DE4343809C2 - Schrägspurmagnetbandaufzeichnungsgerät für digitale Signale mit verschiedenen Betriebsarten - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schrägspurmagnetbandaufzeich­ nungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Suchlauf eines Schrägspuraufzeichnungsgerätes weichen Auslese- und Aufzeichnungsspurwinkel voneinander ab. Dies hat zur Folge, daß wegen der Azimuthentkopplung nur Spursegmente ge­ lesen werden können. Bei Analogaufzeichnungsgeräten z. B. nach dem VHS-Standard sind horizontale Störstreifen die Folge. Durch Wahl der Geschwindigkeit wird die Anzahl der sichtbaren Stör­ streifen minimiert (5-fach = 4 Störstreifen. Bei digitalen Aufzeichnungssystemen tritt dieser Effekt ebenfalls auf. Bei Vi­ deoaufzeichnungsgeräten mit starker Segmentierung (z. B. 12 Aufzeichnungsspuren pro Vollbild) und Datenreduktion (z. B. DCT Diskrete Kosinus Transformation), ist die bildweise Zusammengehörigkeit der Daten zweier benachbarter Spuren nicht mehr gegeben. Weiterhin sind die Daten entsprechend dem Reduktionsfaktor in Ihrer Wichtung größer, so daß das Fehlen ganzer Datengruppen zu einem Totalausfall in einigen Bildberei­ chen führen kann.

Aus EP 0 509 594 A2 ist ein Magnetbandaufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren für digitale Bilder bekannt. Darin wird erläutert, dass bei der Wiedergabe von den aufgezeichneten Bilddatem im Suchlaufbetrieb aufgrund der Schrägspuraufzeichnung mit unterschiedliche Azimuthwinkeln nur einzelne Datenabschnitte korrekt wiedergegeben werden können. Bei bestimmten Suchlaufgeschwindigkeiten können nur bestimmte Bildabschnitte wiedergegeben werden, so dass keine kompletten Bilder reproduzierbar sind. Diese Suchlaufgeschwindigkeiten sollten vermieden werden. Für eine optimierte Aufzeichnung und Wiedergabe wird vorgeschlagen, wie ein Bild in Blöcke einzuteilen ist, und wie die Teile der Blöcke über eine Anzahl von Spuren zu verteilen sind.

Das aufgezeichnete Nutzdatensignal ist normalerweise eingebettet in Synchronisierworte, Fehlerschutzdaten und Pointer, die anzeigen, wohin das nachfolgende Datenpaket samt der Fehler­ schutzdaten im Bild gehört. Die kleinste lesbare Informations­ menge ist also ein solcher "synchblock", dessen Daten in einen Speicher geschrieben werden, so daß bei Ausfall während des Lesens neuer Daten auf die alte Information zurückgegriffen wer­ den kann.

Beim Suchlauf tritt dabei der unerwünschte Effekt auf, daß bei bestimmten Konstellationen von Kopftrommel- und Bandvorschub­ servo im Suchlaufbetrieb immer die gleichen Datenbereiche auf dem Bildschirm aktualisiert werden, während andere den alten In­ halt behalten. Dies ist in der Praxis sehr störend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Suchlauf auftretenden Störungen zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird die Phasenbeziehung zwischen Kopftrommel- und Bandvorschubsystem immer so gesteuert, daß die Zeiteinheit für das komplette Einschreiben von Zählinformationen mit zugehörigen Datengruppen in den Datenspeicher in allen Betriebsarten des Bandvorschubes minimiert wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Abhängigkeit der Kopftrommel-/Bandvorschubphase über den Bandvorschub so gesteuert, daß alle Pointer in einem Intervall mehrerer aufeinanderfolgender Spuren (= Vollbilder) gleich oft eingelesen werden. Bei einer Segmentierung von 12 Spuren mit jeweils 313 Pointern bedeutet dies ein Suchkriterium nach 3756 verschiedenen Speicherinformationen, aus deren Häufigkeitsverteilung für eine Vielzahl von Geschwindigkeiten die Phase nachgesteuert werden muß. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer vorgewichteten Aufzeichnung (Daten hoher Priorität an bestimmten Stellen) oder beim Suchen nach bestimmten Daten (Kopfzeile mit Inhaltsangabe) definiert nach solchen Pointern gesucht.

Verschiedene Lösungen sind erfindungsgemäß möglich und werden im folgenden beschrieben.

Ein Schrägspurmagnetbandaufzeichnungsgerät für digitale Signale mit verschiedenen Betriebsarten wie z. B. Aufnahme/Wiedergabe, Suchlauf, Einzelbild, Einzelbildfortschaltung usw., wobei die digitalen Signale zu Gruppen mit zugehörigen Zählinformationen zum Einordnen der Datengruppe zusammengefaßt sind, enthält einen Datenspeicher für Datengruppen und/oder Zählinformationen, einen Signalausfalldetektor, einen Meßwertspeicher, ein Kopf­ trommelsystem, ein Bandvorschubsystem sowie eine Phasenregelung zwischen Kopftrommel- und Bandvorschubsystem.

Beim Erkennen einer Zählinformation mit zugehöriger Datengruppe wird eine Speicherstelle im Meßwertspeicher inkrementiert oder dekrementiert, wobei der Inhalt aller Meßwertspeicherstellen laufend überwacht wird und abhängig vom Zählerstand eine Phasenänderung des Bandvorschubs durchgeführt wird.

Im Folgenden sind verschiedene Lösungsmöglichkeiten aufgeführt.

Lösung 1

Jeder Zählinformation/jedem Datenpointer wird eine separate Speicherstelle zugewiesen. Der Zählerinhalt aller Speicherstellen pro Zeiteinheit erreicht erfindungsgemäß den gleichen Wert, wobei die Zeiteinheiten von der jeweiligen Betriebsart bestimmt werden. Die Inhalte der Meßwertspeicherstellen sind auf den Eingang eines Digital- /Analogwandlers geschaltet, und dessen Ausgangssignal stellt das Kriterium für die Größe der Phasenänderung des Bandvorschubes dar.

Lösung 2

Gruppen von Zählinformation sind zusammengefaßt, wobei die nach einem Signalausfall erste erkannte Zählinformation als Wert 1 und die vor einem Signalausfall zuletzt erkannte Zählinformation als Wert 2 im Meßwertspeicher zusammen mit der Häufigkeit ihres Auftretens abgelegt werden und die Phasenänderung des Bandvor­ schubes so gesteuert wird, daß die entstehenden Lücken gezielt aufzufüllen sind.

Das Signalausfallkriterium wird aus der PLL entnommen und/oder aus einem Hüllkurvendetektor entnommen und/oder ein Synchronsignalverlust löst das Signalausfallkriterium aus. Beim Wert 1 wird ein Flipflop gesetzt und die zugehörige Zählinformation abgespeichert und beim Wert 2 das Flipflop zu­ rückgesetzt und die zugehörige Zählinformation abgespeichert. Die Zählerstandsdifferenz zwischen Wert 1 und Wert 2 wird errechnet und halbiert. Aus der errechneten Zähler­ standsdifferenz zwischen Wert 1 und Wert 2 mindestens zweier aufeinander folgender Datengruppen wird eine Schrittgröße errechnet, um die die Bandvorschubphase zu ändern ist.

Lösung 3

In ausgewählten Betriebsarten wird eine Steuerung der Phase so vorgenommen, daß nur vorbestimmte Zählinformationen abgetastet werden. Die momentan abgetasteten Zählinformationen werden verglichen mit der Position der vorbestimmten Zählinformation und abhängig von der Differenz ein Phasenkorrekturwert ermittelt und ausgegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

Darin zeigen

Fig. 1 den Datenspeicherinhalt eines Vollbildes,

Fig. 2 die Verteilung der Datenspeicherinhalte auf die Spurspeicher,

Fig. 3 die Aufzeichnung auf dem Band,

Fig. 4 Speicherinformation für Spur 1 und 2,

Fig. 5 Pointeninformation,

Fig. 6 Kopftrommel mit 4 Köpfen und

Fig. 7 aufgezeichnete Spuren und deren Abtastung.

In Fig. 1 ist der Datenspeicherinhalt eines Vollbildes (Frame) erkennbar, wobei die grafische Darstellung nicht den Videodaten­ inhalt ausdrückt, sondern Datenpakete markiert, die gemeinsam weiterverarbeitet werden. Es sind zwölf Felder 1-12 vorhanden, die wiederum den späteren Inhalt der Aufzeichnungsspuren darstellen. Es handelt sich also um eine segmentierte Aufzeich­ nung, die immer dann gewählt wird, wenn die Datenmenge groß und eine weitere Aufspaltung in parallele Aufzeichnungskanäle nicht mehr möglich ist. Die im Speicher stehenden Daten können so noch nicht aufgezeichnet werden. Es müssen Fehlerschutzinformationen eingefügt werden, Schutzbereiche für das Einfangen der PLL und das Einschwingen der Wiedergabeverstärkerstufen geschaffen werden (run-in/run-out) und Synchronisierworte eingefügt werden, die ein Auffinden des Beginns oder Endes einer Dateninformation ermöglichen. Nicht dargestellt ist die Kanalmodulation, die zusätzlich spektrale Verschiebungen der Datensignale durch nochmalige Redundanzerhöhung (z. B. im Falle der 8/10 Modulation, bei der aus 8 bit breiten Eingangsworten, 10 bit breite Ausgangsworte gebildet werden) vornimmt und Flankenwechsel einfügt, damit das System selbsttaktend wird.

Fig. 2 zeigt, wie der Datenspeicherinhalt auf die Spurspeicher verteilt wird und wo zum Beispiel die bereits erwähnten Zusatzinformationen eingefügt werden. Der Pfeil markiert einen Schreibabschnitt, der in Fig. 3 näher zu erkennen ist. Die Felder weisen Fehlerschutzdaten p, sowie Einlauf Synchronisierungsworte ri (run-in) und Auslauf Synchronisierungsworte ro (run-out) auf.

Fig. 3 zeigt illustriert die Lage der Aufzeichnung auf dem Band mit der Kopfrotation hm, dem Bandvorschub tm und den Fehler­ schutzdaten p. Es sind 14 nebeneinander angeordnete Spuren t1 bis t14 zu erkennen, wovon die 12 mit t1 bis t12 gekennzeichne­ ten Spuren zu einem Vollbild gehören. Die Angaben F0/F1/F2 stellen von der Kanalmodulation erzeugte Pilotfrequenzen dar, die für die nachfolgenden Betrachtungen ohne Belang sind. Wichtig ist der erkennbare Winkelversatz von nebeneinander angeordneten Spuren, der durch unterschiedlichen Azimutwinkel der Köpfe entsteht und wesentlich zur Übersprechdämpfung bei der Wiedergabe beiträgt. Die mit einem Pfeil markierten rechten Spuren stellen die expandierte Darstellung eines Spurstückes dar, wobei die aufgezeichneten Daten mit denen übereinstimmen, die in Fig. 2 mit dem Pfeil gekennzeichnet sind.

In Fig. 4 ist die generelle Zusammensetzung zweier Spuren erkennbar. Zwischen den schon beschriebenen run-in/run-out ri, ro Bereichen ist ein gleichmäßig aufgeteilter Datenbereich erkennbar, wobei die Daten d mit ihrer zugehörigen Fehler­ schutzinformation p (parity) in Abschnitte eingeteilt sind, die sogenannten Synchblocks sy. Jeder dieser Blöcke trägt neben Daten- und Fehlerschutzworten d, p Sychronisierworte sy zur Markierung des Blockanfanges, die im normalen Datenstrom per Definition nicht auftreten dürfen und somit ein späteres Erkennen zweifelsfrei gestatten. Wichtig sind die Pointer id, die eine Blocknumerierung darstellen, die innerhalb einer zusammengehörigen Informationsmenge (hier verteilt auf zwölf Spuren) eindeutig ist.

Eine verwendete Pointerinformation ist in Fig. 5 zu erkennen. Die Synchblocknummer wird durch die bits b1-b9 gekennzeichnet, die Spuren 1-6 werden durch die Spurzählerbits b10-b12 markiert. Die Beschränkung auf 6 Spuren ist möglich, weil der Datenstrom aus dem Framespeicher auf zwei simultan arbeitende Kanäle aufgeteilt wird, deren Spuren 1, 3, 5, 7, 9, 11 bzw. 2, 4, 6, 8, 10, 12 sich durch den schon beschriebenen Azimutwinkel unterscheiden. Bei der Wiedergabe wird die Azimutentkopplung wirksam, die in allen Be­ triebsarten verhindert, daß ein Kopf Nachbarkanalinformationen (z. B. Pointerwerte) lesen kann. Jeder Block ist damit zweifels­ frei gekennzeichnet, und durch Lesen seiner Pointerinformation kann er einer Position im Spurspeicher, im Framespeicher, und später im angezeigten Bild zugeordnet werden. Die Blöcke b13-b16 sind reserviert.

Fig. 6 zeigt die Kopftrommel h mit 4 Köpfen K1-K4. Wie bei Schrägspuraufzeichnung bekannt, wird der eigentliche Schreibvorgang durch auf einer rotierenden Trommel montierte Köpfe durchgeführt, der Bandvorschub tm sorgt für das notwendige seitliche Verschieben der Spuren zueinander.

In Fig. 7 ist ein Spurabschnitt (aus darstellungstechnischen Gründen mit nicht maßstabsgerechtem Spurwinkel) gezeigt, der mit unterschiedlichen Bandtransportgeschwindigkeiten abgetastet wird. Die Position *1 bedeutet, daß das Band bei der Wiedergabe mit der Aufnahmevorschubgeschwindigkeit transportiert wird, so­ daß ein Abtasten der Gesamtspur erfolgt. Die Spaltlänge des Kop­ fes entspricht im allgemeinen der Spurbreite, die Darstellung ist auch in dieser Hinsicht vereinfacht. Bei Suchlaufgeschwin­ digkeit (hier *4) werden Spuren gekreuzt, aus denen wegen des Azimutversatzes keine Information gelesen werden kann. Es entstehen Datenlücken, die in bislang bekannten Systemen zu ei­ nem Datenverlust an immer den gleichen Stellen führen.

Über die Pointerhäufigkeitsabfrage wird das Kriterium für die Phasenrelation von Kopftrommelsystem zu Bandvorschubsystem ge­ wonnen. Die Wirkung einer geänderten Phasenbeziehung ist in Ab- b.7 durch den Pfeil gekennzeichnet. Bezogen auf die Normalpha­ senlagenabtastposition (dick markierte Linie (*4)), bedeutet ei­ ne Änderung der Bandvorschubphase in Richtung (a) eine Abtastung von nachfolgenden Informationsblöcken, eine Änderung in Richtung (b) eine Abtastung von vorhergehenden Informationsblöcken. Die entsprechenden Wiedergabesignale am Ausgang des Kopfverstärkers, oft auch Hüllkurve genannt, zeigen die zeitlichen Verschiebungen deutlich (Fig. 7a-c). Weiterhin sind dargestellt die Signale des Kopfes 1 SK1 und die Signale des Kopfes 2 SK2. Fig. 7a zeigt das Wiedergabesignal bei Suchlauf *4 in Normalphasenlage. Fig. 7 b-c zeigen das Wiedergabesignal bei Suchlauf *4 mit Phasenverschiebung. Die Phasenverschiebung des Bandvorschubsystems kann auf verschiedenen Arten durchgeführt werden. Durch einen Puls oder eine Folge von Pulsen mit defi­ nierter Länge wird die Steuerspannung des Bandvorschubmotors vergrößert oder verkleinert, wodurch eine Phasenänderung erzwungen wird. Das immer im Eingriff befindliche Geschwindig­ keitsregelsystem wird den nach Beendigung der Pulsausgabe erreichten Zustand konstant halten. Das immer im Eingriff befindliche Geschwindigkeitsregelsystem wird auf einen geringfü­ gig modifizierten Sollwert so lange umgeschaltet, bis die gewünschte Phasenabtastposition erreicht ist. Danach erfolgt das Rückschalten auf den Sollwert.

Claims (8)

1. Schrägspurmagnetbandaufzeichnungsgerät für digitale Signale mit verschiedenen Betriebsarten wie Aufnahme/Wiedergabe, Suchlauf, Einzelbild, Einzelbildfortschaltung, wobei die digitalen Signale zu Gruppen mit zugehörigen Zählinforma­ tionen zum Einordnen der Datengruppe zusammengefaßt sind, mit einem Datenspeicher für Datengruppen und/oder Zählinfor­ mationen, einem Signalausfalldetektor, einem Meßwertspei­ cher, einem Kopftrommelsystem, einem Bandvorschubsystem sowie einer Phasenregelung zwischen Kopftrommel- und Band­ vorschubsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenbezie­ hung zwischen Kopftrommel- und Bandvorschubsystem so gesteu­ ert wird, daß die Zeiteinheit für das komplette Einschreiben von Zählinformationen mit zugehörigen Datengruppen in den Datenspeicher in allen Betriebsarten des Bandvorschubes minimiert wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Er­ kennen einer Zählinformation mit zugehöriger Datengruppe eine Speicherstelle im Meßwertspeicher inkrementiert oder dekrementiert wird, wobei der Inhalt aller Meßwertspei­ cherstellen laufend überwacht wird und abhängig vom Zäh­ lerstand eine Phasenänderung des Bandvorschubs durchgeführt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zählinformation eine separate Speicherstelle zugewiesen ist und/oder der Zählerinhalt aller Speicherstellen pro Zeit­ einheit den gleichen Wert erreicht und/oder die Zeiteinhei­ ten von der Betriebsart bestimmt werden.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ halte der Meßwertspeicherstellen auf den Eingang eines Di­ gital-/Analogwandlers geschaltet sind und dessen Ausgangs­ signal das Kriterium für die Größe der Phasenänderung des Bandvorschubes darstellt.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von Zählinformationen zusammengefaßt sind, wobei die nach einem Signalausfall erste erkannte Zählinformation als Wert 1 und die vor einem Signalausfall zuletzt erkannte Zählinformation als Wert 2 im Meßwertspeicher zusammen mit der Häufigkeit ihres Auftretens abgelegt werden und die Phasenänderung des Bandvorschubes so gesteuert wird, daß die entstehenden Lücken gezielt aufgefüllt werden.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Si­ gnalausfallkriterium aus einer PLL entnommen wird und/oder das Signalausfallkriterium aus einem Hüllkurvendetektor entnommen wird und/oder ein Synchronsignalverlust das Si­ gnalausfallkriterium auslöst.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wert 1 ein Flipflop gesetzt und beim Wert 2 das Flipflop zurückgesetzt wird, der Zählerstandsdifferenz zwischen Wert 1 und Wert 2 errechnet und halbiert wird, aus der errechneten Zählerstandsdifferenz zwischen Wert 1 und Wert 2 mindestens zweier aufeinanderfolgender Datengruppen eine Schrittgröße errechnet wird, um die die Bandvorschubphase zu ändern.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ausgewählten Betriebsarten eine Steuerung der Phase so vorgenommen wird, daß nur vorbestimmte Zählinformationen abgetastet werden und/oder die momentan abgetasteten Zählinformationen verglichen werden mit der Position der vorbestimmten zu Zählinformation und abhängig von der Differenz ein Phasenkorrekturwert ermittelt und ausgegeben wird.