DE69227795T2

DE69227795T2 - Kodiereinrichtung für digitale Signale mit verbesserter Kanal-Blockkodierung

Info

Publication number: DE69227795T2
Application number: DE69227795T
Authority: DE
Inventors: Kazuharu C/O Intellectual Prop. Div. Minato-Ku Tokyo 105 Niimura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-30
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2012-03-28
Also published as: US5365231A; KR920018722A; KR960004577B1; EP0511498B1; DE69227795D1; EP0511498A3; EP0511498A2

Description

Kodiereinrichtung für digitale Signale mit verbesserter Kanal-Blockcodierung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Codiereinrichtung bzw. ein Codiergerät und insbesondere eine Codiereinrichtung mit verbesserter Kanal-Blockcodierung, die verwendet wird, um ein digitales Signal, wie etwa ein Videosignal, in ein Codewort zu wandeln und das Codewort aufzuzeichnen oder wiederzugeben.
Es sind bereits Geräte entwickelt worden, die ein Signal mit Näherungskorrelation, wie etwa ein Farbvideosignal eines hochauflösenden Fernsehsystems (HDTV) abtasten, um es in digitale Daten von m Bit pro Abtastung, z. B. 8 Bit (ein Wort), zu wandeln und dann diese Daten auf einem Videobandrecorder (VTR) für spätere Wiedergabe aufzuzeichnen.
Wenn 8-Bit-Daten aufgezeichnet werden, wie es bei einem solchen Gerät der Fall ist, erscheinen binäre Pegel, "1" 5 und "0", des Aufzeichnungssignals dabei nicht gleichmäßig, so daß das Aufzeichnungssignal wahrscheinlich eine Gleichstromkomponente enthält. Da der Magnetkopf eines gewöhnlichen Aufzeichnungs/Wiedergabegeräts die Gleichstromkomponente nicht vor der Wiedergabe reproduzieren bzw. reduzieren kann, wird das Aufzeichnungssignal einem Codierprozeß mit Kanal-Blockcodierung unterzogen, damit es keine Gleichstromkomponente besitzt.
Die Kanal-Blockcodierung, die in dem Codierprozeß im Falle einer solchen Aufzeichnung enthalten ist, sollte durchgeführt werden, um so den DSV-Wert (digitale Summen variation) des Aufzeichnungssignals so klein wie möglich zu machen. Der "DSV" ist ein Wert, der durch Integrieren eines binären Pegels "1" oder "0" in Verbindung mit "+1" bzw. "-1" gewonnen wird und besitzt einen Wert an einem beliebigen Zeitpunkt oder in einer beliebigen Zeitperiode. Für den Fall, daß eine DSV für aufeinanderfolgende Binärsignale vom Beginn an gewonnen wird, besitzt das Aufzeichnungssignal eine Gleichstromkomponente, wenn die DSV unendlich ansteigt oder abfällt, während das Aufzeichnungssignal keine Gleichstromkomponente besitzt, wenn die DSV endlich ist.
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das ein konventionelles Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät zeigt, das ein Farbvideosignal, wie oben erläutert, digitalisiert und das digitale Signal auf einem Videorecorder aufzeichnet oder das aufgezeichnete Signal davon wiedergibt, wie in der veröffentlichten, ungeprüften, japanischen Anmeldung Nr. 58-75950 offenbart ist. Ein von einem Eingangsanschluß 1 eingegebenes Videosignal wird in ein paralleles 8-Bit-Digitalsignal durch einen A/D-Wandler 2 gewandelt, und dieses digitale Signal wird dann zu einer DSV-Steuercodierschaltung 103 gesendet. Die Codierschaltung 103 ersetzt das digitale Eingangssignal mit einem zugeordneten der 8-Bit-Wörter, die durch neues Anordnen der genannten, einzelnen 8-Bit-Datenwörter gemäß einer vorbestimmten Regel erzeugt sind.
In diesem Fall werden die Wörter, die ersetzt werden sollen, beispielsweise in einem Festspeicher (ROM) gespeichert, so daß das Zielwort, das die Eingabedaten ersetzen soll, durch Angeben der Adresse mit dem entsprechenden, natürlichen Binärcode von dem ROM ausgelesen wird, was zum Ersatz der Eingangsdaten mit dem ausgelesenen Wort führt. Die in dem D/A-Wandler 103 ersetzten Wörter werden in eine Inversionsverarbeitungsschaltung 104 eingegeben, die ihrerseits die eingegebenen Wörter beispielsweise Wort für Wort in komplementäre Wörter ändert.
In der Inversionsverarbeitungsschaltung 104 wird ein gewisses Wort direkt ausgegeben und ein diesem Wort folgendes Wort wird in ein Wort mit invertierten "1"en und "0"en umgestellt. Wenn beispielsweise ein Datenwort (DSVCC) "00110001" mit einem CDS-Wert (Codewort Digitalsumme) von -2 invertiert wird, wird es zu "11001110" gewandelt. Der CDS-Wert dieses Datenworts beträgt +2. Mit anderen Worten, ein dem von der Codierschaltung 103 eingegebenen Wort komplementäres Wort sieht derart aus, daß die positive oder negative Polarität seines CDS-Werts dem des ursprünglichen Worts entgegengesetzt ist. Auf diese Weise wird das Wort, wie es eingegeben ist, und das invertierte Wort abwechselnd von der Inversionsverarbeitungsschaltung 104 ausgegeben. Da ein Eingangsfarbvideosignal eine hohe Korrelation besitzt, ist leicht einzusehen, daß die DSV-Werte von Ausgangsdatenwörtern der Inversionsverarbeitungsschaltung 104 zu "0" konvergieren werden, wenn sie berechnet werden. Die Wörter von der Inversionsverarbeitungsschaltung 104 werden an einen Parallel/Seriell-Wandler 105 geliefert, damit sie in serielle Daten gewandelt werden. D. h. die 8-Bit-Paralleldaten werden in serielle Daten gewandelt, die dann an einen Videorecorderabschnitt 11 geliefert werden. In diesem Videorecorderabschnitt 11 werden Einfelddaten des Farbvideosignals auf einem Band als eine Vielzahl von Spuren aufgezeichnet.
Es ist anzumerken, daß der "CDS-Wert", der oben erwähnt ist, dem Wert der Summe von Codedaten eines Worts entspricht, wobei "1" und "0" den Codedaten "+1" bzw. "-1" entsprechen, und als Gewicht eines Codes bezeichnet wird. Der DSV-Wert ist daher ein akkumulierter bzw. aufsummierter Wert der CDS-Werte.
Danach wird das Band mit den Daten, die durch den Videorecorderabschnitt 11 in der obigen Weise aufgezeichnet sind, gespielt und die wiedergewonnenen Daten werden durch einen Seriell/Parallel-Wandler 107 in 8-Bit- Paralleldaten gewandelt. Diese Paralleldaten werden dann Wort für Wort in eine Rückinversionsverarbeitungsschaltung 108 eingegeben. Die Rückinversionsverarbeitungsschaltung 108 unterzieht das eingegebene Wort dem umgekehrten Prozeß wie dem, der zum Aufzeichnungszeitpunkt in der Inversionsverarbeitungsschaltung 104 ausgeführt wird, um das komplementäre Wort zum Aufzeichnungszeitpunkt zum ursprünglichen Wort zu rekonstruieren, Das rekonstruierte, ursprüngliche Wort von der Rückinversionsverarbeitungsschaltung 108 wird in eine DSV-Steuerdecodierschaltung 109 eingegeben. Diese Decodierschaltung 109 unterzieht das eingegebene Wort einer vollständig entgegengesetzten Verarbeitung, wie sie durch die Codierschaltung 103 des Aufzeichnungssystems durchgeführt wird, wodurch das eingegebene Wort zu Originaldigitaldaten rekonstruiert wird. Diesbezüglich besitzt die DSV-Steuerdecodierschaltung 109 ein RAM, und das durch diese Schaltung 109 gewonnene Wort wird zum ursprünglichen, natürlichen Binärcode. Dieser natürliche Binärcode wird in einen D/A- Wandler 50 eingegeben. Der D/A-Wandler 50 wandelt die digitalen Eingangsdaten in ein analoges Farbvideosignal, das an einen Ausgangsanschluß 60 gesendet wird.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 11A bis 11D 1 Probleme diskutiert werden, die dem obigen, konventionellen Signalverarbeitungssystem anhaften. Bei der allgemeinen, magnetischen Signalaufzeichnung/Wiedergabe besitzt ein wiedergegebenes bzw. wiederhergestelltes Signal eine Frequenzantwort, wie sie in Fig. 11A gezeigt ist. Diese Charakteristik zeigt die Ausgangsamplitudencharakteristik eines wiedergewonnenen Signals mit flacher Rauschvertei lung. Die Besonderheit dieser Charakteristik wird nachfolgend diskutiert. Bezug nehmend auf das Diagramm hat die Niederfrequenzkomponente, die durch den Pfeil A angedeutet ist, infolge der Differentialcharakteristik des Magnetkopfs ein niedriges C/N-Verhältnis (Träger/Rauschen). Die dazwischenliegende Frequenzkomponente, die durch den Pfeil B angedeutet ist, besitzt ein gutes C/N- Verhältnis; von dieser Komponente besitzt die Komponente geringer Frequenz ein höheres C/N-Verhältnis als diejenige mit höherer Frequenz. Die Hochfrequenzkomponente, die durch den Pfeil C angedeutet ist, besitzt infolge der Verluste eines Magnetbands und des Magnetkopfs ein geringes C/N-Verhältnis. Die Fehlerrate für ein Signal mit dem in Fig. 11B gezeigten Spektrum wird auf einen Übertragungspfad einschließlich der oben beschriebenen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gesendet und besitzt die Beziehung (a), (d) > (c), (b). Die Konzentration des Spektrums auf den Abschnitt mit gutem C/N-Verhältnis kann daher die Fehlerrate reduzieren, um ein Aufzeichnen mit hoher Dichte zu gewährleisten. In dem konventionellen Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, besitzt jedoch das Signal, das aufgezeichnet und wiedergegeben wird, viele Spektralkomponenten um (a) und (d) oder konzentriert mehr um (c) als um (b). Dies bedeutet, daß nicht immer von der Kapazität des Übertragungspfads (insbesondere das Magnetband, der Magnetkopf, etc.) am besten Gebrauch gemacht wird. Wenn das aufzuzeichnende Signal Bilddaten mit einer Korrelation sind, kann das konventionelle Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, die Niederfrequenzkomponente des Aufzeichnungs- oder Wiedergabesignals unterdrücken. Das Spektrum des Aufzeichnungssignals stimmt jedoch nicht mit der Charakteristik des Übertragungspfads überein, was bedeutet, daß der Abschnitt des Übertragungspfads mit einem guten C/N- Verhältnis nicht effektiv genutzt wird, wodurch die Bildqualität entsprechend herabgesetzt wird.
Mit anderen Worten, das konventionelle Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät, das ein analoges Videosignal in ein digitales Signal wandelt und das digitale Signal codiert, bevor es auf einem Videorecorder aufgezeichnet oder von ihm wiedergegeben wird, hat den ersten Nachteil dahingehend, daß, da das Spektrum des Aufzeichnungssignals nicht mit der Charakteristik des Übertragungspfads übereinstimmt, der Abschnitt des Übertragungspfads mit einem guten C/N-Verhältnis nicht effektiv genutzt werden kann, so daß die Bildqualität beim Aufzeichnen/- Wiedergeben dementsprechend vermindert ist.
Das obige, konventionelle Signalverarbeitungssystem besitzt den folgenden Nachteil. Das Band an Codes, die elektrisch in dem oben beschriebenen Signalverarbeitungssystem übertragen werden, ist breit und reicht von einem Niederfrequenzbereich zu einem Hochfrequenzbereich. Vorausgesetzt, daß die minimale Magnetisierungsinversionszeit mit Tmin und die Datentaktperiode mit T bezeichnet wird, dann ist Tmin/T als Dichteverhältnis DR definiert. Nach dem obigen Stand der Technik beträgt dieses DR 1 und das Aufzeichnungssignal enthält oft eine Hochfrequenzkomponente, was die Verwendung jenes Abschnitts notwendig macht, wo der Magnetkopf keine gute Charakteristik besitzt. Dies erhöht die Fehlerrate beim Aufzeichnen/- Wiedergeben und setzt die Qualität des Bildsignals beim Aufzeichnen/Wiedergeben herab.
D. h. das konventionelle Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät, das ein analoges Videosignal in ein digitales Signal wandelt und das digitale Signal codiert, bevor es auf einem Videorecorder aufgezeichnet oder von ihm wiedergegeben wird, besitzt den zweiten Nachteil dahinge hend, daß, da das Dichteverhältnis DR gleich "1" ist, das Aufzeichnungssignal wahrscheinlich viele Hochfrequenzkomponenten enthält, was das Band auf der Hochfrequenzseite des Signals, das auf einem Videorecorder aufzuzeichnen oder von ihm wiederzugeben ist, verbreitert. Dies erhöht die Fehlerrate beim Aufzeichnen/Wiedergeben und setzt die Qualität des Bildsignals beim Aufzeichnen/Wiedergeben herab.
Das obige konventionelle Signalverarbeitungssystem besitzt den folgenden Nachteil. Da das Band an Codes, die in dem oben beschriebenen Signalverarbeitungssystem elektrisch übertragen werden, breit ist und von einem Niederfreguenzbereich zu einem Hochfrequenzbereich reicht, wenn ein Videosignal eine fortlaufende Änderung aufweist, divergiert der DSV-Wert, so daß das Aufzeichnungssignal eine wesentliche Menge an Gleichstromkomponenten und Niederfrequenzenergie enthält. Dies erfordert den Einsatz jenes Abschnitts, wo der Magnetkopf keine gute Charakteristik hat, so daß die Fehlerrate beim Aufzeichnen/- Wiedergeben erhöht wird. Selbst wenn darüber hinaus das Videosignal keine Veränderung hat und auf dem gleichen Pegel bleibt, wird die Inversion Wort für Wort durchgeführt, so daß die maximale Magnetisierungsinversionszeit Tmax erhöht wird. Dies erhöht die Menge an Gleichstromkomponenten und Niederfrequenzenergie des Aufzeichnungssignals und erhöht ebenso die Fehlerrate beim Aufzeichnen/Wiedergeben. Da ferner die minimale Magnetisierungsinversionszeit Tmin die gleiche ist wie die Datentaktperiode T, wie oben erwähnt ist, wird das Dichteverhältnis DR zu "1", enthält das Aufzeichnungssignal oftmals eine Gleichstromkomponente und wird der Einsatz jenes Abschnitts notwendig, wo der Magnetkopf keine gute Charakteristik besitzt. Die Fehlerrate beim Aufzeichnen/Wiedergeben wird in dieser Hinsicht ebenfalls ansteigen. Kurz gesagt, das konventionelle Magnetaufzeich nungs/Wiedergabegerät hat den dritten Nachteil dahingehend, daß, da das auf dem Videorecorder 11 aufzuzeichnende Signal ein breites Band besitzt, die Qualität des Bildsignals beim Aufzeichnen/Wiedergeben gestört ist.
Das konventionelle Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät, das ein analoges Videosignal in ein digitales Signal wandelt und das digitale Signal codiert, bevor es auf einem Videorecorder aufgezeichnet oder von ihm wiedergegeben wird, hat daher den vierten Nachteil dahingehend, daß der DSV-Wert divergiert oder die maximale Magnetisierungsinversionszeit Tmax groß ist, so daß das Aufzeichnungssignal eine wesentliche Menge an Gleichstromkomponenten und Niederfrequenzenergie besitzt. Dies erhöht die Fehlerrate beim Wiedergeben und stört die Bildqualität. Da ferner das Dichteverhältnis DR gleich "1" ist, enthält das Aufzeichnungssignal wahrscheinlich viele Hochfrequenzkomponenten, was die Fehlerrate beim Aufzeichnen/Wiedergeben erhöht. Dies vermindert die Bildqualität weiter.
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument EP-A- 0 178 813 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zum Codieren von Binärdaten. Bei diesem Verfahren werden Datenwörter mit jeweils n Datenbit in Kanalwörter mit jeweils m Datenbit gewandelt, und NRZI-Codedaten werden von den Kanalwörtern gewonnen. Beim Wandlungsschritt wird ein Datenwort nicht in Echtzeit gewandelt, wenn das Datenwort ein bestimmtes Datenbitmuster hat oder wenn das Datenwort in einer bestimmten Beziehung zu benachbarten Datenwörtern ist. Dieses ungewandelte Datenwort wird in ein aufgebautes bzw. hergestelltes Kanalwort gewandelt, das zur Reduktion des DSV zu einem Zeitpunkt bestimmt ist, zu dem die vorbestimmte Anzahl an Datenwörtern, die in Echtzeit wandelbar sind, eingegeben worden sind oder zu dem ein anderes Datenwort, das ungewandelt bleiben soll, wieder eingegeben worden ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und fortschrittliches Codiergerät für ein digitales Signal mit verbesserter Kanal-Blockcodierung bereitzustellen, bei dem der DSV-Wert endlich und klein gemacht ist, so daß, wenn es insbesondere in einem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät verwendet wird, dieses Gerät zur Verbesserung der Bildqualität beim Aufzeichnen/Wiedergeben beitragen kann, indem die maximale Magnetisierungsinversionszeit klein eingestellt wird und das Dichteverhältnis erhöht wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Codiergeräts, das die Hochfrequenzkomponente eines Aufzeichnungssignals/Wiedergabesignals durch Erhöhen des Dichteverhältnisses unterdrücken kann, so daß, wenn es insbesondere in einem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät verwendet wird, es zur Verbesserung der Bildqualität beim Aufzeichnen/Wiedergeben beitragen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Codiergeräts, das die Konzentration des Spektrums eines codierten Bildsignals auf jenem Abschnitt eines Übertragungspfads mit einem guten C/N-Verhältnis erlaubt, so daß, wenn es insbesondere in einem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät verwendet wird, es deutlich die Fehlerrate beim Aufzeichnen/Wiedergeben verbessern kann, wodurch es zur Verbesserung der Bildqualität beim Aufzeichnen/Wiedergeben beiträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Codiereinrichtung bzw. ein Codiergerät bereitgestellt, die/das ein digitales Eingangssignal in ein vorbestimmtes Codewort wan delt, wobei in dem Codewort die minimale Anzahl an "0"en zwischen den Codes "1", die Änderungspunkte auf der Grundlage einer(s) NRZI-Rate bzw. -Betrags bedeuten und einer Magnetisierungsinversion entsprechen, Eins beträgt, das Codewort einen "1"-Bit-Zustand und einen "0"-Bit- Zustand entsprechend einem normalen und einem umgekehrten Zustand des digitalen Modulationssignals besitzt, und das Codiergerät umfaßt:
Codiermittel 3 zum Trennen des digitalen Eingangssignals mit m Bit (m: positiver Integer) in eine erste und eine zweite Gruppe, die hinsichtlich von 2m für das digitale Eingangssignal zulässigen Datenstücken vorbestimmt sind, zum Codieren jedes Datenstücks in der ersten Gruppe zu einem einzigen Codewort mit n Bit (n ist ein positiver Integer und größer als m) in Eins-zu-Eins-Entsprechung, und zum Codieren jedes Datenstücks in der zweiten Gruppe zu zwei Codewöttern mit jeweils n Bit in Eins-zu-Zwei- Entsprechung;
Codewortdigitalsumme (CDS)-Berechnungsmittel 4 zum Berechnen eines CDS-Werts für jedes der von den Codiermitteln 3 ausgegebenen Wörter;
Digitalsummenvariation (DSV)-Berechnungsmittel 7 zum Berechnen eines akkumulierten DSV-Werts der einzelnen von den Codiermitteln 3 ausgegebenen Wörter;
Codewählmittel 5 zum Wählen des einen der Codewörter, das einen nächsten akkumulierten DSV-Wert vermindert, der durch die DSV-Berechnungsmittel 7 zu berechnen ist, wenn die zwei n-Bit-Codewörter von den Codiermitteln 3 ausgegeben sind, gemäß dem CDS-Wert von den CDS-Berechnungsmitteln 4 und dem akkumulierten DSV-Wert von den DSV-Berechnungsmitteln 7;
Begrenzungsbiteinfügemittel 6 zum Erzeugen eines vorbestimmten Begrenzungsbits, das einen nächsten, akkumulierten, durch die DSV-Berechnungsmittel 7 zu berechnenden DSV-Wert vermindert, gemäß dem CDS-Wert von den CDS-Berechnungsmitteln 4 und dem akkumulierten DSV-Wert von den DSV-Berechnungsmitteln 7 und Einfügen des Begrenzungsbits in das einzige, von den Codiermitteln ausgegebene n-Bit- Codewort und das eine durch die Codewählmittel 5 ausgewählte Codewort; und
Übertragungsmittel (8-10) zum Übertragen eines codierten DSV-Codeworts mit insgesamt n+1 Bit, was aus dem Einfügen des vorbestimmten Begrenzungsbits durch die Begrenzungsbiteinfügemittel 6 resultiert,
wobei die Codiermittel 3 umfassen:
Mittel, um sowohl der ersten als auch der letzten Bitposition des einzigen n-Bit-Codeworts eine "0" zuzuweisen, wenn das Codieren in Eins-zu-Eins-Entsprechung durchgeführt wird; und
Mittel, um den ersten und letzten Bitpositionen von jedem der beiden n-Bit-Codewörter "1" und "0", "0" und "1" zuzuweisen, wenn das Codieren in Eins-zu-Zwei-Entsprechung durchgeführt wird.
Diese Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Codiergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A bis 2D Diagramme, die beispielhaft die Strukturen von Signalen darstellen, welche in dem in Fig. 1 gezeigten Codiergerät verarbeitet sind;
Fig. 3 ein Codierdiagramm, das die Korrelation zwischen Eingabedaten und einem Codewort in einem in Fig. 1 gezeigten Abbildungswandler zeigt;
Fig. 4 ein Diaramm des CDS-Werts und der Anzahl an Änderungspunkten eines Codeworts, das/die in dem in Fig. 1 gezeigten Codiergerät gewonnen ist/sind;
Fig. 5 ein Diagramm der Muster der Kombination zweier Paare von Codewörtern, die in dem Codiergerät nach Fig. 1 verwendet werden;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung, wie ein Begrenzungsbit verwendet wird, nachdem es durch einen in Fig. 1 gezeigten Begrenzungsbitgenerator erzeugt worden ist;
Fig. 7A und 7B Diagramme zur Erläuterung eines Betriebs zur Steuerung bzw. Regelung des DSV-Werts durch das Codiergerät nach Fig. 1;
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung einer anderen Betriebsweise zur Steuerung bzw. Regelung des DSV-Werts durch das Codiergerät nach Fig. 1;
Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung einer weiteren Betriebsweise zur Steuerung bzw. Regelung des DSV-Werts durch das Codiergerät nach Fig. 1;
Fig. 10A und 10B Diagramme der Frequenzbänder eines Aufzeichnungssignals und eines Wiedergabesignals in dem Codiergerät nach Fig. 1 im Vergleich zu konventionellen Bändern;
Fig. 11A bis 11D Graphen zur Erläuterung der Bedeutung des Produkts des Spektrums des Codes und C/N; und
Fig. 12 ein Blockdiagramm, das beispielhaft ein konventionelles, digitales Magnetaufzeichnungs/- Wiedergabegerät zeigt.
Nun wird im Detail Bezug genommen auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend in den einzelnen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie bei einem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät eingesetzt wird. Bezugsziffer 1 bezeichnet einen Eingangsanschluß, von dem ein analoges Aufzeichnungssignal, wie etwa ein Videosignal eines HDTV- Systems, eingegeben wird. Ein A/D-Wandler 2 wandelt das analoge Eingangsvideosignal in ein 8-Bit-Digitalsignal. Ein Abbildungswandler 3 weist das digitale Eingangssignal zwei Gruppen von 12-Bit-Codewörtern vor dem Codieren zu, eine Gruppe in Eins-zu-Eins-Entsprechung und die andere in Eins-zu-Zwei-Entsprechung. Ein CDS-Rechner 4 berechnet CDS-Werte aller durch den Abbildungswandler 3 codierten Wörter. Ein Codewähler 5 wählt ein auszugebendes Codewort, nachdem es durch den Abbildungswandler 3 in bzw. mit der Eins-zu-Zwei-Beziehung codiert worden ist. Ein Begrenzungsbitgenerator 6 erzeugt ein Begrenzungsbit dahingehend bzw. in der Richtung, daß der DSV-Wert des von dem Abbildungswandler 3 gesendeten Codeworts reduziert wird, oder ein festes Begrenzungsbit. Ein DSV-Rechner 7 berechnet akkumulierte bzw. aufsummierte DSV-Werte von von dem Abbildungswandler 3 gesendeten Codewörtern. Ein Parallel/Seriellwandler 8 führt eine Parallel/Seriellwandlung derart durch, daß das Codewort von dem Abbildungswandler 3 in ein serielles Signal gewandelt wird und ein Begrenzungsbit, das von dem Begrenzungsbitgenerator 6 ausgegeben ist, in das Eingangscodewort eingefügt wird, um eine Parallel/Seriellwandlung durchzuführen. Ein Synchronsignalgenerator 9 erzeugt ein Synchronsignal, durch das der Parallel/Seriellwandler 8 aktiviert wird. Ein NRZI-Modulator 10 (Non-Return to Zero Inversion) führt eine NRZI-Modulation des von dem Parallel/Seriellmodulator 7 bzw. -wandler 8 gesendeten, seriellen Signals durch. Ein VTR- bzw. Videorecorderabschnitt 11 zeichnet ein von dem NRZI-Modulator 10 eingegebenes Aufzeichnungssignal auf einem Magnetband T auf. Ein NRZI-Demodulator 12 führt eine NRZI-Demodulation eines durch den VTR- bzw. Videorecorderabschnitt 11 wiedergewonnenen Signals aus. Ein Synchronsignaldetektor 13 detektiert ein Synchronsignal von dem demodulierten, wiedergewonnenen Signal und liefert das Synchronsignal an einen Seriell/Parallelwandler 14. Der Seriell/Parallelwandler 14 wandelt das serielle Eingangssignal auf der Basis des Synchronsignals in ein Parallelsignal. Ein Rückabbildungswandler 15 führt eine Rückabbildung des von dem Seriell/Parallelwandler 14 ausgegebenen Codeworts durch und wandelt dieses Wort in ein normales Digitalsignal. Ein D/A-Wandler 16 wandelt das digitale Signal in ein analoges Signal. Bezugsziffer 17 bezeichnet einen Ausgangsanschluß, an dem ein wiedergewonnenes, analoges Videosignal ausgegeben wird. Der Abbildungswandler 3 und der Rückabbildungswandler 15 führen ihre Wandlungen in den vollkommen entgegengesetzten Prozessen durch.
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nun beschrieben. Der A/D-Wandler 2 wandelt ein Farbvideosignal von dem Eingangsanschluß 1 in ein digitales Signal von 8 Bit pro Pixel. Der Abbildungswandler 3 codiert ein digitales Eingangssignal zu einem 12-Bit-Wort. Die minimale Anzahl an "0"en zwischen den Codes "1", die Änderungspunkte auf der Basis einer NRZI-Regel bedeuten und einer Magnetisierungsinversion entsprechen, beträgt Eins. 12- Bit-Codedaten, die durch den Abbildungswandler 3 codiert sind, werden als ein Wort betrachtet.
Das von dem Eingangsanschluß 1 eingegebene Farbvideosignal wird gemäß den Fig. 2A und 2B durch den A/D-Wandler 2 in ein 8-Bit-Digitalsignal gewandelt und zum Abbildungswandler 3 gesendet. Beispielsweise mit Hilfe eines später beschriebenen ROM (Tabelle) weist der Abbildungswandler 3 das empfangene 8-Bit-Digitalsignal vor dem Codieren zwei Gruppen von 12-Bit-Codewörtern in Eins-zu- Eins-Entsprechung und Eins-zu-Zwei-Entsprechung zu, wie in Fig. 2C gezeigt ist. Der CDS-Rechner 4 berechnet die CDS-Werte aller Codewörter, die durch den Abbildungswandler 3 beispielsweise durch den ROM (Tabelle) codiert sind, und sendet das Berechnungsergebnis an den Codewähler 5 und den Begrenzungsbitgenerator 6. Der DSV-Rechner 7 berechnet die DSV-Werte aller Codewörter von dem Abbildungswandler 3 beispielsweise mit Hilfe eines Addierers und liefert das Berechnungsergebnis an den Codewähler 5 und den Begrenzungsbitgenerator 6. Es sei unterstellt, daß der DSV-Rechner 7 intern eine NRZI-Modulation des Eingangscodeworts durchführt und den modulierten DSV-Wert berechnet. Der Abbildungswandler 3 produziert ein Codewort in Eins-zu-Eins-Entsprechung und zwei Codewörter in Eins-zu-Zwei-Entsprechung bezüglich des digitalen Eingangssignal. Für ein einzelnes Codewort sendet der Abbildungswandler 3 dieses Codewort an den Parallel/Seriellwandler 8 und den DSV-Rechner 7. Der Begrenzungsbitgenerator 6 bestimmt ein Begrenzungsbit ("1" oder "0"), das in das von dem Abbildungswandler 3 ausgegebenen Codewort einzufügen ist. Genauer gesagt, der Begrenzungsbitgenerator empfängt den CDS-Wert, des von dem Abbildungswandler 3 gesendeten Codeworts von dem CDS-Rechner 4 und den akkumulierten DSV-Wert von dem DSV-Rechner 7. Der Begrenzungsbitgenerator 6 erzeugt daraufhin ein Begrenzungsbit und sendet es an den Parallel/Seriellwandler 8, so daß ein Begrenzungsbit hinsichtlich der bzw. in Richtung auf die Reduzierung des durch den DSV-Rechners 7 berechneten DSV-Werts nach dem hinteren Ende des von dem Abbildungswandler 3 ausgegebenen Codeworts eingefügt wird. Der Parallel/Seriellwandler 8 wandelt das von dem Abbildungswandler 3 empfangene Codewort in ein serielles Signal, fügt das von dem Begrenzungsbitgenerator 6 erzeugte Begrenzungsbit gemäß Fig. 2C in das serielle Signal ein und sendet das gewonnene Signal von insgesamt 13 Bit an den NRZI-Modulator 10. Vorausgesetzt, daß eine in Fig. 2C gezeigte Biteinheit eine Detektionsfensterbreite Tw ist, beträgt die minimale Magnetisierungsinversionszeit Tmin 2Tw (< 2 Datentakte (T)). Die maximale Magnetisierungsinversionszeit Tmax beträgt 8 Datentakte (8T) oder weniger.
Wenn der Abbildungswandler 3 aus dem digitalen Eingangssignal zwei Codewörter produziert, empfängt der Codewähler 5 die CDS-Werte der beiden Codewörter von dem CDS- Rechner 4 und die DSV-Werte bis dahin von dem DSV-Rechner 7. Der Codewähler 5 bestimmt, welches Codewort ausgegeben wird, wenn der folgende DSV-Wert, der durch den DSV-Rechner 7 berechnet ist, reduziert ist und wählt ein Codewort, dessen DSV-Wert kleiner wird, und sendet es an den Parallel/Seriellwandler 8. Der Parallel/Seriellwandler 8 wandelt das empfangene Codewort in ein serielles Signal und sendet dieses Signal an den NRZI-Modulator 10. Der VTR- bzw. Videorecorderabschnitt 11 zeichnet ein Modulationssignal (wie das Aufzeichnungssignal), das von dem NRZI-Modulator 10 gesendet ist, auf dem Magnetband T auf. In diesem Fall wird ein Begrenzungsbit, das durch den Begrenzungsbitgenerator 6 erzeugt ist, in dem Parallel/Seriellwandler 8 in das serielle Signal eingefügt. Das Aufzeichnungsbit besitzt daher 13 Bit. Obwohl es oben nicht erwähnt wurde, werden ein Fehlerkorrektursignal etc. natürlich durch eine (nicht gezeigte) Schaltung dem Auf zeichnungssignal angefügt, das in dem VTR-Abschnitt 11 auf dem Magnetband T aufgezeichnet wird.
Ein durch den VTR-Abschnitt 11 wiedergewonnenes Signal wird, nachdem es durch den NRZI-Demodulator 12 demoduliert worden ist, zu dem Seriell/Parallelwandler 14 und dem Synchronsignaldetektor 13 gesendet. Der Synchronsignaldetektor 13 detektiert ein Synchronsignal von einem Eingangssignal und liefert das Synchronsignal an den Seriell/Parallelwandler 14. Nach Empfang des Synchronsignals bestimmt der Seriell/Parallelwandler 14 die Position des Codes und wandelt das eingegebene, wiedergewonnene, serielle Signal in ein paralleles Signal. Das auf diese Weise wiedergewonnene Wort wird in den Rückabbildungswandler 15 eingegeben. Der Rückabbildungswandler 15 führt eine Rückwandlung des empfangenen Codeworts in normale 8-Bit-Digitaldaten durch und gibt diese Daten an den D/A-Wandler 16 aus. Der D/A-Wandler 16 wandelt die empfangenen Digitaldaten in ein analoges Videosignal und sendet dieses Videosignal an den Ausgangsanschluß 17. Die bestimmten Funktionen der einzelnen Komponenten in dieser in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden nun der Reihe nach beschrieben. Zunächst wird das Codiersystem des Abbildungswandlers 3 mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. In Fig. 3 zeigt die erste Spalte auf der linken Seite die Anzahl an Codes, die zum Codieren von Eingangsdaten zu verwenden ist, und die zweite Spalte zeigt Eingangsdaten. Die dritte Spalte stellt Codewörter entsprechend den Eingangsdaten dar. Bei dieser Ausführungsform werden 8-Bit- Eingangsdaten "0" bis "140" von jenen "0" bis "255" in Eins-zu-Eins-Entsprechung codiert und die Codewörter haben P1 = P12 = 0. Die Eingangsdaten "141" bis "228" entsprechen zwei Codewörtern; ein Codewort hat P1 = 1 und P2 = P12 = 0 und das andere hat P1 = P11 = 0 und P12 = 1. Die verbleibenden Eingangsdaten "229" bis "255" entsprechen zwei Codewör tern; ein Codewort hat P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 und das andere hat ebenfalls P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird P1 = P12 = 0 dem Codewort in i Eins-zu-Eins-Entsprechung mit Eingabedaten zugewiesen. Dementsprechend können maximal 144 Codedatenstücke erhalten werden, wie in dem entsprechenden Abschnitt in Fig. 4 gezeigt ist. Angesichts der maximalen Anzahl an Wiederholungen bzw. Fortsetzungen des gleichen Bits in einem Code werden jedoch anstelle der in Fig. 4 eingeklammerten 144 Stücke 141 Codedatenstücke verwendet. Nun wird die Tabelle in Fig. 4 erläutert. Die erste Spalte auf der linken Seite zeigt Typen von Codedaten und Gesamtzahlen von Codes, und die zweite Spalte zeigt die Anzahl von Änderungspunkten in den Codedaten. Die dritte Spalte zeigt wieviele Codedatenstücke entsprechend den CDS-Werten der Codedaten vorhanden sind, und die vierte Spalte zeigt die Anzahl an Codes für jeden Fall. Beispielsweise ist dargestellt, daß es zwei Codewörter mit jeweils P1 = P12 = 0 und zwei Änderungspunkten mit dem CDS-Wert von "-4" gibt.
In Fig. 3 wird P1 = 1 und P2 = P12 = 0, P1 = P11 = 0 und P12 = 1, oder P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 den Codewörtern in Zwei-zu- Eins-Entsprechung mit bzw. zu Eingabedaten zugewiesen. Die Codewörter werden in diesem Fall ebenfalls wie in den entsprechenden Abschnitten in Fig. 4 gezeigt, gewonnen. Wie oben beschrieben ist, werden Daten, die in den Abbildungswandler 3 eingegeben werden, zwei Gruppen von Codewörtern in Eins-zu-Eins-Entsprechung und in Eins-zu-Zwei- Entsprechung gemäß Fig. 3 zugewiesen, bevor sie codiert werden, und die Werte der einzelnen Codewörter werden im voraus bestimmt. Der Abbildungswandler 3 kann daher durch Speichern der Entsprechung zwischen den Daten und den Codewörtern gemäß Fig. 3 in dem ROM (Tabelle) entworfen bzw. aufgebaut werden.
Der Grund für das Zuweisen von Daten zu zwei Gruppen von Codewörtern in Eins-zu-Eins-Entsprechung und in Eins-zu- Zwei-Entsprechung vor dem Codieren liegt darin, den DSV- Wert, der später beschrieben wird, durch die optimale Anzahl an Bit zu steuern. In einer ergänzenden Beschreibung wird auf die Eingangsdaten eingegangen, die durch den Abbildungswandler 3 zu zwei Codewörtern codiert sind. Die Absolutwerte der beiden Codewörter werden durch a bzw. @ ausgedrückt. Die positiven CDS-Werte werden mit +a und die negativen mit -a angezeigt. Ferner werden die CDS- Werte der Codewörter mit gerader Anzahl an Änderungspunkten mit a+ und jene mit ungerader Anzahl an Änderungspunkten mit a- dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden daher die Kombinationen von zwei Codewörtern entsprechend einem Eingabedatenstück zu (1) +a-, -@+ (2) +a+, -@- bestimmt. Diese Kombinationen sind für die Steuerung bzw. Regelung des DSV-Werts optimal, aber es sind auch andere Kombinationen verfügbar. Fig. 4 zeigt Beispiele der Kombinationen von (1) und (2). "+a-" in (1) entspricht dem Codewort in dem Fall P1 = P11 = 0 und P12 = 1, das den CDS-Wert "+6" und drei Änderungspunkte besitzt. "-@+" in (1) entspricht dem Codewort in dem Fall P1 = 1 und P2 = P12 = 0, das den CDS-Wert "-4" und vier Änderungspunkte besitzt. "+a+" in (2) entspricht dem Codewort in dem Fall P1 = P11 = 0 und P12 = l, das den CDS-Wert "+4" und vier Änderungspunkte besitzt. "-Q-" in (2) entspricht dem Codewort mit P1 = 1 und P2 = P12 = 0, das den CDS-Wert "-6" und drei Änderungspunkte besitzt. Bei dieser Ausführungsform besitzt nur ein Codewort mit P1 = P12 = 0 eine Eins-zu-Eins-Entsprechung mit Eingabedaten. Es ist jedoch möglich, daß Codewörter mit P1 = 1 und P2 = P12 = 0, oder P1 = P11 = 0 und P12 = 1 eine Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den Eingabedaten besitzen können. Das Begrenzungsbit wird "1" oder "0" für ein Codewort mit P1 = P12 = 0 sein.
Fig. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Begrenzungsbits durch den Begrenzungsbitgenerator 6 für den Fall, daß zwei von dem Abbildungswandler 3 ausgegebene Codewörter bleiben bzw. fortdauern. Der unterste Abschnitt in dem Diagramm zeigt ein Y&sub1;-Wort, und der linke Seitenabschnitt stellt ein Y&sub2;-Wort dar. Die Y&sub1;- und Y&sub2;-Wörter, die durch die Codiertypen klassifiziert sind, definieren Matrixbereiche. Das Begrenzungsbit kann in dem gestrichelten Bereich A "1" oder "0" sein. Durch Wahl des Begrenzungsbits "1" oder "0" kann der DSV-Wert durch den DSV-Rechner 7 in Richtung einer Reduktion gesteuert werden. In den gestrichelten Bereichen D, G und J ist das Begrenzungsbit fest auf "0". Durch den Codewähler 5, der die gerade Anzahl oder ungerade Anzahl an Änderungspunkten des Codeworts in dem jeweiligen Bereich wählt, ist es möglich, den DSV-Wert des DSV-Rechners 7 in Reduktionsrichtung zu steuern. Wenn ferner in den doppelt gestrichelten Bereichen B und C, E und F und H und I eines von den beiden Codewörtern und ein/einem Begrenzungsbit gewählt ist, kann der DSV-Wert in Reduktionsrichtung gesteuert werden.
Die tatsächliche Steuer- bzw. Regeloperation in jedem Bereich in Fig. 5 wird mit Bezug auf die Fig. 6 bis 8 detaillierter beschrieben. Vor Beginn der Beschreibung ist anzumerken, daß die Parameter wie folgt einzustellen sind. "a" und "b" stellen Absolutwerte der CDS-Werte eines in Fig. 5 gezeigten Codes eines Y&sub1;-Worts und eines Y&sub2;-Worts dar; a ≥ 0 und b ≥ 0. Das positive und negative Vorzeichen, das vor jenem "a" und "b" steht, deutet die Polaritäten der CDS-Werte an, "+' stellt die Richtung dar, den CDS-Wert zu erhöhen, und "-" die Richtung, ihn zu senken. Ferner werden die Vorzeichen "+" und "-" unter der Voraussetzung bestimmt, daß die Richtung vor dem Anfangsbit eines Codes in "+"-Richtung geht. Das positive Zeichen, das nach "a" und "b" steht, stellt die Anzahl an Änderungspunkten in einem Codewort dar, oder die Anzahl an "1"en einer NRZI-Regel bzw. -Linie ist geradzahlig, und das negative Zeichen bedeutet, daß die Anzahl an Änderungspunkten in dem Codewort ungeradzahlig ist. In diesem Fall ist die Richtung zu derjenigen vor dem Anfangsbit des Codeworts entgegengesetzt.
Der Codewähler 5 in Fig. 1 wählt ein Codewort, dessen DSV-Wert, der als nächstes durch den DSV-Rechner 7 berechnet wird, bezüglich dem Ergebnis der Wandlung, die durch den Abbildungswandler 3 durchgeführt ist, klein wird, und der ebenso in Fig. 1 gezeigte Begrenzungsbitgenerator 6 erzeugt ein Begrenzungsbit, um den DSV-Wert zu reduzieren, und fügt es in ein Ausgangscodewort ein. Das Prinzip der Operationen dieser Schaltungen 5 und 6 wird mit Bezug auf die Fig. 5, 6, 7A, 7B und 8 erläutert.
Fig. 5 zeigt Muster, die zwei Codewörter Y1 und Y2 annehmen können. Die DSV-Steueroperationen des Codewählers 5 und des Begrenzungsbitgenerators 6 werden auf der Basis der Muster ausgeführt. Das Muster (A) in Fig. 5 stellt den Fall dar, daß das Y1-Wort P1 = P12 = 0 und das Y2-Wort P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 hat. In diesem Fall ist das Begrenzungsbit fest auf "0", wie in (D) in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall kann der Absolutwert des DSV-Werts ebenfalls mit Hilfe der Differenz im CDS-Wert des Y2-Worts durch die gleiche Operation reduziert werden, wie in Fig. 7B gezeigt ist. Die Muster (E) und (F) in Fig. 5 stellen den Fall dar, daß das Y1-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 und das Y2-Wort P1 = P12 = 0 hat. In diesem Fall kann der Absolutwert des DSV-Werts ebenfalls mit Hilfe des Begrenzungsbits durch die gleiche Operation reduziert werden, wie in Fig. 7A gezeigt ist, wenn P1 = 1 und P2 = P12 = 0 gewählt werden, wie in (E) in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn für das Begrenzungsbit "0" und für das Y1-Wort P1 = P11 = 1 und P2 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 gewählt werden, wie in (F) in Fig. 6 gezeigt ist, variiert der DSV-Wert, wie in Fig. 8 gezeigt ist, abhängig von der Differenz des CDS-Werts des Y1-Worts und der Anzahl an Änderungspunkten in einem Code, so daß das Codewort zur Reduktion des DSV- Werts mit Hilfe dieser Änderung gewählt wird.
Wenn Codewörter der gleichen Klassifikation, wie etwa +a+ und +@+, die die gleiche CDS-Polarität und die gleiche ungerade Anzahl und gerade Anzahl an Änderungspunkten besitzen, zu einer Kombination von zwei Codewörtern des Y1- Worts kombiniert werden, kann es zu einem Muster kommen, in dem der DSV-Wert divergiert. Wenn Codewörter unterschiedlicher Klassifikationen, wie etwa +a+ und -@- oder +a- und -@+ kombiniert werden, unterscheiden sich jedoch die DSV-Werte der beiden Wörter voneinander. Die Wahl eines der Wörter kann daher den DSV-Wert reduzieren. Da in diesem Beispiel +a+ und -@- oder +a- und -@+ kombiniert werden, wird entweder a + b oder -(a + b) als DSV-Wert gewählt, oder es wird a - b oder -(a - b) gewählt, so daß es möglich wird, den DSV-Wert immer zu reduzieren.
Das Muster (G) in Fig. 5 zeigt den Fall, daß das Y1-Wort zwei Typen von Codewörtern mit P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 besitzt, und das Y2-Wort P1 = P12 = 0 hat. Dieser Fall ist in (G) in Fig. 6 gezeigt; das gleiche wie das zu (F) in Fig. 6 Gesagte gilt für diesen Fall, der die gleiche Funktion besitzt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Das Muster (H) in Fig. 5 stellt den Fall dar, daß das Y1-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 und das Y2-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 hat. Da in diesem Fall "1" oder "0" für das Begrenzungsbit wählbar ist, wenn P1 = 1 und P2 = P12 = 0 für das Y1-Wort und P1 = P11 = 0 und P12 = 1 für das Y2-Wort gewählt werden, kann der Absolutwert des DSV- Werts ebenfalls durch die gleiche Operation wie in Fig. 7B gezeigt, reduziert werden. Das Muster (I) in Fig. 5 stellt den Fall dar, daß das Y1-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 und das Y2-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = 0 hat. Mit dem auf "0" gesetzten Begrenzungsbit wird das Muster so, wie es in (I) in Fig. 6 gezeigt ist, und die mögliche Operation ist dann derart, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist. In diesem Beispiel gibt es vier mögliche DSV-Werte der Y1- und Y2-Wörter, a + b, a - b, -a + b und -a - b, aus denen das Wort, das den Absolutwert des DSV klein einstellt, auszuwählen ist. Das Muster (J) in Fig. 5 stellt den Fall dar, daß das Y1-Wort P1 = P11 = 0 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 und das Y2-Wort zwei Typen von Codewörtern mit P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 haben kann, oder den Fall, daß das Y1-Wort P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 hat und das Y2-Wort P1 = P11 = 1 und P12 = 1 oder P1 = 1 und P2 = P12 = 0 haben kann, oder den Fall, daß das Y1-Wort P1 = P12 = 1 und P12 = P11 = 0 hat und das Y2-Wort P1 = P12 = 1 und P2 = P11 = 0 haben kann. All diese Fälle entsprechen dem in (I) in Fig. 5 gezeigten und die Operation bzw. Funktion dieser Fälle ist die gleiche wie die in Fig. 7B gezeigte, was es ermöglicht, den Absolutwert des DSV-Werts niederzudrücken. Die in Fig. 1 gezeigte Struktur ermöglicht den Fall, daß der DSV-Wert durch Wählen eines der Codewörter, die durch den Abbildungswandler 3 gewandelt sind, und durch Einfügen des Begrenzungsbits "1" oder "0" in das gewählte und ausgegebene Codewort gesteuert werden kann.
Gemäß dieser Ausführungsform werden Eingangsdaten zwei Gruppen von Codewörtern in Eins-zu-Eins-Entsprechung und Eins-zu-Zwei-Entsprechung vor dem Codieren durch den Abbildungswandler 3 zugewiesen, und eines der in Eins-zu- Zwei-Entsprechung gewandelten Codewörter wird als Aufzeichnungssignal gewählt, oder ein Begrenzungsbit "0" oder "1" wird in das von dem Abbildungswandler 3 ausgegebene Codewort eingefügt, um den DSV-Wert zu reduzieren, wodurch verhindert wird, daß der DSV-Wert des Aufzeichnungscodeworts divergiert, und er endlich gemacht wird, und sein Absolutwert reduziert wird. Da ferner die Ein gangsdaten durch den Abbildungswandler 3 in ein 12-Bit- Codewort gewandelt werden, wie in Fig. 2C gezeigt ist, stellen sich die maximale Magnetisierungsinversionszeit Tmax und die minimale Magnetisierungsinversionszeit Tmin wie in Fig. 2D gezeigt ein; insbesondere Tmin = 2Tw (> T). Es ist ebenso möglich, die maximale Magnetisierungsinversionszeit Tmax gleich oder kleiner als 6,77 T (= 11*Tw = 11*8/13*T) oder gleich oder kleiner als maximal 8T einzustellen, so daß das Niederfrequenzseitenband verschmälert wird, wie in Fig. 10A gezeigt ist. Der größte Teil der Gleichstromkomponente des Aufzeichnungssignals und der Niederfrequenzkomponente dort herum kann daher eliminiert werden, um die Fehlerrate beim Wiedergeben zu reduzieren, so daß die Bildqualität verbessert wird. Da ferner Codewörter in der obigen Weise gewonnen werden, kann das Dichteverhältnis DR (Tmin/T) gegenüber dem Stand der Technik um 23% erhöht werden. Es ist daher möglich, die Hochfrequenzkomponente des Aufzeichnungssignals um den in Fig. 10A gezeigten Wert zu reduzieren, und somit das Hochfrequenzseitenband des Aufzeichnungssignals zu verschmälern. Da im allgemeinen die Charakteristik des Aufzeichnungs/Wiedergabemagnetkopfs des VTR-Abschnitts 11 im Hochfrequenzbereich rasch abnimmt und die Hochfrequenzkomponente einen großen Verlust hat, vermindert die Reduktion der Hochfrequenzkomponente des Aufzeichnungssignals die Fehlerrate und verbessert in gleicher Weise die Bildqualität. Das notwendige Band bei dieser Ausführungsform wird daher gemäß Fig. 10A zu 11 MHz bis 60,9 MHz, schmäler als das des konventionellen Systems gemäß Fig. 10B, 0 bis 75 MHz, so daß Aufzeichnungs- und Wiedergabemagnetköpfe effizient und im bevorzugten Teil der Charakteristik verwendet werden können, um die Bildqualität bei der Aufzeichnung/Wiedergabe zu verbessern.
Wie oben beschrieben ist, kann das Codiergerät gemäß der Ausführungsform den DSV-Wert in einem endlichen Bereich niederhalten, so daß, wenn es insbesondere in einem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät verwendet wird, es zur Verbesserung der Bildqualität beim Aufzeichnen/Wiedergeben durch Reduktion der maximalen Magnetisierungsinversionszeit und Erhöhen des Dichteverhältnisses beitragen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung codiert ein Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät ein digitales m-Bit-Signal zu einem Codewort, das auf einem Magnetband aufgezeichnet bzw. von ihm wiedergewonnen wird. Das Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät enthält Codiermittel zum Codieren des digitalen m-Bit-Signals zu einem n-Bit-Codewort in Eins-zu-Eins-Entsprechung oder in Eins-zu-Zwei-Entsprechung, DSV-Berechnungsmittel zum Berechnen des DSV-Werts der von den Codiermitteln ausgegebenen Codewörter, CDS- Berechnungsmittel zum Berechnen der CDS-Werte für alle durch die Codiermittel codierten Codewörter, Codewählmittel zum Wählen eines der beiden Codewörter entsprechend einem Teil der Eingabedaten, so daß der nächste, akkumulierte DSV-Wert, der durch die DSV-Berechnungsmittel zu berechnen ist, auf der Basis des DSV-Werts, der durch die DSV-Berechnungsmittel berechnet ist, und des CDS-Werts, der durch die CDS-Berechnungsmittel berechnet ist, vermindert wird, und Begrenzungsbiteinfügemittel zum Erzeugen eines Begrenzungsbits und Einfügen von ihm in das von den Codiermitteln ausgegebenen Codewort, so daß der nächste durch die DSV-Berechnungsmittel zu berechnende DSV- Wert auf der Basis des DSV-Werts von den DSV-Berechnungsmitteln und des CDS-Werts von den CDS-Berechnungsmitteln vermindert wird, wodurch das von den Codiermitteln ausgegebene Codewort auf einem Magnetband aufgezeichnet wird.
Bei dem Magnetaufzeichnungs/Wiedergabegerät gemäß der vorliegenden Erfindung codieren die Codiermittel das m- Bit-Digitalsignal zu einem n-Bit-Codewort in Eins-zu- Eins-Entsprechung oder in Eins-zu-Zwei-Entsprechung. Die DSV-Berechnungsmittel berechnen den DSV-Wert des von den Codiermitteln ausgegebenen Codeworts. Die CDS-Berechnungsmittel berechnen die CDS-Werte für alle durch die Codiermittel codierten Codewörter, Die Codewählmittel wählen eines der beiden Codewörter entsprechend einem Eingabedatenstück, so daß der nächste durch die DSV- Berechnungsmittel zu berechnende DSV-Wert auf der Basis des durch die DSV-Berechnungsmittel berechneten DSV-Werts und des durch die CDS-Berechnungsmittel berechneten CDS- Werts vermindert wird. Die Begrenzungsbiteinfügemittel erzeugen ein Begrenzungsbit und fügen es in das von den Codiermitteln ausgegebene Codewort ein, so daß der nächste durch die DSV-Berechnungsmittel zu berechnende DSV- Wert auf der Basis des DSV-Werts von den DSV-Berechnungsmitteln und des CDS-Werts von den CDS-Berechnungsmitteln vermindert wird. Das von den Codiermitteln ausgegebene Codewort wird auf einem Magnetband aufgezeichnet.

Claims

1. Codiergerät, das ein digitales Eingangssignal in ein vorbestimmtes Codewort wandelt, wobei in dem Codewort die minimale Anzahl an "0"en zwischen den Codes "1", die Änderungspunkte auf der Grundlage einer(s) NRZI-Rate bzw. -Betrags bedeuten und einer Magnetisierungsinversion entsprechen, eins beträgt, das Codewort einen "1"-Bit-Zustand und einen "0"- Bit-Zustand entsprechend einem normalen und einem umgekehrten Zustand des digitalen Modulationssignals besitzt, und das Codiergerät umfaßt:

Codiermittel (3) zum Trennen des digitalen Eingangssignals mit m Bit, m ist ein positiver Integer, in eine erste und eine zweite Gruppe, die hinsichtlich von 2 m für das digitale Eingangssignal zulässigen Datenstücken vorbestimmt sind, zum Codieren jedes Datenstücks in der ersten Gruppe zu einem einzigen Codewort mit n Bit, n ist ein positiver Integer und größer als m, in eins-zu-eins-Entsprechung, und zum Codieren jedes Datenstücks in der zweiten Gruppe zu zwei Codewörtern mit jeweils n Bit in eins-zu-zwei-Entsprechung;

Codewortdigitalsumme(CDS)-Berechnungsmittel (4) zum Berechnen eines CDS-Werts für jedes der von den Codiermitteln (3) ausgegebenen Wörter;

Digitalsummenvariation(DSV)-Berechnungsmittel (7) zum Berechnen eines akkumulierten DSV-Werts der einzelnen von den Codiermitteln (3) ausgegebenen Wörter;

Codewählmittel (5) zum Wählen des einen der Codewörter, das einen nächsten akkumulierten DSV-Wert vermindert, der durch die DSV-Berechnungsmittel (7) zu berechnen ist, wenn die zwei n-Bit-Codewörter von den Codiermitteln (3) ausgege ben sind, gemäß dem CDS-Wert von den CDS-Berechnungsmitteln (4) und dem akkumulierten DSV-Wert von den DSV- Berechnungsmitteln (7);

Begrenzungsbiteinfügemittel (6) zum Erzeugen eines vorbestimmten Begrenzungsbits, das einen nächsten, akkumulierten, durch die DSV-Berechnungsmittel (7) zu berechnenden DSV- Wert vermindert, gemäß dem CDS-Wert von den CDS- Berechnungsmitteln (4) und dem akkumulierten DSV-Wert von den DSV-Berechnungsmitteln (7), und Einfügen des Begrenzungsbits in das einzige, von den Codiermitteln ausgegebene n-Bit- Codewort und das eine durch die Codewählmittel (5) ausgewählte Codewort; und

Übertragungsmittel (8-10) zum Übertragen eines codierten DSV-Codeworts mit insgesamt n + 1 Bit, was aus dem Einfügen des vorbestimmten Begrenzungsbits durch die Begrenzungsbiteinfügemittel (6) resultiert,

dadurch gekennzeichnet, daß die Codiermittel (3) umfassen:

Mittel, um sowohl der ersten als auch der letzten Bitposition des einzigen n-Bit-Codeworts eine "0" zuzuweisen, wenn das Codieren in eins-zu-eins-Entsprechung durchgeführt wird; und

Mittel, um den ersten und letzten Bitpositionen von jedem der beiden n-Bit-Codewörter "1" und "0", "0" und "1" zuzuweisen, wenn das Codieren in eins-zu-zwei-Entsprechung durchgeführt wird.

2. Codiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Integer m gleich 8 und der positive Integer n gleich 12 ist.

3. Codiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiermittel (3) Mittel zum Codieren der Daten "0" bis "140" als die erste Gruppe aus "0" bis "255", die das di gitale Eingangssignal besitzen kann, und zum Codieren der Daten "141" bis "255" als die zweite Gruppe umfassen.