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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der
Aufzeichnungsverfahren von Tonfolgesignalen und das der Träger für
die Videoaufzeichnung.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Multiplexen eines Tonfolgesignals in ein Videobildsignal, das
auf einer Videodisk aufgezeichnet werden soll, und ein
zugeordnetes Wiederherstellungssystem.
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Tonfolgesignale werden gewöhnlicherweise entweder auf
analogen Trägern, wie zum Beispiel einem Magnetband, oder auf
digitalen Trägern, wie zum Beispiel einer digitalen
optischen Disk, einer Audio-Kompaktdisk, einer
ROM-Kompaktdisk... aufgezeichnet.
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Diese unterschiedlichen Träger zur Aufzeichnung von
Tonfolgesignalen weisen je nach ihrer Art spezifische Nachteile
auf, und zwar insbesondere, wenn sie in interaktiven
Anwendungen verwendet werden, bei denen man einen direkten
Zugriff auf jede der Tonfolgen wünscht.
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In der Tat wird auf die auf den analogen
Aufzeichnungsträgern gespeicherten Informationen sequentiell zugegriffen;
folglich ist diese Art von Träger für interaktive
Anwendungen überhaupt nicht geeignet.
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Digitale Aufzeichnungsträger gestatten direkten Zugriff auf
die Toninformation, verwenden jedoch nicht-kompatible
Kommunikationsstandards. Darüber hinaus haben diese bekannten
Vorrichtungen zu große Zugriffszeiten, um in interaktiven
Anwendungen verwendet zu werden.
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Es sind auch Aufzeichnungsträger, wie zum Beispiel
Videodisks, bekannt, bei denen das Tonsignal in das Bildsignal
moduliert wird. Dennoch gestatten diese Träger bei ihrer
Art der Verwendung keine große Tonaufzeichnungsdichte
(unterhalb von 30 Minuten).
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Aus dem französischen Patent FR-2 107 044 (NIXDORF) ist
eine Vorrichtung für die Wiedergabe von Informationen
bekannt, bei der das Bild und der Ton auf demselben Träger
aufgezeichnet werden, wobei der Ton analog ist.
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Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, die
Aufzeichnung eines digitalen Tonfolgesignals langer Dauer zu
gestatten, wobei auf jede aufgezeichnete Tonfolge direkt
zugegriffen werden kann.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit den
Fernsehnormen kompatiblen Aufzeichnungsträger zu verwenden.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, für die
Tonaufzeichnung einen Multimedia-Träger zu verwenden, der eine
unabhängige Aufzeichnung von Ton, Bildern, Programmen,
gestattet.
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Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Tonaufzeichnungsträger zu verwenden, der einen raschen Zugriff
auf die Toninformation für eine Verwendung in interaktiven
Anwendungen, wie zum Beispiel dem computergestützten
Unterricht, gestattet.
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Diese sowie andere Aufgaben werden mit Hilfe eines
Verfahrens zum Multiplexen eines Tonfolgesignals in ein
Videobildsignal, das auf einer Videodisk aufgezeichnet werden
soll, nach Anspruch 1 gelöst.
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Da man einen Aufzeichnungsträger in der Art einer Videodisk
verwendet, kann man jede Tonfolge, deren Dauer
notwendigerweise begrenzt ist, bequem auf den physikalischen Ort
setzen, der für ein oder mehrere Videobilder bestimmt ist, und
durch Benutzung der eingebauten Funktion des
Videoabspielgeräts kann man unmittelbar auf jede tonfolge analog zu dem
Bildzugriff zugreifen.
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Diese Art von Aufzeichnungsträger gestattet darüber hinaus
unabhängig voneinander die erfindungsgemäße Aufzeichnung
von Tonfolgen, von Bewegt- und Einzelbildfolgen, aber auch
aller binär codierter Daten der Art eines
Computerprogramms.
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Die Sampelung des Tonfolgesignals mit einer Frequenz, deren
Wert ein Vielfaches, gleich oder ein Bruchteil der Video-
Zeilenfrequenz ist, gestattet die Berücksichtigung der
gewünschten Tonqualität, eine Erleichterung der Einfügung der
Tonabtastwerte in das Videobildsignal und vor allem ihre
Wiederherstellung, da man eine große Kompatibilität
bewahrt, indem man die Videobildelemente durch Tonabtastwerte
ersetzt.
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Da die Einfügung der digitalen Tonabtastwerte in das
Videobildsignal bei einer vorbestimmten Einfügungsfrequenz
mittels Impuls-Amplitudenmodulation durchgeführt wird,
nützt man somit die Amplitudendynamik und das Durchlaßband
des Videosignals (modulierendes Signal) maximal aus.
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Indem man die Abtastwerte in dem Videobildsignal zum
Zeitpunkt ihres Einfügens zeitlich verschiebt, paßt man die
Wiederherstellungsfrequenz des Tonfolgesignals der
Wiederherstellungsfrequenz des Videosignals an. Diese zeitliche
Dekompression des Niederfrequenzsignals gestattet die
Freigabe eines großen Pufferspeichers während der
Wiederherstellung des Tonfolgesignals.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein neues System zur
Wiederherstellung eines auf einer Videodisk aufgezeichneten
Tonfolgesignals nach Anspruch 2 und 3.
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Mittels der Steuermittel des Videoabspielgeräts kann man
insbesondere auf eine Vielzahl von Tonfolgen ohne Verlust
des Videotaktes in Schleife schalten und nach einer
Tonfolge unmittelbar mittels ihrer in den Steuermitteln zuvor
gespeicherten Adresse suchen.
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Die Blockier-Abtastschaltung entnimmt aus dem
Videobildsignal bei einer Pixelfrequenz die analogen Tonabtastwerte,
die durch Impuls-Amplitudenmodulation gemultiplext werden,
um sie dem Analog/Digital-Wandler zuzuführen, der sie zur
Erzeugung digitaler Tonabtastwerte quantifiziert. Diese
beiden Schaltungen können somit gleichermaßen entweder
analoge Tonabtastwerte oder Bildelemente vom Typ eines Pixels
decodieren.
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Der Pufferspeicher dient dazu, das wiederhergestellte
Tonfolgesignal zu glätten, indem man die aufgrund der
Teilbildunterdrückungszeilen auftretenden Diskontinuitäten in
der Folge der digitalen Tonabtastwerte eliminiert. Diese
Glättung wird durch Verwendung eines Pufferspeichers
erzielt, der bei unterschiedlichen Frequenzen beschrieben und
gelesen wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
deutlicher aus der folgenden Beschreibung anhand der
beigefügten Zeichnung, wobei:
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Fig. 1a ein abgetastetes Analogsignal einer Tonfolge
schematisch darstellt;
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Fig. 1b schematisch den binären Ausdruck für die Codierung
der Amplitude der analogen Tonabtastwerte der Fig. 1a
darstellt;
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Fig. 1c schematisch das Tonfolgesignal darstellt, das
mittels Impuls-Amplitudenmodulation in das
Videobildsignal gemultiplext wird;
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Fig. 2 eine mögliche Darstellung einer Datei digitaler
Tonabtastwerte als Anfangsmatrix ist;
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Fig. 3 eine Matrixdarstellung der Datei digitaler
Tonabtastwerte ist, die für die Einfügung in das
Videobildsignal vorbereitet wurde;
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Fig. 4 schematisch ein Aufzeichnungssystem eines
Tonfolgesignals gemäß der Erfindung zeigt;
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Fig. 5 schematisch ein System zur Wiederherstellung eines
auf einer Videodisk aufgezeichneten Tonfolgesignals
gemäß der Erfindung zeigt;
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Fig. 5b schematisch eine Videodisk und eine Spur der
Videodisk zeigt; und
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Fig. 6 schematisch die Verteilung der digitalen
Tonabtastwerte in dem Videosignal gemäß anderer
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
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Das analoge Tonfolgesignal 10 wird im G721-Format des CCITT
digital codiert (Codierung mit Telefonqualität), um eine
Folge codierter, digitaler Tonabtastwerte E' 0.0, E'0.1...,
zu erhalten, wobei jeder digitale Tonabtastwert über ein
Wort aus vier Binärelementen für diese Codierung
ausgedrückt wird.
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Diese Codierung beinhaltet auf bekannte Weise einen Schritt
zur Sampelung des analogen Tonfolgesignals und einen
Schritt zur Datenratenkompression. Vorzugsweise ist die
Abtastfrequenz (Fe) ein Vielfaches oder ein Bruchteil der
Zeilenfrequenz (F1) des Videosignals (15625 Hz), zum
Beispiel eine halbierte Frequenz der Zeilenfrequenz, d.h.
7812,5 Hz im Falle der 4 Bit-ADPCM-Codierung.
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Selbstverständlich kann man je nach der Tonqualität, die
man wiederherzustellen wünscht, eine unterschiedliche
Codierung wählen und demzufolge die Abtastfrequenz des
Tonfolgesignals anpassen.
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So wird für eine Codierung für Ton mittlerer Qualität jeder
Abtastwert über 8 Bit ausgedrückt; für eine Codierung für
Ton hoher Qualität wird jeder Abtastwert über 12 Bit
codiert. Die Abtastfrequenz in den zuvor erwähnten Fällen ist
Fl bzw. 2 Fl. Für diesen Codierungstyp wird der digitale
Abtastwert in genauso viele 4 Bit-Wörter aufgespaltet, wie
für die Anpassung an die Amplitudendynamik des Videosignals
notwendig ist. Für Toncodierungen, welche die digitalen
Tonabtastwerte auf Wörtern einer Länge, die kein
Vielfaches von 4 ist, ausdrückt, wie zum Beispiel 6 Bit, wird das
Codierungswort vorzugsweise in binäre Viertelungen
unterteilt, indem man mit den schwachen Gewichtungen beginnt, so
daß die starken Gewichtungen in einer partiell benutzen
binären Viertelung vereinigt werden.
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In der nun folgenden Beschreibung beschränken wir uns auf
eine 4 Bit-Codierung.
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Der Sampelungsschritt des analogen Tonfolgesignals bei der
Frequenz Fe ist in Fig. 1a schematisch dargestellt, auf der
man die Abtastzeitpunkte aufgetragen hat, die jeweils den
analogen Abtastwerten E0.0, E0.1... entsprechen, die
während der Datenraten-Kompressionsphase verwendet werden. Die
digitale Codierung des Tonfolgesignals kann auf bekannte
Weise mittels einer spezialisierten elektronischen Karte
des ADPCM-Typs (Adaptive Pulse Code Modulation)
durchgeführt werden, die auf die ausgewählte Frequenz Fe
voreingestellt wird. Man kann auch im Handel erhältliche
elektronische Karten verwenden, wie zum Beispiel "RTI802"-Karten von
"Analog Devices".
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Derartige elektronische Karten werden in Verbindung mit
einem mikro-programmierbaren Behandlungsgerät der Art eines
Mikrocomputers verwendet, so daß das Ergebnis der
Codierung, d.h. die Folge codierter, digitaler Tonabtastwerte in
einer Datei auf einem Speicherträger der Art einer
magnetischen oder analogen Diskette gespeichert wird.
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Erfindungsgemäß verfährt man so, daß man die in Fig. lb
dargestellte Folge codierter, digitaler Tonabtastwerte
E'0.0, E'0.1... in digitalen Tonabtastwert-Blöcken
anordnet, wobei ein Block 288 digitale Tonabtastwerte pro Zeile
und 576 Zeilen umfaßt. Diese Anordnung erleichtert merklich
das Einfügen der Tonabtastwerte in das Videosignal.
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Diese Konfiguration ist im wesentlichen zu derjenigen eines
digitalen Videobildes analog, welches 320 Pixel pro
Bildzeile und 576 Pixelzeilen umfaßt, in welchem die gewählte
Auflösung im wesentlichen unterhalb der Zeilenauflösung
eines Videobildes liegt, das digitalisiert ist, um die
Fehler aufgrund der Leistungsfähigkeit des Aufzeichnungs- und
Wiedergabematerials für das Videosignal zu begrenzen.
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In Fig. 2 ist eine matrixförmige Anordnung eines
Anfangsblocks digitaler Tonabtastwerte 20 abgebildet, in welchem
jeder Abtastwert durch das Zeichen E dargestellt ist und
wofür man ihm eine Zeilenindex-Nummer und eine
Spaltenindex-Nummer verliehen hat. Diese anfängliche Anordnung der
Folge von Abtastwerten dient dazu, die Einfügung der
Abtastwerte in das Videosignal besser zu verstehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren fügt die Tonabtastwerte in
ein analoges Videosignal ein, das auf einer Videodisk
derart aufgezeichnet werden soll, daß ihre Wiederherstellung
während des Lesens der Videodisk von den Problemen der
Datenraten-Dekompression befreit wird, die aufgrund von
Differenzen der Durchlaßbänder zwischen dem Tonfolgesignal und
dem Videosignal auftreten.
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Um diese Dekompression zu verwirklichen, ist es notwendig,
den Block digitaler Tonabtastwerte 20 vor deren Einfügung
in das analoge Videosignal neu anzuordnen. Diese
Neuanordnung besteht darin, daß man die digitalen Tonabtastwerte
des in Fig. 2 dargestellten Datenblocks permutiert, um
einen neuen Datenblock 25 zu erhalten, der zu dem in Fig. 3
dargestellten konform ist. Die Neuanordnung des Blockes von
Anfangswerten berücksichtigt nur die Abtastfrequenz Fe des
Tonfolgesignals, und muß in Abhängigkeit von dieser
angepaßt werden.
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Spezieller bedeutet dies, daß das erfindungsgemäße
Verfahren in jedes Nutz-Zeilenintervall des Videosignals 288
analoge Tonabtastwerte einfügt, die nach der
Digital/Analog-Wandlung aus jedem codierten, digitalen Tonabtastwert E'i,
gebildet werden, die in dem neuen Datenblock 25
gespeichert sind.
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Im Falle einer Abtastfrequenz Fe = Fl/2 werden zwei
aufeinanderfolgende digitale Tonabtastwerte, zum Beispiel E'0.0,
E'0.1
in die Nutz-Zeilenintervalle des Videosignals
eingefügt, die um eine Zeitdauer verschoben sind, die gleich der
doppelten Zeitdauer eines Video-Zeilenintervalls ist, d.h.
128 ms. Genauer gesagt, werden zwei aufeinanderfolgende
digitale Tonabtastwerte in einer in Fig. 2 dargestellten
Zeile des Datenblocks 20 jeweils in jede zweite Zeile des
Videosignals eingefügt, wie in Fig. 1c sichtbar. Um von der
Speicherkapazität des Videosignals vollständig zu
profitieren, ordnet man vor der Einfügung die digitalen
Tonabtastwerte entsprechend der Anordnung des in Fig. 3
dargestellten Datenblocks 25 aus 288 x 576 digitalen Tonabtastwerten
an. Diese Anordnung wird auf die folgende Art durchgeführt:
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Man verteilt in der ersten Zeile des Schlußblocks 25 die
aufeinanderfolgend aufgenommenen Abtastwerte der ersten
Spalte des Anfangsblocks 20 vom ersten Abtastwert bis zum
288sten Abtastwert. Man verteilt auf der zweiten Zeile des
Schlußblocks 25 die aufeinanderfolgend aufgenommenen
Abtastwerte der ersten Spalte des Anfangsblocks 20 von dem
289sten Abtastwert bis zu dem 576sten Abtastwert. Man
wiederholt diesen Vorgang für die zweite Spalte des
Anfangsblocks 20, um einen Schlußblock 25 zu erhalten, in welchem
zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte in dem Anfangsblock 20
um zwei Zeilen in dem Schlußblock 25 getrennt sind.
Natürlich kann man auch den Schlußblock 25 auf der Grundlage
einer Folge digitaler Abtastwerte, wie in Fig. 1b gezeigt,
konstruieren.
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Der Schlußblock 25 digitaler Tonabtastwerte wird Zeile für
Zeile mit einer Einfügungsfrequenz gelesen, die mit der
Pixelfrequenz kompatibel ist, wie zum Beispiel 6,25 MHz. Die
digitalen Tonabtastwerte werden, so wie sie in dem
Schlußblock 25 angeordnet sind, in Folge Zeile für Zeile zu
einem Digital/Analog-Wandler geschickt, welcher für jeden
an seinen Eingang angelegten digitalen Tonabtastwert einen
codierten, analogen Abtastwert oder ein codiertes
Impulssignal
wiederherstellt, und zwar mit einer Amplitude, die
der Quantifizierung des dem digitalen Tonabtastwert Eóij
entsprechenden Binärworts proportional ist, wobei die Dauer
der Amplitude im wesentlichen gleich 160 ns ist, was
folglich mit dem Durchlaßband des Videosignals kompatibel ist.
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Das Impulssignal wird daraufhin zu einem Codierer-Generator
für ein zusammengesetztes Videosignal übertragen, der mit
einem professionellen Video-Aufnahmegerät verbunden ist,
und wird auf einem Magnetband aufgezeichnet. In Fig. 1c ist
das auf dem Magnetband aufgezeichnete Videosignal
dargestellt, bei dem man die Verschiebung von zwei
Video-Zeilenintervallen zwischen zwei aufeinanderfolgenden, digitalen
Tonabtastwerten E0.0, E0.1 beobachten kann, die aus der
Sampelung des Tonfolgesignals hervorgehen. Jede Videozeile
empfängt 288 codierte, analoge Abtastwerte jeweils über
eine Zeitdauer von 160 ns, deren Einfügungsreihenfolge
durch die Reihenfolge der digitalen Tonabtastswerte in den
Zeilen des Schlußblocks 25 der Fig. 3 festgelegt ist.
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Folglich wird der quantifizierte Wert jedes digitalen
Tonabtastwertes in dem Videobildsignal in Form einer Amplitude
mit 16 unterschiedlichen Amplitudenpegeln codiert. Mit dem
Wissen, daß man herkömmlicherweise 80 ns für die Codierung
digitaler Daten verwendet, ohne daß man von der
Amplitudendynamik des Videosignals profitiert, nützt die
erfindungsgemäße Codierung die Speicherkapazitäten des Videosignals
maximal aus. Wenn man somit über 52 ms eine 320 Bit
entsprechende Speicherung durchführte, würde das
erfindungsgemäße Verfahren die Codierung von 1280 Bit ermöglichen, was
160 Oktetts entspricht.
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In Fig. 4 wurde schematisch ein Ausführungsbeispiel des
Aufzeichnungssystems für das in ein Videosignal auf einem
Mutter-Magnetband gemultiplexte Tonfolgesignal dargestellt.
Das System weist vorzugsweise einen Mikrocomputer 41 auf,
der mit Speichermitteln 42 der Art einer Lese-Schreib-
Speicherdiskette oder ähnlichem verbunden ist. Der
Mikrocomputer 41 hat hauptsächlich die Aufgabe, die Erfassung
der digitalen Tonabtastwerte, ihre Speicherung in Form von
Blöcken, zum Beispiel in einer oder mehreren Dateien auf
Diskette, und die Neuanordnung des oder der Blöcke
digitaler Tonabtastwerte durchzuführen.
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Der Block digitaler Tonabtastwerte 25 nach der Behandlung
wird in Speicherregister mit Schnellzugriff gebracht, die
ein Lesen mit 6,25 MHz gestatten. Die Speichermittel 42
sind mit einem Digital/Analog-Wandler 49 verbunden, der ein
Impulssignal an einen Codierer 50 aussendet. Der Codierer
50 ist mit einer Magnetband-(51)-Aufzeichnungsvorrichtung
43 verbunden und multiplext das Impulssignal, das aus der
Digital/Analog-Wandlung für jeden digitalen Abtastwert
hervorgeht, in das Videosignal, das mit Hilfe des Codierers
bei der Einfügungsfrequenz von 6,25 MHz synthetisiert wird.
Die Einfügungsfrequenz wurde durch einen Pfeil in Fig. 4
dargestellt und steuert den Lesezugriff der Speichermittel
42 und die Umwandlungsfrequenz des Digital/Analog-Wandlers
49.
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Das analoge Videosignal gemäß dem oben beschriebenen
Verfahren wird auf einem Mutter-Magnetband 51 aufgezeichnet,
woraufhin es auf einer Videodisk aufgezeichnet wird.
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Im Falle der Erfindung verwendet man eine Videodisk vom Typ
"Laservision" von "PHILIPS", bei der jede Spur im Modus
konstanter Winkelgeschwindigkeit die Information eines
Videobildes, d.h. 576 Videobildzeilen, aufzeichnen kann. Wie
dies zuvor beschrieben wurde, gestattet das
erfindungsgemäße Verfahren die Einfügung von 288 x 576 Tonabtastwerten
in einen Videosignalteil, welcher der Codierung eines
Videobildes entspricht.
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Da das Tonsignal bei einer Frequenz von Fl/2 abgetastet
wird, die gleich 7815,5 Hz ist, und man weiß, daß 8000
Tonabtastwerte 1 Sekunde Ton darstellen, leuchtet es somit
ein, daß eine Spur der Videodisk einer Tonspeicherkapazität
von ungefähr 21 s entspricht. Somit hat im Falle eines
gemäß der G721-Norm des CCITT codierten Tonsignals
(telefonische Qualität) die Videodisk eine gesamte
Tonaufzeichnungskapazität von 315 Stunden.
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Videoabspielgeräte, welche derartige Videodisks verwenden,
gestatten gewöhnlicherweise:
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- ein sequentielles Lesen der Spuren der Videodisk,
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- permanent die gleiche Spur der Videodisk zu lesen,
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- 1 bis 50 Spuren sequentiell in geschlossener Schleife
mit momentaner Rückkehr zu der ersten Spur der Schleife
zu lesen.
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Die Lesevorrichtung der Videodisk gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet die beiden letzten, zuvor angeführten
Lesebetriebsarten.
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Wie man in Fig. 5 sieht, umfaßt die Vorrichtung zur
Wiederherstellung ein Videoabspielgerät 61, das durch eine
Steuerungsvorrichtung der Art eines Mikrocomputers oder
ähnlichem 70 über eine Serienverbindung gesteuert wird.
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Der Videoausgang des Videoabspielgeräts 61 ist mit dem
Eingang einer elektronischen Decodiereinheit des Videosignals
80 verbunden. Die elektronische Einheit 80 führt am Ausgang
die Wiederherstellung eines analogen Tonsignals durch, das
einem Tonwiederherstellungsorgan 63 zugeführt wird.
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Das Videoabspielgerät 61 ist vorzugsweise unmittelbar an
dem Videoeingang eines Fernsehgerätes 62 über eine
Verbindung angeschlossen, die so ausgelegt ist, daß sie bei
Bedarf ein Videobild auf einem hierfür bereitgestellten
Bildschirm 64 wiederherstellen kann.
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Geht man davon aus, daß die Tonfolgen auf aneinander
liegenden Spuren der Videodisk gespeichert werden, ist es in
der Tat für den Fachmann leicht, zum Zeitpunkt der Bildung
des auf dem Mutter-Magnetband aufzuzeichnenden
Videosignals, es so einzurichten, daß gewisse Teile des
Videobildsignals für die Codierung von Bildelementen und
andere Teile für die Codierung von Tonelementen herangezogen
werden, wobei diese Teile natürlich unterschiedlich sind.
Somit können gewisse Spuren der Videodisk zur Aufzeichnung
von Videobildern herangezogen werden, während andere Spuren
zur Aufzeichnung von Tonfolgen herangezogen werden können.
Man kann vorzugsweise den auf jeder aufeinanderfolgenden
Spur der Videodisk gespeicherten Informationstyp derart
abwechseln, daß man über eine analoge
Video-Ton-Speicherhilfsquelle verfügt, die eine Vielzahl von Einzelbildern
aufweist, denen eine Vielzahl von Tonkommentaren zugeordnet
sind, wobei jeder Kommentar zum Beispiel eine Dauer von 21
s hat. Jedes Einzelbild kann vorzugsweise auf den Teil der
Spur codiert sein, die einem Teilbild entspricht,
wohingegen die dem zweiten Teilbild entsprechende Spur für die
Codierung einer Tonfolge verwendet wird.
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Man sieht somit, daß die Verwendung der Videodisk gemäß der
Erfindung eine große Spanne von Anwendungen ermöglicht.
Insbesondere kann man zusätzlich zu den Bildern und dem Ton
auf die Videodisk Informatikdaten vom Typ codierter binärer
Anweisungen einfügen.
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In der nun folgenden Beschreibung beschränken wir uns auf
ein System zur Wiederherstellung auf der Videodisk
aufgezeichneter Tonsequenzen.
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Die elektronische Einheit 80 umfaßt eine
Blockier-Abtastschaltung 65, deren Ausgang mit einem
Analog/Digital-Wandler 66 verbunden ist. Die Blockier-Abtastschaltung 65 und
der Analog/Digital-Wandler 66 werden mittels einer
Zeitbasis 69 gesteuert, die mit dem mikroprogammierbaren
Steuerschaltkreis 70 verbunden ist.
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Die Zeitbasis 69 liefert an die Blockier-Abtastschaltung 65
zwei Synchronisationssignale, welche durch zwei
unterschiedliche Verbindungen Hpix, Fnpix dargestellt werden.
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Durch das Signal Hpix erzeugt man 288 Taktsynchronimpulse
pro Zeile eines Videoteilbildes, wobei die Periode zwischen
jedem Synchronimpuls 160 ns ist.
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Durch das Signal Fnpix erzeugt man ein Abtastwählfenster,
welches die Auswahl eines Abtastwertes aus den 288 durch
das Signal Hpix erfaßten Abtastwerten ermöglicht. Das
Signal Fnpix ist eine Funktion des Codiermodus des
Tonfolgesignals (4 Bit-, 8 Bit-, 12 Bit-Codierung...), der Anzahl
aufeinanderfolgend zu lesender Spuren (zum Beispiel von 1
bis 50 Spuren) und der Abtastfrequenz des Tonfolgesignals
(2Fl, Fl, Fl/2).
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Vorzugsweise werden diese unterschiedlichen Parameter vorab
in Speichermitteln (nicht dargestellt) der Steuevorrichtung
70 gespeichert und dienen als Funktionsparameter für die
Zeitbasis 69.
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Auf der Grundlage des durch das Videodisklesegerät
wiederhergestellten Videosignals entnimmt die
Blockier-Abtastschaltung alle 160 ns in jedem Nutzzeilenintervall des
Videosignals 288 Abtastwerte, auf die das Auswählfenster
angelegt wird.
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Im Falle einer 4 Bit-ADPCM-Codierung mit einer
Abtastfrequenz Fe = Fl/2 wird das Lesen einer Spur der Videodisk wie
folgt durchgeführt:
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Eine in Fig. 5bis dargestellte Spur 110 der Videodisk 60
umfaß 575 Spurabschnitte, die jeder Bildzeile des
Videosignals für ein Bild entsprechen. Auf zwei
unterschiedlichen und aufeinanderfolgenden, durch einen Abschnitt
beabstandeten Abschnitten werden gemäß dem Verfahren der
Erfindung vier aufgezeichnete Tonabtastwerten E'0.0, E'0.01,
E'1.0, E'1.1 gebracht.
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Der Lesekopf 100 des Videoabspielgerätes 61 wird in Bezug
auf die Videodisk radial verschoben, um jede der 54000
Spuren zu lesen, wobei die Videodisk in Rotationsbewegung mit
konstanter Winkelgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen pro
Minute gehalten wird.
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Das durch den Lesekopf 100 erfaßte Videosignal wird im
Verhältnis von 288 Abtastwerten pro Spurabschnitt abgetastet,
wobei die Abtastzeitpunkte durch das Hpix-Signal gegeben
sind. Für den ersten Durchlauf der Videodisk vör dem
Lesekopf 100 wird das Auswahlfenster auf dem ersten entnommenen
Abtastwert auf jedem Abschnitt positioniert, und zwar einem
aus zwei Abschnitten.
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Auf diese Weise werden nach einer vollständigen Umdrehung
der Videodisk vor dem Lesekopf 100 288 Tonabtastwerte
entnommen, die den aufeinanderfolgenden Abtastwerten der
Zeile 1 des Abtastwertblocks von Fig. 2 entsprechen, d.h.
den Abtastwerten E'0.0, E'0.1, E'0.2,...,E'0.288.
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Während der zweiten Umdrehung der Videodisk vor dem
Lesekopf 100 wird das Auswahlfenster um einen Abtastwert für
die Entnahme von 288 aufeinanderfolgenden Tonabtastwerten
verschoben, die den aufeinanderfolgenden Abtastwerten der
Zeile 2 des Abtastwertblocks der Fig. 2, d.h. den
Abtastwerten E'1.0, E'1.1,...,E'1.288 entsprechen.
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Man wiederholt diesen Vorgang bis zur vollständigen
Entnahme aller Abtastwerte in ihrer aufeinanderfolgenden
Reihenfolge, so wie sie in dem Abtastwerteblock der Fig. 2
angeordnet sind.
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Auf diese Weise entnimmt man Tonabtastwerte, die einer
Tonsequenz für jede aufeinanderfolgende Spur der Videodisk
entsprechen.
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Die Blockier-Abtastschaltung 65 entnimmt somit den
gewünschten Abtastwert auf dem betreffenden
Bildzeilenintervall und erhält sie während 128 ms aufrecht, wobei dies der
Abtastperiode des Tonfolgesignals entspricht. Der
Analog/Digital-Wandler 66, der mit einer Frequenz gesteuert
wird, die gleich der Abtastfrequenz des Tonfolgesignals,
d.h. Fl/2, gesteuert wird, wandelt das aufrechterhaltene
Signal in ein digitales Wort aus vier binären Elementen um,
das mit dem Codierungswort des in das Videosignal
eingeschriebenen digitalen Tonabtastwertes identisch ist.
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Da man die während der Teilbildunterdrückung in dem
Videobildsignal unterdrückten Impulse berücksichtigen muß,
verwendet man für das erfindungsgemäße System der
Wiederherstellung einen temporären Speicher 67 der Art eines
Ersteingangs-, Erstaustritts-Registers, der mit dem
Analog/Digital-Wandler 66 verbunden ist und in der Lage ist,
ungefähr 50 digitale 4 Bit-Abtastwerte zu speichern, wobei
dieser Speicher mit der Abtastfrequenz beschrieben wird und
mit einer um 7187,50 Hz bzw. Fl/2 und Fl/2 x 575/625
niedrigeren
Frequenz erneut gelesen wird. Die Unterschiede der
Lese- und Schreibfrequenz des temporären Speichers 67
gestatten es, das den Teilbildunterdrückungszeilen
entsprechende "Loch" zu glätten. Die aus dem Speicher 67 bei der
Frequenz 7187,5 Hz herausgezogenen digitalen Abtastwerte
werden einem ADPCM-Decodierer 68 zugeführt, der im
wesentlichen einen TMS-Prozessor 320 und einen Texas 2913-Codifec
aufweist, die durch einen Quartz mit 3,68 MHz gesteuert
werden. Der Decodierer 68 führt am Ausgang die
Wiederherstellung eines Tonfolgesignals durch, das der
Tonwiederherstellungsvorrichtung 63 zugeführt wird.
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In Fig. 6 wurden andere Ausführungsformen der Erfindung
hinsichtlich des Verfahrens zum Multiplexen des
Tonfolgesignals in das Videosignal dargestellt. Im Falle einer
Abtastfrequenz des Tonfolgesignals, die gleich Fl ist, werden
die aufeinanderfolgenden Abtastwerte in das Videosignal um
eine Zeitperiode beabstandet eingefügt, die gleich einem
Videobildzeilenintervall ist. Im Falle einer Abtastfrequenz
des Tonfolgesignals, die gleich 2 Fl ist, werden die
aufeinanderfolgenden Abtastwerte in das Videosignal um eine
Zeitperiode eingefügt, die gleich einem halben
Videobildzeilenintervall ist. Für die Wiederherstellung des
Tonfolgesignals muß während des Lesens der Videodisk das
Auswahlfenster daher so ausgelegt werden, daß es die hotwendige
Anzahl von Abtastwerten pro Videobildzeilenintervall je
nach der vorab gewählten Codierung aufnimmt.
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Wie man sieht, benötigt das System zur Wiederherstellung
von Tonsequenzen mit Ausnahme des temporären Speichers 67,
dessen Speicherkapazität sehr begrenzt ist, keinen Speicher
großer Kapazität.
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Man kann für das erfindungsgemäße System zur
Wiederherstellung vorteilhafterweise eine Schaltkreisanordnung
einsetzen, die dazu ausgelegt ist und es gestattet, einerseits
den Lesekopf auf einer vorbestimmten Spur der Videodisk zu
positionieren und andererseits die Decodierung der
Tonabtastwerte auf dieser Spur durchzuführen oder auf einer
Vielzahl von Spuren (zwischen 1 und 50) in Schleife zu
schalten. Natürlich muß man ein spezifisches Programm
bereitstellen, das die Steuerung des Videoabspielgerätes 61
und der Zeitbasis 69 mit Hilfe der Steuerungsvorrichtung 70
gestattet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und das ihm zugeordnete
System zur Wiederherstellung für die Aufzeichnung und die
Wiederherstellung eines Tonfolgesignals findet zahlreiche
Anwendungen, insbesondere im Bereich von digitalen,
vertonten Diaarchiven, von Geräten für die Vertonung von
Bildbanken, von Quellen audiovisueller Bildeinheiten und Geräten
für computergestützten Unterricht. Da darüber hinaus
gewisse bestehende Quellen audiovisueller Bedieneinheiten
jetzt schon mit Videoabspielgeräten arbeiten, wie zum
Beispiel die als Kopf des Videokommunikationsnetzes
verwendeten Bildzugriffspunkte, ist es vorteilhaft, einen
derartigen analogen Massenspeicher als Computerperipheriegerät zu
verwenden, um automatisierte Televideo-Audiotheken zu
verwirklichen.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, und man kann andere
Abwandlungen einsetzen, ohne hierfür den Bereich der Erfindung zu
verlassen.