專利名稱：傳送裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種傳送裝置，具體地說是關于這樣一種傳送裝置，其中，在傳送系統中的一個信道中插入了其它信道的信息，以便用預測編碼和非預測編碼來壓縮信息并傳送壓縮的信息。
數字視頻磁帶錄像機(VIR)是熟知的圖象記錄裝置，可數字壓縮運動的圖象并記錄到記錄介質比如磁帶等之上。作為壓縮方法有固定長度編碼壓縮方法和可變和長度編碼壓縮方法。與固定長度編碼壓縮方法相比，在可變長長編碼壓縮方法中盡管可以執行約1/10到1/20的高壓縮比而不太大損害圖象質量，但缺點是每個圖象面(幀或場)的壓縮數據量是一致的，并且難于完成編緝(連接記錄等)、檢索、和特技重放(隨機存取、快進重放、反向重放、等等)。
運動圖像編碼專家組使用幀(場)內編碼和預測編碼，它使用將來和/或過去的幀(或場)作為參考圖像面并周期地排列幀內編碼圖像面(下面稱為1幀)，另一方面，將1幀中的圖像面設置到預測編碼圖像面。按照如此的記錄方法，在反向或雙向的幀間預測編碼圖像面的壓縮數據記錄在記錄介質上的預測參考圖像的壓縮數據之后。
按照如此的記錄方法，比如在圖像的連接位置例如在插入記錄(連接記錄)處會出現限制。例如即操作員試圖在反向或雙向的幀間預測編碼圖像面之后緊接其它的圖像面，對解碼必須的圖像面的圖像數據比如在反向或雙向的幀間預測編碼圖像必須保留在記錄介質上。另一方面，在要插入的舊圖像面與新圖像面之間的預測關系在連接部分成為不連續了，因此重放的圖像面是混亂的。
這種問題并不限制在上述的VTR中，在將其它信道的數據插入到一信道數據的預定插入點的情況下也會出現類似問題。
本發明的目的是提供一種傳送裝置，它解決上述不便。
按照本發明，所提供的傳送裝置用于從傳送系統的一個信道的指定位置插入新的信息，為了根據用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，按照預定順序傳送預測編碼信息和非預測編碼信息，其中在插入點之后的非預測編碼信息和比這樣的信息過去的信息被保存，在要插入信息中的第一預定信息數通過用正好在插入點之后的非預測編碼信息作為參考信息被預測編碼。
按照本發明的傳送裝置是記錄裝置比如VTR等，是用于從記錄系統中在有記錄的指定位置記錄新信息的記錄裝置，它通過使用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，并按照預定順序將預測編碼信息和非預測信息記錄到記錄介質上，其中記錄信息，即用正好在插入點之后的非預測編碼信息作為參考信息的過去非預測編碼信息被擦除，使用正好在記錄信息插入點之前的非預測編碼信息作為參考信息，對要插入的信息中的第一預定信息進行預測編碼。
用上述的裝置，即使有插入記錄，預測編碼和非預測編碼的規律性也可保持，并在插入點之前和之后的時間點足以執行相同的重放過程。本發明也容易用編輯、檢索、特持重放等等。
本發明上述和其它目的和特征下面從結合附圖的詳細描述和權利要求中將變得更清楚。
圖1A和1B，結合起來如圖1所示，顯示了本發明一個實施例的原理結構方框圖;
圖2是運動補償幀預測電路38的原理結構方框圖。
圖3是運動補償幀預測電路73的原理結構方框圖。
圖4是預測方向的示意圖。
圖5A至5E是本實施例中第一個插入記錄的時間圖。
圖6是按照圖5A至圖5E記錄軌跡格式上的數據排列的例子。
圖7A至7F本實施例中第二個插入記錄的時間圖。
圖8是按照圖7A至7F記錄軌跡格式上的數據排列的例子。
圖9A至9F是本實施例中第三個插入記錄的時間圖。
圖10是按照圖9A至9E記錄軌跡格式上的數據排列的例子。
下面將結合附圖對本發明的一個實施例進行詳細說明。
圖1A和圖1B顯示了本發明一個實施例的傳送裝置。該實施例涉及本發明被用于數字VTR的情況。
在圖1A和圖1B中，標號10代表要記錄的運動圖像信號的模擬輸入端;標號12表示將自輸入端10的模擬圖像信號轉換成數字信號的A/D轉換器。14表示塊形成電路，用于從A/D轉換器12輸出的光柵掃描圖像數據中形成塊，每個包括[(i)圖素(水平方向)X(j)像素(垂直方向)]。16為要記錄的運動圖象信號的數字輸入端。18為接收輸入端16的圖像數據的緩沖器。現在假設加到輸入端16的圖像數據已經被轉換成塊。標號20表示選擇塊形成電路14的輸出或緩沖器18的輸出的開關。
標號22為減法器，用于從開關20的輸出中減去一個預測值。24表示選擇開關20的輸出(a點)和減法器22的輸出(b點)之一的開關。開關24的幀內編碼情況下接到(a)，在幀間編碼情況下接到(b)。
標號26表示DCT(離散余弦變換)電路，用離散余弦變換將由開關24選擇的數據變換為頻率范疇。28為量化電路，根據每個頻率系數的量化步驟來量化DCT電路26的輸出(頻率系數)。
標號30為反向量化電路，用于將量化電路28的輸出反向量化。32為反向DCT電路，用于將反向量化電路30的輸出變換成時基范疇。34為加法器，用于在幀內編碼情況給反向DCT電路32的輸出加0，而在幀間預測編碼的情況給反向DCT電路的輸出加預測值。加法器34的輸出成為幀間編碼或幀間預測編碼的本地解碼值。
標號36為運動矢量檢測電路，用于檢測兩個圖像面(原始、本圖像面和先前圖像面)之間的圖像運動;38為運動補償幀預測電路，用于對加法器34的輸出進行運動補償。運動補償幀預測電路38的輸出成為預測值。標號40為開關，它在幀內編碼情況下打開，而在幀間編碼情況關閉。從運動補償幀預測電路38輸出的預測值加到減法器22并通過開關40加到加法器34。
標號42為可變長度編碼電路，用于對量化電路28的輸出進行可變長度編碼;44為緩沖存儲器，用于緩沖可變長度編碼電路42的輸出。按照緩沖器44的存儲數據量來控制量化電路28的量化特征。標號46為加法電路，用于加誤差校正編碼、同步編碼、ID信號和鑒別信號，以鑒別幀間編碼和幀內編碼。標號48為調制電路，用于對加法電路46的輸出進行低頻抑制調制。50為記錄放大器，用于放大調制電路48的輸出到一預定電平。
標號52為用于記錄和重放的磁頭，54為作為記錄介質的磁帶。
標號56為重放放大器，用于放大記錄和重放磁頭52的重放輸出。58為解調電路，用于解調重放放大器56的輸出。60為數據重放電路，用于按照同步編碼和ID信號來重放數據，并利用誤差校正編碼來完成誤差校正。62為緩沖存儲器，用于緩沖從數據重放電路60輸出的重放數據。64為可變長度解碼電路，用于對緩沖器62的輸出數據進行可變長度解碼。66為反向量化電路，用于對可變長度編碼電路64的輸出進行反量化。68為反向DCT電路，用于對反向量化電路66的輸出進行反向DCT變換。
標號70為加法器，用于給反向DCT電路68的輸出加一預定值。72為開關，它選擇反向DCT電路68的輸出(a點)和加法器70的輸出(b點)之一。按照編碼由數據重放電路60檢測的鑒別信號，在幀內編碼情況下開關72連接到(a點)，而在幀間編碼情況下則連接到(b點)。
標號73為運動補償預測電路，用于從開關68選擇的重放圖像中計算運動補償幀預測值。盡管與記錄系統中運動補償幀預測電路38相同的電路通常被用來作運動補償幀預測電路73，但電路73還是采用不同的標號，以便于解釋記錄和重放操作。
標號74為反向塊形成電路，用于恢復開關72選擇的圖像數據為光柵掃描數據。76為D/A轉換器用于轉換反向塊形成電路74的輸出數據為模擬信號。78為模擬重放圖像輸出端，用于給外部提供D/A轉換器76的輸出。80為緩沖器，用于緩沖由開關72選擇的重放圖像數據。82為數字重放圖像輸出端，用于給外部提供緩沖器80的輸出。
標號84為開關，用于在給運動補償幀預測電路38進行插入記錄情況下轉換要插到記錄圖像中的圖像幀間編碼所必需的圖像數據。標號86為控制電路，用于控制整個裝置，具體地說是控制開關20、24、40和84的開關操作。
圖2表示了運動補償幀預測電路38的詳細電路圖。圖3表示了運動補償幀預測電路73的詳細電路圖。電路38和73每個都包括串聯的兩個幀存儲器100和102;一個前方預測電路104;一個后方預測電路106;一個加法器108，用于將前方預測電路104的輸出與后方預測電路106的輸出相加，以及開關110，用于選擇前方預測電路104、后方預測電路106和加法器108的輸出之一。
如圖2所示，在記錄系統中，由運動矢量檢測電路36檢測的運動矢量加到前方預測電路104和后方預測電路106。前方和后方預測電路104和106輸出分別相對于前方和后方已經運動補償的預測值。
開關110的開關操作是根據壓縮效果、圖像質量、特技重放功能等等來控制的。
圖4表示了一個記錄順序的例子，其記錄順序為幀內編碼圖像(下面稱為1幀)、用一個將來或過去I幀作為參考像面的一面預測編碼圖像面(下面稱為P幀)、以及用I和P幀作為參考圖像面而完成兩面預測編碼圖像面(下面稱為B幀)。I、P、B幀出現的頻率和順序按照壓縮比、圖像質量等等來適當調整。
原始記錄和重放操作將首先描述。在原始記錄和重操作中，控制電路86將開關84關閉。
在模擬輸入情況下，A/D轉換器2轉換從輸入端10來的圖像信號為數字信號。塊形成電路14從A/D轉換器2的輸出圖像數據中形成塊。開關20連接到(a)點。在數字輸入情況下，輸入端16的輸入圖像數據通過緩沖器18加到開關的(b)點。開關20連接到(b)點。
在幀內編碼的圖像面情況下，控制電路86將開關24連接到(a)點并斷開開關40。因此，開關20的輸出(塊形成電路14的輸出或緩沖器18的輸出)由DCT電路26進行DCT轉換并由量化電路28進行量化。
量化電路28的輸出由反向量化電路30和反向DCT電路32進行解碼。解碼值通過加法器34并加到運動矢量檢測電路36和運動補償幀預測電路38。運動矢量檢測電路36檢測從加法器34輸出來的圖像運動矢量以及開關20來的當前圖像數據并加到運動補償幀預測電路38。在運動補償預測電路38中加法器34的輸出順序地存儲到幀存儲器100和102中，并產生已按照由運動矢量檢測電路36檢測的運動矢量進行運動補償的預測值。
在幀間編碼圖像面情況下，控制電路86將開關24連接到(b)點并接通一關40。減法器22從開關20的輸出中減去從運動補償幀預測電路38來的預測值，并產生預測誤差。該預測誤差通過開關24加到DCT電路26并由DCT電路26進行轉換以及由量化電路28進行量化。
量化電路28的輸出由反向量化電路30和反向DCT電路32解碼。加法器34將預測值加到反向DCT電路32的輸出上。加法器34的輸出是幀間編碼數據的本地解碼值。加法器34的輸出加到運動補償幀預測電路38，但不存儲到幀存儲器100和102中。
上述幀內編碼或幀間編碼的數據由可變長度編碼電路42進行可變長度編碼。電路42的輸出通過緩沖器44加到加法電路46并加有誤差校正碼、用于塊形成的同步碼、用于同步塊鑒別的ID信號、和編碼鑒別信號，并產生預定尺寸的同步塊。編碼鑒別信號由控制電路86提供。
調制電路48對加法電路46的輸出進行低頻抑制調制。調制電路48的輸出通過記錄放大器50加到磁頭52并記錄到磁帶54上。
在初始重放模式，磁帶54上的記錄信號由磁頭52重放，其磁頭輸出通過重放放大器56加到調制電路58并被解調。數據重放電路60用同步碼同步檢測解調電路58輸出中的ID、壓縮數據、誤差校正、和編碼鑒別信號，并用誤差校正碼校正記錄和重放誤差。開關72的開關操作由檢測的編碼鑒別信號來控制。
數據重放電路60的輸出(重放數據)通過緩沖器62加到可變長度解碼電路64。可變長度解碼電路64對壓縮數據中的可變長度編碼部分進行解碼，其輸出由反向量化電路66反向量化并由反向DCT電路68進行反向DCT轉換。
加法器70把預定值加到反向DCT電路68的輸出上。反向DCT電路68的輸出加到開關72的(a)點。加法器70的輸出加到開關72的(b)點。在數據重放電路60的控制下，開關72為幀內編碼幀連接到(a)點，為幀間編碼連接到(b)點。因此，開關72的輸出成為重放的圖像數據，其中幀內編碼數據和幀間編碼數據分別被進行適當的解碼處理。
用與運動補償幀預測電路38類似的方式運動補償幀預測電路73從開關72的輸出中產生運動補償幀預測的預測值。
反向塊形成電路74將開關72的輸出恢復成光柵掃描輸出。反向塊形成電路74的輸出由D/A轉換器76轉換成模擬信號，并由模擬輸出端78輸出到外部。開關72的輸出也由緩沖器76來比率調整并從數字輸出端82輸出到外部。
下面將參考圖5A至5E描述用于記錄的插入記錄(連接記錄)的操作，它用于從現存記錄視頻圖像的半路中連接一個新的視頻圖像。現在假設要插入的圖像是從輸入端10或16輸入的。但是為了易于解釋，假設只有B幀是幀間預測編碼圖像面，它用過去和將來幀內編碼圖像面(I幀)作為參考圖像面。通過在幀數后面加(i)來表示幀內編碼圖像面和編碼數據。幀間編碼圖像面的編碼數據用幀數后面加b(K1，K2)表示。K1和K2為參考圖像面的幀數。
圖5A表示了要被插入編輯的視頻圖像信號的輸入順序(或重放順序)與幀間編碼之間的預測關系。圖5B顯示了記錄順序(編碼順序)。圖5A對應開關20的輸出。圖5C表示要插入的視頻圖像的輸入順序。圖5D表示了按照要插入的視頻圖像信號的實施例的預測關系和編碼方法。圖5E表示了插入完成之后的記錄順序(編碼順序)。
現在假設圖5C中幀＃50的圖像和以后的幀被插入記錄在幀＃3之后。在這種情況下，由于幀＃3以用幀＃1和＃4作為參考幀進行雙面幀間編碼，幀＃4的編碼數據14就不能擦掉。
因此，在該實施例中對解碼幀＃3所必須的幀＃4的壓縮數據41在左邊，要插入的圖像(幀＃50和以后的幀)記錄從該位置開始，即幀內編碼圖像面將安排在數據3b(0，4)之后。
在要插入的圖像(幀＃50和以后的幀)的情況下，幀＃50和＃54成為I幀，而幀＃51、＃52、和＃53用幀＃50和＃54作為參考幀而成為B幀。但是為了保持I幀的周期在該實施例中，在＃50的位置，用幀＃2作為＃51、＃52、＃53的參考幀。
在檢索插入記錄的記錄起始點的過程中，開關84已經接通，緊接現存記錄插入點之后的I幀的重放數據傳送到記錄系統的運動補償內預測電路38中。在要插入圖像的幀＃51、＃52和＃53進行幀間預測編碼時，幀＃2能用作參考幀。
在通常使用記錄系統的運動補償幀間預測電路38和重放系統的運動補償幀間預測電路73的情況下，當執行插入記錄時，足以保存幀存儲器100和102中的存儲內容。
因此，在該實施例中，幀＃51、＃52和＃53通過用幀＃4和＃5作參考幀被進行幀間預測編碼。在插入記錄完成之后，磁帶54的記錄數據的記錄順序表示在圖5E中。
通過上述的記錄，不僅保持在插入之前和插入之后時間點幀內編碼和幀間編碼的排列規則，而且也保持了幀間預測參考幀的關系，因此重放操作可以簡單化并減少重放過程中的麻煩。
通過如圖5E所示記錄，作為重放輸出順序，幀＃51和以后的幀被重放并在幀＃1、＃2、＃3和＃4之后。也就是說，這相當于幀＃52和以后的幀被插入記錄在幀＃4之后。但是，一幀的偏差不會導致大的問題。
圖6顯示了按照本實施例的一個記錄軌跡格式的例子。
下面將描述保留在記錄圖像插入點之后的I幀而刪除掉要插入圖像的第一幀的實施例。圖7A來表示了要被插入編輯的視頻圖像信號的輸出順序(重放順序)和幀間編碼之間的預測關系。圖7B表示了記錄順序(編碼順序)。圖7C表示了要插入的視頻圖像信號的輸入順序。圖7D表示了按照要插入的視頻圖像信號的實施例的預測關系和編碼方法。圖7E顯示了插入完成之后的記錄順序(編碼順序)。圖7F表示了插入完成之后記錄圖像的重放圖像面順序。
現在假設幀＃50和以后的幀緊插在幀＃3之前。在這種情況下，盡管幀＃3和＃4不是必需的，因為幀＃2通過用幀＃1和＃4作為參考而被兩面幀間編碼，但幀＃4的編碼數據4i不能擦掉。
因此，在該實施例中，對解碼幀＃2必需的幀＃4的壓縮數據4i在左邊，數據3b(0，4)也在左邊，以保持這種規則。指示實際插入點的插入標志在數據4i之后，要插入圖像(幀＃50和以后的幀)記錄在數據3b(0，4)之后。對于被插入的圖像(幀＃50和以后的幀)來說幀＃4被置于第一圖象面而這些幀接著按照預定的順序被順序編碼。即幀＃50、＃51和＃52用幀＃4和＃53作為參考幀被幀間編碼。
用類似于圖5A至圖5E情況下的方法，為了檢索插入記錄的記錄起始點的過程，開關84已經被打開，緊在現存記錄插入點之后的I幀重放數據(實施例中幀＃4)傳送到記錄系統中的運動補償幀間預測電路38。正由于此，在要插入圖像幀＃50、＃51和＃52的幀間預測編碼時，幀＃2可被置于參考幀。
在記錄系統的運動補償幀間預測電路38和重放系統的運動補償幀間預測電路73共同使用時，當執行插入記錄時，足以保存幀存儲器100和102中的存儲內容。
在插入記錄完成之后，磁帶54上的編碼數據的記錄順序如圖7E所示。當編碼數據重放時，幀＃3根據插入標志跳讀，在幀＃2之后幀＃4、＃50、…連續。
同樣，在圖7A至圖7F中，不僅在插入之前和之后的時間點保持了幀內編碼和幀間編碼的排列規則，而且保持了幀間預測參考幀的關系，因此重放操作可以簡化，并減少了重放過程中的麻煩。
圖8表示了用于圖7A至圖7F的記錄軌跡格式的一個例子。
下面將描述為了記錄的圖像而刪除I幀之后插入點之前的幀的實施例。圖9A表示了在要插入編輯的視頻圖像信號的輸入順序(或重放順序)與幀間編碼之間的預測關系。圖9B表示了記錄順序(編碼順序)。圖9C表示了要插入的視頻圖像信號的輸入順序。圖9D表示了按照要插入的視頻圖像信號的實施例的預測關系和編碼方法。圖9E表示了插入完成之后的順序(編碼順序)。
現在假設圖7C所示的幀＃50和以后的幀作為I幀緊插在幀＃8之前。在該實施例中從插入時間點直到第一個I幀(圖9A至9E中的幀＃4)之前的時間點的時間期間中的幀被刪除。即幀＃5、＃6和＃7被刪除。另外，要插入的圖像(幀＃50和以后的幀)的幾個第一幀用從插入點來的過去第I幀作為參考幀被幀間編碼。
用類似于圖5A至5E情況的方式，為了檢索插入記錄的記錄起始點的過程，開關84已經被打開，現在記錄之前的I幀(在該實施例中為幀＃4)的重放數據傳送到記錄系統的運動補償幀間預測電路38并被保存。因此要插入的圖像的幀＃50、＃51和＃52進行幀間預測編碼時，幀＃4可作為參考幀。
在記錄系統的運動補償幀間預測電路38和重放系統的運動補償幀間預測電路73共同使用時，當完成插入記錄時，足以保存幀存儲器100和102中的存儲內容。
在插入記錄完成之后，磁帶54的編碼數據的記錄順序表示在圖9E中。當編碼數據重放時，幀＃50和以后的幀在幀＃4之后重放。即相當于＃50和以后的幀連接在幀＃4之后。
在圖9A至圖9E中不僅在插入之前和之后的時間點保持了幀內編碼的排列規則，保持了幀間預測的參考幀的關系，因此可簡化重放操作和重放過程的麻煩。
圖10表示了用于圖9A至9E的記錄軌跡格式的一個例子。
在上面的描述中，幀被設置成編碼單元。但是，也可將場設置為編碼單元，而同時使用場外編碼和場內編碼的壓縮方法。幀內(或場外)編碼圖像面的排列周期并不限制上述例子中。兩面預測和一面預測的排列等等也不限制在上面所示的例子中。該DCT和可變長度的編碼組合的壓縮方法也明顯可用于本發明。
在用與要插入編輯的圖像數據類似的方法將要插入記錄的圖像數據編碼并記錄的情況下，很明顯可理解到對無需改變參考幀或類似的數據部分是以壓縮狀態傳送和記錄的。
盡管本發明是結合使用磁帶作為記錄介質而描述的，但是作用其它記錄介質比如磁盤、光盤、磁光盤、固態存儲器等等也在本發明的范圍內。
盡管上面的實施例描述的是本發明用于VTR的情況，但很明顯本發明的傳送裝置也可用于將其它信道數據插入到某種信道中去的情況。
從上面的描述中很內容理解到，按照本實施例，在采用幀內編碼和幀間編碼的壓縮方法的傳送裝置中，在其它圖像插入之前和之后可以保持重放操作的一致性。因此，比如，在VTR或類似的設備中重放操作可容易地完成，裝置可容易地進行連接記錄、編輯、特技重放等等。
權利要求
1.一種傳送裝置，用于從記錄系統中在有記錄的指定位置記錄新信息，它通過采用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，并按照預定順序將預測編碼信息和非預測編碼信息記錄到記錄介質上，其中正好在記錄信息插入點之后的所說非預測編碼信息和比所述非預測編碼信息過去的信息被保存，使用正好在記錄信息插入點之后的非預測編碼信息作為參考信息對要插入的信息中的第一預定信息數進行預測編碼。
2.按照權利要求1的裝置，其中標認插入點的信息記錄到記錄信息的預定位置。
3.一種記錄裝置，用于從記錄系統中在有記錄的指定位置記錄新信息，它通過采用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，并按照預定順序將預測編碼信息和非預測編碼信息作為記錄信息的參考信息的過去非預測編碼信息被擦除，使用正好在記錄信息插入點之前的非預測編碼信息作為參考信息對要插入的信息中的第一預定信息數據進行預測編碼。
4.一種傳送裝置，用于從傳送系統的一個信道的指定位置插入新的信息并在傳送系統中傳送，為了用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，按照預定順序傳送預測編碼信息和非預測編碼信息，其中正好在插入點之后的非預測編碼信息和比所說非預測編碼過去的信息被保存，在要插入信息中的第一預定信息數據，通過用正好在插入點之后的非預測編碼信息作為參考信息被預測編碼。
5.按照權利要求4的裝置，其中所說一個信道的所說信息包括記錄在記錄介質中的信息。
6.按照權利要求5的裝置，其中所說記錄介質包括磁帶。
7.按照權利要求5的裝置，其中所說記錄介質包括光盤。
全文摘要
一種傳送裝置用于從傳送系統的一個信道的指定位置插入新的信息并在傳送系統中傳送，為了用非預測編碼信息作為參考信息的預測編碼和非預測編碼來壓縮一串信息信號，按照預定順序傳送預測編碼信息和非預測編碼信息，其中正好在插入點之后的非預測編碼信息和比所說非預測編碼信息過去的信息被保存，在要插入信息中的第一預定信息數通過用正好在插入點之后的非預測編碼信息作為參考信息被預測編碼。
文檔編號H04N7/24GK1098582SQ9410329
公開日1995年2月8日 申請日期1994年3月4日 優先權日1993年3月4日
發明者小笠原款 申請人:佳能株式會社