DE69525078T2

DE69525078T2 - Aufnahmevorrichtung für digitale Signale

Info

Publication number: DE69525078T2
Application number: DE69525078T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Awamoto; Makoto Goto; Akira Iketani; Tatsuro Juri; Takao Kashiro; Chiyoko Matsumi; Masakazu Nishino; Tadashi Ono; Hideki Otaka; Susumu Yamaguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2015-09-23
Also published as: EP0989758B1; DE69533810D1; DE69524023D1; US5787221A; EP0891103B1; EP0891103A3; EP0703715B1; EP0703715A2; EP0891104B1; EP0891104A3; DE69525078D1; EP0891104A2; KR100189310B1; US6215950B1; DE69527556D1; DE69527556T2; EP0989758A1; KR960011848A; DE69524023T2; DE69533810T2

Description

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für digitale Signale zur Aufzeichnung eines digitalen Signals auf einem Aufzeichnungsmedium in unterschiedlichen Moden.

2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik:

In den letzten Jahren sind verschiedene Aufnahme- und Wiedergabe-Vorrichtungen in bemerkenswerter Weise entwickelt worden, um durch Verwendung von digitalen Kodier-Technologien die Qualität einer Video-Aufzeichnung, im Folgenden auch einfach als "Video" bezeichnet, zu verbessern.
Unter diesen Umständen wird erwartet, dass ein digitaler Video-Kassettenrecorder (VCR für video cassette recorder) der VCR der nächsten Generation sein wird, der sicher in der nahen Zukunft den zurzeit verwendeten analogen VCR ersetzen wird. Um einen digitalen VCR für den Heimgebrauch zu realisieren, müssen die Informationen in einer kleineren Kassette für eine lange Zeit aufgezeichnet werden. Aus diesem Grunde ist es unverzichtbar, hocheffiziente Kodier-Technologien in einen solchen digitalen VCR einzuführen, um die Menge der Informationen des digitalen Videosignals zu reduzieren, während gleichzeitig eine beträchtliche bzw. merkliche Verschlechterung der Qualität des Videos verhindert wird. Ein Standard-Format eines digitalen VCR (DVCR) für den Heimgebrauch, der mit hocheffizienten Kodier- Technologien arbeitet, wird in der "Basic Specifications for Consumer-Use Digital VCR" ("Basis-Spezifikationen für einen digitalen VCR für den Konsumer-Gebrauch") von der HD Digital VCR Konferenz im August 1993 veröffentlicht. Dieser DVCR kann ein zurzeit verwendetes Fernseh- bzw. TV Signal entsprechend dem REC601 Standard auf einem Magnetband mit einer Daten-Rate von 25 Mbps aufzeichnen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise eines solchen DVCR kurz beschrieben werden. Wenn das zurzeit verwendete TV Signal als analoges Signal eingegeben werden soll, wird das analoge Signal einer Analog/Digital-Umwandlung unterworfen und dann gefiltert, so dass das Abtast-Verhältnis zwischen dem Luminanz- bzw. Leuchtdichte(Y)-Signal, einem ersten Farbdifferenz(R-Y)-Signal und einem zweiten Farbdifferenz(B-Y)-Signal in der horizontalen Richtung 4 : 1 : 1 wird. Es muss nicht näher ausgeführt werden, dass kein Bedarf für die A/D-Umwandlung besteht, wenn es sich bei dem TV Eingangssignal um ein digitales Signal handelt. Anschließend wird die Reihenfolge der Signale verändert, und eine vorgegebene Videosignal- Verarbeitung, wie beispielsweise eine Kompressions-Verarbeitung, wird in Abhängigkeit von einer eventuellen Notwendigkeit durchgeführt, wodurch Video- Daten ausgegeben werden. In diesem Fall werden wesentliche Daten, wie beispielsweise Daten, die angeben, ob das wiederzugebende Eingabe-Video im NTSC Modus oder im PAL Modus ist, was für die Wiedergabe der Video-Daten unerlässlich ist, als "Hilfsdaten" bezeichnet werden. Die Hilfsdaten werden in die Video-Daten eingefügt. Anschließend wird eine Fehlerkorrektur-Kodierung durchgeführt, und die Video-Daten werden durch einen Modulator moduliert, um so in ein Aufzeichnungssignal umgewandelt zu werden, das für die Magnetaufzeichnung geeignet ist. Dann wird dieses Signal auf einem Magnetband aufgezeichnet. Entsprechend den Basis-Spezifikationen für einen digitalen VCR für den Konsumergebrauch wird ein NTSC TV Signal aufgezeichnet, indem ein Vollbild in zehn Spuren aufgezeichnet wird.
Bei einem allgemein verwendeten DVCR ist eine Spur aus einer vorherbestimmten Zahl von Sektoren und Lücken zwischen benachbarten Sektoren zusammengesetzt, und ein Sektor besteht aus einer vorherbestimmten Zahl von Synchronisations- Blöcken, Run-Ups bzw. Hochfahr-Instruktionen, Schutz- bzw. Sicherungs- Maßnahmen und ähnlichen Parametern. Spurführungs-Informationen, Audio-Daten, Video-Daten, Sub-Kode-Daten und ähnliche Parameter werden den jeweiligen Sektoren zugeordnet. Hilfsdaten werden dem identischen Sektor zugeordnet und dort eingeführt, wo die Audio-Daten und die Video-Daten zugeordnet sind.
Es wird allgemein als unverzichtbar für eine Aufnahmevorrichtung für die Aufzeichnung von Videosignalen angesehen, verschiedene Daten auf Feld- bzw. Halbbild-Basis oder auf Vollbild-Basis zu editieren. Deshalb können nicht nur Video- Daten und Audio-Daten, sondern auch Sub-Kode-Daten und Hilfs-Daten als Ganzes auf Halbbild-Basis oder auf Vollbild-Datenbasis editiert werden. Um eine solche Editierung zu realisieren, werden im Allgemeinen eine Halbbild-Adresse für die Identifikation eines Halbbildes, eine Spur-Adresse, die festgelegt wird, indem ein Halbbild als eine Periode angesehen wird, und eine Block-Adresse vorgesehen, die festgelegt wird, in dem eine Spur als eine Periode angesehen wird. Als Alternative hierzu können eine Vollbild-Adresse für die Identifikation eines Vollbildes, eine Spur- Adresse, die festgelegt wird, indem ein Vollbild als eine Periode angesehen wird, und eine Block-Adresse vorgesehen werden, die festgelegt wird, indem eine Spur als eine Periode angesehen wird.
Wie in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung No. 6-38248 mit dem Titel "Verfahren für die Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Signalen" beschrieben wird, werden die Hilfs-Daten periodisch an jeweils unterschiedlichen Stellen in den jeweiligen Spuren aufgezeichnet, um den Einfluss eines Burst- bzw. Büschel-Fehlers, eines Kratzers oder eines ähnlichen Effektes auf einem Magnetband zu eliminieren und die Daten leicht während einer "Trick play"- Wiedergabe zu gewinnen.
Bei einem zurzeit verwendeten Videobandaufzeichnungsgerät VTR (für Video Tape Recorder) eines VHS Systems können Videodaten in der Folge von zwei Aufzeichnungs-Moden aufgezeichnet werden, d.h., einem Standard-Aufzeichnungs- Modus und einem dreimal längeren Aufzeichnungs-Modus, bei dem Videodaten auf ein und dasselbe Band für eine Zeitspanne aufgezeichnet werden können, die dreimal so lang wie die Zeitspanne bei dem Standard-Aufzeichnungs-Modus ist. Deshalb müssen für den praktischen Einsatz eines DVCR für den Heimgebrauch die Video-Daten oft in einem Langzeit- (beispielsweise dreimal längeren) Aufzeichnungs- Modus statt in dem Standard-Aufzeichnungs-Modus aufgezeichnet werden.
Ein DVCR, der die Aufzeichnung von Daten in einem Langzeit-Aufzeichnungs-Modus durch eine hocheffiziente Kodier-Technik ermöglicht, wird beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-183869 mit dem Titel "Aufnahmevorrichtung für digitale Videosignale" offenbart. Bei der in dieser Patentveröffentlichung erläuterten Technik wird das Verhältnis der Abtast-Raten für das Luminanz-Signal in dem Standard-Aufzeichnungs-Modus in Bezug auf den Langzeit-Aufzeichnungs-Modus auf 3 : 2 eingestellt. Wenn jedoch beispielsweise die Abtastfrequenz für das Luminanz-Signal in dem Standard-Aufzeichnungs-Modus 13,5 MHz beträgt, dann hat das Luminanz-Signal in dem Langzeit-Aufzeichnungs- Modus eine Abtastfrequenz von 9 MHz. Als Ergebnis hiervon wird die Auflösung, die beim Langzeit-Aufzeichnungs-Modus erhalten wird, qualitativ geringwertiger zu der, die von einem herkömmlichen analogen S-VHS System erreicht wird. Zusätzlich wird gemäß dem Standard REC601 das Abtastverhältnis zwischen dem Luminanz-Signal, dem ersten Farbdifferenz-Signal und dem zweiten Farbdifferenz-Signal bei der Aufzeichnung des zurzeit verwendeten TV Signals in dem Standard-Aufzeichnungs- Modus unter Verwendung eines DVCR für den Heimgebrauch auf 4 : 1 : 1 eingestellt. Wird in diesem Falle die Abtastfrequenz für das Luminanz-Signal in dem Langzeit- Aufzeichnungs-Modus auf zwei Drittel der Abtastfrequenz für das Luminanz-Signal in dem Standard-Aufzeichnungs-Modus eingestellt wird, dann wird das Abtastverhältnis (8/3) : 1 : 1, so dass es sehr schwierig wird, eine gemeinsame Schaltungsanordnung auf dem Wege einer Blockbildung oder ähnlichen Konstruktion in beiden Moden zu verwenden.
Darüber hinaus kann in dem Fall, dass ein Block mit den gleichen Adressen wie die eines Blocks für den Standard-Aufzeichnungs-Modus bei dem Langzeit- Aufzeichnungs-Modus verwendet wird, ein korrektes Vollbild nicht durch eine Vollbild-Adresse gekennzeichnet werden. Wenn darüber hinaus versucht wird, ein Signal für den Standard-Aufzeichnungs-Modus und ein Signal für den Langzeit- Aufzeichnungs-Modus kontinuierlich auf ein und dasselbe Band aufzuzeichnen, indem Hilfs-Daten, beginnend mit der Position der Kopf-Spur des Vollbildes für beide Signale, eingefügt werden, dann können die Hilfs-Daten nicht periodisch eingeführt werden. Als Ergebnis hiervon ist es wahrscheinlich, dass bei der Feststellung der Hilfs-Daten unmittelbar nach der Abtastung der Grenzlinie zwischen dem Aufzeichnungs-Bereich für den Standard-Aufzeichnungs-Modus und dem Aufzeichnungs-Bereich für den Langzeit-Aufzeichnungs-Modus während der Wiedergabe ein Fehler verursacht wird, und der Algorithmus für die Feststellung der Lage der Hilfs-Daten wird komplizierter, so dass die Größe der Schaltungsanordnung nachteiligerweise erhöht werden muss und die Verzögerung in der Feststellung-Zeit zunimmt.
Es kann nicht festgestellt werden, ob die wiedergegebenen Daten in dem Standard- Aufzeichnungs-Modus oder in dem Langzeit-Aufzeichnungs-Modus aufgezeichnet wurden, bis die Inhalte der Hilfs-Daten überprüft werden. Deshalb wird in dem Fall, dass Detektions-Fehler aufeinanderfolgend insbesondere bei der Trick Play- Wiedergabe verursacht werden, die Wiedergabe-Verarbeitung wahrscheinlich durchgeführt werden, indem in fehlerhafter Weise ein Signal, das in dem Langzeit- Aufzeichnungs-Modus aufgezeichnet wurde, für ein Signal gehalten wird, das in dem Standard-Aufzeichnungs-Modus aufgezeichnet wurde, so dass möglicherweise ein gravierender Fehler in dem Video erzeugt wird, das auf einem Bildschirm wiedergegeben wird.
In jüngster Zeit kommen neben dem zurzeit verwendeten Standard TV Signal ein HDTV Signal und ein Signal für einen 16 : 9 breiten Fernsehschirm mehr und mehr in den praktischen Gebrauch. Deshalb wird in der nahen Zukunft ein digitales Videobandaufzeichnungsgerät (DVTR für digital Video Tape Recorder) für den Hausgebrauch benötigt, das verschiedene Arten von TV Signalen gemeinsam aufzeichnen kann. Es ist möglich, die Signal-Verarbeitung und die Verwendung desselben Aufzeichnungs-Kopfes für das Format für die Aufzeichnung des Standard TV Signals und für das Format für die Aufzeichnung des HDTV Signals gemeinsam durchzuführen, nachdem die längenvariable Kodierung durchgeführt worden ist. Es ist jedoch schwierig, die anderen Bereiche der Schaltungsanordnung gemeinsam zu verwenden, weil die Zahl der Blöcke pro Segment des derzeit verwendeten TV Signals, d.h., 6 Blöcke · 5 = 30, sich von der Zahl der Blöcke pro Segment des HDTV Signals, d.h. 8 Blöcke · 5 = 40, unterscheidet. Wenn unabhängige Schaltungsanordnungen für die jeweiligen TV Signale vorgesehen werden, dann nehmen die Kosten der Geräte nachteiligerweise zu, so dass es sehr schwierig wird, ein solches Gerät als Gerät für den Hausgebrauch zu verwenden.
Außerdem offenbart Dokument EP-A-0 469 861 ein Verfahren zur Aufteilung eines Bildes in 27 · N Segmente, wobei jedes Segment in N Spuren aufgezeichnet wird.
Die Struktur für ein Segment ist unterschiedlich unter den verschiedenen Typen von Videosignalen.
Darüber hinaus offenbart EP-A-0 619 678 (zitiert unter Artikel 54(2) EPÜ) die Verarbeitung einer Bildkompressionssektion, die entsprechend dem Typ des Videosignals über die Steuerung eines System-Controllers geschaltet wird.
Deshalb haben diese beiden zuletzt erwähnten Dokumente nach dem Stand der Technik immer noch das oben erwähnte technische Problem.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Aufnahmevorrichtung für digitale Signale zur Aufzeichnung eines Videosignals auf ein Aufzeichnungsmedium geschaffen.
Die Aufnahmevorrichtung für digitale Signale enthält: Einen Signalmodus- Einstellanordnung zur Einstellung eines Signalmodus, nämlich eines HDTV Signalmodus, eines Breitbild TV Signalmodus oder eines Standard-TV Signalmodus; eine A/D Umwandlungsanordnung zur analogen/digitalen Umwandlung eines Videosignals durch Abtasten des Videosignals einschließlich des Luminanz- bzw. Leuchtdichtesignals, des ersten Farbdifferenz-Signals und des zweiten Farbdifferenz-Signals bei einer Abtastfrequenz, die dem Signalmodus entspricht, der durch die Signalmodus-Einstellanordnung vorgegeben wird, wobei das Verhältnis zwischen der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 4 : 2 : 1 beträgt, eine Effektivpixel-Extraktionsanordnung zum Extrahieren effektiver Pixel aus einem digitalen Videosignal bei der Abtastzahl, die dem Signalmodus entspricht, der von der Signalmodus-Einstellanordnung vorgegeben wird, wobei das Verhältnis zwischen der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 4 : 2 : 1 beträgt; eine Block- bzw. Blockbildungs-Sektion zur Aufteilung eines Pixel-Daten- Ausgangssignals von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung in rechtwinklige Blöcke auf einem Schirm in Bezug auf das Luminanz-Signal und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal; eine Makro-Block- bzw. -Blockbildungs-Sektion zum Zusammenfügen eines Makro-Blocks durch Zusammensetzen von Blöcken aus dem Luminanz-Signal, dem ersten Farbdifferenz-Signal und dem zweiten Farbdifferenz- Signal, die sich an der gleichen Stelle auf dem Schirm befinden; eine Segmentiersektion zum Zusammensetzen eines Segments durch Zusammenfügen einer vorherbestimmten Zahl von Makro-Blöcken; eine Kodiersektion zum Kodieren des Segments, wobei die Menge der kodierten Daten so gesteuert wird, dass sie im Wesentlichen gleich einer vorherbestimmten Menge auf Segment-Basis ist; und eine Aufzeichnungssektion zum Aufzeichnen der durch die Kodiersektion kodierten Daten auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer Vielzahl von Spuren entprechend dem Signalmodus, der durch die Signalmodus-Einstellanordnung vorgegeben wird, wobei die Aufzeichnungssektion die kodierten Daten auf eine Zahl 4n (n ist eine positive ganze Zahl) von Spuren per Vollbild, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist; auf eine Zahl 2n von Spuren pro Vollbild, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und auf eine Zahl n von Spuren pro Vollbild aufzeichnet, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist.
Nach einer Ausführungsform tastet die A/D Umwandlungssektion das Luminanz- Signal bei 40,5 MHz und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal bei 13,5 MHz, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, das Luminanz-Signal bei 20,25 MHz und das erste und zweite Farbdifferenz-Signal bei 6,75 MHz, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und das Luminanz-Signal bei 10,125 MHz und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal bei 3,375 MHz ab, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die durch die Effektivpixel-Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der HDTV Modus ist, der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 2 : 2 : 1, und das Verhältnis zwischen der Zahl der vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel- Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, der Zahl der vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Zahl der vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung aus dem Videosignal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, beträgt 2 : 1 : 1.
Zusätzlich kann bei der Aufnahmevorrichtung für digitale Signale nach der vorliegenden Erfindung in dem Fall der Aufzeichnung eines Videosignals durch Digitalisierung des Signals und Ausnutzen einer hocheffizienten Kodiertechnik die Verarbeitung der Signale gemeinsam in einem HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus, einem Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und einem Standard TV Signal- Aufzeichnungsmodus durchgeführt werden. Als Ergebnis hiervon können die meisten Teile der Schaltungsanordnung gemeinsam zur Verarbeitung der Signale eingesetzt werden, und eine ausreichende Bandbreite und eine zulässige Video-Qualität kann in dem Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus erhalten werden. Deshalb kann die Aufnahmevorrichtung nach dieser Erfindung im praktischen Einsatz sehr effektiv genutzt werden.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf diesem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden, detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das Makro-Blöcke zeigt, die ein Video-Segment in dem Standard-Aufzeichnungsmodus bilden.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das Makro-Blöcke zeigt, die ein Video-Segment in dem Langzeit-Aufzeichnungsmodus bilden.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration für eine Aufnahmevorrichtung für digitale Signale gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Positions-Beziehung zwischen dem Video-Segment und den Makro-Blöcken bei der Aufzeichnung des HDTV Signals unter Verwendung der Aufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Positions-Beziehung zwischen dem Video-Segment und den Makro-Blöcken bei der Aufzeichnung eines Breitbild TV Signals unter Verwendung der Aufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von erläuternden Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Fig. 3 ist ein Block-Diagramm, das eine Konfiguration für eine Aufnahmevorrichtung für digitale Videosignale gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen die folgenden Komponenten: 2000 ist eine TV Signalmodus-Einstellanordnung zur Einstellung des Aufzeichnungsmodus dieser Vorrichtung, wobei es sich um den HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus, den Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und den Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus handeln kann; 2001 sind TV Signal Modus-Informationen, die von der TV Signalmodus-Einstellanordnung 2000 vorgegeben werden; 2002 ist eine Effektivpixel-Extraktionsanordnung zum Extrahieren effektiver Pixel aus den Pixel- Daten des eingegebenen Videosignals; 2003 ist eine Block- bzw. Blockbildungs- Anordnung zum Zusammenfügen eines Blocks, der aus acht horizontalen Pixeln · acht vertikalen Zeilen besteht, aus dem Eingangssignal, um auf diese Weise ein Signal auf Block-Basis auszugeben; 2004 ist eine Makro-Block- bzw. Blockbildungs- Anordnung zum Zusammensetzen eines Makro-Blocks aus den Blöcken des Luminanz-Signals, einem Block einem der Farbdifferenz-Signale, das in dem im Wesentlichen gleichen Bereich auf dem Schirm enthalten ist, und einem Block des anderen Farbdifferenz-Signals; 2005 ist eine Segmentier- bzw. Segmentbildungs- Anordnung zum Zusammenfügen eines Segments durch Zusammensetzen von fünf Makro-Blöcken von fünf verschiedenen Stellen auf dem Schirm, die voneinander beabstandet sind; 2006 ist eine Kodieranordnung zum Kodieren des Videosignals, so dass die Menge der Kodes gleich einer Menge, die auf Segment-Basis vorher festgelegt ist, oder weniger wird. Die Kodiereinrichtung 2006 enthält: eine Orthogonal-Transformationsanordnung 117; eine Quantisierungsanordnung 118; eine Quantisierungs-Steueranordnung 119 zur Festlegung der Quantisierungs- Schritte in der Quantisierungsanordnung 118, so dass die Daten-Menge nach einer hocheffizienten Kodierung eine vorherbestimmte Menge oder weniger wird; und eine längenvariable Kodieranordnung 121. Im Folgenden wird die Funktionsweise der Aufnahmevorrichtung für digitale Signale nach diesem Beispiel unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.
Die Signalmodus-Einstellanordnung 200 legt den Aufzeichnungsmodus für diese Vorrichtung so fest, dass es sich um den HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus, den Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus oder den Standard TV Signal- Aufzeichnungsmodus handeln kann, wodurch Steuersignale ausgegeben werden, die den jeweiligen Moden entsprechen.
Das Luminanz- bzw. Leuchtdichte-Signal Y und zwei Arten von Farbdifferenz- Signalen CR und CB, die jeweils von den Eingängen 102, 103 bzw. 104 eingegeben werden, werden durch die A/D Wandler 105, 106 und 107 in digitale Signale umgewandelt. Die Einstellanordnung 108 für die Abtastfrequenz legt die Abtastfrequenr der A/D Wandler 105, 106 und 107, basierend auf den TV Signalmodus-Informationen 2001 fest, die von der TV Signalmodus- Einstellanordnung 2000 ausgegeben werden.
In dem HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus wird die Abtastfrequenz des A/D Wandlers 105 so eingestellt, dass sie 40,5 MHz beträgt, während die Abtastfrequenzen der A/D Wandler 106 und 107 so festgelegt werden, dass sie 13,5 MHz betragen. In dem Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus wird die Abtastfrequenzen des A/D Wandlers 105 so eingestellt, dass sie 20,25 MHz ist, während die Abtastfrequenz der A/D Wandler 106 und 107 so vorgegeben werden, dass sie 6,75 MHz betragen. In dem Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus wird die Abtastfrequenz des A/D Wandlers 105 so festgelegt, dass sie 10,125 MHz beträgt, während die Abtastfequenzen der A/D Wandler 106 und 107 so eingestellt werden, dass sie 3,375 MHz sind.
Das digital umgewandelte Luminanz-Signal, das von dem A/D Wandler 105 ausgegeben wird, wird der Effektivpixel-Extraktionsanordnung 2002 zugeführt. Die vertikale Durchlassbänder der beiden digital umgewandelten Farbdifferenz-Signale, die von den A/D Wandlern 106 und 107 ausgegeben werden, werden durch Zeilen- Dezimierungsanordnungen 110 und 111 auf eine Hälfte beschränkt, und dann werden die Zeilen der beiden Farbdifferenz-Signale auf Zeilen-Basis dezimiert, so dass sie auf die Effektivpixel-Extraktionsanordnung 2002 gegeben werden können.
Die Effektivpixel-Extraktionsanordnung 2002 extrahiert die effektiven Pixel-Daten, die tatsächlich kodiert und aufgezeichnet werden sollen, aus den zugeführten Pixel- Daten. In diesem Falle werden die Effektivpixel-Daten, basierend auf den Modus- Informationen, die von der Modus-Einstellanordnung 100 ausgegeben werden, wie folgt extrahiert. In dem HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus werden die Pixel-Daten, die den 1080 horizontalen Pixeln · 960 vertikalen Zeilen entsprechen, aus dem Luminanz-Signal extrahiert, während die Pixel-Daten, die den 360 horizontalen Pixeln · 480 vertikalen Zeilen entsprechen, aus den Farbdifferenz-Signalen extrahiert werden. In dem Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus werden die Pixel-Daten, die den 1080 horizontalen Pixeln · 480 vertikalen Zeilen entsprechen, aus dem Luminanz-Signal extrahiert, während die Pixel-Daten, die den 360 horizontalen Pixeln · 240 vertikalen Zeilen entsprechen, aus den Farbdifferenz-Signalen extrahiert werden. In dem Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus werden die Pixel-Daten, die den 540 horizontalen Pixeln · 480 vertikalen Zeilen entsprechen, aus dem Luminanz-Signal extrahiert, während die Pixel-Daten, die den 180 horizontalen Pixeln · 240 vertikalen Zeilen entsprechen, aus den Farbdifferenz-Signalen extrahiert werden.
Die Blockbildungsanordnung 2003 setzt aus den Pixel-Daten, die aus der Effektivpixel-Extraktionsanordnung 2002 von jedem der Luminanz- und Farbdifferenz-Signale extrahiert werden, Blöcke zusammen, von denen jeder aus 64 Pixeln besteht, d.h. acht horizontalen Pixeln · acht vertikalen Zeilen, wodurch ein Signal auf Block-Basis ausgegeben wird.
Die Makro-Block-Bildungsanordnung 2004 bildet einen Makro-Block aus den Blöcken des Luminanz-Signals, einen Block aus einem der Farbdifferenz-Signale, die in im Wesentlichen in der gleichen Fläche auf dem Schirm enthalten sind, und einen Block aus dem anderen Farbdifferenz-Signal und gibt diese aus. In diesem Fall ist ein Makro-Block aus acht DCT Blöcken zusammengesetzt, d.h. den sechs Blöcken des Luminanz-Signals und zwei Blöcken für Farbdifferenz-Signale, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Segmentbildungsanordnung 2005 setzt ein Segment zusammen, indem mehrere Makro-Blöcke von den Stellen auf dem Schirm zusammengefügt werden, die voneinander entfernt sind, um soweit wie möglich die Menge der Kodes auszumitteln bzw. ihren Durchschnitt zu bilden, die in einem, als Kodiereinheit dienenden Segment erzeugt werden sollen. In diesem Beispiel wird ein Segment aus fünf Makroblöcken zusammengesetzt. Die Positions-Beziehungen zwischen den Makro- Blöcken, die ein Segment in dem HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus, dem Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und dem Standard TV Aufzeichnungsmodus bilden, sind in den Fig. 4, 5 bzw. 1 dargestellt.
Die segmentierten Video-Daten werden kodiert, so dass die Menge ihrer Kodes nicht die Kode-Menge übersteigt, die von der Kodieranordnung 2006 auf Segment-Basis festgelegt wird. Die Zahlen bzw. die Zahlenwerte für die Segmente in einem Vollbild für die jeweiligen Aufzeichnungsmoden sind wie folgt: in dem HDTV Signal- Aufzeichnungsmodus, 45 horizontale Makro-Blöcke · 60 vertikale Makro-Blöcke/ 5 = 540 Segmente, wie in Fig. 4 gezeigt ist; in dem Breitbild TV Signal- Aufzeichnungsmodus, 45 horizontale Makro-Blöcke · 30 vertikale Makro-Blöcke/ 5 = 270 Segmente, wie in Fig. 5 gezeigt ist; und in dem Standard TV Signal- Aufzeichnungsmodus, 22,5 horizontale Makro-Blöcke · 30 vertikale Makro-Blöcke/ 5 = 135 Segmente, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn die Zahlen der Aufzeichnungsspuren pro Vollbild, die auf dem Magnetband 1006 in den jeweiligen Aufzeichnungsmoden gebildet werden sollen, mit 20, 10 und 5 angenommen werden, wird die Zahl der Segmente pro Spur in allen Aufzeichnungsmoden 27.
Wenn die Menge der Kodes, die auf einer Spur aufgezeichnet werden sollen, mit A Bits angenommen wird, dann wird die Menge der Kodes, die in einem Segment benutzt werden sollen, in allen Aufzeichnungsmoden gleich, d.h. A/27 Bits.
Die Daten, die auf die oben beschriebene Weise mit hohem Wirkungsgrad, also sehr effektiv, kodiert wurden, werden auf das Magnetband 1006 durch Ausbildung von Aufzeichnungsspuren darauf durch eine wendel- bzw. spiralförmige Abtastung aufgezeichnet, nachdem die Daten auf dem gleichen Weg wie in dem fünften Beispiel zugeführt wurden. Die Daten werden auf 20 Spuren pro Vollbild bei dem HDTV Signal-Aufzeichnungsmodus, auf 10 Spuren pro Vollbild bei dem Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und auf 5 Spuren pro Vollbild bei dem Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus aufgezeichnet.
Der Controller 109 für die Bandgeschwindigkeit steuert bzw. regelt die Drehgeschwindigkeit des das Band transportierenden Motors 1010 entsprechend den Informationen 2001 für den TV Signalmodus, die von der TV Signalmodus- Einstellanordnung 2000 ausgegeben werden, wodurch die Band- Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes 106 so variiert wird, dass die Breite der Aufzeichnungsspuren in den jeweiligen Aufzeichnungsmoden gleich gemacht bzw. ausgeglichen wird.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, können in dem Fall, dass die Aufnahmevorrichtung für digitale Videosignale nach diesem Beispiel bei einem digitalen Videobandaufzeichnungsgerät (VTR für Video Tape Recorder) zur Aufzeichnung eines HDTV Signals, eines Breitbild TV Signals und eines Standard TV Signals eingesetzt wird, die Makro-Blöcke für die jeweiligen TV Signale durch Einstellung des Verhältnisses der Abtastfrequenzen, der effektiven Abtastzahlen und der Zahlen der Aufzeichnungsspuren pro Vollbild für die jeweiligen TV Signale auf 4 : 2 : 1 auf die gleiche Weise zusammengesetzt werden; und durch Verwendung der gleichen Kompressionsrate für die jeweiligen TV Signale ist es möglich, die Sektion für die Bildung der Makro-Blöcke und die Kodier-Sektion, deren gemeinsame Benutzung üblicherweise schwierig gewesen ist, nun gemeinsam zu verwenden, so dass es möglich wird, einen beträchtlichen Teil der Schaltungsanordnung für die Bildung eines digitalen Videobandaufzeichnungsgerätes für die Aufzeichnung eines HDTV Signals, eines Breitbild TV Signals und eines Standard TV Signals gemeinsam zu benutzen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Abtastfrequenzen, die effektiven Abtastnummer bzw. -zahlen und die Zahlen der Aufzeichnungsspuren pro Vollbild für die jeweiligen TV Signale, die in den obigen Beispielen erläutert wurden, nicht auf die beschränkt sind, die hier spezifisch dargestellt sind, solange ihre proportionale Beziehung in den jeweiligen Aufzeichnungsmoden das vorher festgelegte Verhältnis erfüllt.
Bei dem obigen Beispiel werden die Abtastfrequenzen entsprechen den jeweiligen Aufzeichnungsmoden variiert. Die Abtastfrequenzen der A/D Wandler 105, 106 und 107 werden jedoch bei einem minimalen, gemeinsamen Vielfachen der Abtastfrequenzen fixiert, die den jeweiligen Aufzeichnungsmoden entsprechen, d.h., die Abtastfrequenz für das Luminanz-Signal wird in diesem Beispiel bei 40,5 MHz fixiert. Die Abtastfrequenz kann jedoch auf 20,5 MHz und 10,125 MHz geändert werden, indem eine digitale Filter-Verarbeitung und eine Pixel-Dezimierungs- Verarbeitung entsprechend den jeweiligen Aufzeichnungsmoden durchgeführt wird.
Bei diesem Beispiel werden die Farbdifferenz-Signale einer zeilensequentiellen Verarbeitung unterworfen. Selbst dann, wenn jedoch keine zeilensequentielle Verarbeitung durchgeführt wird, können die gleichen Effekte gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Ein Segment wird durch die Segment-Bildungsanordnung 2005 zusammengesetzt, indem nach diesem Beispiel fünf Makro-Blöcke zusammengefügt werden. Ein Segment kann jedoch aus jeder anderen Zahl von Makro-Blöcken zusammengesetzt werden, solange das Segment auf die gleiche Weise bei den jeweiligen Aufzeichnungsmoden zusammengefügt werden kann.
Bei der obigen Beschreibung ist die von der Kodieranordnung 2006 durchgeführte Kodierung eine Orthogonal-Transformation. Die gleichen Effekte können jedoch erhalten werden, indem gemäß der vorliegenden Erfindung jede andere Kodier- Verarbeitung durchgeführt wird.
Bei diesem Beispiel ist die Konfiguration einer Abtastanordnung, wie beispielsweise die Anordnung des Aufzeichnungskopfes 1005 auf einem rotierenden Zylinder, nicht besonders erwähnt worden. Jede Konfiguration kann verwendet werden, solange das Verhältnis der Zahlen der Aufzeichnungsspuren, die auf dem Magnetband 1006 ausgebildet werden, den jeweiligen Aufzeichnungsmoden entspricht.
Bei diesem Beispiel werden drei Arten von Videosignalen in drei Arten von Aufzeichnungsmoden aufgezeichnet, d.h., in dem HDTV Signal- Aufzeichnungsmodus, dem 16 : 9 Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und dem Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus. Die gleichen Effekte können jedoch erhalten werden, indem der Breitbild TV Signal-Aufzeichnungsmodus und Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus als Standard TV Signal-Aufzeichnungsmodus für die Langzeitaufzeichnung angesehen werden.
Zusätzlich können die gleichen Effekte erhalten werden, indem zwei Arten von Video-Aufzeichnungssignale verwendet werden, d.h., das HDTV Signal und das Standard TV Signal.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Daten des Videosignals, die von der Aufnahmevorrichtung für digitale Videosignale nach dieser Erfindung aufgezeichnet werden, dekodiert und wiedergegeben werden können, indem ein Verfahrensablauf ausgeführt wird, der entgegengesetzt zu dem Verfahrensablauf für die Signalverarbeitung ist, der von der Aufnahmevorrichtung für digitale Videosignale durchgeführt wird.

Claims

1. Aufnahmevorrichtung für digitale Signale zur Aufzeichnung eines digitalen Signals einschließlich eines Luminanz-Signals (Y), eines ersten Farbdifferenz-Signal (CR) und eines zweiten Farbdifferenz-Signals (CB) auf einem Aufzeichnungsmedium mit

einer Signalmodus-Einstellanordnung (2000) zur Einstellung eines Signalmodus, nämlich eines HDTV Signalmodus, eines Breitbild TV Signalmodus oder eines Standard TV Signalmodus;

einer Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) zum Extrahieren effektiver Pixel aus einem digitalen Video-Signal bei einer Abtastzahl, die dem Signalmodus entspricht, der von der Signalmodus-Einstellanordnung (2000) vorgegeben wird;

einer Blockanordnung (2003) zur Aufteilung eines Pixel-Daten- Ausgangssignals von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) in rechtwinklige Blöcke auf dem Schirm in Bezug auf das Luminanz-Signal und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal;

einer Segmentieranordnung (2005) zum Zusammensetzen eines Segmentes durch Zusammenfügen einer vorher bestimmten Zahl von Blöcken;

einer Kodieranordnung (2006) zum Kodieren des Segmentes, wobei die Menge der kodierten Daten so gesteuert wird, dass sie im Wesentlichen gleich einer vorherbestimmten Menge auf Segment-Basis ist;

einer Aufzeichnungsanordnung (1003, 1005, 1009) zur Aufzeichnung der Daten, die durch die Kodieranordnung kodiert wurden, auf einem Aufzeichnungsmedium (1006) mit einer Vielzahl von Spuren entsprechend dem Signalmodus, der durch die Signalmodus-Einstellanordnung (2000) vorgegeben wird,

wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass weiter eine A/D Umwandlungsanordnung (105, 106, 107) vorgesehen ist zur Umwandlung eines Video-Signals durch Abtasten des Video-Signals einschließlich des Luminanz- bzw. Leuchtdichtesignals (Y), des ersten Farbdifferenz-Signals (Or) und des zweiten Farbdifferenz-Signals (CB) bei einer Abtastfrequenz, die dem Signalmodus entspricht, der durch die Signalmodus- Einstellanordnung (2000) vorgegeben wird, wobei das Verhältnis zwischen der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Abtastfrequenz, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 4 : 2 : 1 ist, dass

in der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) das Verhältnis zwischen der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist und der Abtastzahl, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 4 : 2 : 1 ist, dass

weiter eine Makro-Block-Anordnung (2004) vorgesehen ist, um durch Zusammenfügen von Blöcken aus dem Luminanz- bzw. Leuchtdichtesignal (Y), dem ersten Farbdifferenzsignal (CR) und dem zweiten Farbdifferenzsignal (CB), die an der gleichen Stelle auf dem Schirm angeordnet sind, einen Makro-Block zusammenzusetzen, dass

die vorher bestimmte Zahl der Blöcke, die ein Segment bilden, einer vorher bestimmten Zahl von Makro-Blöcken entspricht, dass

die Aufzeichnungsanordnung die kodierten Daten auf eine Zahl 4n (n ist eine positive ganze Zahl) von Spuren pro Vollbild, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, auf eine Zahl 2n von Spuren pro Vollbild, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und auf eine Zahl n von Spuren pro Vollbild aufzeichnet, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, und dass

die Kodieranordnung (2006) von den verschiedenen Moden gemeinsam benutzt wird.

2. Aufnahmevorrichtung für digitale Signale nach Anspruch 1, wobei die A/D Umwandlungsanordnung (105, 106, 107) das Luminanz-Signal (Y) bei 40,5 MHz und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal (CR, CB) bei 13,5 MHz, wenn der Signalmodus der HDTV Signalmodus ist, das Luminanz- Signal bei 20,25 MHz und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal bei 6,75 MHz, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und das Luminanz-Signal bei 10,125 MHz und das erste und das zweite Farbdifferenz-Signal bei 3,375 MHz abtastet, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist.

3. Aufnahmevorrichtung für digitale Signale nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die durch die Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video-Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der HDTV-Signalmodus ist, der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video-Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Zahl der horizontalen effektiven Pixel, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video-Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 2 : 2 : 1 beträgt, und wobei das Verhältnis zwischen der Zahl der vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video- Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der HDTV-Signalmodus ist, der Zahl der vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel- Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video-Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Breitbild TV Signalmodus ist, und der Zahl der Vertikalen effektiven Zeilen, die von der Effektivpixel-Extraktionsanordnung (2002) aus dem Video-Signal extrahiert werden, wenn der Signalmodus der Standard TV Signalmodus ist, 2 : 1 : 1 beträgt.