DE3114273A1

DE3114273A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum aufzeichnen und/oder wiedergeben von digitalen signalen

Info

Publication number: DE3114273A1
Application number: DE19813114273
Authority: DE
Inventors: Winfried 6103 Griesheim Horstmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1982-11-04
Also published as: JPS57179913A; US4480272A; JPH0550068B2

Description

Rl.-Wr. 1983/81

Λ . 4.1981 FJS/PLI/Klm/Kn

ROBERT BOSCH GMBH₁ 7OOO Stuttgart 1

Vorfahren und Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von digitalen Signalen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Speicherung digital codierter Signale nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zur Speicherung von digital codierten, breitbandigen, Signalen, insbesondere von Earbfernsehsignalen, auf Magnetband müssen sehr hohe Bitraten bis zur Größenordnung von ca. 200 fTbit/s verarbeiteI werden. Durch die Wahl eines geeigneten Aufzeichnungscodes entspricht die vorgenannte Aufzeichnungsdichte einer max. aufzuzeichnenden Frequenz von etwa 100 MIIz. Bekannte Auf Zeichnungssysteme, die ·/,. Z. zur Aufzeichnung analoger Farbfernsehsignale verwendet

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Rl.-Fr. 1983/81 -

werden, erlauben die Aufzeichnung und Wiedergabe von Gigjialen mit einer oberen .Frequenzgrenze von ca. 20 MHz Durch Änderung verschiedener Parameter dieser bestehenden Systeme läßt sich die max. Bitrate pro Magnetkopf in die Größenordnung von etwa 90 - 100 Mbit/s bringen. Da sich die ßelativgeschwindigkeit zwischen den umlaufenden Magnetköpfen und dem Magnetband vor allem aus mechanischen Gründen nicht beliebig erhöhen läßt, wurde bereits vorgeschlagen, zwei parallele Bitströme mit einem Schrägspur-Magnetbandgerät mit einem Bandumschlingungswinkel von 180° und vier am Umfang des Kopfrades gleichmäßig verteilten Magnetköpfen zu verarbeiten.

Nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin werden die digitalen Signale zeitmultiplex auf die mit dem Magnetband in Berührung befindlichen Köpfe'verteilt, wobei der Umschlingungswinkel sowie die Anzahl der Magnetköpfe derart gewählt sind, daß ständig mehrere Aufzeichnungs- bzw. Wiödergabeköpfe mit dem Magnetcand in Berührung stehen. Dabei wird der eingehende Bitstrom mittels einer Demultiplexschaltung auf die einzelnen Kanäle aufgeteilt und beim Auslesen mit Hilfe einer Multiplexschaltung wieder zu einem einkanaligen Signal zusammengefaßt.

Vorteile der Erfindung

Dan erfindungsgemäße Gyr.tem mit den kennzeichnenden Merkmalen des IlauptanGpruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Aufteilung des Datenstroms auf mehrere Kanäle mit einfachen Mitteln erfolgt.

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Durch die in den Untoransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Umschlingungswinkel des Magnetbandes nicht vergrößert werden muß, wodurch die Spurlänge in vorteilhafter Weise kurz gehalten worden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch aus einem Magnetbandgerät, in dem die Erfindung anwendbar ist, ein Kopfrad mit vier Köpfen, welches von einem Magnetband in einem Winkel von 180 oder größer umschlungen wird,

Fig. 2 den zeitlichen Zusammenhang bei der Signalverarbeitung während der Aufnahme und Wiedergabe,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Aufteilung der aufzuzeichreiden digitalen Signale und zum Zusammensetzen bei der Wiedergabe, Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Aufteilung und zum Zusammensetzen der Signale.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile eines Magnetbandgerätes zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe breitbandiger

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Signale dargentellb. Es ist daher lediglich ein umlauf enden Kopf rad 10 mit; vier gleichmäßig am Umfang verteilten Magnetkopfon 11, 12, 1?, 14 gezeichnet, dem von einer (nicht dargestellten) "Vorratsrolle das Magnetband 15 über eine Umlenkrolle 16 zugeführt wird und welches das Kopfrad 10 in einer halben Windung einer Helix umschlingt, worauf es von einer zweiten UmIentrolle in Richtung auf eine (nicht dargestellte) Aufwickelspule umgelenkt wird. Während des Betriebes des Magnetbandgerätes wird das Magnetband 15 mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit durch entsprechende Führungseinrichtungen an dem rasch umlaufenden Kopfrad vorbeibewegt, wodurch die Magnetköpfe 11, 12, 13, 14 das Magnetband 15 in einer ununterbrochenen Folge von schräg zur Bandkante verlaufenden Spuren abtasten. Von den auf dem Kopfrad 10 befindlichen Magnetkopf en 11 , 12, "13, 14 sind die Anschlüsse der einandergegenüber befindlichen vorteilhaft zumindest während des Aufzeichnungsvorganges zusammengeschaltet.

Fig. 2 veranschaulicht die Veränderung des Datenstromes bei der Aufzeichnung und seine Rückänderung in die ursprüngliche Form bei der Wiedergabe. Der in Fig. 2a ankommende Datenstrom enthält in fortlaufender Folge Informationselemente, von denen eine Anzahl aufeinanderfolgender mit den Bezugszeichen 1 bis 8 versehen sind.

Die Zeitdauer der Informationselemente entspricht einer viertel KopfUmdrehung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß die Elemente 1 bis 8 der Fig. 2a Zeilengruppen darstellen, von denen eine größere Anzahl ein vollständiges Farbfernsehbild ergeben. Entsprechend dem Wesen der Erfindung sollen zur Herabsetzung der für die Aufzeichnung erforderlichen Bitraten in mehreren Kanälen parallel aufgezeichnet werden. Entsprechend

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dem üblichen Sprachgebrauch werden unter der Bezeichnung "Kanal" im folgenden die eine bestimmte Signalwandler-Kombinnbion enthaltenden Aufnahmeoder Wiedergabewege verstanden.

Fig. 2b zeigt die Datenabschnibte aus Fig. 2a, nach*- dem sie einen Zeibdehnungsprozeß durchlaufen haben. Dabei wird deren Zeitbasis, zeitlich jeweils beginnend mit dem Beginn des aktuellen Datenabschnittes, so geändert, daß sich ,jeder der Datenabschnitte 1 bis 8 aus Fig. 2a nunmehr über das Doppelte der ursprüng lichen Zeitdauer erstreckt. Wie ersichtlich, erstreckt sich der Datenabschnitt 1 über die Zeit der ursprünglichen Datenabschnitte 1 und 2 (Fig. 2a), Datenabschnitt 2 aus Fig. 2b über die Zeit der ursprünglichen Datenabschnitte 2 und 3 aus Fig. 2a, usw. Durch geeignete Schaltungselemente werden die einander zeitlich überlappenden gedehnten Signalabschnitte 1 bis 8 aus Fig. 2b in geeigneter Weise in zwei fortführenden Kanälen zusammengefaßt (Fig. 2c). Dabei ergibt sich, daß die Signalabschnitte 1, 5,

5, 7 einen fortlaufenden Datenstrom in einem

ersten Kanal und die Signalabschnitte 2, 4, 6, 8

einen fortlaufenden Üatenstrom in einem zweiten Kanal ergeben. Infolge der vorgenommenen zeitlichen Dehnung sind die Bitraten in den einzelnen Kanälen der Fig. 2c um die Hälfte reduziert. In der Form der Fig. 2c können die beiden parallelen Datenströme daher in zwei getrennten Kanälen auf Magnetband, aufgezeichneb werden.

Bei der Wiedergabe wird dor JJa beno brom eines jeden Kanals aus Fig. 2c ,je einer Zeitraffereinrichtung zugeführt, welche die Zeitbasis der Signabschnitte Λ, 3, 5» 7 und 2, 4, 6, 8 so ändert, daß sie ent-

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sprechend Fig. 2d wieder ihre ursprüngliche zeitliche Länge erhalten. Infolge der Eigenart der Zeibraffereinrichtung, daß nämlich die Änderung der Zeitbasis nur für Signalanteile erfolgen kann, die bereits der Zeitraffereinrichtung zugeführt sind, ergibt sich eine konstante Zeitbasisverschiebung für alle zeitgerafften Signalabschnitte gegenüber den ursprünglich eingegangenen gemäß Fig. 2a. Die nach der Zeitraffung in zwei verschiedenen Kanälen unter Einschluß regelmäßiger Lücken vorhandenen Signalabschnitte 1 bis 8 lassen sich durch geeignete Schaltungsmaßnahmen wieder zu. einem einkanaligen Datenstrom mit der ursprünglich hohen Bitrate gemäß Fig. 2e zusammenfassen. Wie bereits ausgeführt,gleicht der ausgehende Datenstrom nach Fig. 2e dem eingehenden nach Fig. 2a,wobei lediglich eine konstante Zeitbasisverschiebung entsprechend der Zeitdauer eines Signalabschnittes eintritt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel zur Verarbeitung digital codierter Signale entsprechend den Verfahrensschritten a bis e dar. Die in den Figuren 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen und Kennzeichnungen von Teilfiguren sind daher in Fig. 3 sinngemäß angewendet. Der auf der Eingangsleitung 31 eingehende Datenstrom möge entsprechend Fig. 2a aus einzelnen Signalabschnitten zusammengesetzt sein. Die Schalteinrichtung 32 verteilt den eingehenden Dn tonsbrom tintsprechend aev Länge der gewählten Signalabschnitte abwechselnd auf die beiden Zeitdehnungneinrichtungen 33, 34·, in denen sie auf die doppelte zeitliche Länge gebracht werden. Diese Zeitdehnungseinrichtungen können beispielsweise digitale Signalspeicher

mit unterschiedlichen Einschreib- und Auslese takten sein. V/ird in einen solchen Signalspeicher ein Signalabschnitt mit einer bestimmten Taktrate eingeschrieben und mit ei nor Taktrate ausgelesen, die gegenüber der Einiichroibtaktrnt.o u;n die Hälfte gerinp;er ist, so dauert der Auslesevorgang doppelt so lang wie der Einschreibvorgang: Das ursprüngliche Signal ist zeitlich gedehnt.

Im vorliegenden Beispiel werden durch die Schalteinrichtung 32 die Signalabschnitte 1, 3, 5 und 7 der Zeitdehnungseinrichtung 33 und die Signalabschnitte 2, 4, 6 und 8 der Zeitdehnungseinrichtung 34 zugeführt und durch die Wahl geeigneter Einschreib- und Auslesetaktraten die Zeitbasis auf das Doppelte des ursprünglichen Betrages gebracht. Infolgedessen entsteht am Ausgang der Zeitdehnungseinrichtung 33 ein ununterbrochener Datenstrom aus den Signalabschnitten 1, 3> 5·, 7··.· und amAusgang der Zeitdehnungseinrichtung 34 ein Datenstrom mit den Signalelementen 2, 4,

6, 8 in zeitgedehnter Form entsprechend

Fig. 2c. Die Schalteinrichtungen 35 und 36 nehmen bei der Aufzeichnung die in Fig. 3 gezeichnete Schaltstellung ein, so daß der Datenstrom eines Kanals über eine entsprechend breitbandige Übertragereinrichtung 36 den Signalspulen der Magnetköpfe 11 und 13 (siehe Fig. 1) und d.er Datenstrom des zweiten Kanals über den Übertrager 38 den Si— gnalspulen der Magnetköpfe 12 und 14 zugeleitet wird. Infolge der wenigstens 180° betragenden Umschlingung des Kopf rad es 10 durch dar. Magnetband 15 ist von den beiden zusammengeschalteten Magnetkopfpaaren jeweils wenigstensein Magnetkopf in Eingriff mit dem Magnetband. Infolgedessen ist

die lückenlose Aufzeichnung der beiden Datenströme nun. I¹Vig. 2c guwährloi rA.ol, wobei die Bitrabe gegenüber des eingehenden üatentroms um die Hälfte reduziert ist.

Bei der Wiedergabe werden bei erneutem Vorbeilauf des Magnetbandes 15 an der Abtasteinrichtung mit dem Kopfrad 10 die vorher aufgezeichneten Spuren abgetastet und die Signale von den inzwischen mit den Wiedergabe-Einrichtungen verbundenen Magnetköpfen 11, 12, 13, 14 ausgelesen. Die Schaltungsmaßnahmen zur Umschaltung des Magnetbandgerätes von Aufnahme auf Wiedergabe, die zum Antrieb des Kopfrades und zum Transport des Magnetbandes notwendigen Einrichtungen, sowie die zur Signalverstärkung erforderlichen Schaltungen entsprechen vollständig denen bei bereits bekannten Geräten vorhandenen, so daß auf die Darstellung im Rahmen der Beschreibung dieser Erfindung verzichtet wird. Die von den Magnetköpfen 11, 12, 13, 14 abgetasteten Spuren enthalten Magnetisierungsmuster, welche nach Umwandlung in elektrische Signale denen bei der Aufzeichnung entsprechen und daher zweikanalig vorliegen, wobei in einem Wiedei'gabekanal die Signalbschnitte 1, 3» 5, 7···· und im anderen Wiedergabekanal die Signalabschnitte 2, 4, 6, 8 übertragen werden. Die beiden Schaltungseinrichtungen 35, 36 sind bei der Wiedergabe ständig in die zweite, nicht dargestellte, Schaltr. teilung gonchaltot. Tn don Einrichtungen 39, 40 zur¹ Zeitraffung w^rdm analog zu den entsprechenden Zoitbasisändnrungen während der Aufzeichnung die Sif^nalabschnitte 1, 3, 5, 7·.-· des einen und die Abschnitte ?., 4, 6, 8 des anderen Kanals

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auf die zeitliche Länge gebracht;, die dorn Ursprungssigxial entspricht. Die Zeitraffungseinrichtungen 39, '1-0 können, in ihrem Aufbau den Zeitdehnimgseinrichtungen 33, 34 entsprechen,wobei die Zeitbasisänderungcn der durchlaufenden Signalabschnitte wieder durch die Wahl geeigneter Taktraten erfolgt. Die Schalteinrichtung 41 wird entsprechend den Zeiträumen der abwechselnd aus den Zeitraffungseinrichtungen 39, 40 entsprechend der Darstellung in Fig. 2d eintreffenden Signalabschnitte so umgeschaltet, daß am Ausgang der Genamtschaltung ein fortlaufender Datenzug entsprechend der Darstellung.in Fig. 2e ansteht.

Der Datenzug entsprechend e am Ausgang der Schaltung der Fig. 3 entspricht vollständig dem bei der Aufzeichnung eingegebenen Ursprungssignal entsprechend a, ,jedoch tritt bei der Wiedergabe durch den Zeitraffungsprozeß eine konstante Grundverzögerung von der Länge eines Signalabschnittes auf. Bei einer Umschlingung der Kopftrommel von 180° haben während einer Übergangszeit ,jeweils zwei zu einem Kanal gehörigen Köpfe gleichzeitig Bandkontakt.

Bei einer Anordnung gemäß Fig. 3 läßt sich die dann ergebende Störzone durch einen Transformationsfaktor <■ 2 vermeiden; Die zu transformierenden Signalabschnitte von der Dauer einer viertel Kopfumdrehung werden nur auf eine Länge gedehnt, die maximal einer Kopfrndhalbumdrehung minus der Überlappungsscit entspricht. Die Überlannungszeit kann dann in einen aufzeichnungsfreinn Zeitabschnitt gelegt werden.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 wird der bei

41 eingehende Datoristrom durch die Schalteinrichtung

42 auf die beiden Zeitdehnungseinrichtungen 43, 44

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nurpvi.oilt,, woboi Λ i a Länge der gewählten oignalabnchnilte die Schal^frequenz bestimmt. Die Schaltcinrichtungen 45, 46 verharren während der Aufzeichnunc in der gezeichneten Schaltstellung, so daß die Speichereinrichtunken 43, 44 ständig mit den Schaltkontakten der Schalteinrichtung 42 verbunden sind. Durch geeignete Wahl der Auslese-Taktrate erfolgt die Zeitdehnung der in die Speichereinrichtungen 43, 44 eingeschriebenen Signalabschnitte in gleicher Weise wie in der Schalteinrichtung nach Fig. 3· Über die breitbandige Übertragereinrichtung 46 gelangen die Signale zu den Signalspulen der Magnetköpfe 11, 13 über den Übertrager 48 zu den Signalspulen der Magnetköpfe 12 und 14.

Bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Signale vom Magnetband nehmen die Schalteinrichtungen 45, 46 die zweite, nicht dargestellte, Schalteinstellung ein, so daß die Signalspulen der Magnetkopfe 1, 12, 15, 14 über die Übertragereinrichtungen 46, 48 und die Sneichereinrichtimgen 43, 44 mit dem Wiedergabekanal verbunden sind. Mittels der Schalteinrichtung 51 ifli Wiedergabekreis werden die eintreffenden, durch gleichlange Lücken unterbrochenen, zeitgerafften, Signalabschnitte zu einem fortlaufenden Datenstrom entsprechender Darstellung in Pig. 2e zusammengefaßt.

Claims

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.1901 FE/PLI/Klm/Kn

ROBERT BOSCH GMBiI, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

Verfahren zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von digitalen Signalen, insbesondere von digital codierten Videosignalen, auf bzw. von Magnetband, wobei der aufzuzeichnende Datenstrom mittels einer Demultiplexschaltung auf wenigstens zwei Aufzeichnungskanäle aufgeteilt wird und die Signalabschnitte dieser Kanäle zeitlich gedehnt und in dieser Form auf Magnetband aufgezeichnet werden und bei der Wiedergabe die zeitlich gedehnten Signalabschnitte mittels einer Multiplexschaltung nach entsprechender Zeitraffung wieder zu einem einkanaligen Signalstrom zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung mittels einer Drehkopfeinrichtung mit mehreren am Umfang angeordneten MagnetkÖOfen in schräg zur Längsrichtung des Magnetbandes verlaufenden Spurabschnitten erfolgt, daß das Magnetband die Drehkopfeinrichtung in einem solchen Winkel umschlingt, daß wenigstens ein zu einem Aufzeichnungskanal gehöriger Magnetkopf in Eingriff mit dem Magnetband steht und daß der Faktor der zeitlichen Dehnung bei der Aufzeichnung gleich der Anzahl der vorgesehenen Aufzeichnungskanäle ist.

Hl. -Nr. 10R3/H1 - ?. -
2. SchalI; u ng π anordnung zur Durchführung den Vorfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine DemultiOlexeinrichtunp; (32), durch erste Sneichereinrichtungen (33, 34) am Ausgang dor Demultiplexeinrichtung, durch wenigstens zwei Magnetwandler (11, 13) baw. (12, 1^;0 in jedem Aufzeichnungskanal, durch oohalteinrichfcungen (35> 36) zum wahlweisen Verbinden der Wandlereinrichtungen (11, 13) bzw. (12, 14) mit den SOeichereinrichtungen (33, 34) bei der Aufzeichnung bzw. zweiten Speicnereinrichtungen (391 4O) bei der Wiedergabe und durch eine Multiplexeinrichtung (41) am Ausgang der Speichereinrichtungen (39, 40) zum Zusammenfassen des Signalstromes.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch eine Demultiplexscaaltung (42), Schalteinrichtungen (45, 46) am Ausgang der Demultiplexschaltung, durch Speichereinrichtungen (43, 44) am Ausgang der Schalteinrichtungen (45, 46) und durch Signalwandler (11, 13 bzw. 12, 14) am Ausgang der Speichereinrichtungen (43, 44) und durch eine Demultiplexschaltung (51)? welche bei der Wiedergabe durch die Schalteinrich*- txingen (45, 46) mit den Ausgängen der Speichereinrichtungen (43, 44) verbindbar ist.