[发明专利]记录数字视频信号的方法和设备及再现数字视频信号设备

说明书

本发明涉及记录数字视频信号的方法和设备以及再现数字视频信号的设备。更具体地说，本发明涉及通过利用所谓MPEG系统编码视频信号产生的数据可以直接记录的记录数字视频信号的方法以及根据变速再现得到优良图像质量的图像再现。

将视频信号变换为数字信号、为了对数据压缩将视频信号进行离散余弦变换和利用例如霍夫曼编码对视频信号进行变长编码以及根据方位记录系统通过旋转磁头将获得的数字视频信号记录在磁带上的数字磁带录像机(数字VTR)的发展正方兴未艾。在这样的数字VTR中，对在此称为SD模式的当前电视系统记录电视信号的模式可以被设定例如NTSC系统的视频信号的模式和在此称为HD模式的记录高清晰度电视信号(HDTV信号)的模式。

在SD模式中，视频信号在被压缩成为约25Mbps的数字视频信号后被记录，而在HD模式中，HDTV信号在被压缩成为约50Mbps的数字视频信号后被记录。

已设想利用通常的数字VTR来直接在磁带上记录输入数字视频信号(输入数据)以及再现和直接输出记录在磁带上的数据。这样做的好处在于：通过给通常的数字VTR增加直接记录/再现数字视频信号(数据)的功能，就没有必要暂时译码输入的数字视频信号以再现例如HDTV信号和为了在磁带上记录而根据预定编码系统再编码HDTV信号，这样就避免了硬件的浪费。

具体来说，给数字VTR提供根据MPEG系统(MPEG系统是被国际标准化组织(IOS)的联合技术委员会(JTC)小组委员会的第11工作组(WG)和国际电工委员会(IEC)标准化的运动图像编码系统)编码视频信号获得的数字视频信号或从光盘再现的数字视频信号，如果该数字VTR具有直接记录/再现这些数字视频信号的功能则将是非常便利的。

先进的电视系统(ATV系统)，其是采用上述MPEG系统作为编码系统的数字广播。图12用方框图表示ATV系统的传输系统结构。在图12中，编号101和102分别表示视频压缩编码器和音频编码器。HDTV系统的视频信号通过输入端103提供给视频压缩编码器101，而音频信号从输入端104提供。

视频压缩编码器101根据用于数据压缩的MPEG系统编码输入HDTV信号。因此视频压缩编码器101利用结合了DCT和数据压缩的运动(motion)补偿预测编码的高效编码系统编码输入的HDTV信号。

视频压缩编码器101如图13所示按预定顺序输出场内或帧内编码图像即I-图像的数据、正向预测编码图像即P-图像的数据和双向预测编码图像即B-图像的数据。在I-图像中，独立地施加DCT，没有利用与其它图像的相关性。在P-图像中，根据以前的I-图像或P-图像进行运动补偿预测编码并对差信号即所谓的预测误差进行离散余弦变换。在B-图像中，根据正向和反向I-图像或P-图像进行运动补偿预测编码并类似地对差值信号进行离散余弦变换。I-图像出现的周期称为图像群[group]GOP。在当前情况下，M和N按照M＝3、N＝9设定。

传输编码器106从被视频压缩编码器101编码的视频数据、被音频编码器104编码的音频数据和提供给输入端107的辅助信息中产生数据包(packets)。

图14表示数据包结构。如图所示，传输的数据包具有188字节的数据包长度。数据包的前端是具有固定的4字节长度的环形标题(ring header)和可变长度匹配标题(adaptation header)，随后是包括视频或音频数据的传输数据。

在图12中，由传输编码器106产生的数据包被提供给通道调制器108，其利用预定频率的载波调制数据包。在输出端109输出通道调制器108的输出。

ATV系统利用上述图像压缩能够以例如19Mbps的速率传输HDTV信号。这一速率低于数字VTR的SD模式中的记录速率(约25Mbps)。因此由ATV系统传输的信号(数据)可以直接利用数字VTR的SD模式来记录。如果传输信号直接用数字VTR记录，则没有必要译码来自该传输信号的HDTV信号和将译码信号输入到该数字VTR，这样就避免了硬件的浪费。此外，由于能够利用SD模式来记录，因此可以延长记录时间。

但是，如果在数字VTR中利用SD模式直接记录ATV信号，则由于以下原因而不能获得变长(variable-length)的再现。