Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ/ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА ВИДЕОЛЕНТЕ
СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ/ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА ВИДЕОЛЕНТЕ

СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ/ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА ВИДЕОЛЕНТЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Цифровое устройство записи-воспроизведения на магнитной видеоленте, предназначенное для обработки телевизионного сигнала высокой четкости, включает в себя средство управления местоположением видеоинформации высокого приоритета. Такая информация селективно записывается с нормальной скоростью на дорожках магнитной ленты в пределах заранее заданных участков таким образом, чтобы появлялась вдоль траектории сканирования головки, связанной с предопределенными скоростями считывания ленты большими нормальной скорости (например, в 30 раз). Элементы входных высокоприоритетных данных можно переупорядочивать или продублировать для записи в заранее определенных зонах магнитной ленты в порядке, отличном от порядка приема. В другом случае выходной поток данных сжимается с целью создания видимого изображения в режиме быстрого считывания. В показанной системе для приема кодированного в соответствии со стандартом MРЕС потока данных, выходной поток данных на более высокой, чем нормальная скорость воспроизведения, содержит в себе либо только внутрикодированные элементы 1-кадра, либо в полную группу изображений. Технический результат заключается в повышении качества записи-воспроизведения. 1 з.п.ф-лы, 21 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138130
Класс(ы) патента: H04N5/782
Номер заявки: 95116244/09
Дата подачи заявки: 19.01.1994
Дата публикации: 20.09.1999
Заявитель(и): РКА Томсон Лайсенсинг Корпорейшн (US)
Автор(ы): Чарльз Мартин Вайн (US)
Патентообладатель(и): РКА Томсон Лайсенсинг Корпорейшн (US)
Описание изобретения: Данное изобретение относится к области обработки цифрового видеосигнала, и более конкретно к обработке цифрового сигнала телевидения с высокой четкостью посредством системы цифровой записи-воспроизведения на видеоленте.
Предпосылки создания изобретения
Системы цифрового телевидения высокой четкости (HDTV) появились недавно. Одна из таких систем, предложенная консорциумом исследований передового телевидения и в общем известная как системе AD - HDTV, осуществляет расположение в порядке очередности и цифровую обработку сигнала телевидения высокой четкости, подвергаемого кодированию кодом различной длины типа MPEG. Код MPEG (группы экспертов по движущимся изображениям) представляет стандартизированный формат кодирования, устанавливаемый Международной организацией по стандартизации. Стандарт описан в документе "Международная организация по стандартизации "("lnternation Organization for Stan-dartization"), ISO/IEC DIS 11172-1, CD 11172-2, CD - 11172-3 обзор 1, вариант от 21 января 1992 г. "Кодирование движущихся изображений и связанного с ними звукового сопровождения для сред хранения цифровых данных" (Coding for Motion Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media). Этот документ включен в описание настоящей заявки путем ссылки c целью описания основного кодового формата. Аспекты системы AD-HDTV описаны в патенте США N 5168356, выданном Акампора и др. В описанной Акампора системе кодовые слова располагаются в соответствии с приоритетом с целью отражения высокого приоритета и относительно низкого приоритета информации стандартного приоритета в цифровом потоке данных. Кодовые слова формируют в транспортные пакеты или элементы. Каждый транспортный пакет включает в себя полезную часть упакованных данных с находящимся перед ним заголовком, который содержит информацию для идентификации соответственных полезных данных.
Желательно производить запись и воспроизведение такого цифрового сигнала HDTV посредством, например, бытового кассетного видеомагнитофона (VCR). В таких приборах используются две или более магнитных головок, смонтированных на периферии вращающегося барабана. Головки физически разделены друг от друга, и запись-воспроизведение сигнала осуществляются на чередующихся последовательно расположенных под углом дорожках на магнитной ленте. Как бытовые, так и профессиональные кассетные видеомагнитофоны включают в себя обеспечение специальных "хитрых" признаков (трюков), таких как переменная скорость перемотки вперед (например, быстрый поиск), обратная перемотка и стоп-кадр. Раскрытая аппаратура записи/воспроизведения обладает способностью воспроизводить предварительную запись на носителях и может записывать как принимаемые программы вещательного телевидения высокой четкости, типа сигнала формата AD-HDTV, так и изображений прямой передачи с телекамеры. Настоящее изобретение касается средства, предназначенного для облегчения работы цифрового устройства записи-воспроизведения видеосигналов высокой четкости, в частности, в отношении работы специальных признаков.
Краткое изложение сущности изобретения
В соответствии с принципами настоящего изобретения, устройство цифровой записи-воспроизведения видеосигналов на ленте, подходящее для обработки сигналов телевидения высокой четкости, включает в себя средство, предназначенное для управления появлением видеоинформации высокого приоритета. Такая информация по выбору записывается с нормальной скоростью в заранее заданных областях на дорожках ленты, которые должны появляться по пути сканирования головкой ленты, связанному со специальными скоростями воспроизведения выше нормальных (например, в 20 раз выше нормальной). Входные данные высокого приоритета можно переупорядочивать или дублировать для записи на заранее заданных участках ленты. В любом случае, входными данными манипулируют с целью создания видимого изображения во время воспроизведения на более высоких скоростях, чем нормальная, например в режиме быстрого поиска. В показанной системе, предназначенной для приема потока данных, закодированных в соответствии со стандартом MPEG, выходной поток данных на более высокой скорости воспроизведения, чем нормальная, содержит в себе либо только закодированные внутри элементы данных I-кадра, либо всю группу телевизионных кадров (GOP).
В соответствии с особенностью раскрываемой системы, к потоку данных добавляются биты и индикаторы признаков особенностей, содержащие операционные команды для последующих схем приемного устройства.
В соответствии с другой особенностью раскрываемой системы, информация обрабатывается на уровне кодового слова MPEG. Входной поток данных, закодированный в соответствии со стандартом MPEG, декодируют по словам MPEG, затем выбранные слова MPEG перекодируют и записывают в пакетах на ленте.
Краткое описание чертежей
На фиг .1 представлен фрагмент магнитной ленты, показывающий формат наклонной записи на ленте.
На фиг. 2 показан путь сканирования головки вдоль дорожек магнитной ленты во время режима нормального воспроизведения.
На фиг. 3 показан путь сканирования головки по дорожкам магнитной ленты в режимах быстрого сканирования.
На фиг .4 показаны зоны восстановления данных в режиме быстрого сканирования ленты.
На фиг. 5 и 6 представлены позиции с записью высокоприоритетной информации (HP) для воспроизведения с высокой скоростью сканирования в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 7 показано соотношение между изображением, потоком данных и информацией на магнитной ленте в режиме быстрого прокручивания вперед в контексте фиг. 6.
На фиг. 7а представлена блок-схема, иллюстрирующая функциональные аспекты режима признаков (особенностей) быстрого прокручивания вперед, описанные в соответствии с фиг. 6 и 7.
На фиг. 8 представлена иллюстрация групп блока данных в соответствии с стандартом MPEG.
На фиг. 9 изображено обобщенное графическое представление формата данных иерархической структуры стандарта MPEG.
На фиг. 10, 11, 12 представлена функциональная подробная блок-схема видеомагнитофонной системы, в которой используется изобретение.
На фиг. 13, 14, 15, 16 представлены аспекты элементов данных, обрабатываемых соответствующей изобретению аппаратурой записи-воспроизведения на ленте.
На фиг. 17 приведены детали операционной структуры части системы, показанной на фиг. 12.
На фиг. 18 более подробно представлен известный элемент заголовка транспортного блока (пакета) данных для системы AD-HDTV.
На фиг. 19 показаны соотношения между каналами данных высокого приоритета и низкого или стандартного приоритета (LP) в системе HDTV и последовательность кадров изображения в соответствии с стандартом MPEG.
На фиг. 20 приведена таблица, иллюстрирующая аспекты режима действия медленных признаков соответствующей изобретению системы записи-воспроизведения на магнитной ленте.
На фиг. 21 представлена картина, предназначенная для содействия пониманию обработки выходных данных кадра в режиме быстрого прямого воспроизведения.
На фиг. 22 и 23 приведена функциональная подробная блок-схема системы записи-воспроизведения на ленте уровней MPEG, в которой используется изобретение.
На фиг. 24 представлена общая конфигурация пакета на ленте вырабатываемого на месте системой записи-воспроизведения.
В качестве предпосылок и содействия пониманию функционирования изобретения, на фиг. 1 показан отрезок магнитной ленты, с записью в обычном спиральном формате. Дорожки магнитной ленты с винтовым сканированием могут быть ориентированы, как показано на фигуре, под углом, и в качестве альтернативы записываются в соответствии с обычной практикой с различными углами переноса рабочего зазора (азимутами) "а" и "в". Также в соответствии с обычной практикой продольные дорожки, расположенные вдоль внешней кромки ленты, содержат информацию системы автоматического регулирования и синхронизации.
В формате телевидения обычного кассетного видеомагнитофона (VHS) каждая дорожка заключает одну длительность поля изображения. В случае наматывания магнитной ленты на 180o вращающегося барабана и при наличии двух головок записи-воспроизведения, барабан завершает один оборот в двух полях (1/30 сек) при скорости вращения 1800 оборотов в минуту. Обеспечить более широкую полосу для цифровой записи можно посредством разделения каждого поля-кадра, например, на пять частей. Такая сегментация не представляет проблем, поскольку информационные заголовки обеспечивают надежное средство идентификации информационных отрезков, подлежащих преобразованию в изображение. В такой цифровой системе барабан вращается в пять раз быстрее (9000 об/мин). Предполагается, что эта скорость приемлема для обеспечения общей скорости передачи данных в 35 мегабит в сек, или чистой скорости передачи видеосигналов около 24 мегабит в сек, например, после данных коррекции ошибок, управления и звукового сопровождения. Пропускную способность ширины полосы можно дополнительно увеличить путем увеличения числа дорожек и, соответственно, числа головок. При скорости 35 МГбс каждая дорожка содержит 150 Килобит или 14,5 Килобайт. Такое количество данных эквивалентно приблизительно 100 транспортным пакетам в системе AD-HDTV. В цифровых системах каждая дорожка может содержать больше или меньше полей-кадров информации из-за характера кодированных данных, переменной длины (неравномерный ход), соответствующих каждому транспортному пакету.
Зазоры магнитных головок сдвигают относительно направления перемещения головки по ленте на несколько градусов, при наклоне чередующихся головок в противоположном направлении известным способом (запись-воспроизведение с учетом перекоса). При записи дорожки перекрывают таким образом, что головка полностью перекрывает граничащие друг с другом дорожки. При воспроизведении на нормальной скорости, каждая головка сцентрирована на соответствующей ей дорожке с правильным наклоном, и сигналы соседних дорожек сильно ослабляются под действием угла перекоса и, таким образом, эффективно не учитываются. Это процесс нормального режима показан на фиг. 2, иллюстрируя траектории, занимаемые первой и второй головками на соответствующих дорожках (белой и заштрихованной) во время последовательных прохождений соответственных головок.
В режиме специальных "признаков" (особенностей), таких как быстрый поиск, каждая головка проходит по магнитной ленте под углом к дорожкам с записью. Этот процесс показан на фиг. 3 для быстрого поиска имеющего скорость в 2, 8 и 20 раз выше нормальной. Фактически, каждая головка проходит через дорожки магнитной ленты от одной кромки к другой с такой скоростью, которая является функцией скорости движения магнитной ленты. В режимах более высоких скоростей данные, записанные каждой головкой, появляются в виде пакетов элементов "хорошей" информации, за которыми следует промежуток, когда головка проходит по участку дорожки с записью с другим углом перекоса рабочего зазора, чем пакет "хороших" элементов из какого-то другого места изображения. В этом отношении следует отметить, что вероятность непрерывности данных изображений уменьшается с увеличением скорости движения магнитной ленты, благодаря увеличению числа дорожек, которые пересекает головка, проходя магнитную ленту от кромки к кромке. На фиг. 4 показаны перерывы (пропуски), создаваемые движением магнитной ленты с высокой скоростью. Пропуски данных обусловлены головками, перескакивающими дорожки, а не следующими непрерывно по данной дорожке в режиме нормальной скорости, что связано с неспособностью данной головки, предназначенной для работы относительно дорожки, на которой произведена запись с одним углом перекоса рабочего зазора (заштрихованная дорожка), воспроизводить данные с соседней (белой) дорожки, на которой записана информация под другим углом перекоса.
Диапазон скоростей быстрого поиска диктуется способностью осуществлять быстрый поиск на ленте при получении разумного предварительного просмотра отображаемого изображения. Обычно этой цели удовлетворяет диапазон скоростей примерно в 10-30 раз выше нормальной скорости.
При более низких скоростях телезритель может стать раздражительным. Верхний конец этого диапазона скоростей может быть слишком быстрым, например, для пропуска телевизионных реклам, но будет все же полезен для поиска на ленте.
Быстрые признаки отличаются тем, что головка не может покрывать всю площадь магнитной ленты, благодаря чему только часть имеющейся информации становится доступной для отображения. В соответствии с принципами настоящего изобретения, ясно что этот недостаток можно значительно компенсировать путем управления данными таким образом, чтобы определять, какое подмножество данных на магнитной ленте становится пригодным, для отображения при одной или более скоростях перемещения магнитной ленты. С этой целью некоторые элементы данных уплотняются, например, дублируются или переупорядочиваются для того, чтобы обеспечить возможность воспроизведения с магнитной ленты в желаемой временной последовательности на предопределенных скоростях движения магнитной ленты. В частности, данные высокого приоритета располагают на ленте таким образом, чтобы их можно было просматривать воспроизводимым образом головкой на выделенных скоростях движения ленты. Этот процесс упрощается посредством пакетирования пакета данных и, в особенности посредством информации идентификации и синхронизации, содержащейся в заголовках, связанных с пакетами данных, что будет описано в связи с последующими рисунками. В системе AD-HDTV элементы данных (HP) высокого приоритета содержат более важную информацию, необходимую для воспроизведения изображения. Элементы HP обрабатываются таким способом, который минимизирует шансы потери информации. При воздушной передаче, информация высокого приоритета посылается с более высоким уровнем мощности, чем информация низкого приоритета (LP). В случае записи на магнитной ленте может оказаться полезным элементы HP информации записывать более одного раза.
Поскольку на высоких скоростях сканирования ленты воспроизведения записываемая информация в противном случае оказывается непредсказуемой, в раскрываемой системе некоторая высокоприоритетная информация, о которой известно, что необходимо производить хорошее качество изображения, записывается на специальных участках дорожки, по которым головка перемещается при выбранных скоростях перемещения магнитной ленты. Эта высокоскоростная информация включает в себя, например, низкие видеочастоты, содержащие постоянный ток, важную информацию изображения переменного тока, звуковой сигнал и информацию синхронизации. Этот формат записываемых данных представлен на фиг. 6, которая получена из фиг. 5.
Одна из функций информации HP представляет синхронизацию представления данных в случае поступления данных в потоке бит. Входные видеосистемы поступают в систему в виде изображений или кадров, появляющихся с постоянной скоростью. При кодировании создается кодированный поток битов различной длины, в котором отдельные кадры занимают различное количество бит, а отсюда различные временные интервалы. Приемник должен формировать выходные телевизионные кадры с постоянной скоростью. Кроме того, декодер должен иметь все входные биты информации, необходимые для вырабатывания выходного кадра в то время, когда требуются биты. В системе AD-HDTV в канале HP используются пакеты синхронизации совместно с информацией заголовка изображения в потоке бит с целью получения требуемой синхронизации. Информация, содержащаяся в заголовке изображения в потоке бит, появляется в элементах данных HP в начале данных каждого кадра. Эти заголовки изображений включают в себя идентификатор номера последовательности изображений. Этот номер последовательности заголовков изображений в действительности представляет счет, идущий от 0 до 1023 кадров в последовательности видеосигнала. Изображение (или кадр) 123 следует за изображением 122, после которого следует изображение 124. Можно считать, что информация в заголовке изображения переносит значение: "Следующие биты определяют каким образом следует формировать кадр 123". Элементы синхронизации в высокоприоритетном канале вводятся посредством кодера приблизительно с постоянной скоростью, соответствующей частоте следования кадров отображения. Элементы с информацией хронирования не выравнивают с информацией изображения. Когда появляется каждый элемент, содержащий синхронизирующую информацию, наступает момент для кодирующего устройства формировать выходное изображение. Элементы синхронизации содержат номер последовательности, соответствующий подлежащему формированию изображению. В какой-то момент поступает элемент хронирования, содержащий номер последовательности 122, указывающий, что должен сформироваться кадр 122. Непосредственно после времени этого кадра, поступают элементы синхронизации, содержащий номер последовательности 123, указывающий, что должен формироваться кадр 123. Время поступления элемента хронирования указывает, когда необходимо вырабатывать кадр, и содержания элементов хронирования указывают, который кадр должен быть сформирован. Если данные для кадра 123 поступили раньше элемента синхронизации для кадра 123, декодер ожидает правильного элемента хронирования. Если элемент синхронизации для кадра 123 поступает на декодер, а буфер декодера содержит несколько иную информацию, чем заголовок для кадра 123, то данные в буфере отвергаются. Этот записанный формат данных иллюстрируется на фиг. 6, которая получается из фиг. 5. Можно считать, что информация хронирования передает смысл : "Сейчас как раз время для формирования кадра 123".
В элементе синхронизации имеется дополнительная избыточная информация, например, о типе кадра (I, B или P). Элемент хронирования представляет также средство, предназначенное для передачи на декодер, описываемых ниже битов управления декодером или битов признака.
Как показано на фиг. 6, пакеты (элементы) данных высокого приоритета (HP) записывают на пяти предопределенных участках дорожки, обозначенных позициями от НР1 к НР5. Секции дорожки, по которым проходит головка во время воспроизведения с нестандартной скоростью (например, быстрый поиск), определяют участки записанной информации HP. Данные HP в пространственном отношении записываются вдоль дорожки для того, чтобы облегчить восстановление во время воспроизведения со скоростями, отличными от номинальной скорости, когда головка проходит множество дорожек с записью во время одного прохождения.
Пакеты высокоприоритетных данных располагают таким образом, что они охватывают все сегменты дорожек магнитной ленты в каждой обозначенной области высокоприоритетной информации, не только темные участки в каждой области HP. Темные участки указывают участки соприкосновения головки вдоль ее траектории на заранее заданных скоростях в 2, 8 и 20 раз выше нормальной скорости (см. фиг. 3), т.е. участки, где головка считывает информацию с магнитной ленты, движущейся с этими предопределенными скоростями. Остальные находящиеся между ними области, содержащие участки соприкосновения с головкой, рассматриваются как участки с низким приоритетом (LP) и обозначаются как участки от LP1 до LP3 в случае 20-кратной номинальной скорости. Другие участки с низким приоритетом, например, между участками НР2, HP3 и между участками НР4, НР5, не обозначены как таковые. Низкоприоритетные данные записываются на магнитную ленту тогда, когда они появляются в исходном входном потоке данных, т.е. без переупорядочивания.
Последующие пояснения сделаны относительно скорости движения ленты в 20 раз выше нормальной скорости. В системе AD-HDТV, высокоприоритетная информация включает информацию низкочастотного видеосигнала, звуковые и синхросигналы. В предложенном варианте, участки с высокоприоритетной информацией заполняются переупорядоченными данными элементов 1-кадра с внутренним кодированием, а участки с низким приоритетом произвольно содержат данные элементов B-кадр или P-кадр наряду с другой принимаемой низкоприоритетной информацией. Следует отметить, что участки высокоприоритетной информации выбирают таким образом, что хорошие результаты создаются более чем на одной скорости, т. е. высокоприоритетные данные предикативно восстанавливаются на этих скоростях. В частности, каждая из трех иллюстрируемых скоростей движения ленты (в 2,8 и 20 раз выше нормальной) будет иметь высокоприоритетную информацию, записанную таким образом, что она совпадает с соответствующей траекторией головки, поэтому видимое или распознаваемое изображение будет создаваться головкой, проходящей по каждой из соответствующих траекторий. Например, траектория самой высокой 20-кратной скорости включает в себя пять установленных высокоприоритетных участков (включая один как исходный), каждый из которых имеет аналог на других установленных высоких скоростях движения ленты. На фиг. 6 числа, приведенные в третьей сверху горизонтальной дорожке, указывают номинальную ширину соответствующих высокоприоритетного или низкоприоритетного участков в информационных интервалах. Таким образом, например, участок НР1 содержит две высокоприоритетные полосы данных, участок LP1 содержит шесть низкоприоритетных полосок данных, участок НР2 содержит три полоски данных, и т.д. Должно понятно, что эти определения полосок упрощены в интересах обеспечения более ясного понимания. Высокоприоритетные данные записываются на нормальной скорости движения ленты, так что эти данные головка проходит на выбранных скоростях в режиме быстрого прокручивания вперед, так как будет описано в связи с фиг. 7.
При процессе записи на магнитную ленту, поступает кодированный поток бит переменной длины. Вначале будет описан пример, не включающий дублирование данных. Общая скорость передачи битов при записи соответствует подлежащей записи общей площади магнитной ленты. При предыдущих способах записи, подлежащие записи данные на ленту поступают последовательно. В текущем примере нет прямого соответствия между позициями данных на магнитной ленты и временной последовательностью видеосигнала. Осуществляется поэлементная перегруппировка потока данных для того, чтобы обеспечить воспроизведение в особом режиме. Требуемый рисунок элементов на дорожках магнитной ленты определяют заранее на основе требуемых скоростей при воспроизведении. Как показано на фиг. 6 спланирован следующий рисунок: 2 элемента HP, 6 элементов SP, 3 элемента HP, 1 элемент SP, 4 элемента HP, 5 элементов SP, 4 элемента HP, 2 элемента SP, 3 элемента HP и 12 элементов LP. Соответствующая последовательность участков на фиг. 6 обозначена позициями HP, LP1, НР2 (LP - не отмечен), HP3, LP2, НР4 (LP - не отмечен), НР5 и LP3. Участки магнитной ленты заполнены следующими полезными элементами соответствующего типа, которые имеются в расположенных в соответствии с приоритетами потоках битов при нормальном режиме считывания с ленты восстанавливается весь поток данных. Первые два элемента дорожки поступают в выходной поток высокого приоритета, следующие шесть элементов поступают в низкоприоритетный поток, следующие три в высокоприоритетный и т.д.
Снова со ссылкой на фиг. 6 предположим, что та же магнитная лента воспроизводится на 2-кратной скорости. Достоверные данные считываются с участка ленты, отмеченного черным цветом. Процесс считывания начинается на дорожке 1. Считывание первых двух элементов назначаются высокоприоритетной информации, следующие шесть элементов назначаются приоритету SP, следующие три высокоприоритетной информации, следующий элемент - приоритету SP и так далее. Где-то на участке LP3 данные становятся недостоверными. Достоверные данные продолжаются головкой с другим углом перекоса рабочего зазора на дорожке 4 и повторяют ту же картину. Отсюда можно видеть, что восстанавливаются не все данные, а данные с низким приоритетом, которые были потеряны.
Характеристикой установления приоритетов системы AD-HDTV служит то, что изображения можно формировать только из высокоприоритетных данных.
Фиг. 7 иллюстрирует процесс работы видеомагнитофона в режиме ускоренной перемотки вперед на скорости в 20 раз выше нормальной, в отношении данных элементов, переупорядоченных в требуемую последовательность областей высокоприоритетных и низкоприоритетных данных, как показано на фиг. 6. Для цели следующего примера, предполагается, что переупорядоченные данные, расположенные в HP участках от НР1 до НР5, представляют собой данные 1-кадра, закодированные внутри в кадра в соответствии с стандартом MPEG, которые представляет собой временно когерентную информацию, независимую от другой информации, в отличие от данных B-кадра или P-кадра, которые кодируются предсказуемым образом. Для того, чтобы упростить последующее описание фиг. 6 и 7, предполагается, что низкоприоритетные LP участки LP1, LP2 и LP3, соответственно, содержат данные кадров в последовательности B1, B2 и P1, хотя само действительное содержание участков низкого приоритета может быть произвольным, то есть низкоприоритетная информация может встречаться в низкоприоритетных участках в том порядке, в каком она принимается в потоке данных.
Для лучшего понимания этого материала, обратимся к фиг.8 и 9 совместно с изображением (А) на фиг. 7, на котором показано расположение в соответствии с стандартом MPEG группы изображений (GOP). Группа GOP в контексте стандарта MPEG содержит 9 кадров изображения, начиная с 1-кадра, за которым следуют В и P кадры в следующей последовательности: 1, В1, B2, P1, B3, B4, P2, B5, B6. Для 1-кадра обычно требуется гораздо больше битов чем для В и P кадров. GOP занимает время отображения 9/30 секунды, или примерно 0,3 секунды. При канальной скорости 24 мегабит в секунду, размер средней группы СОР соответствует 7,2 мегабита (24х9/30). Размер (GOP может изменяться от 1.2 до 13,2 мегабита. Приемник AD-HDTV обычно содержит два запомненных фиксированных кадра 1 и P прошлого и будущего. При приеме В кадра, кадр выходного изображения будет формироваться из запомненных фиксированных кадров. Если кадр В не принимается то существующий будущий фиксированный кадр перемещается в место положения прошлого фиксированного кадра и новый будущий фиксированный кадр создается из принятых данных, в то время как прошлый фиксированный кадр отображается на дисплее.
Более конкретно, в данном примере входной поток данных содержит последовательность кадров с уплотненными данными, которые закодированы кодом, сопоставимым с форматом MPEG. Этот формат является иерархическим и в сокращенном виде представлен на фиг. 9. Иерархический формат MPEG, включает в себя множество слоев, каждый из которых имеет соответствующую информацию заголовка. Номинально, каждый заголовок включает в себя код канала, данные, относящиеся к соответственному слою и резерв для добавления расширения заголовка. Каждый заголовок включает в себя информацию, относящуюся к тем данным в пакете данных, с которыми связан заголовок. Информация заголовка помогает компоновке и синхронизации данных, например, в приемнике и включает в себя, например, такую информацию, как тип обслуживания (например, звуковой сигнал, видеосигнал), тип кадра, номер кадра, номер полоски. Заголовок этого типа и его обработка описаны в контексте системы обработки сигналов AD-HDTV, в которой используется кодирование сигналов в соответствии со стандартом MPEG, описанном в патенте США N 5168356, выданном Акампора и др. На фиг.18 настоящей заявки показаны детали заголовка транспортного блока, используемого в системе AD-HDTV, описанной в патенте Акампора и др. На фиг. 19 приведены временные соотношения между потоками данных высокого приоритета AD-HDTV и относительно низкого стандартного приоритета (SP), и временной последовательностью закодированных в соответствии со стандартом MPEG кадров I, В и P.
При ссылке на совместимый с стандартом MPEG обрабатываемый системой сигнал, следует отметить, что (а) последовательные поля-кадры видеосигналов изображения кодируются в соответствии с последовательностью кодирования кадров I, P, В, и (в) кодированные данные на уровне изображения кодируются в элементах или группе совместимых с стандартом MPEG блоков, где число полос на поле/кадр может быть различным и число макроблоков в полосе может быть также различным. Кодированный кадр I является кадром, который уплотняется (кодируется) внутри кадра таким образом, для воспроизведения изображения требуются уплотненные данные только кадра I. P-кодированные кадры кодируются согласно предсказательного метода с компенсацией движения вперед, где кодированные данные кадра P формируются из текущего кадра и из потока кадра и I и P кадры появляющегося кадра I или P перед текущим кадром. B-кодированные кадры кодируются по предсказательному способу с компенсацией двунаправленного перемещения. Кодированные данные кадра В формируются из текущего кадра и кадров I и В, которые проявляются как до, так и после текущего кадра.
Обрабатываемый настоящей системой кодированный сигнал делится на группы изображений (кадров) или GOP, показанных посредством ряда блоков L2 (фиг.9). Каждая GOP (2) включает в себя заголовок, за которым следуют сегменты данных изображения в виде последовательности кадров изображения I, В, В, P, В, В, P, В, В, как показано на изображении (А) фиг. 7. Заголовок GOP включает в себя данные, относящиеся к горизонтальным и вертикальным размерам изобретения, коэффициенту сжатия, скорости передачи полей/кадров, скорости передачи битов и другую информацию.
Данные изображения (L3), соответствующие соответственным кадрам изображения, включают заголовок, за которым следуют данные полос (L4). Заголовок изображения включает в себя номер поля/кадра и тип кода изображения. Каждая полоска включает в себя заголовок полоски, за которым следует множество блоков данных MB:. Заголовок полоски включает в себя номер группы и параметры квантования.
Каждый блок MB: (L5) представляет макроблок и включает в себя заголовок, за которым следует вектор движения и кодированный коэффициент MBi. Заголовки MBi включают в себя адрес макроблока, тип макроблока и параметр квантования. Кодированные коэффициенты представлены в слое L 6. Каждый макроблок включает в себя 6 блоков, включая четыре блока сигналов яркости, один блок вектора цветности U и один блок вектора цветности V, как показано на фиг. 8. Блок представляет матрицу элементов изображения, например, 8 х 8, по которым в этом примере осуществляется дискретное косинусоидальное преобразование. Четыре блока сигналов яркости представляют матрицу 2 х 2 смежных блоков данных яркости, например, матрицу 16 х 16 элементов изображения. Блоки векторов цветности (U и V) представляют собой такую же общую площадь, как и четыре блоков яркости. То есть, перед сжатием сигнал вектора цветности субдескритизируется с коэффициентом равным двум по горизонтали и вертикали относительно сигнала яркости. Полоска данных соответствует информации, представляющей прямоугольную часть изображения, соответствующую площади представляемой смежной группы макроблоков. Кадр может включать в себя развертку растра из 360 полос, 60 полос по вертикали на 6 полос по горизонтали. Блочные коэффициенты представляют собой дискретные косинусоидальные преобразования, передаваемые по одному блоку одновременно. Вначале появляются коэффициенты постоянного тока, за которыми следуют коэффициенты переменного тока дискретного косинусоидального преобразования в порядке их относительной значимости. В конце каждого последовательно появляющегося блока данных добавляется код конца блока ЕОВ.
Обращаясь снова к фиг. 7, отметим, что изображение (В) представляет упрощенный перспективный вид изображения (А). Каждый кадр I, В и P содержит полосы изображения с компонентом данных и компонентом заголовка, который определяет соответствующий компонент данных полосы. Изображение (C) представляет данные, полученные с магнитной ленты на скорости в 20 раз выше нормальной. Каждый сегмент записанных данных (C) представляет собой пакет примерно из 6-7 элементов данных, после которого следует промежуток примерно из 3-4 элементов данных со скоростью в 20 раз выше нормальной. Восстановленные данные получаются с магнитной ленты с данными, размещенными в предопределенных участках HP и LP, как показано на фигуре 6. В интересах четкости на изображении (C) не показаны промежутки в данные, когда головка проходит по дорожкам с записью под другим углом переноса рабочего зазора. Изображение (D) иллюстрирует поток данных на выходе магнитофона, когда идет воспроизведение на скорости в 20 раз выше нормальной. Считанные данные (D) переупорядочиваются и преобразуются (из записанных данных C) в стандартную последовательность MPEG кадров 1, В, В, Р..., которые схемы обработки сигналов приемного устройства ожидают для осуществления обработки данных отображения. Таким образом, изображение (D) представляет данные изображения в режиме ускоренной перемотки вперед на скорости в 20 раз выше нормальной, на основании расположения ленты в сегментах HP и LP, как показано на фигуре 6.
Пакеты данных на ленте переупорядочиваются в расположенные в соответствии с приоритетом участки, как показано и описано относительно фиг. 6, путем использования информации, содержащей информацию хронирование содержащуюся в заголовках пакета на ленте вместе с системой индексирования, как будет описано. Восстановленная последовательность данных на ленте начинается с информации I-кадра, поскольку эта информация начинает группу GOP в соответствии с стандартом MPEG, и, следовательно, легко идентифицируется. Кроме того, с началом GOP связывается кодовое слово НАЧАЛА изображения. Начиная с первой дорожки на 20-кратной скорости, первыми восстановленными данными с участка HPI высокого приоритета является информация полосы I-кадра, который на изображении (C) показан позицией 11. Следующий участок, сканируемый головкой магнитной ленты вдоль траектории 20-кратной скорости, представляет низкоприоритетный участок LP1, появляющийся на дорожке 3. Предполагается, что данные считываемые с этого участка представляют данные кадра В, показанные позицией В3. Третий участок, сканируемый головкой магнитной ленты с 20-кратной скоростью, представляет участок HP 3 высокого приоритета на дорожке 5. Данные, восстановленные с этого участка, показаны позицией I5 на изображение C. Этот процесс продолжают, получая данные I-кадра с дорожек 7, 11, 13, данные B-кадра с дорожки 9 и данные P-кадра с дорожек 15-19 в той последовательности, которая показана. На изображении (C) показано, что нижний индекс, связанный с заданным кадром I, В или P, указывает дорожку, с которой головка восстановила данные. Данные, восстановленные с участка LP3 магнитной ленты, соответствуют отделенным участкам низкоприоритетных данных, которые вероятно находятся где-то между 15-19 кадрами. Из-за характера потока данных, кодированных неравномерным кодом обычно невозможно точно указать, какой из кадров видеосигнала соответствует определенным участкам магнитной ленты.
Восстановленные данные на изображении (C) не подходят для обработки приемником, поскольку приемник ожидает получения кадров I, В, В, P, В, В, P, В, В в формате MPEG. Таким образом данные, считанные на скорости в 20 раз выше нормальной (изображение C) должны быть обратно преобразованы в поток данных совместимый со стандартом MPEG Такой обратно преобразованный поток данных, совместимый с MPEG, отражающий режим 20-кратной скорости движения ленты, проиллюстрирован изображением D и получается следующим образом. Во-первых, заголовки пакетов записанных на ленте данных на изображение C анализируется с целью идентификации восстановленной информации. Затем данные переупорядочиваются в стандартный формат MPEG путем группирования вместе данных кадров I, В и P в последовательности. Данные I-кадров НР1-НР5 располагают первыми в последовательности выходного потока данных (I1, I5, I7, I11, I13 ... ), за которыми следуют данные B-кадров LP1-LP2 (B3, B9 ...), другие данные B-кадра и данные P-кадров LP3 (P 15-19...).
Фигура 7 в основном иллюстрирует процесс, посредством которого это реализуется. На этапе 70, входной поток данных I, В, Р (изображение В на фигуре 7) переупорядочивается таким образом, что элементы данных обнаруживают последовательность участков высокого и низкого приоритета, показанных на фиг. 6. На этапе 71, обеспечиваются данные пакетов для идентификации переупорядоченных данных. Переупорядоченные пакеты на ленте записывают с нормальной скоростью и считывают со скоростью в 20 раз выше нормальной в режиме признаков (этап 72). Во время воспроизведения с 20-кратной скоростью на этапе 73 проверяются заголовки записанных пакетов. Эти заголовки содержат информацию, идентифицирующую последовательность данных I, В, P, показанную на изображении (C) фигуры 7. На этапе 74 последовательность данных преобразуют обратно в стандартную последовательность MPEG, ожидаемую приемником (изображение D). Обратно преобразованная последовательность кадров I, В, В, P записывается в многостраничной памяти (I, В, В, Р) (этап 76), которая непрерывно просматривается с целью получения выходных данных, которые должны подаваться на приемное устройство сигналов с ленты через выходные процессор и буферное устройство считывания (этап 78). Адреса в запоминающих устройствах кадров, которые не изменились с целью отражения переупорядоченных данных, остаются неизменными, то есть со старыми данными от предыдущих сканирований головкой магнитной ленты.
При нормальной скорости движения магнитной ленты все данные кадров IPB получаются с одной дорожки ленты, в противоположность режиму со скоростью в 20 раз выше нормальной, где, например, данные I-кадра получаются более чем с одной дорожки. В случае раскрытого способа, переупорядоченные высокоприоритетные данные I-кадра выгодно помещают таким образом, чтобы иметь возможность восстанавливать их в нескольких местах вдоль траектории движения головки по магнитной ленте, на более чем одной скорости движения магнитной ленты в этом примере. Визуальное представление в иллюстрированном примере I-кадра, представляет серию дополнительной видеоинформации с частотой возобновления, вероятно, равной примерно 3-5 кадров в секунду. Каждый кадр состоит из порций от макроблоков, через полосы до больших порций соответствующего совокупного интервала.
В раскрытом способе перераспределения данных высокоприоритетных элементов на заранее определенные участки магнитной ленты для воспроизводимого восстановления в режиме высокой скорости считывания, по существу, вначале осуществляется определение, какие скорости сканирования дают хорошие результаты. Обычно для обеспечения ускоренного просмотра изображений средняя скорость сканирования (в 2, 3 или 4 раза выше нормальной). Кроме того, для обеспечения возможности быстрого пропускания нежелательных сцен требуется самая высокая скорость, которая обеспечивает видимые изображения (например, 20-кратная). Далее изображаются зоны магнитной ленты, которые проходит головка на этих скоростях сканирования, т.е. определяется дорожка головки. И наконец, высокоприоритетные элементы назначаются (переупорядочиваются) обозначенным участкам магнитной ленты, которые проходит головка, на выбранных скоростях сканирования. Дубликат элемента хронирования, связанного с началом GOP можно расположить в начале сканирования ленты, поскольку здесь имеется высокая вероятность воспроизведения такого элемента. Если высокоприоритетные элементы не полностью заполняют выбранные участки, то элементы распределяются группами в центрах выбранных зон. Следует отметить, что во время быстрого сканирования, поскольку считывающая головка перемещается относительно среднего местоположения дорожки (правильного угла перекоса рабочего зазора) качество сигнала изменяется по трапециоилальной форме. В частности происходят следующие изменения: сигнал отсутствует, сигнал улучшается, сигнал хороший, когда головка выравнена с центром дорожки, сигнал ухудшается и сигнал теряется. Высокоприоритетные данные размещаются на участках, где сигнал хороший. Если выделенные области достаточно большие для исходного числа элементов, но не достаточны для того чтобы включать все дублирующие элементы, дубликаты равномерно распределяются по всей площади. Если выделенные участки слишком малы для исходного количества высокоприоритетных элементов, наименьшую полезную скорость сканирования игнорируют, а траекторию головки перепланируют во время проектирования изделия.
При таком методе часть изображения, которая визуально хорошая или приемлемая, больше части, которая дает другие результаты, даже если возможно, имеется некоторая временная сегментация. Величина временной сегментации, которая может появляться, зависит от перемещения от кадра к кадру, которое во многих случаях может быть очень маленьким. Считается, что приведенные скорости движения магнитной ленты являются скоростями, которые дают хорошие результаты, но другие скорости могут давать лучшие результаты. Преимущество раскрытой системы состоит в том, что она обеспечивает гибкость в отношении выбора скорости в режиме работы с признаками высокой скорости, включая скорости, которые не увеличивают количество кадров в GOP.
При представлении изображения с высокой скоростью сканирования, необходимо принимать решение в отношении того, когда подавать данные на выход декодера. Вспомним, что закодированные неравномерным кодом данные, воспроизводимые во время длительности кадра, не соответствуют их значению в кадре. Одна длительность кадра может содержать значение данных нескольких B-кадров или только часть данных I-кадров.
Работа декодера AD-HDTV или декодера MPEG протекает в единицах изображений и кадров. Если данные длительности кадра, соответствующие части I-кадра, поступают в декодер, то создается только часть изображения. Для корректирования полного изображения действием регенерирования, необходимо накопить достаточное количество битов информации того, каким образом создать для описания полное изображение. Когда эта информация поступает в декодер, можно передать соответствующий элемент хронирования, чтобы вызвать формирование кадра.
В примере, показанном на фигурах 6 и 7, предполагалось, что данные I-кадра представляют собой высокоприоритетные данные, которые расположены в установленных HP участках. Поскольку головка магнитной ленты восстанавливает данные как высокоприоритетных, так и низкоприоритетных участков на скорости в 20 раз выше нормальной, считываемый поток данных (фигура 7, изображения C) включает в себя высокоприоритетные данные I-кадра и низкоприоритетные данные кадров В и Р. Если предполагается отображать изображение со скоростью в 20 раз выше нормальной, полученное только из информации I-кадра, магнитофон выдает данные только I-кадра (например, только I1-I13 на фиг. 7 (C)). Это можно легко выполнять путем проверки заголовков считываемых элементов и подавления всех элементов, кроме содержащих информацию I-кадра. Поскольку I-кадр занимает примерно 0,2 с, при скорости в 20 раз выше нормальной, элементы исходного видеосигнала из 4 с будут скапливаться с целью создания совокупного интервала в 0,2 с. Как отмечено выше, выходная информация представляет серию I-кадров только в том случае, который показан на фиг. 21. На фиг. 21 верхнее изображение представляет собой часть данных, восстановленных с магнитной ленты со скоростью в 20 раз выше нормальной, относительно реального времени в миллисекундах, где используются только элементы I-кадров. Сегменты данных, обозначенные термином "неI", представляют отвергнутые данные низкого приоритета. Таким образом, верхняя часть фиг. 21 соответствует выходному считываемому потоку данных, показанному на изображение (C) фиг. 7, с сгруппированными вместе элементами данных I-кадра и отклоненные элементы данных кадров В, Р. Нижнее изображение фиг. 21 иллюстрирует формирование искусственного I-кадра из композиции данных, полученных из 20 GOPob, показанных относительно скорости движения ленты в секундах на скорости в 20 раз выше нормальной. Хотя закодированный неравномерным кодом потока битов необязательно соответствует изображениям одинаковой длительности, существует максимальное отклонение во времени данных изображения в битовом потоке от времени, с которым элемент хронирования вызывает формирование выходного кадра. Это максимальное отклонение времени устанавливается емкостью буферного запоминающего устройства и обычно составляет 1/4 сек. Если GOP состоит из 9 кадров, то 20 GОРов на скорости в 20 раз выше нормальной накапливаются в периоды времени 9-ти кадров (9/30 с = 0,3 сек) и 20 GОРов данных будет проходить на магнитной ленте в течение 0,3+0,25=0,45 с. В считываемый поток данных вводятся нулевые элементы вместо исключенных элементов, для поддержания непрерывности потока данных. Визуальным представлением примера только иллюстрированного I-кадра является серия видеокадров с частотой регенерации, возможно составляющей около 3-5 кадров в секунду. Каждый кадр состоит из порций (из макроблоков, через полосы до более крупных порций) из соответствующего интервала накопления. Некоторые данные I-кадров можно использовать больше, чем в одном выходном кадре.
В качестве альтернативы, считываемое выходное изображение может состоять из составной GOP, если все восстановленные высокоприоритетные кадры и кадры стандартного приоритета сохранены в выходном считываемом потоке данных, как показано на фигуре 7 (C)). Поскольку GOP занимает примерно 0,3 с реального времени, при скорости в 20 раз выше нормальной, элементы приблизительно из 6 с исходного видеосигнала будут собираться с целью образования 0,3 с составного интервала для GOP. В этом случае, при скорости в 20 раз выше нормальной считываемые выходные данные представляют одну GOP, в которой каждый кадр представляет собой композицию из 20 соответствующих кадров на выходе. При скорости сканирования в 20 раз выше нормальной, 20 групп GOP на ленте дают одну выходную группу GOP. Например, второй B-кадр (B2) выходных данных, считываемых с 20-кратной скоростью формируется из 20 2-х B-кадров. Преимущества получения всей группы GOP в функции сканирования ленты на высокой скорости состоят в том, что изображение может получаться с более плавным движением из-за наличия элементов кадров P и B с пространственным кодированием и вектора движения от кадров P и B вероятно будут идти примерно в нужном направлении. Например, возьмем изображение, состоящее из говорящего человека перед медленно панорамирующим задним планом. В случае считывания с ускоренной перемоткой вперед, используя информацию только I-кадра, неподвижные части говорящего человека выглядят хорошо, но движущиеся части человека будут несколько искажены, а задний план виден в виде последовательности искаженных стоп-кадров. Если во время считывания используют все GOP, то части изображения I-кадров появятся неизмененными, но некоторые блоки изображения изменяются, в то время как другие кадры GOP отображаются. Движущийся фон вероятно будет оставаться искаженным, но большая часть изображения движется плавно приблизительно в правильном направлении.
При реализации сканирования всей GOP используют постоянный размер представляющего интерес интервала, который в случае системы AD-HDTV составляет 9 кадров. Если в другой системе количество кадров GOP не равно 9-ти кадрам, то соответственно регулируются программирование и работа контролера индекс-индекс и компьютера (показанного на фиг. 10 и 12). Используются все кадры GOP. Началом представляющего интерес интервала является первый элемент I-кадра, который начинает GOP. В найденных группах GOP отслеживается. Последовательность типов кадров (I, B1, B2, P1, B3, B4, P2, B5, B6) и элементы запоминаются в подобных кадрах, например элементы, поступившие из кадра B3, помещаются в выходной кадр B3.
Процесс перераспределения высокоприоритетных элементов во время записи содержит в себе буферизацию элементов в память элементов, в процессе их приема. Процессор анализа элементов (как будет описано ниже) определяет временную последовательность записываемых в память элементов. В частности, процессор анализа элементов контролирует позицию элемента во входном потоке данных относительно начала GOP. Эта позиция кодируется в пакетных заголовках, формируемых магнитофоном, например в блоке 1016 на фиг. 10. Это выполняется без трудностей, так как магнитофон может сохранять точный счет позиций на ленте в единицах следующих сомножителей: hh (часы), mm (минуты), ss (секунды), ff (номер кадров), tt (номер дорожки) и pp (номер пакета). Эта информация однозначна и ее можно получить механическим путем по местоположению головки и продольной тактовой - синхронизирующей дорожке на самой магнитной ленте.
Эту информацию о позициях можно представлять в виде бинарного кода. Во время процесса записи, каждый элемент связывается с 10-разрядным линейным временным опорным числом на скорости передачи кадра. При записи последний обработанный заголовок изображения содержит временное опорное число. Это число временно хранится в приемнике и записывается в следующем соответствующем заголовке на ленте, который должен быть записан магнитофоном. Точка начала GOP и ее временное опорное число легко определяются, как было указано ранее. Когда поступают (AD-HDTN) элементы, их последовательно нумеруют в пределах начала GOPa, в начале группы GOP. Этот номер представляет 14-разрядное число. Разница между линейным временным опорным числом и 10 самыми младшими двоичными разрядами для позиции магнитной ленты вместе с 14-разрядными порядковым номером элемента включаются в заголовок пакета на магнитной ленте. Любой пакет при восстановлении во время процесса считывания выдает это 24-разрядное число, которое можно использовать для формирования точного времени прибытия элемента.
При считывании с нормальной скоростью, исходная позиция каждого элемента в потоке данных восстанавливается из заголовков пакетов на ленте. Поток данных считываемых элементов затем можно перераспределить в исходном порядке.
На фиг.10 показано общее расположение видеомагнитофова высокой четкости и телевизионного приемника. Видеомагнитофон 1008 принимает входные сигналы HDTV, которые декодируют с помощью HDTV декодера 1010. Если входные сигналы являются сигналами типа AD-HDTV, декодер 1010 может скомпоновать так, как описано в патенте Акампора N 5168356, некоторые аспекты которого представлены на фиг. 11. Информация заголовка элемента анализируется блоком 1012 для того, чтобы получить данные о содержаниях элементов, включающих синхронизацию, и высокоприоритетные элементы дублируются средством 1014 для содействия выполнению работы в режиме особенностей. В частности, выделенные элементы дублируются в записанном потоке для получения возможности быстрого сканирования. В этом примере, где в магнитофон включена функция прямой коррекции ошибок AD-ADTV (в декодере 1010, блок 1154 на фиг. 11), преимущество получается из-за того, что ошибка связанная с переполнением, не запоминается. Дополнительную память, которую можно было использовать для двоичных разрядов прямой коррекции ошибок, теперь можно использовать для избыточных (резервных) элементов, с целью обеспечения некоторой информации, пригодной во время режима быстрого поиска. Дополнительная емкость памяти, кроме минимальной потребной для запоминания исходного потока битов, может появиться вследствие процесса удаления данных прямой коррекции ошибок, как описано выше, или может появиться вследствие усовершенствований технологии процесса записи. Эта дополнительная емкость используется для хранения избыточных элементов, предназначенных для улучшения режима быстрого сканирования. Как было описано ранее, в процессе конструирования, выбранные скорости сканирования планируются для участков магнитной ленты, на которых должны быть помещены высокоприоритетные данные. Если дополнительная емкость на ленте имеется, показанное на фиг. 6 отображение можно сделать для дополнительных скоростей сканирования. Например, если бы требовались дополнительные скорости сканирования и данные на новой скорости сканирования восстанавливались бы не в участках НР2 и НР4, а могли бы восстанавливаться непосредственно слева от НР2 и непосредственно слева от НР4, высокоприоритетные данные, которые записываются в НР2 и НР4, можно было бы резервно записать в правых концах участков LP1 и LP. Вытесненная низкоприоритетная информация из LP1 и LP2 поглощается в дополнительной емкости носителя. В иллюстрированном примере, ранее описанном, высокоприоритетные элементы 1 и 2 были записаны на участках НР1, затем элементы 1, 2, 3, 4, 5, 6 стандартного приоритета записаны в LP1, затем высокоприоритетные элементы 3,4 записаны в НР2 и так далее. При наличии дополнительной емкости структура записи имеет следующий вид: 1,2 ячейки высокого приоритета в НР1, ячейки 1, 2, 3, 4, 5 низкого приоритета в LP1, затем высокоприоритетные элементы 3, 4 в новом резервном участке в конце LP1 и начало НР2, затем высокоприоритетные элементы 3, 4 снова в НР2. Структуру, в которой запоминаются избыточные элементы, предварительно формируют при изготовлении магнитофона. Когда осуществляют считывание на нормальной скорости или на скорости в 2 раза выше нормальной, считываются избыточные элементы. По местоположению при сканировании эти элементы распознаются как избыточные и отбрасываются. Элементы преобразуются в блоке 1016 в пакеты на ленте, например путем модуляции 8:14, благодаря чему 8-разрядные слова преобразуются в 14-разрядные кодовые слова, для известного уменьшения скорости передачи битов. Пакеты на ленте обычно включают в себя элемент заголовка, соответственный элемент данных и информацию тактирования - синхронизации. Пакеты на ленте из блока 1016 поступают на вход сопоставимого со стандартом MPEG сигнала блока 1018, который включает в себя схемы обработки сигнала с магнитной ленты и ленточнопротяжный механизм. На вспомогательный вход для сигналов не соответствующих стандарту MPEG средства блока 1018 поступают декодированные пакеты от вспомогательного источника 1020 (например, видеокамеры) через ленточный кодер 1022 пространственной информации, не соответствующей стандарту MPEG. Выходные сигналы магнитной ленты с блока 1018 передаются в блок 1030, который адаптивно преобразует соответствующие или несоответствующие стандарту MPEG выходные сигналы в стандартный формат сигнала цветного телевидения (RGB) красный, зеленый, синий в соответствии с разрядом в потоке данных, и в блок 1032, который преобразует ленточные пакеты обратно в формат элемента входного потока данных. Резервные высокоприоритетные элементы удаляют в блоке 1034 для того, чтобы обеспечить формат потока выходных сигналов, ожидаемый декодером AD-HDTV 1044 телевизионного приемника 1040.
Из блока 1030 выходные сигналы стандарта красного, зеленого, синего поступают на один из входов селектора входных сигналов 1046 приемника HDTV 1040. Выходные сигналы формата элементов из блока 1034 декодируются декодером 1044 на входе приемника 1040, перед тем, как передать их на другой вход селектора 1046. Селектор 1046 обеспечивает либо сигналы формата RGB (красные, зеленый, синий), либо декодированные сигналы формата элементов телевидения высокой четкости (HD TV) в видео, аудио, синхро, далее для схем 1042 обработки телевизионных сигналов изображения, звукового сопровождения, синхронизации и т.д. и воспроизведения - отображения приемника 1040.
На фиг. 11 более подробно показаны декодеры HDTV 1010, 1044, изображенные на фиг. 10. Принимаемые входные сигналы детектируются модемом 1150, который обеспечивает выходные сигналы на обращенный перемежитель (дескремблер) 1152 и декодеру прямой коррекции ошибок Рида-Соломона 1154. Скорректированный сигнал поступает в буфер скорости 1156, который принимает данные на переменной скорости, соответственной требованиям последующих схем разуплотнения в видеодекодере 1160. Процессор переноса осуществляет инверсию действия пакетирования и приоритезирования данных, выполняемого в приемнике, и дополнительно определяет степень обнаружения ошибок в ответ на контрольные двоичные разряды четности, включенные в транспортные пакеты. Процессор перекоса 1158 обеспечивает подачу выходных видео и аудио сигналов к видеопреобразующему декодеру (декомпрессору 1160) и звуковому декодеру 1162, соответственно, которые обеспечивают выходные звуковой и видео сигналы с форматом элементов, включающим составляющие данных заголовков. В системе AD-HDTV, описанной в патенте США N 5168356 Акампора, модем обеспечивает два выходных сигнала, связанных с высокоприоритетным и низкоприоритетным каналами, а функции обращенного перемежителя, прямого исправления ошибок и буфера дублируются для обоих высокоприоритетного и низкоприоритетного каналов.
На фиг. 12 показана более подробная блок-схема видеомагнитофона, способного работать на уровне элементов данных. Система на фиг. 12 включает компьютерный контроллер 1222, т. е. микропроцессор, способный принимать множество решений, которые должны выполняться на скорости передачи пакетов и элементов. Контроллер 1222 взаимодействует с базой данных, включающей буферную память 1232 элементов, содержащую считанные данные с магнитофонной ленты, и контроллер поддерживает индекс 1224 содержаний буферной памяти. Для каждого элемента индекс содержит информацию, определяющую место элемента в буфере, элементы начинаются на магнитной ленте с начального момента времени, указывамого факторами hh, mm, ss, ff, tt, pp /описаны выше/, состояние ошибки в элементе, типа обслуживания элемента /например, звуковой или видео/, включающий указатели HP и LP, номер кадра элемента, тип кадра элемента и преобразующую информацию между временным опорным сигналом на ленте и, например, линейным временным у опорным сигналом AD-HDTV. Последнюю упомянутую позицию можно формировать во время записи на магнитную ленту и она показывает, к какой области пакета тактирования принадлежит элемент данных. Дополнительная индексированная информация может включать указатели, такие как указатель, показывающий достоверность следующего элемента в последовательности, указатель дублирования, показывающий, какой элемент продублирован в другом месте и указатель индекса дублирования, показывающий местонахождение индекса дублированного элемента.
Индекс может содержать более 13000 вводов /размер слова самого большого GOP/. Размер ввода индекса составляет около 80 бит, создающий требование к хранению около 120 килобайтов для индекса. Кроме того, для содействия использованию контроллером 1222 индекса, сохраняется также блок индекс - индекс 1226. Блок индекс-индекс содержит указатели границ кадра в индексе.
Более конкретно, средство форматирования 1210 входного сигнала с камеры преобразует во время записи аналоговый полный цветовой телевизионный сигнал RGB (красного, зеленого и синего цветов) в цифровую форму. Другой блок, не показанный, выполняет функцию инверсии для считывания. Блок записи-считывания на магнитной ленте 1216 выполняет модуляцию-демодуляцию уровня битов во время записи-воспроизведения, используя, например, известную модуляцию 8: 14 с целью преобразования восьмиразрядное слово данных в 14-разрядное кодовое слово для получения уменьшения скорости передачи битов. Контроллер движения ленты 1218 содержит в себе ведущий вал и регуляторы снижения и обеспечивает управляемые начала и остановки ускорения. В сочетании с блоком 1216, блок 1218, управляет функцией временного кода. Блок 1218 определяет, какая дорожка считывается, и реагирует на команды перехода на точно определенную дорожку и остановиться у нее, и команду начать воспроизведение с данной дорожки, например, на определенной скорости. Блок 1220 форматирования-деформатирования пакетов ленты создает и форматирует пакет ленты, создает или декодирует заголовки пакетов ленты и выполняет прямое исправление ошибки и контроль при помощи циклического избыточного кода, а также обеспечение индикаций ошибок. Декодер HDTV (телевидения высокой точности) работает, как описано со ссылкой на фиг. 10 и 11, обеспечивает выходной поток элементов, включающий байты данных, а также информацию, типа информации начала элемента, признаки ошибок и синхроимпульсы байтов.
Процессор анализа элементов 1230 вырабатывает адреса считывания-записи и обеспечивает данные для запоминающего устройства элементов 1232. В режиме записи процессор 1230 проверяет заголовки пакетов и пакеты синхронизации, а также временные реперы, такие, например, какие могут обеспечиваться в потоке данных сигнала AD-HDTV. Кроме того, процессор 1230 сохраняет счет OP и кадров, линейный временный репер для определения отображения кадра, указатели предыдущих GOP кадров, индекс записи пакета на ленте, точно показывающий, где следует записать пакет, а также управляет подачей резервных высокоприоритетных элементов на блок форматирования пакетов 1220. Во время процесса воспроизведения блок 1230 заполняет запоминающее устройство элементов 1232 элементами данных, просматривает поток данных и, в частности, заголовки элементов, создает статью индекса элемента для каждого элемента и поддерживает состояние последовательности GOP и кадров.
Кроме того, создаются статьи индекс-индекс блока 1226 в соответствующие моменты времени, предназначенные для обозначений существенных явлений, такие как границы GOP, границы кадров и пакеты хронирования в потоке данных.
Память элементов 1232, имеющая объем, соответствующий GOP, принимает элементы, считываемые из анализатора 1230, и записывает выходные элементы в форматтер пакетов 1220 при скорости на порте около 3 мбайт в сек. Память индексов элементов 1224 записывает статьи в то время, когда анализатор 1230 заполняет запоминающее устройство элементов 1232. Память индексов 1224 содержит адресную функцию контроллера 1222. Элемент индекс-индекс 1226 связан с памятью 1224 и содержит указатели границ кадров внутри индексов 1224, как будет видно при описании фиг. 17.
Процессор выходных элементов 1240 генерируют адреса считывания для памяти элементов 1232 и обеспечивает выходные элементы памяти элементов 1232 под управление контроллера 1222 во время режима считывания. Буфер FIFO (обратного магазинного типа) в выходном процессоре 1240 загружается адресами и командами из контроллера 1222. Под управлением блока 1222, некоторые данные поступают из памяти 1232 к выходу выходного процессора 1240 без изменения, в то время как другие данные могут быть изменены/например, счеты последовательности типа обслуживания, элементы хронирования. данных временных реперов/.
Контроллер компьютера 1222 выполняет различные признаки работы, такие как ускоренная перемотка вперед, медленное движение и стоп-кадр в ответ на вводимые пользователи управляющие сигналы /например, с интерфейса пользователя, такого как дистанционный блок управления/, с помощью связи с процессором анализа элементов 1230, выходным процессором элементов 1240 и контроллером движения ленты 1218 посредством флагов, буферов и регистров, как целесообразно. Контроллер 1222 обрабатывает примерно 30 тыс. элементов в секунду и принимает в среднем примерно одно решение в течение 33 микросекунд.
Далее следует более подробное описание информации обрабатываемой памятью элементов 1232 и памятью индексов элементов 1224. Блоки 1224 и 1232 обрабатывают два основных типа элементов, из которых данные прямой коррекции ошибок и обнаружения ошибок уже удалены. Этими элементами являются элементы видеосигналов элементы синхронизации и звукового сопровождения, как показано в общем на фиг. 13. В этих элементах позиция ST обозначает часть кода, соответствующую типу обслуживания /видео, звук, синхронизация/, а H обозначает участок заголовка. Каждый элемент начинается с байта типа обслуживания. В дополнение к типу индентификации /видео, звук, синхронизация/ байт содержит 4-разрядный счет циклической непрерывности, т.е. номер последовательности типа обслуживания. Счет непрерывности должен быть циклическим в каждом типе обслуживания. Если это не так, то (в противном случае) предполагается, что соответственный элемент представляет необнаруженную ошибку, например потерянный пакет. Номер последовательности также указывает на неправильный тип обслуживания, например если происходят взаимные изменения звукового и видеоэлементов. В этом примере элементы синхронизации и звукового сопровождения не имеют специальных заголовков. Как показано на фиг. 14, тип обслуживания представляет собой байт, показывающий высокоприоритетный видеосигнал H или низкоприоритетный видеосигнал. Подобно этому на фигуре 15 представлен байт типа обслуживания, показывающий звуковой сигнал всегда высокоприоритетному /АН, и элемент хронирования TH/ всегда высокоприоритетному/. Нумерация указывается символом "nn". В элементах видеосигнала заголовок состоит из 5-ти битового номера кадра для выровненного потока данных ... В системе AD-HDTV один высокоприоритетный элемент используется на каждые 4 низкоприоритетных элемента. Обычно высокоприоритетный элемент представляет видеосигнал, иногда высокоприоритетный элемент представляет звуковой сигнал и однажды кадр высокоприоритетного элемента представляет элемент хронирования.
Как показано на фиг. 16, существуют 4 типа заголовков видеоданных, VH и VL предназначены для обозначения высоко- и низкоприоритетных составляющих видеоданных, как уже обсуждалось. B, P, I предназначены для обозначения составляющих кадра GOPa. F обозначает специальный случай I-кадра, который представляет высокоприоритетный I-кадр, содержащий начало кадра в полосе "O". Этот элемент начинается с кода начала изображения /PSC/, за которым следует временный репер нового кадра. Символ ff указывает номер кадра. В режиме считывания блок памяти элементов 1232 нагружается как кольцевой буферу. Где-то в памяти записывают начало GOP. Граница этого GOP определяется как первый высокопроритетный элемент или элемент стандартного приоритета, обозначенный типом кадра F.
Информация временного репера, например 10-ти битовая информация, посылается посредством пакетов синхронизации потока данных, чтобы установить вращаемый локальный временный репер, который определяет, какой кадр отображать и когда. Временный репер также появляется в высокоприоритетных данных после кодового слова начала изображения MPEG и может быть восстановлен в виде 10-ти битов сразу же после кодового слова начала изображения в кадре типа "O" высокоприоритетного элемента.
На фиг. 17 показан процесс, посредством которого данные памяти элементов выбираются в системе, изображенной на фиг. 12. При записи элементов в память 1232, анализатор элементов 1230, заполняет также в память элементов индекс блока 1224. Когда анализатор элементов 1230 обнаруживает начало GOP или другую существенную информацию, оно также заполняется в статьи в блоке индекс - индекс 1226. Например, когда имеется начало GOP, регистр 1223 в компьютерном контроллере 1222 указывает, что началом GOP является ячейка (адрес) 41 элемента индекс-индекс 1226. Адресный регистр 41 указывает, что это начало GOP /GS/ является высокой приоритетностью /H/ и что ячейкой (адресом) его индекса является 3210. Адрес индекса содержит статью, указывающую, что соответствующее место на магнитной ленте /"i"/ представляет 4 мин, 7 с, 9 полей, 2 дорожки, 0 пакетов и что временный репер /"t"/ представляет, например, 222. Флаги /"f"/ могут указывать, что ошибок нет, что следующий элемент также качественный и так далее. Наконец, ячейка индекса указывает, что действительные данные для элемента находятся по адресу "12345" в памяти элементов. Следующая статья индекс-индекс указывает, что статья начала группы, низкоприоритетная информация /G, S, L/, находится в ячейке индекса 333. Последующая статья индекс-индекс указывает, что статья элемента хронирования для этого начала группы /G, S, T/ и находится в ячейке индекса 3456. Следующая статья предназначена для кадра В низкого приоритета /B, L/.
Другой вариант выполнения функций признаков является записью на уровне кодовых слов MPEG. В этом примере данный подход базируется на декодировании входного потока данных AD-HDTV на уровень одного потока кодовых слов MPEG. В частности, здесь следует понимать, что в интересах эффективности только полезную пространственную информацию необходимо использовать и дублировать. Пространственную и непространственную информацию можно разделить гораздо легче в потоке кодовых в потоке кодовых слов MPEG, чем в потоке данных AD/HDTV. При обработке уровней MPEG преимущественно используются пространственные полосы и полосы, содержащие существенные номера пространственных макроблоков, дают представления более плавного сканирования.
Следовательно, согласно этому подходу входной цифровой поток данных декодируется в поток данных кодовых слов MPEG. Затем эти кодовые слова разделяются на кодовые слова, представляющие пространственную и непространственную информацию, и некоторые пространственные кодовые слова располагаются в пакетах данных лент. Пакеты данных ленты дублируются в соответствии с необходимостью, и пространственные пакеты записываются в том месте, где сканирующая головка восстанавливает пространственную информацию при скорости движения магнитной ленты выше, чем нормальная, таких как скорости быстрого поиска. Звуковую информацию выделяют из телевизионной и обрабатывают отдельно, и передают на специализированный звуковой вход приемника HDTV.
На фиг. 22 показано основное устройство видеомагнитофона высокой четкости, использующее этот способ.
Элементы 2210, 2218, 2220, 2222, 2230 и 2234 на фиг. 22 аналогичны элементам 1010, 1018, 1020, 1022, 1030 и 1034 фиг. 10. На фиг. 22 показано, что высокоприоритетная низкоприоритетная SP видеоинформация с видеовыхода декодера AD-HDTV 2210 запоминается в эластичном буфере 2211, перед тем как будет декодирована информация, закодированная неравномерным кодом, в MPEG кодовые слова и объединена в один поток слов MPEG в блоке 2212. Поток слов MPEG разделяется на пространственные и непространственные данные с помощью разделителя 2213, который выполняет это посредством проверки идентификаторов кодовых слов. Непространственные слова поступают непосредственно в кодерер переменной длины 2214 (т.е. на уплотнитель данных) для того, чтобы упростить процесс последующей записи в блоке 2218. Пространственные кодовые слова дублируют в блоке 2215 перед тем, как кодировать их неравномерным кодом в блоке 2214. Дублирование блоком 2215 осуществляется только важных пространственных данных, поскольку имеется большое количество пространственных данных. Например, сложный стоп-кадр может содержать 75% и более данных I-кадра. Таким образом, пространственные данные приоритезируются. Пространственные полосы для I-кадра считаются важными и дублируются, можно дублировать некоторые пространственные полосы кадров В и Р. Для В и P кадров, если обнаруживают что предопределенное количество полос, подлежит внутреннему кодированию (например на основе адаптивных весовых коэффициентов в функции сложности изображения), полоса считается пространственной.
Выходные пространственные и непространственные кодированные неравномерным кодом данные уплотнителя 2214 передаются на соответствующий вход генератора 2216 пакетов ленты, на другой вход которого поступают слова, представляющие закодированные неравномерным кодом звуковые данные с звукового выхода декодера AD-HDTV 2210. На фиг. 24 представлен общий вид формата пакета ленты. Заголовок ленточного пакета содержит поля, указывающие отметку времени в исходном потоке данных, например указывающие часы, минуты, секунды и номер кадра соответствующих данных), номер полосы данных (например, полоса 50, I-кадр), и данные продолжения, секций данных, содержащую данные специальной полосы, например, включающие информацию начального и конечного битов и секцию коррекции ошибок, содержащую, например, информацию обнаружения и исправления ошибок FEC (прямое исправление ошибок) и CRC (контроль циклическим избыточным кодом).
Продолжая рассматривать фиг. 22, отметим, что поток данных пакета ленты из блока 2216 записывается с помощью блока лентопротяжного механизма и серводвигателя 2218, который включает в себя механизмы записи и считывания и электронные схемы. Выходной сигнал поступает через преобразователь 2230 на входной селектор HDTV, как описано в связи с фиг. 10, а также на блок 2234, который удаляет дубликаты высокоприоритетных элементов, сформированные блоком 2215. Выходной сигнал из блока 2234 поступает на звуковой вход декодера в приемник HDTV. Выходной сигнал из блока 2234 обрабатывается в блоке 2238, который преобразует поток данных из блока пакетов ленты в слова MPEG и декодирует эти слова по переменной длине слова. MPEG с выхода блока 2238 поступают на видеовход MPEG-уровня декодера приемника HDT.
Во время считывания-воспроизведения записанные с магнитной ленты данные находятся в форме пакетов ленты, содержащих слова MPEG, закодированные неравномерным кодом. Объединение дублированных данных в полезный поток данных MPEG упрощается с помощью информации, содержащейся в заголовках пакетов ленты, показывающих отметку времени внутри исходного потока данных, номер полосы данных и данные продолжения. Когда каждый пакет считывается блоком 2238, данные преобразуются из неравномерного кода в слова и запоминают в памяти (например, в блоке 2332 на фиг.23). Индекс (например, в блоке 2324 на фиг. 23) заполняется информацией заголовка пакета. Компьютерный контроллер (блок 2322 на фиг. 23) решает, какие блоки слов MPEG следует подавать для формирования выходного потока слов MPEG.
Основные элементы магнитофона MPEG-уровня показаны на фиг. 23. Элементы 2310, 2312, 2314, 2316, 2318, 2320, 2322, 2324, 2330, 2332 и 2340 аналогичны при работе элементам 1210, 1212, 1214, 1216, 1218, 1220, 1222, 1224, 1230, 1232, 1240 фиг. 12. Блок 2311 соответствует блокам 2211 и 2212 на фиг. 22. Эластичное буферное устройство в блоке 2311 достаточно эластично для того, чтобы обеспечить приемлемую скорость кодирования неравномерным кодом. Данные элементы хронирования преобразуют в локальные сигналы синхронизации кадров. Кодер 2335 неравномерного кода (например, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)) сжимает MPEG битовый поток MPEG для эффективного запоминания, используя таблицы стандартного MPEG. Декодер 2326 неравномерного кода впоследствии аннулирует это кодирование. Декодер 2326 может быть выполнен декодером (неравномерного кода) в блоке 2311, поскольку запись и воспроизведения производятся не одновременно.
Память 2332 запоминает значение GOP кодовых слов MPEG. Анализирующий процессор 2330 записывает данные, когда выходной процессор 2340 считывал данные. Процессор анализа слов MPEG 2330 вырабатывает адреса считывания/записи для памяти слов 2332. Во время записи процессор 2330 осуществляет поиск кодовых слов начала полос в потоке слов, считает все пространственные макроблоки, распределяет полосы дубликатов и подает полосы дубликатов для записи. Во время считывания процессор 2330 заполняет память слов 2332, сканирует заголовки пакетов ленты и создает статью индекса полосы для каждого элемента. Память индексов полос 2324 принимает данные из анализирующего процессора 2330, в то время как процессор 2330 заполняет память слов 2332. Эта память управляется компьютерным контроллером 2322.
Выходной процессор 2340 вырабатывает адреса считывания для памяти 2332 во время воспроизведения на основании содержаний памяти индексов полос 2324 и индексов, вырабатываемых контроллером 2322. Контроллер 2322 загружает память обратного магазинного типа в выходном процессоре 2340 адресной информацией и функциональными командами, а в режиме считывания контроллер 2322 обеспечивает индексы полос для выходного процессора 2340. Выходной процессор 2340 вырабатывает уровни потока MPEG выше уровня полос и поток выходных кодовых слов, содержащий сигнал синхронизации кадров.
Работа системы MPEG-уровня в режиме медленных скоростей в основном, аналогична вышеописанной работе в связи с системой уровня элемента. Короче говоря, GOP данных хранится в памяти слов 2332. Когда использователь (или хронизатор) вызывает следующий кадр, то, есть возможно, он поступает из памяти. Если таких данных нет в памяти, магнитную ленту заставляют двигаться для того, чтобы получить необходимые данные GOP. Данные, подлежащие выводу на приемник, повторно считывается из памяти. При этом подходе, синхронизацию кадров осуществляют вырабатываемым на месте сигналом, подаваемым к началу данных для каждого кадра. Все слова для выходного кадра подаются в пределах времени продолжительности кадра.
Для работы в режиме быстрых признаков, память слов заполняют данными. Индексы полос 2324 содержат информационные биты, указывающие, вся ли полоса получена (и если так, то какая), получено ли начало полосы, или получен ли только конец полосы. Контроллер 2322 перераспределяет полосы с целью образования кадров, основываясь на проверке содержания индекса 2324. Действительные полосы подаются выходным процессором 2340 под управлением контроллера 2322.
Операции, выполняемые видеомагнитофоном в режиме специальных признаков, можно усилить и содействовать этому путем использования "битов (управления) признаков". Эти биты можно выгодно вводить, например, в заголовки элементов данных системы AD-HDTV. Ответ на эти биты может быть получен в телевизионном приемнике для выполнения функции данного признака посредством операций, выполненных в значительной степени или полностью в приемнике, а не в магнитофоне AD-HDTV формат данных. Как описано выше, формат данных AD-HDTV включает элементы синхронизации. Эти элементы синхронизации указывают декодер, когда следует декодировать специфичный кадр. Элементы синхронизации содержат временный репер, который указывает какой кадр должен быть декодирован в тот момент, когда приходят элементы синхронизации. В элементе синхронизации имеется участок памяти для дополнительной информации. Именно в элемент синхронизации вводятся дополнительные биты признака. Так как декодер требует элемента синхронизации для декодирования изображения, биты признака будут поступать к декодеру, когда следует обрабатывать изображение. Компьютер управления 1222 на фиг. 12 под действием управлений пользователя осознает, в каком режиме работает магнитофон. Компьютер управления загружает регистр в выходном процессоре элементов 1240 со значениями битов признаков, подлежащих введению в известные позиции подлежащих формированию элементов синхронизации.
Можно вводить битовое поле для индикации и подачи команды на приемник и снова показать последний кадр. В некоторых приемниках AD-HDTV последним кадром является прошедший (I или Р) стационарный кадр. В других приемниках последним кадром является последний отображенный кадр. Другой бит может соответствовать команде: "декодировать, но не воспроизводить". В некоторых приемниках этот бит может выполнять действие выравнивания последнего отображаемого кадра в выходном буфере во время генерирования новых кадров. Другой бит может представлять команду "принять этот кадр". Эта команда может быть предназначена для того, чтобы принять данный кадр, даже если он оказался за пределами ожидаемой временной последовательности. Это действие может начинаться при следующем временном репоре кода начала MPEG-изображения (который предшествует кадру) в потоке данных, который согласует этот временной репор элемента синхронизации. Комбинацию этого бита и бита "показать последний кадр" снова можно использовать в приемнике для вырабатывания нового стоп-кадра. Другой бит "игнорировать входные данные" можно использовать для пропускания входных данных для данного кадра, оставляя текущее состояние неизменным (фиксированные кадры, векторы движения, память маскировки ошибок и т.д.) и блокирования последующих проверок последовательности данных. Другие биты признаков могут представлять команды разрешения нормального звукового воспроизведения, полного выключения звука, или выключить звук только тогда, когда имеются чрезмерные прерывания данных для того, чтобы избежать неприятные шумы.
В режиме признака воспроизведения с медленной скоростью может потребоваться, чтобы лентопротяжный механизм работал как челнок, проходя по некоторым дорожкам перед тем, как потребуются данные. Электроника считывания включает в себя буферную память достаточно большой емкости, чтобы запоминать GOP входных данных и кадр выходных данных для передачи на выход. Это не является чрезмерной емкостью памяти, так как данные на зтой стадии сжимаются. Соответствующим образом управляемое ускорение движения магнитной ленты можно достигнуть посредством имеющихся в настоящее время лентопротяжных механизмов и контроллеров. Примерная последовательность операции заключается в следующем.
При движении магнитной ленты вперед с нормальной скоростью, буферная память элементов периодически проходит по своей емкости (адреса памяти), запоминая текущую GOP, когда она записывается в буфер. Контроллер признаков магнитофона (например, блок 1222 на фиг. 12) определяет текущую позицию в потоке пакетов ленты и соответствующую текущую позицию во входном потоке данных AD-HATV. Эту информацию передают посредством GOP и номера кадра, временным репором заголовка изображения для MPEG потоков битов MPEG, информацией временного репора элементов синхронизации из потока данных AD-HDTV и счетчиком команд для всех типов обслуживания. Вся такая информация содержится в заголовках, проверяемых контроллером признаков.
Телезритель приводит в действие регулятор движения ленты "задержка", магнитофон продолжает читать текущую GOP, заполняя буферную память всей стоящей GOP элементов. Контроллер движения ленты определяет границу GOP по элементам, путем сканирования заголовков высокоприоритетных видео элементов для кадра типа "О", буферизируя низкоприоритетные данные записываются в памяти и отмечая соответственный номер кадр. Затем запомненные заголовки низкоприоритетных элементов просматриваются в отношении "O"-го типа кадров с подходящим номером кадра. Соответственный текущий временный репер элементов синхронизации ("линеаризованный" для того, чтобы указать установленный порядок отображения кадров) определяет стоп-кадр. Другие элементы синхронизации в заголовке заменяются контроллером признаков элементами синхронизации, содержащими биты признаков, указывающие, что подлежат выполнению следующие функции: СТОЛ-КАДР, ИГНОРИРОВАНИЕ ДРУГИХ ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ, ВЫКЛЮЧЕНИЕ ЗВУКА. Контроллер признаков заменяет дополнительные видеоэлементы нулевыми элементами, когда продолжает действовать признак "стоп-кадра". Введение нулевых элементов в поток данных во время режима стоп-кадра удобно устраняет необходимость остановки и пуска потока данных, устраняя тем самым проблемы тактирования и синхронизации. При замене нулевых элементов, контроллер признаков последовательно вырабатывает номер последовательности типов обслуживания в заголовке, чтобы подтвердить поток данных элементами замены. Этот номер последовательности используют в системе AD-HDTV, например для содействия обнаружению потерянных или ошибочно расположенных пакетов или взаимозамененных типов обслуживания.
Лентопротяжный механизм, считывающий к концу GOPa, плавно останавливает магнитную ленту, слегка отводит назад и подготавливает к возобновлению считывания пакетов ленты следующего GOPa. В этот момент пользователь все еще видит изображение стоп-кадра. В этот момент команды пользователя, вероятно включают "СЛЕДУЮЩИЙ КАДР", "ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ КАДР", "ПРОИГРЫВАНИЕ".
Если пользователю требуется следующий кадр, выполняются следующие этапы. Если следующего кадра нет в памяти, магнитная лента продолжает двигаться вперед. Первым записанным в буферную память кадром является I-кадр, в начале следующего GOP, после которого в память записываются следующие кадры В и P, благодаря чему буфер содержит полный новый GOP. Видеоэлементы типа обслуживания для следующего кадра последовательно передаются в приемное устройство. И здесь, если видеоэлементов нет в следующем кадре, они заменяются нулевыми элементами. Тактовые элементы, соответствующие следующему кадру, могут находиться или не находиться в памяти элементов. Если контроллер признаков определит, что они имеются в буфере, их изменяет контроллер таким образом, чтобы согласовать с тактированием и последовательным распределением, вырабатываемым посредством магнитофона. Если их нет в буфере (кольцеобразное тактирование), магнитофон вызывает генерирование элемента тактирования. Этот элемент синхронизации содержит бит признака "ПРИЕМ ЭТОГО КАДРА" и бит признака "ПОКАЗ ПОСЛЕДНЕГО КАДРА СНОВА", которые вызывают корректирование приемом отображенного изображения посредством показа последнего кадра.
Если пользователю требуется предыдущий кадр, осуществляются следующие этапы. Контроллер признаков понимает, какие стабильные кадры хранятся в приемнике. Если требуемый предыдущий кадр можно сформировать из существующих стабильных кадров, хранящихся в приемнике, и из входных данных для требуемого кадра (т.е. требуемый кадр представляет B-кадр после P-кадра, в порядке передачи) элементы для корректирования отображения на приемник создаются, используя процедуру, описанную в предыдущем параграфе. Если требуемый кадр представляет собой I-кадр, P-кадр или B-кадр после I-кадра, вызывается реверсирование движения магнитной ленты и воспроизведение полной предшествующей GOP.
Таблица, приведенная на фиг. 20, указывает взаимосвязь кадров при ступенчатом перемещении магнитной ленты вперед и назад. В этой таблице строка "порядок передачи" указывает, что на магнитную ленту записывается то, что появляется на выходе магнитофона. Предполагая, что в буферной памяти хранится GOP, состоящая из 9-14 кадров, строка "отображенный кадр" указывает, какой кадр может быть отображен в то время, когда имеется переданный кадр. B-кадры могут отображаться, когда они поступают, а стабильные кадры (I и Р) могут отображаться тремя кадрами после того, как они поступили.
В следующих примерах предполагается, что когда магнитная лента ступенями перемещается вперед, с ленты только считали GOР, содержащую 9-14 кадры. Для того, чтобы отобразить кадр 6, требуется только кадр 6, и он уже хранится в памяти стабильных кадров приемника. Приемник всегда запоминает два стабильных кадра для того, чтобы иметь возможность сформировать B-кадр. Подается кадр 9, а отображается кадр 6. Следующий шаг вперед требует данных в отношении кадра и в отношении стабильных кадров 6 и 9, которые имеются в памяти кадров приемника.
При шаге назад предполагается, что та же GOP находится в памяти буфера элементов (блок 1232 на фиг. 12). Первым будет отображен кадр 14. Предыдущим кадром был отображен кадр 15, поэтому предполагается, что он должен был быть в памяти приемника. Кадр 14 требует данных из стабильного кадра 12, а кадр 12 требует данных из стабильного кадра 9. Полная GOP должна быть выведена на приемник для того, чтобы приемник подготовить к отображению кадра 14.
Возвращение назад к кадру 13, а затем к кадру 12 менее трудное, так как требуемые стабильные кадры уже хранятся в памяти приемника. Кадр 11 требует воспроизведения GOP для подачи кадра 9 в приемник. Кадрs 10 и 9 следуют без труда. Следующий шаг назад к кадру 8 инициирует целый каскад. Кадр 8 требует стабильного кадра 6, которого нет в памяти приемника, и кадр 6 отсутствует в текущей GOPa в буферной памяти элементов магнитофона. Кадр 6 требует кадр 3, который требует кадр 0. Таким образом, полная предшествующая GOP (кадры 0-8) должна считываться с магнитной ленты. В соответствии с этим кадры 0 и 3 поступают к приемнику в качестве стабильных кадров. Затем кадр 6 поступает в приемник, причем кадры 3 и 6 теперь являются стабильными. Затем GOP, содержащая кадры 9-17, вновь принимается посредством продвижения магнитной ленты вперед и запоминания в памяти элементов, а кадр 9 подается в приемник. Кадры 6 и 9 теперь являются стабильными кадрами, благодаря чему можно сформировать кадр 8 и подать на приемник.
Время ответа пользователю на запрашиваемый этап может изменяться в зависимости от типа кадров, которые требуются. Для тех кадров, для которых информация имеется в буферной памяти, новое изображение можно формировать и представлять почти немедленно, например, приблизительно через 33 мс. Пример каскада, описанный в предыдущем параграфе, занимает значительно больше времени, так как этот пример содержит повторное расположение магнитной ленты к началу предыдущей GOP (100 мс) , считывание предыдущей GOP, подавая кадры 0, 3 и 6 (300 мс), считывание кадров 9, 7, 8 (1/2 времени GOP, 150 мс) и время представления (33 мс), что составляет в общем 600 мс. Это чрезвычайно длительное время для получения ответа пользователем. Другие признаки медленной скорости для пользователя, такие как медленное движение и реверс, можно рассматривать как предсказуемую серию шагов неподвижных ("стоп") кадров. Такие шаги преимущественно предпринимаются в приемнике под действием информации, такой как описано выше биты признаков, поступающие на приемник с магнитофона.
Таким образом, например, именно приемник вырабатывает отображение стоп-кадров, используя свою внутреннюю память и схемы обработки-декодирования в ответ на управляющий бит, обеспечиваемый магнитофоном, под действием управляемого запроса пользователя. Медленные скорости можно получать ступенчатым и затем повторения кадров с необходимой частотой для поддержания плавной скорости.
Ранее упоминаемую систему AD-HDTV, иногда называемую системой ADTV, передали FCC/ACATS для проведения непрерывного испытания и анализа передовым телевизионным центром испытаний (А
Формула изобретения: 1. Система видеозаписи-воспроизведения для обработки цифрового телевизионного сигнала высокой четкости, содержащая входное средство для приема потока цифровых данных, содержащего видеоинформацию, средство записи-воспроизведения, реагирующее на указанный поток данных, выходную схему, реагирующую на преобразованный сигнал от средства записи-воспроизведения, для передачи информации, включающей преобразованную информацию, к процессору изображения дисплея при его наличии, отличающаяся тем, что содержит схему управления признаком, реагирующую на входной управляющий сигнал от пользователя, для генерирования данных признака видеосигнала записи-воспроизведения для определения операции процессора изображения дисплея, в результате которой в ответ на данные признака, подаваемые от системы видеозаписи-воспроизведения к процессору изображения дисплея при его наличии, по меньшей мере, одна функция признака видеосигнала записи-воспроизведения облегчена операциями, выполняемыми в целом или частично в процессоре изображения дисплея, и схему передачи сигнала, соединенную со схемой управления признаком, для передачи данных признака к выходной схеме.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что данные признака представляют собой команду выполнения по меньшей мере одной из следующих функций: а) повторить отображение кадра изображения для получения изображения стоп-кадра, б) декодировать, но не отображать кадр изображения, в) принять кадр изображения вне последовательности, г) пропустить заданные данные для данного кадра изображения, д) приглушить звуковую информацию.