專利名稱：構成磁帶的復制保護的錄/放數字視頻信號的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明廣義地講涉及數字錄象帶的記錄，具體講涉及一種用來記錄和重放視頻信號的方法和裝置，作為與這些視頻信號有關的復制信息的功能。
通常在一模擬錄象機(VTR)中用來保證一視頻信號復制保護的兩個對策是自動增益控制(AGC)和形成彩條(color striping)。也就是，在一常規模擬VTR中為了復制保護而將干擾該錄制VTR的自動增益控制功能的干擾信號插入電視信號的消隱周期。如果一預先錄制的錄象帶是非法地(即在沒有被授權的情況下)被從原帶上翻制的，則在該翻版帶上的錄象不能被重放，這樣就保證了復制保護。
已提出了一種已知的形成彩條的處理，其中彩色副載波信號的相位在有效觀看區域內每20行被反相。雖然由于沒有靈敏的AFC(自動頻率控制)控制，這種處理不能影響電視接收機，但在一個VTR中該AFC電路的鎖相環會會緊緊地跟隨這種相位反轉，從而使得該彩色相位的反轉產生彩帶。
但是，這些措施僅對于模擬視頻信號是有效的。也就是，在一沒有模擬輸入端而僅有一數字接口的數字VTR中，即使存在有復制保護，該干擾信號對于錄制也沒有禁止作用。因此，當該數字視頻信號被復原并作為模擬信號被輸出時，即使該原始模擬信號是被復制保護的也可在該VTR中隨后進行錄制。
因此本發明的目的是提供一種對于數字視頻信號的錄制和重放的方法和裝置，其中在數字VTR中可以實現使用諸如AGC或彩條化的技術的復制保護功能。也就是，如果需要的話，可分別通過一數字接口或一模擬視頻輸出禁止在另一數字VTR上或在一傳統模擬VTR上的視頻記錄。
根據本發明，在一記錄介質上以一種包括有一用于編碼圖象信號的記錄區域和一用于呈現包(pack)結構的輔助信息的記錄區域的格式來記錄數字視頻信號。在該用于編碼圖象信號的記錄區域中對一輸入視頻信號進行編碼和記錄；和一用于該輸入圖象信號的復制保護的干擾信號標識被包括在用于該輔助信息的包中并被記錄在該輔助記錄區域中。當該記錄介質被回放和該被編碼的圖象信號被轉換為模擬形式時，一干擾信號被插入其中作為自該輔助信息記錄區域重放的干擾信號產生標識位以干擾該模擬視頻信號的模擬記錄的功能。在一方面，該干擾信號被插入該視頻信號的垂直消隱周期。另一方面，如果一干擾信號出現在一輸入模擬視頻信號的垂直消隱周期則設置在與該編碼視頻信號有關的包中的所述干擾信號產生標識。
以下結合附圖以實例的方式對本發明所作的詳細說明將會對本發明有更好的了解，但本發明不僅限于所舉的例子。
圖1是在采用本發明的一數字VTR中的磁道中的記錄格式。
圖2是在圖1中所示的ITI(插入和磁道信息)區域的結構。
圖3是由應用數據APT(磁道應用標識)所設置的在該磁道中的數據結構。
圖4是一應用ID的結構圖5A和5B示出了在對于APT＝000的磁道上的數據結構。
圖6示出了包數據的結構。
圖7示出了一首標的層次結構。
圖8示出了一包首標表的部分。
圖9表示音頻輔助數據和視頻輔助數據的源控制包的PC1數據。
圖10是說明圖1的所述區域的音頻的圖。
圖11A和11B分別說明了在圖10中所示的預同步(pre-SYNC)和后同步(post-SYNC)塊。
圖12A和12B分別是包括在一幀中的所述區域和每種同步塊的圖。
圖13是排列在10個磁道中的音頻輔助數據的9個包的圖，在每個磁道中記錄有一視頻幀。
圖14是VAUX SOURCE CONTROL(視頻輔助源控制)包的一個例子的內容。
圖15是具有AG和CS二個位的另一個VAUX SOURCE CONTROL包的內容。
圖16是具有AG和CS兩個位的VBID(垂直消隱標識)的結構。
圖17是復制保護信號的波形圖。
圖18表明了用于圖17的該復制保護信號的取樣周期和取樣脈沖之間的關系。
圖19表示了被取樣和被量化的復制保護信號的數據與該視頻信號如何匹配。
圖20是一行首標包的圖。
圖21是對于亮度分量Y的一行首標包的圖。
圖22示出了存貯在一實際包中的數據的一個例子。
圖23是在一VAUX(視頻輔助)任選區域中一首標包和一數據包的存貯的一個例子。
圖24表示了行包數據的記錄和重放的流程。
圖25是一復制保護信號檢測電路的結構的例子。
圖26A、26B、26C、26D和26E是說明該復制保護信號檢測電路的操作的定時圖。
圖27是說明一行數據信號產生電路的電路圖。
圖28是一格式轉換器的例子。
圖29是一重放電路的部分方框圖。
圖30是重放電路的另一部分的方框圖。
圖31是一復制保護信號產生電路的一個例子。
圖32是用來同步作為一復制保護信號的一AGC干擾信號的電路圖。
圖33是用來插入一彩條干擾信號的電路圖。
現在結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
為了使本發明的說明更為清楚，下面說明根據本發明的數字VTR的記錄格式。如圖1所示的磁道記錄格式，在磁道的兩端形成有邊界(margin)。在磁頭掃描方向存在有一用來執行后期錄制(after-recording)的ITI區域、一用來記錄音頻信號的音頻區域、一用來記錄圖象信號的視頻區域和一用來記錄輔助(或控制)數據的子碼區域。在各個區域之間形成有塊間間隙(IBG1至IBG3)，用來在其間提供緩沖區。對于525/60系統的視頻信號來說10個磁道構成一幀，而對于625/60系統的視頻信號來說12個磁道構成一幀。
下面說明在每個區域中所記錄的信號。
在一磁道的起始部分記錄的插入和磁道信息(ITI)是用來可靠地執行后斯錄制的一定時塊。該ITI的目的是為了保證合適的區域定位，以備用來寫被相繼寫入的視頻數據或音頻數據。該數字VTR可對于用于數字視頻信號和數字語音信號的記錄/重放裝置之外的任何裝置來配置；并且這種配置由一應用ID(識別碼)來表示。對于這種多用性來說，在一特定區域中數據的重寫是重要的。為此，在磁道入口(inlet)提供了ITI區域。
在該ITI區域中，寫入了大量的短長度的同步塊，并且從該磁道入口開始順序地附加了這些同步號。如果在后期錄制的時間上檢測到該ITI區域的任何同步塊，則從寫入其內的號數可準確地識別出在該磁道上的當前位置。因此后期錄制區域可被識別出。一般，由于機械精度不夠和磁頭與磁帶接觸不夠理想的原因，磁道入口不允許精確的檢測。因此，為了提高檢測概率而在該ITI區域中寫入大量短長度的同步塊。
如圖2所示，該ITI區域由四部分組成。該ITI區域開始為一作為用于數字信號的PLL(鎖相環)同步信息而使用的1400位的前同步信息(preamble)。該前同步信號之后直接跟隨有一由61個同步塊組成的開始同步塊區域(SSA)，每個同步塊由30比特構成。該SSA的后面直接跟隨有由3個同步塊(90比特)所構成的一磁道信息區域TIA。該TIA用來存貯有關整個磁道的信息。在該TIA的每個同步塊中存貯一磁道的3比特應用ID(APT)。標準放象/長時間放象(SP/LP)的1比特表示磁道間距，1保留比特和1引導幀(PF)表示用于伺服系統的一參考。該ITI區域由一后同步信息(Post-amble)的280比特而結尾。
由日本專利申請5-277633或日本專利申請6-82576(在這里作為參考)可知，在其上可記錄呈圖1格式的磁道的數字視頻盒式磁帶被提供有一種在其中寫入幫助記錄/重放的數據的一存貯器IC(集成電路)。這種存貯器IC稱之為盒帶內存貯器(MIC)。
上述的應用ID不僅存貯在該TIA區域的APT中，還作為MIC的應用ID(APM)存貯在MIC中的一預置地址例如地址0的上3位中。
該應用ID不需要識別該數字VTR的特定應用，但可以是識別在該記錄介質的每個磁道中所記錄的各個區域的數據結構的一個ID。因此，該APT和APM具有以下的含義APT......識別在一磁道中的數據結構；APM......識別MIC數據結構。
如圖3所示，一典型磁道在ITI區域的下游被分成多個區域，并且該APT唯一地識別該數據結構，例如在該磁道上的這些區域的位置、該同步塊結構或用來對在這些區域中的數據作誤差保護的ECC(誤差校正編碼)結構。該應用ID識別一各自區域的數據結構并具有如下的含義區域n的應用ID......識別區域n的數據結構。
在該磁帶上的應用ID具有如圖4所示的層次結構。也就是，由為一原始應用ID的APT來識別在磁道上的各區域，并且在1到n的每個區域中，AP1至Apn被進一步確定。雖然圖4示出了兩層結構，但如果需要的話還可附加較低的層。反之，對于在該MIC中是應用ID的APM來說僅僅存在有一層。其與APT的值一樣的相同值寫入APM中。
利用這種應用ID系統，使一數字VTR適于各種用途是不困難的，這不限于諸如數據流式磁帶機(streamer)或多磁道數字音頻磁帶錄音機之類的視頻記錄，它使用與數字錄象機相同的盒帶、機械裝置、伺服系統和ITI區域產生及檢測電路。另外，通過該區域的應用ID易于識別每個區域的內容。因為當該應用ID的某個值識別視頻數據而該應用ID的另一值識別音頻數據或計算機數據等，所以使很廣范圍的商品變為可能。
圖5示出了對于定義該磁道上的區域1、2和3的APT＝000的一磁道結構。這就確定了在該磁道上的這些區域的位置、同步塊結構、用來保護來自這些數據不出錯的ECC構成、用來保證各個區域的間隙和用來保證重寫的一重寫邊界。另外，每個區域具有一用來識別這個區域的區域數據結構的應用ID。該應用ID具有如下的含義AP1識別區域1的數據結構；AP2識別區域2的數據結構；AP3識別區域3的數據結構；為000的各個區域的應用ID定義如下AP1＝000......定義AAUX范圍的數據結構；AP2＝000......定義VAUX范圍的數據結構；AP3＝000......定義子碼范圍的數據結構；AAUX是音頻輔助數據，而VAUX是視頻輔助數據。
AAUX、VAUX、子碼和MIC包括呈現一公用包結構的數據。參見圖6，每個包由PC0至PC4的5個字節組成，前導的一個字節(PC0)是首標，和其余的四個字節(PC1至PC4)是數據。
CP0的8個首標位被合成4個高位和4個低位。參見圖7，該4個高位和4個低位分別構成一上層首標和一下層首標。另外，通過數據比特賦值使擴展到一另外的下面層成為可能。這種分層使包的內容系統化，同時易于包擴展。由該上層和下層首標所定義的256個空白準備作為一單個的包首標表并且圖8示出了具有各個包的內容的這種表。
圖8示出了該程序包首標表的一重要的部分，其中上部四個比特和下部四個比特分別稱之為大項和小項。該大項由高四個比特組成，例如表明隨后的數據的使用，而小項由低四個比特組成，例如表明隨后的數據的內容。
如圖8所示，大項包括控制“0000”、標題“0001”、章節“0010”、部分“0011”、節目“0100”、音頻輔助數據(AAUX)“0101”、視頻輔助數據(VAUX)“0110”、攝象機“0111”、行“1000”和軟方式“1111”。
例如在音頻輔助數據“0101”和視頻輔助數據“0110”的大項中存在有諸如記錄信號源“0000”、源控制“0001”、記錄數據“0010”和記錄時間“0011”之類的小項。
圖9示出了音頻輔助數據和視頻輔助數據的源控制包PC1。在這個包中，存在有2比特的SCMS數據、2比特的復制源數據、2比特的復制產生數據、1比特的密碼類型數據和1比特的密碼數據。
該大項行“1000”具有諸如行首標“0000”、Y“0001”、R-Y“0010”、B-Y“0011”、R“0101”、G“0110”和B“0111”之類的小項。行“1000”的大項可表示在一電視信號的一垂直消隱周期或一有效掃描周期通過對任意行進行取樣或通過對除電視信號之外的圖象信號的數據進行取樣所得到的數據。
大項“1001”至“1110”為了進一步使用而被保留。因此，通過使用諸如大項“1001”至“1110”的當前未被定義的項代碼而定義一新的首標，在將來可以作表示不同數據記錄的新的用途。
該包結構基本上是一固定的5字節長度。一種例外是，為了有效地使用MIC的有限的存貯容量當在該MIC中描述字符數據時可以使用可變長度的包結構。
各個音頻和視頻區域被稱之為音頻和視頻“扇區”。如圖10所示該音頻扇區具有由500比特組成的前同步信息(pre-amble)部分，其中的400比特是上行(run-up)比特而其余比特是二個預同步(pre-sync)塊。這些上行比特被用作用于PLL同步的上行圖式(pattern)，而該pre-SYNC塊用作該音頻同步塊的預檢測。尾部的后同步信息(post-amble)由550比特組成，該550比特由一后同步(post-SYNC)塊和500比特的保護區域構成。該post-SYNC塊允許由包括在該post-SYNC塊中的ID SYNC標號來確認該音頻扇區的結束，同時該保護區域用來在下游側視頻扇區的后期錄制的時間上保護該音頻扇區。
如圖11A和11B所示，該pre-SYNC和post-SYNC塊每一個由6字節構成。該pre-SYNC塊的第六字節是一SP/LP鑒別字節。FFh和OOh(16進制碼)分別表示SP和LP。該post-SYNC塊的第六字節存貯FFh作為偽數據。
該pre-SYNC和post-SYNC的各自的六個字節在24至25變換(將24比特數據變換為25比特數據并且記錄由此得到的25比特數據的調制系統)之后被記錄。因此，該pre-SYNC和post-SYNC塊的總比特長度分別變為6×2×8×25÷24＝100比特和6×1×8×25÷24＝50比特。
如圖12所示，在音頻扇區內一音頻同步塊由90字節構成。該第一個5字節的構成類似于pre-SYNC和post-SYNC塊的第一個5字節。該同步塊的數據部分由77字節組成并且通過8字節的水平奇偶性C1和77×5字節的5行垂直奇偶性C2進行誤差保護。
該音頻扇區由14個同步塊構成。因為是在24/25變換后進行記錄，所以總的比特長度是90×14×8×25÷24＝10500比特。
該音頻同步塊的數據部分的第一個5字節構成一個包并且是音頻輔助數據。這樣的9個包被提供給每個音頻扇區并且圖12中的0至8標號表示在該音頻扇區中的這些包的標號。
在圖13中，這9個包在磁道方向上被提取。從50至55的標號表示以16進制的包首標的值。相同的包被寫入10次，10個磁道的每個磁道中一次。這些被重復寫入的包稱之為主區域。因為諸如在重放音頻信號中所必須的取樣頻率或量化比特的數之類的重要項被存貯在這些包中，所以多次寫入這個數據用作數據保護信號。這就能使該主區域的數據即使磁帶存在諸如擦傷或通道阻塞之類的缺陷時都能被重放。
剩余的包按順序被提供并且被稱為可任選的區域。這些包以虛線箭頭所指的方向按a、b、c、d、e、f、......的順序被提供，并且跳越該主區域包。對于每個視頻幀，30個包的任選區域和36個包的任選區域(如每個磁道3個包)被分別提供給525/60系統和625/50系統。因為這是任選的，所以這些包可從圖8的包首標表中所識別的包之中自由地選擇。
例如，如像在日本專利申請94-9991中所述的那樣，對于一數據壓縮型數字VTR來講，其中在圖象數據被記錄之前除了諸如垂直消隱周期的圖象部分之外的信號部分被丟棄，在該垂直消隱周期(VBID數據)中插入的各種輔助信息被存貯在一包中，并且之后在重放時該被存貯的信息被恢復到該垂直消隱周期。如在那里所描述的，該VBID數據從在該主區域中的包中被恢復(包首標61h，61h)。
可由數字翻制(dubbing)來復制的控制轉錄次數的轉錄限制信號CGMS由具有如下含義的二個比特來構成高位，表示無版權(為0)和有版權(為1)；低位，表示原版(為0)和不是原版(為1)。這兩個比特的組合具有如下含義00＝自由翻制(即不限制翻制)01＝未使用10＝可翻制一次11＝禁止翻制基于這些定義，如果從該重放數字VTR發出信號CGMS＝10(可翻制一次)，，則該錄制VTR記錄有CGMS-11的被重放的圖象數字。這就禁止了該重新錄制的圖象的下一次數字翻制。
在本發明中，采用了具有例如在圖14中所示的內容的一VAUX控制包。
提供了2比特CGMS數據和1比特翻制禁止(記錄禁止或RI)標識。在重放期間，2比特的CGMS在該VBID中被直接復制并插入一合成的視頻輸出。
另外，如果RI比特＝“0”，則產生AGC和彩條信號用于保護。
圖15示出了該VAUX控制包的另一個例子，雖然基本上類似于圖14所示的VAUX控制包，但在PC2字節包括有2個不同比特用于AGC干擾信號產生標識的AG和用于彩條產生標識的CS。基于這兩個標識，當重放的數字圖象信號相繼被重放時產生AGC和彩條信號并且轉換為模擬形式以保證復制保護。
如在現有技術中已知的，該彩條系統可不對所有的彩色電視接收機提供不好的視圖。依據該彩色電視電路的類型，由于AFC的反應即使該目標不是圖象記錄也在屏幕上呈現彩條。通過所提供的兩個標識AG和CS，可能選擇AGC系統和彩條系統都用于復制保護，或者僅采用它們中的一個。
當使用一數字VTR時，在記錄一第二次翻錄的圖象信號的時間上可表明復制意向。圖16示出了具有這兩個AG和CS比特的VBID的構成。如果僅僅使用一單獨的RI比特，則它被安置在該AG字段中。
參見圖17，該圖說明了實施本發明的復制保護信號的一個例子。用該復制保護信號，在該模擬視頻信號的部分插入偽水平同步脈沖a、b、c、d和e，以用來干擾該翻制VTR的伺服電路，這些脈沖本來是不允許存在的。在此同時，插入AGC脈沖f、g、h、i和j。兩個模式被使用一脈動模式，其中該脈沖電平在兩電平之間變化；和一靜止模式，其中該信號電平是在最大129IRE或在消隱脈沖電平(pedestal level)121 IRE的一恒定電平上。以大約45秒±15秒的間隔在該視頻信號中該靜止模式和脈沖模式交替出現。在該脈沖模式中，脈沖電平一秒鐘變化一次或二次。在圖17中，K稱為白色參考并且固定為119 IRE。但是這個電平偶然地在119 IRE和121 IRE消隱脈沖電平之間變化。作為這種操作的結果，該翻制VTR的記錄信號電平在大約30％到70％的范圍內變化，因此不能進行通常的錄制。
下面將介紹在該包結構中對該復制保護信號取樣、對被取樣的信號數字化和將該結果的數字信號打包的處理。
如圖17所示，8微秒(μs)的偽SYNC脈沖前沿表示最小取樣頻率。因此，基于常規的取樣定理，為了正確的重放需要2÷(1.8×106)＝1.111MHZ的頻率。
以下四個頻率A到D中的任一個可用來作為接近于1.11MHZ的取樣頻率，因此滿足上面的條件(A)72fH＝1.13MHZ；(B)858fH/10＝1.35MHZ；(C)858fH＝13.5MHZ(突發式)；和(D)3×32fH＝1.51MHZ應注意的是，fH表示水平同步信號頻率并且在525/60系統的情況下等于15.734KHZ，同時858fH是用于13.5MHZ的數字VTR的圖象取樣頻率。如果一行是由13.5MHZ取樣，則可得到858取樣。另一方面，32fH是在美國已經使用的用于閉合字幕系統目的的頻率。
72fH的頻率(A)是被鎖定為fH時的最低頻率，它是滿足上面條件的fH的倍數。但是，為了產生這個頻率需要一新的PLL。858 fH/10的頻率(B)可由1/10分頻器來產生。但是，根據這個頻率每行間隔取樣數的結果是一85.8的分數值，產生“相位流動”。頻率(C)是通過對與輸入信號的水平同步信號頻率同步的13.5MHZ的原始取樣時鐘進行脈沖分頻和通過在預置取樣位置上產生1.35MHZ時鐘來產生的。雖然分頻需要解碼器，但不產生“相位流動”，這樣該電路被簡化并且具有足夠的可靠性。本實施例使用了這種技術。
圖17所示的復制保護信號的特定取樣周期可以是如下周期(E)至(G)中的任何一個(E)一行的720/858；(F)35.7微秒；或(G)58.2微秒。
應注意的是(E)是在一數字VTR中采用的有效區域。采用(E)，在一行中858樣值的720個被有效地提供。在這種情況中，設置了從水平同步信號的末端的有效的取樣位置。采用(F)，對偽SYNC脈沖a至e取樣，而不對白色參考部分(K)取樣。采用(G)，對直到白色參考部分(K)都執行取樣。因為(F)和(G)可能不精確，所以本實施例使用周期(E)。
圖18示出了取樣周期(E)和該取樣脈沖之間的關系。對于525/60(NTSC)系統和625/50(PAL和SECAM)系統(用于數字VTR的標準)示出了取樣位置。從一預置取樣位置產生72取樣時鐘信號。對于高(H)周期占空系數最好為5T和對于低(L)周期(T＝1/13.5MHZ)為5T，即是50％。
對于用于取樣的量化比特數，4比特已經足夠了，這4位等于用于視頻信號的量化比特數的一半，這從圖17所示的信號特性中可以看出。2個量化比特是不夠的，對于具有8比特作為處理單元的數字VTR來說3、5、6或7比特是不合適的。因此，本實施例使用4量化比特。
圖19示出了取樣和量化的復制保護信號與視頻信號的匹配。也就是，為了將4比特取樣數據匹配到8視頻比特，將“0000”作為低四位加上以形成8比特數據。圖19還示出了相對于數字電平從0IRE到235IRE的數字VTR的亮度信號的數字電平和模擬電平值。如果將“0000”作為該4比特數據“0001”的低四位加上以形成8比特數據，則規定了消隱脈沖電平。
在圖17所示的復制保護信號中，偽同步信號a至e的電平不變化。也就是，該消隱脈沖電平和同步尖峰電平(tip level)之間的間隔不需要有高的分辨力。因此，在本實施例中，該同步尖峰電平由4比特數據“0000”表示并且高于消隱脈沖電平的電平由“0000”至“1111”的15個電平表示。這使得除消隱脈沖電平以外的較高電平能被更精細地表示。如果整個電平被相等地量化，則數字值將被分配到非相關部分，其結果高于消隱脈沖電平的這些電平是不精確的。
同時，當8比特數據是由4量化比特“1111”和加在其上的“0000”組成時，它不可能重放在圖17中的129IRE電平。但是圖19表示了一用于數字VTR的標準，這樣它有可能重放直到110IRE的電平。由于模擬合成的原因不能做到復制保護，通過電路設計它能夠將該電平升到129IRE因而不會引入問題。
現在說明在其中存貯這樣產生的數據的行包。該行包由一種類型的行首標(包首標80h)和六種類型的行數據(用于Y的包首標81h，用于R-Y的包首標82h，用于B-Y的包首標83h，用于R的包首標85h，用于G的包首標86h和用于B的包首標87h)所形成。
用于Y、R-Y和B-Y的行數據是實施本發明的數字VTR的分量信號，而用于R、G和B的行數據是為了計算機使用而提供的。因為只有Y分量能用來重放圖17的復制保護信號，所以這些行數據包中用于Y的行數據包被用于復制保護。
該復制保護信號被插入該視頻信號的垂直消隱周期，并且該行數據包被存貯在VAUX的一任選區域中。按照逐行的方式順序為行首標包、用于Y的行數據包的一預置數、一行首標包和用于Y的行數據包的一預置數。
在圖20中所示在該首標包中所存貯的數據具有如下的含義LINES以二進制表示的要存貯的行號(1至1259)；B/W0，單色；1，彩色(正常)；EN0，有效；1，無效；CLF彩色幀號；CM0，用于第1和第2場的公用數據，1，非公用的；TSD總的取樣數；QU量化比特數00，2比特；01，4比特；10，8比特；11，
未定義；SAMP取樣頻率000，13.5MHZ；001，27MHZ；010，6.75MHZ；011，1.35MHZ；100，74.25MHZ；101，37.125MHZ；其它代碼，未定義。
應注意的是，B/W、EN和CLF是為了專業人員使用的而不是用于諸如包含有復制保護信號的磁帶之類的家庭使用的預錄制的錄象帶。在這種情況下，這三個比特是111。
該視頻信號的行號在二個方面用到。其一是，通過第1和第2場識別這些行，例如對于NTSC系統的第一至第522行。其二是，對于第1和第2場公開來識別這些行，例如第1場的一行21或第2場的一行。對于在其中第1和第2場的各行具有相同位置和公用內容的第2種情況來說CM標識是有效的。
例如，如果CM＝0和LINES＝10被存貯在該行首標包中，則按這個行首標包的行首標包中的數據被存貯在第1場的行10中和第2場的行10中。在這種方式中，數據可用對于分別存貯第1和第2場的數據所需數據包的一半來記錄。它識別出第2場的行10是該幀的行273。
TSD指定在該行數據包的該數據存貯區域中向哪個部分存貯實際數據。所有為0表示沒有信息寫入該剩余的(或不使用的)存貯區域。因為該量化是4比特，并且在本實施例中每行的取樣數為72，所以數據被存貯在9個包中。
該復制保護信號被存貯在第1和第2場的相同位置中，使得該CM標識可被有效地使用。另外，在許多模擬錄象帶中，該復制保護信號被存貯在水平行12到20及275到283中的每水平行的某處并且是8行寬。因此，該復制保護信號的8行被存貯。因為該復制保護信號具有包結構，所以如果需要的話，存貯的行數可容易地增加或減少。
圖22示出了實際數據存貯的一個例子。假定數據存貯在第1和第2場的行13到20中。因為這些存貯行號可由在行首標包PC1中存貯的LINES來指明，所以數據須存貯在鄰接的存貯行中。如圖22所示，該行數據被以低四位比特和高四位比特的順序被打包。
在圖23中所示的是在該VAUX任選區域中存貯圖22的行首標包和行數據包的一個例子，該復制保護信號必須存在于一視頻幀中。
現在說明本發明的記錄電路和重放電路。首先，參見圖24所示的行包數據的記錄和重放的流程。
在一印制室(print house)中，在該垂直消隱周期在一預錄制的磁帶4上的模擬視頻信號A中，利用一常規復制保護信號發生器1，常規地插入復制保護信號。被插入該復制保護信號的模擬視頻信號B被傳送到一格式轉換器2，該格式轉換器2設計為轉換到一數字VTR的記錄格式。該格式轉換器2與行數據發生器3相連，給該格式轉換器2提供有模擬或數字音頻信號。該行數據發生器3提取圖17所示的復制保護信號并且為了存貯在該數字預錄制磁帶的一任選區域而將該格式轉換為圖22所示的格式。
在重放期間，該用戶數字VTR5選擇存貯在該數字預錄制磁帶的VAUX的任選區域中的行包數據并恢復該復制保護信號。該用戶VTR5隨后將所恢復的信號插入預置行中以輸出模擬視頻信號E。
該行數據發生器3檢測該復制保護信號是否插入該視頻信號的垂直消隱周期，如果檢測的結果為肯定則對在該數據包中插入的復制保護信號取樣和存貯。在該行數據發生器中的復制保護信號檢測電路構成為例如如圖25所示。用于該復制保護信號檢測電路的定時圖示于圖26中。在圖25中的信號a至e分別對應于圖26A至26E。在圖25中a表示一模擬電平信號而G-E表示數字信號。
在該復制保護信號檢測電路中，模擬復合視頻信號a具有由一消隱脈沖電平箝位(pedestal clamp)電路33將其消隱脈沖電平dc(直流)分量箝位到一預置恒定電平。在這種狀態下該信號a被提供給同步尖峰電平限幅電路34，該電路提取同步尖峰部分以產生一數字信號d。從復合視頻信號a分離出的一水平同步脈沖b在被送到一控制(gating)電路32之前由一單穩態多潛振蕩器31轉換成在圖26中所示的波形信號C。C信號控制由同步尖峰電平限幅電路34輸出的信號d以形成一被提供給計數器35的信號e。該計數器35構成為由水平同步信號的末端來清零并逐行地對圖17所示的偽同步脈沖數進行計數。該計數器35的輸出被送到加有例如以3作為比較值的參考值的比較器36。當該計數器35的計數值達到3時，則比較器36輸出一檢測信號。這種方法用來防止噪聲脈沖的誤計數。只有當例如三個或多個偽同步脈沖被計數時才識別出該復制保護信號的出現。
圖27示出了行數據信號發生電路3的電路構成，其中進入111端的模擬復合視頻信號被提供給同步分離電路112，在這里水平同步信號H.SYNC和垂直同步信號V.SYNC被分離出。最好是，例如一單穩態多諧振蕩器被提供來防止由該復制保護信號的偽同步產生的干擾。
被分離的垂直同步信號被送到PLL電路113，在那里產生13.5MHZ的參考時鐘信號。這些參考時鐘信號被送到解碼電路114，以形成1.35MHZ的取樣時鐘。
一復制保護信號檢測電路119的構成如圖25所示。在復制保護信號檢測電路確定該復制保護信號的可能出現的時間期間，輸入復合視頻信號通過1H模擬延遲電路115而被延遲。
該1H模擬延遲電路115的輸出通過A/D變換器116被不斷地數字化。如果該復制保護信號檢測電路119檢測到該復制保護信號的出現，則在一讀/寫控制電路120的控制下它被寫入存貯器117。該存貯器117逐行地存貯取樣數據并且具有8行的4比特×72樣值。一地址產生電路118產生用于該存貯器的一寫/讀地址和一芯片選擇信號。
在本實施例中，在大多數第1場情況下足夠監視20行。因此，在剩余的期間內該數據被打包在所述行包內。在出現復制保護信號的情況下，H計數電路121將一行號作為LINES數據提供給一行包處理微計算機123。該存貯器117的數據作為行數據提供給行包處理微計算機123，同時該數據通過切換電路122而被切換。使用這個數據，該行包處理微計算機123形成圖22所示的數據并且將該數據輸送到圖25的格式轉換器2。
參見圖28，說明了該格式轉換器2。該格式轉換器2包括有一只寫數字VTR、行數據和一接口。輸出模擬復合視頻信號由一Y/C分離電路41分離為R-Y和B-Y合成信號以便提供給一A/D變/換器42。該模擬復合視頻信號還被提供到一同步信號分離電路44，以分離出被提供到一時鐘發生器45的同步信號。時鐘發生器45產生用于A/D變換器42和組塊攪混(blocking shuffling)電路43的時鐘信號。
在525/60系統的情況下，送入A/D變換器42的復合信號的Y信號和色度信號分別以13.5MHZ和13.5/4MHZ的取樣頻率被數字化。在625/50系統的情況下，該Y信號和色度信號分別以13.5MHZ和13.5/2MHZ的取樣頻率被數字化。在經該A/D變換的輸出數據中只有該有效掃描周期的數據被送到組塊攪混電路43。
該組塊攪混電路43由來自Y、R-Y和B-Y信號的有效數據來形成在水平方向上的8個樣值和在垂直方向上的8個樣值所組成的數據塊。該組塊攪混電路43還攪混由四個Y塊、一個R-Y塊和一個B-Y塊組成的作為一個單元的六個塊，并將結果數據輸送給一壓縮電路46。該壓縮電路46對由在水平方向的8個樣值和在垂直方向上的8個樣值組成的輸入塊數據執行塊編碼并將其結果輸出到估算單元48和量化器47。量化器47基于該估算單元48的輸出確定量化步長，并使用變長編碼對該數據編碼以將該結果輸出到一成幀電路49。該成幀電路49根據預置的格式對該被編碼的圖象數據進行成幀并將成幀的數據輸出到一加法器50。
接著說明圖28，該輸入音頻信號由A/D變換器51數字化。由A/D變換器51得到的音頻數據通過一攪混電路52以一種適于記錄在磁帶上的形式被重新排列，并且根據一預置的格式由一成幀電路53成幀。該成幀電路53的輸出被輸出到一加法器54。
存貯在VAUX、AAUX和子碼的包數據的ID中的磁道號從該行數據信號發生器被傳送到一信號處理微計算機55中并隨后提供給作為在微機與外圍硬件之間的接口而工作的VAUX電路56、子碼電路57和AAUX電路58。該VAUX電路56產生對于AP2的包數據并且在一預置的定時上將該包數據輸出到加法器50。該視頻數據和視頻輔助數據根據一預置的格式而相加。子碼電路57產生ID部分的數據SID、AP3和5字節的包數據SDATA。該AAUX電路58產生一與AP1匹配的X包并在一預置定時上將結果的包輸出到加法器54。它根據一預置的格式將該音頻數據和音頻輔助數據相加。
加法器50、子碼電路57和加法器54的輸出被送到一切換電路SW1。AVID、pre-SYNC和post-SYNC發生器59的輸出也被送到轉換電路SW1。通過在預定定時上切換電路SW1的切換，pre-SYNC和post-SYNC被附加到加法器50、54的輸出上。
通過一奇偶性發生器60將一預置的奇偶性附加到切換電路SW1的輸出端。其得到的數據通過一隨機化電路61被隨機化并且為了轉換為25比特數據，根據一預定的變換規則通過一24/25變換器62每214比特增加1比特。這樣去除了在磁記錄/重放期間導致問題的dc分量。雖然沒有示出，還執行了適于數字記錄的部分響應級4(PR4)的1/1-D2編碼。
其結果數據被送到加法器63，在那里它與由同步圖式產生器64所產生的音頻、視頻和子碼的同步圖式相合成。加法器63的輸出被送到切換電路SW2。由一ITI發生器65輸出的ITI數據和由一緩行(amble)圖式產生器66產生的amble圖式也被送到該切換電路SW2。提供有來自該模式處理微計算機67的APT、SP/LP和PF數據的ITI產生器65將其結果數據傳送給該切換電路SW2。該切換電路SW2通過在一預置的定時上的切換而將這個數據和amble圖式加起來。為了通過一磁頭在一磁帶上進行記錄而將該切換電路SW2的輸出通過圖中未示出的一記錄放大器放大。
該模式處理微計算機67執行整個裝置的模式管理。一連接到該模式處理微計算機67的切換電路SW3設置該SP/LP模式。由該模式處理微計算機67檢測該結果并將其送到信號處理微計算機55、MIC微計算機69和圖中未示出的一機械控制微計算機。
該MIC微處理機69是一用來處理在盒帶中存貯器(MIC)的微處理機。因此該MIC微處理機產生包數據并將它們通過MIC觸點轉送到在該盒帶中的MIC68。
接下來說明在圖29和30中所示的重放側電路構成。如在圖29和30中所示的重放側電路中，從該磁帶由磁頭201a、201b所產生的低強度的回放信號由磁頭放大器202a、202b放大并通過開關203被送到一均衡電路204。為了改善該磁頭和磁帶的電磁轉換特性，該均衡電路204執行一與在記錄期間所執行的諸如部分響應級4之類的加重操作相逆的操作。
通過一時鐘提取電路205從該均衡電路204的一輸出提取時鐘分量，以產生時鐘信號CK。使用這些時鐘信號CK，由一A/D變換器206數字化該均衡電路204的輸出。利用該時鐘信號CK將結果的1比特數據轉換到一FIFO(先入先出)207。
由該時鐘提取電路205所產生的時鐘信號CK是包括該轉動磁頭磁鼓的顫動分量的時間上不穩定信號。但是在A/D變換之前的數據并不包含有顫動分量，因而取樣本身并沒有形成任何問題。為了提取圖象數據，因為只有時間上穩定數據才可被提取，所以使用該FIFO 207進行時間軸校正。也就是，使用不穩定時鐘信號CK寫入，同時從采用一石英振蕩器238的自激振蕩器239所提供的穩定時鐘信號SCK讀出。該FIFO 207具有一足以防止比輸入數據的速率要快的輸入數據的讀出的深度。
該FIFO的各級的輸出在一定時電路213的控制下隨同由開關209所切換的各個區域的同步圖式一起被送到一同步圖式檢測電路208。該同步圖式檢測電路208具有一所謂的飛輪結構一旦一同步圖形被檢測，則檢驗在一預置的同步塊長度之后是否還有相同的同步圖式再次到來。如果至少三次結果是肯定的，則實現了正確的同步檢測，不是虛假的檢測。
如果同步圖式以這種方式被檢測，則確定了偏移量，該偏移量表示通過提取該FIFO 207的各級的部分輸出可以取出哪個同步包。因此，一開關210相應地被閉合并且所需比特被取入一同步塊鎖存器211。這樣獲得的該同步號由同步號提取電路212移走并被關到一定時電路213。該同步號表明該磁頭掃描該磁道的哪一處位置。該開關209和214被相應地切換。
當該磁頭掃描ITI扇區時，開關214被置于減法器215的一側。因此該ITI同步圖式由該減法器215移去并被提供給一ITI解碼器216。
因為ITI區域以編碼方式被記錄，所以它可被解碼以取出APT、SP/LP和PF數據。這個數據被提供給與一激勵開關218相連的一模式處理微計算機217。
管理APM等的MIC微計算機219連接到該模式處理微計算機217。來自裝有MIC的盒帶221中的MIC的信息通過一MIC觸點220被提供到MIC微計算機219用來進行與模式處理微計算機217共享的MIC處理。依據這種設置，取消該MIC計算機，從而該MIC處理將由模式處理微計算機217來處理。該模式處理微計算機217管理系統用來控制與機械控制微計算機228或信號處理微計算機251結合的整個設置。
當磁頭掃描A/V扇區域子碼扇區時，開關214被置于該減法器222側。由減法器222提取各個扇區的同步圖式之后，這些同步圖式被傳送通過一24/25反變換電路223和通過一去隨機電路224以用來重放該原始數據串。該數據串隨后被提供給一誤差校正電路225。
該誤差校正電路225利用附加在該記錄側的奇偶性來檢測和校正數據誤差。帶有不可校正誤差的數據與誤差標識一起被輸出。各個數據由開關226切換并輸出。提取電路227控制該A/V扇區、pre-SYNC和post-SYNC的ID部分，并且提取同步號、磁道號和在該pre-SYNC中存貯的SP/LP。這些信號被提供給定時電路213以用來產生各種定時。
提取電路227提取AP1和AP2并將它們傳送到該模式處理微計算機217。該模式處理微計算機217執行AP1和AP2的格式檢驗。如果AP1和AP2＝000，則區域1和2被確定為分別是一語音數據區域和一圖象數據區域，并且以通常方式進行操作。反之，該微計算機執行一報警操作。
關于SP/LP，該模式處理微計算機217與自該ITI區域已獲取的SP/LP執行比較檢驗。在該ITI區域的TIA區域中，為了改善可靠性該SP/LP信息被三次寫入。在該音頻數據中存在有兩個pre-SYNC脈沖和在該視頻數據中存在有兩個pre-SYNC脈沖，這樣一來為了改善可靠性SP/LP信息被再次寫入四個位置。如果最后出現不一致，則優先使用來自ITI區域的數據。
如圖30所示，由開關226輸出的VDATA被開關229分成視頻數據和VAUX數據。該視頻數據和該誤差特征位一起被送到一去成幀電路230。
該去成幀電路230執行在該記錄側所執行的成幀的反變換，并且確定被打包在其中的該數據的內容。如果在該數據中存在有任何不可校正的誤差，則它判定這種誤差如何影響其它的數據。因此，該去成幀電路230執行傳播誤差處理。因此該誤差標識變為包括新傳播誤差的VERROR標識。如果該數據對于圖象重放不是決定性的，則該去成幀電路230還通過在包含有一誤差的圖象數據上的操作而刪除誤差標識。
通過該數據譯碼單元恢復該視頻數據并通過去量化電路231和去壓縮電路232恢復預壓縮的數據。基于該VERROR標識該數據隨后被恢復為原始圖象空間排列。在該實際的圖象空間，可基于該VERROR標識而執行圖象校正。執行這樣一種處理，其中以前各幀的圖象數據一直被存貯有一存貯器中，并且由以前的圖象數據置換一有錯誤的圖象塊。
在去攪混電路233和在其各下游側電路中，數據被分成三個信號，即亮度信號Y和色度信號R-Y及B-Y并且分別地被處理。這三個數據組由D/A變換器235a、235b和235c恢復為模擬亮度信號Y和兩個色度信號R-Y及B-Y。這時，通過被連接到石英振蕩器238的振蕩電路239得到的13.5MHZ的時鐘信號被用作亮度信號Y，而由分頻器244分頻所得到的6.75MHZ或3.375MHZ的時鐘頻率被用作色度信號R-Y及B-Y。
這樣得到的三個信號分量通過一Y/C組合電路236被組合在一起并在一加法器237中與來自同步信號發生器241的一復合同步信號相加而形成在一模擬視頻輸出端242輸出的復合視頻信號。
由開關226輸出的ADATA如圖30所示由一開關243被分成音頻數據和AAUX數據。該音頻數據與一誤差標識一起被送到一去成幀電路244。
該去成幀電路244在執行在該記錄側去成幀的相反操作的時間上讀取被打包數據的內容。如果在數據中存在有任何不可校正的誤差時，該去成幀電路244確定它如何影響其它數據。因此該去成幀電路執行傳播誤差處理。在16比特取樣的情況中，因為每個數據字節是8比特，所以一個誤差標識控制兩個數據字節。因此，該誤差標識變成為一包含有傳播誤差的一AERROR標識。
該音頻數據由一去攪混電路245恢復為原始時域數據。這時基于該AERROR標識執行音頻數據校正。例如，一誤差通過保持前面的值由一緊挨該誤差前面的聲音來替代。如果一誤差周期太長而不能允許校正，則該聲音本身通過靜噪(muting)而中止。
處理過的音頻數據由D/A變換器246變換成一模擬數值，并且在一模擬音頻輸出端247上作為與圖象數據一致的定時而被輸出。
由開關229、243分開的VAUX數據和AAUX數據由VAUX電路248和AAUX電路250預處理。該子碼扇區的包數據SDATA和ID數據SID也由子碼電路249預處理。因此這樣預處理的數據被送到一信號后處理微計算機25以便執行最后的讀出。未由預處理校正的誤差作為VAUXER、SUBER和AAUXER被送到信號處理微計算機251。
該子碼電路249提取AP3并通過信號處理微計算機251將其送到該模式處理微處理機217。該模式處理微計算機217執行AP3的格式檢驗。如果AP3＝000，則區域3被規定為子碼區域并照常操作。反之產生諸如警報聲之類的報警。
每個區域具有一主區域和一任選區域。在該525/60HZ系統中，在同一主區域中相同的數據被寫入10次。因此，如果某些數據是錯誤的，則其余的數據被使用，所以其上誤差標識表明沒有誤差。但是對于除子碼之外的任選區域數據僅寫入一次，所以該誤差被留下作為VAUXER和AAUXER。
基于該數據包的之前和之后的包的信號處理微計算機251執行傳播誤差的校正和數據校正。其結果被送到模式處理微計算機217以確定整個裝置的性能。
該復制保護信號發生電路252響應于該VAUX電路248、同步信號發生器241和定時電路213。基于一行號符合信號，該復制保護信號發生電路252控制開關253以便將一行數據輸出提供給一D/A變換器235a。這就將如圖17所示的復制保護信號插入一預定的行中。圖31示出了該復制保護信號產生電路252的結構。
該復制保護信號產生電路252當從一預置存貯區域讀出行數據時，立即確定其內容并從來自LINES數據用于Y的行數據包中選擇行數據。該行數據被存貯在一存貯器253中。當該VTR的電源被接通時，該存貯器253的內容僅需被清除一次。通過在VAUXER期間在存貯器253中不取數據時，前面接收的數據可用來替換該誤差數據。如上所述，因為該復制保護信號在各幀之間沒有急劇地變化，并與前面的幀呈高度相關性，所以這種誤差校正變得可能。
該存貯器253由讀/寫控制電路254控制。此外，因為它存貯了基于行的取樣數據，所以該存貯器253具有4位的8行72個樣值。同時，地址產生電路255產生寫地址和用于該存貯器253的芯片選擇信號。
寫入該存貯器253中的數據通過設置低四位為“0000”而保持在一行數據鎖存電路256中。該行號行保持在一行號鎖存電路257的備用狀態中。由一H計數器258給出的由同步信號產生電路255所產生的水平同步信號的計數值和由該行號鎖存電路241所鎖存的行號之間的可能的一致性是由一比較器259來檢驗的。如果一致，如圖30所示，該開關253被置于復制保護信號產生電路252一側，以便在定時電路213的定時處插入行數據。
如圖32所示，該開關253還可被提供在該加法器237的輸出側以便求和該模擬AGC干擾信號作為一復制保護信號。
如圖33所示，為了插入該彩條干擾信號，一個具有復制保護信號功能的彩色副載波發生器260被提供用來使在一所希望的行上給予Y/C合成電路236的彩色副載波的相位反轉，反之合成該通常相位的彩色副載波。
該AGC干擾信號和彩條干擾信號通過圖27的該復制保護信號檢測電路119而被求和。
權利要求
1.一種用來在一記錄介質上記錄和重放多個數字圖象信號的方法，所述這些信號使用一種包括有用于編碼圖象信號的圖象記錄區域和用于以包形式構成的輔助信息的輔助記錄區域的格式，所述方法包括有下列步驟編碼輸入圖象信號；在圖象記錄區域中記錄所述被編碼的輸入圖象信號；在一輔助信息包中提供一干擾信號產生標識以確保對于所述輸入圖象信號的復制保護；在所述輔助記錄區域中記錄所述干擾信號產生標識；重放所述被記錄的圖象信號和干擾信號產生標識以復原一模擬視頻信號；和將一干擾信號插入所述模擬視頻信號以干擾隨后的其記錄，所述干擾信號是所述重放的干擾信號產生標識的功能。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括有提供另一個標識來指明所述干擾信號是否要插入到所述模擬視頻信號的垂直消隱周期的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述干擾信號是一自動增益控制(AGC)信號。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述干擾信號是一形成彩條信號。
5.一種用來在一記錄介質上記錄和重放多個數字圖象信號的裝置，所述這些信號使用一種包括有用于編碼圖象信號的一圖象記錄區域和用于以包形式構成的輔助信息的一輔助記錄區域的格式，所述裝置包括有用來編碼輸入圖象信號的裝置；用來在用于編碼圖象信號的所述圖象記錄區域中記錄該被編碼的輸入圖象信號的裝置；用來在一輔助信息包中提供一干擾信號產生標識以確保對于所述輸入圖象信號的復制保護的裝置；用來在所述輔助記錄區域中記錄所述干擾信號產生標識的裝置；用來重放該被記錄的圖象信號和干擾信號產生標識以復原模擬視頻信號的裝置；和用來將一干擾信號插入所述模擬視頻信號以干擾隨后的其記錄的裝置，所述干擾信號是所述重放的干擾信號產生標識的功能。
6.如權利要求5所述的裝置，進一步包括有用來提供另一標識以指明所述干擾信號是否要被插入所述模擬視頻信號的垂直消隱周期的裝置。
7.如權利要求5所述的裝置，進一步包括用來通過一數字接口傳送所述干擾信號產生標識的裝置。
8.如權利要求5所述的裝置，其中所述干擾信號是一自動增益控制(AGC)信號。
9.如權利要求5所述的裝置，其中所述干擾信號是一形成彩條信號。
全文摘要
一種記錄和重放在磁帶上的數字視頻信號的裝置，使得可防止用另一數字VTR或另一模擬VTR通過數字接口和模擬接口進行的記錄，以通過諸如AGS或彩條等技術提供復制保護。其數字記錄格式包括有編碼視頻信號的記錄區和構成為包形式的輔助信息的記錄區。干擾信號產生標識被包含在輔助信息包中并被記錄在該輔助信息記錄區中。基于該標識，干擾信號可作為自編碼視頻信號重放的復制保護而被插入模擬視頻信號中。
文檔編號H04N9/82GK1157532SQ9612118
公開日1997年8月20日 申請日期1996年10月5日 優先權日1995年10月5日
發明者小黑正樹 申請人:索尼公司