专利名称：视频数据记录设备、重放设备、录放设备,和相应的方法
技术领域：
本发明涉及可用于与诸如MPEG 2(运动图像专家组2)标准对应的视频数据的视频数据记录设备，视频数据记录方法，视频数据重放设备，视频数据重放方法，视频数据记录及重放设备和视频数据记录及重放方法。
作为数字VCR(盒式录像机)的举例，将数字视频信号记录到记录介质上并从其上再现数字视频信号的数据记录及重放设备是公知的。由于数字视频信号的数据量较大，所以将其压缩。作为用于压缩运动图像数据的数据量的编码过程举例，帧间活动补偿预测编码过程是众所周知的。作为这类编码标准，MPEG 2标准是公知的。
当记录和再现与MPEG 2标准对应的图像数据时，所有的基本流(ES)、分组基本流(PES)和传送信息流(TS)均可被记录和再现。ES是由编码器输出并包含与视频帧对应的存取单元的比特流。PES是分组的ES。每个分组有一个PES首标。TS被分割为多个分组，每个分组的长度为188字节。将PES的数据分成多个分组。每个分组包含一个TS首标。
MPEG数据具有分层结构。分层的最上层是序列层。跟着此序列层的是GOP(图像组)层、图像层、片(slice)层、宏信息块层和信息块层。按照MPEG标准，使每层中所包含的数据被确定。信息块层在最下层，它包含相应于DCT(离散余弦变换)过程产生的DCT系数数据。一个宏信息块包括四个亮度信号块和一个或两个色差信号块。因此，一个宏信息块包含总共六个或八个系数数据块。以可变长度的代码对系数数据进行编码。将表示宏信息块类型的宏信息块模式数据加到已由可变长度的代码编码的宏信息块中。
在广播电台环境中用数字VCR记录和再现PEG数据时，因为延迟变得最小，而转换定时变得清晰，所以记录和再现ES而不是TS是有利的。这些特点对于播送台中所用的VCR是非常重要的。作为MPEG标准下的ES接口，可以使用SDTI-CP(串行数据传送接口内容程序包)接口。SDTI-CP格式下的ES与MPEG格式下的TS之间有如下的区别。
在SDTI-CP格式下
时钟同步SDI的H/V同步信号帧同步SDI的帧同步信号解码延迟一帧(对于END和DEC是两帧)在MPEG-TS格式下时钟同步PCR帧同步PES的PTS/DTS解码延迟几帧(取决于vbv延迟)正如从比较而清楚地看到的，在不能用另外的方式在两个远点间传送同步信号的情况下，使用TS是有利的。但在广播电台内，使用名为室内同步的单一同步信号实现所有的操作。于是，可以很容易地得到同步信号。因此，无需在信息流上放置同步信号PCR(节目时钟参考)。这用于帧同步。把被称作时间代码的时间参考完全用于广播电台中。于是，不再需要诸如PES的PTS(节目时间标记)和DTS(解码时间标记)等新时间标记。
更为重要的是，需要以较小的延迟实现编码/解码过程的传输系统。在MPEG-TS情况下，vbv缓冲器(编码器在解码器一侧估测缓冲器存储容量)被用来平滑传输速率。当缓冲器的尺寸较大时，则解码器的延迟变大。
另一方面，在SDTI-CP中，采用足够的传输带宽，可以将一帧的信息流(视频数据，音频数据、附加数据等)作为突发脉冲序列(burst)传输。因此，由于紧挨所述帧之前是其同步信号，所以可在传输路径上对视频数据，音频数据、附加数据等实现转换操作。此外，与MPEG-TS不同，无需为将数据存储到vbv缓冲器而耗费时间。于是，在下一帧时，可对数据进行解码。由于这样的原因，最好使播送台中所用的数字VCR能输入ES，将它记录在磁带上，并作为ES从磁带输出重放的数据。
在由VCR记录和重放ES时，由于其特征是采用MPEG标准的语法，就产生一个问题。在MPEG 2标准中，使用可变长度码。作为数据的数据同步检测系统，将23比特的0放在1之前作为起始码。最低分级层的最小单位是片。通常，一个片包含一条带(16线)。采用一个条带，可变长度码从屏幕的左边缘开始，并以其左边缘结束。
当由VCR将其中包含一个条带的一个片的MPEG ES记录在磁带上时，防止差错的能力较弱。即使该片中发生一个差错，该差错会传播到屏幕的右缘。直到检测到下一个片的差错该差错才能被恢复。当执行所重放的数据部分的变速重放操作时，只重放伴随有可变长度码的部分。于是，重放部分集中在屏幕的左侧。因此，不能均等地更新屏幕。此外，当执行高速重放操作时，不能预知磁带上的信息排布。因而，当按预定的间隔追踪磁带的图样时，不能均等地更新屏幕。
此外，按照MPEG语法，最大片长度(最大宏信息块长度)不受限制。于是，允许有其数据量变得比原始视频数据大的数据。在这种情况下，要花费较长的时间实现重新排列每个宏信息块系数的过程。因此，由于需要缓冲区，所以系统的延迟变大。
与重新排列每个宏信息块系数的过程相联系，将描述压缩(packing)过程。在VCR中，为简化记录操作和重放操作的信号处理，将同步信号和ID(识别码)加给具有预定长度的数据，以形成多个同步块。在同步块的数据区内压缩数据的过程被称为压缩过程。在记录侧实行压缩过程。相反，从同步块的数据区移去数据的过程被称为解压缩过程。在重放侧实行解压缩过程。当使用乘积码时，沿着乘积码的ECC(纠错码)块的一行压缩数据。
在VCR中，可为每个磁道或每个预定数目磁道记录的数据量是固定的。因而，在预定的时间期间内所产生的可变长度码的数据量受到控制，使之不超过预定的值。以可变长度码所编码的数据在预定的时间期间内被压缩(pack)在多个同步块的信息区内。
当使每个宏信息块的可变长度码被压缩时，在其数据量被选定的预定时间期间(例如一帧作为一个编辑单位)内准备与宏信息块数目对应的多个固定部分(等效于同步块的数据区)。将一个可变长度数据部分压缩到一个固定的部分。全部宏信息块从每个固定部分的开始被压缩。依次将不能被压缩到一个固定部分的溢出部分压缩到其它固定部分的空白区域。在这种情况下，把表示每个宏信息块的可变长度数据的数据长度的长度信息加到该可变长度数据上。当重放数据时，通过参考此长度数据，使可变长度数据被解压缩(depack)。
当一个宏信息块的可变长度数据是4∶2∶2视频数据时，每八个DCT块，可变长度数据按照从DC系数(DC分量)到AC系数(AC分量)的顺序作折线扫描。单个DC块的DC系数和低频AC系数分散在一个宏信息块(一个片)的可变长度数据中。为了解码DCT块并还原图形，这些成分是重要的因素。然而，有如上述，由于在VCR的重放操作中发生的差错，可以不使各DCT块在可变长度数据的中间被解码。此外，在VCR的变速重放操作中，由于数据被部分重放，所以可以不执行解压缩过程。于是，考虑到差错传播及变速重放操作中的过程，并DC系数和低频AC系数的分散并不是最好的。
按照MPEG标准，视频数据具有六层的分层结构，这就是序列层、GOP层、图像层、片层、宏信息块层和信息块层。另外，在每个分层等级实行多路复用处理。多路复用被定义为是MPEG标准的语法。代替图像信息，诸如PES(分组基本流)首标、顺序首标、GOP首标和片首标等首标信息被多路复用。对于进行诸如对图像数据的解码过程等过程而言，首标信息是重要的。除图像信息外，当记录和再现MPEG标准的ES时，必须分别记录并重放这种首标信息。作为一种记录和重放首标信息的方法，分别记录和重放对于再现首标信息而言为足够和必须的最少数据。
然而，要作为固定长度数据去处理首标信息的数据量，有时可能是困难的。首先，有多种视频数据格式，并且每种格式下首标信息的数据量是变的。例如，美国数字电视发送台中有18种视频格式。其次，视频标引(index)数据和在特定线路上多路复用的辅助数据(辅助数据比如是闭路字幕、图文电视和垂直消隐期间的时间码(VITC))被作为视频ES传输。于是，当将它们插入图像首标的用户数据区域时，用户数据区域的数据量波动不定。
于是，为了记录非视频数据的可变长度数据(如首标信息、视频标引和辅助数据)，应当对记录区域作相关的记录图像格式的考虑。另外，必须分配记录区域，它能记录将要发生的最大数据量。
在视频格式的数目只是1或2的情况下，由于数据量的变化相对地比较小，所以并不难在与各视频格式对应的磁带上对非视频数据分配记录区域。然而，在存在多种视频格式的情况下，由于非视频数据的数据量变化可能变得较大，或可能是不可预知的，所以难于在磁带上给非视频信息分配记录区域。相反，当分配能够记录最大可能发生的数据量的记录区域时，如果该数据量较小，则在磁带上发生未用区域。于是，磁带的记录存储量不能被有效地使用。
在能够记录并重放MPEGES的数字VCR中，必须将ES转换成适合于VCR的信息流(这种信息流被称为设备信息流)。换句话说，应该使用一个片等于一个宏信息块的片结构。另外，应将可变长度数据重新排列，使DC系数和AC系数按DC系数和较低AC系数的次序依序排列。于是，可使差错的影响受到抑制。另外，在变速重放操作中，可使图像的质量得到改善。然而，应当使具有较大数据量的可变长度数据的非视频数据被记录和/或被重放。
因此，本发明的目的在于提供一种视频数据记录设备、一种视频数据记录方法、一种视频数据重放设备，一种视频数据重放方法，一种视频数据记录及重放设备，和一种视频数据记录及重放方法，它们可使数据作为ES被连接到设备的外边，并将ES转换成适合于VCR过程的设备信息流。
本发明的第一方面是一种用于将视频数据记录在记录介质上的视频数据记录设备，它包括接收装置，用于自设备外面接收基本流，所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构，所述信息块层包含可变长度数据，一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；还包括记录侧信息流转换装置，用于将从接收装置输出的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；还包括记录处理装置，用于进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的处理；以及包括记录装置，用于将从记录处理装置接收的记录数据记录到所述记录介质上。
于是，具有分层结构的基本流被转换成适合于记录介质的设备信息流。这种设备信息流被记录到记录介质上。
本发明的第二方面是一种视频重放设备，用于重放来自记录介质的视频数据，记录数据是按将基本流转换成设备信息流的方式被记录于记录介质上的，所述设备信息流是一种适合于记录介质的信息流；所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，它的一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据随着可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；所述设备包括重放装置，用于重放来自记录介质的记录数据；还包括重放处理装置，用于处理自重放装置输出的记录数据，并还原所述设备信息流；以及包括重放侧信息流转换装置，用于将被还原的设备信息流转换成基本流；还包括发送装置，用于把自重放侧信息流转换装置输出的基本流输出到设备外面。
于是，使得具有分层结构的基本流从记录介质上被重放，所述介质上已经记录有从基本流所转换的设备信息流。
本发明的第三方面是一种视频数据记录和重放设备，用于将视频数据记录到记录介质上和从记录介质上重放视频数据，它包括接收装置，用于接收来自设备外面的基本流，所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，它的一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；还包括记录侧信息流转换装置，用于将从接收装置输出的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；还包括记录处理装置，用于进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的处理；以及包括记录装置，用于将自记录处理装置所接收的记录数据记录到所述记录介质上；重放装置，用于从记录介质重放记录数据；还包括重放处理装置，用于处理自重放装置输出的记录数据，并还原所述设备信息流；包括重放侧信息流转换装置，用于将被还原的设备信息流转换成基本流；以及包括发送装置，用于把自重放侧信息流转换装置输出的基本流输出到设备外面。
于是，使得具有分层结构的基本流被转换成适合于记录介质的设备信息流。所述设备信息流被记录到记录介质上。另外，从记录介质重放所述基本流。
本发明的第四方面是一种用于将视频数据记录在记录介质上的视频数据记录方法，它包括如下步骤(a)自外面接收基本流，所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，它的一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；(b)将在步骤(a)所得的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；(c)进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的处理；以及(d)将在步骤(c)所得的记录数据记录到所述记录介质上。
于是，具有分层结构的基本流被转换成适合于记录介质的设备信息流。这种设备信息流被记录到记录介质上。
本发明的第五方面是一种视频数据重放方法，用于从记录介质重放视频数据，记录数据是按将基本流转换成设备信息流的方式被记录于记录介质上的，所述设备信息流是一种适合于记录介质的信息流；所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，它的一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏程序块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；所述方法包括如下步骤(a)重放来自记录介质的记录数据；(b)处理在步骤(a)所得的记录数据，并还原所述设备信息流；(c)将所还原的设备信息流转换成基本流；以及(d)把在步骤(c)所得的基本流输出到外面。
于是，使得具有分层结构的基本流从记录介质上被重放，所述介质上已经记录有从基本流转换的设备信息流。
本发明的第六方面是一种将视频数据记录到记录介质上和从记录介质上重放视频数据的方法，它包括如下步骤(a)自外面接收基本流，所述基本流成具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；(b)将在步骤(a)接收的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；(c)进行将设备信息流记录到记录介质上并形成记录数据的处理；(d)将在步骤(c)所得的记录数据记录到所述记录介质上；(e)从记录介质重放记录数据；(f)处理在步骤(e)所得的记录数据并还原所述设备信息流；(g)将被还原的设备信息流转换成基本流；以及(h)把在步骤(g)所得的基本流输出到外面。
于是，使得具有分层结构的基本流被转换成适合于记录介质的设备信息流。所述设备信息流被记录到记录介质上。另外，从记录介质重放所述基本流。
参照以下对有如各附图所示的最佳实施例的详细描述，将使本发明的这些以及其它目的、特点及优点变得愈加清楚，其中
图1是表示本发明概要结构的方框图；图2A和2B是表示本发明记录操作中单个结构块结构的方框图；图3A和3B是表示本发明重放操作中单个结构块结构的方框图；图4是表示本发明复制(dubbing)操作中单个结构块结构的方框图；图5是表示本发明信息流传送方法的示意图；图6是表示本发明信息流传送方法中分组结构举例的示意图；图7是表示本发明具体实施例的记录侧结构的方框图；图8是表示本发明具体实施例的重放侧结构的方框图；图9是表示磁道格式举例的示意图；图10A，10B和10C是表示另一个磁道格式举例的示意图；图11A，11B，11C，11D和11E是表示几个同步块结构举例的示意图；图12A，12B和12C是表示加给各同步块的ID和DID内容的示意图；图13是表示本发明视频编码器结构举例的方框图；图14A和14B是用于说明本发明一种输出方法和视频编码器的可变长度码编码过程的示意图；图15A和15B是用于说明本发明视频编码器的输出数据重新排序的示意图；图16A和16B是用于说明将重新排序数据压缩(pack)到各同步块的过程的示意图；图17A和17B是说明对视频数据和音频数据的纠错码编码过程的示意图；图18是表示本发明记录信号处理部分的更实用的结构的方框图；图19是表示本发明为记录信号处理部分所用存储器的存储空间的示意图20A、20B、20C、20D和20E是用于说明视频数据传送方法的时序图；图21A、21B、21C、21D和20E是用于说明非视频数据传送方法的时序图；图22A、22B和22C是用于说明信息流传送方法的时序图；图23是表示按MPEG语法起始码值定义的表；图24是用于说明MPEG语法的表；图25是用于说明MPEG语法的表；图26是用于说明MPEG语法的表；及图27是用于说明MPEG语法的表；本实施例的数字VCR适用于广播电台的环境。数字VCR可按多种格式记录和重放视频信号。例如，数字VCR可记录和重放NTSC隔行扫描480线信号(下称480i信号)和PAL隔行扫描576线信号(下称576i信号)，而无需改变硬件。另外，数字VCR可记录和重放隔行扫描1080线信号(下称1080i信号)、依次非隔行扫描480线信号(下称480p信号)、依次非隔行扫描720线信号(下称720p信号)、和依次非隔行扫描1080线信号(下称1080p信号)。
按照本发明，使视频信号相应于MPEG 2标准压缩编码。如众所周知的，MPEG 2标准是运动补偿预测编码过程与DCT压缩编码过程的结合。MPEG2标准的数据结构是具有信息块层(最下层)、宏信息块层、片层、图像层、GOP(图像组)层和序列层(最上层)的分层结构。
所述信息块层包含多个DCT信息块。对每个DCT信息块实行DCT处理。所述宏信息块层包含多个DCT信息块。所述片层包含首标部分和任意数目的宏信息块，这些宏信息块被置于一行上，而非两行上。所述图像层包含首标部分和多个片层。一个图像等效于一屏。所述GOP层包含首标部分、I图像(作为帧内编码图像)、P图像(作为预测编码图像)和B图像(作为双向预测编码图像)。
当I图像被编码时，只有它的信息被使用。因而，I图像用它的信息被解码。P图像使用I图像或已被解码为预测图像的P图像，所述预测图像是一个参考图像，用以得到图像差。P图像与运动补偿预测图像之间的差被编码。或者，P图像被编码。任意选择这些方法之一对每个宏信息块有效。B图像使用三种图像作为预测图像，它们是I图像或在B图像之前已被解码的P图像、I图像或在B图像之后已被解码的P图像，以及由这两种图像所得的插值图像。B图像与已被运动补偿的这三种图像中的每一个之间的差被编码。或者，B图像被帧内编码。任意选择这些方法之一对每个宏信息块有效。
于是，就有四种宏信息块，它们是帧内编码宏信息块、正向帧间编码预测宏信息块(未来宏信息块用过去宏信息块预测)、反向帧间编码预测宏信息块(过去宏信息块用未来宏信息块预测)，以及双向宏信息块(当前宏信息块既按正向又按反向预测)。I图像的所有宏信息块都是帧内编码宏信息块。P图像包含帧内编码宏信息块和正向帧间编码预测宏信息块。B图像包含全部四种宏信息块。
按照MPEG语法，每个GOP至少包含一个I图像。换句话说，每个GOP不可以包含P图像和/或B图像。序列层(这是最上层)由首标部分和多个GOP构成。
按照MPEG格式，一片是一种可变长度码序列。可变长度编码序列是一种如果不使可变长度码被解码就不能检测其数据边界的序列。
在每个序列层、GOP层、图像层、片层和宏程序块层开始处，设置一个识别码，它有预定的位图样(bit pattern)作为字节。此识别码被称为起始码。每层的首标部分包含首标、扩展数据或用户数据。序列层的首标包含图像的尺寸(沿垂直方向和水平方向的象素数)。GOP层的首标包含时间代码和当前GOP的图像数目。
所述片层中包含的每个宏信息块是一组多个DCT块。各DCT块的编码序列按这样的方式组成，即把被量化的DCT系数的序列编码成0系数的数目和非0系数的集合。并不把被安排作为字节的识别码加给每个宏信息块和每个宏信息块的各个DCT块。
宏信息块是以16象素×16行划分图像为矩阵的单元。一个片由水平连接的宏信息块组成。两个连续的片中的第一个片的最后的宏信息块和其第二片的顶部宏信息块是接续的。禁止各宏信息块在两个连续的片之间重叠。宏信息块的数目取决于图像的大小。
在编码过程或解码过程中为防止信号变差，最好编辑已编码的数据。这时，P图像需要一个由P图像按时间顺序居前的图像。另一方面，B图像需要一个由B图像按时间顺序居前的图像和一个由B图像按时间顺序在后的图像。这样，就不能使数据逐帧地被编辑。有鉴于此，按照本发明的实施例，一个GOP包含一个I图像。
一帧的记录数据的记录区域被预先确定。按照MPEG2标准，由于采用可变长度码的编码处理，控制一帧的数据量，使一帧期间所产生的数据被记录在预先确定的记录区内。
按照本实施例，一个片包含一个宏信息块，使数据可被正确地记录在磁带上。另外，以预定的长度将一个宏信息块压缩(pack)在固定的部分。按照MPEG标准，一个片包含一个条带(16行)。此外，可变长度码屏幕的左缘开始，并在其右缘结束。按照本实施例，一个片包含一个宏信息块，使屏幕的更新速率在变速重放操作中得到改善。
在详细说明本实施例之前，将参照图1描述本发明的概略结构。为简单计，图1中省略了音频数据。参照图1，参考标号1是SDTI接收部分。为发送MPEG ES，使用SDTI-CP(内容包)。参考标号2是MPEG视频编码器。从SDTI接收部分1或视频编码器2将一ES提供给格式转换器3。所述ES是一个由4∶2∶2组分组成的I图像信息流。本例中的一个GOP是一个图像。
格式转换器3将ES转换成适合于数字VCR记录操作的设备信息流(称为NX流)。格式转换器3转换ES，使一个片＝一个宏块的关系被满足。另外，格式转换器3将非视频数据组合成一个片(称为片0)。此外，格式转换器3限制一个视频数据的片(称为片X)的片的最大长度和片0的一片的最大长度。另外，格式转换器3重新排列各DCT的系数数据。将片0的非视频数据的序列首标、GOP首标和图像首标加到每个图像上。格式转换器3按固定比特率(如27Mbps、50Mbps等)输出一个(具有比如8位数据宽度)NX流。
将NX流供给ECC编码器4。ECC编码器4主要进行逐帧压缩0片和片X的压缩(Packing)处理、采用纠错码的编码处理和数据重排(混洗(shuffling))处理。为进行这些处理，ECC编码器4有一个具有大存储容量并在高存取速度下工作的存储器。
ECC编码器4的输出数据被送至记录部分5。记录部分5进行sync(同步)/ID附加处理、加扰处理、记录编码处理(如部分响应预编码过程)等。ECC编码器4通过记录放大器向旋转磁头输出所得数据。旋转磁头将记录数据记录到记录介质(如磁带)6上。
重放部分11的旋转磁头从记录介质6重放数据。重放部分11执行放大处理、记录解码处理、解扰处理、sync(同步)/ID提取处理等。将重放数据从重放部分11送至ECC解码器12。ECC解码器12实行与ECC编码器4相反的处理。换句话说，ECC解码器12实行去混洗处理、纠错处理、解压缩(depacking)处理和用于掩蔽不能被纠错的差错掩蔽处理。
将NX流从ECC解码器12送至格式转换器13。格式转换器13将NX流转换成MPEG-ES。被记录侧格式转换器3处理的数据并不违反MPEG语法。换句话说，一个GOP是一个图像。数据只由各I图像组成。一个片是一个宏信息块。但最大片长度受到限制。另一方面，重放侧的格式转换器13进行使加给每个图像的首标被与MPEG语法对应作多路复用的多路复用处理，和使系数排列还原到初始顺序的处理。
格式转换器13将ES送到SDTI发送部分14。SDTI发送部分14将自格式转换器13接收的ES转换成SDTI格式的ES。这种SDTI格式的ES被输出到设备外部。MPEG视频解码器15解码所述ES，并将所得数据作为基带视频数据输出到设备外部。记录侧格式转换器3的输入端被连接到重放侧格式转换器13的输出端。VCR还具有控制器和定时信号发生器(图1中省略它们)。所述控制器是比如控制VCR所有过程的CPU。所述控制器和定时信号发生器由广播播送台的主计算机和参考定时发生器控制。
在记录信息时，数字VCR被连接成如图2A和2B所示。图2A表示在基带视频数据被记录的情况下单个结构块的结构。视频数据被视频编码器2编码。从编码器2将ES送至格式转换器3。格式转换器3将ES转换成NX流。NX流通过ECC编码器4被记录在记录介质上。另外，ES通过视频解码器15被输出到数字VCR外面。被输出到数字VCR外面的数据受到监视。图2B表示在ES通过SDTI接收部分1被记录的情况下单个结构块的结构。采用由虚线表示的路径，将ES从SDTI接收部分1送给视频编码器2。例如，可使一帧的数据量受到控制。
图3A和3B表示在数据被重放情况下单个结构块的结构。图3A表示在进行正常重放操作情况下单个结构块的结构。数据被从记录介质6重放。通过重放部分11把被重放的数据送给ECC解码器12。将NX流从ECC解码器12送至格式转换器13。格式转换器13输出被重放的ES。将被重放的ES作为SDTI ES通过SDTI发送部分14输出到数字VCR外面。另外，由MPEG解码器15使被重放的ES被解码，并作为基带数据输出到数字VCR外面。图3B表示在进行读改写操作情况下单个结构块的结构。参照图3B，以与正常重放操作同样的方式重放的ES被从视频解码器15送至视频编码器2。将ES送至记录侧的格式转换器3。当因解码器15和编码器2而使数据的延迟较大时，不能进行读改写操作。然而，按照本发明，有如上述，由于延迟较小，所以这样的问题不会发生。
图4表示在进行复制(dubbing)操作情况下单个结构块的结构。参照图4，SDTI ES被从SDTI接收部分1(或视频编码器2)送到格式转换器3。格式转换器3将SDTI ES转换成NX流。NX流被送给ECC编码器4。ECC编码器4处理NX流，并将所得数据记录到记录介质6上。被记录的数据立即被重放。将被重放的数据通过ECC解码器12和格式转换器13作为ES被送出。所述ES被送给视频解码器15。视频解码器15将ES作为视频数据输出到数字VCR外面。所述ES还被送给SDTI发送部分14。SDTI发送部分14将所述ES作为SDTI ES输出到数字VCR外面。
如上所述，为发送ES，采用SDTI-CP。SDTI-CP已被推荐为SMPTE标准。按照SDTI-CP格式，MPEG ES被分到一个存取装置中。MPEG ES被分组为与帧相应的多个分组。SDTI-CP具有充足的传输带(作为时钟频率27MHz或36MHz；作为信息流比特率270Mbps或360Mbps)。如图5所示，ES可作为突发脉冲序列按一帧的间隔被发送。图5表示正常MPEG ES被发送的情况。在一帧间隔内，数据被表示为阴影部分。
图6表示一个分组的结构。参照图6，EVA和SAV是被置于每行上的定时参考信号。有效负荷被置于以SAV开始而以EAV结束的区域内。首标数据被置于EAV和SAV之间。可将辅助数据(视频辅助数据、视频标引等)和用户数据置于此区内。首标数据包含行的编号、源地址、信息块的类型等。信息块的类型是表示块长度等的数据。用每块中所含的数据类型，可分辨信息流的类型(ES、TS等)。
在SAV和EAV之间，设置系统数据、视频信息流、音频信息流和AUX数据。数据并非均等地设置在一帧周期内。而是在一帧的一段预定时间开始时把数据设置成突发脉冲序列(bursts)。在一帧的边界处，可使SDTI-CP(视频数据和音频数据)被转换为信息流。当SDTI-CP的内容是使用SMPTE时间代码作为时钟参考时，SDTI-CP使得音频数据与视频数据同步。另外，SDTI-CP的格式使它能够与SDI共存。
如同在使TS被发送的情况下，在使用SDTI-CP的接口中，无需将SDTI-CP提供给VBV(视频缓冲器检验器)缓冲器和各个TB(传送缓冲器)。因而，可使延迟减少。另外，由于SDTI-CP以非常高的速度被发送，所以可进一步减少延迟。因此，在可用同步信号控制整个广播播送台的环境中，使用SDTI-CP是有效的。
以下将描述已简单地描述过的本发明的一个具体实施例。图7表示本发明实施例记录和重放设备的记录侧结构的一个实例。当记录数据时，通过预定接口-如SDI(串行数据接口)的接收部分从端子101输入数字视频信号。将输入的视频信号送到视频编码器102。视频编码器102对视频信号进行DCT(离散余弦变换)处理，以将视频信号变换为系数数据，并将此系数数据编码成可变长度码(VCL)数据。从视频编码器102送来的可变长度码数据是与MPEG 2标准相应的基本流。可变长度码数据被送到选择器103的一个输入端。
另外，在SDTI(串行数据变换接口)格式下的数据经输入端104被输入。这个信号由SDTI接收部分105同步检测。此信号被暂时存入缓冲器中。在该缓冲器中，从这个信号中提取基本流。所提取的基本流被送到选择器103的另一个输入端。
由选择器103所选择的ES被送到信息流转换器106。信息流转换器106排列多个与单个频率成分对应的DCT块的DCT系数，并重新排列所得的频率成分。另外，信息流转换器106与图1中所示的记录侧格式转换器对应。因而，信息流转换器106将ES转换成适合于数字VCR记录过程的设备信息流。
信息流转换器106转换ES，使一个片＝一个宏信息块的关系被满足。另外，格式转换器3将非视频数据组合为一个片(称为片0)。此外，格式转换器3限制一个视频数据的片(称为片X)的最大长度和一个片0的片的最大长度。再有，格式转换器3重新排列各DCT的系数数据。把片0的非视频数据的序列首标、GOP首标和图像首标加给每个图像。另外，当输入外面的ES时，所述ES的每个GOP(本例中是一帧)的数据量超过一个目标值，信息流转换器106用0代替较高频率的AC系数，以限制该数据量。信息流转换器106按一固定的比特率(如8比特宽)向压缩和混洗部分107输出一个信息流。
为在最小时间段内进行信息流转换器106的转换过程，使各系数按一个象素率相应于时钟信号被重新排列，以使交换数据用的总线的传输速率变得足够大。当象素率是27MHz而数据宽度为8比特时，可变长度数据的最大长度比所述数据宽度大3倍。于是，由于可变长度数据的最大长度是24比特，所以需要27兆赫(MHZ)×24比特的带宽。在这种情况下，信息流转换器106的输入/输出数据带宽可以是54兆赫(MHz)×16比特。在这种情况下，无需限制每个宏信息块的可变长度数据的最大长度。当可变长度数据的最大长度受到限制时，可以得到使此最大长度数据能够在一个宏信息块的时间段内被传送的带宽。当使可变长度数据的最大长度被限制为512字节时，用27兆赫(MHz)×8比特的带宽使信息流转换器106与压缩和混洗部分107互相联接(interface)。
由于已用可变长度码使ES中的视频数据编码，所以各宏信息块的长度不同。压缩和混洗部分107将每个宏信息块压缩在一个固定的区域内。这时，未被压缩在此固定区域的部分依次被压缩在以所述固定区域的长度为背景的空白部分。包含视频格式、混洗图样方案等的系统数据被从输入端108送给压缩和混洗部分107。与用图像数据一样，压缩和混洗部分107对所述系统数据进行记录处理。该系统数据被记录为视频AUX。压缩和混洗部分107重新排列已按扫描顺序所取的一帧的宏信息块，并混洗被记录在磁带上的各宏信息块。所述混洗过程使按变速重放方式被部分重放的数据的更新率得到改善。
将视频数据和系统数据(在以下所叙述中，除非另有说明，视频数据意思是既有视频数据又有系统数据)从压缩和混洗部分107送至外码编码器109。外码编码器109用乘积码作为对视频数据和音频数据的纠错码。采用乘积码，使视频数据或音频数据的二维矩阵沿垂直方向用外码被编码，而沿水平方向则用内码编码。于是，数据符号两次被编码。作为外码和内码，可以使用Reed-Solomon(里德所罗门)码。
外码编码器109的输出数据被加给混洗部分110。混洗部分110混洗多个ECC块的同步块。于是，就可以避免差错集中在一个特定的ECC块上。可以把由混洗部分110进行的混洗处理称为交织处理插过程。混洗部分110的输出数据被送给混合部分111。此混合部分111将混洗部分110的输出数据与音频数据混合。正如后面将要述及的，混合部分111包含一个主存储器。
音频数据从输入端112接收。按照本发明的实施例，使用一个未被压缩的数字音频信号。由输入侧的SDI接收部分(未示出)或SDTI接收部分105使此数字音频信号分离。或者，此数字音频信号经一音频接口输入。输入的数字音频信号通过延迟部分113被送至AUX相加部分114。延迟部分113使所述音频信号的相位与视频信号的相位匹配。从输入端115所接收的音频AUX是具有与音频数据相关联的信息-如它的抽样频率-的辅助数据。AUX相加部分114将音频AUX加到音频数据。音频AUX按与音频数据相同的方式进行处理。
音频数据和AUX数据(在以下的叙述中，除非另有说明，音频数据意思是既有音频数据又有AUX数据)被送给外码编码器116。外码编码器116用外码编码音频数据。外码编码器116的输出数据被送至混洗部分117。混洗部分117混洗外码编码器116的输出数据。混洗部分117混洗每个同步块的音频数据或每个信道的音频数据。
混洗部分117的输出数据被送至混合部分111。混合部分111混合视频数据和音频数据，作为一个信道的数据。混合部分111的输出数据被送至ID相加部分118。ID相加部分118将具有表示同步块编号信息的ID加到混合部分111的输出数据上。ID相加部分118的输出数据被送至内码编码器119。内码编码器119用内码编码ID相加部分118的输出数据。内码编码器119的输出数据被送至同步相加部分120。同步相加部分120将同步信号加到每个同步块上。于是，使各同步块构成连续的记录数据。这种记录数据经记录放大器121被送至旋转磁头122，并被记录在磁带123上。实际上，旋转磁头122由多个具有不同方位角的磁头和一个旋转磁鼓组成，所述各磁头被置于该磁鼓上。
必要时，可对记录数据实行加扰处理。另外，在记录数据时，可使它被数字调制。此外，可以使用部分响应级(class)4和维特比编码处理。
图8表示本发明实施例的重放侧结构的一个实例。把由旋转磁头122从磁带123重放的信号经重放放大器131送至同步检测部分132。对重放信号实行均衡过程和波形调整(trimming)处理。必要时，实行数字解调制处理和维特比解码处理。同步检测部分132在同步块的开始处检测同步信号，并提取所述同步块。
同步检测部分132的输出数据被送至内码编码器133。内码编码器133用内码纠正同步检测部分132输出数据的差错。内码编码器133的输出数据被送至ID插值部分134。ID插值部分134插值一个同步块的ID(如同步块的编号)，所述同步块已由内部块检测差错。ID插值部分134的输出数据被送至分离部分135。分离部分135将ID插值部分134的输出数据分离成视频数据和音频数据。如上所述，视频数据包含在MPEG帧内编码处理中所产生的DCT系数数据和系统数据。同样，音频数据也包含PCM(脉冲编码调制)数据和AUX数据。
去混洗部分136去混洗从分离部分135所接收的视频数据。去混洗部分136把由记录侧的混洗部分110所混洗的已混洗同步块复原成原始的同步块。去混洗部分136的输出数据被送至外码解码器137。外码解码器137用外码纠正去混洗部分136输出数据的差错。当所述数据的差错不能被纠正时，对其设置差错标记。
外码解码器137的输出数据被送至去混洗及解压缩部分138。去混洗及解压缩部分138去混洗已被记录侧的压缩和混洗部分所混洗的宏信息块。另外，去混洗及解压缩部分138对在记录侧被压缩的数据实行解压缩过程。换句话说，去混洗及解压缩部分138将固定长度的宏信息块还原成原始的可变长度码。此外，去混洗及解压缩部分138使系统数据与外码解码器137的输出数据相分离。所述系统数据从输出端139获得。
去混洗及解压缩部分138的输出数据被送至插值部分140。插值部分140纠正带有差错标记的数据。当宏信息块(＝一个片)的可变长度数据有差错时，该宏信息块其余部分的频率成分的DCT系数不能被复原。在这种情况下，有差错的数据由EOB(块的结尾)所代换。EOB以后的各频率成分的DCT系数被设定为0。同样地，在高速重放方式下，只有与同步块的长度对应的DCT系数被复原。同步块以后的DCT系数由0数据所代换。当首标信息(序列首标、GOP首标、图像首标、用户数据等)在视频数据开始处有差错时，插值部分140复原该首标。
由于多个DCT块的DCT系数按从DC成分以及从最低频率成分到最高频率成分的次序排列，即使在特定位置后的DCT系数被忽略，可将DC成分和低频成分的DCT系数置于包含宏信息块的每个DCT块内。
插值部分140的输出数据(设备信息流)被送至信息流转换器141。信息流转换器141进行记录侧的信息流转换器106的处理的逆处理。换句话说，信息流转换器141使在DCT块中按频率成分次序排列的DCT系数重新排列成按DCT块的次序的DCT系数。因而，使重放信号转换成与MPEG 2标准相应的ES。
信息流转换器141的输入信号和输出信号具有相应于宏信息块的最大长度的足够的传输速率(带宽)。当宏信息块(片)的长度未受到限制时，最好保证带宽为比象素率大3倍。
信息流转换器141的输出数据被送至视频解码器142。视频解码器142解码ES并输出视频数据。换句话说，视频解码器142实行去量化处理和逆DCT处理。从输出端143得到被解码的视频数据。作为到设备外面的接口，例如使用SDI。另外，信息流转换器141还将ES送至SDTI发送部分144。系统数据、重放音频数据和AUX数据通过相关路径(未示出)也被送至SDTI发送部分144。SDTI发送部分144将这些信号转换成SDTI格式流。这种流通过输出端145被从SDTI发射部分144送至设备外面。
由分离部分135分离的音频数据被送至去混洗部分151。去混洗部分151进行记录侧的混洗部分117的逆过程。去混洗部分151的输出数据被送至外码解码器152。外码解码器152用外码纠正去混洗部分151输出信号的差错。外码解码器152输出已被纠错的音频数据。当所述音频数据的差错不能被纠正时，对其设置差错标记。
外码解码器152的输出数据被送至AUX分离部分153。AUX分离部分153从外码解码器152输出数据分离音频AUX。从输出端154得到被分离的音频AUX。把被分离的音频数据送至插值部分155。插值部分155插值带有差错的取样。作为插值方法，可以采用平均值插值法，以用在该特定取样之前正确取样和在该特定取样之后的正确取样的平均值来插值该特定的取样。或者，可采用在先值保持法，它保持在先的正确取样。插值部分155的输出数据被送至输出部分156。输出部分156进行静噪处理、调整延迟量处理等。在所述静噪过程中，禁止输出带有不能被补偿的差错的音频信号。在所述调整延迟量处理中，使音频信号的相位与视频信号的相位匹配。输出部分156将重放音频信号送至输出端157。
本发明实施例的重放侧还有定时发生部分、系统控制器(为一微型计算机)等(图7和8中未示出它们)。定时发生部分以与输入数据同步的方式产生定时信号。系统控制器控制所述记录和重放设备的整个工作过程。
按照本发明的实施例，通过螺旋扫描方法将信号记录在磁带上。在所述螺旋扫描法中，由被置于旋转磁头上的多个磁头形成倾斜磁道。多个磁头被置于旋转磁鼓上的相对位置处。在使磁带以约180°的卷绕角度被卷绕到旋转磁头上的情况下，当旋转磁头转过180°时，可同时形成多条磁道。两个具有不同方位角的磁头作为一组被置于旋转磁鼓上，以致相邻各磁道具有不同的方位角。
图9表示由上述旋转磁头在磁带上形成的磁道格式的一个实例。在这个实例中，用8个磁道记录一帧的视频数据和音频数据。例如，与音频信号一道记录的480i视频信号，它的帧频为29.97Hz、数据速率是50Mbps、有效线数是480条、有效水平象素为720个。另外，按照图9所示的磁带格式，与音频信号一道可记录576i的视频信号，它的帧频为25Hz、数据速率是50Mbps、有效线数是576条、有效水平象素为720个。
由两个具有不同方位角的磁道形成一段。换句话说，八个磁道包含四段。形成一段的一对磁道被称为对应于方位角的磁道编号
和磁道编号[1]。在图9所示的实例中，前八个磁道的磁道编号与后八个磁道的编号不同。对每一帧指定一个独有的磁道顺序。这样，即使由于阻塞(clogging)等原因使成对的磁头中之一不能读取信号，仍可使用在先的帧的数据。于是，就可使差错的影响最小。
在两个边缘侧上沿每条磁道的纵向方向形成视频扇区。在视频扇区之间形成音频数据的音频扇区。图9和10还示出磁带上音频扇区的位置。
在图9所示的磁道格式中，八个信道的音频数据可被处理。在图9中，A1到A8分别表示信道1至8的音频数据扇区。各个信道的音频数据的位置被逐段改变。在音频数据中，在一场周期内所产生的音频取样(在取样频率为48kHz情况下为800取样或801取样)被分成偶数编号的取样和奇数编号的取样。这些取样组和AUX数据包含一个ECC块作为乘积码。
在图9中，将一场数据记录在四条磁道上。于是，每个音频数据的信道的两个ECC块被记录在四条磁道上。两个ECC块的数据(包括一个外码的奇偶校验)被分入四个扇区。如图9所示，把被分开的数据以分散的方式记录在四条磁道上。在所述两个ECC块中所含的多个同步块被混洗。例如，具有比如参考编号A1的四个扇区形成信道1的两个ECC块。
在本实例中，每个磁道四个ECC块的数据被混洗(被交织)，并被记录到较上侧的扇区和较下侧的扇区。在每个较下侧视频扇区的预定位置处形成系统区。
在图9中，SAT1(Tr)和SAT2(Tm)是伺服锁定信号区。具有预定长度的间隙(gap)(Vg1，Sg1，Ag，Sg2，Sg3和Vg2)每个都被形成于相邻的记录区之间。
图9中，将一帧的数据记录在八条磁道上。然而，根据记录数据或重放数据的格式，可将一帧的数据记录在四条磁道或六条磁道上。图10A表示每帧六条磁道的格式。在本实例中，磁道的顺序只是
。
如图10B所示，磁带上记录的数据由多个被分成等间隔的块组成。这些块被称为同步块。图10C表示一个同步块的概略结构。正如后面将要述及的，一个同步块包含同步图样、ID、DID、数据分组和纠错内码奇偶校验。同步图样检测同步。ID识别当前的同步块。DID表示随后的数据的内容。于是，数据包含多个同步块作为分组。换句话说，被记录和被重放的最小数据单元是一个同步块。各同步块的序列(见图10B)比如形成一个视频扇区(见图10A)。
图11A，11B，11C，11D和11E表示视频数据的几个同步块的数据结构。如上所述，一个同步块是被记录和重放的最小数据单元。按照本发明的实施例，一个与被记录的视频数据的格式对应的同步块包含一个或两个宏信息块的数据(VCL数据)。一个同步块的长度取决于所用的视频信号格式。如图11A所示，一个同步块包含一个两字节的同步图样、一个两字节的ID、一个一字节的DID、一个范围在从112字节到206字节的数据区和一个依次排列的12字节的奇偶校验(这是内码奇偶校验)。所述数据区也被称为有效负荷。
两字节的同步图样被用于检测同步。同步图样具有预定的位图样。通过检测与预定图样对应的同步图样，使同步受到检测。
图12A表示ID0和ID1的几种位分配实例。ID1包含当前同步块独有的重要信息。每个ID0和ID1的数据长度是一字节。ID0包含识别信息(即同步ID)，用于识别一条磁道中的同步块。同步ID是扇区的同步块序号。同步ID由八位组成。视频数据的同步块和音频数据的同步块被指定为不同的同步ID。
ID1包含与当前同步块有关的磁道信息。当MSB(最高有效位)侧和LSB(最低有效位)侧分别是位7和位0时，位7表示当前的同步块是否存在于该磁道的较上侧亦或是较下侧。位5至2表示该磁道上的一段。位1表示与磁道方位角相应的磁道编号。位0表示当前的同步块是视频数据还是音频数据。
图12B表示在当前同步块的数据区为视频数据情况下的DID位分配实例。DID包含当前同步块的有效负荷信息。DID的内容依据ID1的位0的值。当ID1的位1表示视频数据时，该DID的位7至4保留。该DID的位3和2表示有效负荷的模式。所述模式是比如有效负荷的类型。该DID的位3和2表示辅助信息。该DID的位1表示所述有效负荷是存储一个还是两个宏信息块，该DID的位0表示所述有效负荷中存储的视频数据是否是外码奇偶校验。
图12C表示在当前同步块的数据区为音频数据情况下的DID位分配实例。该DID的位7至4保留。该DID的位3表示当前的同步块的有效负荷中存储的数据是否为音频数据亦或是常规数据。当所述有效负荷存储压缩编码的音频数据时，DID的位3表示数据。该DID的位2至0存储NTSC五个场序列的信息。换句话说，按照NTSC标准，当取样频率是48kHz时，视频数据的一个场等于音频信号的800取样或801取样。每五个场完成这个序列。该DID的位2至0表示所述序列的位置。
图11B至11E表示几个有效负荷的实例。图11B和11C中的有效负荷分别存储一个或两个宏信息块的视频数据(作为不等长数据)。图11B中，有效负荷存储一个宏信息块。在这种情况下，有效负荷的前三个字节包含数据长度标记LT，它表示与该宏信息块对应的不等长数据。数据长度标记LT可以包含或者可以不包含它的长度。图11C中，有效负荷存储两个宏信息块。在这种情况下，第一个宏信息块的数据长度标记LT、第一宏信息块、第二个宏信息块的数据长度标记LT，以及第二宏信息块被依次设置。需要数据长度标记LT去解压缩宏信息块。
图11D表示有效负荷存储视频AUX(辅助)数据的情况。图11D中，将数据长度标记LT设置在有效负荷的开始处。此数据长度标记LT表示视频AUX数据的长度。在所述数据长度标记LT之后是五字节的系统信息、12字节的PICT信息和92字节的用户信息。有效负荷的其余区域保留。
图11E表示有效负荷存储音频数据的情况。可按所有的负荷长度压缩音频数据。所述音频数据是比如未被压缩的PCM信号。或者，所述音频信号可以对应于特定方法被压缩编码。
按照本实施例，根据同步块是否为视频同步块亦或是音频同步块使有效负荷的长度最佳，所述有效负荷是每个同步块的数据存储区。于是，每个视频同步块的有效负荷长度不等于每个音频同步块的有效负荷长度。另外，相应于所用信号格式最恰当地设定每个视频同步块的长度和每个音频同步块的长度。于是，可综合地处理多种不同的信号格式。
图13表示视频编码器102结构的一个实例。从端子50把信号送至块分段电路51。块分段电路51把从端子50接收的信号分段成各宏信息块，每个宏信息块由16象素×16线组成。把每个宏信息块送至减法装置54的一个输入端和运动检测电路60。输入的视频信号还被送至统计处理电路52。统计处理电路52进行预定的统计处理，以便计算输入的视频数据的复杂性。计算的结果被送至比特率控制电路53。
运动检测电路60使从块分段电路51接收的当前宏信息块与通过去量化电路63及逆DCT电路62接收的宏信息块相比较。于是，运动检测电路60使当前宏信息块与比当前宏信息块早一帧(或一场)的宏信息块相比较。运动检测电路60输出与所述比较结果对应的运动信息(即运动矢量)。运动补偿电路61进行与所述运动信息相应的运动补偿过程。运动补偿电路61的输出数据被送至减法装置54的另一个输入端。
减法装置54将所输入的视频数据与运动补偿结果之间的差输出给DCT电路55。DCT电路55把宏信息块分成多个DCT块，每个DCT块由8象素×8线组成，并对多个DCT块中的每一个进行DCT处理，且给量化电路56输出DCT系数。量化电路56量化DCT系数。这时，量化电路56控制与从比特率控制电路53接收的控制信息相应的DCT系数的比特率。将被量化的DCT系数送至去量化电路63和折线(zigzag)扫描电路57。
折线扫描电路57折线扫描所述DCT系数，并按DCT成分的次序和从最低频成分到最高频成分重新排列它们。VLC电路58以可变长度码编码所述DCT系数，并将所得数据作为与MPEG 2标准相应的ES输出到输出端59。输出的ES是作为宏信息块的可变长度码编码的数据，并具有一个片是一个宏信息块的关系。
按照本发明的实施例，由于每个GOP只包含I图像，所以可省略进行帧间运动补偿预测处理的结构块(这些块是比如运动检测电路60、运动补偿电路61和本地解码器)。
图14A表示从一个MPEG编码器的DCT电路输出的视频数据的DCT系数的次序。按照折线扫描方法，所述DCT系数按从DCT块左上位置处的DC成分到较高水平/垂直频率成分的次序被输出。于是，如图14B中所示，按所述频率成分的次序得到总共64个DCT系数(8象素×8线)。
由MPEG编码器的VLC部分以可变长度码将DCT系数编码。换句话说，第一系数是DC成分，这是一个固定的成分。以下的成分(AC成分)被分配与零-运行(zero-run)及相伴的级相应的码。于是，由于按从最低频率成分(最低级系数)到最高频率成分(最高级系数)如，AC1、AC2、AC3、…的次序，来排列与各AC成分的系数数据相关的可变长度码编码输出数据，所以ES包含已由可变长度码编码的DCT系数。对每一个片进行可变长度码编码处理。按照本发明的实施例，对每个宏信息块进行可变长度码编码处理。
信息流转换器106重排所收到的信号的DCT系数。换句话说，信息流转换器106把按每个DCT块中频率成分次序排列的DCT系数重新排列成按所述宏信息块的所有DCT块的频率成分次序的DCT系数。
图15A和15B表示由信息流转换器106重新排列的DCT系数。在(4∶2∶2)成分信号的情况下，一个宏信息块包含亮度信号Y的四个DCT块(Y1，Y2，Y3和Y4)、色度信号Cb的两个DCT块(Cb1和Cb2)和色度信号Cr的两个DCT块(Cr1和Cr2)。
如上所述，视频编码器102按从DC成分到较高频率成分的次序对每个与MPEG 2标准相应的DCT块折线扫描DCT系数。如图15A所示，在视频编码器102已折线扫描一个DCT块的DCT系数之后，视频编码器102折线扫描下一个DCT块的DCT系数，以排列这些DCT系数。
换句话说，所述宏信息块的每个DCT块Y1、Y2、Y3和Y4，以及DCT块Cb1、Cb2、Cr1和Cr2的DCT系数按从DC组分到较高频率成分的次序进行排列。按以下的方式实行可变长度码编码处理，即把各个码指定为运行组和相伴的级(例如DC，AC1，AC2，AC3…)。
信息流转换器106解释各DCT系数的可变长度码，检测各个系数的结尾，并排列与所述宏信息块的各DCT块的各个频率成分相应的各系数。图15B表示这种重排的过程。首先，收集宏信息块的八个DCT块的DC成分。继而，收集宏信息块的八个DCT块的最低频率的AC系数成分。之后，收集宏信息块的八个DCT块的下一个最低频率的AC系数成分。按照这种方式，对八个DCT块重新排列系数数据，使与各级相应的AC系数被收集。
被重新排列的系数是DC(Y1)、DC(Y2)、DC(Y3)、DC(Y4)、DC(Cb1)、DC(Cb2)、DC(Cr1)、DC(Cr2)、AC1(Y1)、AC1(Y2)、AC1(Y3)、AC1(Y4)、AC1(Cb1)、AC1(Cb2)、AC1(Cr1)、AC1(Cr2)、…(其中DC，AC1，AC2，…表示规定运行组和相伴各级的可变长度码符号)。由于各系数被重新排列，所以DC成分和对于复原图像为重要的低阶AC成分被置于同步块的可变长度码的开始处。于是，使防止差错的能力得到改善。另外，使变速重放操作时的图像更新速率得到改善。
使其系数数据已由信息流转换器106重排的经转换的ES被送至压缩和混洗部分107。被转换的ES的宏信息块的数据长度与未被转换的ES的宏信息块的数据长度相同。在视频编码器102中，即使通过比特率控制操作使每个GOP(一帧)的长度固定，也可改变每个宏信息块的长度。压缩和混洗部分107将一个宏信息块的数据压缩到一个固定的区域。
图16A和16B表示由压缩和混洗部分107对宏信息块实行的压缩处理。宏信息块被压缩在一个具有预定数据长度的固定区域内。所述固定区域的数据长度与一个同步块的长度相符，所述同步块是被记录和重放的最小数据单位。因此，可使混洗处理和纠错码的编码处理简化。在图16A和16B中，假设一帧包含八个宏信息块。
如图16A所示，在可变长度码的编码过程中，各个宏程序块的长度互不相同。在本实例中，作为固定区域，宏信息块#1的每个数据、宏信息块#3的每个数据、宏信息块#6的每个数据的长度大于作为固定区域的一个同步块的长度。另一方面，宏信息块#2的每个数据、宏信息块#5的每个数据、宏信息块#7的每个数据和宏信息块#8的每个数据的长度小于一个同步块的长度。宏信息块#4的数据长度几乎等于一个同步块的数据长度。
在压缩(packing)过程中，使每个宏信息块被压缩到具有一个同步块长度的固定区域内。这是因为在一帧时间段内所产生的数据量被控制到一个固定的量。如图16B所示，一个宏信息块比一个同步块长，这个宏信息块在与一个同步块的长度相应的位置处被分开。相比于一个同步块长度的宏信息块的溢出部分被压缩到每一个都短于一个宏信息块长度的其它宏信息块的后面空白部分。
在图16B所示的实例中，相比于一个同步块长度的宏信息块#1的溢出部分被压缩到宏信息块#2的后面空白部分。当宏信息块#2和宏信息块#1的溢出部分的长度超过一个同步块的长度时，宏信息块#1的其余溢出部分被压缩到宏信息块#5的后面空白部分。继而，宏信息块#3的溢出部分被压缩到宏信息块#7的后面空白部分。另外，宏信息块#6的溢出部分被压缩到宏信息块#7的后面空白部分。宏信息块#6的另外的溢出部分被压缩到宏信息块#8的后面空白部分。按照这种方式，各个宏信息块都被压缩到具有一个同步块的长度的固定区域内。
信息流转换器106可预先确定与每个宏信息块相应的不等长数据的长度。因而，压缩部分107可检测每个宏信息块数据的结束端，而无需解码VLC数据以及检查其内容。
图17A和17B表示本发明具体实施例纠错码的实例。图17A表示视频数据的纠错码的一个ECC块。图17B表示音频数据的纠错码的一个ECC块。在图17A中，VCL数据是从压缩和混洗部分107接收的数据。把一个SYNC图样、一个ID和一个DID加给每条VLC数据线。另外，把内码奇偶校验加给每条VLC数据线。于是，形成一个同步块。
换句话说，10字节的外码奇偶校验包含预定数目的沿VLC数据的垂直方向排列的符号(字节)。内码奇偶校验包含预定数目的沿外码奇偶校验的水平方向排列的ID、DID和VLC数据(或外码奇偶校验)的符号(字节)。在图17A的实例中，10个外码奇偶校验符号与12个内码奇偶校验符号相加。作为实际纠错码，使用Reed-Solomon码。在图17A中，因为视频数据的帧频在59.94Hz和23.976Hz内变化，所以一个同步块内的VLC数据长度变化。
如图17B所示，与视频数据一样，采用音频数据的乘积码，以产生10个外码奇偶校验符号与12个内码奇偶校验符号。在音频数据的情况下，取样频率是比如48kHz。一个取样被量化为24比特。另外，可将一个取样量化为并非24比特(如16比特)。与帧频相应，一个同步块内的音频数据的数据量是变化的。如上所述，每个信道的一场音频数据包含两个ECC块。一个ECC块包含奇数的或者偶数的音频取样和音频AUX。
图18表示本发明具体实施例记录侧的几个特定的结构实例。在图18中，参考标号164是与外部主存储器160的接口。主存储器160由SDRAM组成。接口164协调记录侧对主存储器160发出的请求，并进行对主存储器160的写入过程和读取过程。压缩和混洗部分107包含压缩部分107a、视频混洗部分107b，以及压缩部分107c。
图19表示主存储器160的地址结构的实例。主存储器160包含一个有比如64Mbit存储能力的SDRAM。主存储器160具有视频区250、溢出区251和音频区252。视频区250由四个存储组(v存储组#0，v存储组#1，v存储组#2和v存储组#3)。四组中的每一个都能存储一个等长的数字视频信号单元。一个等长单元是一个其产生数据的量被控制到接近目标值的单元。一个等长单元是比如一个视频信号图像(I图像)。图19中，部分A表示视频信号的一个同步块的数据部分。一个同步块中所放的数据量取决于所用的格式(见图11A)。为了处理多种格式，一个同步块的数据长度超过各种格式的最大字节长度。于是，作为一个同步块的数据长度，选择适合于这种处理的字节数(如256字节)。
将每组视频区分成内码编码器的压缩区250A和输出区250B。溢出区251包含与视频区对应的四个组。主存储器160具有处理音频数据的区域252。
按照本发明的实施例，参照每个宏信息块的数据长度标记LT，压缩部分107a把固定长度数据和超过固定长度数据的溢出数据存储到主存储器160的相应区域。固定长度数据是其数据长度小于一个同步块的数据区域的数据。此后，将固定长度数据称为块长度数据。信息块长度数据被存于每组的压缩处理区250A内。当宏信息块的数据长度小于块长度时，主存储器160的有关区域内发生空白。视频混洗部分107b控制主存储器160的写入地址，以便进行混洗处理。视频混洗部分107b只混洗块长度数据。视频混洗部分107b并不混洗溢出部分，但将它写到主存储器160的分配区域。
压缩部分107c将溢出部分压缩并读到外码编码器109的存储器中。换句话说，将块长度数据从主存储器160读到外码编码器109的一个ECC块的存储器中。如果块长度数据具有空白部分，则将溢出部分压缩到该空白部分。当读取一个ECC块的数据时，读取处理暂时停止。此时，外码编码器109产生外码奇偶校验。外码奇偶校验被存入外码编码器109的存储器中。当外码编码器109已处理一个ECC块时，外码编码器109按内码编码处理的次序重新排列数据和外码的奇偶校验，然后将所得数据写到与压缩处理区域250A不同的输出区域250B。视频混洗部分110控制主存储器160的地址，以便混洗已用每个同步块的外码编码的数据。
对每个ECC块执行将数据分成块长度数据和溢出数据并将所述块长度数据写到主存储器160的第一区250A的过程(第一压缩过程)、将溢出数据压缩并写到外码编码器109的存储器的过程(第二压缩过程)、以及用于产生外码奇偶校验并将数据及外码奇偶校验写到主存储器160的第二区250B的过程。当外码编码器109具有一个ECC块的长度的存储器时，就可使对主存储器存取操作的存取频率得以降低。
在对一个图像中所包含的预定数目的ECC块(例如32个ECC块)完成所述处理之后(也即对一个图像的压缩过程和外码编码过程完成之后)，将从主存储器160的区域250B读出的数据通过接口164送至ID相加部分118、内码编码器119和同步相加部分120。ID相加部分118、内码编码器119和同步相加部分120执行各自处理。同步相加部分120的输出数据被送至并行-串行转换部分124。并行-串行转换部分124将同步相加部分120的输出数据转换成位串行数据。此位串行数据被送至部分响应级4预编码器125。当需要的时候，以数字方式调制预编码器125的输出数据。预编码器125的输出数据经记录放大器121被送至旋转磁头。
可将没有有效数据的同步块(这种同步块被称为空同步)置于ECC块内，使它对记录视频信号的格式类型具有适应性。由压缩和混洗块107的压缩部分107a产生空同步，并将其写到主存储器160。于是，由于空同步具有数据记录区，所以它可被用作将溢出部分记录于其中的同步。
在音频数据的情况下，一场的音频数据的偶数编号取样和奇数编号取样包含不同的ECC块。由于ECC块的外码序列包含在输入顺序中的音频取样，所以每当外码序列的音频取样被输入时，外码编码器116产生外码奇偶校验。混洗部分117控制主存储器160的区域252的地址，以便(对每个信道或每个同步块)混洗外码编码器116的输出数据。
另外，配置CPU接口126。CPU接口126接收来自外部CPU 127的数据，所述外部CPU的功能是作为系统控制器并对内部各信息块设定参数。为了处理多种格式，CPU接口126可设定多个参数，如同步块长度和奇偶校验长度。作为这些参数之一，将混洗表数据存入视频混洗表(RAM)128v和音频混洗表(RAM)128a中。混洗表128v变换视频混洗部分107b和110的地址。混洗表128a变换音频混洗部分117的地址。
如上所述，信息流转换器106产生视频数据(视频数据)，它的各宏信息块系数数据(可变长度码)的同一频率成分已被组合(被存储)。通过给SDTI接收部分105发出读取请求，信息流转换器106从SDTI接收部分105的缓冲区读取信息流。另外，压缩和混洗部分107能发出这样的读取请求。信息流转换器106还产生非视频数据，如首标信息。
非视频数据是按MPEG语法定义的首标(它们是PES首标、序列首标、GOP首标和图像首标)，和作为图像首标的用户数据而被包含的辅助数据(辅助数据是比如闭路字幕、图文电视、VITC等)。非视频数据是可变长度数据，它的数据量相应于图像格式、用户数据的数据格式等而变化。另外，要估计每帧的非视频数据的最大长度是困难的。在视频ES的情况下，要估计每个宏信息块数据的最大长度也是困难的。MPEG语法允许每个宏信息块的数据量超过原始数据的量。例如，一帧的所有宏信息块可包含其量大于视频数据量的用户数据。
按照本发明的实施例，由于非视频数据和视频数据按相同的方式被处理，所以信息流转换器106也将非视频数据送至压缩和混洗部分107。压缩和混洗部分107与视频数据一起压缩非视频数据。作为一个宏信息块的视频数据，将一个固定部分分配给非视频数据。在所述固定部分开始处，附加一个长度标记。于是，当对一个编辑单元(如一帧的周期)产生的数据的量受到控制时，视频数据和非视频数据被压缩到固定部分，所述固定部分的数目比一帧的所有宏信息块的数目大1。按照本发明的实施例，一个GOP包含一个I图像；一个片包含一个宏信息块；而视频数据从片1开始。因此，为方便起见，把非视频数据称作片0。视频数据的每个片被称作片X。
以下将参照图20和21描述在信息流转换器106和压缩与混洗部分107之间发送的数据所用的接口。图20表示片X作为信息流(图1中的流NX)被发送的情况。在与图20A中所示同步脉冲同步时，有如图20B所示那样发送片X(字节串行流)的数据。虽然传输速率与输入视频数据的格式相关，它仍是比如50Mbps，这是MPEG标准下的上限值。采用具有与此传输速率相同频率的基带时钟信号。
在片X的情况下，按544个时钟脉冲的间隔产生同步脉冲。按高达544个时钟脉冲中的512个时钟脉冲(512字节)的周期传送数据。在每个周期内，传送一个片的视频数据。如上所述，要估计一个宏信息块中产生的视频数据的最大长度是困难的。不过，按照本发明的实施例，信息流转换器106以片X不超过512字节的方式限制此最大长度。另外，如图20C所示，信息流转换器106产生使能信号，该信号在与要发送的片的长度对应的时间内为高电平。
如图20D所示，在用一个同步脉冲使所述使能信号被复位之后，压缩和混洗部分107(压缩部分107a)检测该使能信号的高电平时间，以便检测在每个周期内被发送的片的数据长度。虽然压缩和混洗部分107可以计数所接收的数据而不是发送所述使能信号，但由于信息流转换器106知道所述的信息流，所以压缩和混洗部分107无需分析这种数据。因此，按照本发明的实施例，压缩和混洗部分107发送所述使能信号。
图21A，21B，21C，21D和21E是用来说明片0作为信息流(图1中的流NX)而被从信息流转换器106发送到压缩和混洗部分107的情况示意图。如图21B所示，与用片X一样，以直到544个时钟脉冲中的512个脉冲的区域发送片0。但如图21A所示，在片0被完全发送之前，并无同步脉冲产生。因此，它表示所述片0是一个片。如图21C所示，在所述数据周期内其信号电平达到高电平的使能信号也被发送。如图21D所示，在用同步脉冲复位所述使能信号之后，压缩和混洗部分107(压缩部分107a)检测该使能信号的高电平周期，以检测片0的数据长度。
如图20E所示，将片X定义为伴随有片起始码(01)H到(AF)H的固定的3字节起始码(000001)H(这里的H表示十六进制计数法)。另一方面，如图21E所示，将片0定义为伴随有序列首标码(B3)H的固定的3字节起始码。为区别片0与片X，在片0的情况下，所述起始码被变为(000000)H。或者，为区别片0与片X，确定所述起始码(000001)H是否伴随有(B3)H。
在上述接口中，对于片X的同步脉冲间隔被固定为544个时钟脉冲。由所述使能信号表示有效数据的范围。片X的最大长度为512个时钟脉冲的间隔。在片X中，在两个同步脉冲的间隔处，所述使能信号达到高电平及低电平各一次。另一方面，在片0中，在两个同步脉冲的间隔处，所述使能信号多次达到高电平及低电平。另外，有如图20B和图21B的阴影区所表示的那样，在片0和片X中的每一个中，由于有效数据区比两个同步脉冲的间隔短，所以存在一个不传送数据的区域。当把这样的区域既用于片0又用于片X时，可使主存储器160的瞬时传送率降低。因此，可降低功耗。另外，可将内存储器省去。
信息流转换器106按以下次序产生视频ES的同步脉冲。
信息流转换器106引起同步脉冲的信号电平按如下方式达到高电平。
if(PES首标出现)一个时钟脉冲先于PES首标的第一个00Else if(序列首标出现)一个时钟脉冲先于序列首标的第一个00Else if(GOP首标出现)一个时钟脉冲先于GOP首标的第一个00Else一个时钟脉冲先于图像首标的第一个00这之后，直至片首标(MB数据)被检测到之前，信息流转换器106使同步脉冲的信号电平为低电平。于是，信息流转换器106不把同步脉冲加到用户数据等的起始码上。
继而，将参照图22A，22B和22C详细描述发送数据的接口。图22A表示同步脉冲。图22B表示从信息流转换器106接收的视频ES。在图22B所示的实例中，片0以四个同步脉冲(544个时钟脉冲)间隔被断续地发送。这之后，其它的片从片1起被依序发送。
图22C表示片0的内容从序列首标开始。片0包含第一数据部分、第二数据部分和第三数据部分。第一数据部分包含序列首标()、序列扩展()和扩展及用户数据(0)。第二数据部分包含图像首标组()和扩展及用户数据(1)。第三数据部分包含图像首标()、图像编码扩展()和扩展及用户数据(2)。按照本发明的实施例，总是将顺序首标()、图像首标组()和图像首标()加给每个图像。片X(片1、片2…)是使片()被伴随以宏信息块()的数据。扩展和用户数据()包含视频标引(被插入垂直消隐间隔内特定行中的编码信息)、视频辅助数据、闭路字幕、图文电视、VITC(被记录在垂直消隐间隔内的时间代码)、LTC(沿磁带长度方向被记录的时间代码)等。
按MPEG语法(ISO/IEC 13818-2)规定每种数据的内容和多路复用的方法。接下去将描述它们的一部分。图23是表示定义起始码值的表。各起始码具有视频ES中独有的位图样。每个起始码包含一个随后有起始码值的两个字节的预定位序列(0000000000000000)。例如片起始码是(01到AF)；而序列首标码是(B3)。
图24表示MPEG语法(视频顺序)。在图24中，序列首标()、序列扩展()、扩展及用户数据()、图像首标组()、图像首标()和图像编码扩展()被作为片0(非视频数据)处理。
图25表示序列首标的内容。例如，水平长度值(12位)表示沿水平方向的图像的象素数。比特率值表示比特率。图26表示图像首标组的内容。时间代码表示从顺序开始处开始的时间周期。闭合的GOP表示可将当前GOP中的图像与另一个GOP单独地被重放。图27表示图像首标的内容。例如，图像编码类型表示图像的类型。全象素(full pel)前向矢量表示运动矢量的精度是否处在整数象素单位内亦或是半象素单位。
应予说明的是，本发明可被用于MPEG 1信息流以及MPEG 2信息流。另外，本发明可被用于那种一个PES是一个图像的PES被记录和/或被重放的情况。进一步，本发明可被用于并非采用磁带的记录介质的情况(例如磁光盘或相变型盘)。
按照本发明，可记录和/或重放与MPEG标准对应的信息流。另外，由于可将ES输入和输出，所以能构成具有较小延迟的记录和重放设备。由于对照MPEG语法被部分修改的设备流被记录和/或被重放，所以可改善防止差错的抵抗力。另外，在变速重放操作中可使图像质量得到改善。
虽然已根据其最佳实施例表示和描述了本发明，但那些熟悉本领域的人员应当理解，上面的以及它的形式方面和细节方面的各种其它变化、省略和增加均可被实现，而不致脱离本发明的精髓和范围。
权利要求
1.一种用于将视频数据记录在记录介质上的视频数据记录设备，包括接收装置，用于自设备外面接收基本流，所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的信息被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据用可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片层；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；记录侧信息流转换装置，用于将从所述接收装置输出的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；记录处理装置，用于进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的过程；以及记录装置，用于将自所述记录处理装置接收的记录数据记录到所述记录介质上。
2.如权利要求1所述的视频数据记录设备，还包括编码装置，用于产生具有视频数据的基本流，并将所产生的基本流送到所述接收装置。
3.如权利要求1所述的视频数据记录设备，其中当一个片层包含多个宏信息块时，所述记录侧转换装置将一个片层转换成一个宏信息块。
4.如权利要求1所述的视频数据记录设备，其中所述记录侧信息流转换装置限制一个宏信息块的可变长度数据的数据长度的最大值。
5.如权利要求1所述的视频数据记录设备，其中所述记录侧信息流转换装置改变所述宏信息块的可变长度数据的次序；按这样的方式改变每块的可变长度数据的次序从多个信息块收集可变长度数据的每种频率成分，并从最低频率成分到最高频率成分排列这些频率成分。
6.如权利要求1所述的视频数据记录设备，其中所述记录侧信息流转换装置将基本流的首标数据组合为一个片的数据，并将所得数据输出到所述记录处理部分；和所述记录处理部分把一个包含首标数据的片处理成一个视频数据的片。
7.如权利要求1所述的视频数据记录设备，其中使所述基本流中的用户数据与所述首标数据组合，再输出给所述记录处理部分。
8.一种视频数据重放设备，用于从记录介质重放视频数据，记录数据是按将基本流转换成设备信息流的方式被记录于记录介质上的，所述设备信息流是一种适合于记录介质的信息流；所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据以可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；所述设备包括重放装置，用于重放来自记录介质的记录数据；重放处理装置，用于处理自所述重放装置输出的记录数据，并复原所述设备信息流；重放侧信息流转换装置，用于将所复原的设备信息流转换成基本流；发送装置，用于把自重放侧信息流转换装置输出的基本流输出到设备外面。
9.如权利要求8所述的视频数据重放设备，还包括解码装置，用于产生具有基本流的视频数据。
10.一种视频数据记录和重放设备，用于将视频数据记录到记录介质上和从记录介质上重放视频数据，包括接收装置，用于从设备外面接收基本流，所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据以可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；记录侧信息流转换装置，用于将从所述接收装置输出的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；记录处理装置，用于进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的处理；记录装置，用于把从所述记录处理装置接收的记录数据记录到所述记录介质上；重放装置，用于从记录介质重放记录数据；重放处理装置，用于处理从所述重放装置输出的记录数据，并复原所述设备信息流；重放侧信息流转换装置，用于将被复原的设备信息流转换成基本流；发送装置，用于把从所述重放侧信息流转换装置输出的基本流输出到设备外面。
11.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，还包括编码装置，用于产生具有视频数据的基本流，并将所产生的基本流送至所述接收装置。
12.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，其中当一个片包含多个宏信息块时，所述记录侧信息流转换装置将一个片转换成一个宏信息块。
13.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，其中所述记录侧信息流转换装置限制一个宏信息块的可变长度数据的数据长度的最大值。
14.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，其中所述记录侧信息流转换装置改变所述宏信息块的可变长度数据的次序；按这样的方式改变每块的可变长度数据的次序即从多个信息块收集可变长度数据的每种频率成分，并从最低频率成分到最高频率成分排列这些频率成分。
15.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，其中所述记录侧信息流转换装置将基本流的首标数据组合为一个片的数据，并将所得数据输出到所述记录处理部分；和其中所述记录处理部分把一个包含首标数据的片处理成一个视频数据的片。
16.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，其中使所述基本流中的用户数据与所述首标数据相组合，再输出给所述记录处理部分。
17.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，还包括用于产生具有基本流的视频数据的解码装置。
18.如权利要求10所述的视频数据记录和重放设备，还包括用于产生具有从所述发送装置输出的基本流的视频数据的解码装置。
19.一种用于将视频数据记录在记录介质上的视频数据记录方法，包括如下步骤(a)自外面接收基本流，所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据以可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；(b)将在步骤(a)所得的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；(c)进行将设备信息流记录到记录介质并形成记录数据的处理；以及(d)将在步骤(c)所得的记录记录到所述记录介质上。
20.一种视频数据重放方法，用于从记录介质重放视频数据，记录数据是按将基本流转换成设备信息流的方式被记录于记录介质上的，所述设备信息流是一种适合于记录介质的信息流；所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据以可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；所述方法包括如下步骤(a)重放来自记录介质的记录数据；(b)处理在步骤(a)获得的记录数据，并复原所述设备信息流；(c)将被复原的设备信息流转换成基本流；以及(d)把在步骤(c)获得的基本流输出到外面。
21.一种将视频数据记录到记录介质上和从记录介质上重放视频数据的视频数据记录和重放方法，包括如下步骤(a)自外面接收基本流，所述基本流具有信息块层、宏信息块层、片层、图像层、GOP层和序列层的分层结构；所述信息块层包含可变长度数据，其一屏视频数据被分成多个信息块，每块的数据被正交地变换，并因此而产生系数数据，这种系数数据以可变长度码被编码；所述宏信息块层包含空间上相邻的多个信息块；所述片层包含至少一个宏信息块；所述图像层包含至少一个片；所述GOP层包含至少一个图像；所述序列层包含至少一个GOP；(b)将在步骤(a)接收的基本流转换成设备信息流，这是一种适合于记录介质的信息流；(c)进行将设备信息流记录到记录介质上并形成记录数据的处理；(d)将在步骤(c)获得的记录数据记录到所述记录介质上；(e)从记录介质重放记录数据；(f)处理在步骤(e)获得的记录数据并复原所述设备信息流；(g)将被复原的设备信息流转换成基本流；以及(h)把在步骤(g)获得的基本流输出到外面。
全文摘要
视频数据记录设备和记录方法,视频数据重放设备和重放方法,视频数据记录及重放设备和记录及重放方法,可以用MPEG2基本流相耦接,并允许输入基本流记录在记录介质上和从中重放。根据本发明,设置记录侧流转换装置。用于转换输入基本流为是适合于记录介质的流的设备流。记录装置对转换的设备流进行记录处理,并将记录数据记录在记录介质上。重放装置重放作为设备流记录在记录介质上的记录数据。根据本发明,设置重放侧流转换装置,用于转换恢复的设备流为基本流。
文档编号H04N9/79GK1257283SQ9912772
公开日2000年6月21日 申请日期1999年11月9日 优先权日1998年11月9日
发明者铃木隆夫, 富樫治夫, 宫泽智司 申请人:索尼公司