專利名稱：圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備及方法
本申請是1994年4月4日遞交的第94103554.9號專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一個圖象處理設(shè)備，它包括一套圖象采集系統(tǒng)用以對獲自圖象采集系統(tǒng)的攝影圖象進行壓縮的壓縮處理裝置。


圖1是顯示一常規(guī)例子結(jié)構(gòu)的方框圖，其中，一臺攝像機與一臺數(shù)字化視頻磁帶錄像機聯(lián)成一體以便數(shù)字化記錄一個視頻信號。
在圖1所示的范例中有一套圖象采集設(shè)備10，它帶有補色濾波器，對場存貯器存貯的電荷進行偽隔行讀入。特別如圖2所示，與圖象采集設(shè)備10一起被提供的還有一個鑲嵌式彩色濾波器，它由白(W)、青(Cy)、黃(Ye)、綠(G)這些濾波器元素組成，圖象采集設(shè)備10輸出上下兩相鄰行相加的和值，一個亮度信號處理電路12對圖象采集設(shè)備10輸出的兩相鄰象素的值進行加和，從而形成一個亮度信號。一個色度信號處理電路14獲取兩相鄰象素值的差，從而形成色差信號。
更為特別的是，從第n行獲得的亮度信號Yn和第n＋1行獲得的亮度信號Yn＋1有如下關(guān)系式Y(jié)n＝(W＋Cy)＋(G＋Ye)Yn＋1＝(W＋Ye)＋(G＋Cy)，且與之相聯(lián)系的色度信號Cn和Cn+1有如下關(guān)系Cn＝(W＋Cy)－(G＋Ye)Cn＋1＝(W＋Ye)－(G＋Cy)如果每個濾波元素W的特性等于R(紅)、G(綠)和B(蘭)相加之和，也就是R＋G＋B；每個濾波元素Cy的特性等于B＋G；每個濾波元素Ye的特性等于Ye＝R＋G，就可得出下列等式Y(jié)n＝Y(jié)n＋1＝2R＋4G＋2BCn＝2(B－G)Cn+1＝2(R－G)如圖2所示，在偶場和奇場中，被加在一起的上下相鄰行的數(shù)目是不同的，借此獲得一個隔行信號。為了完成這個相加過程，圖象采集設(shè)備10需要一個光電轉(zhuǎn)換元件，其行數(shù)應相當于每幀中所包含的行數(shù)(城NTSC制中為525行)，對于NTSC系統(tǒng)來說，在圖1所示的圖象采集設(shè)備10的行標Lm中，m等于525。
由亮度信號處理電路12產(chǎn)生的亮度信號Y和一個由色度信號處理電路14產(chǎn)生的色度信號C，在存貯器控制電路18的控制下被存貯于一個圖象存貯器16中。當一幀的圖象數(shù)據(jù)被存入圖象存貯器16時，運動檢測電路20將對運動圖象部分和靜止圖象部分進行分辨。一個圖象壓縮電路22利用存在于圖象中的相關(guān)性對圖象存貯器16提供的圖象數(shù)據(jù)進行壓縮。此時，圖象壓縮電路22根據(jù)運動檢測電路20提供的檢測結(jié)果在靜止圖象部分和運動圖象部分之間相應轉(zhuǎn)換壓縮算法。
被壓縮的圖象數(shù)據(jù)提供給圖象記錄設(shè)備24。圖象記錄設(shè)備24在記錄媒介上對已經(jīng)壓縮的圖象數(shù)據(jù)進行記錄。
系統(tǒng)控制電路26按照鍵盤操作設(shè)備28的操作對整個過程進行控制。
在上面描述的過程中，偽隔行場圖象被壓縮并被記錄于記錄媒介上。
在常規(guī)例子中，壓縮處理是在場圖象組成幀圖象后進行的，這樣就造成一個問題如果一個快速運動物體的場圖象組成一幀圖象，所得到的圖象就有可能象圖3(a)到(c)顯示的那樣變模糊，圖3(a)顯示了一幅奇場圖象，圖3(b)顯示了一幅后繼的偶場圖象，而圖3(c)顯示了奇場和偶場圖象結(jié)合得到的幀圖象。
圖象的壓縮利用了圖象中空間和時間軸方向顯示出的相關(guān)性。通常，一幅畫幀面圖片的垂直行距比場圖片的垂直行距要小，且具有更強的相關(guān)性。正是由于上面所說的原因，常規(guī)例子中采取了在幀圖象的靜止圖象部分和運動圖象部分之間進行壓縮算法適應性轉(zhuǎn)換的壓縮方法。
因此，常規(guī)例子中必需一個用以檢測靜止圖象部分和運動圖象部分的運動檢測電路；此外還需要有相當高的檢測精確度。這一問題使得電路尺寸的減小變得十分困難。
正如熟悉此技術(shù)的人們所知的那樣，由于傳統(tǒng)的攝錄一體型VTR(視頻磁帶錄象機)不能適合許多不同的電視標準，就需要準備多種不同型號的攝錄一體型VTR，以便根據(jù)個別需要而選擇使用。隨著廣播系統(tǒng)的多樣化，越來越需要在不同國家之間交換節(jié)目軟件帶或是制作能適用于多種廣播系統(tǒng)的軟件。然而，要處理多種廣播系統(tǒng)就需要多種現(xiàn)有的VTR以解決將會遇到的實際不便。正因如此，人們渴望有一種能適用于多種廣播系統(tǒng)的VTR單元。
又如那些熟悉本學科技術(shù)的人們所知，用于記錄和回放一個數(shù)字化視頻信號的系統(tǒng)是根據(jù)所需的圖象質(zhì)量或可被記錄/回放的數(shù)據(jù)率而分別設(shè)計的。然而，如果系統(tǒng)的設(shè)計在決定圖象質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)—編碼采樣頻率上有所不同，那么當一個系統(tǒng)被聯(lián)入另一視頻系統(tǒng)時就會出現(xiàn)各種各樣的問題。
這樣的傳統(tǒng)系統(tǒng)是根據(jù)對圖象質(zhì)量的個別要求而單獨設(shè)計的，它們的問題是，不可能在不同系統(tǒng)之間通過某種媒介不費力地交換圖象數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明的目的就是要提供一種能解決上述問題的圖象處理設(shè)備。
為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面就是相應提供了一套圖象處理設(shè)備，它包括具有多種圖片方式的圖象采集裝置，用于對圖象采集裝置輸出的圖象采集信號進行壓縮處理的壓縮處理設(shè)備，該壓縮設(shè)備具有多種壓縮方式，以及選擇裝置，以便相應于圖象采集設(shè)備選定的圖片方式為壓縮處理設(shè)備選擇一種壓縮方式。
根據(jù)上述安排就有可能充分利用壓縮處理設(shè)備的效能，使高圖象質(zhì)量和高壓縮率的實現(xiàn)成為可能。
本發(fā)明的另一目的是提供一套視頻記錄設(shè)備、一套視頻回放設(shè)備和一套視頻記錄、回放設(shè)備；如能夠相應于多種電視標準實現(xiàn)攝像、信號壓縮處理和視頻記錄的、具有多種方式的攝錄一體化的VTR。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一方面就是提供一套視頻記錄設(shè)備，它包括可以適用于多種電視標準的圖象采集設(shè)備，用于根據(jù)眾多電視標準中選擇某一種標準以某一壓縮率對圖象采集設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)進行壓縮并且把壓縮后的數(shù)據(jù)和用于識別被選定的電視標準的識別信息記錄在記錄媒介上的記錄設(shè)備、設(shè)置選定電視標準的設(shè)置設(shè)備，以及相應于設(shè)置設(shè)備的設(shè)定對圖象采集設(shè)備和記錄設(shè)備進行控制的控制裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的又一方面就是提供了一套視頻回放設(shè)備，它包括回放設(shè)備和控制設(shè)備，回放設(shè)備從記錄有視頻數(shù)據(jù)和識別信息的記錄媒介獲得電視標準和用于識別電視標準的識別信息，從而相應地回放視頻數(shù)據(jù)并對視頻數(shù)據(jù)進行擴展(expansion)解壓縮處理；控制設(shè)備根據(jù)從記錄媒介讀出的識別信息對回放設(shè)備進行控制。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一套視頻記錄和回放設(shè)備，它包括用于把對應于第一種電視標準的第一種視頻信號轉(zhuǎn)換成對應于第二種電視標準的第二種視頻信號的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器；在記錄媒介上記錄第一種或第二種視頻信號的記錄設(shè)備；把從系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器得到的第一或第二種視頻信號提供給記錄設(shè)備的轉(zhuǎn)換設(shè)備；把第一或第二種視頻信號從記錄媒介讀出的回放設(shè)備，以及把回放設(shè)備回放的第一種視頻信號提供給系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器的信號提供設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的前兩個方面，只要有一臺單獨的攝錄一體VTR，就可以根據(jù)能適用于多種電視標準的不同壓縮方式自動完成記錄和回放處理。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器在記錄和回放過程中都被使用，這樣就有能根據(jù)一個所需電視標準對一個視頻信號進行記錄或回放，或者為監(jiān)視器提供一個視頻輸出。
與用于解決上述問題的本發(fā)明的又一方面相對應，這里提供了一套視頻系統(tǒng)，它包括記錄設(shè)備和回放設(shè)備，記錄視頻信息，這些信息被分層編碼，及按照視頻信息的分層結(jié)構(gòu)和具有不同記錄處理的多種記錄方式中至少一種記錄方式在記錄媒介上形成數(shù)據(jù)記錄區(qū)域；回放設(shè)備根據(jù)至少一種記錄方式和分層結(jié)構(gòu)設(shè)置一種回放方式，或是不管記錄方式而在分層結(jié)構(gòu)的某一范圍內(nèi)設(shè)置一種回放方式。
根據(jù)以上方面，有可能根據(jù)回放邊界的情況把以某種記錄方式記錄在信號記錄媒介上的數(shù)據(jù)按某種任意回放方式進行回放處理。被記錄的數(shù)據(jù)只能從一個數(shù)據(jù)記錄區(qū)域被回放，該區(qū)域與被分層記錄在記錄帶上的信息中的某一信息層次對應。
本發(fā)明的上述及其它目的、特點和優(yōu)越性將在下面對本發(fā)明的推薦實施例及其附圖的詳盡描述中得到充分體現(xiàn)。
圖1是一張傳統(tǒng)的攝錄一體化數(shù)字記錄設(shè)備的方框圖；圖2是圖1所示的圖象采集設(shè)備的彩色濾波單元排列和電荷讀出方式的說明圖；圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)說明了由于場圖象結(jié)合造成的幀圖象的模糊；圖4是與本發(fā)明一種實施例相應的圖象處理設(shè)備的方框圖；圖5是圖4所示的圖象采集設(shè)備的彩色濾波單元布局和電荷讀出方式的說明圖；圖6是與本發(fā)明第二種實施例相應的攝錄一體型視頻記錄設(shè)備的方框圖；圖7是圖6所示的廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路某一范例的方框圖；圖8是用于長寬比轉(zhuǎn)換中的一個側(cè)掩蔽系統(tǒng)”(side panelsystem)說明圖；圖9是用于長寬比轉(zhuǎn)換中一個“壓縮系統(tǒng)”(squeeze system)的說明圖；圖10是用于長寬比轉(zhuǎn)換的一個“信箱系統(tǒng)”(letter boxsystem)的說明圖；圖11是操作方式的對比表格；圖12是圖6所示的視頻攝相機結(jié)構(gòu)的方框圖13是圖6所示實施例中圖象壓縮電路的方框圖；圖14是圖13所示的分塊電路生成的分塊的說明圖；圖15是一個奇場和一個偶場中象素排列的說明圖；圖16是圖13所示的離散余弦變換(DCT)電路的輸出說明圖；圖17是一個Z字形掃描的說明圖；圖18是一臺數(shù)字視頻帶記錄器的記錄系統(tǒng)電路方框圖；圖19是磁帶上記錄磁跡模式的說明圖；圖20是子編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖；圖21是數(shù)字視頻帶記錄器中回放系統(tǒng)的方框圖；圖22是各類方式的記錄特性表；圖23是一張低帶記錄方式(SD—Low)所用磁頭的說明圖；圖24是一張顯示高帶(SD—High)記錄方式中某個場的磁跡的說明圖；圖25顯示了低帶模式中完成的磁頭轉(zhuǎn)換的時序；圖26是顯示高帶方式所用磁頭的說明圖；圖27顯示了高帶方式中某個場的磁跡；圖28顯示了高帶方式中完成的磁頭轉(zhuǎn)換的時序；圖29顯示了一個用于高清晰度(HD)方式的磁頭；圖30顯示了高清晰度方式下某個場的磁跡；圖31顯示了高清晰度方式下進行磁頭轉(zhuǎn)換的時序；圖32是一張回放期間的方式識別流程圖33是用做上轉(zhuǎn)換器的某一廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器范例的方框圖；圖34顯示了相應于本發(fā)明另一實施例的視頻記錄和回放設(shè)備的方框圖；圖35是相應于本發(fā)明另一實施例的方式設(shè)置處理的流程圖；圖36是爬坡聚焦調(diào)整的原理說明圖；圖37顯示了電視制式和頻率特性的相互關(guān)系；圖38顯示了相應于本發(fā)明另一實施例的分層VTR記錄設(shè)備框圖；圖39是一張分層VTR記錄設(shè)備的SD記錄操作的概念圖；圖40是一張分層VTR記錄設(shè)備的HD記錄操作的概念圖；圖41是相應于本發(fā)明另一實施例的分層VTR回放設(shè)備(HD)的方框圖；圖42是分層VTR復制設(shè)備的HD回放操作的概念圖；圖43是一張由分層VTR復制設(shè)備實施的，從以HD方式記錄的媒介進行SD復制的概念圖；圖44是顯示分層VTR對SD記錄進行SD回放操作的概念圖；圖45顯示了分層VTR對HD記錄進行SD回放的磁跡圖；圖46顯示了分層VTR中用于HD和SD方式的兩種磁跡傾角；圖47是一張分層VTR對SD信號進行回放的方式清單；圖48是一張分層VTR對HD信號進行回放的方式清單；
圖49是一張顯示一層分層VTR回放設(shè)備(SD)的說明圖。
這些實施例基于這樣的考慮，其中本發(fā)明體現(xiàn)為能夠滿足多種攝像方式和電視標準、能對分層編碼的視頻信號進行記錄和回放處理的圖象處理設(shè)備。
本發(fā)明的每一實施例將在下面與附圖參照著做出描述。
圖4是顯示與本發(fā)明一個實施例相應的圖象處理設(shè)備的方框圖，圖象采集設(shè)備30可以選擇性完成場和幀讀入操作，而圖象采集設(shè)備30的彩色濾波器排列與圖1所示的圖象采集設(shè)備10中的相同。盡管圖象采集設(shè)備10被用于輸出每相鄰兩行的加和結(jié)果，本實施例中的圖象采集設(shè)備30可以如圖5所示從每對相鄰行中獨立輸出一個電信號。圖象采集設(shè)備30的場讀入操作和幀讀入操作在讀入頻率上有基本差別，而場讀入操作和畫幀入操作之間的轉(zhuǎn)換由掃描轉(zhuǎn)換電路32完成。
一個偶行處理電路34對從圖象采集設(shè)備30的偶行讀入的電信號聯(lián)系所有相鄰象素進行計算，從而得到偶場的亮度信號Ye，奇行處理電路36對從圖象采集設(shè)備30的奇行讀入的電信號聯(lián)系所有相鄰象素進行計算，從而得到奇場的亮度信號Yo。同樣，一個色度信號處理電路38對從圖象采集設(shè)備30的偶行和奇行讀入的電信號聯(lián)系所有相鄰行進行加和運算，同時聯(lián)系所有相鄰象素對相同的電信號進行減法運算，從而形成色度信號C。
特別指出，從奇偶的第n行得到的亮度信號Yn和從n＋1行得到的亮度信號Yn＋1有如下關(guān)系Yn＝W＋GYn＋1＝Cy＋Ye而與之相關(guān)的色度信號Cn和Cn＋1有如下關(guān)系Cn＝(W＋Cy)－(G＋Ye)Cn＋1＝(W＋Ye)－(G＋Cy)如果每個濾波元素W的特性等于R(紅)、G(綠)、B(蘭)的加和，也就是R＋G＋B；每個濾波元素Ye的特性等于Ye＝R＋G，就可得到如下等式Y(jié)n＝Y(jié)n＋1＝R＋2G＋BCn＝2(B－G)Cn＋1＝2(R－G)對于偶場也是同樣，亮度信號和色度信號可由類似的計算獲得。
經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的信號可由與構(gòu)成電視畫面的水平掃描行對應的行L1到Lm獲得(在NTSC系統(tǒng)中m＝525)，并被施加給偶行處理電路34、奇行處理電路36和色度信號處理電路38，同時產(chǎn)生亮度信號Ye、亮度信號Yo以及色度信號C；色度信號C對于信號Ye和Yo是通用的。
從圖象采集設(shè)備30輸出的幀攝像圖象按下列方式存在圖象存貯器42中。圖象采集設(shè)備30按行的排列順序輸出已經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的所有行的信號，或是同時按行的排列順序輸出分別經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的偶行和奇行的信號。由于開關(guān)44處于打開狀態(tài)，由偶行處理電路34產(chǎn)生的亮度信號Ye可通過加法器40而不被加，并被送到圖象存貯器42。由奇行處理電路36產(chǎn)生的亮度信號Yo和由色度信號處理電路38產(chǎn)生的色度信號C也被送至圖象存貯器42。圖象存貯器42在存貯器控制電路46控制下存貯亮度信號Ye和Yo以及色度信號C。這樣，通過一個曝光循環(huán)獲得的幀圖象就被存放于圖象存貯器42中，上面描述的操作在下文中將被稱為“幀圖象采集方式”。
把從圖象采集設(shè)備30獲得的場攝像圖象組合以形成幀圖象并把所得幀圖象存于圖象存貯器42的操作按以下方法完成。圖象采集設(shè)備30按行序把已經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的所有行的信號輸出，或是同時按行序輸出分別經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的偶行和奇行的信號。在這個讀入階段中，奇場的圖象數(shù)據(jù)被首先存于圖象存貯器42中。應特別指出的是，圖象存貯器42同時存貯由奇行處理電路36產(chǎn)生的奇場亮度信號Yo和由色度信號處理電路38產(chǎn)生的色度信號C。
在下一場中，開關(guān)44被接通，且圖象存貯器42在一種讀改寫的方式下運行，從而把已被存貯的亮度信號Yo通過開關(guān)44返送回加法器40，類似于上面所說的奇場，圖象采集設(shè)備30按行序輸出已經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的所有行的信號，或是同時按行序輸出分別經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的偶行和奇行的信號。在這個讀入階段，偶行處理電路34和色度信號處理電路38工作，而加法器40對從圖象存貯器42送回的亮度信號Yo和由偶行處理電路34產(chǎn)生的亮度信號Ye相加。這樣就可能得到與前面所描述的傳統(tǒng)范例的兩行加和結(jié)果相類似的結(jié)果。圖象存貯器42順序把加法器40的輸出結(jié)果和色度信號處理電路38的輸出結(jié)果存入預先指定的存貯地址。這樣，由兩個曝光循環(huán)得到的場圖象被結(jié)合成一幀圖象就被存在圖象存貯器42中。上面所描述的操作被稱為“場圖象采集方式”。
當一幅幀的圖象數(shù)據(jù)被存于圖象存貯器42，圖象壓縮電路48就根據(jù)來自系統(tǒng)控制電路52的控制信號對存于圖象存貯器42中的圖象數(shù)據(jù)進行壓縮。例如，根據(jù)當時是處于幀圖象采集方式還是場圖象采集方式，一個塊將由諸如DCT(離散余弦變換)的塊編碼產(chǎn)生，這個塊在圖象壓縮處理中是一主要單元，并被判定為是基于場的塊還是基于幀的塊。
從圖象壓縮電路48輸出的被壓縮圖象送至一個圖象記錄設(shè)備50，而圖象記錄設(shè)備50把被壓縮的圖象數(shù)據(jù)記錄在記錄媒介上。
系統(tǒng)控制電路52根據(jù)鍵盤操作設(shè)備54的操作對整個設(shè)備進行控制。
自然，還可以從不同的壓縮編碼系統(tǒng)中選擇不同于DCT的壓縮系統(tǒng)。例如，如果采用予測編碼系統(tǒng)中的差值脈沖編碼調(diào)制(DPCM)系統(tǒng)，當使用水平方面比豎直方向具更高相關(guān)性的場圖象采集方式時，壓縮可由一個在水平方向進行差值計算的水平DPCM系統(tǒng)完成，而當使用垂直方向比水平方向具有更高相關(guān)性的幀圖象采集方式時，壓縮則由一個在垂直方向進行差值計算的垂直DPCM系統(tǒng)完成。
在上述實施例中，基于場圖象壓縮與基于幀圖象壓縮之間的轉(zhuǎn)換是場圖象采集方式和幀圖象采集方式中哪一個被選擇而進行的。然而事實上，我們也可以采用這樣的裝置，它可以根據(jù)是基于場圖象壓縮還是基于幀的圖象壓縮被選用來選擇采用場圖象采集方式還是幀圖象采集方式。換言之，我們可以通過場圖象采集方式或是幀圖象采集方式與基于場圖象壓縮或是基于幀的圖象壓縮的結(jié)合來減小圖象質(zhì)量的下降。
下面將要描敘本發(fā)明的另一實施例，其中本發(fā)明體現(xiàn)為一套攝錄一體型的視頻記錄設(shè)備，它可以和現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)(例如NTSC系統(tǒng)(SD))和高清晰度電視系統(tǒng)(如“high—vision”系統(tǒng)(HD))兼容，還可完成攝像機攝像、壓縮處理，以及針對圖象結(jié)構(gòu)(SD和HD)、各自擁有不同圖象設(shè)計質(zhì)量的兩種層次的記錄。圖6是一張整個設(shè)備方框圖。
參照圖6，HDTV攝像機60被用于輸出一個高清晰度電視信號，也就是一個HD信號。根據(jù)電視攝像標準，每幅被采集圖象的有效象素數(shù)目是水平方向1920個象素、垂直方向1035個象素，且采樣頻率是75.3MHz。攝像機60的輸出結(jié)果進入兩條不同路徑。進入其中一條路徑的信號通過廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路62到達圖象采集方式選擇電路64，而進入另一路徑的信號直接送至圖象采集方式選擇電路64。
廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路62是一個下轉(zhuǎn)換器，用以把一個HD信號轉(zhuǎn)換成適用于標準廣播系統(tǒng)(下文稱做SD系統(tǒng))中的NTSC、PAL和SECAM系統(tǒng)中任意一種的信號。
圖7顯示了廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路62把HD信號轉(zhuǎn)換成NIS(信號的一個例子。由于HD信號的長寬比是16∶9而SD信號的長度比是4∶3，長度比轉(zhuǎn)換電路100把16∶9的長寬比轉(zhuǎn)換成4∶3。
特別指出，我們有可能從一個“側(cè)掩蔽系統(tǒng)”中選擇一個所需系統(tǒng)，這時high—vision圖象的左、右末端部分被擋去(參見圖8)；一個high—vision圖象在水平方向上被壓縮的“壓縮系統(tǒng)”(或“全顯示系統(tǒng)”)(參見圖9)和一個長寬比為16∶9的圖象按長寬比4∶3顯示的“信箱系統(tǒng)”(參見圖10)。在信箱系統(tǒng)中，盡管空余空間形成于圖象的頂部和底部，它的被顯示為黑色。側(cè)掩蔽系統(tǒng)或壓縮系統(tǒng)適用于把HD信號轉(zhuǎn)變?yōu)镹TSC制，而在需要充分利用HD攝像機60的像場角的情況下，信箱系統(tǒng)更為合適。
HD信號和SD信號在水平掃描行數(shù)上有很大差別。掃描行數(shù)轉(zhuǎn)換電路102把長寬比轉(zhuǎn)換電路100的HD輸出的水平掃描行數(shù)轉(zhuǎn)換成適用于SD系統(tǒng)的水平掃描行數(shù)。舉例來說，所需的水平掃描行數(shù)的信號由一個垂直內(nèi)插濾波器產(chǎn)生。
場頻轉(zhuǎn)換電路104，把掃描行數(shù)轉(zhuǎn)換電路102的輸出場頻(對于高清晰度信號是60Hz)轉(zhuǎn)換成適用于SD系統(tǒng)的場頻(對NTSC系統(tǒng)來說是59.94Hz)。這個頻率轉(zhuǎn)換可由一個功能與幀同步器類似的時基校正器實時完成。
對于通常使用的幀同步器，在只有一幀存貯器容量的情況下，一幀的復蓋間隔約為33秒，從而對運動圖象產(chǎn)生一個不自然的間斷。與之相對應，運動適應型的場頻轉(zhuǎn)換適用幀差信號檢測出運動和場景變化，并在以下四個條件得以滿足的情況下完成幀跳轉(zhuǎn)。
(1)一個圖象信號表示一幅靜止圖象；(2)已有一個場景變化產(chǎn)生；(3)運動圖象區(qū)域相對較?。?4)圖象緩沖存貯器已滿。
NTSC編碼器106把場頻轉(zhuǎn)換電路104的輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換成適用于NTSC系統(tǒng)的電視信號。
在包括SD系統(tǒng)情況下的本實施例中，我們有可能選擇一種高圖象質(zhì)量方式用于商業(yè)(水平分辨能力約40線)并選擇一種標準圖象質(zhì)量方式用于家庭(水平分辨能力約230線)。在下文中，前種方式被稱為“高帶(SD—high)方式”，而后種方式被稱為“低帶(SD—Low)方式”。用于記錄HD信號的方式在下文中被稱為“HD方式”。操作者可通過操作面板92選擇設(shè)置HD方式、SD—高方式或SD—低方式，而系統(tǒng)控制電路90根據(jù)操作者設(shè)置的方式對圖象采集方式選擇電路64進行控制。圖象采集方式選擇電路64在HD方式下選擇攝像機60的HD信號輸出，而在SD—高方式或SD—低方式下選擇廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路62的輸出。
由圖象采集方式選擇電路64選擇的信號送到壓縮電路66。壓縮電路66具有多種壓縮方式(在所示例子中是方式1#和方式2#)，用以分別選擇壓縮比和壓縮編碼系統(tǒng)。壓縮比是從 和 等數(shù)值中選定的。壓縮編碼系統(tǒng)從如DCT(離散余弦)、DPCM(差值脈沖編碼調(diào)制)、Hadamard(哈達瑪)變換和ADRC中選定。在圖6所示裝置中，可把DVT和DPCM分別分配給壓縮方式1#和壓縮方式2#，壓縮比則可在單一壓縮編碼系統(tǒng)下進行改動。
壓縮電路66可以壓縮方式1#和壓縮方式2#對圖象采集方式選擇電路64的輸出進行壓縮。以壓縮方式1#和壓縮方式2#壓縮的數(shù)據(jù)都被送往壓縮方式選擇電路68，壓縮方式選擇電路68根據(jù)來自系統(tǒng)控制電路90的控制信號從以壓縮方式1#和壓縮方式2#壓縮的數(shù)據(jù)中選擇一種，并把所選擇的壓縮數(shù)據(jù)送給記錄處理電路70。
由圖象采集方式選擇電路64和壓縮方式選擇電路68選定的方式與一些因素有密切聯(lián)系，如為記錄系統(tǒng)選擇的記錄時間或圖象質(zhì)量、攝像機60采集的圖象質(zhì)量或為攝像機60設(shè)定的方式。所采用的方式將參照這些因素被自動設(shè)定。
根據(jù)后面將要描述的與記錄系統(tǒng)的關(guān)系，按各種壓縮方式被壓縮的圖象的數(shù)據(jù)率最好如圖22所示的那樣能夠用一個整數(shù)率代表其關(guān)系，如HD方式下的50Mbps，SD—高方式下的25Mbps和SD—低方式下的12.5Mbps。
記錄處理電路70對來自壓縮方式選擇電路68的已被壓縮的數(shù)據(jù)進行記錄處理，如調(diào)制并把經(jīng)處理的數(shù)據(jù)分成兩路，再分別從兩個通道輸出。記錄放大器72a和72b對記錄處理電路70的兩路輸出分別放大。旋轉(zhuǎn)磁鼓74具有兩對磁頭76a，76b，78a，78b。記錄放大器72a和72b的輸出被分別由磁頭76a、76b和78a、78b記錄于磁帶80上。對于HD方式、SD—高方式和SD—低方式中任何—種方式來說，磁帶80上產(chǎn)生的磁道寬是相同的。
伺服電路82使磁鼓馬達84以一預先設(shè)置的旋轉(zhuǎn)速度帶動旋轉(zhuǎn)磁鼓74旋轉(zhuǎn)，并使主動輪馬達86帶動主動輪88旋轉(zhuǎn)，從而引起磁帶80以一預先設(shè)置的速度運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)控制電路90根據(jù)某一操作方式給伺服電路82提供一目標值，而這個操作方式取決于由操作面板92輸入的操作命令。
圖11顯示了由操作面板92選定的方式和圖象采集系統(tǒng)，壓縮比和記錄數(shù)據(jù)率之間的關(guān)系。
圖6中的攝像機60將參照圖12被詳細說明。攝像鏡頭組110包括一個用于調(diào)節(jié)焦距的聚焦鏡110a和一個用于改變信率的變焦鏡110b，并經(jīng)過光圈112把物體的光學圖象聚焦于圖象采集設(shè)備114的光電轉(zhuǎn)換面上，一個預先設(shè)置的彩色濾波器116被連接在圖象采集設(shè)備114的光電轉(zhuǎn)換面上。
圖象采集設(shè)備114根據(jù)時鐘發(fā)生電路118提供的時鐘運行，并輸出一個電荷信號。圖象采集設(shè)備114的輸出被CDS電路120降噪，現(xiàn)由自動增益控制AGC電路122進行增益控制。AGC電路122的輸出被送往曝光控制電路124、聚焦控制電路126、自平衡調(diào)節(jié)電路128和彩色處理電路130。
驅(qū)動電路132a和馬達132b驅(qū)使聚焦鏡110a沿光軸移動，驅(qū)動電路134a和馬達134b驅(qū)使變焦鏡110b沿光軸移動，而驅(qū)動電路136a和馬達136b帶動光圈112并使其關(guān)閉或打開。
系統(tǒng)控制電路138根據(jù)曝光控制電路124的輸出控制AGC電路122的增益，并通過驅(qū)動電路136a和馬達136b控制光圈112的開啟程度。系統(tǒng)控制電路138依據(jù)聚焦控制電路126的輸出，通過驅(qū)動電路132a和馬達132b沿光軸方向調(diào)節(jié)聚焦鏡頭110a的位置，從而使攝像鏡頭組110處于清晰聚焦狀態(tài)。
白均衡調(diào)節(jié)電路128為白平衡調(diào)節(jié)而產(chǎn)生一個控制信號，系統(tǒng)控制電路138根據(jù)白均衡調(diào)節(jié)電路128的輸出對彩色處理電路130進行控制。彩色處理電路130根據(jù)AGC電路122的輸出產(chǎn)生一個白均衡亮度信號Y和色差信號R—Y和B—Y。處理電路140把從彩色處理電路130輸出的亮度信號Y和色差信號R—Y和B—Y轉(zhuǎn)換成RGB信號，而編碼器142根據(jù)處理電路140的輸出產(chǎn)生一個復合信號。編碼器還以Y/C分離形式輸出視頻信號。
自然而然，彩色處理電路130的輸出和處理電路140的輸出可做為分量輸出到外部。
顯示發(fā)生電路144在系統(tǒng)控制電路138的控制下產(chǎn)生指示操作方式、時間和數(shù)據(jù)等的顯示信號，加法器146把顯示發(fā)生電路144的輸出與編碼器142的復合輸出相加并把加法結(jié)果的信號送到電子取景器148。這樣，攝像機就可以在電子取景器148的屏幕上把要攝物體的各種信息一齊顯示出來。進一步說，由于復合信號是從下面將要描述的回放系統(tǒng)被輸入電子取景器148，就有可能顯示一幅回放出的圖象。
攝象機也可以通過對操作鍵盤150的操作來設(shè)置攝像條件，如攝像方式、攝像放大率和曝光。
如果在圖12所示的攝象機中攝像圖象的信息是經(jīng)數(shù)字化處理的，每一個輸出信號自然可以數(shù)字形式輸出。如果需要模擬輸出，可以在適當位置加入D/A轉(zhuǎn)換器和限帶低通濾波器。
圖6所示的壓縮電路66所進行的壓縮處理將在下面簡要描述。圖象的壓縮處理就是通過去除圖象的冗余來縮減數(shù)據(jù)量。對靜止圖象的壓縮利用了圖象的空間冗余。對運動圖象的壓縮在利用其空間冗余的同時還利用了其時間冗余，但其基本原理還是以靜止圖象壓縮技術(shù)為基礎(chǔ)的。
對適用于MPEG(運動圖片專聚組)標準的運動圖象壓縮的基本技術(shù)是DCT(離散余弦變換)處理、量化處理、編碼處理和運動適應處理。擴展可以認為是壓縮的逆過程。DCT處理、量化處理和編碼處理對于運動圖象壓縮和靜止圖象壓縮來說都是相同的。這些技術(shù)將按上面提及的順序在下面簡要說明。
DCT把空間坐標轉(zhuǎn)換成頻率。在壓縮的預處理中，輸入圖象被分塊于一個約為8×8個象素的象素組中。利用DCT系數(shù)的乘法處理在塊單元中進行，從而把空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻率數(shù)據(jù)。盡管數(shù)據(jù)量不是單獨由DCT減少的，但有可能把畫面中非常分散的數(shù)據(jù)集中。換言之，圖象具有將更多能量集中于低空間頻率一側(cè)的普遍傾向，而DCT能夠?qū)竺骐A段將要進行的壓縮處理完成增加壓縮比的功能。
量化處理對已由DCT處理轉(zhuǎn)化成頻率的系數(shù)字的長度進行截尾，從而縮減了數(shù)據(jù)量。例如，一個指示DCT產(chǎn)生的每個頻率成份的數(shù)據(jù)系數(shù)被一個適當?shù)闹迪喑?，而結(jié)果的小數(shù)點后面的數(shù)字都被舍去。通過舍去小數(shù)點后面的數(shù)字，我們可以減少表示每個系數(shù)所需的位數(shù)，從而減少數(shù)據(jù)總量。通過對每個頻率分量設(shè)置一個除數(shù)，我們就可以在保證所需圖象質(zhì)量的前提下提高壓縮比。
編碼處理按照每個數(shù)據(jù)的發(fā)生頻率對每個數(shù)據(jù)安排一個長度編碼。首先對量化數(shù)據(jù)進行一個Z字形掃描以把二維數(shù)據(jù)排列變成一維數(shù)據(jù)串。二維數(shù)據(jù)排列被以一種Z字形方式從直流分量到水平和豎直的更高頻率分量進行掃描，從而把數(shù)據(jù)重新編排。通過進行長度編碼，連續(xù)出現(xiàn)的相同數(shù)字(主要是零)用一個碼來總體代表這些連續(xù)出現(xiàn)的編碼。如果在某一特定地點后面出現(xiàn)的數(shù)據(jù)全是零，該數(shù)據(jù)將被分配一個結(jié)束碼。這個碼意味著如果它被在某個塊中檢測出來，從該塊的數(shù)據(jù)傳送將被停止，從而產(chǎn)生顯著的數(shù)據(jù)縮減效果。
通過對出現(xiàn)頻率高的數(shù)字賦以位數(shù)少的編碼，總的碼位實質(zhì)上被縮減。
運動適應處理把檢測和預測運動的技術(shù)與靜止圖象壓縮相結(jié)合。它的基本技術(shù)包括運動檢測、運動預測性補償和隔行編碼。下面將結(jié)合對一個適用于電視廣播標準的運動圖象進行壓縮的實例對運動適應處理進行描述。
在運動檢測中，圖象數(shù)據(jù)被一個相應于場(或幀)周期的整數(shù)倍的時間所延遲，就象通過幀存貯器那樣，且兩個場(幀)畫面被沿時間軸方向做比較，從而檢測出一個運動。象通常所知的運動檢測方法，有一種方法可以以圖片之間亮度數(shù)據(jù)差值的絕對值形式獲得運動量，還有一種方法可以對有最高相關(guān)性的二維坐標點的運動進行計算，從而檢測出一個運動矢量。
運動預測補償通過檢測出的運動矢量預測一幅圖象的運動，且僅把預測圖象與直實圖象的差做為補償數(shù)據(jù)傳送。相應地，我們有可能減少要傳送的信息量。特別指出，我們可以減少圖象中的預測錯誤，例如一幅包括較大的靜止圖象部分而只在小范圍內(nèi)運動的圖象、一幅適度運動的圖象和一幅近于直線運動的圖象。相應地可得到一種高度壓縮效果。
隔行編碼為壓縮過程在場單元內(nèi)形成一象素塊。一個電視信號，如NTSC電視信號，具有一種隔行結(jié)構(gòu)，其中奇場和偶場的掃描行交替排列。一個由262.5個奇行組成的奇場和一個由262.5個偶行組成的偶場被配對以形成一幅有525行的幀畫面。
如果在一場景中物體的運動量很大的情況下奇場與偶場只被簡單結(jié)合，幀圖象就會模糊，且在視覺效果上嚴重受損。在畫面的模糊部分，豎直方向的空間相關(guān)性降低，因而不能通過壓縮編碼處理獲得高壓縮比。如果運動量很小，這個問題不會發(fā)生。
由于此原因，如果運動量小，就在幀畫面中就會形成一個用于壓縮處理的象素塊；而當運動量大于預期值時，就在場畫面內(nèi)形成一個用于壓縮處理的象素塊。
圖13是一張顯示了一個圖象處理壓縮電路結(jié)構(gòu)的方框圖，該電路采用上面描述的運動圖象壓縮處理技術(shù)。參照圖13，一個由圖象采集方式選擇電路64輸出的SD或HD信號被從輸入端200輸入。從輸入端200輸入的視頻信號被輸入一個輸入緩沖器202和一個運動檢測電路204，輸入緩沖器202行使一幀周期延遲設(shè)備的功能，它的輸出被送至分塊電路206和運動檢測電路204。
運動檢測電路204對輸入端200送入的視頻信號和輸入緩沖器202輸出的視頻信號進行上面描述的對比計算，從而檢測出運動矢量。運動檢測電路204把代表運動的量和方向的信息輸出到系統(tǒng)控制電路220。系統(tǒng)控制電路220根據(jù)運動矢量信息決定在場單元還是幀單元內(nèi)進行壓縮處理，并把所得的場/幀選擇信息送到分塊電路206。
分塊電路206依據(jù)來自系統(tǒng)控制電路220的場/幀選擇信號把輸入緩沖器202的輸出圖象分成圖14所示的8象素×8象素塊。圖15顯示了一幀中奇場和偶場的象素排列。
DCT電路208依據(jù)分塊電路206提供的已分塊的象素數(shù)據(jù)進行離散余弦變換。通過這種離散余弦變換，圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成系數(shù)數(shù)據(jù)，這些系數(shù)數(shù)據(jù)如圖16所示的頻率空間內(nèi)的8象素×8象素塊所代表。作為圖象的通性，直流系數(shù)和低頻交流成份有更大的值，而高頻交流成分的值接近零。
DCT電路208的輸出被送往量化電路210和系數(shù)設(shè)置電路212。系數(shù)設(shè)置電路212根據(jù)來自系統(tǒng)控制電路220的控制信號和DCT電路208的輸出為量化電路210設(shè)置一個量化系數(shù)。量化電路210根據(jù)系數(shù)設(shè)置電路212設(shè)置的量化系數(shù)對DCT電路208的輸出進行量化處理。特別指出，用于各個頻率成分的數(shù)據(jù)系數(shù)被一個適當?shù)某龜?shù)所除，而每個結(jié)果的小數(shù)點后面的位數(shù)都被省略以減少比特數(shù)，順便指出，對各個頻率成分，除數(shù)可能不同。
編碼電路214首先按圖17所示的Z字形方式從直流成分到水平和豎直高頻城分對量化電路210的輸出進行一個Z字形掃描，從而對數(shù)據(jù)進行了一維重排。之后，編碼電路214通過游程長度編碼以一個預先設(shè)定的編碼代替連續(xù)的零，該編碼指示了連續(xù)零的個數(shù)。象前面所描述的，如果在某一特殊地點后面出現(xiàn)的數(shù)據(jù)全是零，編碼電路214將對數(shù)據(jù)賦與一個結(jié)束代碼。編碼電路214還通過游程長度編碼對出現(xiàn)頻率高的數(shù)據(jù)分配一個短編碼。這樣就可以大大縮減數(shù)據(jù)量。
數(shù)據(jù)量計算電路218對編碼電路214產(chǎn)生的已編碼數(shù)據(jù)量進行計算并把結(jié)果選到系統(tǒng)控制電路220。系統(tǒng)控制電路220使系統(tǒng)設(shè)置電路212產(chǎn)生一個量化系數(shù)，該量化系數(shù)的選定使編碼電路214產(chǎn)生的編碼數(shù)量變成一個預先設(shè)定的值。
編碼電路214的輸出被送入輸出緩沖器216，輸出緩沖器把編碼電路214的輸出以一定的數(shù)據(jù)速度送至后面的電路。輸出緩沖器216還把指示其內(nèi)部數(shù)據(jù)占空比傳送到系統(tǒng)控制電路220。系統(tǒng)控制電路220控制著系統(tǒng)設(shè)置電路212，使得這個數(shù)據(jù)占空比在一個預先設(shè)置的值附近保持穩(wěn)定，以防止在輸出緩沖順216內(nèi)發(fā)生溢出或數(shù)據(jù)短缺。特別指出，如果數(shù)據(jù)占空比很高，系統(tǒng)控制電路220就會控制系數(shù)設(shè)置電路212設(shè)定一個大的系數(shù)(除數(shù))，而當數(shù)據(jù)占空比低時，系統(tǒng)控制電路220將控制系數(shù)設(shè)置電路212設(shè)定一個較小的系數(shù)(除數(shù))。
在圖13所示的電路中，系統(tǒng)控制電路220根據(jù)編碼電路214產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)量(數(shù)據(jù)量計算電路218的輸出)和輸出緩沖器216的數(shù)據(jù)占空比對系統(tǒng)設(shè)置電路212進行控制，操作員可以通過方式選擇數(shù)222，系統(tǒng)控制電路220完成壓縮比(目標值)、壓縮系統(tǒng)等之間的轉(zhuǎn)換，當然，系統(tǒng)控制電路220可以根據(jù)對圖象的運動檢測結(jié)果和方式選擇222設(shè)置的操作方式合適地控制壓縮比(目標值)、壓縮系統(tǒng)等，從而使有效壓縮一幅運動圖象成為可能。顯然，通過改變系數(shù)設(shè)置電路222設(shè)置的系數(shù)，還可以改變壓縮比。
下面將對用于記錄從圖12所示攝像機系統(tǒng)送出信號的記錄系統(tǒng)進行詳細說明。圖18是一張顯示記錄系統(tǒng)線路的詳細的方框圖，在所示線路中，系統(tǒng)控制電路336與攝像機系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制電路138實質(zhì)上是相同的。
A/D轉(zhuǎn)換器300把亮度信號Y轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字信號，而A/D轉(zhuǎn)換器302把色度信號C轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。亮度信號Y和色度信號C來自前面參照圖12描述的攝像機系統(tǒng)。當然，如果在攝像機系統(tǒng)中已經(jīng)完成了數(shù)字化處理，就不需要A/D轉(zhuǎn)換器300和302了。
視頻數(shù)據(jù)處理電路304中的多路轉(zhuǎn)換器306對A/D轉(zhuǎn)換器300和302的輸出信號進行多路選擇，并把經(jīng)選擇的數(shù)據(jù)輸出到信息量壓縮電路308。根據(jù)系統(tǒng)控制電路336提供的方式信息，信息量壓縮電路308以一定的壓縮系統(tǒng)和壓縮比對多路轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)進行壓縮。信息量壓縮電路308與上面參照圖13描述的電路實質(zhì)上相同。當然，也可采用某種電路安排對亮度和色度的信息量分別進行壓縮，而不將這些數(shù)據(jù)在多路轉(zhuǎn)換器306中進行選擇。
混洗電路310依照適當規(guī)則對信息量壓縮電路308的輸出數(shù)據(jù)串進行重排，從而防止了在數(shù)據(jù)串中很易發(fā)生的傳遞錯誤。此混洗操作還有一個作用，即在圖象存在密和稀部分的情況下把畫面中信息量的不均一分布整齊化?；煜床僮髟谛畔⒘繅嚎s的下一階段完成，這樣對可變長度編碼十分方便，如運動長度編碼。
為了對混洗電路310混洗的數(shù)據(jù)重新存貯，ID加法電路312把識別符(ID)信息相加。這個識別符信息還包括指示記錄所需方式(壓縮系統(tǒng)的種類等)的方式信息，并被作為復制過程中解壓縮處理的輔助信息。ECC加法電路314對錯誤校正編碼和ID加法電路312的輸出進行加和。
在視頻數(shù)據(jù)處理電路304中，受控于上述處理的視頻數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)分配電路316分入兩個通道。
A/D轉(zhuǎn)換器318把立體聲信號的左通道信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而A/D轉(zhuǎn)換器320把右通道信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字信號。聲音數(shù)據(jù)處理電路322的多路轉(zhuǎn)換器324對A/D轉(zhuǎn)換器318和320的輸出進行選擇，并把選擇的數(shù)據(jù)送往信息量壓縮電路326。信息量壓縮電路326根據(jù)系統(tǒng)控制電路336提供的方式信息用某一壓縮系統(tǒng)和壓縮比對多路轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)進行壓縮。
如果視頻數(shù)據(jù)的記錄速度很快，如在HD信號情況下，聲音信息也可不經(jīng)壓縮而被記錄于記錄媒介上。
混洗電路328依照適當規(guī)則對信息量壓縮電路326的輸出數(shù)據(jù)串進行重排，從而防止了數(shù)據(jù)串中很容易發(fā)生的傳遞錯誤。ID加法電路330對識別符信息進行加和，而這些信號用于重新存貯已由混洗電路328混洗過的數(shù)據(jù)。這個識別符信息還包括指示記錄方式(所用壓縮系統(tǒng)等)的方式信息，并在復制過程中充當解壓縮處理的輔助信息。ECC加法電路332對錯誤校正碼和ID加法電路330的輸出數(shù)據(jù)進行加和。
在音頻數(shù)據(jù)處理電路322中，受控于上述處理的音頻數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)分配電路334分成兩個通道。
引導發(fā)生電路338為磁道伺服產(chǎn)生一個引導信號，而子碼發(fā)生電路340產(chǎn)生一個輔助數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將視頻和音頻信號同時被記錄。這種輔助數(shù)據(jù)包括用于在磁帶上尋找位置的地址編碼和將被記錄的程序索引等。
多路轉(zhuǎn)換器342對數(shù)據(jù)分配電路316和334的某一路通道輸出、引導發(fā)生電路338輸出的引導信號和子碼發(fā)生電路340產(chǎn)生的子碼數(shù)據(jù)進行選擇。多路轉(zhuǎn)換器344對數(shù)據(jù)分配電路316和334的另一路通道輸出，引導發(fā)生電路338輸出的引導信號和子碼發(fā)生電路340產(chǎn)生的子碼數(shù)據(jù)進行選擇，在基于時間的選擇中，對引導信號的選擇可以相應于區(qū)域分割ATF系統(tǒng)而完成，該系統(tǒng)在數(shù)字視頻帶記錄器領(lǐng)域中為人們所熟知。
數(shù)字調(diào)制電路346和348通過8—10轉(zhuǎn)換成NRZI方法等手段對多路選擇器342和344的輸出分別調(diào)制。
本發(fā)明的記錄系統(tǒng)有兩對磁頭，磁頭轉(zhuǎn)換電路350根據(jù)伺服電路378提供的控制信號對調(diào)制電路346的輸出在記錄放大器354和356之間進行轉(zhuǎn)換。磁頭轉(zhuǎn)換電路352根據(jù)伺服電路378提供的控制信號對調(diào)制電路348的輸出在記錄放大器358和360之間進行轉(zhuǎn)換。記錄放大器354、356、358和360的輸出分別被送往旋轉(zhuǎn)磁鼓362的磁頭364a、364c、364b和364d，從而被記錄于磁帶366上。圖19顯示了磁帶366上一種磁道模式的范例。每個磁道包含一個引導信號P、音頻數(shù)據(jù)A、子碼S和視頻數(shù)據(jù)V。圖20顯示了子碼S的詳盡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
伺服電路378控制旋轉(zhuǎn)磁鼓362的旋轉(zhuǎn)、磁帶366的運行和磁頭轉(zhuǎn)換電路350和352的磁頭轉(zhuǎn)換操作，應特別注意，主動輪馬達374上連用一個為使磁帶366運動而檢測主動輪馬達374旋轉(zhuǎn)情況的旋轉(zhuǎn)檢測器(FG)376；伺服電路378根據(jù)旋轉(zhuǎn)檢測器(FG)376的輸出控制主動輪馬達374，從而使其以一個預先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
此外，磁鼓馬達368帶動旋轉(zhuǎn)磁鼓362旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)檢測器(FG)370檢測磁鼓馬達368的旋轉(zhuǎn)速度，而旋轉(zhuǎn)相位檢測器(PC)372檢測旋轉(zhuǎn)磁鼓362的旋轉(zhuǎn)相位。伺服電路378根據(jù)旋轉(zhuǎn)檢測器(FG)370和旋轉(zhuǎn)相位。伺服電路378根據(jù)旋轉(zhuǎn)檢測器(FG)370和旋轉(zhuǎn)相位檢測器(PG)372的輸出驅(qū)動磁鼓馬達368，從而使旋轉(zhuǎn)磁鼓362以一預先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。伺服電路378跡根據(jù)旋轉(zhuǎn)相位檢測器(PG)372的輸出控制磁頭轉(zhuǎn)換電路350和352的磁頭轉(zhuǎn)換操作。
系統(tǒng)控制電路336，根據(jù)從操作面板(未顯示)輸入的命令及每部分工作狀態(tài)對整個記錄系統(tǒng)進行控制。
系統(tǒng)控制電路336和伺服電路378的功能由一塊微機芯片完成。
下面將要參照圖21對回放系統(tǒng)進行詳細描述。圖21中，與圖18所示相同構(gòu)成元件使用相同的數(shù)字編碼。特別指出，伺服電路378以一種類似記錄工作時狀態(tài)，通過主動輪馬達374使磁帶366以一預定速度運轉(zhuǎn)，并通過主動輪馬達374使旋轉(zhuǎn)磁鼓362在預先設(shè)置的旋轉(zhuǎn)相位內(nèi)以一預定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
磁頭364a、364c、364b和364d的輸出分別被回放放大器380、382、384和386放大，而回放放大器380、382和384、386的輸出被分別送到磁頭轉(zhuǎn)換電路388和390。根據(jù)來自伺服電路378的控制信號，磁頭轉(zhuǎn)換電路388對回放放大器380和382的輸出進行轉(zhuǎn)換，而磁頭轉(zhuǎn)換電路390對回放放大器384和386的輸出進行轉(zhuǎn)換。解調(diào)電路392和394冗余檢測方法對磁關(guān)轉(zhuǎn)換電路388和390的輸出進行數(shù)字化解調(diào)，并輸出雙級信號；上面的冗余檢測方法可以是微分檢測方法、積分檢測方式或是Viterbi解編碼。解調(diào)電路392和394的每個輸出信息處于時分多路狀態(tài)，它們包括視頻信息、音頻信息、引導信號和子碼信息。信號分配電路396和398把解調(diào)電路392和394的各自輸出送到預先設(shè)置的電路，也就是說，視頻信息被送往數(shù)據(jù)綜合電路406，音頻信息被送往數(shù)據(jù)縮合電路424，引導信號被送往引導檢測電路400，而子碼信息被送到子碼檢測電路402。
引導檢測電路400根據(jù)與左、右磁道相關(guān)的磁道偏移量檢測引導信號和時間參考信息之間的時差錯誤信號。然后把錯誤信號送到伺服電路378。伺服電路378根據(jù)錯誤信號對磁帶運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)整。該錯誤信號還可用作對一記錄方式進行識別的輔助信息。
子碼檢測電路402對信號分配電路396和398每一個S輸出的子碼內(nèi)容進行解碼，并把結(jié)果輸至系統(tǒng)控制電路404。系統(tǒng)控制電路404根據(jù)讀出子碼的內(nèi)容控制著每個部分。
數(shù)據(jù)綜合電路406對從信號分配電路396和398送來的兩路視頻信息進行綜合，并把綜合后的視頻信息送往視頻數(shù)據(jù)回放電路408。
在視頻數(shù)據(jù)回放電路408中，由錯誤校正電路410對發(fā)生于記錄或回放過程中的錯誤進行校正。如錯誤能被校正，錯誤校正電路410通過內(nèi)插法對錯誤進行校正。在記錄過程中，ID檢測電路412對ID加和電路312所加的ID進行檢測，并把ID送到系統(tǒng)控制電路404。去混洗電路414對混洗電路310重排過的數(shù)據(jù)串進行復原，而信息量解壓縮電路416對信息量壓縮電路308壓縮過的數(shù)據(jù)進行解壓縮；該解壓縮是根據(jù)系統(tǒng)控制電路404提供的方式信息進行的，從而完成了對初始圖象數(shù)據(jù)的復原。數(shù)據(jù)分離電路418把初始圖象數(shù)據(jù)分成亮度數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)，并將把這些數(shù)據(jù)分別送到D/A轉(zhuǎn)換器420和422。數(shù)據(jù)分離電路418還把數(shù)據(jù)圖象數(shù)據(jù)輸出到外部。
D/A轉(zhuǎn)換器420把亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，而D/A轉(zhuǎn)換器422把色度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬色度信號。模擬信號均輸出到外部，并且也轉(zhuǎn)化成復合信號，并輸入圖12中的加法器146。操作員可以在電子取景器148內(nèi)展示一幅被回放的圖象。
數(shù)據(jù)綜合電路424對經(jīng)兩條線來自信號分配電路396和398的音頻信息進行綜合，并把綜合后的音頻信息輸送到音頻數(shù)據(jù)回放電路426。
在音頻信號回放電路426中，錯誤校正電路428對發(fā)生在記錄和回放過程中的錯誤進行校正，如果錯誤不能被校正，錯誤校正電路428通過內(nèi)插法對錯誤進行校正。在記錄過程中，ID檢測電路430對由ID加法電路330所加的ID進行檢測，并把ID送至系統(tǒng)控制電路404。去混洗電路432對被混洗電路328重排過的數(shù)據(jù)串進行復原，而信息量解壓縮電路434根據(jù)系統(tǒng)控制電路404提供的方式信息對信息量壓縮電路326壓縮過的數(shù)據(jù)進行解壓縮，從而獲得初始音頻數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分離電路436把初始音頻信號分成在通道音頻信號和右通道音頻信號，并把信號分別送至D/A轉(zhuǎn)換器438和440。數(shù)據(jù)分離電路436還可把數(shù)字音頻數(shù)據(jù)輸出到外部。
D/A轉(zhuǎn)換器438把左通道音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一模擬信號，而D/A轉(zhuǎn)換器440把右通道音頻信號轉(zhuǎn)換成一模擬信號。這兩個模擬信號都輸出到外部。
如上所述，本實施例具有三種方式HD方式、SD—高方式和SD—低方式。如果這三種方式的記錄磁道模式存城差異，識別符信息就會被記錄于子碼區(qū)域，使得從磁道進行回放在上述三種方式下都可正確完成。下面將對每一種方式的記錄磁道模式和方法識別方法進行分別說明。圖22顯示了每一種方式的磁帶運轉(zhuǎn)速度，每個場的磁道數(shù)以及壓縮比。
低帶方式為SD信號的一個長時間記錄方式。在圖23所示的四個磁頭Ha、Hb、Hc、Hd中，只有磁頭Ha和Hb被使用；每個場的五條磁道的形成見圖24。圖25顯示3磁頭轉(zhuǎn)換的時間分配。當旋轉(zhuǎn)磁鼓以150rps的速度旋轉(zhuǎn)時，每當磁鼓的PG脈沖達到高點，記錄電流就被交替施加于磁頭Ha和Hb。
在高帶(SD—高)方式中，圖26所示的四個磁頭Ha、Hb、Hc和Hd內(nèi)只有磁頭Ha和Hc被使用；每個場內(nèi)十條磁道的形式見圖27，圖28顯示了磁頭轉(zhuǎn)換的時間分配。參旋轉(zhuǎn)磁鼓以150rps的速度旋轉(zhuǎn)的情況下，如果磁鼓的PG脈沖達到高值，記錄電流加于磁頭Ha；而當磁鼓的PG脈沖為低值時記錄電流加于磁頭Hc。
在HD方式中，圖30所示的所有的四個磁頭Ha、Hb、Hc和Hd全被使用，而如圖30所示每個場中形成二十條磁道。圖31顯示了磁頭轉(zhuǎn)換的時間分配。在旋轉(zhuǎn)磁鼓以150rps的速度旋轉(zhuǎn)的情況下，如果磁鼓的PG脈沖達高值，記錄電流就被施加于磁頭Ha和Hb；如果磁鼓的PG脈沖信號達低值，記錄電流被施加于磁頭Hc和Hd。
圖32顯示了回放期間所進行的方式識別的流程圖。首先，確認當前回放方式(S1)，在第二步S2中，依據(jù)確認結(jié)果繼續(xù)執(zhí)行S3、S4和S5步中的任意一步，而確認結(jié)果指示SD—低方式，SD—高方式和HD方式中的任意一種。其中值“5”、“10”和“20”賦給變量N(S2、S4或S5)。
記錄時所使用的方式，從回放數(shù)字信號(S6，S7)的子碼上識別，這樣，后續(xù)的回放方式也被確定。在步驟S7中，根據(jù)SD—低方式、SD—高方式和HD方式中任意—種被確定的方式，執(zhí)行繼續(xù)到達步驟S8、S9和S10中的某一步?！?”、“10”和“20”中的任意一個值可被賦與變量M，而M決定了每個場內(nèi)的磁道數(shù)(S8、S9或S10)。
在S11中，變量N和M被進行比較，如果N＜M，磁帶的運轉(zhuǎn)速度就被提高(S12)，如果N＝M，磁帶的運轉(zhuǎn)速度保持不變(S13)。如果N＞M，磁帶的運轉(zhuǎn)速度就被減低(S14)。換言之，磁帶的運行速度被控制與記錄過程中被靠近的方式所決定的帶速相等。
在完成步驟S12、S13或S14后，執(zhí)行返回步驟S1，上述處理重復進行。
下面將要參照圖34說明一個視頻記錄和回放設(shè)備的實施例，其中圖7所示的下轉(zhuǎn)換器和圖33所示的上轉(zhuǎn)換器被用作廣播系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器。
圖33顯示了被用作上轉(zhuǎn)換器的NTSC—HD系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器的例子。在圖33所示的NTSC—HD系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器中，NTSC信號被運動匹配型NTSC解碼器570解碼，在長寬比轉(zhuǎn)換部件571中解碼信號的長寬比從4∶3轉(zhuǎn)換成16∶9。之后，掃描行數(shù)在掃描行數(shù)轉(zhuǎn)換部件572內(nèi)，從525轉(zhuǎn)換成1125，而場頻在場頻轉(zhuǎn)換部件573中從59.94Hz轉(zhuǎn)換成60Hz。這樣，NTSC信號就被轉(zhuǎn)換成HD信號輸出。
圖34顯示了相應于本發(fā)明另一實施例的視頻記錄、回放設(shè)備的方框圖。操作人員可以通過操作面板500選擇記錄還是回放、HD方式還是SD方式等等。下面的描述參考了該設(shè)備的記錄和回放系統(tǒng)的四種操作。本實施例的輸入信號是一個HD信號。
(1)SD方式下的記錄(長時間記錄方式)“記錄”和“SD”從操作面板500上選定，系統(tǒng)控制器501由此把開關(guān)506的滑動接頭接到觸點①或②處。一個HD輸入信號被下轉(zhuǎn)換器503下轉(zhuǎn)換成一個SD信號(如NTSC)。系統(tǒng)控制器501還控制開關(guān)502把其滑動接頭接到觸點①處。這樣，SD信號就通過記錄系統(tǒng)509被記錄在帶510上了。此時，SD監(jiān)視器504被使用。
(2)HD方式下的記錄(高分辨率方式)“記錄”和“HD”被從操作面板500上選定，而系統(tǒng)操作器501把開關(guān)502的移動接頭接到觸點②，HD輸入信號被直接記錄于帶510上。在此期間，HD監(jiān)視器505和SD監(jiān)視器504中的任意一個可被選擇。
如果使用HD監(jiān)視器505，開關(guān)506的移動接頭被連入觸點①或②，使得HD信號可以被直接輸出到HD監(jiān)視器505。
如果使用SD監(jiān)視器504，開關(guān)506的移動接頭被類擬地連于觸點①或②，且HD信號被下轉(zhuǎn)換器503下轉(zhuǎn)換成SD信號。通過把開關(guān)507的移動接頭連于觸點①、②和④中的某一選定觸點，SD信號可被輸出到SD監(jiān)視器504。
通過采取上面所述的裝置，我們有可能提供一種體積縮小的攝錄一體化的VTR。
(3)SD方式下的回放“回放”和“SD”從操作面板500上選定，系統(tǒng)控制器501把開關(guān)507的移動接頭接在觸點③上，通過回放系統(tǒng)511，來自磁帶510的SD回放信號作為回放輸出圖象顯示在SD監(jiān)視器504上。如果SD信號顯示到HD監(jiān)視器505上，通過上轉(zhuǎn)換器508及開關(guān)506移動接頭接到觸點③上，轉(zhuǎn)換或HD信號。
(4)HD方式下的回放“回放”和“HD”從操作面板500上選定，而系統(tǒng)控制器501把開關(guān)506的移動接頭接在觸點④上。一個回放的HD信號被作為一幅回放的輸出圖象在HD監(jiān)視器505上直接顯現(xiàn)。如果HD信號將被顯現(xiàn)于SD監(jiān)視順504上，開關(guān)506的移動接頭就被類似地連在觸點④上，而HD信號被下轉(zhuǎn)換器503轉(zhuǎn)換成SD信號。當轉(zhuǎn)換器507的移動接頭被連于觸點①時，SD信號可被顯現(xiàn)于SD監(jiān)視器504上。下表顯示了在SD和HD方式下，開關(guān)器502。506和507與觸點①至④連結(jié)的方法。
盡管上述實施例中使用了上轉(zhuǎn)換器508，多掃描監(jiān)視器可以代替HD監(jiān)視器505而被使用。在使用多掃描監(jiān)視器的情況下，上轉(zhuǎn)換器508可被省去，因為如果一個SD(如NTSC)信號被輸入，該SD信號將用525掃描行/每幀掃描。象SD一低方式那樣，具有約為230行水平分辨率的SD信號也可被送給多掃描監(jiān)視器，而約230行水平分辨率是通常在用設(shè)備中的標準圖象質(zhì)量。
從上面的描述可以輕易得知，在上面實施例中，由于適合于記錄系統(tǒng)中所執(zhí)行的圖象壓縮處理的壓縮方式是根據(jù)圖象采集系統(tǒng)中的攝像方式選定的，所以圖象壓縮處理過程可對攝像圖象進行有效的壓縮，從而獲得高圖象質(zhì)量和高壓縮比。
更進一步，與上述實施例對應，在一個與攝錄一體化的VTR中，我們可以選擇性使用適合多種廣播系統(tǒng)的多種攝像方式。此外，壓縮方式的設(shè)置，例如圖象壓縮比和壓縮系統(tǒng)的選擇和VTR中所需記錄方式的設(shè)置都可根據(jù)攝像方式的選擇而由系統(tǒng)控制器自動控制。相應地，我們可以實現(xiàn)一種攝錄一體化的VTR；它操作簡單即可用于各種不同用途而無需復雜的連接或操作。
同樣對應于上面的實施例，由于使用了一個單一下轉(zhuǎn)換器來完成對視頻信號輸入的記錄和對已記錄視頻信號的回放，我們有可能減小設(shè)備的電路尺寸，并對HD信號和SD信號進行選擇性記錄或回放。此外，我們還可以為了HD信號的輸入而采用一個SD監(jiān)視器用作輸出監(jiān)視器。更進一步，由于SD監(jiān)視器可做監(jiān)視器使用，就有可能實現(xiàn)這樣一種與攝錄一體化的VTR，它的體積與傳統(tǒng)的與攝錄一體化的VTR相比被減小了。
在上面的實施例中，HD方式、SD—低方式和SD—高方式被作為三種記錄方式。然而，方式種類并不僅局限于這幾種方式，我們還可能使用HD、SD和ED三種方式。
下面將參照圖35對回放過程中的方式識別方法和方式識別中所實施的控制過程進行描述。
步驟P1現(xiàn)有VTR的回放運行方式被確認。
步驟P2根據(jù)三種方式哪一種被選擇對變量N賦值，使N＝10或N＝20。
步驟P3從回放的數(shù)字信號中檢測出一個子碼，并根據(jù)回放的數(shù)字信號的子碼對記錄所用的方式進行識別，并決定所需的回放方式。
步驟P4每個單元時間M所需的磁道數(shù)目和數(shù)據(jù)壓縮比CR被分別設(shè)定為M＝10或20，CR＝5或10；而上述設(shè)定是與回放的ID數(shù)據(jù)所代表的三種方式中的某一種相對應的。
步驟P5根據(jù)對變量值N和M的比較結(jié)果設(shè)置主動輪速度控制的目標值。
執(zhí)行從步驟P5繼續(xù)到三個后繼步驟中的某一個。
如果N＞M，可判斷出當前速度大于記錄中所用的速度，當前速度減慢。
如果N＜M，可判斷出當前速度小于記錄時所用的速度，當前速度提高。
如果N＝M，當前速度保持不變。步驟P6將數(shù)據(jù)解壓縮比設(shè)置為 并進行解碼。
殷行返回步驟P1以確定當前方式，上述流程重復進行。
為了對圖6所示的聚焦控制電路61的操作有一個更好的認識，下面將參照圖36和37對系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器(電視系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換)與TVAF(使用視頻信號的自動聚焦)之間的關(guān)系進行描述。
一個HDTV信號所攜帶的信息量大約五倍于一個現(xiàn)有廣播(SD)系統(tǒng)攜帶的信息量。此外，HDTV信號比SD信號包含更多的高頻光譜成分。
圖36顯示了包含于各自信號中的高頻成分量的能級差異；這些信號適用于兩種廣播系統(tǒng)，涉及圖象采集光學系統(tǒng)的焦點在其最近點和無窮遠處之間的變化。曲線A和B都在聚焦點達到各自的峰值。
曲線A表明了HDTV信號的變化曲線，而曲線B表明現(xiàn)有電視信號的變化曲線。曲線A和B在清晰聚焦點的各自高度之間的關(guān)系是A≥B。
可以重新開始AF操作的清晰聚焦區(qū)域?qū)挾取癮”和“b”之間的關(guān)系是a≤b。各尖銳的曲線有較小的清晰聚焦區(qū)域，這樣就要更頻繁地進行AF重新起動計算。因此，對于聚焦精確這點來說，曲線A可以獲得更佳的聚焦性能。
換言之，如果使用包含信息量更大的HDTV視頻信息，就有可能得到高性能的TVAF。
正因如此，在采用下轉(zhuǎn)換器的圖象采集系統(tǒng)中，未經(jīng)下轉(zhuǎn)換器處理的視頻信息適合用作上述TVAF的信息。
順便指出，如圖37所示，現(xiàn)有的NTSC和PAL廣播系統(tǒng)的信號頻率成分之間存在差異。與之對應，如果信號頻率成分中的最佳成分被參照目標類型和攝像條件(環(huán)境照明)而選擇性使用，就有可能提高檢測精度。
如圖37中被三個頻率坐標軸定義的坐標平面所示，如果假定NTSC和PAL視頻信號的水平頻率是相同的，則NTSC系統(tǒng)提供這樣一幅畫面，其時間頻率坐標軸對應60個場/秒，豎直頻率坐標軸對應525個掃描行。相應地，NTSC視頻信號的視頻信號成分出現(xiàn)在對應于 場/秒和 個掃描行的頻率區(qū)域。
PAL系統(tǒng)提供樣的一幅圖象，其時間頻率軸對應于50場/秒，豎直頻率軸對應于625個掃描行。與之相應，PAL視頻信號的視頻信號成分出現(xiàn)在對應于 場/秒和 掃描行的頻率區(qū)域。
通過根據(jù)被采集物體圖象的種類和攝影方式種類選擇利用其不同的特性，有可能對TVAF的性能做進一步改善。
TVAF性能的改善不僅可以改進最終清晰聚焦處的最小模糊圓圈的直徑，還可提高對尋找處理清晰聚焦位置的穩(wěn)定性(例如，振蕩和波動等不穩(wěn)定行為可被減少)。
如上所述，HDTV攝像機60內(nèi)的電耦合器件對題材圖象進行光電轉(zhuǎn)換，并輸出具有高清晰度的HD信號和大量信息。
下面將參照圖38至40對一個實施例進行進行描述，其中一個被稱作“可標度性”(“calability”)的概念被適用于VTR圖象信息的層次結(jié)構(gòu)以改善數(shù)據(jù)處理。
下面將參照一個包括HD信息和NTSC信息的二層結(jié)構(gòu)描述一項用于完成對HD信息編碼或解碼和記錄或回放的技術(shù)，而上述編碼等過程在這樣一個結(jié)構(gòu)中進行，該結(jié)構(gòu)中一個NTSC信號被包括于HD信息中。
首先對NTSC信號進行編碼并將被編碼的信號選出(或記錄)。
其次，一個未經(jīng)傳送或未被記錄的信息部分被傳送(或記錄)。
下面將描述當HD信號被輸入時，圖38所示配置的記錄設(shè)備所完成的操作。
輸入HD信號被下轉(zhuǎn)換器661轉(zhuǎn)換成一個SD信號，而下轉(zhuǎn)換器661的輸出連到SD信號編碼器662輸入端。記錄通道分離器663把被編碼的SD信號分成兩個通道，而記錄通道分離器663的兩路輸出被分別送往記錄磁頭放大器671和673。然后，記錄磁頭672和674在磁記錄媒介660上形成記錄磁道信息。與此同時，SD信號編碼器662的輸出被送往SD信號解碼器665，在上轉(zhuǎn)換器664中，SD信號解碼器665的輸出被轉(zhuǎn)換成HD信號，該HD信號包括發(fā)生于編碼/解碼過程中的圖象失真(錯誤)?！と绻@個退化信號(記錄SD信息)被從前面的輸入信號中扣除，就可以得到一個用于形成HD信號的差分信號。這個差分信號是由減法器669形成的，差分信號中包含的數(shù)據(jù)量被數(shù)據(jù)壓縮器666縮減，而數(shù)據(jù)壓縮器666的輸出連到數(shù)據(jù)格式化器667輸入端，以使SD信號適合于HD信號的記錄標準數(shù)據(jù)格式化器667的輸出被記錄通道分離器668分入兩個通道，該記錄通道分離器類似于前面提到的記錄通道分離器663。這樣獲得的HD附加信息被送至記錄磁頭放大器675和677。記錄磁頭676和678有順序地在記錄媒介660上記錄和形成一對HD信息記錄磁道，與由分離器663的輸出形成的一對SD信息記錄磁道在相鄰的區(qū)域內(nèi)。
上面所述的記錄操作方式如圖40所示。
SD信息和HD附加信息屬于代表圖象信息量的符號塊(sym-bolic block(左邊)所示的總體關(guān)系的一部分；它們被以每次兩條磁道的速率由兩對雙方位(+/-)磁頭分別記錄，而四條磁道總合形成一個基本單元。
上述記錄操作所使用的磁帶運轉(zhuǎn)速度被設(shè)定為SD記錄中所用帶運轉(zhuǎn)速度的兩倍(N＝2)。
圖39顯示了一個SD記錄方式的操作，該方式用于一對雙方位(+/-)磁頭以每次兩條磁道的速率僅把SD信息記錄于記錄媒介上的情況。
這種記錄操作時所用的帶傳送速度設(shè)定為標準速度(N＝1)。
下面將要描述一種回放設(shè)備，該設(shè)備用于用上述方式記錄在磁帶上SD信息和HD附加信息回放；該回放設(shè)備的回放操作將參照圖41予以說明。
分別從一對磁頭702和704輸出的、用于跟蹤磁帶709上以HD記錄方式記錄的僅一對SD信息記錄磁道的信號被分別由磁頭放大器701和703放大。從磁頭放大器701和703輸出的信號被數(shù)據(jù)混合器693綜合，而數(shù)據(jù)混合器693的輸出經(jīng)信號解碼器692從其記錄數(shù)據(jù)格式中解碼成一個SD信號(如NTSC信號)。這個SD信號由上轉(zhuǎn)換器691轉(zhuǎn)換成一個HD信號格式。這個SD—HD格式轉(zhuǎn)換過程同上述下轉(zhuǎn)換器相反。
從一對磁頭706和708分別輸出的以HD記錄方式記錄于磁帶709上的僅一對HD附加信息記錄磁道的信號經(jīng)磁頭放大器705和707分別放大。從磁頭放大器705和707輸出的信號經(jīng)數(shù)據(jù)混合器697混合，而數(shù)據(jù)混合器697的輸出經(jīng)HD信號解碼器696從其記錄數(shù)據(jù)格式中解碼成一個壓縮HD附加信號。數(shù)據(jù)解壓縮器695把該壓縮HD附加信號解壓縮轉(zhuǎn)換成一個HD附加信號。
加法器694對SD信息和由上述方法轉(zhuǎn)換成一個普通HD信號格式的HD附加信息相加，從而重新建立原始HD信號。
圖42系統(tǒng)地顯示上述用HD記錄方式記錄的磁帶回放的方法。
一對用于在以HD記錄方式記錄在磁帶上為跟蹤僅一對HD附加信息記錄磁道的磁頭對磁帶進行跟蹤的過程，以及一對用于在磁帶為跟蹤一對SD信息記錄磁道的磁頭對磁帶進行跟蹤的過程，它們的時間都是依據(jù)磁帶在磁頭磁鼓上的圍繞角度而被選定的。如果每個周期為180度，在磁頭鼓旋轉(zhuǎn)半圈的間隔內(nèi)就會交替出現(xiàn)一個HD附加數(shù)據(jù)回放期和一個SD數(shù)據(jù)回放期。
在每個數(shù)據(jù)回放期間，旋轉(zhuǎn)磁鼓上的一對雙方位磁頭對于記錄在兩個磁道上的信號進行回放。每記錄于四條磁道上的全部信號作為一個基本單元而回放。
相應地，對于記錄于四條磁道上，構(gòu)成上述信息基本單元的信號，它們在磁頭磁鼓的一次旋轉(zhuǎn)過程中被回放。通過使用各自代表圖象信息量的符號塊，圖42的右側(cè)部分顯示了被以上述方法回放的SD信息和HD附加信息之間的關(guān)系。
下面將說明對于本發(fā)明至關(guān)重要的兼容回放。
下面的說明涉及這樣的情況，其中，一個不具以HD記錄方式記錄功能的SD記錄設(shè)備被使用，以完成從以HD記錄方式記錄的磁帶上進行回放的操作，如圖49所示的那樣。
圖44顯示了一種回放一個SD信號的方法，其中，一對用SD記錄方式記錄在磁帶上跟蹤一對SD信息記錄磁道的磁頭對磁帶進行找道，從而完成回放。一個磁頭磁鼓上只有一對雙方位磁頭，且磁帶的每條磁道上只記錄有SD信息。在這種情況下，每個SD數(shù)據(jù)回放期只在磁頭磁鼓旋轉(zhuǎn)一周中發(fā)生一次，由于磁帶的運轉(zhuǎn)速度是標準速度。(N＝1)，每條記錄磁道上記錄的SD信息將被順序回放而無需跳過任何記錄磁道。圖44系統(tǒng)顯示了上述回放操作的方法。
如果記錄方式標識信息，如ID，圖49所示的檢測器771在SD記錄方式回放操作過程中從一個視頻區(qū)域或子碼區(qū)域檢測到，一個兼容回放式就會被選擇，當伺服電路773從檢測器771接受到一個命令時，伺服電路773就會把現(xiàn)有的帶運轉(zhuǎn)速度設(shè)置為HD回放方式中帶運轉(zhuǎn)速度的兩倍。順便指出，存在一個用于驅(qū)動主動輪的馬達774，頻率發(fā)生器(FG)775用以使伺服電路773與主動輪的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)相適應。
磁頭磁鼓上的用于SD信號的一對雙方位磁頭僅對以HD記錄方式記錄的磁帶上的SD信息記錄磁道對進行跟蹤。然而，由于沒有為HD信號提供磁頭，磁帶的運轉(zhuǎn)不能對一對HD附加信息磁道跟蹤。相應地，在磁頭磁鼓旋轉(zhuǎn)半圈的期間，一個SD附加數(shù)據(jù)磁道輪空周期和一個SD數(shù)據(jù)回放期交替出現(xiàn)，圖43系統(tǒng)地顯示了上述回放操作的方法。
在一個旋轉(zhuǎn)周期期間，旋轉(zhuǎn)磁鼓上的一對雙方位(+/-)磁頭從構(gòu)成一個基本單元的四條磁道中的兩條磁道中進行SD信號回放。
圖49所示的SD信號解碼器772把以上述方式回放的信號轉(zhuǎn)換成一個SD信號，比如NTSC或PAL信號，且該SD信號從SD信號解碼器772輸出，圖45以記錄磁道圖案的形式顯示了上述從記錄磁道進行回放的方法。
圖45所示的記錄磁道組成了各包括四條磁道的小組，每條磁道由附加于其編號上的字符“a”到“d”所標明。
字符“a”和“b”指示用于SD信號(由網(wǎng)格代表)的磁道，而字符“c”和“d”指示用于HD信號的附國磁道。
在兼容回放方式中，僅從磁道“a”和“b”中進行的回放被執(zhí)行，而從磁道“c”和“d”中進行的回放不被執(zhí)行。
圖46是一張說明圖，它顯示了磁頭的相對速度Vread，該速度是由帶運轉(zhuǎn)速度Vtape和磁頭磁鼓旋轉(zhuǎn)速度Vdrum所決定的水平軸和豎直軸分別代表帶運轉(zhuǎn)速度Vtape和磁頭磁鼓旋轉(zhuǎn)速度Vdrum。
由于在SD方式中磁頭相對速度Vhead達到9,000轉(zhuǎn)，用進一步提高旋轉(zhuǎn)速度來達到與HD方式匹配的目的是不切實際的。如果旋轉(zhuǎn)速度被選擇為不低于9,000轉(zhuǎn)，將會如圖46所示，在各自的標準和雙倍速度下形成兩種跡線角度。
線V1代表對一個SD方式記錄的回放，而線V2代表對HD方式記錄的回放，在本實施例的兼容回放方式中，帶運轉(zhuǎn)速度Vtape和磁鼓旋轉(zhuǎn)速度Vhead與HD回放方式中用的完全相同，而磁頭跡線V2將被選用，從而SD磁跡部分能被順利地跟蹤。圖47和48為一張表，顯示了SD和HD回放方式是否都能被用于分別以SD和HD記錄方式記錄的磁帶；圖47顯示的是SD信號回放設(shè)備的情況，而圖48顯示了HD信號回放設(shè)備的情況。
從圖47和48可以看出，HD信號回放設(shè)備和SD信號回放設(shè)備均可影響從以SD記錄方式或HD記錄方式記錄的磁帶中進行的回放。
還應注意，由于從以SD記錄方式記錄的磁帶中進行的回放可通過HD信號格式完成，圖48中的“記錄方式SD/回放方式HD”與被認為是可行的，盡管圖象質(zhì)量，如清晰度，與SD質(zhì)量情況相同。
在本實施例中，盡管分層編碼系統(tǒng)已被以金字塔編碼為例加以說明，但編碼系統(tǒng)的種類絕不僅限于金字塔編碼一種。例如，另一分層編碼技術(shù)，如子帶編碼，也可以被使用而不脫離本發(fā)明的領(lǐng)域和思路。
順便指出，磁頭相對速度Vhead不僅限于9,000轉(zhuǎn)；例如4,500轉(zhuǎn)也可被選用。還可以采取這樣一種安排，它可以依據(jù)選擇的是HD方式還是SD方式對磁頭相對速度Vhead和其控制系統(tǒng)的性能進行轉(zhuǎn)換。
根據(jù)實施例，利用上文所描述的可攀登性，我們可以顯著改善從一記錄媒介進行兼容回放的性能；這對于傳統(tǒng)的圖象記錄系統(tǒng)來說是不可能實現(xiàn)的，因為它的使用的編碼系統(tǒng)步同。
同樣，我們還可藉助高等級設(shè)備或低等級設(shè)備、從任何一種記錄方式記錄的記錄媒介上實現(xiàn)回放。
更進一步說，由于一套低等級系統(tǒng)只需要一個伺服機制對媒介驅(qū)動速度進行轉(zhuǎn)換，用戶就可以采用低等級系統(tǒng)而無需預先投入大量資金。
權(quán)利要求
1.一種圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，包括(a)輸入圖象數(shù)據(jù)的輸入裝置；(b)將上述圖象數(shù)據(jù)進行分層編碼的編碼裝置；(c)將由上述編碼裝置編碼的圖象數(shù)據(jù)記錄在記錄媒體上的記錄裝置，其中所述記錄裝置具有將所有層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在上述記錄媒體的第1記錄方式，和將一部分層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在上述記錄媒體的第2記錄方式；(d)選擇上述記錄方式的選擇裝置。
2.權(quán)利要求1所述的圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，其特征在于，進一步包括從上述記錄媒體再生圖象數(shù)據(jù)的再生裝置，其中所述再生裝置具有再生所有層次的編碼數(shù)據(jù)的第1記錄方式，和將一部分層次的編碼數(shù)據(jù)再生的第2記錄方式。
3.權(quán)利要求1所述的圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，其特征在于，上述記錄裝置在上述記錄媒體上形成多個記錄區(qū)域，各層次的編碼圖象數(shù)據(jù)記錄在不同的記錄區(qū)域中。
4.權(quán)利要求3所述的圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，其特征在于，上述記錄裝置根據(jù)上述第1記錄方式和上述第2記錄方式形成不同數(shù)量的上述記錄區(qū)域。
5.權(quán)利要求3所述的圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，其特征在于，上述記錄裝置在上述記錄媒體上形成多個記錄道，各層次的編碼圖象數(shù)據(jù)記錄在相互不同的記錄道中。
6.權(quán)利要求1所述的圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，其特征在于，由上述編碼裝置進行的分層編碼，是對于上述圖象數(shù)據(jù)給予空間可縮放性。
7.一種圖象數(shù)據(jù)記錄方法，包括以下步驟輸入圖象數(shù)據(jù)；將上述圖象數(shù)據(jù)分層編碼；選擇一種記錄方式；根據(jù)所選的記錄方式，將編碼后的圖象數(shù)據(jù)記錄在記錄媒體上，其中當所選的記錄方式為第一記錄方式時，將所有層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在記錄媒體上，而當所選的記錄方式為第二記錄方式時，將一部分層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在記錄媒體上。
8.權(quán)利要求7所述的圖象數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于進一步包括以下步驟選擇一種再生方式；根據(jù)所選的再生方式，從記錄媒體再生圖象數(shù)據(jù)，其中當所選的再生方式為第一再生方式時，從記錄媒體再生所有層次的編碼數(shù)據(jù)，而當所選的再生方式為第二再生方式時，從記錄媒體再生一部分層次的編碼數(shù)據(jù)。
9.權(quán)利要求7所述的圖象數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于在記錄步驟中，在記錄媒體上形成多個記錄區(qū)域，將各層次的編碼圖象數(shù)據(jù)記錄在不同的記錄區(qū)域中。
10.權(quán)利要求9所述的圖象數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于在記錄步驟中，在第一記錄方式和第二記錄方式下形成的記錄區(qū)域的數(shù)量不同。
11.權(quán)利要求9所述的圖象數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于在記錄步驟中在記錄媒體上形成多個記錄道，將各層次的編碼圖象數(shù)據(jù)記錄在相互不同的記錄道中。
12.權(quán)利要求7所述的圖象數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于分層編碼的步驟為圖象數(shù)據(jù)提供了空間可縮放性。
全文摘要
一種圖象數(shù)據(jù)記錄設(shè)備,包括:(a)輸入圖象數(shù)據(jù)的輸入裝置;(b)將上述圖象數(shù)據(jù)進行分層編碼的編碼裝置;(c)將由上述編碼裝置編碼的圖象數(shù)據(jù)記錄在記錄媒體上的記錄裝置,其中所述記錄裝置具有將所有層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在上述記錄媒體的第1記錄方式,和將一部分層次的編碼數(shù)據(jù)記錄在上述記錄媒體的第2記錄方式;(d)選擇上述記錄方式的選擇裝置。
文檔編號H04N9/804GK1333629SQ0010876
公開日2002年1月30日 申請日期2000年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者高橋宏爾, 樫田素一, 川合賢治 申請人:佳能株式會社