50分钟后的50-60分钟的图像编码难度是未知的，可以预想是图中情况1和情况2中的一个。当假定是情况1确保剩余量时，0-50分钟的部位平均比特率必须设定得低些。另一方面当假定情况2确保剩余量时，0-50分钟的部位平均比特率可以设定得高些，但是50-60分钟的部位居多时就得不到期望的质量。
在本实施例中，首先将0-50分钟部位的平均比特率以4Mbps进行记录。然后由于50-60分钟的输入图像比平均水平要复杂而且运动激烈，这样编码的难易度变得比平均的高，编码器输出为斜线部分501的比特率时，则对商业内容部分(优先级1或2的部位)执行叠加写入操作。
根据这样的叠加写入方式，在已经记录商业内容的部位上，通过叠加写入节目部分，就可以根据商业内容等不必要信息的信号，来避免其使用光盘1的记录区域，从而更有效地利用光盘1的记录容量。另外这时记录的电视信号虽然从记录介质上配置部位的观点看是不连续的，但是在本实施例中由于是记录在光盘1上，根据光盘的随机存取性，用户并不感到这一不连续性，而可以圆滑地重放。(重放时的操作)在上述的实施例中，记录时求出电视信号的内容是节目(或商业内容)概率，用于记录速率控制。还可以使该概率值对应于记录的节目，记录在记录介质上，这对以现有技术为例是可以容易实施的。例如记录的部位如CD的TOC的例子那样最好放在重放操作最初读入的部位。
本实施例有关的视频盘记录装置100，在重放操作切去商业内容进行视听时，可以控制使在节目概率很低的部位以高速倍率快速重放，而节目概率为中等的部位以比上述更低的速度倍率快速重放。
图5(b)示出了重放速度的例子，根据这种重放速度控制，即采用了商业内容检测不完全的现有技术，又可以实施大体上满足使用者的希望的切去商业内容的重放操作。(变更例)在本实施例中，输入到信号输入部分2的电视信号在信号输入部分2进行了A/D变换，但是本发明也不仅限于此。例如，输入的信号是输入已经被压缩的信号时，也可以采用本发明。具体来说，也可以一旦对在被压缩状态输入的信号进行解码，就进行返回视频信号的处理。另外这时使输入的被压缩信号并不完全解码，而是将可变速率编码器作为输入压缩信号、输出压缩信号的速率变换器使用，也可以实现本发明。
正如以上说明那样，根据本发明的信息信号记录重放装置，信息信号的压缩率，或者有关在记录介质上叠加写入的部位的决定是根据节目内容的重要性适当地进行，因此可以有效利用DVD等记录介质的记录区域，最大限度地利用该记录容量，实现以高图像质量进行图像记录或重放。
权利要求
1.一种信息信号记录装置，将信息信号中所包含的图像信息按规定的比率压缩而记录在记录介质上，其特征在于具有根据所述信息信号的内容进行该信息信号加权的信息评价部分；以及根据所述加权变更所述比率的控制部分。
2.权利要求1所记载的信息信号记录装置，其特征在于设置有存储所述信息信号加权变化的存储部分；根据该存储部分所存储的加权，在已经记录信息信号的部位再叠加写入新的信息信号。
3.权利要求1或2所记载的信息信号记录装置，其特征在于所述信息信号是电视信号；所述记录介质是光盘；所述信息评价部分根据该电视信号的内容是否是商业内容的概率进行所述加权。
4.信息信号记录装置，将电视信号按规定的比率压缩，记录在记录介质上，其特征在于具有信息评价部分，根据所述电视信号的内容是否是商业内容的概率进行加权；以及存储装置，将所述电视信号的内容是否是商业内容的概率存储在存储部分或所述记录介质中。
5.信息信号重放装置，对已在权利要求4所记载的信息信号记录装置中完成记录的记录介质进行重放，其特征在于利用所述记录介质所记录的电视信号的内容是否是商业内容的概率值，使所述概率值与快速重放的重放速度建立关系，控制使商业内容概率高的部分进行快速重放。
全文摘要
本发明公开一种信息信号记录装置及重放装置,视频盘记录装置100以规定的压缩率对电视信号中包含的图像信号进行压缩,在光盘1上记录及重放。在该视频盘记录装置中,信号输入部分2输入的电视信号由可变速率编码器4压缩后输出给记录重放部分3,然后记录在光盘1上。特别是视频盘记录装置100具有根据电视信号内容的重要性进行加权的概率运算部分(信息评价部分)5及根据该加权变更压缩率的控制部分6。
文档编号H04N7/26GK1255703SQ9912244
公开日2000年6月7日 申请日期1999年11月10日 优先权日1998年11月13日
发明者宿波拾一 申请人:日本胜利株式会社