CN1173562C - 数据记录设备和方法及数据记录/再生设备和方法 - Google Patents

数据记录设备和方法及数据记录/再生设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种数据记录设备，在该设备中，对将记录的数据进行混洗处理，以便能使在高速再生模式下再生的图像很容易看清。(16×16)的宏块被设为进行混洗处理的记录单元。曲线这样形成，即重复进行形成线段的线段形成处理，而且，曲线经过同一宏块两次的位置的线段被删除，使得曲线经过同一图像块仅一次。同步块在磁带上的记录位置的顺序由画曲线P2的顺序确定。在再生过程中，再生的同步块的记录位置转换成宏块的图像位置。

Description

数据记录设备和方法及 数据记录/再生设备和方法
                          技术领域
本发明涉及一种数据记录设备、数据记录/再生设备、数据记录方法以及数据记录/再生方法，例如，它们用于将图像数据记录在带形的记录介质上，并从该记录介质再生该图像数据。
                          背景技术
已知的用于将数字图像信号记录在磁带上，并通过该记录介质再生该数字图像信号的数据记录/再生设备是数字VTR(磁带录像机)。在数字图像记录装置的记录处理单元中进行混洗处理(shuffling process)，该混洗处理是在屏幕的数据位置和磁带的记录位置之间建立一种合适的联系。该混洗处理的第一目的是分配在再生过程中出现的突发错误(burst error)，从而增加通过例如乘积码(product code)这样的纠错码纠错的准确率。该混洗处理的第二目的是能够很容易地删除不能被纠正的错误。该混洗处理的第三目的是能够在高速再生时形成很容易看清再生图像。
下面将介绍在常规的数字VTR中所采用的混洗处理。图1所示为磁道图形(track pattern)，数字TVR的一帧的数据就记录在该磁道图形上。图1所示为螺线扫描形式的VTR。一帧的数据记录在磁带上的斜向形成的10个磁道T1到T10中。相邻磁道的方位不同。
音频数据记录在各磁道的中间部分，而视频数据记录在各磁道的上部和下部。该音频数据和视频数据进行混洗处理和通过乘积码进行纠错编码。该音频数据和视频数据以被称为同步块(sync block)的数据格式记录。在该同步块的数据结构中，同步信号、同步标识、数据(音频数据、乘积码的外部码的奇偶校验或者视频数据)以及乘积码的内部码的奇偶校验依次从头部开始排列。例如，一个宏块(macroblock)的数据分布在一个同步块中。如图1所示的音频数据和视频数据也包括外部码的奇偶校验和辅助数据。
图2所示为一帧的视频数据与记录视频数据的磁道之间的关系。在525行/60场的NTSC电视信号中，一帧的有效数据的结构是横向45个宏块，纵向32个宏块。一个宏块的结构是(16×16)像素。该宏块是用MPEG 2(活动图像专家组2)对视频数据进行压缩的一个处理单元。该视频数据由MPEG 2编码成可变长度的数据。不过，一帧的编码数据长度通过等长度处理而设置成常数。在用MPEG 2压缩数据时，一个宏块的编码数据是可变长度的数据。即使在这种情况下，至少一个宏块的编码数据中的重要数据是布置在各同步块的一个数据区中。
为了将一帧的视频数据记录到10个磁道的上部和下部区域，一帧的视频数据在横向平分为5个数据，在纵向平分为4个数据，这样形成20个记录单元。各记录单元的大小为(9×8＝72个宏块)。在这20个记录单元中，上半部的10个记录单元L1至L10是记录在各磁道的下面区域的视频数据，下半部的10个记录单元U1至U10是记录在各磁道的上面区域的视频数据。L1和U1被分别记录在磁道T1的下面区域和上面区域的记录单元。其它记录单元的序号也对应于记录该单元数据的磁道的序号。
如图3所示，对每个(9×8)宏块的记录单元进行混洗处理。也就是，该记录单元还分成6个大小为(3×4)宏块的子块。在每个子块中，如图3中箭头所示，顺序选定横向布置的三个宏块。当一个子块的各宏块全部被选定后，邻接该子块的第二子块的顶部三个子块被选定。当第二子块的宏块全部被选定且第三子块的宏块也完全被选定后，则对下面最左边的子块进行处理，该子块的宏块被选定。这样，如图3中箭头所示的顺序选定的宏块被顺序记录在该磁带的区域中。
图4所示为实现混洗处理的结构的一个实施例。输入的视频数据写入RAM(随机存储器)161中，该数据再从该RAM中读出。该RAM 161有例如一帧的容量，该视频数据写入的地址与各宏块在一帧中的位置相应。从混洗表162中生成一个RAM 161中的读地址。尽管未表示，根据图像中宏块的位置，在RAM 161中产生一个写地址。用于产生同步ID的计数器163的输出提供给混洗表162。该宏块在图像中的位置和同步ID中的记录位置之间通过混洗表162转换成预定的关系。
例如，该宏块的序号按图5A所示确定，该同步ID按图5B所示确定。图5A和5B表示记录在一个磁带的上部或者下部区域的一个记录单元。各宏块的数据以磁头扫描的方向按同步ID的序号记录在磁带上的区域。尽管为了简要说明而只是介绍了同步ID，为了将数据以图1所示的形式记录在磁带上，需要将磁道ID区分为10个磁道，一个磁道ID又区分为该磁道的上面区域或者下面区域。为了简要说明，该宏块的序号和同步ID的值都设置成从1开始的简单数。实际上，采用ID区分一个磁道上的或者是一个磁道的上部区域或下部区域上的全部同步块，该ID包括外部码的奇偶校验、辅助数据等。
在数字VTR中，除了正常的再生操作外，还有高速再生操作，在正常的再生操作中，磁带再生时的速度等于该磁带记录时的速度，而在高速再生操作中，磁带再生时的速度高于磁带记录时的速度。在高速再生模式中，因为磁带速度增加，磁头和磁带之间的选定速度改变，当磁头经过磁带时形成的扫描轨迹偏离磁道。这样，虽然磁头经过的磁道数目增加，但是在各磁道上连续再生的同步块的数目减少，多帧的宏块混合存在于图像中，并不断更新。在高速再生模式下每次更新的宏块的位置根据混洗表(也称为混洗图形(shuffling pattern))的不同而变化，该混洗表中，图像中的宏块的位置和在磁带上的记录位置被设计得相对应。因为在高速再生模式中，因为记录在磁带上的信息只有一部分能够获得，为了在高速再生模式中能够很容易的看清再生图像，相应设计混洗表，以便能尽可能地获取信息。
图6所示为高速再生模式下的磁道形式和磁头扫描轨迹之间的关系。图6表示的分别是正向2倍速(×2)、4倍速(×4)、7倍速(×7)、10倍速(×10)、19倍速(×19)以及37倍速(×37)的扫描轨迹。正向的N倍速模式是指在再生操作中，磁带的输送方向与记录时的方向一致，而磁带速度增加N倍。在每个扫描轨迹中，当磁头位于方位相同的磁道上时对数据进行再生。当旋转磁头扫描磁带一次，可以再生图6所示的阴影部分中的数据。
在正向高速再生模式中，获得图7A至7E所示的一帧中的阴影部分的再生数据。图7A至图7E放大表示了根据记录单元获得的再生数据。图7A所示为在2倍速的再生模式下获得的视频数据。从图6所示的2倍速再生模式的扫描轨迹可知，在磁头的一次扫描中，在磁道T1的下部区域的记录单元L1和在磁道T1的上部区域的记录单元U1被再生。从而获得记录单元L1和U1中的全部数据。
图7B所示为在4倍速的再生模式下获得的视频数据。从图6所示的4倍速再生模式的扫描轨迹可知，在磁头的一次扫描中，在磁道T1的下部区域的记录单元L1和在磁道T3的上部区域的记录单元U3被再生。从而获得记录单元L1和U3中的全部数据。
图7C所示为在7倍速的再生模式下获得的视频数据。从7倍速再生模式的扫描轨迹可知，在磁头的一次扫描中，可以获得在磁道T1的下部区域的记录单元L1中的一半数据和在磁道T5的上部区域的记录单元U5中的一半数据。
另外，图7D所示为在19倍速的再生模式下获得的视频数据，图7E所示为在37倍速的再生模式下获得的视频数据。在19倍速的再生模式和37倍速的再生模式中，因为磁带速度相当高，从每个记录单元中获得的数据的量减少。不过，包含在连续的同步ID中的再生宏块耦合，从而在各记录单元中形成矩形形状。如上所述，在前述常规的混洗处理中，在高速再生模式下，多个连续再生的同步块的宏块耦合，从而在图像中形成矩形。
在另一种混洗处理中是这样进行处理的，从在高速再生模式下连续再生的同步块中获得的视频数据在屏幕上的位置是随机分布的。根据该处理过程，没有被再生的视频数据通过已经被再生的视频数据***。在该方法中，当没有被压缩的视频数据的大小或者宏块的大小较小时，由于近似的视频数据或者宏块之间的相互联系，没有被更新的宏块能够通过邻近的被更新的宏块而***。不过，当视频数据通过相对较大的宏块，例如(16×16)的宏块压缩并记录时，因为不能通过相邻的宏块***，在混洗处理中，优选的方式是再生的各宏块进行耦合，从而形成矩形区域。
由图3可知，根据常规的混洗处理，当多个宏块的数据被再生时，多个宏块没有耦合成矩形，从而会溢出记录单元的子块的边界。如上所述，根据常规的混洗处理，在任何情况下再生的宏块不会耦合而形成矩形。因此，虽然同步ID是连续的，在图像中宏块没有耦合的情况的出现取决于高速再生模式下的磁带速度。这一问题并不是只由于磁带速度而出现，当记录形式(一帧的磁道数目、记录单元的大小等等)改变时也会出现类似问题。也就是，必须根据记录的帧或者高速再生模式下的磁带速度确定混洗模式。这样，如果磁带以非预期的磁带速度再生或者记录的格式改变，则高速再生成的图像没有好的可视性。
                          发明内容
本发明的一个目的是提供一种数据记录设备、数据记录/再生设备、数据记录方法以及数据记录/再生方法，它们能够进行这样的混洗处理，使得高速再生模式下连续再生的多个宏块能耦合成矩形，而不受带的速度或者记录方式的影响。
根据本发明的一个优选方面，提供了一种数据记录设备，在该数据记录设备中，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，该数据记录设备包括：
图像块形成装置，用于以预定数目为单元对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成装置，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从所述图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗装置，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还按这样的方式，即当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录装置，该记录装置包括所述用于记录的旋转磁头，并用于将已经由混洗装置转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据记录/再生设备，在该设备中，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，所述转换后的图像数据能从所述带形记录介质上再生，该数据记录/再生设备包括：
图像块形成装置，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成装置，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从所述图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗装置，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是以这样的方式进行的，在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还有这样的方式，当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录装置，该记录装置包括所述用于记录的旋转磁头，并用于将已经由混洗装置转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上；
再生装置，该再生装置包括一用于再生的旋转磁头，用于将所述同步块从所述带形记录介质上再生，在该带形记录介质上记录有已经转换位置关系的同步块；
去混洗装置，该去混洗装置用于对通过再生装置再生的同步块进行与混洗装置所进行的位置转换相反的转换，从而形成所述图像块；以及
图像数据形成装置，该图像数据形成装置用于将所述去混洗装置形成的图像块转换为所述图像数据。
根据本发明的再一方面，提供了一种数据记录方法，通过该方法，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，该方法包括：
图像块形成步骤，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成步骤，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从一个图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上的单元；
混洗步骤，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还按这样的方式，即当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录步骤，用于利用所述用于记录的旋转磁头将已经由混洗步骤转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上。
根据本发明的再一方面，提供了一种数据记录/再生方法，通过该方法，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，所述转换后的图像数据能从所述带形记录介质上再生，该方法包括：
图像块形成步骤，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成步骤，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从一个图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗步骤，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还有这样的方式，当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录步骤，用于利用所述用于记录的旋转磁头将已经由混洗步骤转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上；
再生步骤，用于利用一再生旋转磁头将所述同步块从所述带形记录介质上再生，在该带形记录介质上记录有已经转换位置关系的同步块；
去混洗步骤，用于对通过再生步骤再生的同步块进行与所述混洗步骤所进行的位置转换相反的转换，从而形成图像块；以及
图像数据形成步骤，用于将所述去混洗步骤形成的图像块转换为所述图像数据。
                          附图说明
参考附图并通过下面的说明书详细说明和附加的权利要求书，能够清楚的理解本发明的以上和其它的目的和特征。
图1是用于说明常规的混洗处理的一种磁道形式实例的示意图；
图2是一种进行常规混洗处理的单元的示意图；
图3是用于说明常规的混洗处理的示意图；
图4是实现常规混洗处理的结构的实例的框图；
图5A和5B是说明常规混洗处理的示意图；
图6是多个高速再生操作时的磁头扫描轨迹的示意图；
图7A至7E是说明在高速再生模式下获得的数据的位置示意图；
图8是本发明一个实施例的记录部分结构的框图；
图9是本发明一个实施例的再生部分结构的框图；
图10是一种磁道形式的实例的示意图；
图11A至图11C是磁道形式的另一种实例的示意图；
图12A至图12E是一个同步块结构的多个实例示意图；
图13A至13C是添加到同步块和DID中的ID的内容的示意图；
图14A和14B是说明视频编码器的输出方式和可变长度编码的示意图；
图15A和图15B是说明视频编码器的输出顺序的重排序；
图16A和16B是说明打包数据的方法的示意图，该数据的顺序同步块中被重新排序；
图17A和17B是说明视频数据和音频数据的纠错码的示意图；
图18是信号记录处理单元的更详细的框图；
图19是混洗单元的基本结构的框图；
图20是控制存储器中写地址的***的混洗单元的框图；
图21是在数字VTR应用中用于控制存储器中写地址的***的混洗单元的结构的框图；
图22是控制存储器中读地址的***的混洗单元的结构的框图；
图23是在数字VTR中用于控制存储器中读地址的***的混洗单元的结构的框图；以及
图24A至24D是说明本发明的混洗处理的示意图。
                        具体实施方式
下面将介绍一种用于数字VTR的本发明实施例。该实施例适用于广播站，并能记录和再生多种不同形式的视频信号。例如，不用更换硬件就能够记录和再生这样两种信号，即通过基于NTSC***的隔行扫描获得的有效线数是480(480i信号)的信号和通过基于PAL***的隔行扫描获得的有效线数是576(576i信号)的信号。而且，通过隔行扫描获得的线数等于1080(1080i信号)的信号，通过逐行扫描(非隔行)获得的线数分别等于480、720和1080(408p信号、720p信号、1080p信号)的信号等也能够被记录和再生。
在该实施例中，视频信号和音频信号根据MPEG 2(活动图像专家组2)***进行压缩编码。众所周知，MPEG 2具有活动补偿预测编码和DCT(离散余弦变换)压缩编码的组合结构。MPEG 2的数据结构是一种分层结构，从底部开始顺序有块层、宏块层、限幅层(slice layer)、图像层、GOP(图像组)层和序列层(sequence layer)。
该块层由DCT块构成，该DCT块作为进行DCT的单元。该宏块层是由多个DCT块构成。该限幅(slice)层由头部和任意数目的没有扩展到线外的宏块构成。该图像层由头部和多个限幅层构成。一个图像对应一个屏幕(图像平面)。该GOP(一组图象)层由头部、作为帧内编码图像的I图像和作为预测编码图像的P及B图像构成。
对于该I图像(帧内编码图像)，当它进行编码时，只采用一个图像中的封闭信息。因此，解码时，该I图象仅根据该I图象自身的信息解码。对于P图像(预测编码图像：正向预测编码图像)，在此之前的已经被解码的I图像或者P图像被作为预测图像(该图像作为获得不同点的参照)。并根据宏块单元在下面两种方法中选择更高效率的方法，其中一种方法是对预测图像和活动补偿预测图像之间的差别进行编码，另一种方法是没有获得该差别而进行编码。对于B图像(双向预测编码图像)，下面三种图像，即：在此之前的已经被解码的I图像或者P图像被用于预测图像、后续的已经被解码的I图像或者P图像被用于预测图像以及由上面两种图像形成的***图像将被作为预测图像(图像作为获得差值的参照)。在这三种活动补偿和内部编码后的图像中，将根据宏块单元选择对差值进行编码是最有效的编码方式。
因此，宏块类型有帧内编码(内部)宏块、由过去预测未来的正向帧内预测宏块、由未来预测过去的反向帧内预测宏块和既正向预测，也反向预测的双向宏块。在I图像中的全部宏块是帧内编码宏块。P图像中包含有帧内编码宏块和正向帧内预测宏块，B图像中包含有全部上述四种宏块。
GOP中至少包括一个I图像，而P和B图像可以没有。该顶部序列层是由头部和多个GOP构成。
在MPEG格式中，限幅是指一个可变长度的代码序列。该可变长度的代码系列是这样的系列，除非对该可变长度代码进行编码，否则数据的边界将不会被检测到。
在各序列层、GOP层、图像层和限幅层的头部都布置有标识码(称为开始码)，该标识码根据字节单元有预定的比特图形。上述各层的头部是集中说明头部和扩展数据或者用户数据的部分。图像(图)的大小(纵向和横向的像素的数目)等在序列层的头部进行说明。计时代码、构成GOP的图像的数目等在GOP层的头部说明。
限幅层包括的宏块是一组多个DCT块。一个DCT块的编码系列是这样的系列，在该系列中，DCT系数的量化系列是可变长度编码的，而系数0持续(游程(run))的次数和该游程后的非0系列(电平)持续的次数置于一个单元中，根据字节单元设置的ID码并不添加到宏块和宏块中的DCT块中。这样，它们不是可变长度代码系列。
宏块是通过将一个图像平面(图像)分成(16像素×16行)的格状区域而获得的。该限幅是通过例如使宏块在水平方向耦合而形成。在后面的限幅之前的限幅的最后一个宏块紧连在下一个限幅的宏块头部的前面。不允许限幅之间形成宏块重叠。当图像的大小确定后，每个图像的宏块的数目也无条件的确定了。
希望能够对编码数据进行编辑，以便防止由于解码和编码而使图像失真。在这个实施例中，为了解码P图像和B图像，需要某时间前的图像或者前面某时间后的图像。因此，编辑单元不是设置在一帧单元中。因此，在该实施例中，一个GOP由一个I图像构成。
记录例如一帧的记录数据的记录区域设置在预定区域。因为MPEG 2中采用可变长度编码，一帧所产生的数据的量是受控制的，以便在一帧中所生成的数据记录在预定的记录区域中。而且，在该实施例中，一个限幅是由一个宏块构成，一个宏块又分配给预定长度的固定帧(fixed frame)，以便适于记录在磁带上。
图8所示为记录/再生装置实施例的记录部分结构的实例。在记录过程中，一个数字视频信号通过预定接口如SDI(串行数据接口)的接收单元从端口101中输入。该SDI是由SMPTE规定的接口，以便传送分量比为(4∶2∶2)的视频信号、数字音频信号和其它信号。该输入视频信号在视频编码器102中进行DCT(离散余弦变换)处理并转化成系数数据。该系数数据是可变长度编码的。从视频编码器102中出来的可变长度编码(VLC)数据是由MPEG 2确定的初级码流(elementary stream)。该输出提供给选择器103的一个输入终端。
SDTI(串行数据传输接口)形式的数据由输入端口104输入，该SDI格式是例如由ANSI/SMPTE 305M规定的接口形式。该信号由SDTI接收单元105同步检测，再储存在缓冲器中，并从该缓冲器中抽取初级码流。该抽取的初级码流提供给选择器103的另一输入端口。
由选择器103选择和输出的初级码流提供给码码流变换器106。在该码码流变换器106中，在构成一个宏块的多个DCT块中，布置于各DCT块中的DCT系数按照MPEG 2的规定组合成各频率的分量，该组合的频率分量再重新排列。该重新排列转换的初级码流再提供给打包和混洗单元107。
因为视频数据初级码流是可变长度编码的，各宏块的数据长度不一致。在打包和混洗单元107中，该宏块填入固定帧中。这时，溢出固定帧的部分基本填入与固定帧大小相比较时的空余部分。***数据，如计时代码等从输入端口108馈送给打包和混洗单元107，并进行与图像数据类似的记录处理。进行扫描生成的一幅的各个块的重排混洗和在磁带上各个宏块的记录位置的分配。即使当数据通过混洗处理以可变速度再生模式间断再生时，图像的更新率也能改善。
视频数据和***数据(在下文中，即使视频数据包含***数据，该视频数据也只是称为视频数据，除非另有特殊需要)提供给一个外部码编码器109。一种乘积码作为该视频数据和音频数据的纠错码。该乘积码在视频数据或者音频数据的2维数组的纵向上进行外部码编码，在该数组的横向上进行内部码编码，因此编码数据通过两次编码。里德-索罗门码能够用作外部码和内部码。
外部码编码器109的输出提供给混洗单元110并进行混洗处理，该混洗处理用于根据同步块单元对多个ECC块进行重新排序。通过对同步块单元的混洗处理，可以防止错误集中在特定的ECC块上。在混洗单元110中进行的混洗处理也称为交错处理。该混洗单元110的输出提供给混合单元111并与音频数据混合。该混合单元111是由主储存器构成，下文将对其进行说明。
音频数据由输入端口112提供。在该实施例中，处理的是没有被压缩的数字音频信号。该数字音频信号可以是通过SDI接收单元(未示出)的输入部分或SDTI接收单元105分离的信号，也可以是由音频接口输入的信号。该输入的数字音频信号通过一个延迟单元113提供给AUX添加单元114。该延迟单元113用于使音频信号和视频信号的计时相配。由输入终端115输入的音频AUX是辅助数据，即数据包含如抽样频率等音频数据信息(与音频数据相关)。该音频AUX通过AUX添加单元114添加到音频数据中，并进行与音频数据类似的处理。
音频数据和AUX(下文中，包括AUX的音频数据也只是称为音频数据，除非另有特殊的需要)由AUX添加单元114提供给外部码编码器116。该外部码编码器116对音频数据进行外部码编码。外部码编码器116的输出提供给混洗单元117并进行混洗处理。音频数据的混洗处理是进行同步块单元混洗和通道单元混洗。
混洗单元117的输出提供给混合单元111，该视频数据和音频数据被混合成一个通道的数据。混合单元111的输出提供给ID添加单元118。表示同步块号等信息的ID由ID添加单元118添加。ID添加单元118的输出提供给内部码编码器119，并进行内部码编码。另外，内部码编码器119的输出提供给同步添加单元120，并将同步信号添加到各同步块的输出中。通过添加同步信号，构成同步块连续的记录数据。该记录数据通过记录放大器121提供给旋转磁头122并记录在磁带123上。该旋转磁头122的结构实际上是这样，多个磁头装在一旋转鼓上，在该多个磁头中，形成相邻磁道的磁头方位不同。
需要时可以对记录数据进行加扰处理。也可以在记录中进行数字调制。另外，也可以用部分响应级4(Partial Response Class 4)和维特比码。
图9所示为一个本发明实施例的再生部分结构的实例。通过旋转磁头122从磁带123上再生的再生信号经再生放大器131提供给同步检测单元132。并对再生信号进行如均衡、波形成形等的处理。需要时还可以进行数字调制的解调、维特比解码等的处理。该同步检测单元132检测添加到同步块头部的同步信号。该同步块通过同步检测提取。
同步检测单元132的输出提供给内部码编码器133，并进行内部码纠错处理。该内部码编码器133的输出提供给ID***单元134，对于通过内部码确定有错误的同步块的ID，则将该同步块号***。ID***单元134的输出提供给分离单元135，并将视频数据和音频数据分开。如上所述，该视频数据表示DCT系数数据和由MPEG内部编码生成的***数据，该音频数据表示PCM(脉冲编码调制)数据和AUX。
由分离单元135输出的视频数据通过去混洗单元136进行与混洗处理相反的处理。该去混洗单元136将通过记录部分的混洗单元110对同步块单元进行的混洗处理返回到原始状态。该去混洗单元136的输出提供给外部码编码器137，并通过外部码进行纠错处理。出现无法纠正的错误时，表示有无错误存在的错误标记设置成显示有错误的状态。
该外部码编码器137的输出提供给去混洗和拆包单元138。该去混洗和拆包单元138将通过记录部分的混洗和打包单元107对同步块单元进行的混洗处理返回到原始状态。在该去混洗和拆包单元138中展开记录时进行打包。也就是，数据的长度根据宏块单元返回到原始长度，再构成该原始的可变长度代码。而且，在该去混洗和拆包单元138中，***数据也被拆包并输出到输出终端139。
该去混洗和拆包单元138的输出提供给***单元140，数据中错误标记设为“1”(即有错误)的被删除。也就是，当转换前确定在宏块数据的半路(halfway)有错误时，在该发生错误的位置的后面不再构成频率分量的DCT系数。因此，在发生错误的位置的数据被结束的块代码(EOB)取代，后面频率分量的DCT系数设定为“0”。类似，在高速再生模式中，只有到长度与同步块长度相同的位置的DCT系数被重新构成，随后的系数以0代替。而且，在***单元140中，当头部发生的错误添加到视频数据头部时，也进行还原(recovering)该头部(序列头部、GOP头部、图像头部、用户数据等)的处理。
因为DCT系数布置在DC分量和从低频率分量到高频率分量的范围内，以便扩展到整个DCT块，即使在上述某一位置后面的DCT系数被忽略，从DC到低频率分量的DCT系数也能够一起分配到构成宏块的各DCT块中。
***装置140的输出提供给码流变换器141。在码流变换器141中进行与记录部分的码流变换器106相反的处理。也就是，分布于各频率分量以扩展到整个DCT块的DCT系数在各DCT块中被重新布置。这样，再生信号转换成由MPEG 2规定的初级码流。
为了该码流变换器141的输入/输出，与记录部分类似，要根据宏块的最大长度确保足够高的传输率(带宽)。当宏块的长度不限时，希望能保证带宽是像素比例宽度的3倍。
码流变换器141的输出提供给视频解码器142。该视频解码器142将初级码流解码并输出该视频数据。也就是，该视频解码器142进行逆量化处理和逆DCT处理。该解码的视频数据输出到输出端口143。例如，用SDI作为输出端的接口。从码流变换器141输出的初级码流提供给SPTI传输单元144。尽管路径没有表示，该***数据、再生的音频数据和AUX也提供给SDTI传输单元144并转换成具有SDTI形式的数据结构的流。从SDTI传输单元144输出的流通过输出端口145向外输出。
由分离单元135分离出来的音频数据提供给去混洗单元151。该去混洗单元151进行与记录部分的混洗单元117的混洗处理相反的处理。去混洗单元151的输出提供给外部码解码器152，并由外部码进行纠错处理。纠错后的音频数据从外部码解码器中输出。并对有无法纠正的错误的数据设置错误标识。
外部码解码器152的输出提供给AUX分离单元，并将音频AUX分离。分离后的音频AUX传送到输出端口154。音频数据提供给***单元155。在该***单元155中，有错误的抽样数据被***。在***方法中，平均值***法是将错误的抽样数据以该错误数据以前的和以后的正确数据的平均值***，保持以前值的方法是保持错误抽样之前的值，或者采用类似的方法。***单元155的输出提供给输出单元156。该输出单元156进行消音处理，以便禁止不能被***的错误音频信号的输出，该输出单元156还进行延迟调节处理，以便与视频信号的计时相配。该再生音频信号通过输出单元156输出到输出端口157。
尽管没有在图8和图9中表示出来，还有用于生成与输入数据同步的计时信号的计时发生单元，用于控制整个记录/再生装置工作的***控制器(微机)等。
在该实施例中，信号通过螺旋扫描***记录在磁带上，该螺旋扫描***用于通过磁头形成斜向的磁道，该磁头在旋转的旋转磁头上。在旋转鼓上有多个彼此相对的磁头。也就是，当磁头以大约180°的环绕角环绕旋转鼓时，通过磁头的180°旋转，同时形成多个磁道。一组是由两个有不同方位的磁头组成。多个磁头这样布置，使得相邻磁道的方位不同。
图10所示为磁带的磁道形式的一个实例，该磁道是通过前述旋转磁头在磁带上形成的。该实例是每帧视频和音频数据记录在8条磁道上。例如，被记录的隔行扫描信号(480i信号)和音频信号是帧频率等于29.97Hz，速率为50Mbps，有效线的数目为480，有效水平像素的数目为720的信号。而帧频率等于25Hz，速率为50Mbps，有效线的数目为576，有效水平像素的数目为720的隔行扫描信号(576i信号)和音频信号也能被同样的磁带形式记录，如图3所示。
一段是由有不同方位的两条磁道构成。也就是，4段形成8条磁道。磁道号(0)和(1)分别对应分配到构成段的一套磁道中的方位。在图10所示的实例中，磁道号在前一半的8个磁道和后一半的8个磁道之间交换，且不同的磁道序列分配到各帧中。对于该结构，即使由于堵塞或类似原因使得有不同方位的一套磁头进入不可读的状态，通过采用以前帧的数据也能够将错误影响减至最小。
在各磁道中，两侧布置有记录视频数据的视频扇区，记录音频数据的音频扇区则夹在视频扇区中间。图10和下面将介绍的图11A至11C表示音频扇区在磁带上的布置方式。
在图10的磁道形式中，能够处理8通道的音频数据。A1至A8表示音频数据的ch1至ch8通道的扇区。音频数据数组根据段单元变化，该变化的音频数据数组被记录。对于音频数据，在1场期间(例如，当场频率等于29.97Hz而抽样频率等于48kHz时，800或者801抽样)进行的音频抽样被分成偶数选定抽样的组和奇数选定抽样的组，一个ECC块由各抽样组和AUX构成。
在图10中，因为一场的数据记录在4个磁道上，因此音频信号的每个通道的两个ECC块记录在4个磁道上。两个ECC块的数据(包括外部码的奇偶校验)被分成4个扇区并分配和记录在如图10所示的4个磁道上。多个包括两ECC块的同步块被混洗。例如，通道1的两个ECC块由4个扇区构成，参考标号A1分配到这4个扇区。
在该实例中，对于视频数据，4个ECC块的数据被混洗(交错)到一个磁道并分配和记录到上部和下部的各扇区中。***区域在下面的视频扇区的预定位置。
在图10中，SAT 1(Tm)和SAT 2(Tr)是指伺服锁定(servo lock)的信号记录的区域。具有预定大小的间隙(Vg1，Sg1，Ag，Sg2，Sg3和Vg2)分布在各记录区域之间。
图10所示为每帧数据记录在8个磁道上的实例。根据该数据被记录和再生的形式，每帧的数据也能够被记录在4个磁道上、6个磁道上等。图11A所示为每帧记录在6个磁道上的格式。在该实例中，磁道序列只设计为(0)。
如图11B所示，记录在磁带上的数据包括多个块，该块被称为同步块并以有规则间隔划分。图11C示意性地示出了该同步块的结构。尽管以后将进行详细介绍，该同步块由同步检测的SYNC图形、识别每一个同步块的ID、表示数据内容的DID、数据包和用于纠错的内部码奇偶校验构成。该数据根据同步块处理为数据包。也就是，被记录或者再生的最小数据单元是一个同步块。例如，视频扇区通过布置多个同步块形成(图11A，11B)。
图12详细介绍了作为记录/再生的最小单元的视频数据的同步块的数据结构。在该实施例中，一个或者两个宏块的数据按照被记录的视频数据的形式储存在一个同步块中，一个同步块的大小，即长度根据视频信号的形式变化。如图12A所示，一个同步块包括(从头部起)：一个2字节的SYNC图形、一2字节的ID，一个1字节的DID、一个例如从112字节到206字节的可变化指定的数据区域以及一12字节的奇偶校验(内部码奇偶校验)。该数据区域也称为有效负载。
2字节的头部SYNC图形用于同步检测，并有预定的比特图形。该同步检测是通过检测SYNC图形进行，该SYNC图形与特定的图形一致。
图13A所示为ID0和ID1的比特分配的实例。该ID包含有同步块特有的重要信息，两个字节(ID0和ID1)同步块分配到该ID中。在一个磁道中区分各同步块的标识信息(SYNC ID)储存在ID0中。例如，SYNC ID指分配到各扇区的同步块的系列号。SYNC ID以8比特表示。SYNC ID是分别分配到视频同步块和音频同步块。
关于同步块的磁道的信息储存在ID 1中。假设MSB侧设置为比特7，LSB侧设置为比特0，对于该同步块，比特7可以表示磁道的上部(上面)，也可以表示磁道的下部(下面)，磁道的各个段以比特5至2表示，比特1表示与磁道方位对应的磁道号。比特0是表明该同步块表示视频数据还是音频数据的位。
图13B所示为视频数据中DID的比特分配的一个实例。有效负载的信息储存在DID中。对于通过前述的ID1的比特0的值所表示的视频和音频，该DID的容量不同。比特7至4是未定义的(保留)。比特3和2表示有效负载的模式，例如表示有效负载的类型。比特3和2是辅助比特。比特1表示是一个或者两个宏块储存在有效负载中。比特0表示储存在有效负载中的视频数据是否具有外部码奇偶校验。
图13C所示为音频数据中DID的比特分配的一个实例。比特7至4保留。比特3表示储存在有效负载中的数据是音频数据还是通用数据。如果压缩编码的音频数据储存在有效负载中，比特3设置为表示数据的值。在NTSC***中，5场序列的信息储存在比特2至0。也就是，在NTSC***中，当抽样频率是48kHz，音频信号设为每场视频信号抽样800或者801次，而该序列是每5场对齐。存放的抽样数据在序列中的位置由比特2至0表示。
再参考图12A至12E进行说明。图12B至12E是前述有效负载的实例。图12B和12C分别表示有一个和两个宏块的视频数据(可变长度编码数据)储存在有效负载中。在如图12B所示储存有一个宏块的实例中，显示后续宏块的长度的长度信息LT分配到头部的3个字节中。该长度信息LT可以包括其自身的长度，也可以不包括。在如图12C所示的储存两个宏块的实例中，第一宏块的长度信息LT分配在头部，随后分配第一宏块。在第一宏块后面，分配有表示第二宏块长度的长度信息LT。随后分配第二宏块。该长度信息LT也是需要拆包的信息。
图12D所示为储存在有效负载中的视频AUX(辅助)数据的实例。视频AUX数据的长度写入头部的长度信息LT中。在长度信息L特定后面储存有5字节的***信息、12字节的PICT信息和92字节的用户信息。有效负载的长度的剩余部分被保留。
图12E所示为音频数据储存在有效负载中的实例。该音频数据能够装入有效负载的整个长度中。例如，能够处理没有经过压缩或者类似处理的PCM形式的音频信号。但是，本发明并不局限于此，由预定***压缩编码后的音频数据也能被处理。
在该实施例中，因为作为各同步块数据的储存区域的有效负载长度设置为对于不等长的各视频同步块和音频同步块是最优化的长度。记录视频数据的同步块的长度和记录音频数据的同步块的长度分别根据信号形式设置为最优化长度。这样，多种不同的信号格式能够被整体处理。
图14A所示为在从MPEG编码器的DCT线路输出的视频数据中的DCT系数的顺序。在DCT块中，扫描从左上部的DC分量开始，该DCT系数以水平和垂直空间频率不断增加的方向成“之”字形扫描，然后输出。这样，在图14B所示实例中，总共64(8像素×8行)个DCT系数按频率分量顺序排列并能被获得。
该DCT系数由MPEG编码器的VLC单元进行可变长度编码。也就是，第一系数固定为DC分量，然后根据“0”游程和随后的电平将代码分配到随后的分量中(AC分量)。因此AC分量的系数数据的可变长度编码输出分配成从低频分量(低顺序)系数到高频分量(高顺序)系数的AC1，AC2，AC3…这样的形式。该初级码流包括可变长度编码的DCT系数。
在码流变换器106中，供给信号的DCT系数被重新分配。也就是，在各宏块中，按频率分量顺序通过“之”字形扫描分配到各DCT块中的DCT系数按频率的顺序重新分配到构成宏块的各DCT块中。
图15A和15B示意表示在码流变换器106中对DCT系数的重新分配。对于(4∶2∶2)分量的信号，一个宏块包括通过亮度信号Y表示的4个DCT块(Y1、Y2、Y3、Y4)和各两个由色度信号Cb和Cr表示的DCT块(Cb1、Cb2；Cr1、Cr2)。
如前所述，在视频编码器102中，“之”字形扫描是根据MPEG 2的规定进行的。如图15A所示，该DCT系数以从DC分量和低频分量到高频分量的顺序分配到各DCT块中。当一个DCT块的扫描结束后再对下一个DCT块进行扫描，并同样分配该DCT系数。
也就是，对于宏块中的各DCT块Y1、Y2、Y3、Y4和Cb1、Cr1、Cb2、Cr2，该DCT系数按照从DC分量和低频分量到高频分量的顺序排列。该DCT系数是可变长度编码的，以便将该代码分配到各包括连续游程和随后的电平的象(DC、AC1，AC2，AC3…)这样的集合中。
在码流变换器106中，因为该DCT系数是可变长度编码和分配，该可变长度代码一旦解码，各系数的定界符被检测，该DCT分量集中了各个频率的分量，因此扩展到构成宏块的各DCT块中。该状态如图15B所示。首先，将宏块中的8个DCT块的DC分量被组合。随后，8个DCT块中的最低频率的AC分量被组合。按照上述同样的方式，同样频率的AC系数被顺序组合，从而对系数数据重新分配，并扩展到全部8个DCT块。
该系数数据的重新分配如下所示。
DC(Y1)、DC(Y2)、DC(Y3)、DC(Y4)、DC(Cb1)、DC(Cr1)、DC(Cb2)、DC(Cr2)、AC1(Y1)、AC1(Y2)、AC1(Y3)、AC1(Y4)、AC1(Cb1)、AC1(Cr1)、AC1(Cb2)、AC1(Cr2)……。参考图14A和14B，DC、AC1、AC2…各表示分配到包含游程和随后电平的集合中的可变长度编码的代码。
转换后的初级码流提供给打包和混洗单元107，该转换后的初级码流已经由码流变换器106对系数数据的顺序进行了重新分配。转换后的初级码流的宏块中的数据长度与转换前的初级码流的宏块中的数据长度相同。在视频解码器102中，即使通过比特率控制使该长度根据GOP(一帧)单元而设定为固定长度，该宏块单元中的数据长度还是有波动。在打包和混洗单元107中，该宏块的数据装入固定帧中。
图16A和16B示意性地表示了在打包和混洗单元107中对宏块进行的打包处理。该宏块装入有预定数据长度的固定帧中并被打包。在该实例中所采用的固定帧的数据长度与作为数据记录和再生的最小单元的同步块的长度一致。因为这样能够很容易的进行混洗处理和纠错编码处理。在图16A和16B中，为了简要说明，假定8个宏块包含在一帧中。
如图16A所示的实例中，由于可变长度编码，使得8个宏块的长度不同。在该实例中，通过与作为固定帧的一个同步块的长度进行比较，宏块#1的数据、宏块#3的数据和宏块#6的数据分别比较长，而宏块#2的数据、宏块#5的数据、宏块#7的数据和宏块#8的数据分别比较短。宏块#4的数据长度等于一个同步块的长度。
该宏块通过打包处理被装入长度为一个同步块长度的固定帧中。因为在1帧中产生的数据的量被控制成固定量，所以能够装入最优量的数据。如图16B所示的实例中，比一个同步块长的宏块在与同步块长度相等的位置被分开。在被分开的宏块中，超出同步块长度的部分(溢出部分)从头部开始顺序储存在空区域中，即，储存在比同步块长度短的宏块的后面。
在图16B所示的实例中，宏块#1超出同步块长度的部分首先储存在宏块#2的后面。当该部分达到同步块的长度时，溢出部分再储存在宏块#5的后面。然后，宏块#3超出同步块长度的部分储存在宏块#7后面。另外，溢出部分储存在宏块#8后面。这样，各宏块通过有同步块长度的固定帧打包。
各宏块的长度能够预先由码流变换器106检测。这样，在打包和混洗单元107中，不用解码VLC数据和检查容量即可知道该宏块的数据的最后部分。
图17A和17B表示用于该实施例的纠错码实例。图17A所示为视频数据纠错码的一个ECC块。图17B所示为音频数据纠错码的一个ECC块。在图17A中，该VLC数据是从打包和混洗单元107中输出的数据。一种SYNC格式、一个ID和一个DID添加到VLC数据的各线中。另外，一个SYNC块通过添加一个内部码奇偶校验而形成。
也就是，一个外部码奇偶校验是由布置在VLC数据集合的垂直方向上的各符合(各字节)的预定数目形成的。一个10字节的内部码奇偶校验是由布置在VLC数据集合的水平方向上的ID、DID和VLC数据(或者外部码奇偶校验)的符号(字节)的预定数目形成的。在图17A的实例中，还添加有外部码奇偶校验的10个符号和内部码奇偶校验的12个符号。里德-索洛蒙码被作为特定的纠错码。图17A中，因为要与象59.94Hz、25Hz和23.976Hz这样的不同的视频数据帧频率配合，所以一个SYNC块中的VLC数据的长度不同。
如图17B所示，该音频数据的乘积码也以类似于视频数据的方式用于10符号的外部码奇偶校验和12符号的内部码奇偶校验的形成。例如，对于视频数据，抽样频率设为48kHz，一个抽样量化为24比特。一个抽样也可以转化成其它数目的比特，例如16比特。在一个SYNC块中的音频数据的量根据前述帧频率的不同而不同。如前所述，两个ECC块由一场的音频数据/通道构成。音频抽样的奇偶数标志和音频AUX也作为数据包含在一个ECC块中。
图18所示为本发明实施例的更详细的结构。在图18中，参考标号164指主储存器160的一个接口，该主储存器160装在IC的外部。主储存器160的写/读操作由接口164控制。该打包和混洗单元107由打包单元107a、视频混洗单元107b和打包单元107c构成。
在该实施例中，根据各宏块的长度信息LT，该打包单元107a将固定帧长度的数据和溢出部分分别储存在主储存器(SDRAM)160的不同区域。储存固定帧长度的数据的区域是主储存器160中进行打包处理的区域。当数据长度小于固定帧长度时，在主储存器160的固定帧内产生空的区域。该视频混洗单元107b通过调节该空区域的写地址进行混洗。
随后，该打包单元107c对溢出部分打包到外部码编码器109的存储器中并读出。也就是，固定帧长度的数据从主储存器160中读出并储存到外部码编码器109的一个预备ECC块的存储器中。如果该固定帧长度的数据有空区域，则在该处读出溢出部分，以便使该数据达到固定帧长度。当一个ECC块的数据被读出时，该阅读过程被暂时中断，并由外部码编码器109形成外部码奇偶校验。该外部码奇偶校验储存在外部码编码器109的存储器中。当外部码编码器109处理完一个ECC块时，该数据和外部码奇偶校验按从外部码编码器109中进行的内部码编码的顺序重新排列，并写回到主储存器160中的内部码区域，该内部码区域与外部码区域不同。通过调节数据在外部码编码完成后写回主储存器160时的地址，该视频混洗单元110根据同步块单元进行混洗。
随后的处理将根据ECC块单元进行，即，将固定帧长度的数据和溢出部分分别写入主储存器160的第一区域的处理(第一打包处理)；将溢出部分打包并读入外部码编码器109的存储器中的处理(第二打包处理)；形成外部码奇偶校验的处理；将数据和外部码奇偶校验写回主储存器160的第二区域的处理。因为外部码编码器109有存储器，该存储器的大小与ECC块相同，因此能够减少进入主储存器160的次数。
当对一幅图像包括的预定数目的ECC块(例如，32ECC块)的处理结束后，一幅图像的打包和外部码的编码都完成了。由接口164从主储存器160中读出的数据通过ID添加单元118、内部码编码器119和同步添加单元120进行处理。同步添加单元120输出的数据通过并行/串行转换单元124转换成串行比特数据。输出的串行数据由部分响应级4的预编码器125进行处理。该输出按需要进行数字调制，并通过记录放大器121提供给旋转磁头。
还可以将同步块引入ECC块中，该同步块中没有分配称为零同步的有效数据，使得ECC块的结构对于视频记录信号的不同形式具有柔韧性。该零同步在打包和混洗单元107的打包单元107a中形成并写入主储存器160中。因为零同步有数据记录区域，因此它也可以用作记录溢出部分的同步。
对于音频数据，在一场中的音频数据进行偶数次抽样和奇数次抽样构成不同的ECC块。因为ECC的外部码系列由顺序输入的音频抽样构成，该外部码编码器在每次外部码系列的音频抽样输入时形成外部码奇偶校验。通过在外部码编码器116的输出写入主储存器时进行地址调节，该混洗对于117进行混洗(根据通道单元或者根据同步块单元)。
还有一个CPU接口126，通过该接口，数据能被CPU 127接收，该CPU作为***的控制器。而这些数据是混洗表数据、关于视频信号记录形式的参数等。该混洗表数据储存在视频的混洗表(RAM)128v中和音频的混洗表(RAM)128a中。该混洗表128v进行地址转换，以便在视频混洗单元107b和混洗单元110中进行混洗处理。该混洗表128a进行地址转换，以便在音频混洗单元117中进行混洗处理。
在该实施例中，为了能通过多个数据速率记录多种图像输入格式，对于一个数据速率，准备一种特定图像输入格式或者混洗表，并将其存入视频混洗表128v和音频混洗表128a。本发明尤其涉及视频数据的混洗处理。
图19所示为视频数据混洗处理的主要结构。一个ID(或者地址)添加到输入的视频数据中。该ID能够通过序号无条件表示数据的位置，该序号在数据串、基点(base)和偏移(offset)的组合等的头部。该“混洗”只不过是重写ID的操作。通过通道172从外部储存器171写入的混洗表储存在混洗表228v中。
按照作为混洗目标的视频数据的格式，多个混洗表储存在外部储存器171中。根据该形式的识别结果选定的一个混洗表储存到该混洗表228v中。例如，该形式的识别是根据包含在视频数据中的信息，而CPU根据该格式识别的结果选择合适的混洗表。当混洗单元作为IC形成时，为了保证工作速度和减少输入/输出端口的管脚数，该数据从外部储存器171传送到混洗表228v中。如前述实施例所示，如果外部储存器171是CPU的一个RAM或者ROM，通道172是由一系列CPU的接口构成，只需要一管脚(pin)进行串行传输就足够了。该混洗表也可以用另外的通用接口储存。
一个类似的实施例中，如图20所示，混洗实际上通常伴随着数据累加。该输入数据写入储存器260作为累加数据。该混洗表228v接收从输入数据中分离出来的IDi作为地址，并产生转换后的地址IDo作为输出。从混洗表228v产生的地址IDo作为写地址，以便将数据写入储存器260中。该混洗后的数据是根据变化后的读地址从储存器260中读出。
如图21所示，磁道ID和同步ID都包含在数据内和在一帧的8个磁道内的同步块的位置被无条件确定的实例中，该磁道ID和同步ID作为地址提供给混洗表228v。在储存器260中的写地址由混洗表228v产生。该同步块根据写地址写入储存器260中。例如，该储存器260有储存一个磁道的4个ECC块中每一个的数据的区域。因此，一个磁道的视频数据根据同步块单元分配和储存到4个ECC块中每一个相应的区域。
图22所示为一个通过调节储存器260中的读地址进行混洗的实例。该混洗表数据由外部储存器171储存到混洗表228v中，它的输出IDo作为读地址提供给储存器260。该混洗表228v的输入IDi由计数器173产生。该计数器173产生IDi，该IDi在数据从储存器260中读出的同时被复位，并响应时钟而加“1”。例如，IDi作为同步ID。根据在混洗表228v中转换的读地址(IDo)将数据从储存器260中输出。
图23示意说明了调节读地址的混洗处理。该计数器173通过复位信号复位，每个数据产生该复位信号，而序号的ID由储存器260的输出分配到各数据中。该计数器173的计数值由同步块的同步时钟计数。由计数器173输出并每个块加1的计数值(例如同步ID)作为地址提供给混洗表228v。混洗表228v的输出作为读地址提供给储存器260。因此，一个同步块的该数据从储存器260的读地址读出。在图11的本发明实施例中的混洗表128v和主储存器160分别对混洗表228v和储存器260。
本发明的特征在于混洗图形，该混洗图形由前述的数字VTR中的混洗表实现。在该实施例中，根据视频数据通过打包和混洗单元107和混洗单元110提供。通过它们，图像中的宏块图像位置和在磁带上的记录位置(由同步ID确定)相对应。本发明中，在由多个在其中进行混洗的宏块构成的记录单元(例如，多个宏块作为视频扇区被记录在一个磁道的上部或者下部)中，根据同步ID添加的顺序而画的线设为Peano曲线。通常，该Peano曲线是一完全在方形内部画出的连续曲线。在本发明中，该Peano曲线是指经过记录单元中全部宏块的曲线。通过按Peano曲线的顺序分配同步ID的号，保证多个有连续同步ID的宏块耦合，以便总是在记录单元的各部分形成矩形。
下面参考附图2A至24D介绍一种根据Peano曲线形成混洗图形的方法。首先，一个记录单元作为确定与连续同步ID耦合的曲线(Peano曲线)的范围。考虑到在高速再生模式下，磁头在多个磁道上再生数据，因此希望记录单元处在这样的范围内，其中所包含的宏块数目等于或者小于一个磁道所包括的宏块数目。例如，作为图10所示的磁道形式的每个磁道的上部区域或者下部区域的扇区而被记录的数据设为一个记录单元。
对于记录单元，假定横向的宏块数目是x，纵向的宏块数目是y，优选是设定为(x＝2n，y＝2n×m)或者(x＝2n×m，y＝2n)(其中n和m是自然数)。在图24A至24D中，记录单元设定为(16×16)个宏块。
如图24A所示，交叉线将记录单元分成四个相等的部分，并将包含在环绕交叉线的中心交叉点的(2×2＝4)个宏块内的线段删去。随后，如图24B所示，该记录单元被分成16部分，以便将分成的4个部分再各分成4个部分。在用于继续细分成4个部分的交叉线中，包含在环绕中心交叉点的宏块内的线段同样被删去。而且，如图24C所示，该记录单元被分成64部分，以便将各被分割的区域再分成4个部分。在用于继续细分成4个部分的交叉线中，包含在环绕中心交叉点的宏块内的线段同样被删去。
如图24C所示，当记录单元被分成64部分时，通过沿着用于分成4个部分的线段的边而画出的Peano曲线P1经过记录单元的全部宏块。该Peano曲线的起点可以任意设置。不过，如果记录单元太大，即使是在64份的情况下，该Peano曲线没有经过全部宏块。这时，继续以前述类似的方式进行再细分成4份的过程，直到该Peano曲线经过全部宏块。
混洗表这样形成，该同步ID按上述Peano曲线P1的顺序连续。由图24C可知，画出Peano曲线P1时，有两个Peano曲线经过同一宏块的情况。这意味着同一宏块作为两个同步块被记录到磁带上两次。这样两次记录从增加被记录的冗余数据的方面考虑是不合适的。
如图24D所示，删除Peano曲线P1，并形成最终的Peano曲线P2，以便消除曲线在同一宏块中的重叠。该同步ID按Peano曲线P2的顺序添加。对于同步ID，在使用磁带ID及区分磁带上部区域(上部扇区)和下部区域(下部扇区)的ID时，能够通过该同步ID区分各记录单元的同步块就足够了。
在前述的数字VTR中，提供有打包和混洗单元107和混洗单元110。上述混洗处理过程作为这两个混洗处理的综合过程而实现。上述的数字VTR能够处理多种记录模式。尽管参考图24A至24D介绍的本发明混洗处理是用于525/60的***，它同样也能用于其它多种记录格式的***。
本发明也可以用于将视频数据记录到不同于磁带的其它带形记录介质上，例如，记录到由激光束记录的光带上。
在本发明中，各个记录单元画出Peano曲线，并根据画Peano曲线的顺序确定同步ID。因此，通过多个同步ID而在同步块中规定的多个图像块部分耦合，以便总是保证在记录单元的各个部分形成矩形。因此，即使高速再生模式下的磁带速度变化成各种速度，从各磁道中断续再生的多个宏块也能够集体再生，从而形成矩形。由此，在高速再生模式下，也能使再生的图像很容易被看清。
作为另一种在记录单元中耦合宏块的方法，也可以考虑在记录单元中画“之”字形曲线。不过这时多个宏块斜向耦合。与本发明所示的耦合成矩形的图像相比，斜向耦合图像的再生图像并不容易看清。
根据本发明，因为保证在记录单元的各部分中宏块总是耦合成矩形，即使在高速再生模式下磁带速度变化成各种速度，也不会降低看清图像的容易程度。而且，因为本发明中形成混洗表的方法是几何方法，并不依赖于图像的清晰度、宏块的大小、记录单元的大小等等，因此它能够用于多种不同的图像模式。如上所述，本发明的混洗处理有很强的通用性。
本发明并不限于前述实施例，对其进行的多种变化和改进也能包含在本发明的附加的权利要求书的范围和精神中。

Claims (11)

1.一种数据记录设备，在该数据记录设备中，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，该数据记录设备包括：
图像块形成装置，用于以预定数目为单元对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成装置，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从所述图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗装置，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还按这样的方式，即当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录装置，该记录装置包括所述用于记录的旋转磁头，并用于将已经由混洗装置转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上。
2.一种数据记录/再生设备，在该设备中，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，所述转换后的图像数据能从所述带形记录介质上再生，该数据记录/再生设备包括：
图像块形成装置，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成装置，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从所述图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗装置，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是以这样的方式进行的，在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还有这样的方式，当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录装置，该记录装置包括所述用于记录的旋转磁头，并用于将已经由混洗装置转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上；
再生装置，该再生装置包括一用于再生的旋转磁头，用于将所述同步块从所述带形记录介质上再生，在该带形记录介质上记录有已经转换位置关系的同步块；
去混洗装置，该去混洗装置用于对通过再生装置再生的同步块进行与混洗装置所进行的位置转换相反的转换，从而形成所述图像块；以及
图像数据形成装置，该图像数据形成装置用于将所述去混洗装置形成的图像块转换为所述图像数据。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中：所述图像块形成装置通过下述方式对所述图像数据进行划分：
x＝2n，y＝2n×m
或者x＝2n×m，y＝2n
其中，x是横向的图像块数目
      y是纵向的图像块数目，
      n和m是自然数。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中：通过所述混洗装置进行的所述转换是这样的，即表示所述转换的所述曲线变为以下列方式形成的曲线，即重复进行形成线段的线段形成处理，即，绘画用于将所述记录单元分成4等份的交叉线，并将绕所述交叉线的交叉点的4个图像块中的线段删除，直到通过沿所形成的线段的边扫描所获得的曲线能经过全部图像块为止。
5.根据权利要求4所述的设备，其中：通过所述混洗装置进行的所述转换是这样的转换，表示所述转换的曲线进一步变为以下列方式形成的曲线，即对所述绕所述交叉线的交叉点的4个图像块中的线段的删除使得对于所述曲线在所述删除操作之前经过两次的同一图像块来说，经过该删除后的曲线仅经过该图像块一次。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其中：由所述图像块形成装置形成的所述图像块是对所述图像数据进行压缩处理的单位。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其中：由所述混洗装置处理的所述记录单元包括记录在所述斜向磁道的一个磁道中的多个图像块，该斜向磁道通过所述用于记录的旋转磁头在所述带形记录介质上形成。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中：由所述混洗装置处理的所述记录单元包括记录在所述斜向磁道的一个磁道的上半区域或者下半区域中的多个图像块，该斜向磁道通过所述用于记录的旋转磁头在所述带形记录介质上形成。
9.根据权利要求2所述的设备，其中：所述图像数据从所述带形记录介质中再生，该带形记录介质再生时的速度高于记录时的速度。
10.一种数据记录方法，通过该方法，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，该方法包括：
图像块形成步骤，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成步骤，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从一个图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗步骤，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还按这样的方式，即当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录步骤，用于利用所述用于记录的旋转磁头将已经由混洗步骤转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上。
11.一种数据记录/再生方法，通过该方法，当通过一用于记录的旋转磁头将图像数据以预定方式记录在带形记录介质上时，转换构成显示图像的图像数据在所述显示图像中的位置和所述图像数据在所述带形记录介质上的位置之间的关系，并且将转换后的图像数据记录在所述带形记录介质上，所述转换后的图像数据能从所述带形记录介质上再生，该方法包括：
图像块形成步骤，用于以预定数目为单位对所述图像数据进行划分，并形成多个图像块；
同步块形成步骤，用于形成由预定数目的图像块构成的同步块，以该同步块为记录单元将所述通过对图像数据进行划分而形成的图像块从一个图像块形成装置中记录到所述带形记录介质上；
混洗步骤，用于执行从图像块在所述显示图像中的位置到多个同步块在所述带形记录介质上的位置之间的转换，该转换是按这样的方式进行的，即在所述记录单元的整个范围内，包含在所述带形记录介质上的连续的所述多个同步块中的多个图像块形成矩形形状，该转换还有这样的方式，当根据所述同步块在所述记录单元中的记录位置的顺序画出曲线时，画出的所述曲线只经过所述记录单元中的全部图像块一次；以及
记录步骤，用于利用所述用于记录的旋转磁头将已经由混洗步骤转换位置的所述同步块记录到所述带形记录介质的斜向磁道上；
再生步骤，用于利用一再生旋转磁头将所述同步块从所述带形记录介质上再生，在该带形记录介质上记录有已经转换位置关系的同步块；
去混洗步骤，用于对通过再生步骤再生的同步块进行与所述混洗步骤所进行的位置转换相反的转换，从而形成图像块；以及
图像数据形成步骤，用于将所述去混洗步骤形成的图像块转换为所述图像数据。
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