DE3020859A1

DE3020859A1 - Verfahren zum kodieren und dekodieren von signalen zur aufzeichnung auf einem informationstraeger und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3020859A1
Application number: DE19803020859
Authority: DE
Inventors: Geoffrey T Faraghan; Jonathan A Jerome; Frank D Neu
Original assignee: Atlantic Richfield Co
Current assignee: Atlantic Richfield Co
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-02
Publication date: 1981-01-22
Also published as: FR2459526A1; GB2052925A; NL8003482A; JPS5619568A; BE883875A; IT8022861A0

Description

DP 50-6-404 A ATLANTIC RICHFIELD COMPANY

Los Angeles, California, V.St.A.

Verfahren zum Kodieren und Dekodieren von Signalen zur Aufzeichnung auf einem Informationsträger und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kodieren von Datensignalen zur Aufzeichnung auf einen Informationsträger sowie zum Abtasten dieser Daten und ihrer Dekodierung zwecks Wiedergabe, wobei die kodierten Signale zu einem späteren Zeitpunkt durch Abtastung zu definierten Abtastzeiten rückgewonnen werden.

Verfahren zur Speicherung und späteren Wiedergabe von Informationen, die in hoher Dichte auf einem Informationsträger gespeichert sind, zum Beispiel mit Hilfe optischer oder elektronischer Mittel, wobei die Information durch eine Folge von kodierten Signalen dargestellt ist, die zu einem späteren Zeitpunkt dekodiert werden, sind bekannt. So gibt es Geräte für den wahlweisen Zugriff an beliebigen Stellen eines Aufzeichnungsträgers, auf dem spezifische Adressen zur Kennzeichnung einzelner Bilder oder Spuren aufgezeichnet und abtastbar sind. Die Informationen sind durch kodierte Signale dargestellt und

030064/0609

weisen beispielsweise Mehr-Adressen auf. Als Informationsträger dienen sogenannte Videoplatten oder Bänder.

In einem Speicher mit hoher Speicherdichte als Informationsträger, wie einer Videoplatte, ist jedem einzelnen Informationsblock oder -segment eine spezielle Adresse zugeordnet, damit ein direkter Zugriff auf dieses Segment möglich ist. Eine solche Videoplatte kann beispielsweise aus bis zu 50 000 konzentrischen Spuren oder Bildfolgen bestehen, von denen jede den Informationsgehalt eines kompletten Fernsehbildes aufweist. Es ist üblich, in jeder Spur zusammen mit dem visuellen Inhalt ein kodiertes digitales Signal aufzuzeichnen, das die Adresse der jeweiligen Spur darstellt, und mit Hilfe derer die jeweils gewünschte Information zurückgewonnen werden kann. Im allgemeinen wird die Adresse für jede Spur an die Stelle jeder Spur gelegt, an der sich der inaktive, also der informationslose Teil des eingehenden Videosignals befindet. Die Anzahl der Binärziffern im digitalen Kode hängt von der Gesamtzahl der zu kodierenden Bildrahmen ab. Um beispielsweise 50 000 Bildrahmen zu kodieren und jedem Bildrahmen eine spezielle Adresse zuzuordnen, ist ein aus sechzehn Bits bestehender digitaler Kode, also 2 = 65,536 erforderlich.

Im US-Patent 3 931 457 ist ein Verfahren zum Kodieren eines sich drehenden Informationsträgers mit einer Serie digitaler Adressen beschrieben. Nach dieser Druckschrift werden Adressen in aufeinanderfolgenden konzentrischen Spuren, die Video-Informations-Rahmen aufweisen, einer Videoplatte an der informationslosen Stelle aufgebracht. Um die gemäß der US-Patentschrift aufgezeichneten Adressen mit den herkömmlichen Verfahren zu dekodieren, muß die digitale Information innerhalb von Zeitintervallen abgetastet werden, die so kurz sein müssen, daß ein Computer die eingegebenen Daten in ausreichendem Maß zu analysieren vermag, um festzustellen, ob ein gültiger Kode vorliegt, und wenn ja, um die gespeicherte digitale Information zu dekodieren und eine entsprechende visuelle oder in anderer Weise wahrnehmbare Anzeige zu liefern.

-8-030064/0609

Jedes Bit eines digitalen Adressenkodes (oder eines anderen digitalen Signals) besteht in der Regel aus einem von zwei vorbestimmten Spannungsmustern, nämlich "high" und "low", wobei das eine Spannungsmuster die Binärzahl "1" und das andere die Binärzahl ¹¹O" darstellt. Um ein solches digitales Adressensignal rückzugewinnen oder zu dekodieren, wird die Adresseninformation eines bestimmten Video-Rahmens durch übliche Schaltungen, identifiziert und dann in eine beliebige Anzahl von Teilen oder "Segmenten" unterteilt. Der Spannungswert jedes Segmentes "low" oder "high" wird dann ermittelt und einem Mikrocomputer zum Dekodieren zugeführt. Der Mikrocomputer ermittelt zunächst, ob für jedes einzelne Bit ein gültiges Muster "high" oder "low" und sodann, ob solche gültigen Muster für die gesamte Adresse vorliegen, der Computer dekodiert das Signal und wandelt es zum Zwecke der Anzeige in ein Analogsignal um.

Ein Nachteil dieser bekannten Dekoder ist, daß die Bit-Rate nicht mit der Zeitreferenz, die die Breite der kodierten Bits festlegt, synchron verläuft. Da diese beiden Parameter nicht aufeinander abgestimmt sind, können zwischen der Abtastung und den zu ermittelnden Bitmustern undefinierbare Abweichungen auftreten, wenn der Computer aufeinanderfolgende Bits prüft. Je größer die Anzahl der Bits in einem Kode ist, desto gravierender wird dieses Problem. Abhängig davon, wieviele Bits ein Kode enthält, wie hoch die Abtastfrequenz (Bit-Rate) ist, und abhängig vom jeweiligen Entwicklungsgrad des Algorithmus für das Dekodieren kann es aufgrund dieser zeitlichen Nichtübereinstimmung für den Rechner schwierig, wenn nicht gar unmöglich werden, einen Kode als gültig zu identifizieren. In einem solchen Fall ist also der Algorithmus für das Dekodieren stark zu verfeinern, um den Kode überhaupt lesen zu können.

Man kann diesem Problem teilweise dadurch begegnen, daß der Zugriff für den Abtastvorgang nicht frei erfolgt, so daß beispielsweise das erste Segment ziemlich genau mit dem Beginn des ersten Bits im Adressenkode zusammenfällt. Verzichtet man jedoch auf das Direktzugriffsverfahren, bedingt dies einen unzumutbaren Aufwand bei der Hardware.

030064/0609

Durch Aufteilung in eine größere Anzahl von Segmenten wird die Genauigkeit der Information hinsichtlich.der abgetasteten Bitkodes erhöht; doch hat auch dieser Lösungsweg Nachteile. Beispielsweise sind im Rechner mehr Speicherplätze für die Verarbeitung vorzusehen, die Rechnergeschwindigkeit muß erhöht werden und die Datenverarbeitung nimmt mehr Zeit in Anspruch.

Die Erfindung geht daher davon aus, daß eine Synchronisierung zwischen der Zeitreferenz für die Impulse der Bitkodes eines digitalen Adressensignals oder einem anderen digitalen Signal und der Abtastfrequenz dieses Signals von großem Vorteil wäre, da es hierdurch möglieh wird, die niedrigste Abtastrate und die einfachsten Formen eines Algorithmus für die Dekodierung durch den Rechner auszuwählen und gleichzeitig Zuverlässigkeit der Funktion und kurze Dekodierzeiten zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Einrichtung zum Kodieren und/oder Dekodieren von auf einem Informationsträger zu speichernden bzw. abzutastenden Datensignalen zu schaffen, insbesondere aber ein Verfahren und ein Anordnung zum Kodieren und/oder Dekodieren von in digitaler Form vorliegenden Adressensignalen, die auf einem Informationsträger gespeichert bzw. von diesem abgetastet werden, wobei diese Signale dazu dienen, gewünschte Abschnitte auf dem Informationsträger anzusteuern.

Insbesondere soll durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung die Information auf Videoplatten aufgebracht bzw. rückgewonnen werden, wobei die Adressensignale zur Erkennung von Video-Rahmen, also Bildfolgen oder Spuren dienen. Durch die Erfindung soll ferner ein Informationsträger geschaffen werden, auf dem kodierte Adressensignale gespeichert sind, die bestimmte Teile des Informationsträgers so erkennen lassen, daß das Dekodieren solcher Signale vereinfacht wird.

03006Λ/0609

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) die kodierten Signale werden einer stabilen Zeitreferenz oder mehreren stabilen Zeitreferenzen zugeordnet,

b) Synchronisation der Intervalle, zu denen diese Signale anschließend abgetastet werden, mit der stabilen Zeitreferenz.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Anordnung zum Aufzeichnen und/oder Rückgewinnen von Video- und/ oder akustischen Informationen von beliebig ausgewählten Speicherplätzen eines Informationsträgers, beispielsweise einer Videoplatte oder eines Videobandes weist also Mittel zum Kodieren und Dekodieren von auf dem Träger gespeicherten Adressensignalen in digitaler Form auf, wobei diese Signale so gewählt sind, daß sie beliebige Speicherplätze des Informationsträgers erkennen lassen, beispielsweise die einzelnen Bildfolgen oder Spuren auf einer Videoplatte. Die Mittel zum Kodieren dieser Signale bestehen aus einem Impulsgenerator zur Erzeugung serieller Bitkodes, die auf bestimmten Plätzen des Informationsträgers zu kodieren sind, wobei die Kodenummern von einer Adressenstelle zur nächsten an Größe zunehmen, dadurch, daß zum Beispiel ein Zählwerk vorgesehen ist, das auf die jeweilige Zuordnung der Aufzeichnungsmittel in bezug auf den Informationsträger abgestimmt ist.

Der Impulsgenerator für die binären Kodes ist synchron zu einer Zeitreferenz mit konstanter Frequenz geschaltet, die Teil des zugeordneten Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems ist oder im ankommenden Videosignal liegt.

Die Dekodiersehaltung enthält Mittel zum Abtasten oder "scheibchenweisen" bzw. segmentierten Abgreifen der kodierten Signale mit einer Abtastfrequenz, die mit der gleichen Zeitreferenz synchronisiert ist, so daß die abgetasteten Teile in einem bekannten, jedoch

030064/0609

nicht zwangsläufig statischen Verhältnis zum Binärmuster stehen. Um die Programme für das Dekodieren so einfach wie möglich zu gestalten, wird der Abtastvorgang so ausgebildet, daß jede Binärstelle im ganzen Kode jeweils im gleichen Zeitintervall durch die Abtastimpulse abgetastet wird.

Das Signal für die gemeinsame Zeitreferenz beim Kodieren und Dekodieren ist erfindungsgeraäß der Farbträger in einem HF-übertragenen Videosignal, das beispielsweise nach dem NTSC-System (National Television System Committee) in den Vereinigten Staaten 3,58 mHz aufweist, oder die entsprechende Frequenz im europäischen PAL-System.

Um in das erfindungsgemäße Kodier- bzw. Dekodiersystem eine v/eitere Redundanz einzubauen, wird eine Binärkonfiguration benutzt, in der jede Binärstelle "0" oder "1" mit einer ansteigenden Impulsflanke beginnt. Ferner weist jedes Bit ungleiche "high" und "low"-Spannungsmuster auf. Aufgrund dieser Merkmale kann ein Kode von einem Computer leichter ggLesen werden, auch wenn keine zeitliche Übereinstimmung herrscht.

Die erfindungsgemäße Anordnung sowie das verwendete Verfahren zu deren Einsatz sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Kodieren von Adressensignalen auf einer Videoplatte,

Figur 2 eine Einrichtung zur Rückgewinnung von Adressensignalen von einer Videoplatte,

Figur 3a

und 3b graphisch den Spannungsverlauf einer Binärkonfiguration für die Binärziffer "0" und "1",

Figur 4 graphisch ein digitales Adressensignal aus Binärziffern, wobei Teile weggelassen wurden, die von einer Reihe von Abtastsegmenten überlagert werden,

030064/0609

Figur 5 graphisch ein digitales Adressensignal aus Binärziffern, bei dem Teile weggelassen wurden, die von einer Reihe von Abtastsegmenten überlagert sind, gemäß dem Stande der Technik,

Figur 6 schematisch einen Teil der kodierten digitalen Adressensignale auf einer Videoplatte.

Der Übersichtlichkeit halber werden nachstehend Adressensignale beschrieben, die auf eine Videoplatte kodiert bzw. von dieser dekodiert werden, doch ist selbstverständlich das Verfahren auch bei jeder anderen Art eines Informationsträgers anwendbar. Die Videoplatte eignet sich jedoch besonders gut für einen schnellen Direktzugriff auf jede beliebige Bildfolge oder einen anderen Informationsteil auf der Platte. Die Vorteile der Erfindung lassen sich anhand einer Videoplatte am besten verdeutlichen.

Kodieren

Figur 1 zeigt ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Anordnung als Blockschaltbild zum Kodieren von Adressensignalen auf den Bildern einer Videoplatte. Ein aus einer beliebigen Quelle stammendes Videosignal, beispielsweise aus einer Fernsehkamera, wird von einem Videoprozessor 12 analysiert, um die gewünschte Information auszusondern, die dann verstärkt und einer Mischerstufe 14 und von dort einem Lasermodulator 16 zugeführt wird, der einen auf die Oberfläche einer rotierenden Videoplatte fokussierten Laserstrahl (nicht dargestellt) moduliert.

Das Videosignal wird auf der Platte 18 entweder in Form mehrerer konzentrischer Spuren oder Rahmen oder als eine einzige spiralförmige Spur aufgezeichnet. Nach dem NTSC-System bilden 525 horizontale Zeilen des ankommenden Videosignals ein vollständiges Bild, das in einem einzigen, einer ganzen Umdrehung der Videoplatte 18 entsprechenden Rahmen aufgezeichnet wird. Ein paar dieser horizontalen Zeilen sind leer, das heißt, tragen keine Information, und dienen zur

03006A/0609

vertikalen Rückgewinnung des Videosignals. Jede horizontale Aufzeichnung wird von einem horizontalen Synchrosignal angesteuert, während der Rest zur Aufnahme zusätzlicher Signale dient. Dieser informationslose Abschnitt eines jeden Videorahmens ist also sehr gut zur Aufzeichnung eines Adressensignals in digitaler Form geeignet.

Ein Impulsgenerator 22 für die Erzeugung des Binärkodes 22, der mit dem Prozessor 12 verbunden ist, liefert auf einen entsprechenden Befehl serielle Binärkodes, die zur Erkennung aufeinanderfolgender Videorahmen auf der Videoplatte 18 dienen.

Der Prozessor 12-enthält einen 3,58 mHz Oszillator 24, der auf den mit gleicher Frequenz im Videosignal vorhandenen Farbträger aus der Quel3e 10 aufschaltet. Der Prozessor 12 liefert an den Generator 22 zwei Signale, ein Signal 25, das die Frequenz des Farbträgers darstellt, und ein horizontales Synchrosignal 26, das zu Beginn jeder horizontalen Zeile erscheint. Der Farbträger bildet eine äußerst stabile Zeitreferenz, die der Generator 22 für die Bildung und die Steuerung der Breite jedes Bits in dem aufzuzeichnenden digitalen Adressenkode verwendet. Vielehe Bedeutung diesem Vorgang zukommt, wird nachstehend erläutert.

Mit dem horizontalen Synchrosignal 26 wird im Generator 22 der Beginn jedes Binärkodes angesteuert. Während der Aufzeichnung eines Bildes liefert der Generator 22 den gleichen Binärkode für jede der 525 ein Bild bildenden Zeilen. Der Prozessor 12 liefert einen Torimpuls 28 zur Öffnung eines Tores 30, sobald eine bestimmte informationslose Zeile, beispielsweise die Zeile 13, oder das Gegenstück auf der anderen Plattenseite, nämlich die Zeile 276, erscheint, so daß ein vorgegebenes kodiertes Signal der Mischerstufe 14 zugeführt und für jeden Rahmen auf der Platte zweimal aufgezeichnet wird.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des modulierten Laserstrahls und der Platte 18 steuert der Verstärker der Platte 32 den Zähler 34 an, damit dieser das kodierte Adressensignal von einer

030064/0609

Zahl auf die nächsthöhere in der Zahlenfolge setzt, so daß zu jedem Videorahmen eine typische Adresse aufgezeichnet wird.

Dekodieren

Zum Dekodieren der wie vorstehend beschrieben aufgezeichneten Adressensignale wird über eine geeignete optische, auf die Videoplatte 18 fokussierte Abtasteinrichtung 40 ein die abgetastete Information lieferndes Videosignal von der Platte 18 an den Videoprozessor 42 abgegeben. Vom Prozessor 42 wird die Information auf gewünschte Zeilen, zum Beispiel die Zeilen 13 und 276, nämlich die zuvor aufgezeichneten Adressensignale, an einen Detektor zur Ermittlung des Signalpegels 46 geleitet, wo die Adressensignale mit mehreren willkürlich ausgewählten Gleichspannungs-Referenzsignalen 48 verglichen werden, zum Beispiel mit vier Referenzspannungen gemäß Darstellung.

Die im Steuerblock 50 erzeugten Abtastimpulse geben den Span.nu.ngswert der Adressensignale in den einzelnen Pegeln an und die Ergebnisse werden im Speicher 44 gespeichert. Die Abtastsignale werden über die Verbindungsleitung 52 mit einem 3,58 mHz Oszillator 53 im Prozessor synchronisiert. Der Oszillator 53 seinerseits schaltet sich auf das im aufgezeichneten Videosignal enthaltene 3,58 mHz-Signal auf. Ein Dekodiersignal 54 aus dem Prozessor 42 steuert nach Durchschalten durch den Steuerblock 50 einen Mikrocomputer 56, so daß ein Zugriff zu den Adressensignalen im Speicher 44 besteht, wobei geprüft wird, ob einer der vier Spannungspegel des Signals einen gültigen Kode darstellt. Wenn ja, wird der Kode gelesen und zur Bildnummern-Anzeige 58 geleitet.

Das 3,58 mHz Signal wird vom Steuerblock 50 zur Erzeugung der Abtastsegmente benutzt. Die Intervalle der Abtastsegmente und die Breite jedes binären Bits im Adressensignal leiten sich also von einer gemeinsamen Zeitreferenz ab. Der Vorteil dieses Verfahrens ergibt sich aus der Beschreibung des Abtast- oder Segmentierverfahrens im einzelnen.

030064/0609 _₁₅_

3020853

Abtastung

Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zu den bekannten Konfigurationen eine Binärkonfiguration für "0" und "1" gemäß Figur 3a bzw. 3b bevorzugt. Sowohl die Binärziffer ¹¹O" als auch die Binärziffer "1" beginnen mit einem Impuls mit ansteigender Flanke, so daß jeweils eine positive Anzeige erfolgt, wenn die erste Ziffer eines nach diesem Muster gebildeten Kodes vorliegt. Die Bitbreitm von "0" und "1" sind gleich. Um zwischen den beiden Spannungsmustern sicher zu unterscheiden, beträgt der Teil der Binärziffer "1" mit hohem Spannungspegel, d.h. t¹«» das Dreifache des Teils mit hohem Spannungspegel der Binärziffer "0", d.h. t-, und umgekehrt beträgt der Teil mit niedrigem Spannungspegel der Binärziffer "1", nämlich t'₂, ein Drittel der Breite des Teils mit niedrigem Spannungspegel der Binärziffer "0", d.h. t₂-

In Figur 4 ist ein Teil eines aufgezeichneten Adressenkodes in digitaler Form gezeigt, der, wie in bezug auf Figur 2 beschrieben, abgetastet wird. Jedes Bit ist gemäß den Figuren 3a und 3b aufgebaut und ist in acht gleiche Zeiteinheiten unterteilt. Bit 1 bis Bit 8 beinhalten demnach Zeiteinheiten, die von 1 bis 64 numeriert sind. Diese Bitmuster werden von Abtastsegraenten überlagert, die von 1 bis 65 numeriert sind, wie in gestrichelten Linien angegeben, wobei das Segment 1 willkürlich so ausgewählt wird, daß es 0,5 Zeiteinheiten vor dem Beginn der Vorderkante des Bits 1 liegt und zufälligen bzw. unsynchronisierten Start angibt.

Da sowohl die Bitbreite als auch die Breite des Abtastsegments auf die gleiche 3,58 raHz Frequenz bezogen sind, kann zwischen beiden jedes gewünschte Verhältnis ausgewählt und beibehalten werden. Beispielsweise empfiehlt sich eine Segmentbreite, die gleich einer Zeiteinheit ist, d.h. 1/8 einer Bitbreite beträgt. Zur Erläuterung sei davon ausgegangen, daß der vom Mikrocomputer 56 im Dekoder nach Figur 2 verwendete Algorithmus verhältnismäßig einfach ist und einen"gültigen" Kode ermittelt, wenn die beiden Segmente am Beginn und am Ende jedes Bits im Kode nach Figur 4 zusammen ein logisches

030064/0609

Paar (HIGH-LOW) ergeben. Hierdurch wird deutlich, daß keine Änderung im Zeitverhältnis zwischen den Abtastsegmenten und dem Bitmuster von Bit 1 bis Bit 8 entsteht. Die nachstehende Tabelle I
zeigt Informationen, die gleichbedeutend mit Figur 4 sind, jedoch in tabellarischer Form, und zeigt, daß keine Zeitverschiebung eintritt.

	Zeit	TABELLE I	Bit-
Segment	(Einheiten)	Segment-	Gültigkeit
Hr.	-0,5	Spannungspegel
1	0,5	Low
2	1,5	High
3	2,5	High
4	3,5	Low	Bit 1
5	4,5	Low	gültig
6	5,5	Low
7	6,5	Low
8	7,5	Low
9	8,5	Low
10	9,5	High
11	10,5	High
12	11,5	High	Bit 2
13	12,5	High	gültig
14	13,5	High
15	14,5	High
16	15,5 •	Low
17 •	48^5	Low •
50	49,5	HigH
51	50,5	High
52	51,5	High	Bit 7
53 r^m Ii	52,5	High	gültig
54	53,5	High
55	54,5	High
56	55,5	Low
57	56 5	I.nw
58	57,5	Hifh
59	58,5	High
60	59,5	Low
61	60,5	Low	Bit-, a
62	61,5	Low	gültig
63	62,5	Low
64	63,5	Low
65	Low

030064/0609

Beispielsweise werden die Segmentpaare (2, 9), (10, 17), (50, 57) und (58, 65) vom Computer alle als Bitmuster im High- bzw. Low-Zustand erkannt, so daß das gesamte Signal als gültig und dekodierbar gelesen wird. Es ist zwar unmöglich, eine mathematisch genaue Übereinstimmung zwischen der Segraentbreite und der Breite der Zeiteinheit zu realisieren, doch sind die Anforderungen an die Frequenzstabilität des Farbträgers, die für eine ausreichend fehlerfreie Äquivalenz bei jeder erfindungsgemäßen Anwendung erforderlich ist, bedeutend geringer als bei der Wiedergabe eines hochwertigen Farbvideosignals. Aus diesem Grunde ist der Farbträger für den vorgesehenen erfindungsgemäßen Zweck, nämlich eine gemeinsame Zeitreferenz zu schaffen, besonders geeignet. Selbst wenn geringe Abweichungen von dieser Zeitreferenz entstehen, so wird deren Auswirkung doch weitgehend aufgehoben, da von ihr sowohl die Bitbreite beim Kodieren und das Intervall der Abtastsegmente bei der Rückgewinnung der Information gesteuert werden.

Im Beispiel nach Figur 4, Tabelle I, ist das Verhältnis zwischen der Bitbreite und dem Abtastintervall oder der Segmentbreite nicht nur konstant, sondern stellt auch eine ganze Zahl dar, so daß gewährleistet ist, daß die Segmente während des gesamten Abtastvorganges jedes Bits an den gleichen Stellen über die Segmentbreite betrachtet werden. Dadurch können, wie schon erwähnt, verhältnismäßig einfache Programme verwendet werden. Für die Erfindung ist jedoch allein ausschlaggebend, daß dieses durch die gemeinsame Zeitreferenz bestimmte Verhältnis ein bekannter konstanter Wert ist.

Die Spannungswerte aufeinanderfolgender Bits können also an verschiedenen Punkten über ihrer jeweiligen Breite festgestellt werden. Hier handelt es sich aber um Veränderlichkeiten, deren Wirkungen vorbestimmbar sind, so daß die Software zum Dekodieren nur in vertretbarem Maße komplexer geschrieben zu werden braucht.

Um sich vor Augen zu führen, wie abträglich sich Asynchronismus zwischen dem Kodieren von Adressen und dem Abtastverfahren auswirkt, sind zweckmäßig die Ergebnisse aus Figur 4 und Tabelle I mit einem fiktiven Verfahren nach herkömmlichen Methoden zu vergleichen.

030064/0609

Abtastmethode bei herkömmlichen Abtastverfahren

Die Figur 5 zeigt graphisch eine angenommene Folge von Binärziffern nach einem beliebigen Muster, als BIT 1 bis BIT 8 bezeichnet, die zusammen für einige oder alle eines aufgezeichneten digitalen Adressensignals stehen. Figur 5 und die dazugehörige Tabelle II sollen hier einen Mangel bei den herkömmlichen Signal-Abtastverfahren aufzeigen. In Figur 5 besteht jedes Bit aus einem High-Spannungsabschnitt, an den sich ein Low-Spannungsabschnitt anschließt. Jedes Bit ist ferner willkürlich in acht gleiche Zeiteinheiten unterteilt, die mit den Zählnummern 0 bis 64 bezeichnet sind. Diesem Bitmuster sind in gleichen Abständen voneinanderliegende Abtastsegmente überlagert, die in gestrichelten Linien gezeigt sind und fortlaufend numeriert sind, beginnend mit Segment 1, das bezogen auf die Zeit "0" an beliebiger Stelle auftritt. Im dargestellten Beispiel beginnt das Segment 1 um 0,49 Zeiteinheiten früher als die Zeit "0", die mit der Vorderflanke von Bit 1 zusammenfällt.

Angenommen, man verwendet ein vergleichbares Programm wie das in Verbindung mit Figur 4 angegebene, das ein Paar (High, Low) jeweils nach acht Zeiteinheiten sucht, und zwar achtmal hintereinander. Das Zusammentreffen der Abtastsegmente mit dem Bitmuster wird bei solchen Programmen selbst bei ganz geringfügigen Änderungen schon gestört. Ist die Zeit zwischen den Segmenten oder der Segmentbreite nicht gleich wie die Zeiteinheit des Bits oder ein genaues Vielfaches bzw. ein ganzzahliger Faktor hiervon, sondern um einen geringen Faktor hiervon abweichend ,dann kumuliert sich dieser Fehler und kann dazu führen, daß der Computer ein gültiges Bitmuster beim Lesen des letzten Bits im Kode nicht erkennt. Figur 5 zeigt den theoretischen Fall, bei dem die Breite des Segments ohne Wissen und Dazutun des Programmierers 0,99 der Bit-Zeiteinheit beträgt, das heißt, die Segment-Abtastfrequenz (rate) ist 1 % niedriger. Dies kann leicht vorkommen, wenn der Impulsgenerator für den Binärkode und der Abtastvorgang von verschiedenen Zeitreferenzen gesteuert werden. Beim Erreichen des 61. Segments ist das gültige High-Low-Bitmuster nicht mehr vorhanden. Die Ursache hierfür ist aus Tabelle II eindeutig zu

030064/0609

entnehmen, in der die einzelnen Segmente aus Figur 5 ihrer Nummer nach angeführt sind, ferner der Zeitpunkt, an dem jedes Segment in bezug auf die Zeiteinheiten auftritt, die vom Computer ermittelten sich daraus ergebenden Spannungswerte und die Gültigkeit oder Ungültigkeit jedes in dieser Weise abgetasteten Bits.

	TABELLE	II	Bit- Gültigkeit
Segment Nr.	Zeit (Einheiten)	Segment- Spannungspegel
1	-0,49	Low	Bit 1
2 3 4 5	0,50 1,49 2,48 3,47	High High High High	gültig
6 7 8 9	4,46 5,45 6,44 7,43	Low Low Low Low	Bit 2
10 11 12 13	8,42 9,41 10,40 11,39	High High High High	gültig
14 15 16 17	12,38 13,37 14,36 15,35 • • 48J02 49,01 50,00 50,99	Low Low Low Low
• •	51,98 52,97 53,96 54,95	• •	Bit 7
50 51 52 53	55,94 56,93 57,92 58,91	High High High High	gültig
54 55 56 57	59,90 60,89 61,88 62,87	Low Low Low Low	Bit 8
58 59 60 61	Low High High High	ungültig
62 63 64 65	High Low Low Low

Q30064/0609

Das Segment 61 kommt unmittelbar vor dem Ende des Bits 7 anstatt zu Beginn des Bits 8. Demzufolge hat das Segment 58 den Zustand "low". Die Segmente 58 und 65 ergeben somit zusammen ein aus zwei "low" bestehendes Paar anstelle eines Paares "high-low" und Bit 8 erscheint als ungültig. Der Computer stellt also fest, daß der gesamte Kode ungültig ist.

Aus dem vorhergehenden Beispiel geht hervor, daß mit zunehmendem Fehler "high" oder "low", oder je größer der ungewollte Fehler aus Nichtübereinstimmung zwischen der Bit-Zeiteinheit und der Segmentbreite oder dem Intervall ist, desto eher wird bei der segmentweisen Abtastung bei vorgegebener Software für das Dekodieren ein ungültiges Bitmuster erzeugt. Je größer die Anzahl der Bits in einem Adressenkode ist, desto schwerwiegender wird dieser Mangel an Übereinstimmung. Durch die Erfindung soll daher dieser Fehlerfaktor vermieden werden, um dadurch die für das Dekodieren erforderlichen Programme, unabhängig vom Grad ihrer Strukturierung, zu vereinfachen und das System zuverlässiger zu gestalten. Das in dem Segmentverfahren nach Figur 5 zwangsläufig auftretende Problem besteht nicht nur darin, daß aufeinanderfolgende Bits von den Segmenten unterschiedlich angesteuert werden, sondern auch darin, daß die auftretenden Verschiebungen nicht vorhersehbar sind und daher auch bei der Erstellung der Programme für das Dekodieren nicht berücksichtigt werden können. Wird daher für praktische Zwecke eine solche Abweichung kontrolliert eingeführt, das heißt durch Bezug auf eine gemeinsame Zeitreferenz gemäß der Erfindung, dann ist das Verhältnis zwischen der willkürlichen Bit-Zeiteinheit und dem Segmentintervall vorzugsxieise so, daß sich das Verhältnis Segraent/Bitmuster zyklisch wiederholt. Beispielsweise kann auf diese Art jedes vierte Bit identisch abgetastet werden. Die Information, die man hieraus erhält, dient als Grundlage für einen verhältnismäßig einfachen Algorithmus für das Dekodieren.

030064/0609

Praktisches Beispiel

Nachstehend ist ein praktisches Amvendungsbeispiel eines Systems zum Kodieren und Dekodieren eines Adressensignals in einem Bild sowie das Verfahren beschrieben. Eine Videoplatte v/eist 5000 Bildfolgen auf, wobei zu jedem Bildrahmen ein spezifisches Adressensignal mit einem Videosignal zusammen aufzuzeichnen ist. Dies kann über einen Binärkode mit 13 Binärstellen erfolgen, da hierin 2 oder 8,192 unterschiedliche Zahlen untergebracht werden können. Ferner wird davon ausgegangen, daß vorzugsweise jedes 13-stellige Binärsignal auf einer einzigen Videospur aufzubringen ist. Hieraus errechnet sich leicht, daß bei der für jede Spur zur Verfügung stehenden Zeit, ausgenommen die horizontalen Synchro-Impulse, genau 16 Zyklen des 3,58'mHz Farbträgers des eingehenden Videosignals jedem Bit zugeordnet werden können, woraus sich eine Bitbreite von 1,1174604 Millisekunden für eine Signalbreite von insgesamt 58,107952 Millisekunden ergibt. Jeder Zyklus des Farbträgers beträgt 279,36511 Nanosekunden in der Länge, so daß bei Auswahl einer Segmentbreite von zwei Zyklen des Farbträgers jeweils genau 8 Segmente pro Bit entstehen oder 104 Segmente für das ganze dreizehnstellige Bitsignal. Bedenkt man die vom Farbträger als gemeinsame Zeitreferenz für Bitbreite und Segmentbreite zu erwartende Genauigkeit, dann ergibt sich, daß bei 104 Segmenten keine erkennbare Zeitverschiebung zwischen den Segmenten und dem Bitmuster auftreten wird, die sich auch auf ein einfaches Dekodierprogramm abträglich auswirken könnte.

Figur 6 zeigt schematisch einen Teil eines Adressenkodes aus dreizehn Binärstellen mit erfindungsgemäßem Aufbau, der auf einer einzigen Spur, beispielsweise der Zeile 13 eines Bildrahmens einer Videoplatte aufgezeichnet ist. In Figur 6 sind zwanzig Bildadressen gezeigt, die digital mit'den Zahlen 1 bis 20 dargestellt sind, wobei jedes Signal -unmittelbar nach Aufzeichnung des horizontalen Synchroimpulses beginnt.

Ist eine größere Anzahl von Videorahmen unterzubringen, kann auch die Anzahl der Bits entsprechend vergrößert werden und es können

030064/0609 ~²²-

mehrere freie, also informationsfreie Zeilen für die Aufzeichnung eines einzigen Adressensignals verwendet werden, sofern die Länge des Kodes dies erforderlich macht. Es ist nicht zwingend erforderlich, daß die gleiche Zeile oder mehrere Zeilen auf jedem Bild zur Aufzeichnung aufeinanderfolgender Adressensignale herangezogen werden müssen, so daß auch die radiale Zuordnung dieser Signale kein Erfordernis ist. Die Adressensignale können beispielsweise spiralförmig aufgebracht werden, wobei alle zur Verfügung stehenden informationsfreien Zeilen mit fortschreitender Aufzeichnung auf der Platte vom Zentrum zum Umfang oder umgekehrt benutzt werden.

Die aufzuzeichnenden und zu dekodierenden Signale sind erfindungsgemäß nicht auf Adressensignale oder auf Signale in digitaler Form beschränkt und auch die zugehörigen Kodier- und Dekodier-Systeme sind nur Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann auch ein analoges Signal, zum Beispiel eine Rampenfunktion, für jeden Adressenkode ausgewählt werden, wobei die abfallende Flanke der Rampe die aufeinanderfolgenden Adressenplätzen entsprechende Variable ist, oder die Adressensignale können aus frequenzmodulierten Kodes mit konstanter Amplitude bestehen. In beiden Fällen eignen sich die entstehenden Signale für einen Abtastvorgang beim Dekodieren, bei dem das Verhältnis des Abtastvorganges und der Mittel, mit denen der Kode erzeugt wird, in bezug auf eine gemeinsame Zeitreferenz die vorteilhaften oben im einzelnen beschriebenen Wirkungen erzielt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung des 3,58 mHz Farbträgers beschränkt, denn es kann auch jede andere eindeutig definierte Frequenz herangezogen werden, sofern sowohl das Adressensignal als auch die Abtastsegmente hiervon abgeleitet werden. Beispielsweise können die Datensignale auf wechselweise abgetasteten Bildrahmen einer Videoplatte leicht auf einen 3»58 mHz-Farbträger nach dem NTSC und auf den entsprechenden Farbträger im PAL-System abgestimmt werden.

Ein Informationsträger, beispielsweise eine Videoplatte, auf der ein Adressensignal aufgezeichnet ist, das synchron zu einer stabilen Frequenz im Aufzeichnungssystem ist, beispielsweise zum Farb-

030064/0609

träger, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung, sowie alle Träger, in denen die Information im erfindungsgemäßen Sinn aufgezeichnet ist.

Die Erfindung ist auch nicht auf drehende Informationsträger, wie Videoplatten beschränkt, noch auf das Kodieren und Dekodieren von Adressensignalen. Der erfinderische Grundgedanke ist ohne weiteres auch auf Videobänder oder andere Träger übertragbar, auf denen Video- und/oder akustische Signale aufgezeichnet werden. Die Signale können jede beliebige alphanumerische Information oder eine andere Information darstellen, beispielsweise Programme, die die Bewegungen eines Abtastarmes für eine Videoplatte mit Direktzugriff steuern.

03006A/0609

• if.

Leerseite

Claims

DP 50-6-404 A ATLANTIC RICHFIELD COMPANY

Los Angeles, California, V.St.A.

PATENTANSPRÜCHE

Π. Verfahren zum Kodieren von Datensignalen zur Aufzeichnung auf einen Informationsträger sowie zum Abtasten dieser Daten und ihrer Dekodierung zwecks Wiedergabe, wobei die kodierten Signale zu einem späteren Zeitpunkt durch Abtastung zu definierten Abtastzeiten rückgewonnen werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die kodierten Signale werden einer stabilen Zeitreferenz oder mehreren stabilen Zeitreferenzen zugeordnet,

b) Synchronisation der Intervalle, zu denen diese Signale anschließend abgetastet werden, mit der stabilen Zeitreferenz.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung der Signale in digitaler Form erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale als Analogsignale kodiert sind.
4. Verfahren nach"Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale frequenzmoduliert sind.

030064/0609

ORIQINAL INSPECTED
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Adressensignale für die Ansteuerung wähllieirer Abschnitte oder Sektoren auf dem Informationsträger sind.
6. Verfahren zum Kodieren und Dekodieren von Signalen in digitaler Form auf einem Informationsträger, dadurch gekennzeichnet , daß eine serielle Folge von Binärkodes zur Darstellung der Signale erzeugt wird, daß die so gebildeten Signale jeweils mit einer stabilen Zeitreferenz derart synchronisiert sind, daß die Breite jedes Bits ein erstes Vielfaches der Breite jedes Zyklus der stabilen Zeitreferenz ist, und daß die Signale durch Abtasten jedes Binärkodes in Intervallen ermittelt werden, deren Breite ein zweites Vielfaches jedes Zyklus dieser stabilen Zeitreferenz ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem ersten und zweiten Vielfachen eine ganze Zahl ist,
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger für die Aufnahme eines Videosignals ausgebildet ist und daß die stabile Frequenz Teil dieses Videosignals ist.
9- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzstabile Signal im Farbträger des Videosignals enthalten ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Farbträgers 3,58 mHz beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Adressensignale zur Kennzeichnung wählbarer Teile des Informationsträgers sind.

030084/0809 _₃_

^mm .3 ™"
12. Verfahren für ein Gerät zum Aufzeichnen und/oder zur Wiedergabe von aus frei wählbaren Teilen eines Informationsträgers rückgewonnenen Informationen, aufgrund von zuvor in digitaler Form auf den Informationsträger kodierten Adressensignalen zum direkten Auffinden der frei wählbaren Teile, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß serielle Bitkodes erzeugt werden, von denen jeder ein spezifisches Adressensignal darstellt, daß die Bildung jedes dieser Signale mit einer stabilen, im Gerät zum Aufzeichnen und/oder zur Wiedergabe von Informationen inherenten Zeitreferenz synchronisiert wird, so daß die Breite jedes Bits ein genaues Vielfaches der Breite jedes Zyklus der stabilen Zeitreferenz ist.
13- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitreferenz inherent in dem auf dem Informationsträger zu kodierenden, eine Information darstellenden Signal enthalten ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein Videosignal ist und die Zeitreferenz der Farbträger dieses Signals.
15. Anordnung zum Kodieren von Signalen in digitaler Form auf einem Informationsträger und mit Mitteln zum Dekodieren dieser Signale in einem Gerät zum Aufzeichnen und/oder zur Wiedergabe von Informationen aus ansteuerbaren Teilen eines Informationsträgers, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zur Erzeugung serieller, die Signale darstellende Binärkodes vorgesehen ist, daß die Mittel zu" Erzeugung dieser Signale synchron zu einer stabilen im Gerät zum Aufzeichnen und/oder zur Wiedergabe von Informationen erzeugten Zeitreferenz sind, derart, daß die Breite jedes Bits ein genaues Vielfaches eines jeden Zyklus dieser Zeitreferenz ist, und daß Mittel zum Abtasten jedes Bitkodes vorgesehen sind, wobei die Ab-

030064/0609 -4-

3020858

tastfrequenz so gewählt ist, daß das Intervall zwischen der
jeweiligen Abtastung ein zweites genaues Vielfaches jedes
Zyklus der Zeitreferenz beträgt.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Binärzahl mit einem ansteigenden Impuls-Teil beginnt.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Binärzahl ungleiche hoch- (high) und niedrigliegende (low) Spannungszustände auft^eist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der in jedem Bit die Binärzahl ¹¹O" darstellende hochliegende Spannungsteil kürzer ist als der die Binärzahl "1" darstellende hochliegende Spannungsteil des Bits.
19· Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die stabile Frequenz ein Videosignal-Farbträger ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Farbträgers 3,58 mHz beträgt.
21. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines störenden Kodes die Abtastmittel jedes dekodierte Signal von einer Vielzahl von Referenzspannungspegeln abtasten.
22. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger eine Videoplatte ist und daß jeder frei wählbare Teil ein Bildrahmen (frame) ist, der
ein komplettes Bild enthält.
23. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger ein Videoband ist.

030064/0609
24. Informationsträger zur Aufzeichnung einer Videoinformation, dadurch gekennzeichnet , daß digitale, eine Information darstellende Signale auf dem Träger kodiert sind, und daß jedes Signal aus seriellen binären Bits besteht, deren Breite ein genaues Vielfaches des Farbträgers des Videosignals ist.
25. Informationsträger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Signal-Information Adressensignale zum Auffinden bestimmter Plätze des Informationsträgers aufweist.
26. Informationsträger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die frei wählbaren Plätze des Informationsträgers als konzentrische Spuren ausgebildet sind.
27. Informationsträger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Videoplatte ist.
28. Informationsträger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Bitkode mit einem ansteigenden Impulsteil beginnt.
29. Informationsträger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Informationen magnetisch aufgezeichnet sind.
30. Informationsträger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Informationen optisch aufgezeichnet sind.

030084/0609