DE4014744C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Digital-Videosignalaufnahme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 3.

Aus der US 47 74 599 ist eine Videosignal-Aufzeichnungs­ einrichtung bekannt, bei der zur Erzielung einer maximalen vertikalen Auflösung des wiedergegebenen Videobilds und einer gleichzeitigen Verminderung der Datenmenge die Videosignale in entsprechende digitale Videosignale zum Zwecke einer Datenkompression umgewandelt werden. Aus den in digitaler Form vorliegenden Videosignalen werden im Rahmen der Datenkompression die geradzahligen Zeilen der geradzahlig numerierten Gesamtvideobilder (Frame) und die ungeradzahligen Zeilen der ungeradzahlig numerierten Gesamtvideobilder gespeichert, wobei jeweils ein Halbbild jedes Gesamtvideobilds übersprungen wird. Die auf diese Weise komprimierten digitalen Videosignale werden aus den jeweiligen Speichern ausgelesen und nach Umwandlung in entsprechende analoge Videosignale einer Aufzeichnungsein­ richtung in Form eines Videorecorders zur Aufzeichnung auf ein Magnetband zugeführt. Die Datenkompression, bei der jeweils ein Halbbild jedes Gesamtvideobilds entfällt, ermöglicht damit eine Reduzierung der Bandgeschwindigkeit des Videorecorders bei der Aufzeichnung und Wiedergabe auf die Hälfte der normalen Bandgeschwindigkeit.

Bei der Wiedergabe der aufgezeichneten analogen Video­ signale werden diese zur Expansion der komprimierten Daten in digitale Signale umgewandelt und zur Wiedergabe auf einen Bildschirm die fehlenden bzw. übersprungenen Halb­ bilder aus den vorliegenden Halbbildern extrapoliert und in analoge Signale mit jeweils vollständigen Gesamtvideo­ bildern umgewandelt.

Bei dieser bekannten Videosignal-Aufzeichnungseinrichtung werden die analogen Videosignale lediglich zur Datenkom­ pression und vereinfachten Speicherbarkeit in digitalen Datenspeichern in entsprechende digitale Signale umge­ wandelt. Die auf dem Magnetband des Videorecorders aufge­ zeichneten Signale sind jedoch nach einer Digital-Analog- Wandlung wieder analoge Videosignale, die infolge der halben erforderlichen Abtastfrequenz mit der Hälfte der normalen Bandgeschwindigkeit aufgezeichnet werden. Somit erfordert die Verarbeitung der Videosignale eine zwei­ malige Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung. Dar­ über hinaus ist eine Kompression der Datenmenge auf weni­ ger als die Hälfte der ursprünglichen Datenmenge nicht möglich.

Aus der US 47 83 704 ist weiterhin eine Videosignal- Aufzeichnungseinrichtung bekannt, bei der durch Zusammen­ fassen von Videohalbbildern die Datenmenge der zur Auf­ zeichnung vorgesehenen Videosignale auf die Hälfte redu­ ziert wird, wobei trotz hoher Bewegungsanteile im origina­ len Videosignal bei der Wiedergabe ein annähernd flimmer­ freies und störungsarmes Videobild erzielt werden kann. Dazu wird nur jede zweite der geradzahligen Zeilen und jede zweite der ungeradzahligen Zeilen zu einem Bild zusammengefaßt, das im Aufbau und der Zeilenzahl einem normalen Halbbild entspricht und somit die wesentliche Information aus beiden ursprünglichen Halbbildern enthält. Dieses kombinierte Videobild wird sodann in bekannter Weise auf ein Magnetband aufgezeichnet und kann auf bekannte Weise wieder gelesen werden. Bei der Aufbereitung der komprimierten aufgezeichneten Videosignale zur Anzeige auf einem Bildschirm wird das komprimierte bzw. kombi­ nierte Videobild aufgeteilt in die beiden ursprünglichen Halbbilder und die jeweils fehlenden Zeilen jedes Halb­ bilds durch Interpolation aus den vorliegenden Zeilen gewonnen. Infolge der Interpolation der fehlenden Zeilen in Form einer Mittelwertbildung, weist das derart gebil­ dete Videovollbild lediglich die halbe Auflösung in verti­ kaler Richtung auf. Eine Kompression der aufzuzeichnenden Datenmenge auf weniger als die Hälfte der ursprünglichen Datenmenge ist hierbei nicht möglich. Ebenso ist die Ver­ wendung digitaler Signale im Rahmen der Datenkompression sowie die Speicherung digitaler Daten nicht vorgesehen.

Ferner ist aus der US 42 93 879 ein Verfahren bekannt zur Wiedergabe von auf einem Magnetband gespeicherten Video­ signale mit einer wählbaren Variablen, von der Aufnahme­ geschwindigkeit unterschiedlichen Wiedergabegeschwindig­ keit. Das Videosignal wird auf einer Vielzahl von unter­ schiedlichen Schrägspuren (Segmenten) des Magnetbands aufgezeichnet, wobei Informationen über auszulesende Videosignalteile aus vom Magnetband gelesenen Signalen gewonnen werden und diese Informationssignale in einer Sonderwiedergabebetriebsart gemäß einem vorbestimmten Ablauf gelesen werden.

Fig. 10 zeigt in allgemeiner Form schematisch eine bekannte Magnet-Auf­ nahme-/Wiedergabe-Vorrichtung in einem Video-Bandaufnahme­ gerät.

In Fig. 10 sind ein Magnetband 1, eine rotierende Trommel 2 und rotierende Köpfe 3 und 4 gezeigt.

Das Magnetband 1 wird parallel zur Zeichenebene transpor­ tiert, während sich die rotierende Trommel 2 in einem unter einem vorbestimmten Winkel bezüglich der zur Zeichenebene vertikalen Richtung geneigten Zustand dreht.

Die rotierenden Köpfe 3 und 4 befinden sich auf der Außen­ fläche der rotierenden Trommel 2, so daß sie mit dem Ma­ gnetband 1 in Berührung kommen. Da das Magnetband 1 halb um die Außenfläche der rotierenden Trommel 2 gewickelt ist, wird das Magnetband 1 durch die rotierenden Köpfe 3 und 4 in schräger Richtung abgetastet. Daher verläuft der auf dem Magnetband 1 in einem Zyklus abgetastete und als eine Spur bezeichnete Bereich schräg bezüglich der Längsrichtung des Magnetbandes 1.

Wenn die rotierende Trommel mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1800 Umdrehungen pro Minute rotiert, um analoge Videosignale auf 1 Feld pro Spur aufzunehmen bzw. aufzu­ zeichnen, wird die Aufnahme mit einer Geschwindigkeit von ungefähr einem Feld pro 1/60 Sekunde ausgeführt.

Eine Video-Bandaufnahmevorrichtung, die sowohl in einer Normal- Aufnahmebetriebsart, als auch in einer Lang-Aufnahmebe­ triebsart betreibbar ist, ist bekannt. Fig. 11 und 12 zei­ gen den Verlauf der Spuren T1 und T2 in einer solchen Vi­ deo-Bandaufnahmevorrichtung in der Normal-Aufnahmebetriebsart bzw. der Lang-Aufnahmebetriebsart. Bei einem VHS-System be­ tragen die Breiten der Spuren T1, T2, d. h. die Spurabstände ungefähr 58 µm bei der Normal-Aufnahmebetriebsart bzw. 19 µm bei der Lang-Aufnahmebetriebsart.

Die Fig. 11 und 12 zeigen in Längsrichtung des Magnetbands 1 eine bandförmige und im folgenden als CT bezeichnete Steuerspur 1a.

Wenn das auf dem Magnetband 1 aufgenommene Videosignal ein NTSC-Videosignal ist, wird ein Signal mit einer Frequenz von 30 Hz als CT-Signal bzw. als Steuerspursignal aufgenom­ men. Das CT-Signal ist ein Signal zum Steuern der Laufge­ schwindigkeit des Magnetbands 1 mittels eines Servomecha­ nismus.

Damit diese Spuranordnungen in der Normal-Aufnahmebetriebs­ art und der Lang-Aufnahmebetriebsart durch dieselbe Vorrichtung reali­ siert werden können, sind die als Kombinationsköpfe be­ zeichneten rotierenden Köpfe 3 und 4, wie in Fig. 10 ge­ zeigt, aus Köpfen 3a und 3b bzw. 4a und 4b zusammengesetzt, die jeweils unterschiedliche Abtastspurbreiten aufweisen, und die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands 1 ändert sich in Übereinstimmung mit der Betriebsart.

In der Lang-Aufnahmebetriebsart wird beispielsweise für eine gegenüber der Normal-Aufnahmebetriebsart zeitlich um den Faktor N längere Aufnahme die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands 1 beispielsweise auf 1/N reduziert. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird in der Lang-Aufnahmebetriebsart die Peri­ ode des CT-Signals auf dem Magnetband 1 auf 1/N der Periode bei der Normal-Aufnahmebetriebsart reduziert.

Bei der Wiedergabe der auf den Spuren T1 und T2 aufgenomme­ nen Videosignalen wird gleichzeitig das CT-Signal von der Steuerspur 1a gelesen. Wenn die Laufgeschwindigkeit des Ma­ gnetbands 1 durch den Servomechanismus so gesteuert wird, daß sowohl in der Normal-Aufnahmebetriebsart als auch in der Lang-Aufnahmebetriebsart das wiedergegebene CT-Signal eine Frequenz von 30 Hz aufweist (Frequenz des in der Nor­ mal-Aufnahmebetriebsart aufgenommenen CT-Signals), ist es möglich, die Videosignale wiederzugeben.

Auf diese herkömmliche Weise ist die Aufnahme/ Wiedergabe sowohl in der Normal-Aufnahmebetriebsart als auch in der Lang-Aufnahmebetriebsart möglich. Jedoch ist die Qualität des in der Lang-Aufnahmebetriebsart wiedergegebenen Video­ signals geringer als bei der Normal-Aufnahmebetriebsart, weil der Spurabstand kleiner ist. Deshalb wird die Lang- Aufnahmebetriebsart normalerweise nur dann verwendet, wenn die wiedergegebenen Videosignale nicht unbedingt hohe Qua­ lität aufweisen müssen oder wenn eine lange Aufnahme notwendig ist.

Die vorstehenden Erläuterungen beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme analoger Signale auf ein Magnetband. Wenn das Prinzip dieses Systems auf die Aufnahme digitaler Videosi­ gnale auf ein Magnetband angewandt wird, ergeben sich fol­ gende Probleme:

• a) Bei der Aufnahme eines digitalen Videosignals müssen für eine sichere Wiedergabe Optimalwerte für die flächenmäßige und lineare Aufnahmedichte eingehalten werden. Die flächen­ mäßige Aufnahmedichte wird dann jedoch klein, wenn der Spu­ rabstand klein ist. Wenn also der Spurabstand bei der Lang- Aufnahmebetriebsart reduziert wird, ist es nicht möglich, eine entsprechende Wiedergabe wie bei der Aufnahme analoger Videosignale zu erhalten.
• b) Wenn andererseits anstatt des Spurabstands die Umdre­ hungsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel reduziert wird, ändert sich stark die relative Geschwindigkeit zwi­ schen dem rotierenden Kopf und dem Magnetband, wodurch die elektromagnetischen Wandlereigenschaften des rotierenden Kopfs verändert werden. In diesem Fall ist es schwie­ rig, die gute Qualität der wiedergegebenen Videosignale aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat­ tungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Digital- Videosignalaufnahme derart auszugestalten, daß kompri­ mierte digitale Aufnahmedaten ohne Änderung des Spur­ abstands und der elektromagnetischen Wandlereigenschaften eines rotierenden Aufzeichnungskopfs aufgezeichnet werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des neuen Patentanspruchs 1 bzw. des neuen Patentanspruchs 3 ange­ gebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß werden die nach einer Analog-Digital- Wandlung erhaltenen digitalen Videosignale mittels einer Aufnahmevorrichtung auf eine Datenrate von 1/N kompri­ miert, wobei N eine ganze Zahl ist, und diese erheblich verminderte Datenrate einem rotierenden Magnetkopf zur Aufzeichnung auf ein Magnetband zugeführt. Zur Erzielung eines der verminderten Datenrate angemessenen verminderten Magnetbandverbrauchs bei der Aufzeichnung wird in einer Lang-Aufnahmebetriebsart mittels einer Steuereinrichtung die Transport- bzw. Laufgeschwindigkeit des Magnetbands entsprechend der verringerten Datenrate auf 1/N der in der Normal-Aufnahmebetriebsart erforderlichen Transportge­ schwindigkeit des Magnetbands gesteuert. Somit wird in der Lang-Aufnahmebetriebsart die auf 1/N verminderte Datenrate bzw. die Aufnahmedaten für ein Feld auf das Magnetband in einer Aufnahmezeit von 1/N der in der Normal-Aufnahmebe­ triebsart erforderlichen Aufnahmezeit aufgezeichnet. Dabei ist die Breite der Spuren auf dem Magnetband bei der Lang- Aufnahmebetriebsart gleich der Breite der Spuren bei der Normal-Aufnahmebetriebsart. Auf der Magnetbandlänge, auf der in der Normal-Aufnahmebetriebsart ein Feld aufgezeich­ net wird, kann daher bei einer Kompression der Aufnahme­ daten auf 1/N in der Lang-Aufnahmebetriebsart eine Daten­ menge von N Feldern in N Segmenten aufgezeichnet werden.

Auf diese Weise können komprimierte digitale Daten mittels einer Magnetbandaufzeichnungseinrichtung mit veränderbarer Transportgeschwindigkeit des Magnetbands aufgezeichnet werden, ohne daß der Spurabstand und die elektrischen Eigenschaffen des rotierenden Aufzeichnungskopfs der Magnetbandaufzeichnungseinrichtung geändert werden müssen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Digital-Videosignalaufnahme gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 den Aufbau der Daten der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei jeder der Datenblöcke eine Kenn­ zeichnung enthält, ob sich die Vorrichtung in einer Normal-Aufnahmebetriebsart oder in einer Lang-Aufnahmebetriebsart befindet,

Fig. 3 den zeitlichen Ablauf der Datenübertragung und der Aufnahme bei der Aufnahme in der Normal- Aufnahmebetriebsart bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 die Spuranordnung bei der Aufnahme in der Normal-Aufnahmebetriebsart bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 den zeitlichen Ablauf der Datenübertragung und der Aufnahme bei der gemeinsamen Aufzeichnung von Daten α, β und γ in der Lang-Aufnahme­ betriebsart der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 6 die Spuranordnung bei der Aufnahme in der Lang- Aufnahmebetriebsart der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei der in der Normal-Aufnahme­ betriebsart einer Spur entsprechende Bereich für drei Spuren verwendet wird,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Digital-Videosignalaufnahme gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 den zeitlichen Ablauf der Datenübertragung und der Aufnahme bei der Aufnahme in der Lang- Aufnahmebetriebsart der Vorrichtung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 die Spuranordnung für die Aufnahme in der Lang- Aufnahmebetriebsart der Vorrichtung gemäß Fig. 7,

Fig. 10 den schematischen Aufbau einer rotierenden Trommel einer bekannten Vorrichtung zur Video­ signal-Aufnahme,

Fig. 11 die Spuranordnung bei der Aufnahme in der Normal-Aufnahmebetriebart der bekannten Vor­ richtung gemäß Fig. 10,

Fig. 12 die Spuranordnung bei der Aufnahme in der Lang- Aufnahmebetriebsart der bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 10, und

Fig. 13 eine grafische Darstellung eines in einer Steuerspur aufgezeichneten Steuerspursignals.

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Vorrichtung zur Digital-Videosi­ gnalaufnahme gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist eine rotierende Trommel 102, ein halb um deren Außenfläche gewickeltes Magnetband 101 und rotierende Köpfe 103 und 104 in axialsymmetrischen Positionen an der Außenfläche der rotierenden Trommel 102 auf.

Wenn über einen nicht gezeigten rotierenden Wandler inner­ halb der rotierenden Trommel 102 an den rotierenden Kopf 103 oder 104 ein Signal angelegt wird, wird das Signal auf das Magnetband 101 aufgenommen. Umgekehrt wird das durch den rotierenden Kopf 103 oder 104 vom Magnetband 101 gelesene Signal über den rotierenden Wandler nach außen ausgegeben.

Die Vorrichtung weist einen Servomechanismus 105 zum Steu­ ern der Laufgeschwindigkeit des Magnetbandes 101 auf. Der Ser­ vomechanismus 105 enthält einen Bandantriebsrollen-Motor bzw. Capstan-Motor 106, einen feststehenden Kopf 107 und eine Bandantriebsrollen-Servoschaltung bzw. Capstan-Servoschal­ tung 108.

Ein Signal mit einer Frequenz von beispielsweise 30 Hz wird vom feststehenden Kopf 107 in eine Steuerspur 101a (siehe Fig. 4 und 6) des Magnetbands 101 geschrieben. Das in die Steuerspur 101a geschriebene Signal wird durch den festste­ henden Kopf 107 gelesen. Da die Drehung des Capstan-Motors 106 durch die Capstan-Servoschaltung 108 so gesteuert wird, daß das gelesene Steuerspur-Signal eine konstante Frequenz aufweist, läuft das Magnetband 101 mit konstanter Geschwin­ digkeit.

Die Vorrichtung weist eine Aufnahmevorrichtung bzw. einen Aufnahmeteil 109 und eine Wiedergabevorrichtung bzw. einen Wiederga­ beteil 110 auf.

Das durch den rotierenden Kopf 103 oder 104 auf das Magnet­ band 101 aufzuzeichnende Signal wird vom Aufnahmeteil 109 ausgegeben, und die von den rotierenden Köpfen 103 und 104 ausgegebenen Signale werden dem Wiedergabeteil 110 zugeführt.

Das Aufnahmeteil 109 enthält einen Tiefpaß (LPF) 112, einen Analog-Digital-Wandler 113, Daten-Komprimiereinrichtungen 114-I und 114-II, eine Auswahlvorrichtung 115, eine Codier­ einrichtung 116, einen Modulator 117 und einen Aufnahmever­ stärker 118.

Das an einen Eingangsanschluß 111 angelegte Videosignal wird zuerst einer Bandbegrenzung durch den Tiefpaß 112 unter­ worfen. Wenn z.B ein NTSC-Videosignal an den Eingangsan­ schluß 111 angelegt wird, begrenzt der Tiefpaß 112 die Frequenz auf ein Band von 4,2 MHz.

Der Tiefpaß 112 ist mit dem Analog-Digital-Wandler 113 ver­ bunden, um ein analoges Videosignal in ein digitales Video­ signal umzusetzen. Das Videosignal mit der durch den Tief­ paß 112 auf das Band von 4,2 MHz begrenzten Frequenz wird durch den Analog-Digital-Wandler 113 mit einer Frequenz ab­ getastet, die viermal so hoch ist wie die Farbzwischenträ­ gerfrequenz Fsc (ungefähr 3,58 MHz), wobei quantisierte 8- Bit-Daten erzeugt werden.

Die Datenrate beträgt ungefähr 4 * Fsc * 8 = 115 MBit/Se­ kunde; die Rate nach Entfernung der vertikalen und horizon­ talen Dunkeltastungs-Daten, d. h. die effektive Datenrate beträgt ungefähr 90 MBit/Sekunde. Die Datenkomprimierein­ richtung 114-I komprimiert die effektive Datenrate nochmals auf ein Drittel, d. h. auf 30 MBit/Sekunde und die Daten­ komprimiereinrichtung 114-II komprimiert die effektive Da­ tenrate ungefähr auf ein Neuntel, d.h auf 10 MBit/Se­ kunde.

Die Datenkomprimiereinrichtungen 114-I und 114-II sind mit der Auswahlvorrichtung 115 verbunden. Die Auswahlvorrich­ tung 115 wählt entweder die durch die Datenkomprimierein­ richtung 114-I oder die durch die Datenkomprimiereinrich­ tung 114-II komprimierten Daten und leitet die ausgewählten Daten zur Codiereinrichtung 116.

Die Codiereinrichtung 116 ordnet die von der Auswahlvor­ richtung 115 zugeführten Daten um und fügt einen Fehlerkor­ rektur-Code hinzu. Als Ergebnis dieser Arbeitsschritte ist die Datenrate auf ca. 40 MBit/Sekunde (wenn die Auswahl­ vorrichtung 115 das Ausgangssignal der Datenkomprimierein­ richtung 114-I wählt) oder auf ca. 13 MBit/Sekunde (wenn die Auswahlvorrichtung 115 das Ausgangssignal der Datenkom­ primiereinrichtung 114-II auswählt) komprimiert.

Der Modulator 117 ist mit der Codiereinrichtung 116 verbun­ den. Der Modulator 117 unterwirft das in der vorstehend be­ schriebenen Weise durch die Codiereinrichtung 116 bearbei­ tete Signal einer Digital-Modulation. Das Ausgangssignal des Modulators 117 wird über den Aufnahmeverstärker 118 an den rotierenden Kopf 103 oder 104 angelegt.

Der Wiedergabeteil 110 enthält einen Wiedergabeverstärker 119, einen Demodulator 120, eine Decodiereinrichtung 121, Datenexpandiereinrichtungen 122-I und 122-II, eine Auswahl­ vorrichtung 123, einen Digital-Analog-Wandler 124 und einen Tiefpaß 125.

Das durch die rotierenden Köpfe 103 und 104 vom Magnetband 101 gelesene Signal wird zuerst durch den Wiedergabever­ stärker 119 zum Demodulator 120 geleitet. Der Demodulator 120 führt nach der Entzerrung, der Taktreproduktion und der Signalerfassung eine digitale Demodulation des zugeführten Signals gemäß einem dem Modulationssystem des Modulators 117 entsprechenden Demodulationssystem bzw. einer der Mo­ dulationsart des Modulators 117 entsprechenden Modulations­ art durch.

Die Decodiereinrichtung 121 ist mit dem Demodulator 120 verbunden. Die Decodiereinrichtung 121 unterwirft die durch den Demodulator 120 demodulierten Daten einer Zeitachsen- Korrektur, einer Fehlerkorrektur und einer Rückordnung, und gibt die auf diese Weise verarbeiteten Daten aus.

Die von der Decodiereinrichtung 121 ausgegebenen Daten wer­ den den Datenexpandiereinrichtungen 122-I und 122-II zuge­ führt. Die Datenexpandiereinrichtung 122-I expandiert die Rate der zugeführten Daten auf das Dreifache, während die Datenexpandiereinrichtung 122-II die Rate der zugeführten Daten auf das neunfache expandiert. Wenn die durch die Da­ tenkomprimiereinrichtung 114-I komprimierten und auf das Magnetband 101 aufgenommenen Daten durch die Datenexpan­ diereinrichtung 122-I expandiert werden, erhält man Daten mit einer Rate wie vor der Komprimierung. Wenn die durch die Datenkomprimiereinrichtung 114-II komprimierten und auf das Magnetband 101 aufgenommenen Daten durch die Datenex­ pandiereinrichtung 122-II expandiert werden, erhält man Da­ ten mit einer Rate wie vor der Komprimierung.

Man erhält also wieder die ursprünglichen effektiven Daten mit einer Rate von 90 MBit/Sekunde.

Die Auswahlvorrichtung 123 wählt entweder die durch die Da­ tenexpandiereinrichtung 122-I oder die durch die Datenex­ pandiereinrichtung 122-II expandierten Daten und gibt sie aus.

Der Digital-Analog-Wandler 124 ist mit der Auswahlvorrich­ tung 123 verbunden. Der Digital-Analog-Wandler 124 setzt das Ausgangssignal der Auswahlvorrichtung 123 in ein analo­ ges Videosignal um. Das analoge Videosignal wird von einem Ausgangsanschluß 126 ausgegeben, nachdem der außerhalb des Bandes liegende Signalanteil durch einen Tiefpaß entfernt wurde.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung enthält des weiteren eine Steuer­ vorrichtung 127.

Die Steuervorrichtung 127 steuert den zeitlichen Be­ triebsablauf des Aufnahmeteils 109 und des Wiedergabeteils 110, die Betriebsart des Capstan-Servomechanismus 105 und die zeitliche Steuerung für die rotierenden Köpfe 103 und 104 bei der Aufnahme.

Im folgenden wird das Format der mit der Vorrichtung aufgenommenen Daten erläutert. Fig. 2 zeigt das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Datenformat.

Wie in Fig. 2 gezeigt, setzt sich ein Segment 128 aus ei­ nem Segmentvorspann 129, n Datenblöcken 130-1, 130-2, . . ., 130-n und einem Segmentnachspann 131 zusammen.

Ein Datenblock, z. B. 130-1 setzt sich aus einem Datenvor­ spann 132 und einem Datenfeld 133 mit dem durch die Codier­ einrichtung 116 hinzugefügten Fehlerkorrektur-Code zusam­ men.

Der Datenvorspann 132 enthält ein Synchronisiersignal 134, ein Adreßsignal 135, ein Kennzeichnungssignal 136 und ein Paritätssignal 137.

Das Kennzeichnungssignal 136 ist ein Kennzeichnungs-Code, der angibt, ob die Vorrichtung in der Normal-Aufnahmebetriebsart oder in der Lang-Aufnahmebetriebsart betrieben wird. Der Aufnahmebetrieb der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel in der Normal-Aufnahmebetriebsart und der Lang-Auf­ nahmebetriebsart werden im folgenden einzeln erläutert.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Ablauf des Betriebs in der Nor­ mal-Aufnahmebetriebsart.

Die Steuervorrichtung 127 steuert das Aufnahmeteil 109 etc. synchron mit einem 30-Hz-Signal (im Falle eines NTSC-Vi­ deosignals).

Die Steuervorrichtung 127 weist als erstes den Analog-Digi­ tal-Wandler 113 an, eine Analog-Digital-Umsetzung von Daten α in einer bestimmten Halbperiode des 30-Hz-Signals aus­ zuführen.

In der nächsten Halbperiode weist die Steuervorrichtung 127 die Datenkomprimiereinrichtung 114-I an, die Daten zu kom­ primieren, weist die Auswahlvorrichtung 115 an, die Daten­ komprimiereinrichtung 114-I auszuwählen und weist die Co­ diereinrichtung 116 an, eine vorbestimmte Verarbeitung aus­ zuführen.

In der nächsten Halbperiode legt die Steuervorrichtung 127 die von der Codiereinrichtung 116 ausgegebenen Daten nach­ einander an den Modulator 117, den Aufnahmeverstärker 118 und den rotierenden Kopf 103 oder 104 an, wodurch die Daten auf das Magnetband 101 aufgezeichnet werden.

Wenn aufeinanderfolgend Daten α , β und γ in der Normal-Auf­ nahmebetriebsart ausgegeben werden, werden diese Datenseg­ mente aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge aufgenommen.

In der Normal-Aufnahmebetriebsart werden in dem System Da­ ten aufgenommen gemäß der Spuranordnung in Fig. 4.

Wenn z. B. Daten mit 40 MBit/Sekunde auf ein Magnetband 101 mit einer Breite von 1/2 inch bzw. 1,27 cm aufgenommen werden, dreht sich die rotierende Trommel 102 mit einer Ge­ schwindigkeit von ca. 30 Umdrehungen pro Sekunde, und die rotierenden Köpfe 103 und 104 werden als Zweikanal-Köpfe benutzt. Auf diese Weise werden die Daten für ein Feld bzw. ein Segment in einer in Fig. 4 gezeigten schrägen Spur 138 (bestehend aus zwei Spuren 138a und 138b) aufgenommen.

Auf die Steuerspur 101a des Magnetbands 101 wird durch den feststehenden Kopf 107 ein 30-Hz-Signal aufgenommen.

Fig. 5 zeigt den zeitlichen Betriebsablauf in der Lang-Auf­ nahmebetriebsart. Die zeitliche Ablaufsteuerung durch die Steuervorrichtung 127 ist bis zum Codierungsprozeß die gleiche wie in der Normal-Aufnahmebetriebsart.

Die Lang-Aufnahmebetriebsart ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung 127 den Zeitablauf der Aufnahme so steuert, daß drei Datensegmente α, β und γ auf das Ma­ gnetband 101 mit derselben zeitlichen Steuerung aufgezeich­ net werden. D.h., die Steuervorrichtung 127 erzeugt ein Si­ gnal, das mit jeder dritten Halbperiode des 30-Hz-Signals als Aufnahmesteuersignal ansteigt.

Fig. 6 zeigt die Spuranordnung bei der Aufnahme in der Lang-Aufnahmebetriebsart.

Wenn die drei Datensegmente zusammen auf eine schräge Spur 138 in Übereinstimmung mit dem Aufnahmesteuersignal aufge­ nommen werden, werden sie in Segmentbereiche 139, 140 bzw. 141 aufgenommen.

Wenn die aufgenommenen Daten durch die Vorrichtung wiedergegeben werden, weist die Steuervorrichtung 127 die Auswahlvorrich­ tung 123 an, entweder das Ausgangssignal der Datenexpan­ diereinrichtung 122-I oder das Ausgangssignal der Datenex­ pandiereinrichtung 122-II in Abhängigkeit davon auszuwäh­ len, ob die Vorrichtung in der Normal-Aufnahmebetriebsart oder in der Lang-Aufnahmebetriebsart betrieben wird.

Auf diese Weise ist es möglich, sowohl in der Normal-Auf­ nahme-Betriebsart als auch in der Lang-Aufnahmebetriebsart aufzunehmen, ohne die Drehzahl der rotierenden Trommel 102 zu verändern, d. h. ohne die elektromagnetischen Wandlerei­ genschaften oder den Spurabstand zu ändern.

Fig. 7 zeigt den Aufbau der Vorrichtung zur Digital-Videosi­ gnalaufnahme gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch vom ersten Ausführungsbeispiel, daß nur eine Datenkomprimier­ einrichtung 214 verwendet wird, und das Ausgangssignal ei­ nes Analog-Digital-Wandlers 213 direkt mit einer Auswahl­ vorrichtung 215 verbunden ist. Dementsprechend wird auch nur eine Datenexpandiereinrichtung 222 verwendet und der Ausgang einer Decodiereinrichtung 221 ist direkt mit einer Auswahlvorrichtung 223 verbunden.

In einem Aufnahmeteil 209 wird das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 213 sowohl direkt an die Auswahl­ vorrichtung 215 angelegt als auch durch die Datenkompri­ miereinrichtung 214 auf ein Drittel seiner Datenrate kom­ primiert, bevor es der Auswahlvorrichtung 215 zugeführt wird. In einem Wiedergabeteil 210 wird das Ausgangssignal der Decodiereinrichtung 221 sowohl direkt an die Auswahl­ einrichtung 223 angelegt als auch durch die Datenexpandier­ einrichtung 222 auf das Dreifache seiner Datenrate expan­ diert, bevor es der Auswahlvorrichtung 223 zugeführt wird.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich auch bezüg­ lich der Aufnahme in der Lang-Aufnahmebetriebsart vom er­ sten Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt für das zweite Ausführungsbeispiel den Zeitab­ lauf einer Aufnahme in der Lang-Aufnahmebetriebsart, und Fig. 9 zeigt die das Aufnahmesystem kennzeichnende Spuran­ ordnung.

Wie in Fig. 8 gezeigt, werden durch eine Steuervorrichtung 227 drei Arten von Aufnahmesteuersignalen erzeugt. Diese Aufnahmesteuersignale sind Signale, die in drei verschie­ denen Halbperioden eines 30-Hz-Signals und innerhalb der Halbperioden zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten. Von einer Codiereinrichtung 216 ausgegebene Daten werden auf ein Magnetband 201 in Übereinstimmung mit dem Auftreten ei­ nes dieser Aufnahmesteuersignale aufgezeichnet.

Wenn jeder der rotierenden Köpfe 203 und 204 ein Zweikanal- Kopf ist, werden drei Datensegmente in die Bereiche 239, 249 bzw. 241 aufgenommen.

Somit ist es auch bei diesem Ausführungsbeispiel mög­ lich, sowohl in der Normal-Aufnahmebetriebsart als auch in der Lang-Aufnahmebetriebsart aufzunehmen, ohne die Drehzahl einer rotierenden Trommel 202 oder den Spurabstand, wie im ersten Ausführungsbeispiel, zu verändern.

Claims (15)

1. Verfahren zur Digital-Videosignalaufnahme, bei dem aus digitalen Videosignalen erzeugte und an einen rotierenden Kopf angelegte Aufnahmedaten auf Spuren eines mit konstan­ ter Geschwindigkeit transportierten Magnetbands aufge­ zeichnet werden, gekennzeichnet durch eine Lang-Aufnahme­ betriebsart mit folgenden Verfahrensschritten:
Komprimierung der Aufnahmedaten auf eine Datenrate von 1/N (N: ganze Zahl) der bei einer Aufnahme in einer Normal-Aufnahmebetriebsart verwendeten Datenrate, wodurch komprimierte Daten erzeugt werden,
Transportieren des Magnetbands (101; 201) mit einer Geschwindigkeit von 1/N der Geschwindigkeit bei der Auf­ nahme in der Normal-Aufnahmebetriebsart,
Aufzeichnen der Aufnahmedaten für ein Feld in einer Aufnahmezeit von 1/N der bei der Aufnahme in der Normal- Aufnahmebetriebsart benötigten Zeit, wobei die Aufnahme­ daten für ein Feld, die in der Normal-Aufnahmebetriebsart in M Spuren (M: ganze Zahl) aufgenommen werden, in der Lang-Aufnahmebetriebsart in ungefähr M/N intermittierenden Spuren aufgenommen werden, und die Breite der Spuren bei der Lang-Aufnahmebetriebsart der Breite der Spuren bei der Normal-Aufnahmebetriebsart entspricht, und
Aufzeichnen der aus N Segmenten (130) bestehenden Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahmebetriebsart in einem Feld.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahmebetriebsart zusammen in L Spuren (L: ganze Zahl) als Einheit aufgezeichnet werden, indem ein L-Kanal-Kopf verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Digital-Videosignalaufnahme
mit einer Magnetband-Transportvorrichtung (106, 107, 108; 206, 207, 208) zum Transportieren eines Magnetbands (101; 201) mit konstanter Geschwindigkeit,
mit einem rotierenden Kopf (103, 104; 203, 204) zur Aufnahme von Aufnahmedaten in Spuren auf dem Magnetband (101; 201), gekennzeichnet durch
eine Aufnahmevorrichtung (109; 209) zum Erzeugen der Aufnahmedaten aus digitalen Videosignalen, Anlegen der Aufnahmedaten an den rotierenden Kopf (103, 104; 203, 204) und Aufzeichnen der Aufnahmedaten auf eine Spur des Magnetbands (101; 201) in der Normal-Aufnahmebetriebsart, und zum Komprimieren der Aufnahmedaten auf eine Datenrate von 1/N (N: ganze Zahl) der bei der Aufnahme in der Normal-Aufnahmebetriebsart verwendeten Datenrate, wodurch komprimierte Daten erzeugt werden, Anlegen der komprimier­ ten Daten als Aufnahmedaten an den rotierenden Kopf (103, 104; 203, 204) und Aufzeichnen der Aufnahmedaten auf eine Spur des Magnetbands (101; 201) in der Lang-Aufnahmebe­ triebsart, und Aufzeichnen der Aufnahmedaten für ein Feld in M Spuren (M: ganze Zahl) in einer Normal-Aufnahmebe­ triebsart und in ungefähr M/N intermittierenden Spuren in einer Lang-Aufnahmebetriebsart, und
eine Steuervorrichtung (127; 227) zum Steuern der Magnetband-Transportvorrichtung (106, 107, 108; 206, 207, 208) in der Lang-Aufnahmebetriebsart, so daß die Lauf­ geschwindigkeit des Magnetbands (101; 201) 1/N der Laufge­ schwindigkeit in der Normal-Aufnahmebetriebsart beträgt, und die Breite der Spuren bei der Lang-Aufnahmebetriebsart der Breite der Spuren bei der Normal-Aufnahmebetriebsart entspricht, und zum Steuern der Aufnahmevorrichtung (109; 209) in der Lang-Aufnahmebetriebsart, so daß die Aufnahme­ daten für ein Feld in einer Aufnahmezeit von 1/N der in der Normal-Aufnahmebetriebsart benötigten Aufnahmezeit aufgezeichnet werden, und die aus N Segmenten (130) bestehenden Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahmebetriebsart in einem Feld aufgezeichnet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der rotierende Kopf (103, 104; 203, 204) auf der Außenfläche einer rotierenden Trommel (102; 202) befindet, die mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit rotiert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rotierende Kopf (103, 104; 203, 204) L Kanäle (L: ganze Zahl) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetband-Transportvorrichtung (106, 107, 108; 206, 207, 208)
einen Capstan-Motor (106; 206) zum Transportieren des Magnetbands (101; 201),
einen feststehenden Kopf (107; 207) zum Aufzeichnen eines Magnetband-Laufgeschwindigkeit-Steuersignals in eine in der Längsrichtung des Magnetbands (101; 201) ausgebil­ deten Steuerspur (101a) und zum Auslesen des Magnetband­ Laufgeschwindigkeit-Steuersignals aus der Steuerspur (101a), und
eine Capstan-Servoschaltung (108; 208) aufweist, zum Erfassen der Frequenz des durch den feststehenden Kopf (107; 207) gelesenen Magnetband-Laufgeschwindigkeit- Steuersignals und zum Steuern der Magnetband-Transport­ geschwindigkeit durch einen Servomechanismus (105),
wodurch das Magnetband (101; 201) mit konstanter Geschwindigkeit transportiert wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das digitale Videosignal aus Segmenten (130) zusammensetzt, von denen jedes einen Kenn­ zeichnungs-Code enthält, der angibt, ob das Gerät in der Lang-Aufnahmebetriebsart oder in der Normal-Aufnahme­ betriebsart betrieben wird, und daß die Aufnahmevorrich­ tung (109; 209) die Aufnahmedaten für N Segmente (130) auf das Magnetband (101; 201) als 1 Feld aufnimmt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der rotierende Kopf (103, 104; 203, 204) die auf dem Magnetband (101; 201) aufgezeichneten Aufnahmedaten liest und als Wiedergabedaten ausgibt, und
in der Normal-Aufnahmebetriebsart Wiedergabedaten von M Spuren und in der Lang-Aufnahmebetriebsart Wiedergabe­ daten von ungefähr M/N intermittierenden Spuren gelesen und als Videosignale für ein Feld ausgegeben werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufnahmevorrichtung (109; 209) einen Analog- Digital-Wandler (113; 213) zum Umsetzen eines analogen Videosignals in ein digitales Videosignal, und
eine Wiedergabevorrichtung (210) einen Digital- Analog-Wandler (124; 224) zum Umwandeln eines digitalen Videosignals in ein analoges Videosignal aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufnahmevorrichtung (209) für die Lang-Aufnahme­ betriebsart eine Datenkomprimiereinrichtung (214), die digitale Videosignale auf 1/N komprimiert und somit kom­ primierte Daten erzeugt, und eine Auswahlvorrichtung (215) enthält, zum Lesen der digitalen Videosignale und der komprimierten Daten, zum Wählen der digitalen Videosignale in der Normal-Aufnahmebetriebsart bzw. der komprimierten Daten in der Lang-Aufnahmebetriebsart und Ausgeben der gewählten Daten als Aufnahmedaten, und
die Wiedergabevorrichtung (210) für die Lang-Auf­ nahmebetriebsart eine Datenexpandiereinrichtung (222) die die gelesenen Daten auf das N-fache expandiert und als expandierte Daten ausgibt, und eine Auswahlvorrichtung (223) enthält, zum Lesen der gelesenen Daten und der expandierten Daten, zum Wählen der gelesenen Daten in der Normal-Aufnahmebetriebsart bzw. der expandierten Daten in der Lang-Aufnahmebetriebsart und zum Ausgeben der gewähl­ ten Daten als digitale Videosignale.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufnahmevorrichtung (109) eine Datenkomprimier­ einrichtung (114-II) für die Lang-Aufnahmebetriebsart zum Komprimieren digitaler Videosignale und zum Erzeugen kom­ primierter Daten für die Lang-Aufnahmebetriebsart, eine Datenkomprimiereinrichtung (114-I) für die Normal-Auf­ nahmebetriebsart zum Komprimieren der digitalen Video­ signale auf eine Datenrate von 1/N der Datenrate der für die Lang-Aufnahmebetriebsart erzeugten komprimierten Daten und zum Erzeugen komprimierter Daten für die Normal-Auf­ nahmebetriebsart, und eine Auswahlvorrichtung (115) ent­ hält, zum Lesen der für die Normal-Aufnahmebetriebsart komprimierten Daten und der für die Lang-Aufnahmebetriebs­ art komprimierten Daten, zum Wählen der für die Normal- Aufnahmebetriebsart komprimierten Daten in der Normal- Aufnahmebetriebsart bzw. der für die Lang-Aufnahme­ betriebsart komprimierten Daten in der Lang-Aufnahme­ betriebsart, und zum Ausgeben der ausgewählten Daten als Aufnahmedaten, und
die Wiedergabevorrichtung (110) eine Datenexpandier­ einrichtung (122-I) für die Normal-Aufnahmebetriebsart zum Expandieren der Wiedergabedaten und zum Ausgeben der Wiedergabedaten als expandierte Daten für die Normal- Aufnahmebetriebsart, eine Datenexpandiereinrichtung (122- II) für die Lang-Aufnahmebetriebsart zum Expandieren der Wiedergabedaten auf das N-fache der Datenrate der kompri­ mierten Daten für die Normal-Aufnahmebetriebsart, so daß expandierte Daten für die Lang-Aufnahmebetriebsart erzeugt werden, und eine Auswahlvorrichtung (123) enthält, zum Lesen der für die Normal-Aufnahmebetriebsart expandierten Daten und der für die Lang-Aufnahmebetriebsart expandier­ ten Daten, zum Wählen der für die Normal-Aufnahmebetriebs­ art expandierten Daten in der Normal-Aufnahmebetriebsart bzw. der für die Lang-Aufnahmebetriebsart expandierten Daten in der Lang-Aufnahmebetriebsart, und zum Ausgeben der ausgewählten Daten als digitale Videosignale.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufnahmevorrichtung (109; 209) eine Codierein­ richtung (116; 216) zum Umordnen der Aufnahmedaten und Hinzufügen eines Fehlerkorrekturcodes, und
die Wiedergabevorrichtung (110; 210) eine Decodier­ einrichtung (121; 221) aufweist, zum Korrigieren eines Fehlers in den Wiedergabedaten und zum Rückordnen der Wiedergabedaten in Übereinstimmung mit der bei der Umordnung und Codierung durch die Codiereinrichtung (116; 216) angewandten Regel.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufnahmevorrichtung (109; 209) einen Modulator (117; 217) zum Modulieren der Aufnahmedaten in einem vor­ bestimmten Modulationssystem, und
die Wiedergabevorrichtung (110; 210) einen Demodula­ tor (120; 220) aufweist, zum Demodulieren der Wiedergabe­ daten in einem Demodulationssystem, das dem Modulations­ system des Modulators (117; 217) entspricht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (127; 227) die Aufnahmevorrichtung (109; 209) so steuert, daß die Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahmebetriebsart in jedes 1/N-te Feld aufgenommen werden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung die Aufnahmevorrichtung so steuert, daß die Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahme­ betriebsart intermittierend in L Spuren als eine Einheit aufgenommen werden, und
die aus N Segmenten bestehenden Aufnahmedaten in der Lang-Aufnahmebetriebsart in einem Feld aufgenommen werden.