DE2921892A1

DE2921892A1 - Verfahren zum speichern digitaler fernsehsignale

Info

Publication number: DE2921892A1
Application number: DE19792921892
Authority: DE
Inventors: Richard Heinz; Reinhard Dipl Ing Kutzner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1979-05-30
Publication date: 1980-12-11
Also published as: FR2458193B1; DE2921892C2; GB2050677A; JPH0620286B2; JPS55162676A; GB2050677B; US4353098A; BE883543A; FR2458193A1

Description

Rl.-Nr. 1896/79

6 Jt. 1979 Ι'Έ/PLI/Klm/Kn

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Verfahren zum Speichern digitaler /"ernsehsignale

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS ?3 k2 297 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers mit digitalen Zeichen bekannt, bei dem diese in mindestens zwei getrennten und gleichzeitig lesbaren Aufzeichnungen auf dem Aufzeichnungsträger aufgebracht sind und in mindestens einer der Aufzeichnungen Paritätsbits aufgezeichnet werden, die aus Bits der anderen Aufzeichnung oder mindestens einer der beiden Aufzeichnungen abgeleitet sind.

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Rl.-Nr. 1896/79

In der Technik der magnetischen Speicherung von Fernsehsignalen haben sich allgemein Verfahren durchgesetzt, bei denen ein Magnetband um ein am Umfang mit einem oder mehreren Magnetköpfen bestückten Kopfrad oder -trommel herumgeführt und mit einer Folge paralleler Spuren im Winkel zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes beschrieben oder abgetastet wird, um das Videosignal zu speichern bzw. abzunehmen, während das zugehörige Tonsignal durch einen fest angeordneten Magnetkopf in einer Längsspur parallel zur Bandkante aufgezeichnet wird.

Wegen des großen Frequenzumfanges des aufzuzeichnenden Farbvideosignals wird verbreitet ein Träger mit diesem Signal frequenzmoduliert, bevor die Aufzeichnung vorgenommen wird. Es werden also Amplitudenwerte in Frequenzschwankungen umgesetzt und diese aufgezeichnet. Während, nun frequenzmodulierte Signale bei der Abnahme von einem Magnetband relativ unempfindlich gegen Abstandsschwankungen zwischen dem oder den Magnetköpfen und dem Magnetband sind, mit anderen Worten unempfindlich gegenüber Pegeländerungen des modulierten Trägers, so sind sie auf der anderen Seite außerordentlich empfindlich gegenüber ungewollten Frequenz- und. Phasenschwankungen der Trägerschwingung.

Es hat in der Vergangenheit zahlreiche Verbesserungen an Magnetbandgeräten für die analoge Speicherung von Farbfernsehsignalen gegeben, die bewirkten, daß heute eine vom Magnetband abgenommene und ausgestrahlte Farbfernsehsendung vom unbexvaf fneten Auge des Zuschauers kaum als solche erkannt und gegenüber einer "Direkf'-Sendung abgewertet wird.

Die Technik des elektronischen Redigierens von auf Magnetband aufgezeichneten Farbfernsehsendungen bringt es mit sichi

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daß Kopien von Teilen des Magnetbandes und von diesen wiederholt Kopien in mehreren "Generationen" angefertigt werden müssen. Dieses Kopieren erfolgt im allgemeinen durch Überspielen, in manchen Fällen mit erhöhter Geschwindigkeit jeweils des Mutter- und des Tochterbandes. Es ist erklärlich, daß hierdurch wiederholt Ubertragungsfehler, in der Hauptsache Geschwindigkeitsfehler, entstehen, die nach der Demodulation schließlich doch im wiedergegebenen Bild sichtbar sind und sich auch nicht mehr aus diesem entfernen lassen. Diese Fehler nehmen um so rascher zu, je dichter die Information auf dem Magnetband gespeichert wird, d.h. je kurzer die aufgezeichneten Wellenlängen sind.

In gleicher Weise ist das auf wenigstens einer Längsspur des Magnetbandes aufgezeichnete Tonsignal von der Fehlerzunahme, die sich in Störabstandsverschlechterungen und

Tonhb'henschwankungen , Zunahme der nichtlinearen Verzerrungen und der Frequenzgangwelligkeit bemerkbar macht, betroffen.

Trotz der kleinen Aufzeichnungswellenlängen in den Längsspuren infolge geringer Bandgeschwindigkeit ist die Speicherdichte wegen der großen Spurbreite und der Notwendigkeit von Sicherheitszonen zum Rand und zu den Spuren, welche das Videosignal repräsentieren, unbefriedigend.

Die zunehmende Anwendung sogenannter Dichtspeichertechniken mit dem Ziel den Bandverbrauch zu senken, hat zu so kleinen Wellenlängen sowohl in den quer oder diagonal zur Bandkante verlaufenden Videospuren als auch in der oder den Längsspuren für die Tonaufzeichnung geführt, daß ein dringender Bedarf an einem Aufzeichnungssystem zur Ablösung der bestehenden erwachsen ist.

Die Tendenz zum rechnergesteuerten Programmablauf, die relative Unempfindlichkeit gegen Phasen- und Frequenzabweichungen und nicht zulet.:t die Entwicklung von Bildspeichern auf digitaler Basis Läßt die magnetisch Speicherung

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digitaler Zeichen, die aus analogen Farbfernsehs'gnalanteilen gewonnen werden, als geeignete Lösung der bei der analogen Aufzeichnung sich ergebenden Problemen erscheinen.

Es sind daher dn der Vergangenheit zahlreiche Überlegungen zur Entwicklung digitaler Techniken zur magnetischen Speicherung von Fernsehsignalen angestellt worden: BBG Research Report No. 1969A2, "Possible Techniques for the Recording of Digital Television Signals", Okt. 1969; IERE Conference on Video and Data Recording, JuIi 1.975, S. 66-70;

BBC Research Report No. 1973/29, "Digital Television Recording ", November 1973;

International Broadcasting Convention Proceedings 197^, Seite 11^-118, "An Experimental Approach to Digital Television Recording";

IEEE Transaction on Magnetic, Vol. MAG-11, No. 5, Sep- tember 1975, S. 12>0 bis 1233, "Digital Sound and Television Recording - The Requirement of the Signal". Allen der Anmelderin bekannten Veröffentlichungen ist gemeinsam, daß der Speicherung des zum Fernsehsignal gehörenden Tonsignals nur geringe Aufmerksamkeit gewidmet wurde.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern digitaler Farbfernsehsignal mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das zum Farbfernsehsignal gehörende Tonsignal in prinzipiell der gleichen Weise aufgezeichnet und vom Magnetband abgenommen wird wie das Videosignal. Es können daher im wesentlichen die gleichen Verarbeitungskanäle für Bild- und Tonsignal« herangezogen w rden. Ebenso unterliegen die Signale ähnlichen Fehlerei aflunsen, so daß Fehler«i-ken-

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nung, -unterdrückung und/oder -beseitigung nahezu einheitlich sein können.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei der Speicherung des Tonsignals ähnliche Speicherdichten wie beim Videosignal erzielbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Haupt anspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daß die aufgezeichnete Toninformation mit Mitteln des elektronischen Schneidens redigiert und bearbeitet werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein ßpeichergerät gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Spurschema der Anordnung der Informationsspuren auf dem Magnetband;

Fig. 3 ein Zeitablaufschema;

Fig. k das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist der Bandweg des Magnetbandes 1 um einen fest stehenden oder rotierenden Führungszylinder 2 dargestellt.

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In einer Querfuge des Führungszylinders 2 rotiert ein am Umfang mit zwei Magnetköpfen 3₅ ^ bestücktes Kopfrad, wobei die beiden Magnetköpfe diametral gegenüberliegen. Der Umschlingungswinkel ist so gewählt, daß die Magnetköpfe über einen Teil der Spurlänge gemeinsam am Magnetband 1 anliegen und Information übertragen können. Führungsrollen 5, 6 führen das Magnetband so, daß während der gleichmäßigen Bandbewegung von den Magnetköpfen 3, k die Information in einer Reihe paralleler, schräg zur Bandkante sich erstrekkender Spurabschnitte auf dem Magnetband aufgezeichnet wird.

Im Spurschema riach der Fig. 2 sind auf dem Magnetband 1 parallele Spurabschnitte 11, 11', 11" usw. aufgezeichnet. Ein Teil der Spurabschnitte enthält auf einem Teil ihrer Länge in digitaler Form aufgezeichnet Videoinformation 12, 12', 12" und deren anschließend, durch jeweils ein informationsfreies Stück 13i 13'1 13" usw.,getrennt, Audioinformation 1^, 1V, 14" usw., ebenfalls in digitaler Form aufgezeichnet. Zweckmäßigerweise wird sowohl für die Video- als auch für die Audioinformation die gleiche Codierung gewählt. Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil dann für die Codierung und Decodierung die gleichen Schaltungselemente Verwendung finden können.

Die digital gespeicherte Audioinformation am Ende einer Spur wird zeitlich nach der Videoinformation aufgezeichnet oder ausgelesen, sie gehört jedoch inhaltlich zur Videoinformation und muß bei der Wiedergabe wieder parallel zu dieser verfügbar sein.

Im Zeitablaufschema (Fig. 3) ist dargestellt, wie bei der gewählten Abtastkonfiguration jeweils am Ende einer Spur Audioinformation in digitaler Form aufgezeichnet wird, während gleichzeitig auf der darauffolgenden Spur mit der Aufzeichnung von Videoinform.tion in digital codierter Form begonnen wird. Die Speicherung der aus dem Inhalt mehrerer

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Fernsehzeilen bestehenden Videoinformation und der zugehörigen Toninformation anschließend daran beansprucht dabei die gleiche Zeitdauer während der ein am Umfang des Kopfrades befindlicher Magnetkopf in Kontakt mit dem Magnetband steht.

Die Audioinformation, wird dazu zeitkomprimiert und verzögert und zwar so, daß sie sich unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes an die digital aufgezeichnete Videoinformation anschließt. Da die Audioinformation in zeitkomprimierter Form nur einen Bruchteil der Speicherfläche der entsprechenden Videoinformation einnimmt, ist es möglich, am Ende einer ersten Spur Audioinformation eines ersten Kanals, am Ende der zweiten Spur die eines zweiten Kanals, am Ende der dritten Spur die Audioinformation eines dritten Ubertragungskanals aufzuzeichnen.

Den Raum für die Unterbringung des Tones im Anschluß an die Videospur gewinnt man, indem man entweder den Umschlingungswinkel des Magnetbandes um die Abtasteinrichtung so weit vergrößert, daß die Toninformation in zeitkomprimierter und zeitversetzter Form in der Verlängerung der Videospur aufgezeichnet werden kann, oder indem auch die Videoinformation einer Zeitkompression unterzogen wird und der hierdurch freiwerdende Raum in der Videospur zur Aufzeichnung der ebenfalls zeitkomprimierten Toninformation nutzbar ist.

Fernsehsignale in analoger Form weisen neben der Information eine Reihe von Synchronisiersignalen zur Sicherstellung des Gleichlaufs zwischen einzelnen Signalquellen oder zwischen diesen und den Empfängern auf. Diese Synchronisiersignale (Horizontal- und Vertikalsynchronisiersignale) beanspruchen bei analoger Aufzeichnung Speicherfläche auf dem Magnetband entsprechend ihrer Zeitdauer.

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Für die Wiedergabe digital aufgezeichneter Fernsehsignale ist die Übertragung der Synchronisiersignale nicht notwendig, da sich die Lage der einzelnen Bildpunkte aufgrund ihrer Adressierung und nicht aus ihrer zeitlichen Lage ergibt.

Es ist daher möglich, Toninformation in den zwischen den Videoinformationen vorhandenen Spurlücken in zeitkomprimierter Form unterzubringen. Während jedoch die Speicherung in der Η-Lücke wegen der kurzen Zeitdauer insbesondere bei der redaktionellen Bearbeitung des Tones große Schwierigkeiten bereitet, läßt die V-Lücke wegen ihrer sehr viel größeren Zeitdauer die Möglichkeit, eine ganze Spur zwischen jeweils einer oder mehreren Spuren, welche den Inhalt eines Halb- oder Vollbildes repräsentieren, von Videoinformation freizuhalten. Diese Speicherfläche kann vorteilhaft zur Tonspeicherung herangezogen werden. Dabei können in dieser Spur weitere Toninformationen (Begleitton) unter*- gebracht werden.

In Fig. h sind vier nebeneinander unabhängige Tonkanäle den Eingängen 21, 22, 23, 2h zugeführt. Nach Durchgang durch jeweils ein Tiefpaßfilter 25, 26, 27, 28, in denen die hochfrequenten Störanteile ausgefiltert werden, gelangt die Information zu den Analog-Digital-Wandlern 29,30,

32. Hier wird sie von der analogen Form in ein 16 bit-Datenformat quantisiert. Vom Ausgang der A/D-Wandler werden die 16 bit-quantisierten Informationen den Digitalspeichern

33, 3^, 35, 36 zugeleitet. Die Digitalspeicher weisen Takteingänge 37, 38, 39, hO, für das Einlesen und Takteingänge h"\, hZ, h~5, h-k für das Auslesen auf. Durch entsprechende Taktung wird die Information beim Auslesen einer Zeitkompression unterworfen und zweckmäßigerweise aus dem 16 bit-Format in ein 8+8 bit-Format in Angleichung an den Videokanal, der ein 8 bit-Format beinhaltet, gewandelt.

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Der Ausgang eines jeden Digitalspeichers ist mit jeweils einem Eingang eines Kanalcodierers '+5 > '+^i ^7» ^8 verbunden, der das 8+8 bit-Format in einem Code moduliert. Von dort gelangt die Information jeweils zum Kanalschalter h2 zur Auswahl der jeweiligen Information aus einem der Audiokanäle Dies erfolgt abhängig von der Stellung des Kopfrades, die über den Eingang 50 von einem (nicht dargestellten) Kopfrad-Positions-Detektor erkannt und weitergegeben wird. Die Umschaltung der einzelnen Audiokanäle erfolgt außerdem noch abhängig vom Auftreten der Horizontal- sowie der Vertikalsynchronsignale, welche über den Eingang 51 zur Steuerung des Kanalschalters herangeführt werden. Mit dem Ausgang 53 des Kanalschalters k9 ist der Audioeingang ^k des Audio-Video-Umschalters 55 verbunden. Im Audio-Video-Umschalter erfolgt im Falle der gleichzeitigen Aufzeichnung von Videoinformation in jeder Spur mit Videoinhalt die Umschaltung Video/Audio. Das Videosignal muß zu diesem Zweck in ähnlicher Weise wie das Audiosignal zeitkomprimiert und codiert werden. Es wird dazu zunächst im A/D-Wandler 60 in einem 8 bit-Format quantisiert, zeitkomprimiert und gleichzeitig in ein 10 bit-Format gewandelt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung dargestellte und in der Beschreibung erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt sei. Insbesondere kann die Audioinformation nicht nur am Spurende, sondern auch an jeder geeigneten Stelle, beispielsweise am Spuranfang erfolgen. Außerdem ist die Aufzeichnung von Audioinformation verschiedener Kanäle in einer Spur nach entsprechender Zeitkompression und Zeitverschiebung möglich.

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Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren zum Speichern digitaler Fernsehsignale beschrieben, bei dem sowohl die Videoinformation als auch die Audioinformation einer Zeitkompression unterzogen und alternierend aufgezeichnet werden.

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Leerseite

Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

\\J Verfahren zur Speicherung digitaler Pe rasehsignale auf Magnetband, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioinformation zeitkomprimiert und die Videoinformation in der wahren Zeit oder gegebenenfalls ebenfalls zeitkomprimiert alternierend aufgezeichnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Video- und der Audioinformation in der gleichen Spur erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Audioinformation blockweise am Beginn der Spur vor der Aufzeichnung der Videoinformation erfolgt.

h. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Audioinformation blockweise am Ende der Spur nach der Aufzeichnung der Videoinformation erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Audioinformation blockweise am Anfang und am Ende einer Videoaufzeichnungsspur erfolgt, so daß zeitlich eng aufeinanderfolgende Informationen im Audiosignal auf dem Magnetband räumlich getrennt aufgezeichnet werden.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß in aufeinanderfolgenden Spuren wechselnde Toninformationen aufgezeichnet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Audiosignale von der Aufzeichnung in dasselbe Datenformat wie das Videosignal gebracht werden, derart, daß die Audiodaten in Blöcke gleicher Bitzahl eingeteilt werden, so daß η Audiodatenblöcke in der Bitzahl m Videodatenblöcken entsprechen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Audiodatenblöcke Hilfsinformationen enthalten.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe der Audio- und Videodatenblöcke durch eine gemeinsame Ubertragungseinheit erfolgt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschiedene Audioinformationen zusammen mit der Videoinformation in einer Spur des Magnetbandes aufgezeichnet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioinformation während des informationsfreien Intervalls des Videosignals in der Vertikalaustastlücke aufgezeichnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioinformation unter Erhaltung der Synchronzeichen in der Vertikalaustastlücke blockweise zwischen den durch das Videosignal vorgegebenen Synchronzeichen aufgezeichnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Audioinformation des informationsfreien Zeitraumes

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in der horizontalen Austastlücke des gegebenenfalls zeitkomprimierten digitalen Videosignals aufgezeichnet wird.

1¹K Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13i dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal zwischengespeichert und zeitlich verzögert ausgelesen wird, so daß der Zeitversatz zwischen dem Bild- und dem Tonsignal aufgehoben ist.

15- Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der Bild- und Tonsignale zwei Bitströme herangezogen werden, die durch zwei Paare von Videomagnetköpfen auf dem Kopfrad räumlich getrennt auf dem Magnetband aufgezeichnet werden.

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