DE4212539A1 - Verfahren zur Spurregelung bei einem Recorder mit Schrägspuraufzeichnung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Bei bekannten ATF (automtic track following)-Verfahren zur Spurregelung wird eine Spurhaltein­ formation in den Nutzkanal eingebracht. Dabei wird bei der Aufnahme eine vorbestimmte Folge von niederfrequenten Signa­ len in eine Frequenzlücke des Nutzsignalspektrums einge­ schachtet. Bei der Wiedergabe liest der Kopf seine Nutzinfor­ mation aus der Spur, jedoch zusätzlich, bedingt durch die geringe Azimutentkopplung bei niederfrequenten Signalen, auch die Spurhalteinformation der beiden Nachbarspuren. Durch Amplitudenvergleich der Signale der rechten und linken Nachbarspur wird eine Stellgröße für die Spurhaltung gewon­ nen.

Bei der digitalen Videoaufzeichnung, insbesondere bei einem HDTV-Signal, ist die aufzuzeichnende Datenrate sehr groß und eine räumlich getrennte Aufzeichnung von Nutzsignalen und ATF-Signalen wie im DAT-System nicht mehr tolerierbar, weil dann die Bandfläche nicht optimal ausgenutzt würde. Die be­ kannten ATF-Verfahren haben im wesentlichen folgende Nachtei­ le:

Bedingt durch die Amplitudenauswertung der ATF-Signale ist die Spurregelung auf einen Mindestpegel der abgetasteten Si­ gnale angewiesen. Wird dieser unterschritten, wird durch ei­ nen geringeren Störabstand die Spurhaltung fehlerhaft. Bei Verwendung von verschiedenen Frequenzen für die Spurhaltesi­ gnale wird je nach System eine unterschiedliche Amplitude der Einzelfrequenzen auch bei optimaler Spurlage auftreten. Dieser Offset muß dann zusätzlich kompensiert werden. Die für die Spurregelung verwendeten Pilotfrequenzen liegen im allgemeinen im Bereich von 100-600 kHz, wo die Azimutent­ kopplung nicht wirksam ist. Für eine Amplitudenauswertung sind Selektionsmittel in Form von schmalbandigen Filtern ein­ gesetzt, die in diesem Arbeitsfrequenzbereich erhebliche Ein­ schwingzeiten aufweisen. Die Signalaufbereitung erfordert relativ komplexe analoge Schaltungen, und die Signale müssen für eine Regelung mit Hilfe eines Mikroprozessors wieder di­ gitalisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Spurregelung bei einem Recorder mit Schrägspuraufzeichnung zu schaffen, das nicht auf einer Amplitudenauswertung von ATF-Signalen beruht, nur geringe zusätzliche Aufzeichnungs­ fläche für die ATF-Signale benötigt und auch bei einem gerin­ gen Störabstand noch eine ausreichende Spurregelung ermög­ licht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf folgender Überle­ gung. Es sei angenommen, daß zu Beginn einer Schrägspur ein Referenzzeitpunkt durch ein Referenzsignal definiert ist, z. B. durch einen Kopfumschaltimpuls von der Kopftrommel. Das aufgezeichnete Signal andererseits bekommt während der Schrägspur eine definierte, bei der Wiedergabe detektierbare Markierung, z. B. eine Umtastung der Frequenz oder der Phase. Daraus ergibt sich bei der Wiedergabe eine bestimmte meßbare Zeit zwischen dem Referenzsignal und der Markierung, die im wesentlichen von dem räumlichen Abstand dieser beiden Signa­ le auf der Schrägspur und von der Relativgeschwindigkeit zwi­ schen dem Kopf und dem Band abhängig ist. Diese Zeit ist meß­ bar und hat bei richtiger Spurlage einen definierten Wert. Wenn jetzt der Kopf bei der Wiedergabe von der richtigen Spur abweicht, also auf seinem Weg von dem Referenzsignal zu der Markierung schräg zur Spur verläuft, wird die auf dem Band zurückgelegte Länge zwischen Referenzimpuls und Markie­ rung geändert. Da andererseits die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kopf und dem Band konstant ist, ändert sich auch die Zeit zwischen dem Referenzsignal und der Markie­ rung. Aus dieser Zeitabweichung kann somit ein Signal gewon­ nen werden, das die Abweichung des Kopfes von der richtigen Spur nach Betrag und Richtung anzeigt. Ein bei der Spurabwei­ chung auftretender Zeitfehler im Signal, der bisher nur als Fehler oder Störung angesehen wurde, wird bei der Erfindung also in vorteilhafter Weise zur Gewinnung eines Signals für die Spurregelung ausgenutzt.

Der genannte Zeitbereich kann bei einem Digitalsignal z. B. innerhalb des Run-in und/oder des Run-out-Zeitraums liegen. Die definierte Änderung kann durch Einschalten des Run-inund/oder des Run-out gebildet sein und vorzugsweise in einer Frequenz und/oder Phasenänderung des aufgezeichneten Signals bestehen. Vorzugsweise wird der Zeitmeßbereich durch Über­ streichen der gesamten Spur gemessen, daraus ein Mittelwert errechnet und der Mittelwert als Sollwert für die Spurrege­ lung verwendet. Die Größe des Sollwertes wird dabei bei je­ dem Einlauf in den Wiedergabebetrieb erneut ermittelt. Die genannte Änderung in der Signalfolge kann auch durch Manipu­ lation der digitalen Summe in einer digitalen Datenfolge er­ folgen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nicht mehr eine Amplitudenauswertung erfolgt, sondern eine Auswertung der zeitlichen Lage eines erkennbaren Signals zu einem Referenzsignal. Die bei einem Recorder unvermeidbaren Amplitudenschwankungen haben somit auf die Spurregelung kei­ nen Einfluß mehr. Für die Aufzeichnung des detektierbaren Markiersignals wird praktisch keine zusätzliche Aufzeich­ nungsfläche benötigt, weil das Markiersignal vorzugsweise nur in einer kurzzeitigen detektierbaren Änderung eines Para­ meters des aufgezeichneten Signals besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigen

Fig. 1 das Magnetband mit einer Schrägspur,

Fig. 2-4 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise,

Fig. 5-9 eine Weiterbildung der Erfindung,

Fig. 10 eine andere Weiterbildung der Erfindung und

Fig. 11 ein Schaltungsbeispiel für die Signalverarbeitung bei der Wiedergabe zur Spurre­ gelung.

In Fig. 1 haben in der folgenden Beschreibung die dargestell­ ten Symbole Bedeutung und folgende beispielhaften Werte:
TW: Spurbreite (18 µm),
TE: relativer Spurfehler (50%),
α: Winkel zwischen Schrägspur und Bandkante (6°),
S : absoluter Spurfehler,
V : Relativgeschwindigkeit zwischen Kopf und Band (14,6 m/s),
Δt : Zeitabweichung durch Spurfehler,
Δ: räumliche Abweichung durch Spurfehler.

Dabei gelten folgende Zusammenhänge:

Wenn der Kopf 1 bei der Wiedergabe von der Schrägspur 2 auf dem Magnetband 3 abweicht, also die Spur 2 teilweise ver­ läßt, tritt eine Zeitänderung Δt zwischen einem Referenzsi­ gnal zu Beginn der Spur 2 und einem Markiersignal während der Spur auf. In dem dargestellten Beispiel beträgt diese Zeitänderung bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen Kopf und Band von 14,6 m/s und einem Spurfehler von 50% etwa ±6 µs. Diese Zeitänderung kann nach Betrag und Richtung gemes­ sen und für die Erzeugung eines Spurhaltesignals ausgenutzt werden. Diese Zeitabweichung ist auch genügend groß gegen­ über dem unvermeidbaren Zeitfehlern, dem sogenannten jitter, die in der Größenordnung von ±1 µs liegen.

Fig. 2 zeigt das Meßsignal 4 und das Referenzsignal 5 in Form eines Kopfumschaltimpulses von der Kopftrommel für opti­ male Spurlage. Die in der Zeit geringfügig gegeneinander ver­ setzten Flanken im Referenzsignal gelten für Aufnahme und Wiedergabe. Bei der folgenden Betrachtung wird ein durch den räumlichen Abstand auf der Schrägspur bedingte Grund-Zeitver­ satz zwischen den Signalen 4, 5 nicht berücksichtigt, son­ dern nur die durch Spurfehler hervorgerufenen zeitlichen Ver­ schiebungen zwischen den Signalen 4, 5.

Fig. 3, 4 zeigen jetzt bei gleicher Skalierung die Verschie­ bung des Meßsignals 4 zu dem Referenzsignal 5. Es ist er­ sichtlich, daß gleichzeitig mit der Spurabweichung die Ampli­ tude des Meßsignals 4 etwa linear mit der Verschiebung ab­ nimmt. Die gegenüber der Grundverschiebung auftretende zeit­ liche Verschiebung Δt zwischen dem Meßsignal 4 und dem Refe­ renzsignal 5 wird jetzt nach Betrag und Richtung gemessen und zur Gewinnung einer Stellgröße für die Spurregelung aus­ genutzt. Der Wert von Δt beträgt in Fig. 3,4 ± 7 µs. Ein der­ artiges kontinuierliches Meßsignal 4 bewirkt im allgemeinen eine relativ große Einschwingzeit, eine relativ große Mini­ malamplitude, und damit einen kleinen Regelbereich.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung, bei der das Meßsignal durch eine Phasenumtastung 6 eines Signals 7 mit singulärer Fre­ quenz gebildet ist. Die Phasenumtastung 6 kann bei der Wie­ dergabe durch einen FM-Demodulator detektiert werden, weil ein FM-Demodulator auch bei gleichbleibender Frequenz bei einem derartigen Phasensprung ein impulsartiges Ausgangssi­ gnal abgibt. Auf diese Weise kann somit aus der Phasenumtast­ ung 6 ein Impuls 8 gewonnen werden, der in seiner Wirkung dem Einsatz des Meßsignals 4 in Fig. 2-4 entspricht. Der Impuls 8 ist somit z. B. das Ausgangssignal eines mit dem Si­ gnal 7 gespeisten FM-Demodulators. Die auftretenden Zeitver­ schiebung zwischen den Signalen 7, 8 ist dabei ohne Bedeu­ tung.

Fig. 6 zeigt das Referenzsignal 5 relativ zum Phasenmeßim­ puls 8 bei richtiger Spurlage in Analogie zu Fig. 2. Die Fig. 7 und 8 zeigen entsprechend die zeitliche Verschiebung zwischen den Signalen 5 und 8 bei Auftreten eines Spurfeh­ lers, wobei gleichzeitig die Amplitude des Signals 8 ab­ nimmt. Fig. 8 zeigt in Analogie zu Fig. 3, 4 eine entgegenge­ setzte Zeitverschiebung für eine Spurabweichung in der ande­ ren Richtung. Die Lösung gemäß Fig. 5-8 mit einer Phasenum­ tastung hat im Gegensatz zu der Lösung gemäß Fig. 2-4 die Vorteile einer kleinen Einschwingzeit, einer großen Amplitu­ denunabhängigkeit, eines großen Regelbereiches sowie des Ein­ zelfrequenzsystems, d. h. Verwendung eines Meßsignals 7 mit singulärer Frequenz. Fig. 8 zeigt die Überlegenheit der FM- Demodulatorauswertung. Selbst bei starker Spurabweichung von 80% ist ein Meßimpuls zu erkennen, der, obwohl er nunmehr merkbar verrauscht ist, für die beschriebene Zeitmessung ver­ wendbar bleibt.

In Fig. 10 besteht die Markierung in einer Frequenzumtastung des Meßsignals 4 im Run-in-Bereich, die wiederum durch einen FM-Demodulator zur Gewinnung eines Impulses 9 ausgewertet werden kann. Fig. 10 gilt für optimale Spurlage. Diese Lö­ sung hat eine mittlere Einschwingzeit, ebenfalls eine große Amplitudenunabhängigkeit, etwa 80% des maximalen Regelberei­ ches sowie die Notwendigkeit einer Generierung und Auswer­ tung von zwei verschiedenen Frequenzen.

Die Lösungen mit der Phasenumtastung oder Frequenzumtastung gemäß Fig. 5-10 sind hinsichtlich der einzelnen Parameter vorteilhafter als die Amplitudenauswertung gemäß Fig. 2-4. Die Auswertung mit einem FM-Demodulator ist auch durch den eingebauten Begrenzerverstärker weitestgehend amplitudenunab­ hängig und damit auch wesentlich unempfindlicher gegenüber Schwankungen des Band/Kopf-Kontaktes. Die Lösung mit der Fre­ quenzumtastung gemäß Fig. 10 arbeitet vorzugsweise von 300 und 600 kHz. Das ist mit einem nur geringfügig höheren Auf­ wand möglich.

Fig. 11 zeigt eine Auswertschaltung für die beschriebenen Signale bei der Wiedergabe für die Lösung gemäß Fig. 5-9 mit Phasenumtastung. Das vom Band abgetastete Signal gelangt von der Klemme 12 über den Eingangstrennverstärker 13 auf die Frequenzselektstufe 14, die zur Abtrennung unerwünschter hochfrequenter Anteile dient. Darauf folgt eine Nachverstär­ kung mit der Stufe 15. Der Quadraturdemodulator 16 ist abge­ stimmt auf die ATF-Frequenz, also die Frequenz des Meßsi­ gnals 7 und liefert bei jeder Phasenumtastung 6 gemäß Fig. 5 am Ausgang ein Schaltsignal, in dem durch den Tiefpaß 17 trä­ gerfrequente Anteile reduziert werden. Der Pegelwandler 18 gibt dann an den Ausgang 19 ein Schaltsignal ab, das den Be­ reich von 0-5 Volt überstreicht, wobei die Flankensteil­ heit mit mehreren µs noch gering ist. In dem Schmitt-Trigger 21 wird das Signal für den Eingang eines Mikroprozessors auf­ bereitet und steht am Ausgang 22 zur Verfügung.

Bei der Aufnahme wird im Run-in-Bereich ein durch Variatio­ nen der digitalen Summe erzeugter Pilotton verwendet, der einer Phasenumschaltung unterworfen wird. Das System kann bei Verwendung nur einer ATF-Frequenz entweder in geradzahli­ gen oder in ungeradzahligen Spuren eine Regelinformation ge­ winnen. Ist zur Steigerung der Auflösung eine Regelung in jeder Spur vorzunehmen, so muß mit zwei ATF-Frequenzen gear­ beitet werden. Zur Vermeidung der Probleme der Lösung mit Frequenzänderung gemäß Fig. 10 ist es vorteilhaft, bei der Wiedergabe zur Gewinnung des Spurregelsignals zwei getrennte FM-Demodulatoren zu verwenden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Spurregelung bei einem Recorder mit Schräg­ spuraufzeichnung mit einer rotierenden Kopftrommel, bei dem jeweils in einer Spur ein burstartiges Spurhaltesi­ gnal aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufnahme im Zeitbereich vor und/oder nach Nutz­ datenlücken eine definierte, detektierbare Änderung (6) der Signalfolge (7) vorgenommen wird und bei der Wieder­ gabe die Zeit von einem von der Kopftrommel abgeleite­ ten Referenzimpuls (5) bis zu der definierten Änderung (6) gemessen und der gemessene Zeitwert zur Spurhaltere­ gelung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitbereich innerhalb des Run-in- und/oder des Run­ out-Zeitraums eines digitalen Signals liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Änderung durch Einschalten des Run-in und/oder Run-out gebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Änderung durch eine Frequenz- und/oder Phasenänderung des aufgezeichneten Signals gebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmeßbereich durch Überstreichen der gesamten Spur gemessen, daraus ein Mittelwert errechnet und der Mittelwert als Sollwert für die Spurregelung verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Sollwerte bei jedem Einlauf in den Wieder­ gabetrieb ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung in der Signalfolge durch Manipulation der digitalen Summe in einer digitalen Datenfolge erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der digitalen Summe für die Erzeugung ei­ ner Frequenz- oder Phasenänderung in ihrer Wiederholra­ te bzw. ihrer Folge geändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des Meßwertes in einem Frequenzdemodula­ tor erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung und Regelung in einem Mikroprozessor er­ folgt.