DE2947874C2

DE2947874C2 - Einrichtung zum Aufzeichnen von Videosignalen in digitaler Form auf einen magnetischen Informationsträger sowie Einrichtung zum Abnehmen von in digitaler Form aufgezeichneten Videosignalen auf einem magnetischen Informationsträger

Info

Publication number: DE2947874C2
Application number: DE19792947874
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8000 München Habermann
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE2947874A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche I und 4. Derartige Einrichtungen sind aus »Proceedings of the ΙΕΕ«. Bd. 125,1978, Nr.6, Seilen öQ6 bis 610 bekannt,

Zum Aufzeichnen von Videosignalen in digitaler Form auf einen magnetischen Informationsträger, beispielsweise auf eine MAZ, ist es bekannt (»Proceedings of the ΙΕΕ«. Bd. 125. 1978. Nr. b. S. 607) die analogen Videosignale zunächst in 256 ( = 2^K) Amplitudenstufen zu zerlegen und den Wert jeder einzelnen Amplitudenstufe als 8 Bit-Wort weiterzuvcrarbcitcn. Die bei dieser Analog/Digitalwandlung erzeugte und in geeigneter Weise aufbereitete Wortfolge wird als sogenannte Qucllcncodicrung bezeichnet. Desweiteren wird das digitalisierte, quellcncodiertc Signal umcodicrl. um es an die spezielle Anforderung des magnetischen Aufzeichnungsvorgangs anzupassen. Die so entstehende Codeform wid als »Kanalcode« bezeichnet

Nach einer geeigneten Modulation, beispielsweise einer NRZ-Modulation (non-return to zcro-Modulation)

to oder einer aus »IBM Technical Disclosure Bulletin«. Bd. 19, Nr. 8, |an. 1977, S. 2870 und 2871 an sich bekannten NRZI-Modulation (non-return to zero-invcrted-Modulation oder »Wechselschrift«) erfolgt die Aufzeichnung auf einen magnetischen Informationsträger. Beider Abis nähme (Auslesung) des Signals von dem magnetischen Informationsträger erfolgt systembedingt eine Differentiation des Signals, so daß zur Wiederherstellung des ursprünglich aufgezeichneten Signals eine Integralion des abgenommenen Signals zwingend erforderlich ist.

Die Schwierigkeit besteht nun darin, daß diese Integration nur unvollständig erfolgen kann, da bei der Frequenz Null der Iηic-grationsVorgang eine unendlich hohe Verstärkung erfordern würde. Dies führt dazu, daß Gleichstromanlcile und niederfrequente Spektralkomponenicn im aufgezeichneten Signal zu Verzerrungen des abgenommenen und integrierten Signals führen, welche im Falle einer digitalen Aufzeichnung zu Auslesefehlcrn führen können.

Zur Vermeidung von Glcichstromantcilen im aufge-

jo zeichneten Signal und dem von späteren Auslescfehlern ist es ferner bekannt (Zeitschrift »Proceedings of the IF.E. Bd. 12:>. 1978. Nr. 6. S. 609), bei der Umcodierung bzw. Kanalcodicrung des digitalisierten, qudlcncodicrtcn Signals dessen Wortlänge von 8 Bit auf eine Worllänge von 10 Bit zu erweitern und dabei aus den sich dadurch ergebenden 2^ln möglichen Bitkombinationen diejenigen Bitkombinationen für die Kanalcodierung zu verwenden, welche innerhalb des 10 Bit-Wortes fünf logische Einsi:n und fünf logische Niiücn aufweisen. Der Gleichslromantcil des einzelnen Coiv-vortcs ist dadurch /war Null, doch enthalten diese Codeworte nach wie vor niederfrequente Spektralkomponenten. Hinzu kommt, daß die Regenerierung der Taktinformation aus dem abgenommenen Signal Schwierigkeiten bereitet.

da im seriellen Ablauf dieses sog. »5 aus 10-Blockcodes« relativ lange Folgen von gleichen Logikzuständen auftreten, innerhalb welcher aufgrund der erwähnten Signaldiffercritiation bei der Signalabnahme keine Taktinformation vorhanden ist. Die Taktinformation muß daher während dieser Intervalle ersetzt werden, was jedoch zu Zeilfehlern und damit wiederum zu Auslcsefehlcrn führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, die Aufzeichnung von Videosignalen in digitaler Form auf einen magnetischen Informationsträger so zu gestalten, daß bei der Auslosung der aufgezeichneten Videosignale eine wesentlich höhere Auslescsichcrheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

M) kennzeichnenden Merkmale des auf eine Aufzcichnungseinriehtunggcrichleien Anspruchs I gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Aufzciehnungscinrichtung nch Anspruch I ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

b5 Eine an die erfindungsgemäße Lösung angcpußtc Kinrichtung zum Abnehmen der aufgezeichneten Videosignale ergibt sich aus dem Anspruch 4.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Abnahmeein-

richtung nach Anspruch 4 ergibt sich aus dem Unteranspruch 5. /

Bei der erfiridunsgemäßen Aufzeichnungseinrichtung erfolgt in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Umcodierung der 8 Bit-quellencodierlen Worte in Worte von IO Bit Länge, jedoch derart, daß jedes 10 Bit-Wort sechs oder acht gleiche Logikzustände aufweist Das nach diesem sogenannten »6, 8 aus 10-Blockcode« umcodierte, digitale Videosignal wird auf einen magnetischen Informationsträger in Wechselschrift aufgezeichnet, und zwar so, daß jeder der sechs bzw. acht gleichen Logikzustände in jedem Wort einen Magnetisicrungiwechsel hervorruft." Im Falle von sechs oder acht logischen Einsen erfolgt diese Wechscischriflaufzeichnung nach der sogenannten »NRZI-Modulalion«, die auch als »NRZI-mark-Modulation« bezeichnet wird (»Technik der Magnetspeicher« 2. Aufl. 1977, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Seiten 336 und 337). Das umcodierte, in Wechselschrift aufgezeichnete, digitale Videosignal erlaubt bei der Abnahme ohne Integration eine eindeutige Interpretation, da jeder Magneiisierurigswechsei einen der sechs oder acht gleichen Logikzustände in jedem Wort signalisiert. Auf diese Weise bleiben Gleichstromanteile und niederfrequente Spektralantcile des aufgezeichneten Signais ohne Auswirkung. Als weiterer Vorteil ist die Anzahl der für die Taktregencrierung auswertbaren Impulse in dem abgenommenen, differenzierten Signal höher als bei dem bekannten »5 aus 10-Blockcode«, so daß zwei wesentliche Ursachen für Auslesefehler entfallen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Zusammenstellung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwertbaren 255 Bitkombinationen (Spalte 2), der zugeordneten Dezimaläquivalente (Spalte 3) und der zugeordneten, durch NRZI-Modulation erzeugten binären Wortformate (Spalte 1),

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Aufzeichnen von Videosignalen in digitaler Form auf einen magnetischen Informationsträger,

F i g. 3a bis F i g. 3c Zeitverläufe verschiedener, in der Einrichtung nach F i g. 2 auftretender, digitaler Videosignale,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Abnehmen der mittels der Einrichtung nach Fig. 2 aufgezeichneten digitalen Videosignale und

F i g. 5 einen Zeitverlauf für das mittels der Einrichtung nach F i g. 4 decodierte digitale Videosignal.

Die bei der erfindungsgemäßen Aufzeichnungseinrichtung vorgesehene Umcodierung von in 8 Bit-Worten organisierten, digitalisierten Videosignalen in 10 Bit-Worte erfolgt in die in Spalte 2 der F i g. 1 angegebenen Bitkombinationen. Wie die Fig. 1 zeigt, bestehen diese Bitkombinationen aus sechs oder aus acht logischen Einsen und vier bzw. zwei logischen Nullen. Die Gesamtzahl dieser möglichen Bilkombinationen mit sechs oder acht logischen Einsen beträgt 255, d. h. um eins weniger als die bei der Quellencodi?rung üblicherweise anfallenden 2" = 256 Ainplitudenstufen b/w. 8 Bit-Worte. Bei der Digitalumwandlung des analogen Videosignals wjrd daher eine Amplitudenstufe weggelassen, was die Signalqualität nicht beeinflußt.

Die zu den Bitkombinationen gemäß Spalte 2 der F i g. I zugehörigen Dczimaläquivalente sind in Spalte 3 der F i g. I angegeben. Ferner sind in Spalle I der Fig. 1 die zugehörigen, durch NRZI-Modulation erzeugten binären Wortformatc angegeben. Und /war werden durch die NRZI-Modululion sämtliche Einsen der 10 Bit-Worte in Spalte 2 der Fig. 1 in einen Null-Eins-Obergang oder in einen Eins-Null-Übergang übersetzt. Die Richtung des Übergangs spielt für die in dem NRZJ-modulicrten, digitalen Videosignals enthaltene Information keine Rolle. Anstelle der in Spalte 1 der Fig. 1 angegebenen Wortformate könnten daher ebensogut die dazu komplementären Wortformate herangezogen werden, so daß das NRZI-moduücrie, digitale Videosignal polaritätsunempfindlich ist. Beispielsweise spielt eine Vertauschung der Anschlüsse des Videokopfes keine Rolle für den Informationsinhalt des aufgezeichneten digitalen Videosignals.

Da ferner jedes umcodiete 10 Bit-Wort eine geradzahlige Anzahl von logischen Einsen, nämlich sechs oder

is acht, enthält, endet jedes gemäß Spalte 2 der Fig. 1 umcodiertes 10 Bit-Wort bzw. jedes dazu komplementäre 10 Bit-Wort nach erfolgter NRZI-Modulation stets mit dem gleichen Binärzustand, wie anhand zweier aufeinanderfolgender 10 Bit-Worte mit den Dezimaläquivalenten 503 und 759 in Fig.3a und 3b beispielhaft erläutert ist. Im dargestellten Beispiel-^alle ergeben die 10 Sit-Worte OLLLLLOLLL und L.0LLLL0LLL (F i g. 3a) nach erfolgter NRZI-Modulation die Wortformate OLOLOLLOLO und LL0L0LL0L0. d.h. die NRZI-Modulation ergibt hier stets den Endwert logische Null. Dies bedeutet für die Aufzeichnungseinrichtung, daß in dem z. B. als Festwertspeicher ausgebildeten Transcoder für die Umcodierung in den 6, 8 aus 10-BIockcode auch die Übersetzungsfunktion für den 10 Bit-K.analcode in das NRZI-modulierte Format bereits fest einprogrammiert werden kann. Ein gesonderter NRZI-Modulator kann dann entfallen.

Zur Durchführung der bis hierher erläuterten Verarbcitungsschriite enthält die in Fig. 2 veranschaulichte Einrichtung einen A/D-Wandler 20, welcher von einer Signalquclle 10, z. B. einer Videosignalquelle mit einem analogen Signal gespeist wird. Der A/D-Wandler 20 setzt das analoge Signal in ein quellencodiertes, digitalisiertes Signal mit einer Wortlänge von 8 Bi; um. '-vobei die Taktung des A/D-Wandlers 20 durch eine Taktsignalquellc 22 erfolgt, die von dem analogen Videosignal in geeigneter Weise synchronisiert wird. Hierzu wird im betrachteten Beispielsfall mittels eines Amplitudensiebes 21 die Horizontalablenkfrequenz fn dem Videosignal entnommen und in der Taktsignalquelle 22 auf eine geeignete Taktfrequenz/? · /"/,vervielfacht.

Das an den acht parallelen Ausgängen des A/D-Wandlers 20 anliegende, digitale Videosignal wird einem Transcoder 30, im Falle eines Festwertspeichers als Transcoder 30 dessen Adreßeingängen zugeführt. In dem Transcoder 30 sind zumindest die in Spalte 2 der Fig. 1 angegebenen Bitkombinationen gespeichert und entsprechend der Organisation des verwendeten Transcoder·· den 8 Bit-Adreßkombinationen an seinen Adreßeingängen zugeordnet. Die Zuordnung der 8 Bit-Adreßkombinationen zu d:n in Spalte 2 der F i g. ι angegebenen Bitkombinationen ist zunächst freibleibend und wird nach Zwcc!:mäßigkeitsgründen in einem sogenannten »Codebuch« festgelegt.

bo Das an den 10 Ausgängen des Transcoders 30 anliegende, umkodierte, digitale Videosignal mit einer Wortlänge von 10 Bit wird in einem nachgeschalteten Demultiplexer 40 serialisiert, der mit der lOFaciien Taktfrequenz des A/D-Wandlers 20 getaktet wird. Hierzu ist

bi beispielsweise ein Frequenzvcrviclfacher 41 vorgesehen, der cingangsseitig mit der Taktsignalquelle 22 verbunden isl. Ebensogut kann die erwähnte Verzehnfachung der Taktfrequenz in der Taklsignalquellc 22 er-

folgen.

Das serialisierte, digitale Videosignal am Ausgang des Demultiplexers 40 wird im dargestellten Beispielsfallc in einem gesonderten NRZI-Modulator 50 NRZI-moduliert. Der NRZI-Moduiator 50 besteht /.. B. aus einem Exclusiv-Oder-Glied 51 mit zeitverzögernder Rückführung 52. die bei Ausführung in Form eines Flip-Flop von dem Taktsignal des Demultiplexers 40 getaktet wird. Anstelle eines gesonderten NRZI-Modulators 50 kann, wie bereits erwähnt wurde, in den Transcoder 30 die NRZI-Modulation des 10 Bit-Kanalcode gemäß Spalte 1 der Fig. 1 fest einprogrammiert werden. Das NRZI-modulierte, digitale Videosignal wird mittels eines Wandlers 60 (z. B. Magnetkopf mit Vorverstärker) auf den in Richtung des Pfeils 80 bewegten magnetischen Informationsträger 70 aufgezeichnet. Bei der Aufzeichnung ergeben die beiden Binär/.ustände Magnetisierungen unterschiedlicher Polarität bei relativ hoher Sätti-

durch den Transcoder 120 rückcodiertc digitale Videosignal wird mittels eines D/A-Wandlers 130 in ein analoges Videosignal umgesetzt und an den Signalverbrauchcr 140 abgegeben.

Die Verwendung des 6. 8 aus 10-Blockcodc gestattet neben den bereits erwähnten Vorteilen eine Fchlcrprüfung jedes einzelnen 10 Bit-Wortes aufgrund der Tatsache, daß jede in Spalte 2 der F i g. I angegebene Bitkombination im ungestörten Zustand entweder sechs oder acht gleiche logische Zustände enthalten muß. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so ist dies gleichbedeutend mit einem fehlerhaften Wort. Die Fehlerstatistik ergibt, daß 75% alier möglichen Fehler (von I bis 10 Bit Länge) innerhalb eines Wortes erkennbar sind, darunter alle Fehler, die eine ungerade Zahl von Bit umfassen.

Bei der Abnahme des so aufgezeichneten, digitalen Videosignals mit Hilfe eines Magnetkopfes 90 (Fig.4) erzeugt jeder Magneiisierungswechsel einen Impuls entsprechenden Polarität, wie anhand der Fig.5a dargestellt ist. Die Form der einzelnen Impulse ist vorzugsweise sin²-förmig, was durch eine entsprechende Einstellung der Übertragungscharakteristik des Wiedergabekanals erzielt werden kann. Das abgenommene Signal am Ausgang des Magnetkopfes 90 entspricht somit dem Differentialquo'.ienten des NRZI-modulicrtcn, digitalen Videosignal«. Anschließend erfolgt in einem NRZI-Modulator 100, beispielsweise einem Zwciwegegleichrichter, eine Demodulation, woraus die in F i g. 5b dargestellte Signalform resultiert. Diese Signalform enthält zu den Zeitpunkten der in Fig.5d angegebenen Bitflanken bereits eine Information (F i g. 5c), die mit der ursprünglichen Kanalcodierung gemäß Fig.3a übereinstimmt ohne daß hierzu eine Integration erforderlich ist. Damit können die Gleichstromanteüe und die niederfrequenten Komponenten des aufgezeichneten digitalen Videosignals die Auslescsicherheit bei der Wiedergäbe des digitalen Videosignals nicht mehr beeinträchtigen.

Das demodulierte, digitale Videosignal wird in einem Multiplexer 110 parallelisiert. welcher von einem Taktgenerator 112 getaktet wird. Der Taktgenerator 112, z. B. ein phasenstarr gekoppelter Oszillator (phase-lokked-loop-Schaltung). liefert eine Taktinformation, deren Periode der Bitperiode entspricht. Zur Synchronisierung des Taktgenerators 112 dient das dcmodulicrtc, digitale Videosignal am Ausgang des Demodulators 100. dessen spektrale Zusammensetzung einen hohen Wert bei der Taktfrequenz des Taktgenerators 112 aufweist, da jedes Codewort sechs bzw. acht mit der Phasenlage des zu erzeugenden Taktsignals übereinstimmende Impulse aufweist. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit von Synchronisierungsfehlern im Vergleich zu dem eingangs dargelegten Stand der Technik wesentlich verringert und damit die Auslesesicherheit entsprechend erhöht.

Das parallelisierte. digitale Videosignal am Ausgang des Multiplexers 110 wird in einem Zwischenspeicher für jeweils einen Durchlauf des Multiplexers 110 zwischengespeichert und dient dann ais Adresse für einen Transcoder 120. der die im Transcoder 30 (Fig. 2) erfolgte Umcodierung rückgängig macht. Der Transcoder 120 besitzt hierzu zehn Adreßeingänge und acht Datenausgänge und enthält die 255 8-Bit-Kombinationcn des vorstehend erwähnten Code-Buches gespeichert. Das

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patemansprüche:

1. Einrichtung zum Aufzeichnen von Videosignalen in digitaler Form auf einem magnetischen Informationsträger, mit einem Analog/Digital-Wandler zum Umsetzen des eingangsseitigen analogen Videosignals in ein quellencodiertes, digitalisiertes Videosignal mit einer Wortlänge von 8 Bil. mil einem als Festwertspeicher ausgebildeten Transcoder /um Umcodieren des quellencodierten digitalisierten Signals in ein umcodiertes digitales Videosignal mit einer Wortlänge von 10 Bit, und mit einem Demultiplexer zum Serialisieren des umcodierten digitalen Videosignals, dadurch gekennzeichnet, daß der Transcoder (30) derart ausgebildet ist, daß das umcodierte digitale Videosignal alle Bitkombinationen mit sechs oder acht gleichen binären Logikzuständen (Nullen oder Einsen) umfaßt und daß das umcodierte digitale Videosignal vor der Bandaufzeichnung tsRZl-moduliert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur NRZI-Modulation dem Demultiplexer (40) ein NRZI-Modulator (50), beispielsweise ein Exklusiv-Oder-Glied mit zei !verzögernder Rückführung, nachgeschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch !.^ dadurch gekennzeichnet, daß der Transcoder (30) ferner so ausgebildet ist, daß das umcodierte digitale Videosignal bereits in NRZI-modulierter Form an seinen Ausgängen ansteht.

4. Einrichlur._b zum Abnehmen von in digitaler Form aufgezeichneten ViHeosign.^en von einem magnetischen Informationsträger, mit einem Multiplexer zum Parallelisicren des abgenommenen, digitalen Videosignals in einer Wortlänge von lOBit. einem Transcoder zum Rückcodieren des parallclisicrtcn digitalen Videosignals in ein rückcodiertes digitales Videosignal mit einer Wortlänge von 8Bit. und mit einem Digital/Analogwandler zum Umsetzen des rückcodierten digitalen Videosignals in ein analoges Videosignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Transcoder (120) zur Verarbeitung eines parallclisierten digitalen Viideosignals ausgebildet ist. welches alle Bitkombinationen mit sechs oder acht gleichen binären Logikzuständen (Nullen oder Einsen) umfaßt und daß das abgenommene digitale Videosignal NRZI-demoduliert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur NRZI-Demodulation vor dem Multiplexer (110) ein NRZI-Demodulalor (100), beispielsweise ein Zwfiiwegegleichrichter, angeordnet ist.