DE3107733C2

DE3107733C2 -

Info

Publication number: DE3107733C2
Application number: DE3107733A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 6104 Seeheim De Heitmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-02-28
Filing date: 1981-02-28
Publication date: 1991-02-14
Also published as: DE3107733A1; US4513328A; JPS57205808A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Schrägspuraufzeichnungsverfahren bekannt, bei denen das Band eine Abtasteinrichtung mit einem rotierenden Kopfrad mit einem Winkel von 180° umschlingt und das digitale Videosignal auf mehrere Kanäle verteilt mit mehreren Magnetköpfen auf benachbarten Magnetspuren aufgezeichnet wird. Da der Aufwand mit der Anzahl der Kanäle wächst, ist eine geringe Kanalzahl, also möglichst zwei, erstrebenswert. Bei Datenraten des digitalen Videosignals in der Größenordnung von 200 Mbit/s bedeutet dies eine Datenrate von 100 Mbit/s pro Kanal bzw. eine Brandbreite von ca. 50 MHz. Oberhalb von 80 Mbit/s steigt jedoch bei den derzeit verwendeten Schreibgeschwindigkeiten, Kopfmaterialien und Bändern die Fehlerrate übermäßig an.

Aus der DE 29 08 321 A1 ist ein Verfahren zum Übertragen oder Speichern breitbandiger Signale in mehreren schmalbandigen Kanälen bekannt, bei welchem das Ursprungssignal in einzelne Signalabschnitte unterteilt und diese vor der Übertragung oder Speicherung einer Zeittransformation (Zeitdehnung) und am Ende der Übertragungsstrecke oder zur Wiedergabe einer dazu reziproken Zeittransformation unterworfen werden. Dabei wird das breitbandige Signal vor der Aufteilung in mehrere Kanäle einer Frequenzmodulation unterworfen, so daß die Frequenzbandbreite des breitbandigen Signals durch die Bildung mehrerer Schmalband-FM-Signale an die Kanalbandbreite der einzelnen Kanäle angepaßt wird.

Weiterhin ist aus der deutschen Zeitschrift "Fernseh- und Kino-Technik", 1980, Nr. 4, Seiten 127 bis 129, ein magnetisches Aufzeichnungs/Wiedergabe-Gerät für digitale Videosignale bekannt, bei welchem am Umfang eines Kopfrades vier Magnetköpfe im Abstand von 90° vorgesehen sind. Eine Abtasteinrichtung mit einem derartigen Kopfrad wird von einem Magnetband um mehr als 180° umschlungen. Um die Bitrate zu verdoppeln, wird dabei die relative Kopf-Band-Geschwindigkeit verdoppelt. In den auf diese Weise erzeugten Spur-Zwischenräumen wird mit einem der Kopfpaare die Information eines weiteren gleichwertigen Bitstroms aufgezeichnet. Durch diese Maßnahme wird jedoch lediglich die Datenrate des Videosignals halbiert.

Schließlich ist aus der DE 30 44 624 A1 ein weiteres Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Videosignalen bekannt, bei welchem der bandförmige Träger eine Abtasteinrichtung mit rotierendem Kopfrad umschlingt, bei welchem die jeweils zur Aufzeichnung auf eine Spur vorgesehenen Signale vor der Aufzeichnung zeitlich gedehnt und bei der Wiedergabe zeitlich gestaucht werden und bei welchem am Umfang des Kopfrades im Abstand von 180° Magnetköpfe angeordnet sind. Durch eine Vergrößerung des Umschlingungswinkels des bandförmigen Trägers um die Abtasteinrichtung um mehr als 180° und eine entsprechende Zeitdehnung der digitalen Videosignale durch Zeittransformationseinrichtungen für jeweils einen Magnetkopf kann die Datenrate reduziert und damit die Fehlerrate gesenkt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren nach der eingangs genannten Art anzugeben, um eine Aufzeichnung von 100 Mbit/s je Kanal mit vertretbaren Fehlerraten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß neben einer Reduzierung der Datenrate des auf Magnetband aufzuzeichnenden Datensignals auch die Relativgeschwindigkeit zwischen den rotierenden Magnetköpfen und dem mit einer bestimmten Bandvorschubgeschwindigkeit bewegten Magnetband verringert wird. Durch die Verringerung der Relativgeschwindigkeit wird die Standzeit der rotierenden Magnetköpfe erhöht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß bei einem Winkelversatz von vier Magnetköpfen um 90° und einem Umschlingungswinkel des Magnetbandes um die Abtasteinrichtung um 180° eine Zeittransformationseinrichtung zur kanalweisen Zeitdehnung bzw. Zeitstauchung des aufgeteilten digitalen Videosignals besonders einfach ausgestaltet werden kann.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Lage einer Spur auf dem Magnetband,

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch ein Kopfrad,

Fig. 3 zeigt Zeitdiagramme der aufzuzeichnenden Signale bei bekannten und beim erfindungsgemäßen Auf zeichnungsverfahren, und

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Zeittrans formationseinrichtung.

Beschreibung der Erfindung

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt eines Magnetbandes 1 verläuft in einem Winkel β zur Bandkante eine Spur 2 mit der Länge l. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren soll nun für die Aufzeichnung der gleichen Datenmenge mehr Zeit zur Verfügung stehen. Hierzu wird - wie später im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 noch näher erläutert - das Kopfrad nur noch mit beispielsweise der halben Drehzahl betrieben. Der sich dadurch ergebende geringfügig veränderte Spurwinkel β soll bei der weiteren Betrachtung außer acht gelassen werden. Die halbierte Kopfraddrehzahl bedeutet, daß die gegenüber dem bekannten Verfahren entlang der Spur 2 mit der Länge l anfallende Datenmenge zeitlich schon in der ersten Hälfte der Gesamtspur anfällt.

In Fig. 2a ist schematisch ein Kopfrad 4 dargestellt, welches von dem Magnetband mit einem Winkel von 180° umschlungen wird. Am Umfang des Kopfrades sind Magnet köpfe 1 und 2 angeordnet. Bei der Anordnung nach Fig. 2a wurde davon ausgegangen, daß der digitale Datenstrom nur einkanalig vorliegt. Bei mehreren Daten kanälen vervielfacht sich die Kopfanzahl entsprechend der Kanalzahl.

Bei einer einkanaligen Aufzeichnung ist das Kopfrad lediglich mit zwei gegenüberliegenden Köpfen ausgerüstet, wie es durch Magnetaufzeichnungsgeräte für analoge Fern sehsignale nach dem sogenannten B-Standard bekannt ist. Die übrigen zu einem Magnetaufzeichnungsgerät erforder lichen Elemente wie Bandführungseinrichtungen und die weiteren Teile der Abtasteinrichtung wie obere und untere Trommel, Kopfradmotor und Drehübertrager, ent sprechen im wesentlichen den herkömmlichen Magnetauf zeichnungsgeräten und sind in der Literatur hinreichend beschrieben.

Fig. 2b zeigt ein Kopfrad des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine zweikanalige Aufzeichnung zu grunde gelegt wurde. Am Umfang des Kopfrades sind je 90° versetzt vier Magnetköpfe 11, 12, 21, 22 angeordnet. Den Magnetköpfen wird nun die spurweise zeitgedehnte digitale Information derart zugeführt, daß sich die gedehnte Information wieder über die volle Spurlänge l verteilt. Die zeitlichen Zusammenhänge sind in Fig. 3 dargestellt; und zwar ist auf der Zeitachse jeweils die Winkelstellung des Kopfrades bzw. die entsprechende Zeit aufgetragen, wobei N diejenige Anzahl von Fernsehzeilen bedeutet, welche auf einer Spur aufgezeichnet ist. Die Zeitangabe von 64 µs bezieht sich auf die CCIR-Norm. Bei Verwendung anderer Fernsehnormen gilt hier die entsprechende Zeilen dauer.

Die Köpfe 11 und 21 bilden die Spuren 1, 3, 5 . . ., welche jeweils für die Zeit 2N×64 µs abwechselnd mit dem Kopf 11 und mit dem Kopf 21 aufgezeichnet werden. Durch die vorerwähnte zeitliche Dehnung erfolgt diese Auf zeichnung jedoch nicht bis zu einer Kopfradwinkelstellung von 90°, sondern bis 180°. Dabei zeichnet Kopf 11 die Zeilen 1 bis N, als N Zeilen, auf. Bei der nächsten Kopfradumdrehung zeichnet der Kopf 11 die Zeilen 4 plus 1 bis 5N auf.

Der Kopf 21 beginnt eine halbe Kopfradumdrehung später mit der Aufzeichnung der Zeilen 2N plus 1 bis 3N, bzw. bei der nächsten Kopfradumdrehung mit der Aufzeichnung der Zeile 6N plus 1.

Die benachbarten Spuren 2, 4, 6 . . . werden mit Hilfe der Köpfe 12 und 22 aufgezeichnet. Die Signale werden - wie beim Kanal 1 - zeitgedehnt und auf die Köpfe 12 und 22 verteilt aufgezeichnet.

Fig. 4 stellt eine Zeittransformationseinrichtung dar. Die aufzuzeichnenden Signale werden bei 5 der Einrichtung nach Fig. 4 zugeführt. Insgesamt sind vier Speicher, nämlich die Speicher 6, 7, 8, 9 vorgesehen, welchen über die Eingänge 10 und 13 Taktsignale unterschiedlicher Frequenz zugeführt werden. Während die Frequenz f₁ des Taktsignals T₁ üblicherweise dem Takt des ankommenden digitalen Signals entspricht, weist das Taktsignal T₂ eine Frequenz auf von

Die digitalen Eingangssignale und die Taktsignale werden nun derart über die Schalter 14, 15, 16, 17 den Speichern zugeleitet, daß zu Beginn der ersten in Fig. 3 darge stellten viertel Kopfradumdrehung der Speicher 6 mit den Zeilen 1 bis N geladen ist, was mit einem Takt T₁ erfolgte. Im Zeitabschnitt 0 bis 2N×64 µs wird der Speicher 6 im Takt T₂ über den Schalter 18 ausgelesen. Die ausgelesenen Signale werden über einen Parallel- Serie-Wandler zum Kopf 11 geführt. Da dieses Auslesen einen längeren Zeitraum als eine viertel Kopfumdrehung benötigt, wird während der ersten viertel Kopfumdrehung (0 bis 90°) die während dieses Zeitraumes anfallende Information 2N+1 bis 3N in den Speicher 7 eingeschrieben. Ab 90° Kopfraddrehung wird die in den Speicher 8 eingeschriebenen Information über einen Schalter 20 und einen Parallel-Serie-Wandler 23 dem Kopf 12 zugeführt. (Zeilen N+1 bis 2N). Während der zweite viertel Kopf radumdrehung wird die Information der Zeilen 3N+1 bis 4N in den Speicher 9 eingeschrieben, während die Infor mation der Zeilen 1 bis 2N aus den Speichern 6 und 7 ausgelesen werden. Bei einer dritten viertel Kopfradum drehung wird schließlich der Inhalt der Zeilen 4N+1 bis 5N in den Speicher 6 eingeschrieben und der Inhalt der Zeilen N+1 bis 3N aus den Speichern 7 und 8 aus gelesen. Die Schalter 14, 15, 16, 17, 18, 20 werden gemäß dem in Fig. 3 dargestellten zeitlichen Ablauf von einer Steuereinheit betätigt, welcher über den Eingang 25 ein die Stellung des Kopfrades 4 (Fig. 2) anzeigender Impuls zugeführt wird.

Die Anordnung nach Fig. 4 ist lediglich ein Ausführungs beispiel, welches zur anschaulichen Darstellung einer Zeittransformation besonders geeignet ist. Besonders geeignet zur Zeitdehnung bzw. Zeitstauchung sind sogenannte FIFO-Speicher (first in first out), aus welchen die einge schriebenen Signale in gleicher Reihenfolge jedoch mit einem vom Einschreiben unabhängigen Takt ausgelesen werden. Derartige Speicher sind als integrierte Bausteine - bei spielsweise von der Firma Texas Instruments - unter der Bezeichnung 74 SN 225 N erhältlich.

Zur zeitlichen Stauchung der Signale bei der Wiedergabe kann praktisch die gleiche Anordnung wie die in Fig. 4 dargestellte verwendet werden, wobei lediglich die Ein- und Ausgänge sowie die Taktfrequenzen miteinander ver tauscht werden.

Selbstverständlich muß der Dehnungsfaktor keine ganze Zahl sein. So ist beispielsweise bei Herabsetzung der Scannerdrehzahl um den Faktor 0,66 und Erhöhung der Kopfanzahl auf dem Kopfrad von normal 2 auf 3 am Umfang gleichmäßig verteilte Köpfe ein Dehnungsfaktor von 1,5 zu erreichen.

Claims

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Videosignalen auf einzelne, einen Winkel mit der Längsrichtung eines bandförmigen Trägers bildende Spuren, wobei

- eine Abtasteinrichtung mit rotierendem Kopfrad von dem bandförmigen Träger in einem Winkel von 180° umschlungen wird,
- am Umfang des Kopfrades Magnetkopfpaare mit jeweils zwei Magnetköpfen im Abstand von 180° angeordnet sind,
- das digitale Videosignal auf n Kanäle aufgeteilt wird und
- die jeweils zur Aufzeichnung auf eine Spur vorgesehenen Videosignale vor der Aufzeichnung zeitlich gedehnt und bei der Wiedergabe zeitlich gestaucht werden,

gekennzeichnet durch die Kombination zum Teil an sich bekannter Merkmale,
daß die Drehzahl des Kopfrades (4) um einen n-ten Teil gesenkt wird,
daß die Anzahl der auf dem Kopfrad (4) angeordneten Magnetkopfpaare (11, 21) um ein n-faches vermehrt wird und daß für die aufgeteilten Videosignale kanalweise eine Zeitdehnung durchgeführt wird, wobei während der Dauer einer Spurabtastung das aufgeteilte Videosignal mit um den Faktor n unterschiedlicher Taktfrequenz in eine Zeittransformationseinrichtung (6, 7, 8, 9) eingeschrieben und ausgelesen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdehnung durch die Zeittransformationseinrichtung (6, 7, 8, 9) mit einem Speicher gebildet wird, aus welchem die eingeschriebenen Signale in gleicher Reihenfolge, jedoch mit einem vom Einschreiben unabhängigen Takt ausgelesen werden (FIFO).

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Aufzeichnung des digitalen Videosignals in mehreren parallelen Spuren am Umfang des Kopfrades (4) vier Magnetköpfe (11, 21, 12, 22) im Abstand von 90° vorgesehen sind,
daß für jeweils zwei der im Abstand von 180° am Umfang des Kopfrades (4) angeordneten Magnetköpfe eine Magnetkopfpaares (11, 21 bzw. 12, 22) eine Zeittransformationseinrichtung (6, 7 bzw. 8, 9) vorgesehen ist, in welche das kanalweise aufgeteilte Videosignal spurweise in Abschnitten, die der Dauer einer viertel Kopfradumdrehung entsprechen, mit unterschiedlicher Taktfrequenz eingeschrieben und ausgelesen wird.