DE4224940A1 - Verfahren und einrichtung zur digitalen magnetischen aufzeichnung und wiedergabe - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur digitalen magnetischen aufzeichnung und wiedergabe

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe und insbe­ sondere ein derartiges Verfahren und eine derartige Einrichtung, mit denen die Qualität des Wiedergabebildes bei einer Wiedergabe mit ver­ änderlicher Geschwindigkeit verbessert werden kann.
Bei der Aufzeichnung eines Farbbildes auf ein Magnetband verwendet ein digitaler Videokassettenrekorder (VCR) üblicherweise eines von mehreren komprimierenden Kodierungsverfahren, um die Aufzeich­ nungseffizienz zu verbessern. Ein Standard-Komprimierungsverfahren ist durch ein DCT-Kodierungsverfahren mit variabler Länge gegeben, bei dem die Anzahl der Ausgangsbits in Abhängigkeit von der Bild­ komplexität variiert. Bei der Aufzeichnung von digitalen Daten auf ei­ nem digitalen Magnetband ist jedoch die Festlegung der Anzahl der Ausgangsbits auf einen vorgegebenen Grenzwert wichtig. Insbesondere stellt dies bei einem Wiedergabebetrieb mit variabler Geschwindigkeit wie etwa bei einem Schnellsuchvorgang einen kritischen Faktor dar. Da ein Wiedergabekopf bei einem Schnellsuchvorgang mehrere Spuren da­ durch abtastet, daß er sie überquert, nimmt der Ausgangsverstärkungs­ faktor des Wiedergabekopfes ab, wenn sich dieser auf seiner Bahn von einer Spur zur nächsten zwischen den Spuren befindet, so daß der Wie­ dergabekopf eine rautenförmige Hüllkurve erzeugt. Um daher die bei einem Wiedergabebetrieb mit variabler Geschwindigkeit wie etwa ei­ nem Schnellsuchvorgang zur Bilderkennung mindestens erforderlichen Videodaten in einem Bereich, in dem der Wiedergabekopf eine Abta­ stung ausführt, d. h. in einem wiedergebbaren Bereich, anzuordnen, werden im herkömmlichen Verfahren die Videodaten gemischt und in einer Spur neu angeordnet oder es werden die neu angeordneten Spur- Daten in verschiedenen Spuren neu angeordnet. Da jedoch die Berei­ che, in denen der Kopf eine Abtastung ausführt, für jede Spur unter­ schiedlich sind, muß im herkömmlichen Verfahren das Format für die Neuordnung der Daten für jede Spur unterschiedlich sein, was einen komplizierten Neuordnungs-Algorithmus und eine komplizierte Schal­ tung zur Folge hat.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­ fahren zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe zu schaffen, mit dem die Qualität des Wiedergabebildes bei einem Wie­ dergabebetrieb mit variabler Geschwindigkeit wie etwa einem Schnell­ suchvorgang verbessert werden kann.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe zu schaffen, mit dem die Neuordnung der Videodaten erleichtert wird.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe zu schaffen, die zur Ausführung der obigen Verfahren geeignet ist.
Die beiden ersten Aufgaben werden bei einem Verfahren der gattungs­ gemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1.
Die dritte Aufgabe wird bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 4.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, die sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beziehen, angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Aufzeichnungsformat zum Aufzeich­ nen von digitalen Videodaten auf ein Magnetband und erfin­ dungsgemäße Kopf-Abtastspuren auf dem Magnetband bei ei­ ner Wiedergabe mit variabler Geschwindigkeit;
Fig. 2 das Format eines Synchronisationsblocks von Fig. 1;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Neuordnung des Aufzeichnungsfor­ mates des Synchronisationsblocks;
Fig. 4 Wiedergabebereiche bei einer Wiedergabe des Aufzeich­ nungsformates von Fig. 1 mit fünffacher Wiedergabege­ schwindigkeit; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Spur (Einpunkt­ /Einstrich-Linie). Das Bezugszeichen 101 bezeichnet einen Synchroni­ sations-Block (dicke durchgezogene Linie). Das Bezugszeichen 102 be­ zeichnet einen wiedergebbaren Bereich (dünne durchgezogene Linie). Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Kopf-Abtastspur (Zweipunkt­ /Einstrich-Linie). Der schraffierte Bereich 104 bezeichnet einen Wie­ dergabebereich bei einer Wiedergabe mit variabler Geschwindigkeit.
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt ein Synchronisations-Block 101 einen Synchronisations-Code 105, einen ID-Code 106, einen ersten Daten- Code 107, einen ersten Fehlerkorrektur-Code 108, einen zweiten Da­ ten-Code 109 und einen zweiten Fehlerkorrektur-Code 110. Der ID- Code 106 enthält die Information bezüglich der Feldnummer, der Sek­ tornummer, der Spurnummer und der Synchronisationsnummer. Der erste Daten-Code 107 kann unabhängig dekodiert werden und besitzt die bei einer Wiedergabe mit variabler Geschwindigkeit zur Bildidenti­ fikation mindestens erforderliche Videoinformation. Der zweite Daten- Code 109 kann unter Verwendung des ersten Daten-Codes 107 deko­ diert werden, was bei einer normalen Wiedergabe geschieht. Bei­ spielsweise enthält der erste Daten-Code 107 die Gleichstromkompo­ nente und die Komponente niedriger Frequenz eines DCT-Übertra­ gungskoeffizienten, während der zweite Daten-Code 109 dessen Kom­ ponente höherer Frequenz enthält. Daher werden während eines Schnellsuchvorgangs nur die Gleichstromkomponente und die Kompo­ nente niedriger Frequenz und nicht die Komponente höherer Frequenz wiedergegeben, da das menschliche Sehvermögen gegenüber diesen höheren Frequenzen nicht empfindlich ist. Der erste Fehlerkorrek­ turcode und der zweite Fehlerkorrekturcode 110 korrigieren als Pari­ tätscodes die Fehler der entsprechenden Daten-Codes bei der Wieder­ gabe.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird das Format von auf einem Magnetband aufgezeichneten Daten so gebildet, daß ein Videodaten-Bildschirm durch Synchronisationsblöcke bei zeilenweiser Abtastung von vier Spu­ ren aufgebaut wird. Die Synchronisationsblöcke, die durch eine arith­ metische Reihe dargestellt werden, deren Anfangswert 1 ist und deren jeweils gleicher Abstand 4 ist, werden auf einer ersten Spur T1 aufge­ zeichnet. Die Synchronisationsblöcke, die durch eine arithmetische Reihe dargestellt werden, deren Anfangswert 2 ist und deren jeweils gleicher Abstand 4 ist, werden auf einer zweiten Spur T2 aufgezeich­ net. Die Synchronisationsblöcke, die durch eine arithmetische Reihe dargestellt werden, deren Anfangswert 3 ist und deren jeweils gleicher Abstand 4 ist, werden auf einer dritten Spur T3 aufgezeichnet. Die Synchronisationsblöcke, die durch eine arithmetische Reihe dargestellt werden, deren Anfangswert 4 und deren jeweils gleicher Abstand 4 ist, werden auf einer vierten Spur T4 aufgezeichnet. Da bei einem Wieder­ gabebetrieb mit fünffacher Geschwindigkeit die Daten in den schraffier­ ten Bereichen entlang der Kopf-Spuren abgegriffen werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden Daten in vorgegebenen Intervallen in Bildschirm- Segmenten S1 bis S4 wiederhergestellt. Daher kann die Gesamtinforma­ tion der Bilder selbst dann, wenn die Synchronisationsblöcke in einer Spur nicht gemischt sind, bei einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung abgegriffen werden. Wie oben beschrieben, wird bei einem Schnell­ suchvorgang nur der erste Daten-Code, der in einem Synchronisati­ onsblock unabhängig dekodierbar ist, wiederhergestellt. Somit ist die minimale Größe der von dem Kopf abgegriffenen Information nicht größer als die halbe Größe eines Synchronisationsblocks, so daß die erhöhte Menge der abgegriffenen Information bei einem Schnellsuch­ vorgang die Bildqualität verbessert. Bei einer normalen Wiedergabe werden die bei der Aufzeichnung neugeordneten Synchronisations­ blöcke an ihrem ursprünglichen Bildschirmort wiederhergestellt, wobei sowohl der zweite Daten-Code als auch der unabhängig dekodierbare erste Daten-Code wiederhergestellt werden.
In Fig. 5 ist eine Einrichtung zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gezeigt, die zur Ausführung des Verfahrens der vor­ liegenden Erfindung geeignet ist. Diese Einrichtung umfaßt einen Ko­ dierer und einen Dekodierer. Der Kodierer umfaßt einen Datenkom­ primierungs-Kodierer 111, einen ECC-Kodierer 112, eine Synchroni­ sationsblock-Neuordnungseinrichtung 113 und einen Kanalkodierer 114. Der Dekodierer umfaßt einen Kanal-Dekodierer 115, eine inverse Synchronisationsblock-Neuordnungseinrichtung 116, einen ECC-De­ kodierer 117 und einen Datenentkomprimierungs-Dekodierer 118. Der Datenkomprimierungs-Kodierer 111 führt die Blockbildung des Hellig­ keitssignals Y und der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y aus. Die zu Blöcken geformten Daten werden in DCT-Koeffizienten umgeformt. Die DCT-Koeffizienten werden grob als Vektoren quantisiert, um erste Vektorquantisierungsdaten zu erzeugen, die den unabhängig dekodier­ baren ersten Daten-Code darstellen. Die Quantisierungsfehler bei der ersten Vektorquantisierung werden mehrstufig abhängig als Vektoren quantisiert, um zweite und dritte Vektorquantisierungsdaten zu erzeu­ gen, die den abhängig dekodierbaren zweiten Daten-Code darstellen.
Der ECC-Kodierer 112 fügt zu den erzeugten Codereihen äußere Codes hinzu, versieht den ersten Daten-Code mit einem ersten ECC- Code, versieht den zweiten Daten-Code mit einem zweiten ECC-Code und versieht die Daten-Codereihen mit einem ID-Code und einem Syn­ chronisations-Code, um einen Synchronisationsblock zu bilden. Hierbei entsprechen der erste und der zweite ECC-Code einem inneren Code. Die Neuordnungseinrichtung 113 schreibt die Datenreihen in einen Speicher, wobei sie die Synchronisationsblock-Adressen inkrementiert, und liest die geschriebenen Daten entsprechend einem detaillierten Aufzeichnungsformat aus, um so die Synchronisationsblöcke neu zu ordnen. Das Auslesen wird dadurch ausgeführt, daß auf die Speicher­ adressen zugegriffen wird, die von einem ROM ausgelesen worden sind, welches die dem Aufzeichnungsformat entsprechenden Speicher­ adressen abbildet und aufzeichnet. Der Kanalkodierer 114 moduliert die Daten, um sie auf einem Übertragungsweg zu übertragen. Der Ka­ naldekodierer 115 stellt das vom Übertragungsweg abgegriffene modul­ ierte Signal wieder her. Die inverse Neuordnungseinrichtung 116 stellt die wiederhergestellten Daten mittels der Synchronisationsblöcke wie­ der her, um die Daten erneut an ihren ursprünglichen Synchronisati­ onsblock-Orten anzuordnen. Bei einem normalen Wiedergabebetrieb führt der ECC-Dekodierer 117 durch vorgegebene Einheiten, die den ersten und den zweiten ECC-Code enthalten, d. h. durch die inneren und äußeren Codes, Fehlerkorrekturen an den ersten und zweiten Da­ ten-Codes aus. Der Datenentkomprimierungs-Dekodierer 118 führt eine inverse Vektorquantisierung und eine inverse DCT-Umwandlung der fehlerkorrigierten Daten aus, um die Helligkeits- und Farbdifferenz- Signale wiederherzustellen und auszugeben.
Wie oben beschrieben, zeichnet die vorliegende Erfindung bei der Auf­ zeichnung unter Verwendung eines die Spuren eines Magnetbandes überquerenden, zeilenweisen Abtastverfahrens einen Videodaten-Bild­ schirm durch Synchronisationsblöcke auf mehreren Spuren auf, wäh­ rend es bei der Wiedergabe die Daten an ihren ursprünglichen Orten wiederherstellt. Daher ist bei einem Wiedergabetrieb mit variabler Ge­ schwindigkeit wie etwa bei einem Schnellsuchvorgang eine die Bild­ qualität verbessernde Aufzeichnungsformatierung leicht ausführbar.
Ferner wird nur der unabhängig dekodierbare erste Daten-Code wie­ derhergestellt, wodurch die mindestens abzugreifende Synchronisati­ onsblock-Größe verringert wird, so daß bei Schnellsuchvorgängen mehr Videodaten erhalten werden können und eine bessere Bildqualität geschaffen wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, ist für den Fachmann ersicht­ lich, daß verschiedene Änderungen hinsichtlich der Form und der Ein­ zelheiten ausgeführt werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt sind, abzuweichen.

Claims (4)

1. Verfahren zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe, dadurch gekennzeichnet,
daß es die folgenden Schritte umfaßt:
komprimierendes Kodieren der Videodaten, um die Bit-Rate zu verringern,
Bilden von minimale Einheiten für die Fehlerkorrektur dar­ stellenden Synchronisationsblock-Einheiten (101) aus den komprimier­ ten Daten,
Aufzeichnen der Daten auf mehreren Spuren (100) eines Ma­ gnetbandes, und
Wiedergeben der auf diese Weise aufgezeichneten Daten; und daß die Synchronisationsblöcke (101) eines Bildes so aufge­ zeichnet werden, daß sie unter Verwendung eines die Spuren überque­ renden, zeilenweisen Abtastverfahrens auf den mehreren Spuren (100) angeordnet werden und die angeordneten Synchronisationsblöcke (101) an ihren ursprünglichen Orten wiederhergestellt werden.
2. Verfahren zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Synchronisationsblock (101) einen Synchronisations-Code (105), einen ID-Code (106), einen unabhängig dekodierbaren ersten Daten-Code (107), einen ersten Fehlerkorrektur-Code (108) zur Fehlerkorrektur des ersten Daten-Codes (107), einen zweiten Daten-Code (109), der in Ab­ hängigkeit vom ersten Daten-Code (107) dekodiert werden kann, und einen zweiten Fehlerkorrektur-Code (110) zur Fehlerkorrektur des zweiten Daten-Codes (109) umfaßt.
3. Verfahren zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wiedergabe mit variabler Geschwindigkeit nur der erste Daten-Code (107) wiederhergestellt wird.
4. Einrichtung zur digitalen magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe, mit
einem Kodierer zum Kodieren von Videodaten, um diese auf einem Magnetband aufzuzeichnen, und
einem Dekodierer zum Abgreifen und Dekodieren der auf dem Magnetband aufgezeichneten Daten, um die ursprünglichen Vi­ deodaten wiederherzustellen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kodierer umfaßt:
einen datenkomprimierenden Kodierer (111) zum komprimie­ renden Kodieren der Videodaten,
einen ECC-Kodierer (112), der die komprimiert kodierten Daten mit einem Fehlerkorrektur-Code (108) und mit einem ID-Code (106) versieht, der aus den Daten Synchronisationsblöcke (101), die minimale Einheiten für die Fehlerkorrektur darstellen, bildet und die Synchronisationsblöcke (101) mit einem Synchronisations-Code (105) versieht,
eine Neuordnungseinrichtung (113) zum Neuordnen der Syn­ chronisationsblöcke (101) auf mehreren Spuren unter Verwendung ei­ nes die Spuren überquerenden, zeilenweisen Abtastverfahrens, und einen Kanal-Kodierer (114) zur Kanal-Kodierung der neuge­ ordneten Daten, um diese an das Magnetband zu übertragen; und daß der Dekodierer umfaßt:
einen Kanal-Dekodierer (115) zur Kanal-Dekodierung der vom Magnetband abgegriffenen Daten,
eine inverse Neuordnungseinrichtung (116) zum Wiederher­ stellen der Anordnung der kanal-dekodierten Daten an den ursprüngli­ chen Bildschirm-Orten mittels der Synchronisationsblöcke (101), einen ECC-Dekodierer (117) zur Fehlerkorrektur der vorge­ gebenen Anzahl von wiederhergestellten Synchronisationsblöcken (101), und
einen datenentkomprimierenden Dekodierer (118), der die fehlerkorrigierten und komprimiertkodierten Daten entkomprimierend dekodiert, um die Videodaten wiederherzustellen.
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