DE19756546A1 - Verfahren zur Speicherung in einem Videosignal enthaltener digitaler Datensignale und Videorecorder zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Speicherung von digitalen Datensignalen, die in einem Videosignal enthal­ ten sind, sowie auf einen Videorecorder, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Die digitalen Datensignale kön­ nen beispielsweise Teletextdaten sein.

Die Fernsehanstalten nutzen bei der Ausstrahlung ihrer Pro­ gramme die Vertikalaustastlücke des Fernsehsignals zur Über­ tragung von Zusatzinformationen. In der Vertikalaustastlücke werden dazu digitale Signale kodiert, die auf der Empfangs­ seite des Fernsehsignals in die Zusatzinformationen zurückge­ wandelt werden können. Neben Teletextdaten werden in der Ver­ tikalaustastlücke des Fernsehsignals auch Daten zur Einstel­ lung von Parametern eines eine Sendung empfangenden Fernseh­ gerätes, wie beispielsweise die Bildformatumschaltung von 4 : 3 auf 16 : 9, übermittelt. Gerade die Teletextdaten enthalten In­ formationen zu der ausgestrahlten Sendung, z. B. einem Spiel­ film, auf die man auch zu einem späteren Zeitpunkt zurück­ greifen möchte. Die Aufzeichnung dieser Daten auf einem Vi­ deorecorder ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da die Daten mit einer Bitrate übertragen werden, die bei der Auf­ zeichnung eine höhere Bandbreite erfordern, als sie bei Vi­ deorecordern üblich und zur Aufzeichnung des eigentlichen Bildsignals ausreichend ist.

Aus der DE 39 20 809 A1 ist ein Videorecorder mit Teletext­ aufzeichnung bekannt, bei dem das empfangene digitale Textsi­ gnal zeitlich expandiert in einem entsprechend erweiterten Zeitbereich aufgezeichnet wird. Bei der Wiedergabe wird das Textsignal wieder auf die ursprüngliche Form zeitlich kompri­ miert.

Nachteilig bei einem solchen Videorecorder ist, daß wegen der Zeitexpansion nicht alle Teletextdaten in einem Videosignal bestimmter Dauer in der Vertikalaustastlücke aufgezeichnet werden können. Videotextdaten, die beim ursprünglichen Video­ signal in einer Vertikalaustastlücke kodiert sind, müssen bei der Aufzeichnung im Videorecorder auf mehrere Vertikalaus­ tastlücken im aufzuzeichnenden Videosignal aufgeteilt werden. Insbesondere bei Untertiteln, die mit dem Teletext übertragen werden und möglichst synchron zum Tonsignal eingeblendet wer­ den sollen, kann die Aufzeichnung mit einem erweiterten Zeit­ bereich problematisch sein.

Ein weiterer Nachteil eines solchen Videorecorders ist, daß, um ein zeitlich expandiertes Textsignal zu erhalten, das emp­ fangene Teletextsignal in einem Speicher zwischengespeichert werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Speicherung eines beliebigen digitalen Datensignals, das in der Vertikalaustastlücke eines Videosignals enthalten ist, anzugeben, bei dem die Speicherung mit einer vorgegebenen Bandbreite erfolgt und die oben genannten Nachteile überwun­ den werden.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Videorecorder zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Gelöst werden diese Aufgaben zum einen mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und zum anderen mit einem Videorecorder nach Anspruch 7.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß beispielsweise Teletextsi­ gnale auf einem Videorecorder, dessen für eine Aufnahme aus­ nutzbare Bandbreite kleiner ist als die Bandbreite der Video­ signale, aufgezeichnet und wiedergegeben werden können, ohne die Anzahl der Daten, die pro Austastlücke gespeichert werden können, einzuschränken. Ein Videosignal mit beispielsweise einer Bandbreite von 5 MHz, das eine bestimmte Datenmenge in einer bestimmten Anzahl von Austastlücken überträgt, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Erhalt dieser Datenmenge auf einem Videorecorder mit einer Bandbreite von beispiels­ weise 2,5 MHz in gleich vielen Austastlücken aufgezeichnet und ohne Datenverlust wieder wiedergegeben werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Aufzeich­ nung des Videosignals nahezu zeitgleich mit dem Empfang des Teletextsignals erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren er­ fordert daher keine Zeilenspeicher oder Bildspeicher.

Ferner arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren im Zeitrahmen der genormten Vertikalaustastlücke.

Schließlich ist die Umrüstung eines herkömmlichen Videorecor­ ders zu einem erfindungsgemäßen Videorecorder verhältnismäßig einfach möglich, da nicht in den Signalpfad des Videorecor­ ders für das Videosignal eingegriffen werden muß.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine binäre Signalfolge,

Fig. 1b eine quaternäre Signalfolge und

Fig. 2 eine Wertetabelle mit einer Kodierungsvorschrift.

Das Verfahren läßt sich vorteilhaft für die im Fernsehsignal enthaltenen Teletextsignale einsetzen. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren zur Aufzeichnung der Teletextdaten mit einem Videorecorder.

Das Verfahren nutzt zur Speicherung der digitalen Signale, die in einem Videosignal enthalten sind und als binäre Si­ gnalfolge vorliegen, eine höherwertige, z. B. quaternäre Si­ gnalfolge. Die Bandbreite des digitalen Signals wird also da­ durch verringert, daß die Amplitudenauflösung des digitalen Signals erhöht wird.

Mit dem von Fernsehanstalten ausgestrahlten Videosignal wird vielfach ein digitales Datensignal DS, wie z. B. ein Tele­ textsignal, mitübertragen. Das digitale Datensignal DS wird dabei in der Vertikalaustastlücke des Videosignals einge­ stanzt. Auf der Empfängerseite wird das digitale Datensignal DS beispielsweise in einem Fernsehgerät oder einem Videore­ corder in einer Abtrennstufe aus dem Videosignal herausgefil­ tert. Das aus dem Videosignal abgetrennte Teletextsignal liegt als binäre Signalfolge vor, die beispielsweise einen Verlauf wie die Signalfolge der Fig. 1a aufweisen kann. Die­ se binäre Signalfolge stellt ein periodisches Signal mit zwei Zuständen dar. In Fig. 1a ist ein erster Zustand mit "0" und ein zweiter Zustand mit "1" gekennzeichnet. Zu jedem Zeit­ punkt liegt einer der Zustände vor. Die Information, die mit dem Teletextsignal übertragen werden soll, wird durch die zeitliche Abfolge der Zustände kodiert. In der Praxis ist die empfangene binäre Signalfolge von Störungen überlagert, so daß Signalpegel auftreten, die von den festen Zuständen "0" und "1" abweichen. Insbesondere weist die Flanke bei einem Wechsel eines Zustandes zu dem anderen eine endliche Steigung auf. Die empfangene binäre Signalfolge wird daher zu Ab­ tastzeitpunkten, die einen konstanten zeitlichen Abstand von­ einander haben, abgetastet. Das durch die Abtastung gewonnene Signal wird einem Teletextprozessor zugeführt, der die in der binären Signalfolge enthaltenen Informationen zurückgewinnt. Diese Informationen können beispielsweise auf einem Fernseh­ bildschirm sichtbar gemacht werden. Der Datentakt der binären Signalfolge wird aus der Signalfolge selbst zurückgewonnen und ebenfalls an den Teletextprozessor weitergegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, daß die binäre Signalfolge in ein Zwischensignal ZS umgewandelt wird. Das Zwischensignal ZS ist dabei eine höherwertige Signalfolge, also eine Signalfolge, die mehr als zwei Zustände aufweist. In Fig. 1b ist eine quaternäre Signalfolge mit den Zuständen "0", "1", "2" und "3" dargestellt. Da zur Kodierung einer In­ formation vier Zustände vorhanden sind, kann die quaternäre Signalfolge gegenüber der binären Signalfolge die halbe Fre­ quenz aufweisen. Das heißt, der Datentakt, also die Zeitdau­ er, nach der frühestens der Zustand gewechselt werden kann, ist gegenüber der binären Signalfolge halbiert.

Ein bestimmter Informationsgehalt läßt sich innerhalb einer festen Zeit sowohl mit der binären Signalfolge nach Fig. 1a als auch mit der quaternären Signalfolge nach Fig. 1b kodie­ ren. Die binäre Signalfolge verwendet dazu zwei Zustände bei einer Taktrate T. Dagegen beträgt die Taktrate der quaternä­ ren Signalfolge 2T. Die Abtastfrequenz ist also halb so groß wie die bei der binären Signalfolge.

Soll die binäre Signalfolge mit der Taktrate T gespeichert werden, z. B. auf einem Magnetband aufgezeichnet werden, so muß die Speicherung in binärer Form, also mit zwei Zuständen, ebenfalls mit der Taktrate T erfolgen. Zur Speicherung mit einer größeren Taktrate werden mehr als zwei Zustände benö­ tigt.

Die Wertetabelle nach Fig. 2 zeigt als Beispiel eine mögli­ che Vorschrift zur Umsetzung der binären Signalfolge in die quaternäre Signalfolge. Die Umsetzung erfolgt in diesem Bei­ spiel paarweise, d. h. jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zu­ ständen der binären Signalfolge wird umkehrbar eindeutig ein Zustand der quaternären Signalfolge zugeordnet. Die linke Spalte A in Fig. 2 listet alle Kombinationen auf, die mit den zwei Zuständen möglich sind. Die rechte Spalte B in Fig. 2 enthält den Wert der quaternären Signalfolge, der einer be­ stimmten Kombination von zwei Zuständen in Spalte A zugeord­ net ist. Nach dieser Vorschrift werden zwei aufeinanderfol­ genden Zuständen "00" der Wert "0" der quaternären Signalfol­ ge zugeordnet. Zwei aufeinanderfolgenden Zuständen "01" der binären Signalfolge wird der Wert "1", den aufeinanderfolgen­ den Zuständen "10" der binären Signalfolge der Wert "2" zuge­ wiesen. Weist ein erster betrachteter Takt der binären Si­ gnalfolge den Zustand "1" auf und wird die "1" vom nachfol­ genden Takt übernommen, so wird dieser Kombination der Wert "3" zugewiesen. Die Kodierungsvorschrift nach Fig. 2 ist le­ diglich ein Beispiel. Die Zuordnung des Wertes der quaternä­ ren Signalfolge zu zwei aufeinanderfolgenden Zuständen der binären Signalfolge kann beliebig gewählt werden, solange die Zuordnung eindeutig ist. Anstelle der quaternären Signalfolge können auch andere, höherwertige Signalfolgen mit mehr als zwei Zuständen verwendet werden.

An einem Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Ver­ fahren verdeutlicht werden. Das Beispiel bezieht sich auf Te­ letextdaten, die in der Vertikalaustastlücke des Videosignals kodiert sind und die auf einem Videorecorder aufgezeichnet werden sollen, sowie auf die Wiedergabe dieser aufgezeichne­ ten Teletextdaten von dem Videorecorder. Die zur Speicherung der Teletextdaten zur Verfügung stehende Bandbreite des Vi­ deorecorders ist in diesem Beispiel ohne Einschränkung der Allgemeinheit halb so groß wie die der übertragenen Teletext­ daten.

Aus dem empfangenen Videosignal wird nach an sich bekannten Verfahren das Teletextsignal abgetrennt und somit die Tele­ textdaten in binärer Form zurückgewonnen. Anschließend wird mit ebenfalls bekannten Verfahren zur Taktrückgewinnung der Datentakt T_DB des binären Teletextsignals zurückgewonnen. Das binäre Teletextsignal mit dem Datentakt T_DB wird gemäß der Kodierungsvorschrift nach Fig. 2 in die quaternäre Signal­ folge umgewandelt. Die Umwandlung erfolgt beispielsweise mit einem 2Bit-Digital-Analogumsetzer, der die beiden Zustände innerhalb zweier aufeinanderfolgender Datentakte T_DB des Te­ letextsignals in einen der 4 möglichen Werte entsprechend der Kodierungsvorschrift umwandelt. Dieser Wert wird mindestens über die Zeitdauer 2T_DB gehalten. Der Datentakt T_DQ der qua­ ternären Signalfolge beträgt also 2T_DB.

Betrachtet man die binäre und quaternäre Signalfolge der Fig. 1a und 1b ab dem Zeitpunkt t = 0, dann ergibt sich der Wert des ersten quaternären Datentaktes T_DQ aus den Zuständen des ersten und zweiten binären Datentaktes T_DB. Den Zuständen des dritten und vierten binären Datentaktes T_DB wird der Wert des zweiten quaternären Datentaktes T_DQ zuordnet. Auch die Zu­ stände der folgenden binären Datentakte T_DB werden in ent­ sprechender Weise jeweils paarweise in einen Wert der folgen­ den quaternären Datentakte T_DQ umgesetzt. Der quaternäre Da­ tentakt T_DQ weist in diesem Ausführungsbeispiel die halbe Frequenz des binären Datentaktes T_DB auf. Die Bandbreite der binären Signalfolge ist also um einen Faktor k = 2 gegenüber der Bandbreite der quaternären Signalfolge kleiner. Bei Wahl einer anderen höherwertigen Signalfolge nimmt der Faktor k andere gebrochenrationale Zahlenwerte an.

Das durch die Kodierungsvorschrift in Form der quaternären Signalfolge gewonnene Zwischensignal ZS wird während der Aus­ tastlücke des aufzuzeichnenden Videosignals eingestanzt. Der quaternäre Wert des Zwischensignals ZS, der zwei Zuständen des binären Teletextsignals zugeordnet ist, liegt erst dann vor, wenn der zweite der beiden Zustände abgetastet ist. In Fig. 1a sind diese Abtastzeitpunkte durch kleine Vollkreise gekennzeichnet. Das Zwischensignal ZS weist also gegenüber dem binären Teletextsignal einen geringen zeitlichen Verzug auf.

Die Einstanzung des Zwischensignals ZS erfolgt vorzugsweise gemäß dem Videotextstandard nach einer festgelegten Zeitdauer nach dem Horizontal-Synchronimpuls des Videosignals. Der Gleichanteil des Zwischensignals ZS wird vorteilhafterweise so festgelegt, daß er einen definierten Wert über der Schwarzschulter liegt. Diese Signalanhebung ermöglicht es, das Vorliegen des Zwischensignals ZS bei der Wiedergabe des Videosignals zu erkennen. Sinnvollerweise weist das Zwischen­ signal ZS wie jedes Teletextsignal vor der eigentlichen Ko­ dierung der Daten Synchronisationsimpulse auf. Zu einem be­ stimmten Zeitpunkt kann in diese Impulse ein Gleichanteil eingeprägt werden, der bei der Wiedergabe des Videosignals herausgefiltert und einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC) zugeführt werden kann. Die automatische Verstärkungsre­ gelung dient zum Ausgleichen verschieden hoher Antennenspan­ nungen und sorgt für eine möglichst gleichbleibende Videos­ pannung an einer Bildröhre.

Bei der Wiedergabe wird das Zwischensignal ZS vorzugsweise mit der eigentlichen Bildinformation des Videosignals wieder ausgegeben. Aus der quaternären Signalfolge des Zwischensi­ gnals ZS wird die binäre Signalfolge des Teletextsignals wie­ der zurückgewonnen. Diese erfolgt beispielsweise mit einer Dekodierschaltung, die einen Analog-Digital-Umsetzer auf­ weist, durch Überabtastung. Da das Zwischensignal ZS vor der Aufnahme aus dem empfangenen Teletextsignal erzeugt wurde, sind das Phasenverhältnis und die möglichen Amplituden der Signalfolge des Zwischensignals ZS bekannt. Werden bei der Rückwandlung in die binäre Signalfolge nur die Amplitudenver­ hältnisse und nicht die absoluten Amplituden herangezogen, entfällt die Festlegung eines Abtrennpegels. Ein solcher Ab­ trennpegel, der üblicherweise bei Teletextsignalen als Schwelle, die angibt, ab welchem Pegel ein Signal als "0" bzw. "1" zu werten ist, vorhanden ist, ist hier nicht notwen­ dig. Die zurückgewonnene binäre Signalfolge kann dann von herkömmlichen Videotextprozessoren ausgewertet werden.

Infolge der größeren Amplitudenauflösung der quaternären Si­ gnalfolge verschlechtert sich der Signal-Rausch-Abstand ge­ genüber der binären Signalfolge. Da die bei der Übertragung des Teletextsignals vom Sender zum Empfänger eingebrachten Störungen, insbesondere Rauschen, Gruppenlaufzeitverzerrung oder Dämpfungsverzerrung, bereits bei der Abtrennung des Te­ letextsignals vom Videosignal beseitigt werden und in binärer Form vorliegen, führt die Umwandlung in die quaternäre Si­ gnalfolge nur zu einer unwesentlichen Verschlechterung des Signal-Rausch-Abstandes.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bandbreite begrenzten Speicherung eines be­ liebigen in der Vertikalaustastlücke eines Videosignals ent­ haltenen digitalen Datensignals (DS), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das digitale Datensignal (DS) in ein Zwi­ schensignal (ZS) mit einer um einen Faktor (k) kleineren Bandbreite als das Datensignal (DS) und einer derart erhöhten Amplitudenauflösung, daß der Informationsgehalt des Datensi­ gnals (DS) erhalten bleibt, umgewandelt wird und das digitale Datensignal (DS) als Zwischensignal (ZS) gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das digitale Datensignal (DS) durch eine Digital-Analogumsetzung in das Zwischensignal (ZS) umgewandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als digitales Datensignal (DS) Teletextda­ ten verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Faktor k = 2 gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermedium ein Magnetband eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zwischensignal (ZS) mit dem Videosignal während der Vertikalaustastlücke gespei­ chert wird.

7. Videorecorder, der Mittel zur Durchführung eines der Ver­ fahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 aufweist.

8. Videorecorder nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Dekodierschaltung vorgesehen ist, die das Zwischensignal (ZS) in ein Empfangssignal mit der Band­ breite und der Amplitudenauflösung des Datensignals (DS) um­ wandelt.