DE3146964C2

DE3146964C2 - Aufzeichnungsmedium mit in Form von digitalen Worten aufgezeichneten digitalisierten Videosignalen

Info

Publication number: DE3146964C2
Application number: DE3146964A
Authority: DE
Inventors: Lee Vern Burlington N.J. Hedlund; Donald George Camden N.J. Herzog
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1985-05-30
Also published as: FR2494946A1; DE3146964A1; US4395738A; FR2494946B1; JPS57123778A; GB2088115B; GB2088115A

Abstract

In einem digitalen Videobandaufzeichnungs- und/oder Wiedergabesystem, bei dem jedes Vollbild oder Halbbild der Videoinformation in einem Satz von Mehrfachspuren (Spuren 1, 2, 3, 4) aufgezeichnet ist, wobei mindestens eine Spur (Spur 1) für die Wiedergabe im Szenensuchbetrieb vorgesehen ist, werden nur die signifikantesten Bits (1, 2, 3, 4: 17, 18, 19, 20: . . .) von Pixels (Bildelementen) in der Suchspur oder den Suchspuren aufgezeichnet, um die Szenenerkennbarkeit im Suchbetrieb zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmedium mit digital aufgezeichneten Videosignalen gemäß dem

ίο Oberbegnff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung bzw. Wiedergabe eines derartigen Aufzeichnungsmediums.

Aus der US-PS 40 41 453 ist ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von in Form von digitalen Worten, die jeweils aus mehreren Bits unterschiedlicher Wertigkeit gebildet sind, digitalisierten Videosignalen bekannt, wobei die Bits jedes digitalen Wortes über mehrere Spuren eines Aufzeichnungsträgers verteilt aufgezeichnet sind. Von einem derartigen Stand der Technik geht die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

Ferner ist, beispielsweise aus der US-PS 39 21 132, ein digitales Videoaufzeichnungs- und/oder Wiedergabesystem mit Spiralabtastung bekannt, bei dem jedes VoIl- oder Halbbild in einem Satz von Mehrfachbandspuren aufgezeichnet wird. Im Suchbetrieb eines solchen Systems wird das bespielte Medium von den aufeinanderfolgende Mehrfachspursätzen abgespielt, und jedes Voll- oder Halbbild wird aus der für viele Voll- oder Halbbilder aufgezeichneten Information rekonstruiert (z. B. Fernseh- und Kinotechnik, Nr. 4, 1980, Seiten 119 bis 121). Die Bandgeschwindigkeit im Suchbetrieb kann sowohl in Vorwärts- wie auch in Rückwärtsrichtung irgendwo von der normalen Wiedergabegeschwindigkeit abweichen (DE-OS 28 41 728).

Bei üblichen Techniken für einen Suchlaufbetrieb treten aus zwei Gründen Schwierigkeiten auf. Erstens wird bei Änderungen der Bandgeschwindigkeit gegenüber der normalen Wiedergabegeschwindigkeit die Zeitsteuerung sehr kompliziert, die zur Reorganisierung der von aufeinanderfolgenden Sätzen von Mehrfachspuren aufgenommenen Information in ein erkennbares Signal nötig ist. Zweitens ist es erwünscht, die mechanischen und elektronischen Verhältnisse des Aufnahme- und/ oder Wiedergabesystems zu vereinfachen.

Ausgehend von einem Stande der Technik, wie ihn die US-PS 40 41 453 beschreibt, besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Aufzdchnungsformates, welches einen Suchlaufbetrieb bei relativ hoher BiIdqualität und geringem apparativen Aufwand erlaubt. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sowie spezielle Merkmale geeigneter Aufnahme- bzw. Wiedergabevorrichtungen für dieses Aufzeichnungsformat sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufnahme- und Wiedergabesystem werden zur Erhöhung der Szenenerkennung während des Suchbetriebs nur die höherwertigen Bits der Bildabtastwerte aufgezeichnet, und zwar auf mindestens einer Suchspur jedes Mehrfachsatzes. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beziehen sich die Bildabtastwerte (Pixels), die auf den Suchspuren dargestellt sind, nur auf einen Teil der Videoinformation.

Bei Aufnahme- und Wiedergabesystemen mit Spiralabtastung benutzt man einen Satz Mehrfachspuren zur Aufzeichnung jedes Rastervoll- oder -halbbildes. Spielt man das bespielte Medium mit Geschwindigkeiten

'·<■ oberhalb der normalen Wiedergabegeschwindigkeit ab, 1- dann arbeitet ein solches System in einem Szenensuch-[, betrieb. In diesem Betrieb werden Teile vieler aufge-' zeichneter Vollbilder zu jedem Suchvollbild rekonstruiert. Bei einem von dzr Anmelderin untersuchten Digitalsystem wird Information nur von einer einzigen Spur jedes Satzes während eines Szenensuchbetriebes abgespielt Diese Suchspur wird zunächst mit einem Wandler aufgezeichnet, dessen Spalt in einem speziellen Winkel zu den Wandlern für die anderen Spuren in jedem }■*. Mehrfachspurensatz angeordnet ist Während des Sze- ' ■ nensuchbetriebes wird dann die Suchspur mit einem , Wandler abgespielt dessen Spaltwinkel in derselben speziellen Weise angeordnet ist

Die vorliegende Erfindung erhöht die Bildqualität während des Szenensuchbetriebes eines solchen digital arbeitenden Aufnahme- und Wiedergabesystems durch ._t. Aufzeichnung nur der signifikantesten, mehrere Bits fi umfassenden Stellengruppen der digitalen Bildabtast-Ji werte (nachfolgend auch Pixels genannt) auf ier Such- p. spur. Daher kann auf der Suchspur eine größere Anzahl (■'; von Pixels für jedes aufgezeichnete Vollbild dargestellt ; werden, und demgemäß enthält jedes während des Sze-■Λ nensuchbetriebs rekonstruierte Vollbild in der Fläche ; ι mehr Bilddetails oder größere Auflösung, obwohl die ,:.■' Amplitudenauflösung verringert ist

Wie nachfolgend erläutert werden wird, läßt sich mit üblichen mechanischen und elektronischen Geräten eine Einrichtung aufbauen, die entweder die höchstwerti-_L gen Bits der Pixels (nachfolgend auch als signifikanteste Bits bezeichnet) in den Suchspuren des Mehrfachspursatzes aufzeichnet oder diese höchstwertigen Bits von jenen Spuren in einem Szenensuchbetrieb abspielt Da ; die Fähigkeit zum Suchbetrieb sehr häufig in Systemen anzutreffen ist, die sich sowohl für Aufnahme als auch für Wiedergabe eignen, seien sowohl die Aufnahme- als , auch die Wiedergabefunktionen für die Erfindung im allgemeinen erläutert Jedoch versteht es sich für den Fachmann ohne weiteres, daß die Aufzeichnungs- und Wiedergabefunkticnen auch durch getrennte und selbständige Untersysteme durchgeführt werden können, . und ein Bandformat nach der Erfindung könnte für die Aufzeichnung mit einem Untersystem und für die Wiedergabe mit einem anderen Untersystem benutzt wer-'..'■ den.

: Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Bandspurformat in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil dieses For- ^: mats in einer separaten Ansicht vergrößert ist;

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Aufnahme- und Wiedergabesystems (das nicht vollständig dargestellt ist) zur Verwendung des Spurformats nach F i g. 1 und

Fig.3 ein Blockdiagramm einer speziellen Anordnung mit einer Prüfspeichereinheit zur Verwendung bei dem Bandformat nach F i g. 1.

Ein bevorzugtes Bandformat zur Verwendung bei Aufnahme- und Wiedergabesystemen nach der Erfindung ist in F i g. 1 veranschaulicht, wobei jeaes zweite Pixel der Videoinformation durch Informationen dargestellt wird, die in den Spuren 1 und 2 aufgezeichnet sind. Spur 1 ist willkürlich als Suchspur ausgewählt worden. Nur zum Zwecke der Erläuterung enthält der Mehrfachspursatz vier Spuren und jedes Pixel enthält acht Bits. Eine auseinandergezogene Darstellung eines Mehrfachspursatzabschnittes ist in F i g. 1 gezeigt, und hier sind vier aufeinanderfolgende Bildelemente oder Pixel 1 bis 4 mit ihrer Bitnumerierung aufeinanderfolgend von 1 bis 32 gezeigt Vier Bits (1 —4; 9—12; 17—20 und 25—28) in jedem Pixel oder Bildelement sind die signifikantesten Bits, und vier Bits (5—8; 13—16; 21'—24; 29—32) in jedem Pixel oder Bildelement sind die wenigst signifikanten Bits. Von jedem Pixel sind die ersten vier Bits die signifikantesten und die letzten vier Bits die wenigst signifikanten. Ferner wird jedes ungeradzahlige Pixel auf den Spuren 1 und 2 aufgezeichnet,

ίο während jedes geradzahlige Pixel auf den Spuren 3 und 4 aufgezeichnet wird. Mit Ausnahme von Einzelheiten der Erfindung bezieht sich F i g. 1 allgemein auf das übliche SMPTE-Format C und daher ist der Platz entlang den Bandrändern reserviert für Längsspuren, nämlich Tonspuren, eine Steuerspur und eine Synchronspur.

Für einen Fachmann ist es ohne weitere Erklärung selbstverständlich, daß das Spurformat der Erfindung nicht auf das in F i g. 1 dargestellte Spurformat beschränkt ist Es versteht sich, daß die Anzahl der signifikantesten Bits so begrenzt werden kann, daß jedes Pixel anstatt jedes zweiten Pixels auf den Suchspuren dargestellt werden kann. Weiterhin kann die Anzahl von Spuren in jedem Mehrfachspursatz größer oder kleiner als Vier sein, und die Bitzahl in jedem Pixel kann größer oder kleiner als Acht sein, so daß man verschiedene Ergebnisse erreichen kann.

Unter normalen Wiedergabedingungen wird jedes Vollbild aus seinem Mehrfachspursatz in dem Format nach Fi g. 1 rekonstruiert, indem alle Bits für jedes Pixel in ihrer Aufzeichnungsfolge wiedergegeben werden. Wie jedoch bereits gesagt wurde, wird jedes Vollbild aus Teilen der verschiedenen aufgezeichneten Vollbilder im Szenensuchbetrieb rekonstruiert. Dies erfolgt dadurch, daß Information nur von derjenigen Suchspur (Spur 1) in jedem der Mehrfachspursätze abgespielt wird, welche sich auf diese aufgezeichneten Vollbilder bezieht. Weil nur die signifikantesten Bits der Pixels in dieser Suchspur vorhanden sind, wird im Szenensuchbetrieb mehr zu jedem aufgezeichneten Vollbild gehörige Pixelinformation abgespielt, als es der Fall wäre, wenn die Spur 1 alle Bits jedes Pixels enthielte, und daher enthält das rekonstruierte Suchbild mehr Details, als es bei anderen Szenensuchtechniken möglich wäre.

Ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, welches das erfindungsgemäße Bandformat verwendet, muß eine digitale Aufzeichnungseinrichtung für Pixelinformation mit den signifikantesten Bits und den wenigst signifikanten Bits der Pixelinformation auf getrennten Spuren enthalten und außerdem eine digitale Wiedergabeso einrichtung für diese Pixelinformation sowohl während der normalen Wiedergabe als auch im Szenensuchbetrieb haben. Ausführungen solcher digitaler Aufzeichnungseinrichtungen und digitaler Wiedergabeeinrichtungen sind in F i g. 2 dargestellt, welche sich zur Erleichterung des Verständnisses auf das in F i g. 1 gezeigte Bandformat bezieht. Das digitale Videosignal wird einer Speichereinheit 10 zugeführt, welche eine geeignete Menge digitaler Pixelinformation speichern kann und die Bits für jedes Pixel und die Reihenfolge der Pixels umordnet. Eine Speichersteuereinrichtung 12 leitet von einem externen Taktgeber und von der Videosynchroninformation Zeitsteuergrundsignale und Anfangssignale ab. Die Steuereinrichtung 12 sorgt für die Organisation der Pixelinformation und der jedes Pixel bildenisn Bitinformation am Ausgang der Speichereinheit 10. Diese Speichereinheit und die Steuereinrichtung 12 können invers arbeiten, so daß sie im Wiedergabebetrieb die Ordnung und Zeitsteuerung umkehren, wie

noch erläutert wird. Die Betriebswahl erfolgt über eine Steuerleitung (R/P/M) für Aufzeichnung/Wiedergabe/ Moviola. Der Ausgang der Speichereinheit 10 ist so organisiert, daß er eine Anzahl (N) Ausgangsleitungen aufweist, die gleich der Anzahl der Aufnahmekanäle und -köpfe ist. Bei dem in F i g. 1 als Beispiel gezeigten Format, wo vier Signalspuren aufgezeichnet sind, wäre die Anzahl der Ausgangsleitungen gleich 4. Der Ausgang der Speichereinheit 10 ist mit einer elektronischen Aufzeichnungseinheit 14 gekoppelt, welche die digitalisierte Information von der Speichereinheit 10 in Signalpegel und Charakteristika umwandelt, die zu den magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen 16 passen.

Die Anzahl der Magnetköpfe 16 ist gleich der Anzahl (N) der Aufzeichnungsspuren, die für das Format notwendig sind. Man kann einen gemeinsamen Aufzeichnungs/Wiedergabekopf oder auch getrennte Aufnahme- und Wiedergabeköpfe benutzen. Die Aufnahme/ Wiedergabeköpfe 16 und die Suchköpfe 18 sind auf einem geeigneten Abtastmechanismus 20 montiert, welcher die Magnetköpfe 16 und 18 über das Band führt, so daß das gewünschte Abtastformat erhalten wird. Ein Bandtransportmechanismus 22 bewegt das Band in geeigneter Weise an dem Abtastmechanismus 20 vorbei. Im allgemeinen erfolgt die Aufnahme und Wiedergabe mit einer festen Bandvorschubgeschwindigkeit: Jedoch werden die von den Magnetköpfen 16 bei der Wiedergabe abgenommenen Signale an eine elektronische Wiedergabeeinheit 24 gegeben, welche diese Signale in digitale Information umwandelt, welche zur Speichereinheit 10 geführt wird. Die Wiedergabeeinheit 24 läßt auch Information zu einer Schaltung 26 gelangen, welche Synchronisations- und Zeitsteuersignale abtrennt und zur Speichersteuereinrichtung 12 gelangen läßt, die ihrerseits die Organisation der abgespielten Information innerhalb des Speichers 10 bestimmt.

Im Suchbetrieb ist es wichtig, daß man Bildinformation von vernünftiger Qualität erhält, wenn die Bandgeschwindigkeit bis manchmal im Verhältnis 50 :1 (beim derzeitigen Stand der Technik) erhöht wird. Die Suchköpfc 18 werden daher über viele Spuren geführt und entnehmen nur einen kleinen Teil der Information aus jedem Vollbild, so etwa von der Spur 1 im Format nach Fig. 1. Jedoch muß die abgetastete Information synchronisiert werden, so daß das durch eine Abtastung erzeugte resultierende Bild aus vielleicht zehn Vollbildern zusammengesetzt wird, wenn die Bandgeschwindigkeit gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit um das Zehnfache vergrößert wird. Das Ausgangssignal der Suchköpfe 18 wird einer Szenensuchelektronik 28 zugeführt, welche die Kopfströme in eine geeignete Digitalnorm umwandelt und an eine andere Pufferspeichereinheit 30 gibt. Die Extrahierung der Synchronisation, der Zeitsteuersignale und der Taktsignale erfolgt mit Hilfe einer Schaltung 32, und diese Signale werden einer Speichersteuereinrichtung 34 zugeführt Diese bewirkt und steuert die Organisation der Pufferspeichereinheit 30 und liefert als Ausgangssignal eine Szenensuchbildinforrnation, die in Synchronisation und zeitlicher Steuerung mit dem normalen Eingangsvideosignalformat übereinstimmt und digitale Videoinformation in demselben Format enthält Die digitalen Ausgangsvideosignaie von den Pufferspeichern 10 und 30 werden sowohl bei normaler Wiedergabe wie auch im Szenensuchbetrieb einem Multiplexer 36 zugeführt, von dem die wiederzugebende information entsprechend dem gewählten Wiedergabebetrieb abgenommen wird.

Die digitalen Videosignale werden einem Pufferspeicher 10 bei der Aufnahme zugeführt und bei der normalen Wiedergabe aus ihm wieder entnommen. Eine günstige Anordnung des Pufferspeichers 10 für den Mehrfachspursatz des Bandformates nach Fig. 1 ist aus F i g. 3 ersichtlich. Digitale Bildpixel, etwa im 8-Bit-Parallelformat, werden der Reihe nach einem Pufferspeicher 40 in der Pufferspeichereinheit 10 zugeführt. Im Parallelbitformat werden diese Pixels abwechselnd vom Pufferspeicher 40 zu einem Speicher 42 für ungeradzahlige Pixels und einem Speicher 44 für geradzahlige Pixels zugeführt, und zwar unter Steuerung durch einen Adressenwähler 46 innerhalb der Speichersteuereinrichtung 12. Die Bits der Pixels werden in Stellen für die signifikantesten Bits (MSB) und für die wenigst signifikanten Bits (LSB) in den Speichern 40 und 42 aufgeteilt. Bei der Aufzeichnung werden diese Pixelbits gleichzeitig im Serienformat von ihren MSB- und LSB-Speicherplätzen in beiden Speichern 40 und 42 zu den einzelnen Spuren des Mehrfachspursatzes durch die elektronische Aufzeichnungseinrichtung 14 geführt. Während der normalen Wiedergabe werden die Pixelbits gleichzeitig im Serienformat von den einzelnen Spuren des Mehrfachspursatzes in ihre MSB- und LSB-Speicherplätze in den beiden Speichern 40 und 42 über die elektronische Wiedergabeeinheit 24 geführt. Jedoch werden bei der Szenensuchwiedergabe nur die signifikantesten Bits verarbeitet, und daher werden diese Pixelbits gleichzeitig im Serienformat von der Suchspur oder den Suchspuren zur Pufferspeichereinheit 30 über die Suchelektronik 28 geführt.

Für den Fachmann verstehen sich auch andere Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere können im Suchbetrieb auch mehr als eine Spur, welche die signifikantesten Bits enthalten, abgetastet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsmedium mit in Form von digitalen Worten, die Bildelemente darstellen und jeweils aus mehreren Bits unterschiedlicher Wertigkeit gebildet sind, derart aufgezeichneten digitalisierten Videosignalen, daß die Bits jedes digitalen Wortes über mehrere Spuren des Aufzeichnungsträgers verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die höherwertigen Bits jedes digitalen Wortes gemeinsam in jeweils einer Spur oder einigen Spuren aus einer im schnellen Suchlaufbetrieb abzutastenden Untergruppe aus weniger als den mehreren Spuren aufgezeichnet sind.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höherwertigen Bits zu Bildeiementen (1,3...) gehören, die nur einen Teil der Videoinformation darstellen.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höherwertigen Bits zu jedem zweiten Bildelement (1,3...) der Bildinformation gehören.

4. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppe der Spuren nur eine einzige als Suchspur bestimmte Spur (Spur 1) enthalten.

5. Aufzeichnungsvorrichtung für ein Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Formatierungsschaltung (10, 12), welche mehrere nur der höherwertigen Bits der in den die Untergruppe bildenden Suchspuren teilweise aufzuzeichnenden Bildelemente zu diesen Suchspuren führt.

6. Wiedergabevorrichtung für ein Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Formatierungseinrichtung (28, 30), welche die mehreren höherwertigen Bits der Bildelemente von den die Untergruppe bildenden Suchspuren im Suchlaufbetrieb zur Verarbeitung weiterleitet.

7. Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Pufferspeichereinheit (10) beim Aufnahmebetrieb die höchstwertigen Bits (Bits 1, 2, 3, 4 des Bildelementes 1) und die niedrigstwertigen Bits (Bits 5, 6, 7, 8 des Bildelementes 1) zu getrennten Spuren (Spuren 1 und 2 für Bildelement 1) durch eine elektronische Aufzeichnungseinheit (14) gelangen läßt und beim normalen Wiedergabebetrieb diese Bits von den Spuren durch eine elektronische Wiedergabeeinrichtung (24) gelangen läßt, daß der ersten Pufferspeichereinheit (10) Takt- und Betriebsartwählsignale (R/P/M) zugeführt werden und diese Einheit durch eine erste Speichersteuereinrichtung (12) gesteuert wird, welcher beim Aufnahmebetrieb Betriebsartwählsignale und auch die Takt- und Synchronsignale zugeführt werden und beim normalen Wiedergabebetrieb die Synchron- und Zeitsteuersignale (26) von der elektronischen Wiedergabeeinrichtung (24) zugeführt werden,

daß eine zweite Pufferspeichereinheit (30) im Suchlaufbetrieb nur die höchstwertigen Bits der aufgezeichneten Bildelemente von der Suchspur (Spur 1) über eine Suchelektronik (28) erhält und durch eine zweite Speichersteuereinrichtung (34) gesteuert wird, der von der Suchelektronik Synchron- und Zeitsteuersignale zugeführt werden,
und daß ein Multiplexer (36) im normalen Wiedergabebetrieb oder im Suchlaufbetrieb Bildelementbits von der ersten und der zweiten Pufferspeichereinheit (10,30) weiterleitet.