DE69224091T2

DE69224091T2 - Methode und Apparat zur Aufzeichnung von digitalen Signalen

Info

Publication number: DE69224091T2
Application number: DE1992624091
Authority: DE
Inventors: Kimitoshi Hongo; Ken Onishi; Yukari Ono; Kazuhiro Sugiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: EP0503859B1; DE69224091D1; EP0503859A2; EP0503859A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsverfahren für digitale Signale zum Aufzeichnen eines digitalen Videosignals und eines digitalen Audiosignals auf einem Aufzeichnungsmedium nach Hinzufügung eines Fehlerkorrekturcodes zu diesen Signalen.
Für die Aufzeichnung eines Videosignals und eines Audiosignals auf einem Band für einen Videorecorder (VTR) mit Hilfe eines rotierenden magnetischen Kopfes wurde das folgende Aufzeichnungsverfahren für digitale Signale durch die vorliegenden Erfinder vorgeschlagen, das die Fähigkeit für eine zuverlässigere Fehlerkorrektur über Fehlerbündel in der Bewegungsrichtung eines Bandes besitzt und außerdem ein effizientes verfügbares Aufzeichnungsformat für ein Band ohne Vergrößerung der Redundanz zur Verfügung stellt.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Audiosignal, das auf herkömmliche Art und Weise in Teilen aller Spuren aufgezeichnet wird, in n-Spuren, die aus m-Spuren ausgewählt wurden, die zur Aufzeichnung des Videosignales fur ein Feld ausgewählt sind, aufgezeichnet (die Zahl m ist eine ganze Zahl, die nicht niedriger als 3 ist, während die Zahl n auch eine ganze Zahl ist, die nicht niedriger als 2 ist; m ist jedoch größer als n) und zumindest das Audiosignal der Proben mit ungerader Zahl und die Audiosignale der Proben mit gerader Zahl werden auf verschiedenen Spuren getrennt derart aufgezeichnet, daß sie in der Richtung der Breite eines Bandes verteilt sind.
Durch das Einstellen von n-Audiosektoren für ein Feld wird die Länge eines Audiosektors pro Sektor so verlängert, daß die Fähigkeit zur Korrektur von Fehlern der Daten verbessert wird. Nebenbei werden die n-Sektoren in Richtung der Breite eines Bandes verteilt, um das Audiosignal der Probe mit ungerader Zahl getrennt von dem Audiosignal der Probe mit gerader Zahl aufzuzeichnen. Demgemäß kann die Hälfte der Daten gesichert werden, selbst wenn ein Fehlerbündel in Bewegungsrichtung eines Bandes auftritt aufgrund der Versetzung eines Magnetkopfes oder anderer Gründe, die Fähigkeit zur Korrektur von Fehlern wird verbessert und die Erhöhung der Redundanz beim Aufzeichnen wird vermieden.
Als ein derartiges Beispiel des oben beschriebenen Verfahrens wird die Aufzeichnung eines digitalen Signals auf einem VTR-Band in Falle von vier Kanälen beschrieben werden.
Figur 1 der begleitenden Zeichnungen ist ein Diagramm, das ein Aufzeichnungsformat auf einem Band eines Verfahrens zur Aufzeichnung digitaler Signale darstellt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Band für VTR's. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Videosektor, auf dem ein Videosignal aufgezeichnet wird; das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Audiosektor, der an der Seite am oberen Ende des Bandes angeordnet ist und auf dem ein Audiosignal aufgezeichnet wird; und das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen weiteren Audiosektor, der an der Seite am unteren Ende des Bandes angeordnet ist und auf dem ein Audiosignal aufgezeichnet wird. Auf dem Band 1 besteht ein einzelnes Segment aus zwei Spuren. Die Signale werden zur gleichen Zeit auf zwei derartigen Spuren in dem selben Segment aufgezeichnet. Und drei Segmente stellen ein Feld dar und sechs Segmente (= zwölf Spuren) bilden einen Rahmen.
Zur Aufzeichnung eines Signales auf dem Band 1 kann beispielsweise eine Vorrichtung, wie in Figur 2 gezeigt, nützlich sein. Während der Aufzeichnung von Signalen wird das Audiosignal, das von einem Eingabeterminal 5 für Audiosignale eingegeben wird, mit Hilfe eines A/D-Wandlers 6 in das digitale Signal umgewandelt, einer Verarbeitung wie beispielsweise einer Fehlerkorrekturcodierung in einem Schaltkreis 7 zur Verarbeitung von Audiosignalen unterworfen und daraufhin in einen Mischungsschaltkreis 11 gegeben. Andererseits wird das Videosignal, das von einem Ein gabeterminal 8 für Videosignale eingegeben wird, mit Hilfe eines A/D-Wandlers 9 in das digitale Signal umgewandelt, einer Verarbeitung wie beispielsweise einer Fehlerkorrekturcodierung in einem Schaltkreis zur Verarbeitung von Videosignalen unterworfen und daraufhin an den Mischungsschaltkreis 11 übermittelt.
In dem Mischungsschaltkreis 11 werden die Videodaten mit den Audiodaten gemischt. Die gemischten Daten werden in einem Modulationsschaltkreis 12 moduliert, mit Hilfe eines Aufzeichnungsverstärkers 13 verstärkt um daraufhin auf einem Segment mit Hilfe eines Aufzeichnungskopfes 14 aufgezeichnet, der auf einer rotierenden Trommel 20 befestigt ist. Die Daten, die in dem Mischungsschaltkreis 11 gemischt wurden, werden ebenfalls in einem Modulationsschaltkreis 15 modu liert, mit Hilfe eines Aufzeichnungsverstärkers 16 verstärkt und daraufhin mit Hilfe eines Aufzeichnungskopfes 17 auf dem anderen Segment aufgezeichnet, das dem erstgenannten Segment benachbart ist. Durch wechselweises Wiederholen dieses Vorganges werden die Daten kontinuierlich auf dem Band 1 aufgezeichnet.
Figur 3 ist ein Diagramm, das als ein Beispiel des Standes der Technik die Aufnahmezeitbeziehung für die Aufnahme eines Signals auf dem Band 1 zeigt. Ein Audiosektor ist an dem hintersten Bereich eines Feldes und an dem führenden Bereich des anderen Feldes angeordnet, wobei beide Felder einander innerhalb eines Rahmens gegenüberstehen. Die Aufzeichnung eines Audiosignals wird über die Grenze zwischen diesen zwei Feldern hinweg durchgeführt. Wenn die Abtastfrequenz 48 kHz beträgt und die Feldfrequenz eines Videosignals 60 Hz beträgt ist die Zahl von Audiosignalproben, die in einem einzelnen Feld aufgezeichnet werden: 48.000/60 = 800. Jedes Feld besitzt lediglich einen Audiosektor, was bedeutet, daß 800 Audiosignalproben pro Kanal in einem derartigen Audiosektor aufgezeichnet werden.
Figur 4 ist ein Diagramm, das die Anordnung von Aufnahmekanälen in Audiosektoren zeigt. Ein Audiosektor ist tatsächlich durch eine Lücke halbiert und folglich ist er in vier Bereiche unterteilt. Im Ergebnis werden Audiosignale von verschiedenen Kanälen in den entsprechenden vier Bereichen aufgezeichnet. Zusätzlich werden die Daten, denen eine ungerade Ordnungszahl gegeben wurde, in dem Audiosektor 3 aufgezeichnet, der an dem oberen Endbereich des Bandes sich befindet. Die Daten, denen eine gerade Ordnungszahl gegeben wurde werden andererseits in dem Audiosektor 4 aufgezeichnet, der an dem unteren Bereich des Bandes sich befindet. Durch diese Anordnung können zumindest die Hälfte dieser Daten gesichert werden, selbst im Falle daß entweder die Daten des Audiosektors 3 oder die Daten des Audiosektors 4 aufgrund von Fehlerbündeln auf dem Band 1 verlorengehen, und eine Fehlerkorrektur ist möglich. In dem Audiosektor 3 werden die Daten der Kanäle (im folgenden als "CH" bezeichnet) 1 und 3 auf der Seite des Videosektors 2 aufgezeichnet, während die Daten der CH's 2 und 4 auf der Seite des Bandendes aufgezeichnet werden. Demgegenüber werden in dem Audiosektor 4 die Daten der CH's 2 und 4 auf der Seite des Videosektors 2 aufgezeichnet, während die Daten der CH's 1 und 3 auf der Seite des Bandendes aufgezeichnet werden. Durch ein derartiges Aufzeichnungsverfahren ist es selbst in dem Falle des Auftretens eines Fehlerbündels an beiden Enden des Bandes 1 möglich, die Hälfte der Daten zu retten und Fehlerkorrektur durchzuführen, solange wie die Breite eines derartigen Fehlers nicht oberhalb eines bestimmten Bereiches ist.
Figur 5 ist ein Diagramm, das als ein Beispiel des Standes der Technik eine Datenstruktur eines Audiosektors darstellt. Jeder Audiosektor, der durch eine Lücke 2 geteilt wurde, besteht aus dreißig (30) Datenblöcke, die jeweils von # 0 bis #29 numeriert sind. Weiterhin werden ein Synchronsignal (Sync.), eine Blockadresse (ADR.), ein Identifikationssignal (ID.), eine Parität (Par.), Daten, ein innerer Code C1 und ein äußerer Code C2 sämtlich in einem einzelnen Datenblock aufgezeichnet, wobei ein Format wie in Figur 5 gezeigt, verwendet wird. Jeder Bereich aus 80 Bytes zwischen der Parität und dem inneren Code C1 in den Datenblöcken von # 0 bis # 19 wird zur Aufzeichnung von Daten verwendet. Und jeder Bereich aus 80 Bytes zwischen der Parität und dem inneren Code C1 in den Datenblöcken von # 20 bis # 29 wird zur Aufzeichnung des äußeren Codes C2 verwendet.
Figur 6 ist ein Diagramm, das als ein Beispiel des Standes Technik eine Struktur von Audiodaten in einem Feld darstellt. Ein Kopfbereich ist in Figur 6 ausgenommen. Ein Block für inneren Code C1 mit einem 8- Byte Prüfcode für die Daten von 80 Bytes wird zur Verfügung gestellt, so daß Fehler bis zu drei Bytes innerhalb des Blocks korrigiert werden können. Andererseits wird ein Block für äußeren Code C2 mit einem zehn Byte Prüf code für die Daten von zwanzig Bytes zur Verfügung gestellt, so daß jeder Block die Korrekturfähigkeit für Fehler bis zu vier Bytes besitzt mit der Hilfe eines Löschungskennzeichens von einem Decodierer für inneren Code C1.
Bei den oben beschriebenen Beispiel des Standes der Technik wird ein Audiosektor nicht bei jedem Videosektor zur Verfügung gestellt, sondern nur bei ausgewählten Videosektoren, so daß die Länge jedes Audiosektors verlängert wird und die Fähigkeit zur Korrek tur von Fehlern verbessert wird. Nebenbei werden diese Audiosektoren in Richtung der Breite eines Bandes verteilt und die Audiosignale sind in Gruppen von ungeraden Proben und geraden Proben aufgeteilt, um diese getrennt voneinander aufzuzeichnen, so daß ein Aufzeichnungsformat mit geringer Redundanz und verläßlicher Fähigkeit zur Korrektur über Fehlerbündel erhalten wird, die in der Bewegungsrichtung des Bandes 1 auftreten.
Da ein Videosektor und ein Audiosektor getrennt voneinander angeordnet sind verursacht dieses bei dem herkömmlichen Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Signale den Unterschied zwischen der Fähigkeit zur Korrektur zufälliger Fehler für Videosignale und derjenigen für Audiosignale. Nebenbei ist in Bezug auf Fehlerbündel die Fähigkeit zur Korrektur von Fehlern für Audiosignale niedrig. Bei digitalen Videorecordem für den Heimbereich ist es notwendig, die Videosignale bis hinunter zu etwa 10 - 20 Mbps und die Audiosignale bis hinunter zu etwa 100 - 200 kbps pro Kanal zu komprimieren, wobei die Kompressionsrate der Audiosignale etwa 1/100 derjenigen der Videosignale ist und es ist nicht vorteilhaft, getrennt voneinander Sektoren zur Verfügung zu stellen, was zu der Vergrößerung von Redundanz als auch zu der Verringerung der Codierungseffizienz führen wird.
In dem technischen Bericht IT90-12 des Instituts für Elektronische Information und Communikation, der "Studie der Codestruktur für digitale VTR im Heimbereich unter Verwendung überlagerten Codes" bezeichnet wird, werden neuere Aufzeichnungsverfahren diskutiert.
Es ist ein Ziel der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung digitaler Signale zur Verfügung zu stellen, die fähig ist, wesentlich die Fehlerkorrekturfähigkeiten für Videosignale und Audiosignale auszugleichen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von digitalen Signalen mit geringer Redundanz zur Verfügung zu stellen.
Es ist weiterhin ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von digitalen Signalen zur Verfügung zu stellen, bei de nen keine Notwendigkeit besteht, die Zahl der Aufzeichnungsbits zusätzlich zu vergrößern, selbst wenn die Zahl der Kanäle des Audiosignals sich ändert.
Bei einem Verfahren zur Aufzeichnung von digitalen Signalen gemäß Anspruch 1 und bei einer Vorrichtung zur digitalen Aufzeichnung gemäß Anspruch 2 wird ein Fehlerkorrekturcode zu den digitalen Audiodaten bzw. den digitalen Videodaten hinzugefügt. Daraufhin werden die digitalen Audiodaten und die digitalen Videodaten, die beide den Fehlerkorrekturcode enthalten, in einer überlagerten Beziehung aufgezeichnet. Der Bereich eines Aufzeichnungsbereiches für überlagerte Daten ist veränderlich in Abhängigkeit von der Zahl der Kanäle der digitalen Audiosignale.
Der überlagerte Code macht die Fähigkeit zur Korrektur von Fehlern für das Videosignal und das Audiosignal beinahe gleich. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren ist es bei der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, einen besonderen Bereich zur Verfügung zu stellen, der ausschließlich für die Aufzeichnung von lediglich Audiosignalen verwendet wird und die Redundanz beim Codieren ist gering. Die Audiosignale einer jeden Zahl von Kanäle kann ohne Änderung der Zahl der Aufzeichnungsbits aufgezeichnet werden.
Bei einem weiteren Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Signale gemäß Anspruch 3 und bei einer weiteren Vorrichtung zur digitalen Aufzeichnung gemäß Anspruch wird ein Fehlerkorrekturcode zu de digitalen Audiodaten bzw. den digitalen Videodaten hinzugefügt. Daraufhin werden die digitalen Audiodaten und die digitalen Videodaten, die beide den Fehlerkorrekturcode enthalten, in einer derartigen Weise aufgezeichnet, daß ein Teil der digitalen Videodaten durch die digitalen Audiodaten ersetzt werden. Der Umfang eines Aufzeichnungsbereiches für ersetzte Daten ist veränderlich in Abhängigkeit von der Zahl Kanäle an digitalen Audiosignalen.
Da die digitalen Audiodaten in dem Bereich aufgezeichnet werden, wo ein Teil der digitalen Videodaten aufgezeichnet werden sollen, ist die Fähigkeit zur Korrektur von Fehlern für das Audiosignal nahezu gleich derjenigen für das Videosignal. Im Unterschied zu den herkömmlichen Verfahren ist es bei der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, einen bestimmten Bereich zur Verfügung zu stellen, der ausschließlich zur Aufzeichnung von lediglich dem Audiosignal verwendet wird und die Redundanz beim Codieren ist gering. Die Audiosignale einer beliebigen Anzahl von Kanälen kann ohne Änderung der Anzahl von Aufzeichnungsbit aufgezeichnet werden.
Die Erfindung wird weiter in der folgenden genauen Beschreibung beschrieben werden, die mit Hilfe von Beispielen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, bei denen:
Figur 1 ein Diagramm ist, das als ein Beispiel des Standes der Technik ein Aufzeichnungsformat auf einem Band darstellt.
Figur 2 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines herkömmlichen digitalen Videorecorders zeigt.
Figur 3 ein Diagramm ist, das als ein Beispiel des Standes der Technik die Aufzeichnungszeitbeziehungen auf einem Band darstellt.
Figur 4 ein Diagramm ist, das als ein Beispiel des Standes der Technik eine Anordnung von Aufzeichnungskanälen in einem Audiosektor darstellt.
Figur 5 ein Diagramm ist, das als ein Beispiel des Standes der Technik eine Datenstruktur in einem Audiosektor darstellt.
Figur 6 ein Diagramm ist, das als eine herkömmliche Audiodatenstruktur eines einzelnen Feldes zeigt.
Figur 7 ein Diagramm ist, das ein Aufzeichnungsformat auf einem Band in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.
Figur 8 ein Diagramm ist, das sowohl die Aufzeichnungszeitbeziehungen als auch eine Datenstruktur auf einem Band der Erfindung darstellt.
Figur 9 ein Diagramm ist, das eine Struktur der Fehlerkorrektur in Beziehung auf Video- und Audiodaten in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Figur 10 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines digitalen Videorecorders gemäß der Erfindung zeigt.
Figur 11 ein Blockdiagramm ist, das eine Struktur eines hocheffizienten Codierers gemäß der Erfindung zeigt.
Figur 12 ein Diagramm ist, das eine weitere Struktur der Fehlerkorrektur in Beziehung auf Audiodaten in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.
Figur 13 ein Diagramm ist, das eine Struktur der Fehlerkorrektur in Beziehung auf Video- und Audiodaten in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Figur 7 ist ein Diagramm eines Aufzeichnungsformates auf einem Band bei dem Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Signale der Erfindung. In Figur 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Videoband für Videorecorder. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Spur zur Aufzeichnung von Audio- und Videosignalen. Darin beträgt die Breite des Bandes 1 6-8 mm, der Abstand (Neigung) der Spur 5-10 µm und die Spuraufzeichnungsdichte etwa 60-100 kbpi. Unter Berücksichtigung eines digitalen Videorecorders für den Heimgebrauch enthält ein Rahmen etwa vier Spuren.
Figur 8 stellt die Aufzeichnungszeitbeziehungen auf dem Band 1 und eine Datenstruktur der Erfindung dar. Innerhalb eines Feldes werden zwei Spuren gebildet und eine Spur besteht aus 116 Cl Blöcken, die von # bis #115 numeriert sind. Ein einzelner C1-Block besteht aus insgesamt 246 Bytes, einschließlich eines Synchronsignals (Sync.) aus zwei Bits, einem Identifikationssignal (ID.) aus drei Bits, Daten aus 225 Bits und einem C1-Prüfcode von 16 Bits. Die Videoda ten werden in dem 225-Byte-Datenbereich eines jeden der C1-Blöcke aufgezeichnet, die von #0 bis #107 numeriert sind, während ein C2-Prüfcode in dem 225-Bytes-Datenbereich eines jeden der C1-Blöcke aufgezeichnet wird, die von #108 bis #115 numeriert sind.
Figur 9 ist ein Diagramm, das die Strukturen von Videodaten, Audiodaten und Fehlerkorrekturcods der Erfindung zeigt. Die Videodaten bestehen aus einem Produktcode aus einem (241, 225, 17)-Reed-Solomon-Code (im folgenden als "RS"-Code bezeichnet) als ein C1- Code und einem (116, 108, 9)-RS-Code als einem C2- Code. Dabei ist ein (n, k, d)-RS-Code ein Code auf einem Galois-Feld GF (2&sup8;) und besitzt eine Codelänge = n, eine Informationslänge = k und einen Abstand zwischen den Codes = d. Die Audiodaten stellen einen (116, 100, 17)-RS als ein C3-Code dar. Figur 9 zeigt den Fall eines Audiosignals von 2-Kanälen, bei welchen die Datenmenge 400 Bits pro Spur beträgt. Die C3-codierten Audiodaten werden mod.-2 addiert in einern Bereich überlagert, in dem der C1-Prüfcode aufgezeichnet wird.
Die Raten eines Videosignals und eines Audiosignals werden beschrieben werden. Wenn als Videosignal ein (4 : 2 : 2) Komponentensignal in Übereinstimmung mit Rec. 601 der CCIR eingegeben wird, ist die Abtastfrequenz des Videosignals diejenige eines Y-Signals von 13,5 MHz und jedes eines R-Y-Signals und eines B-Y- Signals beträgt 6,75 MHz. Dementsprechend wird die gesamte Datenrate 216 Mbps betragen, wenn jedes Signal 8-Bit-quantisiert wird. Der Bereich zur Aufzeichnung von Videosignalen beträgt 225 x 108 = 24.300 Bits pro Spur, so daß seine Datenrate 23,328 Mbps betragen wird. Durch eine orthogonale Transformation oder ähnlichen Mitteln kann eine Kompression von 216 Mbps auf 23,328 Mbps durchgeführt werden.
Wenn die Abtastfrequenz des Audiosignals 48 kHz und die Quantisierungsbitzahl 16 Bit beträgt ist die Datenrate eines 2-Kanal-Audiosignals 2 x 48 x 16 = 1.536 kbps. Andererseits beträgt der Bereich zur Aufzeichnung von Audiosignalen 400 Bits pro Spur, so daß seine Datenrate 384 kbps betragen wird. Im Ergebnis wird das Audiosignal ebenfalls von 1.536 kbps auf 384 kbps komprimiert.
Als nächstes wird ein digitaler Videorecorder beschrieben werden, der das obige Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Signale verwirklicht. Figur 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines derartigen digitalen Videorecorders zeigt. In Figur 10 bezeichnet das Bezugszeichen 8 ein Videosignaleingabeterminal. Ein analoges Videosignal wird durch A/D- Wandler 9 in ein digitales Signal umgewandelt und daraufhin an einen hocheffizienten Codierer 31 gegeben. Der hocheffiziente Codierer 31 komprimiert das Videosignal mit der oben genannten Kompressionsrate (216 hinunter auf 23,328 Mbps). Figur 11 ist ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur des hocheffizienten Codierers 31 zeigt. Der hocheffiziente Codierer 31 umfaßt einen Schaltkreis 61 für orthogonale Transformation, der das Videosignal aufteilt in beispielsweise Blöcke von jeweils 8 x 8 Pixeln und 64 Koeffizienten erhält durch Durchführung einer orthogonalen Transformation wie beispielsweise einer diskreten Cosinus Transformation (DCT); einen Verzögerungsschaltkreis 62, der die Koeffizienten verzögert und diese dann an ein Schaltkreis 64 zur Codierung mit variabler Länge überträgt; einen Bezugsquantisierungsschaltkreis 63, der eine Referenzquantisierung für die Koeffizienten durchführt; einen Schaltkreis zur Steuerung der Bitzahl, der die Gesamtzahl von Bits berechnet innerhalb eines festgelegten Blocks und ein Kontrollsignal an den Schaltkreis 64 zur Codierung mit variabler Länge sendet, um die Bitzahl konstant zu halten; und den oben genannten Schaltkreis 64 zur Codierung mit variabler Länge, der eine Codierung durchführt um die benötigte Bitzahl (d.h. Rate) innerhalb 23,328 Mbps gemäß dem Kontrollsignal zu halten. Die mit variabler Länge codierten Videodaten werden an einen Fehlerkorrekturcodierer 33 zur Fehlerkorrekturcodierung gegeben.
In Figur 10 stellt das Bezugszeichen 5 ein Audiosignaleingabeterminal dar. Ein A/D-Wandler 6 wandelt ein analoges Audiosignal in ein digitales Signal um und gibt dieses in einen hocheffizienten Codierer 32 ein. Der hocheffiziente Codierer 32 besitzt dieselbe innere Struktur wie der hocheffiziente Codierer 32 und komprimiert das Audiosignal mit der oben genannten Kompressionsrate: 1.536 hinunter auf 384 kbps. Die mit variabler Länge codierten Audiodaten werden an einen Fehlerkorrekturcodierer 34 zur Fehlerkorrekturcodierung gegeben. Sowohl die korrekturcodierten Videodaten als auch Audiodaten werden an einen Mischund Formatierungsschaltkreis 35 gegeben. Der Mischund Formatierungsschaltkreis 35 mischt diese Daten und erzeugt ein Aufzeichnungsformat. Ein Modulator 36 transformiert ein derartiges Aufzeichnungsformat in ein bestimmtes Muster, um es auf dem Band 1 aufzuzeichnen. Dieses Muster wird verstärkt durch einen Aufzeichnungsverstärker 37 und wird auf dem Band 1 mittels eines Magnetkopfes 40 aufgezeichnet, der auf einer sich drehenden Trommel 39 befestigt ist, wenn eine Auswahlvorrichtung 38 auf die Aufzeichnungsseite umgeschaltet wird.
Die Bezugszeichen 41 bis 51 bezeichnen Komponenten, die auf der Seite eines Decodierers angeordnet sind. Wenn die Auswahlvorrichtung 38 auf die wiedergebende Seite umgeschaltet wird, werden die Daten, die auf dem Band 1 aufgezeichnet wurden, durch den Magnetkopf wiedergegeben und durch einen wiedergebenden Ver stärker 41 verstärkt. Daraufhin werden die Daten in einem Demodulator 42 eingegeben. Der Demodulator 42 demoduliert das Datenmuster, das auf dem Band 1 aufgezeichnet wurde, in das ursprüngliche Aufzeichnungsformat und das demodulierte Aufzeichnungsformat wird synchron durch einen Schaltkreis 43 zur synchronen Trennung und ID-Erfassung getrennt, daraufhin an einen Fehlerkorrekturdecodierer 44 gegeben. Der Fehlerkorrekturdecodierer 44 identifiziert den überlagerten Bereich als eine Löschung und führt unter Verwendung des C1-Codes vier Löschungen + sechs Fehlerkorrekturen aus, um die ursprünglichen Videodaten zu erhalten. Das Fehlermuster einer Löschungsstelle, das derart erhalten wird, wird als ein C3-Code + den Aufzeichnungs- und Wiedergabefehler erkannt und wird an einen Fehlerkorrekturdecoder 45 gegeben. Der Fehlerkorrekturdecoder 45 führt eine C3-Decodierung auf dem Fehlermuster der Löschstelle aus, so daß die ursprünglichen Audiodaten erhalten werden.
Ein hocheffizienter Decodierer 46 führt auf dem Ausgabesignal von dem Fehlerkorrekturdecodierer 44 eine Decodierung mit variabler Länge und eine umgekehrte orthogonale Transformation aus, erhält die ursprünglichen Videosignale von 8 x 8 Pixeln und gibt ein derartiges Videosignal an einen D/A-Wandler 48. Der D/A-Wandler 48 wandelt das Videosignal in analoge Form, wobei danach das ursprüngliche Videosignal von einem Ausgabeterminal 50 ausgegeben wird. Andererseits führt ein hocheffizienter Decodierer 47 mit dem Ausgabesignal von dem Fehlerkorrekturdecodierer 45 dieselbe Verarbeitung wie der hocheffiziente Decodierer 46 aus, erhält das ursprüngliche Audiosignal und gibt die Daten an einen D/A-Wandler 494) Der D/A-Wandler 49 wandelt die Daten in analoge Form, wobei anschließend das ursprüngliche Audiosignal von einem Ausgabeterminal 51 ausgegeben wird.
Im folgenden wird der Betrieb beschrieben werden. Die Video- und Audiosignale, die von den Eingabeterminalen 8 und 5 ausgegeben werden, werden einzeln digitalisiert durch die A/D-Wandler 9 und 6 und durch die hocheffizienten Codierer 31 und 32 auf die vorbestimmte Rate, die oben beschrieben wurde, komprimiert. In dem Fehlerkorrekturcodierer 33 werden die Videodaten zuerst C2-codiert in den (116, 108, 9) RS- Code, danach C1-codiert in den (241, 225, 17) RC-Code. Andererseits werden in dem Fehlerkorrekturcodierer 34 die Audiodaten C3-codiert in den (116, 100, 17) RS-Code. Die fehlerkorrektur-codierten Daten wer den in dem Misch- und Formatierschaltkreis 35 überlagert, wie in Figur 8 gezeigt formatiert und an den Modulator 36 übertragen. Die Daten, die durch den Modulator 36 digital moduliert wurden, werden durch den Aufzeichnungsverstärker 37 und die Auswahlvor richtung 38 gegeben und auf dem Band 1 mittels des Magnetkopfes 40 aufgezeichnet.
Bei der Wiedergabe der Daten werden die aufgezeichneten Daten durch den Magnetkopf 40 aus dem Band 1 wiedergegeben und durch die Auswahlvorrichtung 38, den wiedergebenden Verstärker 41 und dem Demodulator 42 hindurchgesandt. Im Ergebnis werden die digitalen Signale mit dem ursprünglichen Format wiedergegeben. Das ursprüngliche Aufzeichnungsformat wird gleichzeitig in dem Schaltkreis 43 für synchrone Trennung und ID-Erfassung synchron getrennt und an den Fehlerkorrekturdecodierer 44 gegeben. Der Fehlerkorrekturdecordierer 44 erkennt den überlagerten Bereich als eine Löschung und führt unter Verwendung des C1-Codes vier Löschungen + sechs Fehlerkorrektur aus. Das Fehlermuster einer Löschstelle, das so erhalten wurde, wird als die C3-Codedaten + den Aufzeichnungs- und Wiedergabefehler erkannt. In dem Fehlerkorrekturdecodierer 45 wird das Fehlermuster der Löschstelle C-3 codiert und die ursprünglichen Audiodaten werden erhalten. Im Falle, daß eine Korrektur unter Verwendung des C1-Codes nicht möglich war, wird ein fragliches Codewort gekennzeichnet und unter Verwendung des C2- Codes wird ein Korrekturvorgang durchgeführt, der ähnlich demjenigen ist im Falle, daß es keine Überlagerung gibt. Auf diese Weise werden die ursprünglichen Videodaten erhalten. Im Falle, daß eine Fehlerkorrektur unmöglich ist, wird eine Fehlererfassung ausgeführt und daraufhin ein Kennzeichen zusammen mit den Daten gesandt. In dem hocheffizienten Decodierer 46 werden die Videodaten, die von dem Fehlerkorrekturdecodierer 44 geliefert werden, einer Decodierung mit variabler Länge und einer umgekehrten orthogonalen Transformation unterzogen und in das ursprüngliche Videosignal von 8 x 8 Pixeln decodiert, die daraufhin in das analoge Signal mittels des D/A- Wandlers 48 umgewandelt werden. Das ursprüngliche Videosignal wird von dem Ausgabeterminal 50 ausgegeben. Wenn in dieser Phase irgendein Fehler erfaßt wird, wird eine Interpolation (beispielsweise eine Permutation unter Verwendung von Daten, die in einem Feld voreinander aufgezeichnet wurden) durchgeführt. Die Audiodaten von dem Fehlerkorrekturdecodierer 45 werden entsprechend in dem hocheffizienten Decodierer 47 und dem D/A-Wandler 49 verarbeitet und das ursprüngliche Audiosignal wird von dem Ausgabeterminal 51 ausgegeben.
Die oben beschriebene Ausführungsform wurde bezüglich des Audiosignals von 2-Kanälen beschrieben. Im Falle des Audiosignals eines einzelnen Kanals, wie in Figur 12(a) gezeigt, wird das Audiosignal einer hocheffizenten Codierung in einem Bereich von 2 x 100 = 200 Bits pro Spur unterzogen, um die C3-Fehlerkorrekturcodierung durchzuführen. Bei dem Audiosignal von 4- Kanälen wie in Figur 12(c) gezeigt wird weiterhin eine hocheffiziente Codierung in einem Bereich von 8 x 100 = 800 Bits pro Spur durchgeführt, um die C3- Fehlerkorrekturcodierung durchzuführen. Der Überlage rungsbereich ändert sich, wie beschrieben, in Abhängigkeit von der Zahl der Audiosignalkanäle. In diesem Falle kann in dem Bereich zur Aufzeichnung des Identifikationssignals (ID.) ein Signal aufgezeichnet werden, das fähig ist, die Kanalzahl zu identifizie ren. Bei der Erfassung der Kanalzahl in einem Überlagerungsbereich aus dem Identifikationssignal wird die Zahl der Audiosignalkanäle deutlich und es ist möglich, das Verfahren zur Korrektur von Fehlern zu steuern.
Wie in dem technischen Bericht IT90-12 des Instituts für Elektronische Information und Kommunikation, der betitelt ist "Studie der Codestruktur für digitale VTR's im Heimbereich unter Verwendung eines überlagerten Codes", von Yoshida et al. erklärt, ist es möglich, die Korrekturfähigkeiten für die Video- und Audiosignale nahezu gleich zu machen. Nebenbei ist es auch möglich, die Fehlerkorrekturfähigkeiten für die Video- und Audiosignale durch Änderung einer Struktur des C3-Codes zu steuern.
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Bei der oben genannten Ausführungsform wird der Audiosektor dem Videosektor überlagert. Andererseits wird bei dieser Ausführungsform ein Teil des Videosektors durch den Audiosektor ersetzt.
Figur 13 ist ein Diagramm, das die Struktur von Videodaten, Audiodaten und Fehlerkorrekturcodes zeigt. Die Videodaten bestehen aus einem Produktcode eines (241, 225, 17) RS-Codes als einen C1-Code und einem (116, 108, 9) RS-Code als einem C2-Code. Die Audiodaten stellen einen (116, 100, 17) RS als einen C3- Code dar. Figur 13 zeigt den Fall eines Audiosignales von 2-Kanälen, bei dem die Datenmenge 400 Bits pro Spur beträgt. Die C3 codierten Audiodaten werden in einem Bereich aufgezeichnet, in dem ein Teil des C1- Codes gelöscht ist. D.h. er ist mod.-2-addiert unter der Bedingung, daß ein Teil des C1-Codes "0"-Daten bleiben.
In dieser Ausführungsform ist es möglich, die Korrekturfähigkeiten für die Video- und Audiosignale nahezu gleich zu machen, wie in dem technischen Bericht IT90-12 des Instituts für Elektronische Information und Kommunikation, von Yoshida et al. erläutert wird, der "Studie der Codestruktur für digitale VTR's im Heimbereich unter Verwendung eines überlagerten Codes" betitelt ist. Die hauptsächlichen Funktionen dieser Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der oben genannten Ausführungsform und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
Wie oben beschrieben werden gemäß der Erfindung das digitale Videosignal bzw. das digitale Audiosignal einer jeweiligen Fehlerkorrekturcodierung unterzogen. Und die Audiodaten mit dem Fehlerkorrekturcode werden den Videodaten mit dem Fehlerkorrekturcode zur Aufzeichnung überlagert. Oder ein Teil der Videodaten mit dem Fehlerkorrekturcode werden durch die Audiodaten mit dem Fehlerkorrekturcode zur Aufzeichnung ersetzt. Im Ergebnis werden die Korrekturfähigkeiten für die Video- und Äudiosignale nahezu gleich. Weiterhin kann ein Verfahren zur Aufzeichnung von digitalen Signalen mit geringer Redundanz erzielt werden.
Da der Bereich, in dem die Audiodaten mit dem Fehlerkorrekturcode den Videodaten mit dem Fehlerkorrekturcode überlagert werden oder der Bereich, in dem ein Teil der Videodaten mit den Fehlerkorrekturcode durch die Audiodaten mit dem Fehlerkorrekturcode ersetzt werden, veränderlich gemacht wurde gemäß der Zahl von Audiosignalkanälen besteht bei der Erfindung auch keine Notwendigkeit, um zusätzlich die Zahl der Aufzeichnungsbits zu erhöhen, selbst wenn die Zahl der Audiosignalkanäle sich ändert.
Die vorliegende Ausführungsform ist erläuternd und nicht beschränkend, da der Umfang der Erfindung bestimmt wird eher durch die anhängenden Ansprüche als durch die Beschreibung, die ihnen vorangeht.

Claims

1. Aufzeichnungsverfahren für digitale Signale zur Aufzeichnung eines digitalen Videosignals und eines digitalen Audiosignals auf einem Aufzeichnungsmedium, das die folgenden Schritte umfaßt:

Kodierung des digitalen Videosignals, um kodierte Videodaten zu erhalten;

Kodierung des digitalen Audiosignals, um kodierte Audiodaten zu erhalten;

Erhalten eines Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Videosignales verursacht wurde;

Erhalt eines Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Audiosignales verursacht wurde;

Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zu den kodierten Videodaten, um Videodaten mit Korrekturcode zu erhalten und Aufzeichnung der Videodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium; und

Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zu den kodierten Audiodaten, um Audiodaten mit Korrekturcode zu erhalten und Aufzeichnung der Audiodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium durch Überlagerung dieser über die Videodaten mit Korrekturcode; wobei der Aufzeichnungsbereich, in dem die Audiodaten mit Korrekturcode aufgezeichnet werden, mit einer Überlagerungsbeziehung zu den Videodaten mit Korrekturcode variabel ist in Abhängigkeit von der Zahl der Kanäle des digitalen Audiosignals.

2. Aufzeichnungsvorrichtung für digitale Signale zur Eingabe eines analogen Videosignals und eines analogen Audiosignals und Aufzeichnung von Videodaten und Audiodaten auf ein Aufzeichnungsmedium, die umfaßt:

eine Vorrichtung (9) zur Umwandlung des analogen Videosignals in ein digitales Videosignal;

eine Vorrichtung (6) zur Umwandlung des analogen Audiosignals in ein digitales Audiosignal;

eine erste Kodierungsvorrichtung (31) zur Kodierung des digitalen Videosignals, um kodierte Videodaten zu erhalten;

eine zweite Kodierungsvorrichtung (32) zur Kodierung des digitalen Audiosignals, um kodierte Audiodaten zu erhalten;

eine Vorrichtung (33), zum Erhalt eines Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Videosignals verursacht wird, und zum Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zu den kodierten Videodaten, um Videodaten mit Korrekturcode zu erhalten;

eine Vorrichtung (34), zum Erhalt eines Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Audiosignales verursacht wird, und zum Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zu den kodierten Audiodaten, um Audiodaten mit Korrekturcode zu erhalten; und

eine Vorrichtung (35 bis 40) zur Aufzeich nung der Videodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium und zum Aufzeichnen der Audiodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium durch Überlagerung dieser über die Videodaten mit Korrekturcode; wobei

der Aufzeichnungsbereich, in dem die Audiodaten mit Korrekturcode unter einer Überlagerungsbeziehung zu den Videodaten mit Korrekturcode aufgezeichnet werden variabel ist in Abhängigkeit von der Zahl der Kanäle des digitalen Audiosignals.

3. Aufzeichnungsverfahren für digitale Signale zur Aufzeichnung eines digitalen Videosignals und eines digitalen Audiosignals auf einem Aufzeichnungsmedium, das die folgenden Schritte umfaßt:

Kodierung der digitalen Videosignale, um kodierte Videodaten zu erhalten;

Kodierung der digitalen Audiosignale, um kodierte Audiodaten zu erhalten;

Erhalten eines Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Videosignals verursacht wird;

Erhalten eines Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Audiosignals verursacht wird;

Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zu den kodierten Audiodaten, um Audiodaten mit Korrekturcode zu erhalten und Aufzeichnung der Audiodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium durch Ersetzen eines Teils der Videodaten mit Korrekturcode durch die Audiodaten mit Korrekturcode; wobei

der Aufzeichnungsbereich, in dem die Audiodaten mit Korrekturcode unter einer Ersetzungsbeziehung zu einem Teil der Videodaten mit Korrekturcode aufgezeichnet werden variabel ist in Abhängigkeit von der Zahl der Kanäle des digitalen Audiosignals.

4. Aufzeichnungsverfahren für digitale Signale gemäß den Ansprüchen 1 oder 3, wobei die Datenrate komprimiert wird durch Verwendung einer orthogonalen Transformation, wenn die digitalen Videosignale und die digitalen Audiosignale kodiert werden.

5. Aufzeichnungsvorrichtung für digitale Signale zur Eingabe eines analogen Videosignals und eines analogen Audiosignals und Aufzeichnung von Videodaten und Audiodaten auf einem Aufzeichnungsmedium, die umfaßt:

eine Vorrichtung (33) zum Erhalt eines Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung des digitalen Videosignals verursacht wird, und zum Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Videodaten zu den kodierten Videodaten, um Videodaten mit Korrekturcode zu erhalten;

eine Vorrichtung (34), zum Erhalt eines Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zur Korrektur eines Fehlers, der durch die Kodierung der digitalen Audiodaten verursacht wird, und zum Hinzufügen des Fehlerkorrekturcodes für Audiodaten zu den kodierten Audiodaten, um Audiodaten mit Korrekturcode zu erhalten; und

eine Vorrichtung (35, 40) zur Aufzeichnung der Videodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium und zum Aufzeichnen der Audiodaten mit Korrekturcode auf dem Aufzeichnungsmedium durch Ersetzen eines Teils der Videodaten mit Korrekturcode durch die Audiodaten mit Korrekturcode; wobei

der Aufzeichnungsbereich, in dem die Audiodaten mit Korrekturcode unter einer Ersetzungsbeziehung zu einem Teil der Videodaten mit Korrekturcode aufgezeichnet werden, variabel ist in Abhängigkeit von der Zahl der Kanäle des digitalen Audiosignals.

6. Aufzeichnungsvorrichtung für digitale Signale nach Anspruch 2 oder 5,

wobei die genannte erste Kodierungsvorrichtung (31) umfaßt:

einen Schaltkreis (61) für orthogonale Transformation Zur Aufteilung des digitalen Videosignals in Blöcke, die jeweils eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, und zur Durchführung einer orthogonalen Transformation auf jedem Block, um Koeffizienten zu erhalten,

einen Quantisierungsschaltkreis (63) zur Quantisierung der Koeffizienten und

einen Variable-Länge kodierenden Schaltkreis (64) zur Kodierung mit variabler Länge einer Ausgabe des Quantisierungsschaltkreises,

wobei die genannte zweite Kodierungsvorrichtung (32) umfaßt:

einen Schaltkreis für orthogonale Transformation zur Aufteilung des digitalen Audiosignals in Blöcke, wobei jeder Block eine Vielzahl von Pixeln aufweist, und zur Durchführung einer orthogonalen Transformation auf jedem Block, um Koeffizienten zu erhalten,

einen Quantisierungsschaltkreis zur Quantisierung der Koeffizienten und

einen Variable-Länge kodierenden Schaltkreis zur Kodierung mit einer variabler Länge einer Aus gabe des Quantisierungsschaltkreises.