DE69216504T2

DE69216504T2 - Digitaler Videorecorder mit Standard und Langzeitbetrieb

Info

Publication number: DE69216504T2
Application number: DE69216504T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kubota; Yoichirou Senshu
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-06-26
Also published as: KR100263695B1; EP0529233A2; DE69216504D1; JP3008995B2; JPH056505A; US5359428A; EP0529233B1; EP0529233A3; CA2072055A1; HK1007653A1; KR930001186A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Videosignalaufzeichnung, insbesondere auf ein kompaktes digitales Videoaufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von digitalen Videosignalen im Standard- und Langzeitlaufbetrieb.
Digitale Signalaufzeichnungsgeräte, beispielsweise digitale Videobandrekorder (DVTR) sind zu Sendezwecken entwickelt worden und haben bei der Reproduktion Videobilder mit einer ausgezeichneten Qualität zur Folge. Die DVTR-Systeme sind mit zwei unterschiedlichen Formaten entwickelt worden: der sogenannte digitale Komponenten-Rekorder&sub1; der als D-1- Format-Rekorder bekannt ist, und der sogenannte digitale Zusammensetzungs-Rekorder, der als D-2-Format-Rekorder bekannt ist.
Beim D-1 Komponentenformat wird eine Luminanzkomponente und zwei unterschiedliche Farbkomponenten aufgezeichnet, wobei diese Komponenten von einer analogen in eine digitale Form umgesetzt werden. Die Luminanzkomponente wird mit einer Abtastfrequenz von 23,5 MHz digitalisiert und eine jede Farbunterschiedskomponente wird mit einer Abtastfrequenz von 6.75 MHz digitalisiert. Da das Verhältnis der Abtastfrequenzen der Luminanz- zu den Farbdifferenzkomponenten gleich 4:2:2 ist, wird das D-1-Videoaufzeichnungsverfahren auch als 4:2:2-Verfahren bezeichnet.
Beim Aufzeichnen von Farbvideosignalen im D-2-Format wird ein zusammengesetztes Farbvideosignal mit einer Abtastfreguenz digitalisiert, die das Vierfache der Frequenz fsc des Chrominanzhilfsträgers beträgt. Das digitalisierte zusammengesetzte Farbvideosignal mit der Abtastfrequenz von 4fsc wird dann verarbeitet und aufgezeichnet.
Der Schwerpunkt bei digitalen Videoaufzeichnungssystemen besteht darin, das reproduzierte Videobild zu verbessern. Zu diesem Zweck wird jede Videosignalabtastung als ein 8-Bit-Digitalsignal dargestellt, und diese 8-Bit-Abtastungen werden üblicherweise ohne Datenkompression aufgezeichnet. Als Folge davon ist die Qualität der aufgezeichneten digitalen Videoinformation ziemlich hoch, wobei ein typisches Videobild jedoch mit Hilfe einer außerordentlichen großen Informationsmenge dargestellt wird. Daher wird eine große Menge eines Aufzeichnungsträgers für eine derartige digitale Hochqualitäts-Aufzeichnung benötigt.
Als Beispiel für die Datenmenge, die benötigt wird, um ein digitales Videosignal darzustellen, wird auf das D-1- Format bezuggenommen. Wenn 8-Bit-Datenabtastproben durch Abtastung der Luminanz- und Farbdifferenzkomponenten mit den oben erwähnten Abtastfrequenzen von 13,5 MHz bzw. 6,75 MHz erzeugt werden, beträgt die Informationsmenge, die benötigt wird, das Videosignal darzustellen, ungefähr 216 MB/S. Diese Datenmenge kann dadurch reduziert werden, wenn man die horizontalen und vertikalen Austastperioden ausläßt und wenn man nur diejenigen Rasterzeilenintervalle abtastet, die eine nützliche Videoinformation enthalten. Wenn 720 Luminanzpixel, 360 erste Farbdifferenzpixel und 360 zweite Farbdifferenzpixel in jeder horizontalen Periode abgetastet werden, und wenn 250 Zeilen pro Teilbild eine nützliche Videoinformation enthalten, wird die Datenmenge Dv, die benötigt wird, ein NTSC- Teilbild im D-1-Format ohne Datenkompression darzustellen, so berechnet:
Dv = (720 + 360 + 360) x 8 x 250 x 60 = 172,8 MB/s.
In ähnlicher Weise beträgt, wenn das D-1-Format verwendet wird, um PAL-Videosignale aufzuzeichnen, die Anzahl der Zeilenintervalle pro Teilbild, welche eine nützliche Videoinformation enthalten, gleich 300 und die Teilbildwiederholungsrate beträgt 50/s, was die folgende Datenmenge Dv zur Folge hat:
Dv = (720 + 360 + 360) x 8 x 300 x 50 = 172,8 MB/s.
Üblicherweise werden zur digitalen Aufzeichnung redundante Daten normalerweise zu den nützlichen Daten zum Zwecke einer Fehlerkorrektur hinzugefügt, und es werden weitere zusätzliche Daten zu Fomatierungszwecken hinzugefügt. Dies vergrößert die Datenmenge, die notwendig ist, Videosignale im D-1-Format darzustellen auf ungefähr 205,8 MB/s.
Wie bekannt ist, wird beim D-1-Format die Audioinformation digitalisiert und in der gleichen Spur wie die Videoinformation aufgezeichnet. Üblicherweise liegt die Menge der Audiodaten Da, die aufgezeichnet wird, in der Größenordnung von ungefähr 12,8 MB/s. Darüber hinaus enthält eine typische Spur von digitalen Daten, die im D-1-Format aufgezeichnet werden, Präambel- und Postambeldaten sowie zusätzliche Daten und Abstandsdaten zu Bearbeitungszwecken. Die Menge dieser zusätzlichen Daten D&sub0; liegt in der Größenordnung von ungefähr 6,6 MB/s. Wenn somit die redundanten Daten, die üblicherweise zur Fehlerkorrektur und zum Fomatieren verwendet werden, weggelassen werden, kann die Menge von Dt, die für das D-1-DVTR-Format benötigt wird, folgendermaßen berechnet werden:
Dt = Dv + Da + Do = 172,8 + 12,8 + 6,6 = 192,2 MB/s
Wenn diese Datenmenge Dt im D-1-Format auf einem Videoband aufgezeichnet wird, wird ein Teilbild der Videoinformation im NTSC-System in zehn Spuren aufgezeichnet und ein Teilbild der Videoinformation beim PAL-System wird in zwölf Spuren aufgezeichnet.
Das Aufzeichnungsband, welches normalerweise bei digitalen Videorekordern verwendet wird, besitzt eine Breite von 19 mm. Üblicherweise läßt ein solches Videoaufzeichnungsband zwei Dicken zu: 13 µm und 16 µm. Ein solches Videoaufzeichnungsband ist in einer Kassette untergebracht, und abhängig von der darin gespeicherten Bandlänge sind diese Kassetten als große Kassetten (L), als mittlere Kassetten (M) und kleine Kassetten (S) bekannt. Die Speicherdichte zur Aufzeichnung von Daten im D-1-Format liegt in der Größenordnung von ungefähr 20,4 µm²/pro Bit. Wenn die Speicherdichte vergrößert wird, d.h., wenn der Aufzeichnungsbereich, der jedem Bit auf dem Magnetband zugeordnet ist, reduziert wird, tendieren Fehler bei den aufgezeichneten Daten dazu, wegen der Zwischensymbol-Störung, wegen der Schwingungsformverschlechterung, die durch Nichtlinearitäten bei der elektromagnetischen Umsetzung (oder Schnittstelle) verursacht werden und dergleichen anzusteigen. Sogar wenn Fehlerkorrekturcodes zur Aufzeichnung verwendet werden, ist es für die Speicherdichte im allgemeinen nicht möglich, daß sie auf unter 20,4 µm²/Bit vergrößert werden kann.
Gemäß den obigen Parametern, nämlich der Bitspeicherdichte, der Datenmenge, die zur Aufzeichnung in D-1-Format verwendet wird, und der üblichen Bandtransportgeschwindigkeit, ist die typische Aufzeichnungskapazität (Aufzeichnungszeit) auf einem Videoband, welches eine Dicke von 13 µm bei Kassetten unterschiedlicher Größen hat, wie folgt:
S-Kassette ...13 Minuten
M-Kassette ...42 Minuten
L-Kassette ...94 Minuten
Die übliche Aufzeichnungskapazität für diese Kassetten, wenn die Banddicke 16 µm beträgt, ist wie folgt:
S-Kassette ...11 Minuten
M-Kassette ...34 Minuten
L-Kassette ...76 Minuten
Somit beträgt, wenn eine Videoinformation im D-1-Format aufgezeichnet wird, die maximale Aufzeichnungskapazität für das Videoband, welches eine Breite von 19 mm hat und welches in der L-Kassette untergebracht ist, ungefähr nur 1½ Stunden. Trotz der ausgezeichneten Bildqualität, die durch den DVTR erzeugt wird, ist die Aufzeichnungskapazität der größten D-1-Kassette für den Verbraucher nicht akzeptabel. Obwohl diese begrenzte Aufzeichnungskapazität für Sendezwecke zufriedenstellend ist, ist sie für den Heimgebrauch zu klein.
Die US-A 4 963 992 offenbart einen digitalen Videobandrekorder, der im Normal- und Langzeitlaufmodus betrieben werden kann. Er verwendet das Datenkomprimierungsverfahren und legt die Bandgeschwindigkeit beim Langzeitlaufmodus auf die Hälfte der Bandgeschwindigkeit des Normalmodus fest.
In Gegerisatz zu den digitalen Videoaufzeichnungssystemen kommen die herkömmlichen analogen Systeme, beispielsweise Beta, VHS und 8-mm-Systeme dem praktischen Konsumentengebrauch entgegen, da sie eine ausreichende Aufzeichnungskapazität von zumindest zwei Stunden oder mehr besitzen. Die Qualität des Videobildes, welches durch einen solchen anab gen VTR reproduziert wird, ist im allgemeinen ziemlich gut. Wenn jedoch Kopien eines analogen Videobandes angefertigt werden, vermindert sich beim Aufzeichnen dieser analogen Videosignale oder beim Editieren/Dubbing allmählich die Qualität des Videobildes, wenn es reproduziert wird. Nach mehreren nochmaligen Aufzeichnungen, Editierungen und/oder Dubbings ist die Qualität des Videobildes so schlecht, daß dieses durch einen Benutzer nur schwer erkannt werden kann.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden wurde ein digitaler Videorekorder vorgeschlagen, bei dem ein Magnetband verwendet wird, welches eine Breite von 8 mm oder sogar weniger hat. Videodaten werden in einem Format komprimiert, welches die Störung reduziert, die Aufzeichnungsdichte steigert und die Aufzeichnungskapazität wesentlich erhöht.
Wie den meisten Benutzern von VTR-Systemen bekannt ist, besitzt ein üblicher analoger VTR, beispielsweise das 8- mm-System zumindest zwei Aufzeichnungsbetriebsarten, die als Standardlauf- (SP) und als Langzeitlauf- (LP) Betriebsarten bezeichnet werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Videoband bei der Standardlaufbetriebsart (SP) transportiert wird, ist größer als die Bandtransportgeschwindigkeit bei der LP-Betriebsart. Daher wird bei einer vorgegebenen Zeitdauer weniger Magnetband verbraucht, wenn Signale in der LP-Betriebsart als in der SP-Betriebsart aufgezeichnet werden. Wenn ein Benutzer ein gesendetes Fernsehprogramm aufzeichnen will, kann die eine oder die andere dieser Betriebsarten ausgewählt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Dauer des Programms und der Länge des Magnetbandes, welches zur Aufzeichnung vorhanden ist. Diese Wahlmöglichkeit zwischen der SP- und LP-Betriebsart wird - obwohl diese allgemein bei analogen VTR-Systemen vorhanden ist - nicht bei digitalen VTR-Systemen verwendet, obwohl diese Funktion bei einem digitalen VTR nützlich sein würde.
Wie die meisten VTR-Systeme verwendet das herkömmliche 8-mm-System Drehköpfe zum Aufzeichnen und zum Reproduzie ren der Information sowohl bei der SP- als auch bei der LP- Betriebsart. Wegen der schnelleren Bandtransportgeschwindigkeit bei SP-Betriebsart beträgt die Teilung der Spuren, die durch die Drehköpfe aufgezeichnet werden, 20,5 µm, und die Teilung der Spuren, die bei der LP-Betriebsart aufgezeichnet werden, beträgt 10,25 µm. Die Breite des Aufzeichnungs/Wiedergabekopfs oder anders ausgedrückt die Spaltlänge des Kopfs beträgt 15 µm, was ein Sicherheitsband von 5,5 µm zwischen benachbarten Spuren zur Folge hat, wenn die Information durch diese Köpfe in der SP-Betriebsart aufgezeichnet ist. Ein Drehlöschkopf wird dazu verwendet, ein geeignetes Sicherheitsband bereitzustellen, und die Anwesenheit von einem oder mehreren Löschköpfen führt dazu, daß die Komplexität und die Größe des VTR vergrößert wird.
Sowohl bei analogen als auch bei digitalen VTR werden Drehübertrager verwendet, um die elektrischen Signale zwischen den Übertragern und der Verarbeitungsschaltung zu koppeln. Drehübertrager sind allgemein entgegengesetzt angeordnete oder konzentrische Übertrager. Bein entgegengesetzten Drehübertrager liegen der Rotor und der Stator einander über einen Spalt gegenüber. Beim konzentrischen Drehübertrager liegt der Rotor und der Stator konzentrisch einander gegenüber. Wenn die Anzahl der Aufzeichnungskanäle ansteigt, wie auch wenn eine größere Anzahl von Übertragern verwendet wird, steigt der Durchmesser des Rotors und des Stators beim entgegengesetzten Übertrager an. Die Gesamthöhe des konzentrischen Drehübertragers steigt ebenfalls an. Das Vorhandensein der Drehlöschköpfe addiert sich zur Anzahl der Kanäle bei dem Drehaufbau, wodurch die Gesamtgröße des Drehübertragers vergrößert wird.
Wenn ein Drehlöschkopf vermieden werden soll, so daß die Baugröße und die Komplexität des mechanischen Systems des VTR reduziert wird, sollte die Kopfbreite (oder die Spaltlänge) der Aufzeichnungsköpfe an die Spurteilung angepaßt sein, die durch die Aufzeichnung bei der SP-Betriebsart gebildet wird. Beim vorliegenden Beispiel sind Sicherheitsbänder entfernt, wodurch somit Drehlöschköpfe nicht notwendig sind, wenn die Spaltlänge des Aufzeichnungskopfs gleich der 20,5 µm-Teilung der SP-Aufzeichnungsspuren ist. Wenn jedoch die Spaltlänge des Aufzeichnungskopfs von 15µm auf 20,5 µm vergrößert wird, überlappt der Kopf einen wesentlichen Bereich einer benachbarten Spur, wenn der VTR arbeitet, um die Videoinformation in der LP-Betriebsart zu reproduzieren. So kann tatsächlich eine ganze benachbarte Spur abgetastet werden, wenn der Kopf ein Ziel oder eine gewünschte Spur abtastet.
Obwohl benachbarte Spuren sowohl in der SP- als auch der LP-Betriebsart durch Köpfe aufgezeichnet werden, die verschiedene Azimuthwinkel aufweisen, wobei auf das Phänomen eines Azimuthverlustes vertraut wird, um die Übersprechstörung, die von einer benachbarten Spur während der Reproduktion abgetastet wird, zu reduzieren, ist es bekannt, daß diese Übersprechunterdrückung aufgrund des Azimuthverlustes nicht perfekt ist. Diese Übersprechunterdrückung ist ziemlich effektiv, wenn ein Teil einer benachbarten Spur abgetastet wird, wobei jedoch das Träger-Rausch-Verhältnis (C/N) des reproduzierten Signals, welches ein Anzeichen der Übersprechunterdrückung ist, abnimmt, wenn der Kopf einen größeren Bereich der benachbarten Spur überlappt Wenn der Kopf die Gesamtbreite der benachbarten Spur überlappt, was vorkommen kann, wenn die Spaltlänge gleich 20,5 µm ist und die Spur, die durch den Kopf bei der LP-Betriebsart abgetastet wird, eine Breite von 10,25 µm hat, wird das C/N-Verhältnis so verschlechtert, daß die Übersprechstörung zu einem bedeutsamen Problem wird. Wenn somit die Bandgeschwindigkeit bei der SP- Betriebsart zweimal so groß ist wie die Bandgeschwindigkeit bei der LP-Betriebsart, sollte die Spaltlänge der Aufzeichnungs/Wiedergabeköpfe kleiner sein als die Teilung der Spuren, die in der SP-Betriebsart aufgezeichnet werden, wodurch die Verwendung von Drehlöschköpfen nur schwer vermieden werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein digitales Videobandaufzeichnungsgerät (DVTR) bereitzustellen, dessen mechanischer Aufbau eine verringerte Größe besitzt und welches eine Aufzeichnung- und Wiedergabe zumindest in einem Normallauf- als auch im Langzeitlaufbetrieb erlaubt.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein DVTR-Gerät bereitzustellen, mit dem man Programme mit einer vergrößerten Zeitdauer auf einem Magnetband aufzeichnen kann, welches in einer Kassette untergebracht ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kassetten-DVTR bereitzustellen, wo das Aufzeichnungsband mit einer relativ geringen Geschwindigkeit für die Langzeitaufzeichnung und mit der 1,5-fachen dieser Geschwindigkeit für die Standardlaufaufzeichnung angesteuert werden kann, und wobei die Spuren, die in beiden Betriebsarten aufgezeichnet sind, nicht durch Sicherheitsbänder getrennt sind, wobei jedoch Übersprechsignale, die aus einer benachbarten Spur abgetastet werden könnten, unterdrückt werden.
Eine zusätzliche Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, einen Kassetten-DVTR bereitzustellen, bei dem Drehlöschköpfe für die Aufzeichnung von Sicherheitsbändern nicht verwendet werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kassetten-DVTR bereitzustellen, bei dem die schnellere Geschwindigkeit, mit der das Aufzeichnungsband bei der SP-Aufzeichnung transportiert wird, ein einfaches Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der das Band bei der LP-Aufzeichnung transportiert wird, um es einen Benutzer zu ermöglichen, in einfacher Weise die Aufzeichnungszeit (oder Kapazität) eines Kassettenbetriebs bei der SP-Betriebsart in die Aufzeichnungszeit für diese gleiche Kassette umzuändern, wenn der DVTR in der LP-Betriebsart arbeitet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Kassetten-DVTR bereitzustellen, der in der SP- und LP-Betriebsart betreibbar ist, und wobei die Speicherkapazität für die LP-Betriebsart ein einfaches Vielfaches der Speicherkapazität für die SP-Betriebsart ist.
Verschiedene weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden schnell aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich, wobei die neuen Gesichtspunkte insbesondere in den Patentansprüchen herausgestellt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das digitale Videobandaufzeichnungsgerät (DVTR) mit einer auswählbaren Bandansteuerung ausgestattet. Der DVTR ist ein Gerät, bei dem ein vertikales Intervall, beispielsweise ein Teilbild von Bilddaten in Bildblöcke von digitalen Bildelementdaten umgewandelt wird, die kompressions-verschlüsselt und aufgezeichnet werden. Die auswählbare Bandansteuerung arbeitet so, daß sie das Aufzeichnungsband mit einer relativ geringen Geschwindigkeit für die Langzeitlaufaufzeichnung (LP) ansteuert, oder mit einer schnelleren Geschwindigkeit in der Größenordnung von ungefähr dem 1,5-fachen der langsamen Geschwindigkeit für die Standardlaufaufzeichnung (SP). Der DVTR besitzt außerdem drehbare Übertrager, die eine Kopfbreite oder eine Aufzeichnungslückenlänge haben, die in etwa gleich der Teilung der Aufzeichnungsspuren ist, die während der SP- Betriebsart aufgezeichnet werden, wobei die Übertrager jeweils unterschiedliche Azimuthwinkel besitzen. Als Folge davon werden Sicherheitsbänder nicht aufgezeichnet, sogar wenn das DVTR in seiner SP-Betriebsart arbeitet.
Ein vorteilhaftes Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß die Spaltlänge der Übertrager klein genug ist, so daß, wenn der DVTR die Videoinformation in der LP-Betriebsart reproduziert, der Bereich einer benachbarten Spur, die der Übertrager überlappt (da die Teilung der Spuren, die in der LP-Betriebsart aufgezeichnet werden, kleiner ist als die Spaltlänge) ausreichend klein ist, so daß das C/N-Verhältnis nicht bemerkenswert verschlechtert wird und somit ein Übersprechen in ausreichender Weise unterdrückt wird.
Die folgende ausführliche Beschreibung, die als Ausführungsbeispiel angegeben wird und nicht dazu dienen soll, die vorliegende Erfindung zu beschränken, wird am besten in Verbindung mit Zeichnungen verstanden, in denen:
Fig. 1 eine Blockdarstellung eines digitalen Videoaufzeichnungsgeräts ist, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wird;
Fig. 2 eine Blockdarstellung eines digitalen Videowiedergabegeräts ist, welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 3 eine Blockdarstellung eines Kanalcodierers ist, der bei dem digitalen Videoaufzeichnungsgerät von Fig. 1 verwendet werden kann;
Fig. 4 eine Blockdarstellung eines Kanaldecodierers ist, der bei dem digitalen Videowiedergabegerät von Fig. 2 verwendet werden kann;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Lage der Aufzeichnungs/Wiedergabeköpfe bei einem digitalen Videorekorder ist;
Fig. 6A und 6B schematische Diagramme sind, die verschiedene Azimuthwinkel der Aufzeichnungs/Wiedergabeköpfe zeigen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Spurmusters ist, welches durch die in Fig. 6A und 6B gezeigten Köpfe aufgezeichnet ist;
Fig. 8 eine Blockdarstellung einer Ausführungsform einer Bandgeschwindigkeitsauswahleinrichtung ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
Fig. 9A und 9B schematische Darstellungen von Spurmustern sind, die durch einen Wiedergabekopf in der Standardbzw. Langzeitlaufbetriebsart abgetastet werden.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Blockdarstellung eines digitalen Videoaufzeichnungsgeräts, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird. Das in Fig. 1 gezeigte Videoaufzeichnungsgerät kann unmittelbar in Verbindung mit einer Videokamera verwendet und in dem gleichen Gehäuse untergebracht werden, d.h., in einem sogenannten "Camcorder". Alternativ dazu kann das Gerät von Fig. 1 mit Videosignalen beliefert werden, die aus Sende- oder vorher aufgezeichneten Fernsehsignalen bestehen. In jedem Fall besteht das gezeigte Gerät aus einem Informationsextrahierer 2, einem Frequenzumsetzer 3, einer Zeilenablaufsteuerung 4, Bildblockumsetzern 5 und 6, einer Datenkomprimiereinrichtung 8, einem Kanalcodierer 11 und Aufzeichnungsköpfen 13A und 13B. Der Informationsextrahierer 2 ist nit Eingangsanschlüssen 1Y, 1U und 1V verbunden und ist so ausgelegt, daß er ein digitales Luminanzsi gnal Y und die digitalen Farbdifferenzsignale U und V empfangen kann. Bei einer Ausführungsform werden das digitale Luminanz- und die Farbdifferenzsignale aus den drei Primärfarbsignalen rot, grün und blau hergeleitet, die durch eine Farbvideokamera erzeugt werden. Alternativ dazu wird das digitale Luminanzsignal und die Farbdifferenzsignale aus dem reproduzierten Fernsehsignalen oder aus Sendefernsehsignalen hergeleitet. Man sieht, daß die Herleitung der digitalen Luminanz- und Farbdifferenzsignale Y, U, V und das Anlagen dieser Signale an den Informationsextrahierer 2 herkömmlicher Art ist, so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt. Es reicht aus, zu sagen, daß die Datenrate (oder die Abtastfrequenz) der 8-Bit digitalen Luminanzabtastung 13,5 MHz beträgt und daß die Datenrate (oder Abtastfrequenz) jeder 8-Bit digitalen Farbdifferenzabtastung U oder V gleich 6,75 MHz be trägt. Damit wird der Informationsextrahierer 2 mit Videodaten mit der Rate von ungefähr 216 MB/s beliefert.
Der Informationsextrahierer extrahiert brauchbare Luminanz- und Farbdifferenzinformationssignale aus den digitalen Luminanz- und Farbdifferenzsignalen, die zu ihm geliefert werden, und läßt die üblichen Videosignale aus, die keine nützliche Videoinformation enthalten. So werden beispielsweise Signale, die in den Zeilenintervallen enthalten sind, die üblicherweise nicht auf einem herkömmlichen Fernsehmonitor angezeigt werden, wie auch verschiedene Synchronisations und Kompensationssignale ausgeschieden. Der Informationsextrahierer 2 besitzt Ausgangsanschlüsse, zu denen das extrahierte digitale Luminanzsignal Y und die extrahierten digitalen Farbdifferenzsignale U und V geliefert werden. Daher komprimiert der Informationsextrahierer die Videodaten auf ungefähr 167 MB/s.
Der Frequenzumsetzer 3 ist mit dem Informationsextrahierer 2 gekoppelt und setzt die Abtastfrequenz oder die Datenrate des digitalen Luminanzsignals Y um. Wie oben erwähnt kann die Abtastfrequenz dieses Luminanzsignal in der Größenordnung von 13,5 MHz liegen; der Frequenzumsetzer reduziert diese Frequenz auf ungefähr 34 der ursprünglichen Abtastfrequenz. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann der Frequenzumsetzer 3 ein Siebfilter (thin-out filter) besitzen, das das Auftreten von Rauschen verhindert. Das digitale frequenzumge setzte Luminanzsignal Y wird vom Frequenzumsetzer zum Bildblockumsetzer 5 geliefert.
Die Ausgangsanschlüsse des Informationsextrahierers 2, zu denen die digitalen extrahierten Farbdifferenzsignale U und V geliefert werden, sind mit der Zeilenablaufsteuerung gekoppelt. Die Zeilenablaufsteuerung reduziert die Abtastfrequenz oder Datenrate eines jeden der digitalen Farbdifferenzsignale U und V auf eine Hälfte ihrer ursprünglichen Abtastfreguenz von 6,75 MHz und wählt abwechselnd eines dieser frequenzreduzierten Farbdifferenzsignale zeilenweise aus. Beispielsweise folgt einer Zeile des digitalen frequenzreduzierten Farbdifferenzsignals U eine nächste Zeile des frequenzreduzierten Farbdifferenzsignals V. Damit werden die digitalen frequenzreduzierten Farbdifferenzsignale U und V Zeile für Zeile durch die Zeilenablaufsteuerung 4 erzeugt. Diese frequenzreduzierten Farbdifferenzsignale werden Zeile für Zeile zum Bildblockumsetzer 6 geliefert.
Die Bildblockumsetzer 5 und 6 bilden Blöcke von freguenzreduzierten Videosignalen, die zu ihnen vom Frequenzumsetzer 3 bzw. von der Zeilenablaufsteuerung 4 geliefert werden. So ist beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen, beispielsweise eine 8x8 Abtastmatrix als Bildblock durch einen jeden dieser Bildblockumsetzer eingerichtet, und jedes vertikale Intervall von Abtastungen (beispielsweise jedes Teilbild oder Vollbild von Abtastungen) ist in eine große Anzahl von Bildblöcken unterteilt. Wie gezeigt ist, sind die Bildblockumsetzer 5 und 6 mit einer Zusammensetzschaltung 7 gekoppelt, die so arbeitet, daß sie einen einzigen Kanal von digitalen Videodaten aus dem Block der frequenzreduzierten digitalen Luminanzsignale und aus dem Block der frequenzreduzierten Farbdifferenzsignale, und zwar Zeile für Zeile, die durch die entsprechenden Blockumsetzer erzeugt werden, bildet. Die Zusammensetzschaltung 7 ist mit der Datenkomprimiereinrichtung 8 gekoppelt, die die Daten komprimiert, welche in dem Einzelkanal der Videoinformation, die durch die Zusammensetzschaltung zusammengesetzt ist, komprimiert. Die Datenkomprimiereinrichtung 8 kann beispielsweise aus einer orthogonalen Transformierungsschaltung bestehen, beispielsweise einer diskreten Kosinustransformierungsschaltung, oder sie kann einen adaptiven Dynamikbereich-codierer (ADRC) oder andere bekannte Schaltungen besitzen. Als Folge davon wird die Datenmenge, die benötigt wird, das ursprüngliche Luminanzsignal und die Farbdifferenzsignale darzustellen, reduziert.
Der Ausgang der Datenkomprimiereinrichtung ist mit einer Bildeinstellungsschaltung 9 verbunden, die die Taktfrequenz des datenkomprimierten frequenzreduzierten Luminanzsignals und der Farbdifferenzsignale in eine Taktrate umsetzt, die zur Aufzeichnung kompatibel ist. Außerdem setzt die Bildeinstellschaltung das Blockaufbauformat, welches durch die Bildblockumsetzer 5 und 6, die Zusammensetzschaltung 7 und die Datenkomprimiereinrichtung 8 erzeugt wird, in ein Vollbilddatenformat um.
Die Biildeinstellschaltung 9 ist über einen Parity- Generator 10 mit einen Kanalcodierer 11 verbunden. Der Parity-Generator arbeitet in der üblichen Weise, um Paritybits aus den Vollbildern der komprimierten Daten zu erzeugen, die zu ihm durch die Bildeinstellschaltung 9 geliefert werden, wobei diese Paritybits zur Fehlerkorrektur während eines Wiedergabebetriebs verwendet werden.
Der Kanalcodierer reduziert die DC- und Niederfrequenzkomponenten der Videodaten, die aufzuzeichnen sind, und kann die Video- und Audiodaten in der herkömmlichen Weise und gemäß den typischen Aufzeichnungscodes, beispielsweise dem 1,7-Code, dem MFM-Code, dem NRZI-Code usw. codieren. Der Ausgang des Kanalcodierers 11 ist mit den Aufzeichnungsköpfen 13A und 13B über Aufzeichnungsverstärker 12A und 12B sowie über Drehübertrager (nicht gezeigt) verbunden.
Das in Fig. 1 gezeigte Videoaufzeichnungsgerät kann einen herkömmlichen Aufbau besitzen, wie dieser dem Fachmann bekannt ist. Der Frequenzumsetzer 3 und die Zeilenablaufsteuerung 4 reduziert die Videodaten von ungefähr 167 MB/s auf 84 MB/s. Diese reduzierten Daten werden durch die Datenkomprimiereinrichtung 8 auf ungefähr 25 MB/s komprimiert. Wenn Parity- und Audiodaten zu diesen komprimierten Videodaten hinzugefügt sind, beträgt die Datenmenge, die für die Aufzeichnung vorliegt, ungefähr 31,56 MB/s.
Wie oben beschrieben wurde, bildet die Zusammensetzschaltung 7 einen Einzelkanal aus den Bildblöcken, die durch die Bildblockumsetzer 5 und 6 erzeugt werden. Alternativ dazu können die Bildblöcke der Luminanzabtastungen und die Bildblöcke der Farbdifferenzabtastungen separat komprimiert werden, beispielsweise durch individuelle Datenkomprimiereinrichtungen, die der Datenkomprimiereinrichtung 8 ähnlich sind, und dann können die komprimierten Luminanz- und Farbdifferenzblockabtastungen durch eine Zusammensetzschaltung kombiniert werden.
In Fig. 2 ist eine Blockdarstellung des Geräts gezeigt, welches sich zur Wiedergabe der Videodaten eignet, die auf einem Aufzeichnungsträger durch das Gerät, welches in Fig. 1 gezeigt ist, aufgezeichnet werden. Es sei angenommen, daß Aufzeichnungsköpfe 13A und 13B verwendet werden, um die digitalen Daten und die Audiodaten aus aufeinanderfolgenden Aufzeichnungsspuren auf dem Band zu reproduzieren, wobei diese als Leseköpfe bezeichnet werden.
Wie gezeigt ist, besteht das Wiedergabegerät nach Fig. 2 aus einem Kanaldecodierer 22, einer Zeitbasis-Korrektureinrichtung 23, einem Blockdecodierer 26, einem Verteiler 27, invertierenden Blockschaltungen (oder Block-Disassembler) 28 und 29 und aus Interpolatoren 30 und 32. Der Kanaldecodierer 22 decodiert die aufgezeichneten Digitalsignale in der Form, wie diese durch den Kanalcodierer 11 codiert wurden. Folglich ist der Kanaldecodierer 22 mit dem Kanalcodierer 11 kompatibel und entwickelt das besondere codierte Format zu rück, welches zur Aufzeichnung verwendet wurde, beispielsweise den 1,7-Code, den MFM-Code, den NRZI-Code usw.. Der Eingang des Kanaldecodierers 22 ist mit den Leseköpfen 13A und 13B über Verstärker 21A und 21B sowie über Drehübertrager (nicht gezeigt) verbunden. Der Ausgang des Kanaldecodierers ist mit der Zeitbasis-Korrektureinrichtung 23 verbunden.
Die Zeitbasis-Korrektur ist bekannt und eignet sich dazu, das Jittern und andere Zeitbasisfehler zu entfernen, welche bei den reproduzierten Digitaldaten vorhanden sein können. Der Ausgang der Zeitbasis-Korrektureinrichtung ist über eine Fehlerprüf- und Korrekturschaltung (ECC) 24 mit einer Entflechtungsschaltung 25 verbunden. Die ECC-Schaltung kann Fehler korrigieren, welche durch kleinere Fehler im Aufzeichnungsträger verursacht sein können oder die während des Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabebetriebs erzeugt sein können. Die ECC-Schaltung und die Wirkungsweise dieser Schaltungen sind dem Fachmann bekannt. Wenn ein Fehler durch die ECC- Schaltung nicht korrigiert werden kann, wird ein Fehler-Flag gesetzt und eine weitere Fehlerkorrektur durch die Interpolatoren 30 und 32 durchgeführt, was beschrieben wird. Die Entflechtungsschaltung 25 ist mit der Zusammensetzschaltung 7 (Fig. 1) kompatibel und führt einen inversen Betrieb durch. Man sieht, daß die Entflechtungsschaltung somit die wiederhergestellte Bitrate oder den Datentakt aus der Frequenz, welche normalerweise zur Aufzeichnung verwendet wird, in eine Frequenz umsetzt, die für die Videoverarbeitung verwendet wird. Außerdem wird der Vollbildaufbau, der durch die Bildeinstellungsschaltung 9 verwendet wurde, um die Videodaten aufzuzeichnen, in das Blockformat zurück umgesetzt. Diese blockformatierten Videodaten sind von der Ent flechtungsschaltung 25 mit dem Blockdecodierer 26 verbunden, der mit der Datenkomprimiereinrichtung 8 kompatibel ist und einen inversen Betrieb durchführt. Wenn beispielsweise die Datenkomprimiereinrichtung die Videodaten mittels einer diskreten Kosinustransformation komprimiert, führt der Blockde codierer 26 eine inverse diskrete Kosinustransformation durch. Wenn die Datenkomprimiereinrichtung einen adaptiven Dynamikbereich-Codierbetrieb durchgeführt hat, führt der Blockdecodierer in ähnlicher Weise einen adaptiven Dynamikbereich-Codierbetrieb durch. Man sieht, daß das decodierte Ausgangssignal des Blockdecodierers 26 in etwa ähnlich dem Eingangssignal der Datenkomprimiereinrichtung 8 ist.
Der Verteiler 27 ist mit den Blockdecodierer 26 verbunden und teilt die decodierten Videodaten in einen Luminanzkanal Y und die Farbdifferenzkanäle U und V auf. Der Luminanzkanal ist vom Verteiler 27 mit der inversen Blockbildungsschaltung 28 verbunden, welche Rasterabtastdaten aus den Bildolöcken wiederherstellt, welche durch die Bildblockumsetzer 5 und 6 im Aufzeichnungsgerät erzeugt wurden. Die Blockfolgedaten werden in eine Rasterabtastfolge von Daten decodiert. Man sieht, daß die inverse Blockbildungsschaltung 28 somit eine Rasterabtastfolge der Luminanzdaten wiederherstellt und die inverse Blockbildungsschaltung 29 eine Rasterabtastfolge der Farbdifferenzdaten U und V wiederherstellt.
Die inverse Blockbildungsschaltung 29 ist mit dem Verteiler 31 verbunden, der die Zeilenfolge-Farbdifferenzsignaldaten U und V aufteilt, um die Ausgangssignale zu trennen, die dann mit einem Interpolator 32 verbunden werden. Damit empfängt der Interpolator 32 die Zeilenfolge-Farbdifferenzdaten U und V und korrigiert die darin befindlichen Fehler, die durch die ECC-Schaltung 24 nicht korrigierbar waren, und er liefert außerdem diejenigen Rasterzeiten der Farbdifferenzdaten, die nicht aufgezeichnet wurden. Es sei daran erinnert, daß bei einem Zeilenfolgeformat einer Zeile von Farbdifferenzdaten U eine andere Zeile der Farbdifferenzdaten V folgt. Damit werden abwechselnd Zeilen der Farbdifferenzdaten im Zeilenfolgeformat aufgezeichnet. Der Interpolator 32 liefert die ursprünglichen Farbdifferenzdaten in aufeinanderfolgenden Zeilen zu Ausgangsanschlüssen 33U und 33V. Da die Zeilenablaufsteuerung 4 die Abtastrate der Farbdifferenzdatensignale auf die Hälfte der ursprünglichen Datenrate reduziert hat, entwickelt der Interpolator 32 die ursprüngliche Abtastrate zurück, wobei er die Datenrate der Farbdifferenzdatensignale U und V mit dem Faktor 2 multipliziert. Damit werden die Farbdifferenzdatenabtastungen zu den Ausgangsanschlüssen 33U und 33V mit einer Abtastrate geliefert, die im wesentlichen gleich der ursprünglichen Abtastrate der Farbdifferenzdatensignale U und V ist, die durch den Informationsextrahierer 2 erzeugt wurden.
Die inverse Blockbildungsschaltung 28 ist mit dem Interpolator 30 verbunden, der Fehler korrigiert, die nicht durch die ECC-Schaltung 24 korrigierbar waren. Da der Frequenzumsetzer 3 des in Fig. 1 gezeigten Aufzeichnungsgeräts die Abtastrate der Luminanzdatensignale Y auf eine Abtastrate von 34 ihrer ursprünglichen Rate reduzierte, entwickelt der Interpolator 30 die ursprüngliche Abtastrate zurück, wobei er die Datenrate der Luminanzsignaldaten Y mit dem Faktor 4/3 multipliziert. Somit liefert der Interpolator 30 ein digitales Luminanzdatensignal zum Ausgangsanschluß 33Y, dessen Taktrate 4fsc in etwa gleich ist wie die Abtastrate von 13,5 MHz der digitalen Luminanzsignaldaten Y, die durch den Informationsextrahierer 2 erzeugt wurden.
Eine Ausführungsform des Kanalcodierers 11 des digitalen Videoaufzeichnungsgeräts, welches in Fig. 1 gezeigt ist, ist in Fig. 3 gezeigt, welcher einen adaptiven Scrambler 41 besitzt, der mit einen Teilansprech-Klasse-4-Codierer (partial response dass 4 encoder) 42 verbunden ist. Ein Beispiel des Scramblers 41 und des Codierers 42 ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 1-143491 (1989) beschrieben, wo der adaptive Scrambler M Scrambelschaltungen besitzt. Die besondere Scrambelschaltung, die ausgewählt wird, ist die Scrambelschaltung, welche die DC-Komponenten und die Niederfrequenzkomponenten des Ausgangssignals, welche durch sie erzeugt werden&sub1; minimal macht.
Der Teilansprech-Klasse-4-Codierer 42 zeigt die Übertragungsfunktion 1/1-D², wobei D eine Einheitsverzögerung ist. Das Signal, welches durch den Teilansprech-Klasse-4-Codierer 42 codiert wurde, ist über die Verstärker 12A und 12B mit den Aufzeichnungsköpfen 13A und 13B verbunden.
In ähnlicher Weise ist eine Ausführungsform des Kanaldecodierers 42 aufgebaut, welche im Wiedergabegerät von Fig. 2 enthalten ist, die in Fig. 4 dargestellt. Ein Beispiel dieses Kanaldecodierer ist ebenfalls in der oben erwähnten japanischen Patentanmeldung JP-A 1-143491 beschrieben. Wie dort gezeigt ist, besteht der Kanaldecodierer 22 aus einem Teilansprech-Klasse-4-Prozessor 43, einem Viterbi-Decodierer 44 und einem Descrambler 45. Der Teilansprech-Klasse-4-Prozessor ist so geschaltet, daß er die digitalen Signale empfängt, die durch die Köpfe 13A und 13B reproduziert werden, und er führt einen Verarbeitungsbetrieb durch, der eine Übertragungsfunktion von (1+D) hat. Die verarbeiteten digitalen Signale werden dann gemäß der Viterbi-Decodierung, die dem Fachmann bekannt ist, decodiert. Ein solches Decodieren ist eine Funktion aus einer Korrelation und einer Wahrscheinlichkeit; dies ist vollständig in der Literatur beschrieben. Wie bekannt ist, zeigt die Viterbi-Decodierung eine gute Rauschunempfindlichkeit, und bei einer Ausführungsform erzielt sie eine Verbesserung von 3 dB beim C/N-Verhältnis verglichen mit der herkömmlichen bitweisen Decodierung. Die Viterbi-decodierten digitalen Signale werden durch den Descrambler 45 descrambelt, der mit dem Scrambler kompatibel ist, die beim adaptiven Scrambler 41 ausgewählt wurden. Daher besitzen die descrambelten digitalen Signale in etwa die gleiche Form wie die digitalen Signale, die zum Kanalcodierer 11 bein Aufzeichnungsgerät geliefert wurden.
Die Aufzeichnungs/Wiedergabeköpfe 13A und 13B von Fig. 1 und 2 sind ungefähr um 180º voneinander beabstandet auf einer Drehtrommel 46 befestigt, die beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist. Zur Aufzeichnung von digitalen Videosignalen beim NTSC-System dreht die Trommel 46 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, beispielsweise in der Größenordnung von 150 Umdrehungen pro Sekunde (oder 9000 Umdrehungen pro Minute). Wie oben erwähnt ist ein Teilbildintervall von Videosignalen in zehn Spuren aufgezeichnet, wodurch ein Teilbild in Subvielfache segmentiert wird und wodurch es möglich wird, daß die Aufzeichnung eines Zeitbildintervalls in kürzeren Spuren vorgenommen wird. Folglich erscheinen, obwohl das Magnetband schraubenförmig abgetastet wird, diese kürzeren Spuren so, als ob sie in etwa geradlinig sind, wobei Fehler, die andernfalls auftreten würden, wenn nichtgeradlinige Spuren (als Linearfehler bekannt) abgetastet würden, vermieden werden oder zumindest auf ein Minimum begrenzt sind. Das Magnetband ist um die Trommel 46 mit einen Umschlingungswinkel in der Größenordnung von ungefähr 1800 verteilt oder geschlungen plus oder minus kleinerer Beträge. Daher tasten die Köpfe 13A und 13B abwechselnd Spuren quer auf dem Magnetband ab, wenn sich die Trommel 46 dreht.
Um das Phänomen des Azimuthverlustes auszuwerten und dadurch das Übersprechsignal zu reduzieren, welche von einer benachbarten Spur während der Signalreproduktion abgetastet wird, unterscheiden sich die Azimuthwinkel der Köpfe 13A und 13B voneinander. Wie in Fig. 6A gezeigt ist, besitzt der Kopf 13A einen Azimuthwinkel von +20º und der Kopf 13B besitzt einen Azimuthwinkel von -20º, bezogen auf die Richtung senkrecht zur Kopfbewegungsrichtung. Fig. 7 zeigt schematisch das Spurmuster, welches als Folge dieser Köpfe gebildet wird. So wird insbesondere die Spur TA durch den Kopf 13A aufgezeichnet, der den in Fig. 6A gezeigten Azimuthwinkel hat; die Spur TB wird durch den Kopf 13B gebildet, der den Azimuthwinkel, der in Fig. 6B gezeigt ist, hat. Als Folge des Azinuthverlustes, wenn der Kopf 13A die Spur TA abtastet, ist der Pegel der Signale, die aus der benachbarten Spur TB abgetastet werden, sehr niedrig, da der Azimuthwinkel, mit dem die Spur TB aufgezeichnet wurde, sich vom Azimuthwinkel des Kopfs 13A unterscheidet, der die Spur TA abtastet.
Wegen des Azimuthverlustes kann die Aufzeichnungsdichte vergrößert werden. Wenn beispielsweise das Magnetband ein Band ist, auf dem Metall aufgedampft ist (ME-Band), können digitale Videosignale darauf mit einer Aufzeichnungsdichte 1,25 µm²/Bit oder sogar weniger aufgezeichnet werden. In diesem Fall kann die Spurteilung, die durch die Köpfe, die in Fig. 6A und 6B gezeigt sind, aufgezeichnet wird, in der Größenordnung von ungefähr 5 µm sein, und ein Datenbit kann mit einer Wellenlänge von 0,5 µm aufgezeichnet werden. Dies hat eine Aufzeichnungsdichte von 1,25 µm²/Bit zur Folge.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, zwei Aufzeichnungsbetriebsarten und zwei Wiedergabebetriebsarten für einen DVTR vorzusehen, die einander entsprechen, nämlich die SP- und LP-Betriebsart. Diese beiden Betriebsarten werden durch Anderung der Geschwindigkeit erzielt, mit der das Aufzeichnungsband transportiert wird, von einer Bandgeschwindigkeit von VL, wenn das Aufzeichnen (oder reproduzieren) in der LP-Betriebsart durchgeführt wird, in eine Bandgeschwindigkeit von VS = 1,5 VL, wenn die Aufzeichnung (oder Wiedergabe) in der SP-Betriebsart durchgeführt wird. Das Verhältnis VS/VL = 1,5 wurde gewählt, so daß der Benutzer schnell die Aufzeichnungskapazität (die Aufzeichnungszeit) zwischen der SP- und LP-Betriebsart ändern kann. Wenn beispielsweise eine Videokassette, die eine Bandmenge enthält, eine Aufzeichnungskapazität von zwei Stunden besitzt, wenn der DVTR in der SP-Betriebsart arbeitet, kann die gleiche Kassette dazu verwendet werden, Videosignale bis zu drei Stunden aufzuzeichnen, wenn der DVTR in der LP-Betriebsart arbeitet. Man sieht, daß die Auswahl der SP- oder LP-Betriebsart somit eine Funktion der Dauer der Videoinformation oder des Programms ist, welches aufgezeichnet werden soll, sowie der Speicherkapazität (in erster Linie die SP-Betriebsart-Speicherkapazität) der verwendeten Kassetten. Obwohl die Fehlerrate, die bei einem DVTR-Betrieb in der LP-Betriebsart erwartet wird, sich von der Fehlerrate unterscheidet, wenn der DVTR in der SP-Betriebsart arbeitet, ändert sich die Qualität des Videobildes, welches aus der digitalen Videoaufzeichnung erhalten wird, sich nicht merklich von einer Betriebsart zur anderen. Wenn eine Videoinformation mit einer hohen Zuverlässigkeit aufgezeichnet werden soll, oder wenn das aufgezeichnete Videoband auf Geräten anderer Hersteller verwendet werden soll und somit die Aufzeichnungskompatibilität wichtig ist, wird die SP- Betriebsart vorzugsweise verwendet.
Fig. 8 ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform einer Bandgeschwindigkeitsauswahleinrichtung, mit der das Band mit der passenden Geschwindigkeit zur Aufzeichnung entweder in der SP- oder der LP-Betriebsart transportiert werden kann. Hier besteht die Geschwindigkeitsauswahleinrich tung aus einem Geschwindigkeitsfehlerdetektor 53, einer Betriebsartauswahleinrichtung 55 und einem Ansteuerverstärker 58. Ein Kapstanmotor 51 wird durch ein Ansteuersignal angesteuert, welches zu ihm über den Ansteuerverstärker 58 geliefert wird, und der Kapstanmotor ist mechanisch mit einem Frequenzgenerator 52 gekoppelt, der eine Frequenz erzeugt, die proportional zur Drehgeschwindigkeit des Kapstanmotors ist. Wenn sich der Kapstangeschwindigkeit ändert, wodurch sich die Bandtransportgeschwindigkeit ändert, ändert sich die Frequenz, die durch den Frequenzgenerator 52 erzeugt wird, ebenfalls. Der Frequenzgenerator 52 ist mit Geschwindigkeitsfehlerdetektor 53 verbunden, der auf die Frequenz anspricht, die zu ihm geliefert wird, um eine DC-Spannung zu erzeugen, welche ein Maß des Unterschieds zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit des Kapstanmotors 51 und einer gewünschten SP- oder LP-Geschwindigkeit ist.
Die Betriebsauswahleinrichtung 55 enthält einen Steuereingangsanschluß 56, an dem ein SP/LP-Auswahlsignal angelegt wird. Beispielsweise kann ein Prozessor, der in DVTR enthalten ist, auf ein SP/LP-Auswahlsignal ansprechen, um ein geeignetes Auswahlsignal zur Betriebsauswahleinrichtung 55 zu liefern. Die Betriebsartauswahleinrichtung liefert einen DC- Referenzpegelwert einer Größe, die entweder die SP- oder LP- Auswahl darstellt. Beispielsweise kann eine DC-Spannung ES am Ausgangsanschluß der Betriebsauswahleinrichtung 55 geliefert werden, wenn eine Standard-Betriebsart ausgewählt ist; umgekehrt kann eine DC-Spannung EL geliefert werden, wenn die Langzeitbetriebsart ausgewählt ist.
Die Referenzspannung, die durch die Betriebsartauswahleinrichtung 55 erzeugt wird, wird in einer Addierschaltung 54 mit der DC-Fehlerspannung kombiniert, die durch den Geschwindigkeitsfehlerdetektor 53 erzeugt wird. Das Ausgangssignal der Addierschaltung wird zum Ansteuerverstärker 58 geliefert, der darauf entsprechend den Kapstanmotor 51 ansteuert.
Eine andere Komponente des Ansteuersignals, welche zum Kapstanmotor geliefert wird, wird durch einen Phasenfehlerdetektor 57 erzeugt. Wie üblich wird, wenn die digitalen Videosignale beispielsweise im D-1-Modus aufgezeichnet werden, eine longitudinale Steuerspur aufgezeichnet. Diese Spur besitzt eine Inpulsreihe, die - während eines Wiedergabebetriebs - dazu verwendet werden, die Bewegung des Bandes mit der Drehung der Köpfe zu synchronisieren. Der Phasenfehlerdetektor 57 ermittelt einen Phasenfehler bei dieser Kopf-zu- Kopf-Synchronisation; und dieser Phasenfehler wird mit den ermittelten Geschwindigkeitsfehler und der Betriebsartauswahlspannung in der Addierschaltung 54 kombiniert. Das kombinierte Geschwindigkeitsfehlersignal, das Phasenfehlersignal und das SP/LP-Betriebsartsignal wird zum Ansteuerverstärker 58 geliefert, um den Kapstanmotor 51 anzusteuern.
Wenn der DVTR Videosignale aufzeichnet, wählt die Bedienungsperson entweder die SP- oder LP-Betriebsart aus, wobei sie einen geeigneten Auswahlschalter betätigt. Ein entsprechendes SP- oder LP-Steuersignal wird über die DVTR-Systemsteuerung zu einem Eingangsanschluß 56 geliefert. Alter nativ dazu wird, wenn der DVTR Videosignale reproduziert, das passende SP- oder LP-Steuersignal mit dem Eingangsanschluß 56 von der Systemsteuerung in Abhängigkeit von einer Betriebsartbestimmungsoperation gekoppelt, welche vorzugsweise automatisch als Antwort auf das reproduzierte Videosignal ausgeführt wird. So läßt beispielsweise die Hüllkurve des reproduzierten Signals einen ersten Pegel zu, wenn die reproduzierten Videosignale in der gleichen SP- oder LP-Betriebsart aufgezeichnet wurden, in der das Wiedergabegerät jetzt arbeitet, und einen zweiten Pegel, wenn sich die Wiedergabebetriebsart von der unterscheidet, die für das Aufzeichnen verwendet wurde. Im letzteren Fall wird die Betriebsarteinstellung des Wiedergabegeräts einfach umgeschaltet. Damit wird die korrekte SP- oder LP-Wiedergabebetriebsart automatisch ausgewählt; ein entsprechendes Steuersignal wird von der Systemsteuerung zum Eingangsanschluß 56 geliefert. Die Betriebsartauswahleinrichtung 55 liefert die passende DC-Referenzspannung, um den Verstärker 58 über die Addierschaltung 54 anzusteuern, um den Kapstanmotor 51 mit einer Geschwindigkeit anzusteuern, die der ausgewählten SP- oder LP-Betriebsart entspricht. Die Bandgeschwindigkeit in der SP-Betriebsart beträgt ungefähr 15 mm/s und die Bandgeschwindigkeit in der LP- Betriebsart beträgt ungefähr 10 mm/s.
Wenn die Kapstangeschwindigkeit von der Geschwindigkeit abweicht, die für die SP- oder LP-Betriebsart eingerichtet ist, weicht die Frequenz des Signals, welches durch den Frequenzgenerator 52 erzeugt wird, von einer entsprechenden SP- oder LP-Frequenz ab. Der Geschwindigkeitsfehlerdetektor 53 ermittelt diese Abweichung, wobei er eine DC-Fehlerspannung erzeugt, die zur Referenzspannung addiert wird, die durch die Betriebsartauswahleinrichtung 55 erzeugt wird, und die verwendet wird, um den Verstärker 58 anzusteuern, um den Kapstanmotor 51 anzusteuern. Damit werden die Geschwindigkeitsfehler durch Vergrößern oder Absenkung des Kapstanmotoransteuersignals kompensiert, wodurch der Kapstan mit der korrekten Geschwindigkeit und dadurch der Transport des Bandes mit der korrekten Geschwindigkeit angesteuert wird.
Phasenfehler zwischen den Impulsen, die in der longitudinalen Steuerspur des Magnetbandes aufgezeichnet sind, und beispielsweise einem Servoreferenzsignal, beispielsweise einem Signal, welches aus der Drehposition der Köpfe hergeleitet wird, werden durch den Phasenfehlerdetektor 57 ermittelt und als Komponente des Ansteuersignals, welches zum Kapstanmotor 51 über die Addierschaltung 54 und den Ansteuerverstärker 58 geliefert wird, verwendet. Damit wird der Kapstan und dadurch das Band synchron mit diesem Servoreferenzsignal angesteuert. Folglich werden Spurführungsfehler zwischen der Abtastbahn der Köpfe und den Spuren, die dadurch abgetastet werden, kompensiert. Alternativ dazu kann die automatische Spurfolgetechnik (ATF), die im allgemeinen bei 8 mm-analogen Videorekordern verwendet wird, durch das Kapstanansteuersystem, welches in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet werden, um die Spurführungsfehler zu korrigieren. In dieser Anordnung werden Pilotsignale aus vier verschiedenen relativ niedrigen Frequenzen in aufeinanderfolgenden Spuren jeweils einmal aufgezeichnet, die den Videosignalen überlagert sind, die in diesen Spuren aufgezeichnet sind. Während der Reproduktion werden die Pegel dieser Pilotsignale, die reproduziert werden, dazu verwendet, die Spurführungsfehler (oder Phasenfehler) der Aufzeichnungsköpfe zu ermitteln, und der Phasenfehlerde tektor 57 kann so aufgebaut sein, daß er diesen Fehler ermittelt. Beim Aufzeichnungsbetrieb kann der Phasenfehlerdetektor eine konstante DC-Ausgangsspannung anstelle der oben erwähnten Phasenfehlerspannung erzeugen.
Fig. 9A und 9B zeigen schematisch die Spuren, die durch die Köpfe 13A und 13B aufgezeichnet werden, wenn das Band mit der höheren SP-Geschwindigkeit (Fig. 9A) und mit der niedrigeren LP-Geschwindigkeit (Fig. 9B) transportiert wird. Die Kopfbreite oder die Spaltlänge der Aufzeichnungsköpfe (beispielsweise des Kopfes 13A) liegt in der Größenordnung von ungefähr 9 µm. Die Geschwindigkeit, mit der das Band in der SP-Betriebsart transportiert wird, ist so, daß die Köpfe aufeinanderfolgende Spuren TA, TB, TA, TB usw. nacheinander aufzeichnen, wobei keine Sicherheitsbänder dazwischen vorgesehen sind und wobei die Spurteilung 9 µm beträgt. Das heißt, daß die Bandtransportgeschwindigkeit für die SP-Betriebsart so ausgewählt wird, daß sie das Band um einen Betrag entsprechend einer Spurteilung von 9µm transportiert. Da Sicherheitsbänder nicht vorgesehen sind, wird auf den Drehlöschkopf, der früher verwendet wird, um eine falsche Information aus den Sicherheitsbändern zu löschen, verzichtet. Wenn es gewünscht wird, können bei der SP-Betriebsart aufeinanderfolgende Spuren durch Köpfe 13A und 13B in leicht überlappenden Zustand aufgezeichnet werden. Das heißt, nachdem der Kopf 13A die Spur TA aufzeichnet, ein Bereich des Kopfes 13B diese Spur TA überlappen kann, wenn die nächste benachbarte Spur TB aufgezeichnet wird, wodurch ein kleiner Bereich der Spur TA über-aufgezeichnet wird.
Wenn die Videoinformation, die den Spuren TA und TB aufgezeichnet ist, während der SP-Betriebsart reproduziert wird, besteht im wesentlichen keine Überlappung, beispielsweise des Kopfs 13A mit der benachbarten Spur TB, wenn der Kopf die Zielspur TA abtastet. Wenn die Spuren eine Spurteilung zeigen, die im wesentlichen gleich der Kopfbreite oder der Spaltlänge der Aufzeichnungsköpfe ist, werden sehr wenige Übersprechsignale von einer benachbarten Spur abgetastet, wenn der Kopf eine Aufzeichnungsspur während des Wiedergabebetriebs abtastet. Sogar wenn benachbarte Spuren mit einer kleinen Überlappung, wie vorher erwähnt, aufgezeichnet wurden, was eine Spurteilung zur Folge hat, die etwas kleiner ist als die Kopfbreite der Aufzeichnungsköpfe, wird die resultierende schmale Überlappung eines Kopfes mit einer benachbarten Spur, wenn der Kopf eine Zielspur abtastet, trotzdem einen Übersprechpegel zur Folge haben, der so klein ist, daß diese Wirkung minimal ist.
Wenn Videodaten in der LP-Betriebsart aufgezeichnet oder reproduziert werden, wird das Band mit einer geringeren Geschwindigkeit transportiert und läuft nicht um den gleichen Betrag bei jeder Kopfdrehung wie bei der SP-Betriebsart weiter. Wie in Fig. 98 gezeigt ist, wenn die Spaltlänge des Aufzeichnungskopfs ungefähr µm beträgt und wenn die Bandgeschwindigkeit in der LP-Betriebsart ungefähr 2/3 der Bandgeschwindigkeit der SP-Betriebsart beträgt, überlappt der Kopf die vorher aufgezeichnete Spur um 3 µm, wenn er die nächste anschließende Spur aufzeichnet. Daher liegt bei der LP-Betriebsart die Spurbreite in der Größenordnung von ungefähr 6 µm.
Wenn Videodaten, die in der LP-Betriebsart aufgezeichnet wurden, reproduziert werden, überlappt der Kopf eine benachbarte Spur, beispielsweise die Spur TB, wenn er die Zielspur TA abtastet. Meistens beträgt diese Überlappung jedoch nur 50% einer Spurteilung; im Zahlenbeispiel, welches in Fig. 9B gezeigt ist, überlappt der Kopf 13A die benachbarte Spur TB nur um 3 µm. Somit tendiert das Übersprechsignal, welches aus der benachbarten Spur abgetastet wird, dazu, das C/N-Verhältnis um lediglich einen relativ kleinen Betrag zu vermindern. Damit wird die Übersprechsignalstörung auf ein Minimum begrenzt.
Wenn das Verhältnis der Transportgeschwindigkeit des Bandes, welches in der SP-Betriebsart angesteuert wird, ge genüber der Transportgeschwindigkeit in der LP-Betriebsart beispielsweise zwei ist, und wenn die benachbarten Spuren nicht durch ein Sicherheitsband getrennt sind, wenn die Videoinformation in der LP-Betriebsart reproduziert wird, kann die Übersprechsignalstörung nicht leicht reduziert werden. Der Grund dafür liegt darin, daß die Spaltlänge des Kopfs die Gesamtbreite einer benachbarten Spur überlappen kann, wenn eine Zielspur während einer LP-Reproduktion abgetastet wird. Wenn das SP/LP-Geschwindigkeitsverhältnis über zwei vergrößert wird, kann während einer LP-Wiedergabebetriebsart der Kopf eine benachbarte Spur wie auch einen Bereich der Spur jenseits dieser überlappen. Das führt dazu, die Übersprechsignalstörung sogar noch mehr zu steigern. Wenn jedoch das SP/LP-Bandgeschwindigkeitsverhältnis in der Größenordnung von ungefähr 1,5 liegt, wird, sogar, wenn die Spaltlänge der Aufzeichnungs/Wiedergabeköpfe etwas größer ist als die Spurteilung, die in der SP-Betriebsart aufgezeichnet wurde, das C/N- Verhältnis nicht wesentlich gestört, wenn Videoinformation aufgezeichnet und in der LP-Betriebsart reproduziert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere mit Hilfe einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, daß verschiedene Anderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei digitalen Videorekordern angewandt werden, die Videosignale im PAL-System aufzeichnen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung bei DVTRs verwendet werden, um hochauflösende Fernsehsignale aufzuzeichnen und um die Anzahl der Lese/Schreib-Köpfe zu vergrößern, um eine größere Informationsmenge aufzuzeichnen, die diese hochauflösen den Fernsehsignale darstellen. Als numerisches Beispiel ist die vorliegende Erfindung schnell auf ein DVTR-System anwendbar, welches vier oder mehrere Magnetköpfe zur Aufzeichnung und Reproduktion verwendet. Es ist beabsichtigt, daß die beigefügten Patentansprüche so interpretiert werden, daß sie die Ausführungsform, die hier speziell beschrieben wurde und die Alternativen und Varianten, die oben besprochen wurden, sowie alle Äquivalente abdecken.

Claims

1. Digitales Videobandaufzeichnungsgerät, welches eine Blocksegmentierungseinrichtung (5) besitzt, um ein vertikales Bilddatenintervall in Bildblöcke digitaler Bildelementdaten umzusetzen, eine Kompressionscodiereinrichtung (8- 10), um die Blöcke der digitalen Bildelementdaten zu komprimieren und um einen Komprimierungscode, der dafür repräsentativ ist, zu erzeugen, und eine Aufzeichnungseinrichtung (12A, 128), um den Kompressionscode auf dem Magnetband aufzuzeichnen, wobei das Gerät aufweist:

eine Auswahl-Bandansteuereinrichtung (58, 55) zur Ansteuerung des Magnetbandes mit einer ersten oder zweiten Geschwindigkeit, um den komprimierten Code aufzuzeichnen, wobei die zweite Geschwindigkeit ungefähr 1,5 mal größer ist als die erste Geschwindigkeit; und

eine erste und zweite Drehübertragereinrichtung (13A, 13B), die ungefähr um 180º voneinander beabstandet ist und mit der Aufzeichnungseinrichtung (12A, 12B) gekoppelt ist, um den komprimierten Code aufzuzeichnen,

wobei eine jede der Übertragereinrichtungen (13A, 23B) eine Auzeichnungsspaltlänge besitzt, um eine Spurteilung aufzuzeichnen, wobei die Spaltlänge in etwa gleich der Spurteilung ist, die durch die Übertragereinrichtung (13A, 13B) aufgezeichnet ist, wenn das Band mit der zweiten Geschwindigkeit angetrieben wird, und wobei die erste und zweite Übertragereinrichtung (13A, 13B) jeweils unterschiedliche Azimuthwinkel haben.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Übertragereinrichtung (13A, 13B) benachbarte Spuren (TA, TB) ohne dazwischenliegende Sicherheitsbänder aufzeichnen, wenn das Band mit der zweiten Geschwindigkeit angetrieben wird.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kompressionscodiereinrichtung (8-10) einen Orthogonal-Transformierungs-Codierer aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 3, wobei der Orthogonal-Transformierungs-Codierer ein diskreter Kosinustransformierungs- Codierer ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aufzeichnungseinrichtung einen Kanal-Codierer (11) aufweist, um den Komprimierungscode zur Aufzeichnung zu codieren.

6. Gerät nach Anspruch 5, wobei der Kanal-Codierer eine adaptive Scramble-Schaltung (41) aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 6, wobei die adaptive Scramble-Schaltung (41) M Scramble-Schaltungen aufweist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das vertikale Bilddatenintervall ein Teilbild der Luminanz- und Farbdifferenzsignale umfaßt.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das vertikale Bilddatenintervall ein Vollbild der Luminanz- und Farbdifferenzsignale umfaßt.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Aufzeichnungsspaltlänge der ersten und zweiten Übertragereinrichtung (13A, 13B) so ist, um eine Spurteilung von 6µm aufzuzeichnen, wenn das Band mit der ersten Geschwindigkeit angetrieben wird, und eine Spurteilung von 9µm, wenn das Band mit der zweiten Geschwindigkeit angetrieben wird.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Aufzeichnungsspaltlänge der ersten und zweiten Übertragereinrichtung ungefähr 9µm beträgt.