DE2757164A1

DE2757164A1 - Verfahren und vorrichtung zum uebertragen und/oder aufzeichnen von digitalen signalen

Info

Publication number: DE2757164A1
Application number: DE19772757164
Authority: DE
Inventors: John Lewis Edwin Baldwin
Original assignee: Independent Broadcasting Authority
Current assignee: Independent Broadcasting Authority
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-07-06
Also published as: JPS53114412A; DE2757164C2; GB1599155A; JPS6217306B2

Description

Independent Broadcasting Authority, 70 Brompton Road, London S.W.3 (England)

Verfahren und Vorrichtung zum übertragen und/oder Aufzeichnen von digitalen Signalen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nebst Vorrichtung zum übertragen und/oder Aufzeichnen von digitalen Signalen.

Bei der übertragung und/oder Aufzeichnung von digitalen Signalen besteht das Problem, daß es notwendig ist, ein Wiedergabegerät mit dem Aufzeichnungs- oder Übertragungsgerät zu synchronisieren. In manchen Anwendungsfällen kann man dieses Problem umgehen, indem man ein separates Taktsignal verwendet, welches separat von der Information aufgezeichnet oder übertragen wird. Diese Lösung führt jedoch zu einer Verschwendung von Bandbreite, außerdem läßt sie sich in vielen Anwendungsfällen nicht durchführen,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für das genannte Problem aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß

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dadurch gelöst, daß ein Analog-Signal zur Erzeugung einer Anzahl von Digitalwörtern abgetastet, jedes dieser Wörter in ein codiertes Wort umgewandelt und die codierten Wörter zu Zweierkombinationen vereinigt werden, wobei von einem der Wörter das Einer-Komplement genommen wird und zwischen den codierten Wörtern eine signifikante positive Korrelation besteht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein Gerät zur Erzeugung digitaler Signale, und

Fig. 2 einen für das Gerät von Fig. 1 geeigneten Code.

Das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit Fernseh-Videosignalen benutzt, kann aber auch eine allgemeinere Verwendung finden, beispielsweise für den Ton. Zur Umwandlung eines Videosignals in digitale Form wird hier eine Technik benutzt, bei der das Signal in gleichen Zeitintervallen abgetastet und jede erfolgte Abtastung in eine Binärzahl umgewandelt wird, welche beispielsweise acht Digits umfaßt. Ein gewählter Binärwert "n" kann als der Wert betrachtet werden, welcher eine Spannung nq erzeugt, welche dem Abtastwert am nächsten kommt. Das Quantum q istr die Differenz zwischen einem repräsentierbaren Pegel und dem nächsten. *

Mit achtstelligen Binärzahlen kann man die Dezimalzahlen von 0 bis 255 darstellen, wobei die .Null dem Binärwert 0000 0000 und die Zahl 255 dem Binärwert 1111 1111 entspricht. Wenn man die Null einer Spannung von 0 Volt und

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die "1" einer Spannung von 1 Volt gleichsetzt, dann wird bei einem Non-Return to zero (NRZ) Code die Gleichspannungskomponente des Digitalsignals zwischen 0 und 1 Volt liegen.

Bei der Wiederholung von Digitalwerten wie 0000 0000 kann ein weiteres Problem auftreten, weil in diesem Falle keine übergänge vorliegen und Schaltungen, die auf wiedergewonnene Taktsignale angewiesen sind, außer Tritt geraten können.

Das erfindungsgemäBe Verfahren und die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzte Vorrichtung beruhen auf der Grundlage, daß eine deutliche Korrelation zwischen eng benachbarten Punkten eines durch Abtastungen definierten Fernsehbildes besteht. Wie später ausführlich beschrieben werden wird, überträgt die Vorrichtung zwei Worte in Serie auf einem Pfad, wobei das eine Wort das andere der beiden Wörter ergänzt. Vorzugsweise überlappen sich zumindest einige Bits des einen Wortes mit einigen Bits des anderen Komplementärwortes, wobei die Worte zu einem räumlich nahen Punkt auf dem Bild gehören. Es ist angenommen, daß eine deutliche positive Korrelation zwischen den nicht ergänzten Daten besteht, und dementsprechend wird ein geeigneter Binärcode gewählt.

Das Prinzip ist folgendes: Man überträgt auf einem Pfad ein Wort, welches einen Punkt repräsentiert, überträgt aber in dessen Nähe ein anderes Wort, und vorzugsweise unter Einstreuung der Digits zwischen dessen Digits, welche die Ergänzung eines anderen Wortes bilden, welches sich auf einen räumlich nahen Punkt des Bildes bezieht. Das wesentliche Erfordernis bildet eine erwartete deutliche positive Korrelation zwischen den nicht ergänzten Daten. Dadurch wäre es auch möglich, ein Signal ein Feld später auszunutzen.

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Normalerweise werden die beiden Worte numerisch eng beieinander liegen, aber das gewährleistet noch nicht eine ausreichende Anzahl von Obergängen. Um sich dies zu verdeutlichen, nehme man an, daß die beiden Worte 127 und bedeuten. In normaler Binärform lauten diese Worte dann 0111 1111 und 1000 0000. Nach der Ergänzung bzw. Komplementierung wird das zweite Wort 0111 1111, so daß die beiden Worte nach vollständiger Interdigitisierung so aussehen:

00 11 11 11 11 11 11 11 Diese Binärzahl enthält nur einen übergang.

Dieses Problem läßt sich verringern, indem man die Worte in einen geeigneten Code umwandelt, bevor man die Bits des einen von ihnen komplementiert und indem man in diesem Code verbleibt, bis die kritischen Elemente der Anlage durchlaufen sind. Das Problem wird nur schwierig bei Worten, die etwa 3/8 oder 5/8 vom Gesamtbereich auseinanderliegen, und dann wäre es zusätzlich erforderlich, daß die Gleichspannungskomponente des einen der Worte niedrig liegt.

Parität wird oft angewendet zur Fehlerfeststellung und überdeckung. Vorzugsweise sollte dies eine "ungerade" Parität einer ungeraden Anzahl von Bits sein. Dies wird über eine modulo-2-Addition von beispielsweise drei oder fünf Bits durchgeführt, und wenn die Summe gleidh 0 ist, dann ist die Parität "1" und umgekehrt. Wird ein solches Paritäts-Bit in jedes Wort eingefügt, äann erhöht sich dadurch die minimale Anzahl von übergängen.

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Nun zu Pig. 1. Hier wird ein Video-Eingangssignal über ein Kammfilter 9 in einen Analog-/Digital-Konverter 10 eingespeist, und der wandelt das Videosignal in eine Anzahl von Digitalwörtern um, indem er das Signal mit einer Frequenz abtastet, welche ein Vielfaches von der Frequenz des Video-ünterträgers ist. In diesem Falle betragt sie das Doppelte der Video-Unterträger-Frequenz. Jedes Wort wird dann in einen Code-Umwandler eingegeben, welcher die Binärwörter in einen geeigneten Code umformt, beispielsweise den in Fig. 2 dargestellten Code. Hierzu benutzt man vorzugsweise einen Dauerspeicher (ROM). Nach der Code-Umwandlung wird mittels Modul 2 in jedes Wort ein Paritäts-Bit eingefügt, indem man die ersten drei Bits des Wortes mit Hilfe von EXKLUSIV-ODER-Gattern 12a, 12b addiert. Anschließend werden die Wörter in Serie durch eine Startwort-Einsetzschaltung 13 in vier Wort-Latches 16a - 16d eingespeist. Die Startwort-Einsetzschaltung 13 wird gespeist von einer Startwort-Generatorschaltung 13a, die mit Zeilenfrequenz arbeitet und ein Digitalwort zur Kennzeichnung des Starts einer neuen Video-Signalzeile erzeugt. Diese Startworte werden sowohl zur Synchronisierung einer nicht dargestellten Playback-Apparatur als auch als Hilfsmittel der Fehlererkennung und -korrektur benutzt. Die Wort-Latches 16 sind paarweise angeordnet, wobei das eine Paar das Wort genau in der Form weitergibt, in der es in das Latch eintritt, während das andere Paar die Komplementärwerte des in das Latch eintretenden Wortes erzeugt.

Nun zur Beschreibung des die Latches 16a und 16b enthaltenden Schaltungsteiles, wobei zu bemerken ist, daß der andere Teil der Schaltung identisch ist, aber alternativ benutzt wird. Wenn das erste Wort durch die Startwort-Einsetzschaltung 13 hindurchläuft, gelangt es auf Ausgangsleitungen 14, die an sämtliche Wort-Latches angeschlossen

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sind. Das Wort wird also in dasjenige Latch hineingehen, welches getaktet ist.

Angenommen, das erste Wort wird in Latch 16a und das zweite Wort in Latch 16b getaktet. Der Ausgang von Latch 16a ist identisch mit dem in dieses Latch eingegebenen Wort, während der Ausgang von Latch 16b den Komplementärwert zu dem in das Latch eingegebenen Wort darstellt. Die Ausgänge der Latche 16a und 16b werden dann in eine Hintereinander- und Überlappungsschaltung 17a eingegeben, worin das erste Wort und die Komplementärwerte des zweiten Wortes überlappt werden. Der Überlappungsgrad wird vor der Hand bestimmt, und in diesem Falle sind nur das siebente und achte Bit jedes Wortes überlappt, wie die Zeichnung erkennen läßt. Es hat sich gezeigt, daß dieser Weg zufriedenstellende Resultate erbringt.

Der Überlappungsgrad zwischen den Worten kann geändert werden, aber bestimmt wird er durch den verwendeten Code. Der oben erwähnte Code beispielsweise ist nicht für eine vollständige Überlappung vorgesehen, sondern er wurde tatsächlich so gewählt, daß nur die siebenten und achten Bits der Worte überlappt bzw. verschachtelt werden.

Die überlappten Worte werden dann über einen Aufzeichnungsverstärker 18b in einen Aufzeichnungskopf 18a eingespeist, um die Digitalsignale auf ein Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen, vorzugsweise ein Magnetband.

Fig. 2 enthält für jede Zahl zwei Kolonnen, wobei in der ersten Kolonne der Binärwert der Zahl und in der zweiten Kolonne der das Paritäts-Bit enthaltende codierte Binärwert steht. Betrachtet man die zweite Kolonne näher, dann erkennt man, daß für die zwischen 21 und 234 einschließlich

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liegenden Zahlen die maximale Lauflänge nicht drei an den Enden der Worte und fünf innerhalb der Worte Überschreitet. Dies ist zulässig, weil sich statistisch nachweisen läßt, daß die meisten Worte in den Bereich zwischen den Zahlen 21 und 234 fallen.

Bei Verwendung des Codes gemäß Fig. 2 ist die Gleichspannungskomponente wesentlich reduziert, so daß die Taktsignale beim Playback wiedergewinnbar sind.

Der Code ist verwendbar für Farbvideo-Signale, und wenn hier auch für Aufzeichnungszwecke verwendet, ist er ebenso für die übertragung digitaler Videosignale geeignet.

Bezüglich Fig. 1 ist noch zu sagen, daß die Digitalsignale in zwei Kanälen verarbeitet werden, und daß zwei Aufzeichnungsköpfe verwendet werden, je einer für jeden Kanal. Diese Anordnung läßt sich in der Weise ändern, daß man die Ausgänge von beiden Kanälen in Serie nacheinander auf einen einzigen Aufzeichnungskopf gibt.

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Claims

-/■ Ansprüche

1. Verfahren zum übertragen und/oder Aufzeichnen von digitalen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analog-Signal zur Erzeugung einer Anzahl von Digitalwörtern abgetastet, jedes dieser Wörter in ein codiertes Wort umgewandelt und die codierten Wörter zu Zweierkombinationen vereinigt werden, wobei von einem der Wörter das Einer-Komplement genommen wird und zwischen den codierten Wörtern eine signifikante positive Korrelation besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die kombinierten codierten Wörter verschachtelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Bits von jedem codierten Wort verschachtelt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paritäts-Bit in jedes codierte Wort eingefügt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umwandlung ein Code gemäß Fig. benutzt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten codierten Wörter einer Parallel-in-Sörie-Umwandlung unterzogen werden.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd kombinierte codierte Wörter auf separaten Kanälen verarbeitet werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei codierte Wörter zu einer Gruppe vereinigt werden.

9. Vorrichtung zur Erzeugung von Digitalsignalen, welche einem Analogsignal entsprechen, zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Analog-/ Digital-Wandler (10) zum Abtasten der Analogsignale und zum Umwandeln der Abtastwerte in Digitalwörter, einen an den Ausgang des Wandlers (10) angeschlossenen Code-Umwandler (11) zum Umwandeln jedes der Worte in ein codiertes Wort, und durch Einrichtungen (16 ...) zum Vereinigen der codierten Wörter in Zweierkombinationen, in denen von jeweils einem Wort dessen Einer-Komplement steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Kombinationseinrichtungen (16 ...) Mittel zur Durchführung einer Parallel-in-Serie-Umwandlung und zur Verschachtelung der beiden Worte gehören.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Einfügen eines Paritäts-Bits in jedes codierte Wort.