DE2717090B1 - Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Messdaten und Fernsehbildern sowie Schaltungsanordnung fuer die Aufzeichnung und Wiedergabe nach diesem Verfahren - Google Patents

Description

i. vertaarcs aacn Annpracn I,

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geschähet et. welcher weiter die BifcBiiiuiiHitinB erhalt und *h ^¹*¹* Ausgang zo den Videorekorder

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ekennzeklmet, daB der Multiplexer (l) Meflkanale M i Rdelg

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ion der vorhergehenden t, daß das Feroenadratisches Format eingeschränkt

Wiedergabe von Informationen* Verfahren nach einem der Ansprähe nach dem Schrägspur-Metd aufgezeichnet worden gekemuejehnet daB die Vorschubgedes Magnetbandes verringert und die des Videokopfträgers beibehalten

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daB die Meßdaten in Kurvenform, als Balkfndiagrimm oder in alphanumerischer Form neben dent Fernsehbild dargestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daB die MeBdaten in Kurvenform, als flilif ndiignmiii oder in alphanumerischer Form in das bild eingeblendet werden.

12. Scanordnung zum Aufzeichnen von bratbandtgcn MeBdaten und Fernsehbildern mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch genchnet, daB ein Multiplexer (1) zum Abtasten der Meßwerte vorgesehen ist, dessen Ausgang aber eine Halteschaltung (2) auf einen Analog/Digital-Wandler (3) geschaltet ist, daB ein Zwischenspeicher (4) die MeBdaten parallel aus dem Analog/Digital-Wandler (3) übernimmt und an einen Parallel/Seriell-Wandler (5) weitergibt und daB der Parallel/Seriell- Wandler (5) auf einen Mischer (9,11)

55

60 ParaleVSeriel-Waadkr (5) und dem Mischer 0,11) eia Kodewaadkr (7) vorgesehen ist

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ParaBeVSeriel· Wandfer (5) und dem Mischer (ll)eBi Modulator (12) vorgesehen isL

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ehe 12 bis 17, dadurch net, daB ein TaktgcBcrator (N) vorgesehen ist, der zur Videoka-ParaBeySeriel-Wandler (S) geschal-

MeBdaten und FernseMddern, wel-Verfahren nach ***« der Ansprü-M or den snd, dartwi'h daB der Videorekorder auf einen (13) oder auf ein Fiter (22) geschähet Ausgang des Fiten (22) oder des

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nach Anspruch 19 oder daß das Filter (22) fiber (23) zu dem Vkkomoni-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum BmvJBBBnBABBB—jBj^h^^—BBBBBtfBBlB B\ * aBv^^^^^^^^bB^bd^b^^^^^ BAJhA ^h—ub^A^h^j-MB₁JBBJbBkBM ν. M JbBbLbbIbBl

zensyncnronen ^iiik.ilbiicu von orenDanaigen Menoaten und Feredeni, ein Verfahren zur Wiedergabe μ von TTTfWfiifTrry*. me mn einem sotcnen venanren nach dem Schrigspurverfahren auf Magnetband aufgeworden sntd, sowie eine Schaltungsanordnung Auriteicknen und eine solche zum Wiedergeben

oabratbandigen MeBdaten und Fernsehbildern.
It vieles AnwendungsfäOen IiBt sich durch ein ; nen von Bildinformationen und der Meßaufbau oder die Analyse der vcj eiufjenen. Dies trifft beispielsweise Verhaken von Patienten, beim Fahrverhalten rftfahrzeogcfl u.dgl. In der überwiegenden der FaIe reicht dabei eine Auflösung und ^zeichnung von Bikhnformatiobd der Aufzeichnung von VideobiWern

zn erreichen sind. Für die Versuchsausist dabei innner eine eindeutige Korrelation MeBdaten und Bildinformation erforderlich.

Verfahren zum zeitsynchronen Aufzeich-

binen MeBdaten und Fernsehbildern darin, daB die MeBdaten und Bilder getrennt werden. Die Korrelation zwischen beiden

to

15

erfolgt dann durch Iflfsinfonnationen, wie z. B.

AKh ist es bekannt, sehr langsame Meßdaten oder

dem Medium der Bildauf-, DC8pidswciS6 sill Tonspuren und Video-Magnetbändern. In Fflme dabei lutuiniationen eingespiegelt, m ein DHb ainDaDBnierBChe yffirhf η emgemiscnt Die damit erzidnre Bandbreite fur die reicht jedoch nicht aus, um schnelle

Der Erfindung fegt die Aufgabe zugrunde, ein

1 zum zeitsynchronen Aufzeichnen von brett-MeBdaten und Fernsehbildern zu schaffen, ■nt einem ei Aufzeichnungsmedium t and dr MeBdaten so brehbandig aufzuzeichnen große Anzahl von MeßsteBen

Messungen sehr schnell

können. Damit sofl es möghch Aufzeichnungsmedien Vorgänge und tF^|*M'^mhJtⁿgf sehr genau

wl eigsgemäß dadurch gelöst, MeBwerte kontinuierlich t und im Zeit-

FteqacBZBnhiplexverfahren mit dem Videomit einem bekannten Videorekor-

45

werden die Meßdaten zusammen mit zur Büdfaiformation des Videosid in dem von der Bildinformation cfcgtea Td der Aufzeichnung aufgezeichnet

Verfahren können für Aufzeichnung von MeBdaten und

I Anry^irhn^ingfgyrät und

50

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werdcn,

lle Video-Madie in großen

hergestellt werden und relativ billig sind.

Mk dem erfindungsgemiBen Verfahren steht neben er Aatekhnung eines Fernsehbildes für die Aufzekh-

Meßdaten eine Bandbreite von 1 MHz zur Diese Badbre ist vergleichbar mit der von Insu uuieiiüciiiiigsbandgeräten der Preisklasse. Die mit dem erfindungsgemäßen verfahren cmcBiaren Bandlaufzeiten betragen jedoch bis 60 Min. vergbcben mit etwa 6 bis 12 Min. bei den cHlspre Instmmentierunbaeräten.

daß die MeBwerte digitalisiert und in gespeichert werden, wird eine hohe

Dadurch,

Form

> großer Dynamikbereich und eine hohe teil eicht

Alternativ oder zusätzlich können die Meßdaten mit der für das Farbsignal vorgesehenen Trägerfrequenz aufgezeichnet werden. Eine farbige Wiedergabe der Fernsehbilder ist bei diesem Frequenzmultiplexverfabren jedoch nicht möglich.

Vorteilhaft werden die Meßdaten und Fernsehbilder nach dem Schräg- oder Querspurverfahren auf ein Video-Magnetband aufgezeichnet Weiter können zusätzliche Daten auf schmalbandigen Datenkanälen, beispielsweise der Tonspur, aufgezeichnet werden. Damit können Kommentare, die Versuchszeit und Ereignismarkierungen zusätzlich aufgezeichnet werden.

Vorteilhaft werden die Meßdaten im Frequenzmoduiaüonsverfahren aufgezeichnet Hierdurch ergibt sich ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis ab bei Instrumentierungsbandgeriten und insbesondere die Möglichkeit zur Aufzeichnung von Gleichspannungssignalen, was die Verwendung von ternären und quarternären Kodes ermöglicht

Auch können die Meßdaten im Ampmudenmodulationsverfahren auf dem Farbträger aufgezeichnet werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darm, das Fernsehbild auf quadratisches Format einzuschränken. Damit erhöht sich die durchschnittliche Bandbreite fur die Aufzeichnung der MeBdaten auf etwa 2 MHz.

Für die Auf ζ

ng von Meßdaten wurden bisher

verschiedene Magnetbandspeicher verwendet Bei den zunächst verwendeten analogen Magnetbandgeräten für die Speicherung analoger Meßwerte im Direkt- oder Frequenzmodulationsverfahren erfolgt die Aufzeichnung auf mehreren parallelen Spuren in Laufrichtung des Randes. Bei der Aufzeichnung auf den Längsspuren lauft das Magnetband kontinuierlich an einer Kopfgruppe vorbei, mit der mehrere parallele Spuren auf dem Band aufgezeichnet werden. Damit können mere Signale unabhängig voneinander registriert werden. FOr die breitbandige Aufzeichnung sind Bandgeschv Innigkeiten bis zu 120 ZoB pro Sek. (304,8 cn/Sek.) JbUch, woraus sich ein hoher Bandbedarf ergibt Im Direktverfahren können Bandbreiten von maximal 2 MHz und im FM-Verfahren von maximal 40OkHz erzieh werden (siehe DIN 66 210). Fernsehbilder können nicht aufgezeichnet werden, da die Bandbreite hierfür nicht

In einigen Fällen werden auch digitalisierte Meßwerte im Direktverfahren oder mit Sättigungsmagnetisierung seriell auf Analalog-Magnetbandgeräten in Form einer PCM-Aufzeichnung aufgezeichnet Dies ist jedoch ein Sonderfall einer analogen Aufzeichnung.

Die weiter verwendeten digitalen Magnetbandgeräte dienen der Aufzeichnung binär vorliegender Daten, wobei die Aufzeichnung in Sprossen quer zur Bandlaufrichtnng erfolgt Bei diesen Bandgeräten wird die magnetisierbare Schicht in die Sättigung geie, so daß nur die Zustande »On und »1« möglich sind. Damit können ch Digitaklaten aufgezeichnet werden. Üblich sind Bandgeschwindigkeiten bis zu 125 ZoB pro Sek. (317,5 cm/Sek.) und
dichten bis zu 1600 Byte pro ZoB (63 Byte/mm} Speaalniasdimen habe· Bandgeschwindigkeiten bis zu 250 ZoB pro Sek. Eine Neuentwickhing kann bis zu 6250 Byte pro ZoB aeien. Mit Standargeriten lassen sich bei 125 ZoB pro Sek. und 1600 Byte pro ZoB 150 000 Byte je Sek. bzw. U MBh je Sek. kontinuierlich aicnen. Dies enrch etwa der Kapazität einer Spur eines Inmenegerätes. Die Laufzeit des Bandes (730 m Band) beträgt dabei unter 4 Min. Wegen

der geringen Bandbreite lassen sich keine Fernsehbilder registrieren.

Mit der Entwicklung der Fernsehtechnik ergab sich die Notwendigkeit, Fernsehsignale aufzuzeichnen. Die Bandbreite von 4 bis 6 MHz konnte mit vorhandenen Magnetbandgeräten nicht aufgezeichnet werden.

Die Bandbreite der Aufzeichnung ist ein Produkt aus Aufzeichnungsdichte und Bandgeschwindigkeit Die Aufzeichnungsdichte ist durch die Geometrie der Magnetköpfe — Spaltbreite — und durch das Bandmaterial begrenzt Da die Aufzeichnungsdichte nicht wesentlich gesteigert werden konnte, mußte die Bandgeschwindigkeit erhöht werden. Man versuchte zunächst, Bandgeräte mit sehr hohen Bandgeschwindigkeiten — bis zu 800 Zoll pro Sek. — zu entwickeln. Wegen der dabei auftretenden Schwierigkeiten, wie Band-Kopf-Kontakt Abrieb, Gleichlauf usw. und der kurzen Laufzeit eines Bandes hat sich dieses Verfahren nicht bewährt

Statt dessen hatten sich für die Aufzeichnung von Fernsehbildern das Querspurverfahren und das Schrägspurverfahren (vgL DIN 15 900, Teil 2) durchgesetzt bei denen man die erforderliche Schreibgeschwindigkeit durch rotierende Videoköpfe erhält Die Viedoköpfe rotieren quer oder schräg zur Laufrichtung des Bandes. Dadurch kann die Vorschubgeschwindigkeit des Bandes relativ gering gehalten werden: 7,5 bis 25 Zoll pro Sek. bzw. 19,1 bis 63,5 cm/Sek. Dieser Grundgedanke wurde in verschiedener Weise realisiert wobei im wesentlichen der Winkel zwischen der Rotationsebene der Köpfe und der Laufrichtung des Bandes, die Anzahl der Köpfe und der Umschlingungswinkel verschieden gewählt wurde. Bei diesem Verfahren werden neben dem in der Schrägspur enthaltenen Fernsehbild schmalbandige Zusatzinformationen wie Ton, Zeitkode und Steuersignale in konventioneller Technik auf Längsspuren aufgezeichnet

Die hohe Bandbreite des Schrägspurverfahrens, verbunden mit der großen Laufzeit des Bandes, macht das Verfahren auch für die Aufzeichnung breitbandiger Meßsignale interessant

Ein wesentlicher Nachteil der Schrägspuraufzeichnung besteht darin, daß die unter einem Winkel zum Band verlaufende Spur das Band periodisch auf einer Seite verläßt und am anderen Bandrand neu beginnt Dadurch entstehen Aufzeichnungslacken, deren Größe nicht nur von der Geometrie der Bandführung, sondern auch vom Zustand der Bandränder — Abnutzung, Alterung, KJimaeinflüsse — abhängt

Um diesen Nachteil zu vermeiden, verwendet man bei einigen Verfahren mehrere Videoköpfe, die elektrisch umgeschaltet werden, bevor der aktive Videokopf den Bandrand erreicht Dadurch reduziert man zwar die Störungen durch die Bandränder, erhält jedoch zusätzliche Fehlerquellen durch die Justierung der Videoköpfe. Aus diesem Grund hat sich die Schrägspuraufzeichnung bisher nur in Sonderfällen zur Aufzeichnung breitbandiger Meßdaten durchsetzen können, z. B. zur Speicherung von Radarsignalen, Röntgenbildern oder geblockten Digitaldaten für Rechnersysteme. Dagegen stören bei der Fernsehtechnik derartige Lücken nicht, da man sie in die Zwischenräume zwischen Bädern oder Bildzeilen legt, in denen der Fernsehschirm für die Rückkehr des Strahles zum Bildoder Zeilenanfang ohnehin dunkel getastet wird. Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsverfahren ist sehr gut zur Aufzeichnung von Meßwerten in Verbindung mit einer Aufzeichnung von Fernsehbildern auf Magnetband nach dem Quer- oder Schrägspurverfahren geeignet

Ein Verfahren zur Wiedergabe von Informationen, welche mit einem erfindungsgemäßen AufzeJchmmgsverfahren nach dem Schrägspurverfahren auf Magnetband aufgezeichnet worden sind, ist dadurch gekennzeichnet daß die Vorschubgeschwindigkeit des Magnetbandes verringert und die Geschwindigkeit des Videokopfträgers beibehalten wird. Damit erhalt man

ίο eine zeitgedehnte Wiedergabe des Fernsehbildes bzw. ein Standbild, während die in der Schrägspur des Bandes enthaltenen Daten wie das Fernsehbild mit der ursprünglichen Geschwindigkeit wiedergegeben werden. Durch die langsame Vorschubgeschwindigkeh des Magnetbandes werden Fernsehbild und Meßdaten für eine bestimmte Zeit immer wieder gelesen. Die auf einer Schrägspur aufgezeichneten Meßdaten werden nach dem Lesen zwischengespeichert und können nun mh der Verarbeitungsgeschwindigkeit üblicher Rechner weiterverarbeitet und langsam ausgelesen werden.

Die schnell aufgenommenen Daten können sehr langsam, z. B. 1 Fernsehbild pro Sefc, wieder}

werden. Die mit jedem Fernsehbild aufgenommenen Meßdaten können bei der Wiedergabe an einen üblichen Rechner übergehen, dort ausgewertet und die Ergebnisse noch während der Darstellung des Fernsehbildes wieder bereitgestellt werden.

Eine Weiterbildung des Wiedergabeverfahrens besteht darin, daß die Meßdaten in Kurvenform, als Balkendiagramm oder in alphanumerischer Form neben dem Fernsehbild dargestellt oder in das Fernsehbild eingeblendet werdea Diese Weiterbildung des Verfahrens ist deshalb möglich, weil ein mit den Meßdaten synchrones Fernsehbild zur Verfugung steht Der zusätzliche Aufwand für die Darstellung oder Einblendung der Meßdaten ist gering, da das Videosignal ohnehin in der Wiedergabeelektronik aufbereitet werden muß. Die Aufbereitung kann für einfache Darstellungen durch Hardware-Schaltungen erfolgen, während der Einsatz eines Mikroprozessors eine größere Flexibilität der Art der Darstellungen erlaubt

Eine Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen von breitbandigen Meßdaten und Fernsehbildern mh dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet daß ein Multiplexer zum Abtasten der Meßwerte vorgesehen ist, dessen Ausgang über eine Halteschaltung auf einen Anafog/Dighal-Wandler geschaltet ist daß ein Zwischenspeicher die Meßdaten parallel aus dem Analog/Digital-Wandler

so übernimmt und an einen Parallel/Serien-Wandler weitergibt und daß der Parallel/Seriell-Wandler auf einen Mischer geschaltet ist, welcher weiter die Bildinformation erhält und dessen Ausgang zu dem Videorekorder geführt ist Die Steuerung von Mutnplexer, Analog/Digital-Wandler und die Übernahme der Daten in den Zwischenspeicher erfolgt kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit, die der dccttncnen Datenrate entspricht Das Auslesen der Daten an dem Zwischenspeicher erfolgt intermittierend mh höherer Geschwindigkeit, nämlich der Aufzeichnungsgeschwindigkeit

Der Zwischenspeicher ist zweckmäßig ein PirstHnfirst-out-Speicher. Vorteilhaft tastet der Multiplexer verschiedene Meßkanäle in beliebiger Reihenfolge und mit unterschiedlicher Häufigkeit ab.

Zwischen dem Parallel/Seriell-Wandler und dem Mischer kann ein Kodewandler vorgesehen sein, in welchem die Daten in einen für die Aufzeichnung auf

dem Magnetband besonders geeigneten Kode umgesetzt werden.

Weiter ist zweckmäßig ein weiterer Eingang des Parallel/Seriell-Wandlers mit einer Hilfsinformationsschaltung verbundea Ober diese Hilfsinformationsschaltung können Hilfsinformationen wie Vorlauf, Synchronwörter, Bild- oder Zeilennummer, Steuerbits für die vertikale und horizontale Synchronisation und die Amplitudenregelung des Fernsehbildes, Paritätsbits, Wortadresse, Kennzahl, Zeitkode, Statusinformation usw. eingefügt werden.

Bei einer Schaltungsanordnung für die frequenzmultiplexe Aufzeichnung ist zwischen dem Parauel/Seriell-Wandler und dem Mischer ein Modulator vorgesehen.

Schließlich ist zweckmäßig ein Taktgenerator vorgesehen, der zur Videokamera und zum Parallel/Seriell-Wandler geschaltet ist

Eine Schaltungsanordnung zum Wiedergeben von breitbandigen Meßdaten und Fernsehbildern, welche mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren aufgezeichnet worden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Videorekorder auf einen Diskriminator oder auf ein Filter geschaltet ist, daß ein Ausgang des Filters oder des Diskriminators zu einem Videomonitor und der andere Ausgang zu einem Bitsynchronizer geführt ist, daß der Bitsynchronizer über eine Datensynchronisationsschaltung und einen Seriell/Parallel-Wandler auf einen Zwischenspeicher geschaltet ist und daß der Zwischenspeicher auf eine Dekoder- und Ausgabeeinheit geschaltet ist Die Schaltungsanordnung mit Diskriminator ist für eine Wiedergabe von Fernsehbild und Meßdaten im Zeitmultiplexverfahren, die Schaltungsanordnung mit Filter für eine Wiedergabe im Frequenzmultiplexverfahren vorgesehen.

Der Zwischenspeicher ist vorteilhaft ein First-in-firstout-Speicher.

Für die Wiedergabe im Zeitmultiplexverfahren ist der Diskriminator zweckmäßig über einen Mischer, in welchem Farbträger, Hilfsinformationen und Sonderzeileninformationen zugemischt werden oder SonderzeUeninformationen einem Sonderzeilendekoder zugeführt werden, zum Videomonitor geführt

Für die Wiedergabe im Frequenzmultiplexverfahren kann das Filter über einen Sonderzeilendekoder zu dem Videomonitor geführt sein.

Die Erfindung ist im folgenden Anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein normales BAS-Signal,

Fig.2 ein gemäß der Erfindung modifiziertes BAS-Signal, bei welchem außerhalb des Teils der Bildinformation digitale Meßdaten samt der Synchroninformation im Zeitmultiplexverfahren zugefügt sind,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Aufnahme im Zeitmultiplexverfahren,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Aufnahme im Frequenzmultiplexverfahren,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Wiedergabe im Zeitmultiplexverfahren und

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung fOr die Wiedergabe im Frequenzmultiplexverfahren.

In Fig. 1 ist ein normales BAS-Signal für eine Zeile eines Fernsehbildes dargestellt Die BiWinformation dieses Videosignals nimmt nur einen Teil der Breite des Signals ein. In der Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Büdinformationen sind Hilfsinformationen für die Büdsynchronisation und die Amplitudenregelung enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die

Meßdaten mit einer hohen Datenrate in dem von der Bildinformation nicht belegten Teil des Videosignals im Zeitmultiplexverfahren aufgezeichnet

Bei der in Deutschland gültigen SW-Norm beträgt die für eine Zeile insgesamt zur Verfügung stehende Zeit 64 Mikrosekunden, während die reine Bildinformation nur 52 Mikrosekunden in Anspruch nimmt Die Bildinformation belegt daher nur etwa 80 % der nutzbaren Bandbreite. Damit steht für die Aufzeichnung von

ίο Meßdaten eine durchschnittliche Bandbreite von etwa 0,2 χ 5 MHz - 1 MHz zur Verfügung.

Bei dem beschriebenen Verfahren zur zeitsynchronen Aufzeichnung von Meßdaten und Fernsehbildern werden die in den Lücken zwischen den Bildinformationen enthaltenen Hilfsinformationen für die Bildsynchronisation und die Amplitudenregelung ausgeblendet und durch digitale Steuerbefehle ersetzt Diese Steuerbefehle werden dann als Teil der aufzuzeichnenden Meßdaten wieder in die Lücke eingefügt Die auf den Hilfsinformationen beruhenden Steuerbefehle beanspruchen nur einen geringen Teil der in der Lücke zur Verfügung stehenden Datenkapazität, so daß die übrige Kapazität voll für die aufzuzeichnenden Meßdaten zur Verfügung steht

In Fig.2 ist ein BAS-Signal dargestellt, welches so gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten normalen BAS-Signal modifiziert ist daß in den Lücken zwischen den Bildinformationen, wo vorher die Hilfsinformation enthalten war, nunmehr die Meßdaten in digitaler Form enthalten sind.

Die Bandbreite für die Aufzeichnung der Meßdaten läßt sich noch weiter erhöhen, wenn der Anteil der Bildinformation dadurch reduziert wird, daß das Fernsehbild an einer oder an beiden Seiten beschnitten wird. Wird das Fernsehbild so weit beschnitten, daß sich ein quadratisches Format ergibt so erhöht sich die durchschnittlich für die Aufzeichnung der Meßdaten zur

Verfügung stehende Bandbreite auf etwa 2 MHz. Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der

Aufzeichnung von Meßdaten zusammen mit Fernsehbildern besteht darin, die Meßdaten im Frequenzmultiplexverfahren auf einem Hilfsträger aufzuzeichnen.

Bei der Entwicklung des Farbfernsehens wollte man farbig ausgestrahlte Sendungen mit den vorhandenen Geräten auch Schwarz-Weiß empfangen könnea Deshalb wurde das Farbbild in ein Signal für die Leuchtdichte (Schwarz/Weiß-Bild) und ein Signal für die Farbart aufgeteilt Das Farbsignal wird im Frequenzmultiplex mit dem Leuchtdichtesignal übertragen. Für das Farbsignal wurde eine Trägerfrequenz gewählt die die Oualität des Fernsehbildes nur unwesentlich beeinträchtigt (z. B. 4,43361875 MHz bei PAL). Verzichtet man bei der Aufzeichnung eines Fernsehbildes auf die Farbinformation, so kann man diesen Träger zur Aufzeichnung von Daten benützen.

Bei dem Zeitmultiplexverfahren werden Daten und Bildzeilen abwechselnd erfaßt Bei dem Frequenzmultiplexverfahren entstehen Aufzeichnungslücken durch den Bandrand bzw. durch die Videokopfumschaltung.

Bei vielen Meßanordnungen ist es jedoch erforderlich, die Daten kontinuierlich zu erfassen. Deshalb werden bei dem hier beschriebenen Verfahren die Meßwerte kontinuierlich erfaßt digitalisiert gespeichert und in den Bildinfonnationshlcken mit erhöhter Geschwindigkeit

zur Aufzeichnung auf ein Magnetband abgerufen. Vorteilhaft kann hierfür ein First-in-first-out-Speicher (Eimerkettenspeicher) benutzt werden.
Bei der Aufzeichnung werden auch die Steuersignale

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zur Bildsynchronisation eingefügt Bei der Wiedergabe werden die Daten von der Bildinformation getrennt, zwischengespeichert und mit der ursprünglichen Geschwindigkeit wieder ausgelesea Gleichzeitig werden die Synchronpulse und Signale zur Amplitudenregelung s aus den Steuersignalen zurückgewonnen und in die Bildlücke eingefügt Dabei kann der Farbträger wahlweise auch ab Takt für die Datenaufzeichnung und Regeneration benützt werden.

Verzichtet man auf die Möglichkeit, Farbbilder aufzuzeichnen, so kann man Daten ausschließlich oder zusätzlich auf dem Farbträger aufzeichnen. Durch die erwähnte Zwischenspeicherung können die Lücken bei Band- oder Videokopfumschaltung überbrückt werden.

Bei der Wiedergabe von aufgezeichneten breitbandi- '5 gen Daten ist die digitale Weiterverarbeitung meist nur mit einer Zehtransfonnation möglich, da die Verarbeitungsgeschwindigkeit vieler Rechner nicht ausreicht Bei analogen Magnetbandgeräten kann die Wiedergabe mit reduzierter Bandgeschwindigkeit bis zum Faktor 128 erfolgen. Digitale Bandgeräte übergeben die Daten blockweise und können nach jedem Block angehalten werden.

Wenn auch bei der gleichzeitigen Aufzeichnung von Fernsehbildern und breitbandigen Meßdaten auf einem Magnetbandgerät eine Geschwindigkeitstransfonnation bei der Wiedergabe der Meßdaten notwendig ist, so ist eine Reduktion der Lesegeschwindigkeit jedoch nicht möglich, da dabei das Bild nicht wiedergegeben werden kann. ^x

Bei der Wiedergabe der wie oben beschrieben aufgezeichneten Daten wird daher nur die Vorschubgeschwindigkeit des Bandes, nicht jedoch die Videokopfdrehzahl reduziert Damit erhält man eine Zeithipenwiedergabe des Bildes bzw. ein Standbild. Durch die ^ gleichbleibende Geschwindigkeit des Videokopfträgers werden die in einer Schrägspur des Bandes enthaltenen Daten wie das Fernsehbild mit der ursprünglichen Geschwindigkeit wiedergegeben. Der Zeitlupeneffekt besteht darin, daß durch die langsame Vorschubge- *° schwindigkeit des Bandes Fernsehbild und Meßdaten für eine bestimmte Zeit immer wieder gelesen werden. Alle auf einer Schrägspur aufgezeichneten Meßdaten müssen daher nach dem Lesen zwischengespeichert und langsam ausgelesen werden. Der Bedarf an Speicher- ^4S platz kann verringert werden, indem die Schrägspuren in geeignete Abschnitte eingeteilt werden, die nacheinander gespeichert werden.

Da die Qualität der Daten von der Lage der Videoköpfe zur Schrägspur abhängig ist, ist eine ^x Überprüfung der Daten erforderlich, um festzustellen, wann eine neue Spur oder ein neuer Spurabschnitt in den Speicher übernommen werden kann. Hierzu können Prüfbits zur Paritätsprüfung oder zyklische Redundanzkodes eingefügt werden. ^a

Das Wiedergabeverfahren ermöglicht es also, die schnell aufgenommenen Daten sehr langsam, z. B. 1 Bild pro SeL, wiederzugeben. Die mit jedem Fernsehbild aufgenommenen Meßdaten können bei der Wiedergabe an einen Rechner übergeben, ausgewertet und die *° Ergebnisse noch während der Darstellung des Bildes wieder bereitgestellt werden.

Für eine erste Auswertung von Meßergebnissen ist es häufig interessant, Meßdaten graphisch darzustellen. Da bei dem beschriebenen Verfahren ein synchrones ^M Fernsehbild verfügbar ist, können die Daten in das Bild eingeblendet oder neben dem Bild dargestellt werden. Je nach Anwendungsfall kann die Darstellung in Kurvenform, als Balkendiagramm oder in alphanumerischer Form erfolgen. Der zusätzliche Aufwand ist gering, da das Videosignal ohnehin in der Wiedergabeelektronik aufbereitet werden muß. Die Aufbereitung kann für einfache Darstellungen durch Hardware-Schaltungen erfolgen. Der Einsatz eines Mikroprozessors erlaubt eine größere Flexibilität in der Art der Darstellungen.

Die Fig.3 und 4 zeigen Blockschaltbilder einer Schaltungsanordnung für die zeitsynchrone Aufzeichnung von Fernsehbildern und Meßdaten nach dem Zeitmultiplexverfahren bzw. nach dem Frequenzmultiplexverfahren. Als Kamera- und Bandgerät werden kommerzielle Geräte benutzt

Die Kamera und das Bandgerät müssen extern synchronisierbar sein. Wird eine Weiterverarbeitung im Rechner mit reduzierter Geschwindigkeit gewünscht, so muß das Bandgerät eine Wiedergabe in Zeitlupe gestatten. Derartige Geräte sind für Schwarz-WeUV und Farbaufnahmen serienmäßig erhaltlich.

Sowohl beim Zeitmultiplexverfahren (F i g. 3) als auch beim Frequenzmultiplexverfahren (Fig.4) werden die Meßwerte über einen Multiplexer 1 abgetastet Dieser kann modular aufgebaut bzw. erweitert sein, so daß die Zahl der Meßkanäle frei wählbar ist Durch geeigneten Aufbau der Steuerung ist es möglich, verschiedene Meßkanäle in beliebiger Reihenfolge und mit unterschiedlicher Häufigkeit abzutasten.

Eine eventuelle Aufbereitung der Meßwerte vor dem Multiplexer 1 durch Vorverstärker, Filter, individuelle Halteschaltungen zur gleichzeitigen Erfassung von Meßwerten usw. ist in den Blockschaltbildern der F i g. 3 und 4 nicht dargestellt

Der Ausgang des Multiplexers 1 wird auf eine Halteschaltung 2 (Sample and Hold) und von dort auf einen Analog/Digital-Wandler 3 gegeben.

Die Geschwindigkeit und Auflösung dieses Eingangsteiles können der jeweiligen Meßaufgabe angepaßt werden.

Die digitalisierten Meßwerte werden vom A/D- Wandler 3 parallel an einen Zwischenspeicher 4 übergeben. Bereits digital vorliegende Daten können direkt in den Zwischenspeicher 4 übernommen werden.

Die Steuerung von Multiplexer 1 und A/D-Wandler 3 und die Übernahme in den Zwischenspeicher 4 erfolgt kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit, die der durchschnittlichen Datenrate entspricht

Das Auslesen der Daten an dem Zwischenspeicher 4 erfolgt intermittierend mit höherer Geschwindigkeit nämlich Aufzeichnungsgeschwindigkeit

Der Zwischenspeicher 4 ist so ausgelegt, daß gleichzeitig Daten mit geringer Geschwindigkeit eingelesen und mit hoher Geschwindigkeit ausgelesen werden können. Die kontinuierliche Einlesegeschwindigkeh, die Speichergröße und die intermittierende Auslesegeschwindigkeit sind aufeinander abgest Vorteilhaft wird als Zwischenspeicher ein First-in-fintout-Speicher (Eimerkettenspeicher) verwendet

Die aus dem Zwischenspeicher parallel ausgelesenen Daten werden in einem ParaHel/SerieH- Wandler 5 in ein serielles Signal umgesetzt Dabei können Hirationen, wie Vorlauf, Synchronworte, BiM oder Zeilennummer, Steuerbits für die vertikale und horizontale Synchronisation und die Amplitudenregelung des Fernsehbildes, Paritätsbits, Wortadresse, Kennzahl. Zeitkode, Statusinformation usw. über eine Hüfsinformationsschahung 6 eingefügt werden.

Anschließend können die Daten in einem Kodewand-

kr 7 in einen für die Bandaufzeichnung besonders geeigneten Kode umgesetzt werden. Falls das Mischen von Kid und Daten im Zeitmultiplexverfahren erfolgt, können auch Gleichspannungspegel aufgezeichnet werden. Damit ist es möglich, neben rein binären Kodes auch ternire oder quaternäre Kodes zu verwenden, indem man nicht nur zwei, sondern mehrere Amplituden verwendet.

Die bisher beschriebenen Baugruppen sind bei der Aufzeichnung im Zeitmultiplex- und Frequenzmultigßehren weitgehend gleich.

Bei der Aufzeichnung im Zeitmultiplexverfahren gelangt das von der Kamera kommende BAS-Signal (Schwarz/Weiß oder Farbe) in einen Bildbegrenzer 8. In diesem Bildbegrenzer 8 wird das horizontale Synchron- '⁵ signal und eventuell auch das vertikale Synchronsignal von der Bildinformation getrennt Außerdem können der Zeilenanfang und das Zeilenende beschnitten werden. Bei Farbaufnahmen wird der Farbträger durchlaufend aufgezeichnet Der Bildbegrenzer 8 arbeitet auf die Hilfsinformationsschaltung 6 und auf einen Mischer 9, welcher die Daten von dem Kodewandler 7 erhält

Zusätzlich können Sonderzeilen zur Überwachung der Bfldqualität, Aufzeichnung von langsamen Zusatzinformationen usw. in das Fernsehbild eingefügt werden. FQr beide Anwendungsfälle sind bekannte serienmäßige Eingabe- und Ausgabe-Einheiten verfügbar. Durch die Einführung von Verfahren wie Teletext oder Cefax stehen kommerzielle Baugruppen bzw. Geräte zur » Verfügung, mit denen alphanumerische Informationen in die Sonderzeilen eingefügt bzw. auf Fernsehmonitoren dargestellt werden können. Andere Arten von Ausgabeeinheiten wie Drucker werden folgen. Damit ist eine einfache und billige Ergänzung von Fernsehbild und breitbandigen Meßwerten durch langsame Informationen, wie z. B. Zeit, Versuchnummer, Patientenname usw. möglich.

Im Mischer 9 werden die beschnittenen Bildinformationen und die intermittierend abgerufenen Daten zu *° einem Signal zusammengefügt Da die Kamera von einem Taktgenerator 10 der Schaltungsanordnung synchronisiert wird, ist ein Gleichlauf von Bild und Daten gewährleistet Da weiter dieses Signal keine Synchroninformationen nach Video-Norm mehr ent- *s bäh, wird das Bandgerät bei der Aufzeichnung ebenfalls vom Taktgenerator 10 synchronisiert

Bei der Aufzeichnung im Frequenzmultiplex-Verfahren gelangt das von der Kamera kommende BAS-Signal (nur Schwarz/Weiß) direkt in einen Mischer 11. Hier werden die von dem Kodewandler 7 kommenden und in einem Modulator 12 auf einen Hilfsträger modulierten Daten mit der Bildinformation gemischt Als Hilfsträger wird die Frequenz benutzt, die sonst die Farbart enthält (4,43361875MHz bei PAL). Sonderzeilen können im Mischer 11 ebenfalb eingefügt werden.

Bei diesem Verfahren wird die Kamera ebenfalls von einem Taktgenerator 10 fremdgetaktet Dieser Takt kann für die Bandaufzeichnung verwendet werden.

In den Fig.5 und 6 sind die Blockschaltbilder von *· Schaltungsanordnungen zur Wiedergabe von zeitsynchron im Zeitmultiplexverfahren bzw. Frequenzmultiplexverfahren aufgezeichneten Fernsehbildern und MeBdaten dargestellt In beiden Schaltungsanordnungen müssen bei der Wiedergabe der Aufzeichnung vom Bandgerät zunächst Bild und Daten getrennt werden.

Beim Zeitmultiplexverfahren (Fig.5) erfolgt die Trennung in einem Diskriminator 13. Der Diskriminator

13 bekommt Steuersignale von einem Bitsynchronizer

14 und von einer Datensynchronisationsschaltung 15 über einen Synchronisationgsgenerator 16 und zerhackt das vom Bandgerät kommende Signal in den Daten- und BildanteiL

In einem dem Diskriminator 13 folgenden Mischer 17 werden dem Bildanteil die fehlenden Synchronisationssignale wieder beigefügt Außerdem erfolgt eine Amplitudenregelung aufgrund von Hilfsinformationen, die in der Datensynchronisationsschaltung 15 regeneriert werden. Am Ausgang des Mischers 17 steht damit ein normgerechtes Fernsehsignal — FBAS-Signal — zur Verfugung.

Vorher eingefügte Sonderzeilen können mit Hilfe eines an den Mischer 17 angeschlossenen Sonderzeilendekoders 18 dekodiert werden. Sie können entweder zur Korrektor des Fernsehsignals verwendet als alphanumerische Zeichen in das Bild eingemischt oder zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Bei Farbaufnahmen wird der vom Bandgerät regenerierte Farbträger wieder eingemischt

Im Bitsynchronizer 14 wird aus dem vom Bandgerät kommenden Signal der Takt des Datenanteils erkannt und regeneriert Aus diesen Signalen und dem vom Bandgerät ausgegebenen Zeilentakt werden in der Datensynchronisationsschaltung 15 folgende Steuersignale gewonnen: — Worttakt — Zeilenanfang — Bild/Daten-Grenze — Amplitudensteuerung — Zeilennummer.

Die Daten und einige Hilfsinformationen werden über einen Seriell/Parallel-Wandler 19 in einen Zwischenspeicher 20 übergeben. Diese Obergabe erfolgt intermittierend mit der Aufzeichnungsgeschwindigkeit Das Auslesen an dem Zwischenspeicher 20 ;rfolgt kontinuierlich mit der durchschnittlichen Datenrate.

In einer Dekoder- und Ausgabeeinheit 21 werden die einzelnen Meßwerte erkannt und Digitaldaten direkt ausgegeben. Die Ausgabe analoger Meßwerte erfolgt über zusätzlich eingebaute Digital/Analog-Wandler.

Beim Frequenzmultiplexverfahren (Fig.6) wird das vom Bandgerät kommende modifizierte BAS-Signal durch ein Filter 22 in den Bild- und Datenteil zerlegt Damit steht zum einen das Bildsignal (Schwarz/Weiß) in normgerechter Form zur Verfügung. Eingefügte Sonderzeilen können in einem zwischen Filter 22 und Videomonitor geschalteten Sonderzeilendekoder 23 dekodiert und weiterverarbeitet werden.

Der vom Filter 22 kommende Datenanteil wird in einem Demodulator 24 demoduliert und steht damit zur Weiterverarbeitung im Bitsynchronizer 14 und den folgenden Einheiten 15,19,20,21 zur Verfügung. Diese erfolgt in gleicher Weise bei bei dem Zeitmultiplexverfahren.

Es sind auch Kombinationen von Zeit- und Frequenzmultiplex möglich. Ein solches Verfahren mischt Daten und Bildanteil im Zeitmultiplex und benutzt zusätzlich den im Frequenzmultiplex eingemischten Farbträger als Referenztakt Damit wird die Regenerierung von Takt und Daten in der Schaltungsanordnung für die Wiedergabe erheblich vereinfacht

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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