DE2717090B1 - Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Messdaten und Fernsehbildern sowie Schaltungsanordnung fuer die Aufzeichnung und Wiedergabe nach diesem Verfahren - Google Patents
Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Messdaten und Fernsehbildern sowie Schaltungsanordnung fuer die Aufzeichnung und Wiedergabe nach diesem VerfahrenInfo
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Description
i. vertaarcs aacn Annpracn I,
idk MeBdMa
geschähet et. welcher weiter die BifcBiiiuiiHitinB
erhalt und *h ^1*1* Ausgang zo den Videorekorder
12,
«ja» «W Z^
ekennzeklmet, daB der Multiplexer (l)
Meflkanale M i Rdelg
15.
3. Verfahr« aach AmanA 1 oder
ehe 12 be H dadurch gekc
der ABsptftt,
daB zww.hcn
dates an Fr
Farbtrager;
S. Vaftknm nach
S. Vaftknm nach
sehbad ,
wird
wird
9l Verfahren
weiche bb*
weiche bb*
der MWBctjp hf,nden
daB «fie MeB-auf den
WUOtBv
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
* * *t ^^»βββ» -B A\ ---^Jt
gingm OCT AHSfII U-
17.
ehe 12 bis 1& dadurch
ehe 12 bis 1& dadurch
ParaBeVSeriel· Wandfer (5) und dem Mischer
(ll)eBi Modulator (12) vorgesehen isL
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
(13) Zn BJHmlM· m—i tff
^*"" (M) über dee
(15) und einen
pe,«=
21.
ist und daB der Zwischen-Dekoder rad ueeeit
nach Anspruch 19» dadaB
der Zwischenspeicher iFkst-in-first-oat-Speicherist
ι Aprch 19 oder
der ~ ~
totist
(18) zugeführt werden, geführt Bt.
nach Anspruch 19 oder daß das Filter (22) fiber (23) zu dem Vkkomoni-
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
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.
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.
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
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
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
50
ker
werdcn,
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.
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
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
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.
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
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
Bei der Aufzeichnung werden auch die Steuersignale
808626/517
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.
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
Claims (1)
- PateataBSpreehe:
. V'CnaBvcB ZSSi ZeKaVBCBfJdadurch gekennzeichnet, daftDMHBBEB CIlund äs Zek-wadtoder β Videorekorder
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |