DE69528091T2

DE69528091T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von komprimierten Videodaten

Info

Publication number: DE69528091T2
Application number: DE69528091T
Authority: DE
Inventors: Wataru Masuno; Tatsuya Murata; Tatsuya Nishimura; Hideaki Ogawa; Akira Yoneyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2015-02-11
Also published as: EP0667713A2; CN1244001A; EP0667713B1; DE69528091D1; CN1244000A; US5978543A; CN1065704C; JP2993351B2; JPH07226916A; CN1116805A; EP0667713A3; CN1133986C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Wiedergeben komprimierter Videodaten bewegter Bilder, wie zum Beispiel komprimierte Videodaten nach dem MPEG-Standard.
Die komprimierten Daten bewegter Bilder sind auf ein scheibenförmiges Medium wie eine optische Disk oder eine optomagnetische Disk aufgenommen. Ein Beispiel einer solchen Disk ist eine CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)-Disk oder eine CD-I(Compact Disk Interactive)-Disk, auf der die Bitstromdaten aufgenommen sind.
Auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung wie einer Video-Disk oder dem Gebiet der digitalen Fernsehübertragung wurde in jüngster Zeit dem Versuch große Aufmerksamkeit zu Teil, eine erforderlich Menge von Videodaten abzuleiten und die Größe des Aufnahmegerätes zu verringern durch die Bandkompression des Videosignals mit einer hohen Effizienz und weiterhin eine Langzeit-Wiedergabe der Videodaten auf dem Aufnahmemedium zu erzielen. Zur Umsetzung des Versuchs wurde ein Standard mit Namen MPEG (Moving Picture Experts Group) 1 gebildet.
Die nachfolgende Beschreibung richtet sich auf ein konventionelles Aufnahme- und Wiedergabegerät für komprimierte Daten zum Durchführen der Bandkompression des Eingabe-Videosignals und des Eingabe-Audiosignals nach dem MPEG1- Standard.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 4, in der ein Blockdiagramm des konventionellen Aufnahmegerätes gezeigt ist. Fig. 4 zeigt einen Videosignal-Kompressor 142 zur Band-Kompression des Videosignals; einen Audiosignal-Kompressor 113 zur Band-Kompression des Eingabe-Audiosignals; einen Datenstrom-Synthesizer 114 zum Synchronisieren der vom Videosignal-Kompressor 142 gebildeten Videodaten mit dem vom Audiosignal-Kompressor 113 gebildeten Audiodaten-Strom und zum Hinzufügen von Adress-Informationen für das Anzeigen der Position auf dem Aufnahmemedium, um den auf dem Aufnahmemedium 141 aufnehmbaren Datenstrom zusammenzusetzen; und eine Schreibeinheit 117 zum Schreiben des vom Datenstrom-Synthesizers 114 zusammengesetzten Datenstroms auf das Aufnahmemedium 141.
Im Betrieb führt der Video-Kompressor 142 zunächst mit einer gegebenen Rate eine Bandkompression des Eingabesignals in Intra-Frame, bidirektionaler Frame, Predictive Frame durch, um einen Video-Bitstrom zu bilden. Der Audio-Kompressor 113 komprimiert mit einer gegebenen Rate das Eingabe-Audiosignal, um den Audio- Bitstrom zu bilden. Der Datenbitstrom-Synthesizer 114 synchronisiert den Video- Bitstrom mit dem Audio-Bitstrom und fügt die Adresse hinzu, die die Position auf dem Aufnahmemedium 141 (beispielsweise eine CD-ROM-Disk oder eine CD-I-Disk mit einer Sektorstruktur) zum Synchronisierungssignal anzeigt, um einen einzigen Daten-Bitstrom zusammenzustellen, der auf der Schreibeinheit 117 aufnehmbar ist. Der zusammengesetzte Daten-Bitstrom wird von der Schreibeinheit 117 gemäß dem Aufnahmeformat des Aufnahmemediums 141 aufgezeichnet (im Fall einer CD- ROM-Disk oder einer CD-I-Disk kann beispielsweise der Scramble-Prozess und der Fehlerkorrektur-Prozess enthalten sein).
Nachfolgend wird das Wiedergabegerät 150 zur Wiedergabe des Aufnahmemediums 141 beschrieben, das in der oben erwähnten Weise gebildet ist. Es wird auf Fig. 5 verwiesen, in der der zusammengesetzte Datenbitstrom, der auf dem Aufnahmemedium 141 aufgezeichnet ist, von der Datenleseeinheit 123 gelesen wird. Anschließend trennt eine Datenbitstrom-Trenneinheit 124 den zusammengesetzten Datenbitstrom in den Video-Datenbitstrom und den Audio-Datenbitstrom. Der abgetrennte Video-Datenbitstrom wird zu einem Video-Expander 126 geleitet, um den komprimierten Video-Datenbitstrom zu dekodieren. Der abgetrennte Audio- Datenbitstrom wird zu einem Audio-Expander 128 geleitet, um den komprimierten Audio-Datenbitstrom zu dekodieren. Anschließend wird das dekodierte Videosignal durch einen Videoausgang 121 an ein Videosignal-Ausgabegerät wie beispielsweise einen Monitor ausgegeben, und das dekodierte Audiosignal wird durch einen Audio- Ausgang 122 an eine Audio-Ausgabegerät wie beispielsweise einen Lautsprecher ausgegeben.
Bei der Wiedergabe der Disk 141, die vom Aufnahmegerät 140 aufgenommen wurde, sucht der Abtastkopf nach dem nächsten Intra-Frame (I-Bild) und beginnt mit der Wiedergabe. Das bedeutet, es braucht eine Weile, bevor ein Bild auf dem Bildschirm erscheint.
Wenn der Abtastkopf weiterhin so gesteuert wird, dass er Daten mit einem vorbestimmten Intervall intermittierend während des Abspielens unter schnellem Vorspulen oder schnellem Rückspulen abtastet, wäre es für den Abtastkopf sehr schwer, Daten von Intra-Frames zu erfassen, weil die Intra-Frames in den Bitstrom nicht mit einem konstanten Abstand eingefügt sind. In diesem Fall ergäbe dies eine schlechte Wiedergabe des Bildes auf dem Bildschirm beim schnellen Vorwärtsspulen oder Rückwärtsspulen.
Die WO 94/07332 A, eine europäische Patentanmeldung, die Stand der Technik nach Art. 54(3) EPÜ bildet, beschreibt ein Aufnahmegerät zum Aufnehmen komprimierter Videodaten mit Mitteln zum Erzeugen komprimierter Videodaten für das Erzeugen komprimierter Videodaten mit einer Vielzahl von Frames, umfassend unabhängige Frames, die jeweils keinen Querverweis auf irgendeinen anderen Frame aufweisen, und abhängige Frames, die jeweils Querverweise auf andere Frames aufweisen. Das Aufnahmegerät weist weiterhin Adressen-Detektionsmittel für das Detektieren von Adressen der unabhängigen Frames, Speichermittel für das Speichern der detektierten Adressen der unabhängigen Frames, Mittel zum Erzeugen von Abtastinformationen für das Erzeugen unter Bezug auf die Adressen in den Speichermitteln, von Abtastinformationen für einen unabhängigen Rahmen der eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames enthält. Die Schrift offenbart weiterhin Einfügemittel für das Einfügen der Abtastinformationen in die unabhängigen Frames und für das Erzeugen von komprimierten Videodaten hinzugefügter Abtastinformationen, sowie Aufnahmemittel für das Aufnehmen der den komprimierten Daten hinzugefügten Abtastinformationen auf einem Aufnahmemedium. Dieses Dokument offenbart auch das entsprechende Wiedergabegerät und das entsprechende Aufnahmemedium.
Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel entwickelt, die oben beschriebenen Nachteile im wesentlichen zu beseitigen und hat als wesentliches Ziel, ein verbessertes Verfahren und eine verbessertes Gerät für die Aufnahme und Wiedergabe komprimierter Film-Bilddaten bereitzustellen.
Zum Erreichen des genannten Ziels umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aufnahmegerät für die Aufnahme komprimierter Videodaten: Mittel zum Erzeugen komprimierter Videodaten, für das Erzeugen komprimierter Videodaten mit einer Mehrzahl von Frames, umfassend unabhängige Frames, die jeweils keinen Querverweis auf irgendeinen anderen Frame aufweisen, und abhängige Frames, die jeweils Querverweise auf andere Frames aufweisen; Adressedetektionsmittel für das Detektieren von Adressen der genannten unabhängigen Frames; Speichermittel für das Speichern der unabhängigen Frames; Mittel zum Erzeugen von Abtastinformationen für das Erzeugen, unter Bezug auf die Adressen in den Speichermitteln, von Abtastinformationen für einen unabhängigen Frame, der eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames enthält; Einfügemittel für das Einfügen der Abtastinformation in die Frames und für das Erzeugen von komprimierten Videodaten hinzugefügter Abtastinformationen; und Aufnahmemittel für das Aufnehmen der komprimierten Videodaten hinzugefügten Rasterinformationen auf einem Aufnahmemedium.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wiedergabegerät für das Reproduzieren komprimierter Videodaten von einem Aufnahmemedium, die von dem oben erwähnten Aufnahmegerät aufgezeichnet wurden: Mittel zum Detektieren von Abtastinformationen für das Detektieren der Rasterinformationen in den Frames; Mittel zum Speichern von Abtastinformationen für das Speichern der detektierten Abtastinformationen; Mittel zum Lesen von Adressen für das Lesen einer Adresse, die in der Abtastinformation enthalten ist; Zugriffs- und Wiedergabemittel für das Zugreifen auf einen unabhängigen Frame in dem Aufnahmemedium entsprechend der Lese- Adresse und für die Wiedergabe der komprimierten Videodaten des unabhängigen Frames, auf den zugegriffen wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aufnahmeverfahren zum Aufnehmen komprimierter Videodaten die Schritte: (a) Erzeugen komprimierter Videodaten mit einer Vielzahl von Frames, die unabhängige Frames, von denen jeder keinen Querverweis auf irgend welchen anderen Frames enthält, und abhängige Frames, von denen jeder einen Querverweis auf andere Frames enthält, beinhalten; (b) Detektieren von Adressen der unabhängigen Frames; (c) Erzeugen, mit Bezug zu den detektierten Adressen, von Abtastinformationen für einen unabhängigen Frame, der eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames enthält; (d) Einfügen der Abtastinformationen in die Frames und Erzeugen von Abtastinformationen, die komprimierten Videodaten hinzugefügt ist; und (e) Aufnehmen der Abtastinformation, die komprimierten Videodaten hinzugefügt ist, auf einem Aufnahmemedium.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Reproduzierverfahren für die Wiedergabe komprimierter Videodaten von einem Aufnahmemedium, das mit dem oben erwähnten Aufnahmeverfahren aufgenommen wurde, die Schritte: (h) Detektieren der Abtastinformation von den Frames; (i) Lesen einer Adresse, die in der detektierten Abtastinformation enthalten ist; (j) Zugreifen auf einen unabhängigen Frame in dem Aufnahmemedium, entsprechend der Lese-Adresse; und (k) Wiedergeben der komprimierten Videodaten aus dem unabhängigen Frame, auf den zugegriffen wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aufnahmemedium, bespielt nach dem oben beschriebenen Aufnahmeverfahren: einen unabhängigen Frame, der keinen Querverweis zu irgendwelchen anderen Frames aufweist; eine Mehrzahl abhängiger Frames, auf die der unabhängige Frame folgt, wobei jede abhängige Frame einen Querverweis auf andere Frames aufweist; und Abtastinformationen für einen unabhängigen Frame, der eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames enthält, wobei die Abtastinformation in jeden der genannten Frames eingefügt ist.
Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren verdeutlicht, bei denen gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Aufnahmegerätes für komprimierte Videodaten gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Wiedergabegerätes für komprimierte Videodaten gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3a, b, c, d Bitstrom-Diagramme;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Aufnahmegerätes für komprimierte Videodaten nach dem Stand der Technik;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Wiedergabegerätes für komprimierte Videodaten nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt ein Aufnahmegerät für komprimierte Videodaten gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Aufnahmegerät hat ein Videodaten-Kompressionsteil 1 und ein Audiodaten-Kompressionsteil 3, ein Abtastinformations-Verarbeitungsteil 5 und ein Aufnahmebearbeitungsteil 7.
Das Videodaten-Kompressionsteil 1 beinhaltet: einen Kompressor 2 für das Komprimieren der Videodaten, beispielsweise basierend auf dem MPEG-Standard; einen Addierer 4 für das Hinzufügen von Scheindaten; einen Scheindaten-Generator 6 für das Erzeugen von Scheindaten; einen Datenraten-Detektor 10 für das Detektieren einer Datentransmissions-Rate am Ausgang des Addierers 4; einen Referenzraten- Generator 12 für das Erzeugen einer Referenzdaten-Transmissionsrate und einen Pufferspeicher 8. MPEG ist eine Abkürzung der "Moving Picture Expert Group" und zu den MPEG-Standards zählen ISO/IEC CD 13818 (ein empfohlener Entwurf der ISO/IEC; allgemein als MPEG-2 bekannt) und ISO/IEC 11172 (ein internationaler Standard der ISO/IEC; allgemein als MPEG-1 bekannt).
Das Audiodaten-Kompressionsteil 3 beinhaltet: einen Kompressor 14 für das Komprimieren von Audiodaten, beispielsweise basierend auf einem MPEG-Standard; einen Addierer 16 für das Hinzufügen von Scheindaten; einen Scheindaten-Generator 18 für das Erzeugen von Scheindaten; einen Datenraten-Detektor 22 für das Detektieren einer Daten-Transmissionsrate am Ausgang des Addierers 16; einen Referenzraten-Generator 24 für das Erzeugen einer Referenzdaten-Transmissionsrate; und einen Pufferspeicher 20. Es wird darauf hingewiesen, dass der Audiodaten- Generator 18 für die Audiodaten weggelassen werden kann.
Das Abtastinformations-Verarbeitungsteil 5 beinhaltet: einen Schalter 26 für das Auswählen von entweder komprimierten Videodaten vom Anschluss a oder von komprimierten Audiodaten vom Anschluss b; einen Sektorzähler 28 für das Schalten des Schalters 26 mit einer vorbestimmten Sektor-Rate, beispielsweise drei aufeinanderfolgende Sektorperioden für Anschluss a und eine Sektorperiode für Anschluss b, alternativ, und auch für das Zählen der Sektorzahl vom Anfang bis zum Ende der Diskaufnahmezeit; einen Intra-Frame-Detektor 30 für das Detektieren eines Intra-Frames, der allgemein durch "I" gekennzeichnet wird; einen Sektoradressen-Generator 32 für das Erzeugen der Adresse von Sektoren, die den Intra-Frame beinhalten; einen Tabellengenerator 34 für das Erzeugen einer Tabelle, die die Adressen von Sektoren auflistet, die den Intra-Frame beinhalten; einen Abtastinformations-Generator 38 für das Erzeugen von Abtastinformationen, die auf der in der Tabelle aufgelisteten Adresse basiert; und einen Schalter 36, der auf den Anschluss c in einem Versuchslauf (1. Zyklus) zum vervollständigen der Tabelle im Tabellengenerator 34 geschaltet ist und auf den Anschluss d während einem Aufnahmelauf (2. Zyklus) für das tatsächliche Aufnehmen von Daten vom Anfang bis zum Ende auf einer Disk 48.
Das Aufnahmebearbeitungsteil 7 beinhaltet: einen Kopfdetektor 40 für das Detektieren eines Kopfs H1 einer Gruppe von Bildern (GOP) und eines Kopfs H2 von Bildern (beinhaltend ein I-Bild, P-Bild, B-Bild); einen Ersetzer 42 für das Ersetzen von Scheindaten durch die erzeugte Abtastinformation; einen Speicher 44 für das Speichern der ersetzten Daten; und eine Disk-Schreibeeinheit 46 für das Schreiben der Daten auf die Disk 48.
Im Betrieb produziert der Kompressor 2 einen komprimierten Videodaten-Bildstrom, wie er in Fig. 3b gezeigt ist. Der Kompressor des gezeigten Ausführungsbeispiels verwendet MPEG-Standards, wobei jedoch jede andere Kompressionsmethode verwendet werden kann. Der komprimierte Videodaten-Bildstrom beinhaltet ein I- Bild (Intra-Frame), B-Bild (bidirektionaler interpolierter Frame), P-Bild (Predictive Frame), die wiederholt gemäß eines Musters I, B, B, P, B, B, wie in Fig. 3b gezeigt, erzeugt werden. Die Frames im Muster I, B, B, P, B, B werden als Gruppe von Bildern (GOP) bezeichnet. Das I-BÜd beinhaltet einen kompletten Datensatz für einen Frame und kann ein Frame-Bild allein wiedergeben. Das B-Bild beinhaltet Daten für einen Frame, kann aber ein Frame-Bild nicht allein wiedergeben. In ähnlicher Weise beinhaltet das P-Bild Daten für einen Frame, kann aber ein Frame-Bild nicht allein wiedergeben. Das I-Bild kann demnach als ein unabhängiger Frame betrachtet werden, der allein wiedergeben kann, und das B-Bild und das P-Bild können als abhängige Frames betrachtet werden, die Bezug nehmen müssen auf einen anderen Frame. Dies wird weiter unten näher erläutert.
Im Film sind das Bild des vorliegenden Frames und das Bild des nächsten Frames sehr ähnlich. Nur eine kleine Änderung durch die Änderung des sich bewegenden Elements ist zu beobachten. Im I-Bild wird ein kompletter Datensatz für einen Frame bereit gestellt, so dass ein Frame-Bild mit Hilfe der Daten im I-Bild allein erzeugt werden kann. Das P-Bild sind Daten, die eine Differenz zwischen den Bilddaten in dem I-Bild und den Bilddaten in dem P-Bild innerhalb der selben GOP darstellen. Das B-Bild sind Daten, die eine Kombination einer Differenz zwischen den Bilddaten im I-Bild und den Bilddaten im B-Bild sowie eine Differenz zwischen den Bilddaten im P-Bild und den Bilddaten im B-Bild darstellen, wobei alle in der selben GOP enthalten sind. Zum Reproduzieren des P-Bildes ist es daher notwendig, die Daten im I-Bild zu verwenden, und zum Reproduzieren des B-Bildes ist es notwendig, die Daten im I-Bild und im B-Bild zu verwenden. Zum Reproduzieren des I-Bildes ist jedoch keine Bezugnahme erforderlich, das I-Bild kann allein reproduzieren.
Fig. 3a zeigt, dass jedes I-Bild, B-Bild und P-Bild einen Kopf H2 hat und dass eine GOP einen Kopf H1 aufweist. Jeder Kopf H2 hat einen Nutzdatenbereich D1, in den im Addierer 4 Scheindaten geschrieben werden, die vom Scheindaten-Generator 6 erzeugt wurden. Scheindaten können beliebige Daten sein, wie beispielsweise "000.....000", so dass Platz reserviert wird, der für das Einfügen von Abtastinformationen in einem späteren Stadium benötigt wird, d. h. beim Ersetzer 42. Der Addierer 4 fügt zusätzlich andere Daten hinzu, wie beispielsweise Paritätsprüfungsdaten.
Vom Addierer 4 produzierte Daten werden vom Datenraten-Detektor 10 beobachtet, der die Datenrate am Ausgang des Addierers 4 mit einer vorbestimmten Datengeschwindigkeit vergleicht, die er vom Referenzraten-Generator 12 erhält. Wenn die Datenrate kleiner oder größer als die vorbestimmte Datengeschwindigkeit ist, wird die Kompressionsrate geändert, um die Datenrate im wesentlichen gleich der vorbestimmten Datengeschwindigkeit zu halten. Die Daten werden in einem Pufferspeicher 8 zwischengespeichert und an den Anschluss a angelegt.
Während der Kompressor 2 die komprimierten Videodaten komprimiert und hervorbringt, bringt der Kompressor 14 einen komprimierten Audiodaten-Bitstrom hervor, beispielsweise den in Fig. 3c gezeigten. Da die Datenmenge der Audiodaten geringer als die der Videodaten ist, werden die komprimierten Audiodaten intermittierend produziert. Den komprimierten Audiodaten werden ebenso beim Addierer 16 Scheindaten hinzugefügt, die der Scheindatengenerator 18 an einem passenden Ort erzeugt hat. Die Datenrate der Daten des Addierers 16 wird vom Datenraten- Detektor 22 und Referenzdaten-Generator 24 in derselben Weise wie oben beschrieben so gesteuert, dass sie im Wesentlichen gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist. Die Daten des Addierers 16 werden in einem Pufferspeicher 20 zwischengespeichert und dem Anschluss b zuführt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die komprimierten Audiodaten nicht den Scheindaten hinzugefügt werden können. In diesem Fall kann der Scheindaten-Generator 18 weggelassen werden. Der Addierer 16 ist jedoch weiterhin notwendig für das Einfügen anderer Daten, wie beispielsweise von Paritätsprüfungsdaten.
Der Sektorenzähler 28 zählt eine vorbestimmte Anzahl von Bits, wie beispielsweise 2324 Byte mit einem Sektorkopf für Daten eines Sektors, die auf der Disk 48 aufgenommen werden sollen, und steuert das Schalten zwischen den Anschlüssen a und b. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Schalter 26 für 3 Sektorperioden auf den Anschluss a geschaltet für eine Sektorperiode auf den Anschluss b. Der Schalter 26 erzeugt demnach einen Bitstrom kombinierter und komprimierter Video- und Audiodaten, so dass die Audiodaten einer Sektorperiode immer nach 3 Sektorperioden von Videodaten eingefügt werden, wie es in Fig. 3d gezeigt ist.
Der Sektoradressen-Generator 32 empfängt ein Signal am Anfang jedes Sektors und erzeugt eine Sektoradresse vom Anfang bis zum Ende der Daten, die auf der Disk 48 aufgenommen werden sollen. In Fig. 3d ist ein Beispiel einer solchen Sektoradresse 100, 101, 102, ...111 jedem Sektor zugeordnet. Alternativ kann die Sektoradresse in der Form mm:ss:ff angegeben werden, wobei mm eine Minute darstellt, ss eine Sekunde und ff einen Frame, und wobei angemerkt wird, dass es 72 Frames in einer Sekunde gibt.
Während die Sektoradresse vom Sektoradressen-Generator 32 erzeugt wird, detektiert der I-Bild-Detektor 30 ein I-Bild aus dem vom Schalter 26 produzierten Bitstrom und liefert ein Signal, das die Gegenwart eines I-Bildes anzeigt, an den Sektoradressen- Generator 32. Der Sektoradressen-Generator 32 liefert demnach Adressen für alle detektierten I-Bilder an den Tabellengenerator 34. Wenn ein I-Bild in zwei aufeinanderfolgende Sektoren aufgeteilt ist, wobei der erste Sektor den anführenden Teil des I-Bildes und der zweite Sektor den abschließenden Teil des I-Bildes erhält, wird die Sektoradresse des zweiten Sektors, in dem der abschließende Teil enthalten ist, erzeugt und an den Tabellengenerator 34 gesendet. Im in der Fig. 3d gezeigten Fall erzeugt der Tabellengenerator 34 die folgende Tabelle 1

Tabelle 1

:
100
102
104
107
110
:
Es wird angemerkt, dass die in Tabelle 1 gelisteten Sektoradressen die Sektoren mit I-Bildern sind.
Obwohl dies in Fig. 1 nicht gezeigt ist, ist der Ausgang des Schalters 26 mit einem Addierer für das Addieren eines Sektorkopfes verbunden.
Während oder nach Abschluss der Erstellung der Tabelle 1 erzeugt der Abtastinformations-Generator 38 Abtastinformationen für jedes I-Bild, in dem er die Adressen einer vorbestimmten Anzahl von benachbarten I-Bildern sammelt. Beispielsweise kann die Abtastinformation die Adressen von zwei nachfolgenden I-Bildern und zwei vorangegangenen I-Bildern sein, die für jedes I-Bild gesammelt wird. Im Hinblick auf das Beispiel der Tabelle 1 werden die folgenden Daten als Abtastinformation gesammelt.
Die Tabellen 2, 4, 5, 6 und 7 zeigen die Abtastinformationen für die I-Bilder in den Sektoren 100, 102, 104, 107, 110 und 112. Beispielsweise zeigt Tabelle 4, dass im Bezug auf das I-Bild im Sektor 104 ein erstes nachfolgendes I-Bild im Sektor 107 angeordnet ist, ein zweites nachfolgendes I-Bild im Sektor 110, ein erstes vorangegangenes I-Bild im Sektor 102 und als zweites vorangegangenes I-Bild im Sektor 100.
Die Abtastinformation der Tabellen 2 bis 7 können in einem Speicher abgelegt werden, oder sie können mit Bezugnahme auf Tabelle 1 immer dann erzeugt werden, wenn es notwendig ist.
Während des ersten Zyklus für die Vervollständigung der Tabelle 1 ist der Schalter 36 auf den Anschluss c geschaltet, um die Bitstromdaten dort abzuleiten. Nach Vervollständigung der Tabelle 1 mit allen Adressen von I-Bildern wird der Schalter 36 auf den Anschluss d umgelegt und dieselben Bitstromdaten (Fig. 3d) wie im ersten Zyklus werden von Anfang an vom Schalter 26 her erneut produziert.
Während des zweiten Zyklus' detektiert der Kopfdetektor 40 Köpfe H1 von GOPs und Köpfe H2 von Bildern (einschließlich I-Bild, P-Bild und B-Bild). Wenn ein Kopf H1 detektiert wird, bedeutet dies, dass ein I-Bild unmittelbar nach dem Kopf H1 nachfolgt. Daher ist die Detektion von Köpfen H1 im wesentlichen mit der Detektion von I-Bildern identisch. Als Antwort auf die Detektion des Kopfes H1 erfasst der Abtastinformations-Generator 38 die Adresse des Sektors, in dem das I-Bild angeordnet ist, und erzeugt die diesem I-Bild entsprechende Abtastinformation. Die Erzeugung der Abtastinformation kann unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 oder durch Lesen verschiedener bereits gespeicherter Abtastinformationen aus dem Speicher vorgenommen werden.
Wenn anschließend der Kopfdetektor 40 den Kopf H1 detektiert, der auf den detektierten Kopf H2 folgt, wird das Nutzdatengebiet D1 im Kopf H1 detektiert. Es wird angemerkt, dass in dem Nutzdatengebiet Scheindaten durch den Addierer 4 und den Scheindaten-Generator 6 gespeichert werden. Auf die Detektion des Nutzdatengebiets durch den Kopfdetektor 40 hin liefert der Abtastinformations-Generator 38 die erzeugte Abtastinformation an den Ersetzer 42, wo die Scheindaten durch die Abtastinformation ersetzt werden. Auf diese Weise wird jedes Mal, wenn das Nutzdatengebiet D1 in der selben GOP detektiert, wird die selbe Abtastinformation durch die Scheindaten in den Bildköpfen H1 ersetzt. Gemäß dem Beispiel der Fig. 3a werden die Scheindaten im Nutzdatengebiet D1 in jedem der Bilder P2, P3, P4, P5, P6 und P7 durch die Abtastinformation ersetzt, die in Tabelle 4 gezeigt ist, welche das I-Bild im Sektor 104 betrifft. In ähnlicher Weise werden Scheindaten im Nutzdatengebiet D1 in jedem der Bilder P8, P9, ... ersetzt mit der Abtastinformation, die in Tabelle 5 gezeigt ist, welche das I-Bild im Sektor 107 betrifft.
Wenn Scheindaten im Sektor mit Audiodaten vorliegen, werden solche Scheindaten ebenso durch die Abtastinformation ersetzt. Beispielsweise werden die Scheindaten in den Audiodaten AUD102 im Sektor 105 der Fig. 3d durch die Abtastinformation aus Tabelle 4 ersetzt, die das I-Bild im Sektor 104 betrifft.
Nachdem die Scheindaten durch passende Abtastinformationen ersetzt sind, wird der Bitstrom zeitweilig im Speicher 44 abgelegt und mit Hilfe der Schreibeinheit 46 auf die Disk 48 geschrieben.
Es wird angemerkt, dass der Intra-Frame-Detektor 30, der als in Verbindung mit dem Ausgang des Schalters 26 beschrieben wurde, direkt mit dem Pufferspeicher 8 verbunden sein kann. In diesem Fall kann, da das Schaltmuster des Schalters 26 im Voraus bekannt ist, der Sektoradressen-Generator 32 die Adresse des Intra-Frames ohne Probleme erzeugen.
Fig. 2 zeigt ein Wiedergabegerät für komprimierte Videodaten gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Wiedergabegerät hat ein Adresserzeugungsteil 51 und ein Datenleseteil 53.
Das Adresserzeugungsteil 51 beinhaltet: einen Nutzdatendetektor 60 für das Detektieren des Nutzdatengebietes in jedem Bild aus reproduzierten komprimierten Videodaten; einen Abtastinformations-Detektor 58 für das Detektieren der Abtastinformationen; einen Befehlsgenerator 52 für das Erzeugen eines Befehls für die Wiedergabe unter normaler Geschwindigkeit, eines Befehls für die Wiedergabe unter schnellem Vorwärtsspulen (FF-Befehl) oder eines Befehls für die Wiedergabe unter schnellem Rückwärtsspulen (FR-Befehl) auf Abfrage eines Betreibers hin; und einen Adressgenerator 62 für das Erzeugen von Zugriffs-Adressen. Der FF-Befehl hat zwei Stufen, gemäßigt schnell und extrem schnell. In ähnlicher Weise hat der FR- Befehl zwei Stufen.
Das Datenleseteil 53 beinhaltet: eine Leseeinheit 50 für das Empfangen der Zugriffsadresse vom Adressengenerator 62 und das Lesen der Disk an der Zugriffsstelle; einen Datentrenner 64 für das Trennen der Lesedaten in komprimierte Videodaten und komprimierte Audiodaten mit Hilfe eines Sync-Pulses vom Sync-Puls- Generator 66; einen Videosignal-Expander 68 für das Dekomprimieren (Expanding) komprimierter Videosignale; und einen Audiosignal-Expander 70 für das Dekomprimieren (Expanding) komprimierter Audiosignale.
Wenn im Betrieb des Gerätes der Befehlsgenerator 52 den Befehl zur Wiedergabe unter normaler Geschwindigkeit von einer mittleren Position der Disk erzeugt, wie beispielsweise vom Bild PS, wird zuerst die Abtastinformation im Abtastinformations- Detektor 58 gelesen, um die Adresse des nächsten I-Bildes zu erhalten, welches im vorliegenden Fall im Sektor 107 wäre. Der Adress-Generator 62 erzeugt demnach die Adresse 107, um einen unmittelbaren Zugriff auf den Sektor 107 zu haben. Danach erzeugt der Adressgenerator 62 sequentielle Adressen ohne Auslassung einer Adresse. Die Disk wird daher von der Leseeinheit 50 linear bei normaler Wiedergabegeschwindigkeit ausgelesen. Die gelesenen Daten werden vom Datentrenner 64 in komprimierte Videodaten und komprimierte Audiodaten getrennt, die einem jeweiligen Expander 68 und 70 zugeführt werden, um normale Videosignale und Audiosignale zu produzieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung erscheint das Bild sofort auf dem Bildschirm, weil der Abtastkopf unmittelbar ohne Suchoperation auf das I- Bild zugreifen kann.
Es wird angemerkt, dass der Nutzdatendetektor während der Wiedergabe (einschließlich normal, FF und FR) die Nutzdaten D1 jedes Bildes detektiert und dass der Abtastinformationsdetektor 58 die Abtastinformation aus den detektierten Nutzdaten D1 extrahiert. Die extrahierte Abtastinformation überschreibt die alte Abtastinformation im Abtastinformationsdetektor 58.
Wenn der FF-Befehl für mäßige Geschwindigkeit vom Befehlsgenerator 52 erzeugt wird, wird die Adresse in der Abtastinformation, insbesondere unter "voraus 1" vom Abtastinformations-Detektor 58 gelesen und über den Adress-Generator 62 der Leseeinheit 50 zugeführt. Die Leseeinheit 50 liest demnach die unter "voraus 1" angezeigte Adresse, das heißt, die Position des nächsten I-Bildes. Wenn auf das nächste I-Bild zugegriffen und es ausgelesen wird, wird die Abtastinformation dieses I-Bildes gelesen und im Abtastinformations-Detektor 58 gespeichert. Dann wird die Adresse unter "voraus 1" erneut gelesen und darauf zugegriffen. Auf diese Weise werden Videodaten aus I-Bildern erzeugt, wenn der FF-Befehle mit moderater Geschwindigkeit ausgewählt ist, wodurch die Wiedergabe unter gemäßigt schnellem Vorspulen bewerkstelligt wird. Wenn beispielsweise der Daten-Abtastkopf der Leseeinheit 50 beim Bild PS pausiert, das in Fig. 3a gezeigt ist, ist die im Abtastinformations- Detektor 58 gespeicherte Abtastinformation die aus der Tabelle 4. In diesem Fall rückt der Daten-Abtastkopf zum Sektor 107 vor, um Zugriff auf das I-Bild P8 zu haben, und anschließend zum nächsten I-Bild in Sektor 110.
Wenn der FF-Befehl für sehr schnelles Vorspulen vom Befehlsgenerator 52 erzeugt wird, wird die Adresse, die insbesondere in der Abtastinformation unter "voraus 2" abgelegt ist, vom Abtastinformations-Detektor 58 gelesen und über den Adress- Generator 62 der Leseeinheit 50 zugeführt. Die Leseeinheit 50 liest die unter "voraus 2" angezeigte Adresse, das heißt, die Position des zweiten nachfolgenden I- Bildes. Die Disk wird doppelt so schnell wie im gemäßigten FF-Modus wiedergegeben.
Ähnliche Betriebsweisen werden für gemäßigtes und sehr schnelles FR durchgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erscheint das Bild auf dem Bildschirm schnell und kann kontinuierlich und ohne jede Unterbrechung abgespielt werden, weil auf die I-Bilder, welche diejenigen Bilder sind, die aus sich heraus wiedergegeben werden können, ohne jedwede besondere Suchoperation zugegriffen werden kann.

Claims

1. Aufnahmegerät für die Aufnahme komprimierter Videodaten, umfassend:

Mittel (2) zum Erzeugen komprimierter Videodaten, für das Erzeugen komprimierter Videodaten mit einer Mehrzahl von Frames, umfassend unabhängige Frames (I), die jeweils keinen Querverweis auf irgendeinen anderen Frame aufweisen, und abhängige Frames (B, P), die jeweils Querverweise auf andere Frames aufweisen; und

Aufnahmemittel (46) für das Aufnehmen der komprimierten Videodaten auf einem Aufnahmemedium (48);

gekennzeichnet durch

Adresserzeugungsmittel (30, 32) für das Detektieren unabhängiger Frames (I) und das Erzeugen von Adressen der unabhängigen Frames (I);

Speichermittel (34) für das Speichern der Adressen der unabhängigen Frames (I); Mittel (38) zum Erzeugen von Abtastinformation, für das Erzeugen, unter Bezug auf die Adressen in den Speichermitteln (34), von Abtastinformation für unabhängige Frames (I), welche eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames (I) enthält;

Einfügemittel (42) für das Einfügen der Abtastinformation in die unabhängigen und abhängigen Frames (I, B, P) und für das Erzeugen von komprimierten Videodaten hinzugefügter Abtastinformation; und dadurch, dass

die Aufnahmemittel (46) die zu den komprimierten Videodaten hinzugefügte Abtastinformation auf das Aufnahmemedium (48) aufnehmen.

2. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, mit Schaltmitteln (36) für das Schalten zwischen einem ersten Zyklus für ein Füllen der Speichermittel (34) mit den Adressen der unabhängigen Frames (I), und einem zweiten Zyklus nach dem ersten Zyklus für ein Einfügen der Abtastinformationen durch die Einfügemittel (42).

3. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, mit Mitteln (6, 4) zum Hinzufügen von Scheindaten, für das Hinzufügen von Scheindaten zu den Frames (I, B, P), und bei dem die Einfügemittel (42) ein Ersetzungsmittel (42) für das Ersetzen der Scheindaten durch die Abtastinformation umfassen.

4. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Abtastinformation Adressen wenigstens eines künftigen (advanced) unabhängigen Frames (I) und wenigstens eines früheren unabhängigen Frames (I) enthält.

5. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Einfügemittel (42) die Abtastinformation in ein Kopfgebiet in jedem der Frames einfügen.

6. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Mittel (2) zum Erzeugen komprimierter Videodaten komprimierte Videodaten nach dem MPEG-Standart mit einer Mehrzahl von Frames erzeugen, und bei dem der unabhängige Frame (1) ein Intra-Frame ist, und der abhängige Frame entweder ein bidirektionaler interpolierter Frame (B) ist oder ein Predictive Frame (P), und bei dem auf den Intra-Frame (I) eine Mehrzahl bidirektionaler interpolierter Frames (B) und Predictive frames (P) folgen, welche alle gemeinsam eine Gruppe von Bildern definieren.

7. Ein Aufnahmegerät nach Anspruch 6, bei dem die Frames in der Gruppe von Bildern dieselbe Abtastinformation tragen.

8. Reproduziergerät für das Reproduzieren komprimierter Videodaten von einem Aufnahmemedium mit Abtastinformation, die zu einem Nutzerdatenfeld in Videodaten hinzugefügt ist, welche durch das Aufnahmegerät gemäß Anspruch 1 aufgenommen sind, umfassend:

Mittel (60) zum Detektieren von Nutzerdatenfeldern, für das Detektieren eines Nutzerdatenfeldes in Videodaten, und ausgebildet zum Lesen der Abtastinformation, die dem Nutzerdatenfeld in den unabhängigen und abhängigen Frames (I, B, P) hinzugefügt ist,

Mittel (58) zum Speichern von Abtastinformation, für das Speichern der detektierten Abtastinformation;

Mittel (62) zum Lesen von Adressen, für das Lesen einer Adresse, die in der Abtastinformation enthalten ist;

Mittel (50) zum Zugreifen und Reproduzieren, für das Zugreifen auf einen unabhängigen Frame und benachbarte unabhängige Frames (I) im Aufnahmemedium entsprechend der Lese-Adresse und für das Reproduzieren der komprimierten Videodaten aus dem unabhängigen Frame (I), auf den zugegriffen wird.

9. Reproduziergerät nach Anspruch 8, mit Auswahlmitteln (52) für das Auswählen eines Reproduzier-Modus' aus einer Mehrzahl von Moden eines normalen Reproduzier-Modus, eines Vorspul- (fast forward)-Modus' (FF) und eines Rückspul- (fast reverse)-Modus (FR).

10. Aufnahmeverfahren zum Aufnehmen komprimierter Videodaten, umfassend die Schritte:

- Erzeugen komprimierter Videodaten mit einer Vielzahl von Frames, die unabhängige Frames (I), von denen jeder keinen Querverweis auf irgendwelche anderen Frames enthält, und abhängige Frames (B,P), von denen jeder einen Querverweis auf andere Frames enthält, beinhaltet; und

- Aufnehmen der komprimierten Videodaten auf einem Aufnahmemedium; gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:

- Detektieren unabhängiger Frames (I) und erzeugen von Adressen der unabhängigen Frames (I);

- Erzeugen, mit Bezug zu den detektierten Adressen, von Abtastinformation für unabhängige Frames (I) einschließlich einer vorbestimmten Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames (I);

- Einfügen der Abtastinformation in die unabhängigen und die abhängigen Frames (I, B, P) und Erzeugen einer Abtastinformation, die komprimierten Videodaten hinzugefügt ist;

- bei dem die Abtastinformation den komprimierten Videodaten hinzugefügt wird für das Aufnehmen auf dem Aufnahmemedium.

11. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 10, mit den weiteren Schritten:

(f) Hinzufügen von Scheindaten zu den Frames (I, B, P); und

(g) Ersetzen der Scheindaten durch die Abtastinformation.

12. Reproduzierverfahren zum Reproduzieren komprimierter Videodaten von einem Aufnahmemedium, das Abtastinformation enthält, welche zu einem Nutzerdatenfeld in Videodaten hinzugefügt ist, die durch das Aufnahmeverfahren nach Anspruch 10 aufgenommen sind, mit den Schritten:

(h) Lesen der Abtastinformation, die zu dem Nutzerdatenfeld in den unabhängigen und abhängigen Frames (I, B, P) hinzugefügt ist für das Detektieren eines Nutzerfeldes in Videodaten;

(i) Lesen einer Adresse, die in der detektierten Abtastinformation enthalten ist;

(j) Zugreifen auf einen unabhängigen Frame und benachbarte unabhängige Frames (I) auf dem Aufnahmemedium gemäß der Leseadresse; und

(k) Reproduzieren der komprimierten Videodaten aus dem unabhängigen Frame (I) auf den zugegriffen wurde.

13. Aufnahmemedium, bespielt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 10, mit folgender gespeicherter Information:

ein unabhängiger Frame (I), der keinen Querverweis zu irgendwelchen anderen Frames aufweist; und

eine Mehrzahl abhängiger Frames (B, P), auf die der unabhängige Frame (I) folgt, wobei jeder abhängige Frame (B, P) einen Querverweis auf andere Frames aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Abtastinformation für einen unabhängigen Frame (I) enthält, der eine vorbestimmte Anzahl von Adressen benachbarter unabhängiger Frames (I) enthält, wobei die Abtastinformation in jeden der unabhängigen und abhängigen Frames (I, B, P) eingefügt ist.

14. Aufnahmemedium nach Anspruch 13, bei dem die Abtastinformation in einem Kopfabschnitt (H2) in jedem Frame (I, B, P) eingefügt ist.

15. Aufnahmemedium nach Anspruch 13, bei dem die Abtastinformation Adressen mindestens eines künftigen (advanced) unabhängigen Frames (I) und mindestens eines vorherigen unabhängigen Frames (I) beinhaltet.