KR100207695B1 - 디지탈신호 재생장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생장치에 관한 것으로, 독출된 아날로그신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 디지탈데이타로 변환하여 샘플데이타를 생성하기 위한 아날로그-디지탈 변환수단; 상기 디지탈데이타에서 양의 피크값이 발생된 위치와 음의 피크값이 발생된 위치를 검출하여, 그 검출된 위치 사이의 런-길이에 따라 비교대상 패턴신호를 선택하기 위한 비교대상패턴 선택수단; 기록될 수 있는 모든 종류의 신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장하기 위한 저장수단; 및 상기 비교대상패턴의 샘플데이타와 상기 기준신호패턴의 샘플데이타를 비교하여, 그 오차가 가장 작은 기준신호패턴을 그 재생신호의 신호패턴으로 선택하여 출력하기 위한 패턴결정수단을 포함하여, 신호의 기록/재생시에 피크천이나 진폭감쇄가 발생되었다 하더라도 본래의 기록신호패턴으로 정확하게 복원할 수 있다.

Description

디지탈신호 재생장치 및 그 방법

본 발명은 디지탈 비디오 카세트 레코더(DVCR)의 재생장치에 관한 것으로, 특히 디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생장치에 관한 것이다.

도 1a에서 도 1j는 DVCR에서 기록되는 신호패턴의 종류를 도시한 것이다. 즉, 도 1a는 1+X(여기서, X=1,2,...,10)와 관련된 신호패턴, 도 1b는 2+X(여기서, X=2,3,...,10)와 관련된 신호패턴, 도 1c는 3+X(여기서, X=3,4,...,10)와 관련된 신호패턴을 도시한 것이며, 마찬가지로 도 1j는 10+X(여기서, X=10)와 관련된 신호패턴을 도시한 것이다. 여기에 표시된 숫자는 런길이를 의미한다.

이러한 패턴으로 기록된 신호가 재생될 때 진폭감쇄는 런-길이가 짧을수록 심하게 발생하고, 피크천이(Peak Shift)는 짧은 런-길이와 긴 런-길이가 서로 인접하는 경우에 크게 발생한다. 다시 말하면, (1+1) 신호패턴의 경우에 진폭감쇄가 가장 크고, (1+10) 신호패턴의 경우에 피크천이가 가장 크게 발생한다. 그리고, (1+1), (2+2), ..., (10+10) 신호패턴의 경우에는 피크천이가 거의 발생하지 않는다. 특히 런-길이가 짧은 것과 긴 것이 서로 만나는 경우에, 런-길이가 짧은 쪽은 긴 쪽으로, 런-길이가 긴 쪽은 짧은 쪽으로 피크천이가 일어난다.

도 2a에서 도 2d는 신호패턴의 유형에 따라 피크천이나 진폭감쇄가 일어나는 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 제일 윗부분의 파형은 기록대상 신호패턴, 가운데 파형은 기록대상 신호패턴의 라이징 엣지와 폴링엣지에 대응하는 신호파형, 그리고 그 아래 파형은 그 신호파형들이 합해져 발생된 신호로서, 이 신호가 재생장치에서 헤드를 통하여 픽업된 신호 형태이다.

도 2a는 신호패턴이 좌우대칭이고, 런길이가 적당히 길기 때문에 피크천이나 진폭감쇄가 일어나지 않는 경우를 예시한다. 도 2b는 신호패턴이 좌우대칭이나, 런길이가 짧은 것과 긴 것이 인접하고 있기 때문에 피크천이(B1, B2) 및 진폭감쇄(A1, A2)가 일어나는 경우를 예시한다. 도 2c는 신호패턴이 좌우대칭이나, 런길이가 일정하기 때문에 피크천이는 일어나지 않고 진폭감쇄(A1, A2)만 일어나는 경우를 예시한다. 도 2d는 신호패턴이 좌우 비대칭이기 때문에, 진폭감쇄나 피크천이가 부분적으로 다르게 나타나는 경우를 예시한다. 즉, 진폭감쇄(A1)는 조금 일어나나 피크천이(B1)가 심하게 일어나는 부분 또는 피크천이는 일어나지 않으나 진폭감쇄(A2)가 많이 일어나는 부분이 생긴다.

일반적으로 DVCR의 재생장치는 헤드를 통하여 픽업된 아날로그신호를 파형등화기로 등화한 후 데이터 검출기 및 PLL를 이용하여 디지탈 데이터로 복원한다. 이러한 종래의 재생장치로는 진폭감쇄와 피크천이를 포함한 아날로그 신호를 정확하게 디지탈 데이터로 복원할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 픽업된 아날로그신호를 디지탈적으로 처리하여 에러없이 원래의 디지탈 데이터로 복원하기 위한 DVCR의 신호재생장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

도 1a에서 도 1j는 DVCR에서 기록되는 신호패턴의 종류를 도시한 것이다.

도 2a에서 도 2d는 신호패턴의 유형에 따라 피크천이나 진폭감쇄가 일어나는 현상을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 DVCR의 신호재생장치의 구성블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 DVCR의 데이터 재생방법을 설명하는 플로우차트이다.

도 5는 현재의 런길이가 자연수가 아닌 경우에 그 런길이를 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 6은 현재의 런길이가 자연수인 경우에 그 런길이를 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 7은 도 4에서 도 6을 통하여 설명된 본 발명에 따른 패턴 인식방법을 예시적으로 설명하기 위한 파형도이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 디지탈신호 재생장치는,

디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생장치에 있어서, 상기 독출된 아날로그신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 디지탈데이타로 변환하여 샘플데이타를 생성하기 위한 아날로그-디지탈 변환수단; 상기 디지탈데이타에서 양의 피크값이 발생된 위치와 음의 피크값이 발생된 위치를 검출하여, 그 검출된 위치 사이의 런-길이에 따라 비교대상 패턴신호를 선택하기 위한 비교대상패턴 선택수단; 기록될 수 있는 모든 종류의 신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장하기 위한 저장수단; 및 상기 비교대상패턴의 샘플데이타와 상기 기준신호패턴의 샘플데이타를 비교하여, 그 오차가 가장 작은 기준신호패턴을 그 재생신호의 신호패턴으로 선택하여 출력하기 위한 패턴결정수단을 포함함을 특징으로 한다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 디지탈신호 재생방법은,

기록될 수 있는 모든 종류의 신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장하기 위한 메모리를 구비하고, 디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여, 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생방법에 있어서, 상기 아날로그신호를 독출하여 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하고, 샘플링된 값들에서 피크치들 간의 런길이를 계산하는 과정; 현재의 런길이가 자연수인지의 여부 및 현재의 런길이가 이전 런길이보다 큰지의 여부에 따라 비교대상패턴을 결정하는 과정; 및 상기 비교대상패턴의 샘플데이타와 상기 메모리에 저장된 기준패턴의 데이타를 비교하여 그 오차가 가장 작은 신호패턴을 선택하여 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 DVCR의 신호재생장치의 구성블록도이다. 헤드를 통하여 픽업된 신호는 로타리 트랜스(31)를 통하여 재생증폭기(32)로 입력된다. 재생증폭기(32)는 입력신호를 소정의 크기로 증폭하고, 반파정류기(33)는 그 신호를 정류하고, 그 신호는 로우패스필터(LPF)(34)를 통과한다. 여기서 LPF(34)의 차단주파수는 A/D변환시의 Alias를 방지하기 위하여 A/D변환기(35)의 샘플링 주파수의 반 이하로 한다. LPF(34)의 아날로그 출력신호는 A/D변환기(35)에서 디지탈신호로 변환된 후, 실험을 통하여 결정된 기록패턴의 데이타와 현재의 재생신호에서 결정된 패턴의 데이터를 서로 비교하여 원래의 디지탈 신호로 복원하다.

패턴메모리(38)는 모든 종류의 기준신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 기준신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장한다. 비교대상패턴 선택기(36)는 소정의 샘플링율에 따라 실제로 재생된 신호를 샘플링하고, 그 샘플링된 값들에서 피크치들 간의 런길이를 계산하고, 소정의 알고리즘에 따라 비교대상패턴을 결정한다. 패턴비교기(37)는 비교대상패턴의 샘플데이타와 그에 대응하는 기준신호패턴의 샘플데이타를 비교하여, 그 오차가 가장 작은 신호패턴을 그 재생신호의 신호패턴으로 선택하여 출력한다.

도 4는 본 발명에 따른 DVCR의 데이터 재생방법을 설명하는 플로우차트이다. 소정의 샘플링율에 따라 재생신호를 샘플링하고, 샘플링된 값들에서 피크치들 간의 런길이를 계산한다(41). 현재의 런길이가 자연수인지의 여부 및 현재의 런길이가 이전 런길이보다 큰지의 여부에 따라 소정의 알고리즘을 적용하여 비교대상패턴을 결정(42)한 다음, 그 비교대상패턴의 샘플데이타와 기준패턴의 데이타를 비교하여 그 오차가 가장 작은 신호패턴을 선택하여 출력한다(43).

재생신호가 샘플링되는 주파수를 비트주파수의 2배로 하면, 검출된 신호의 런길이 오차는 0.5 단위가 되며, 이러한 경우가 그 재생신호의 신호패턴으로 어떤 신호패턴을 선택해야 하는 지 가장 애매한 경우가 된다. 따라서 이하에서는 이 경우에 대한 처리에 대하여 설명한다.

도 5는 현재의 런길이(Z)가 자연수가 아닌 경우에 그 런길이를 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 때 좌측의 런길이(Y)는 자연수로 결정되어 있어야 한다.

먼저 변수 N에 1을 설정한다(51). 이 변수 N은 오차처리과정(58)에서 사용된다. 만일 Z가 Y보다 크면(52) [Y+(Z+0.5)]을 비교대상패턴으로 설정하고, 그 패턴에 따른 샘플데이타를 결정한다(53). 그 샘플데이타는 패턴메모리에 저장된 [Y+(Z+0.5)] 신호패턴에 대한 데이터와 비교된다(55). 그 데이터가 일치하면(56) 그 신호패턴을 출력하고(57), 그렇지 않으면 오차처리과정(58)을 거친다.

오차처리과정(58)에서 데이터 간의 오차를 계산하고 저장한 다음, [Y+(Z-0.5)]을 비교대상패턴으로 설정하고, 그 패턴에 따른 샘플데이타를 결정한다(54). 그 샘플데이타는 패턴메모리에 저장된 [Y+(Z-0.5)] 신호패턴에 대한 데이터와 비교된다(55). 그 데이터가 일치하면(56) 그 신호패턴을 출력하고(57), 그렇지 않으면 오차처리과정(58)을 거친다. 그 데이터 간의 오차를 계산하고 저장(581)한 다음, 이전에 저장된 오차와 비교하여 오차가 더 작은 신호패턴을 선택하여 출력한다(583).

오차처리과정(58)은 그 데이터 간의 오차를 계산하고 저장하고 N을 하나 증가시키고(581), N이 2보다 작으면 이전 패스에 따라 패스 ㉮ 또는 패스 ㉯로 분기하고(584), N이 2이면 두 오차를 비교하여 오차가 더 작은 신호패턴을 선택한다(583).

한편, Z가 Y보다 작은 경우에는 비교대상패턴으로 [Y+(Z-0.5)] 신호패턴을 먼저 설정하고, 그 다음으로 [Y+(Z-0.5)] 신호패턴을 설정하는 것 외에는 위의 설명과 동일하다.

도 6은 현재의 런길이(Z)가 자연수인 경우에 그 런길이를 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 때 좌측의 런길이(Y)는 자연수로 결정되어 있어야 한다.

먼저 변수 N에 1을 설정한다(61). 만일 Z가 Y보다 크면(62) [Y+(Z+1)]을 비교대상패턴으로 설정하고, 그 패턴에 따른 샘플데이타를 결정한다(63). 그 샘플데이타는 패턴메모리에 저장된 [Y+(Z+1)] 신호패턴에 대한 데이터와 비교된다(65). 그 데이터가 일치하면(66) 그 신호패턴을 출력하고(67), 그렇지 않으면 오차처리과정(68)을 거친다.

오차처리과정(68)에서 데이터 간의 오차를 계산하고 저장한 다음, [Y+(Z-1)]을 비교대상패턴으로 설정하고, 그 패턴에 따른 샘플데이타를 결정한다(64). 그 샘플데이타는 패턴메모리에 저장된 [Y+(Z-1)] 신호패턴에 대한 데이터와 비교된다(65). 그 데이터가 일치하면(66) 그 신호패턴을 출력하고(67), 그렇지 않으면 오차처리과정(68)을 거친다. 그 데이터 간의 오차를 계산하고 저장(681)한 다음, 이전에 저장된 오차와 비교하여 오차가 더 작은 신호패턴을 선택하여 출력한다(683).

오차처리과정(68)은 그 데이터 간의 오차를 계산하고 저장하고 N을 하나 증가시키고(681), N이 2보다 작으면 이전 패스에 따라 패스 ㉰ 또는 패스 ㉱로 분기하고(684), N이 2이면 두 오차를 비교하여 오차가 더 작은 신호패턴을 선택한다(683).

한편, Z가 Y보다 작은 경우에는 비교대상패턴으로 [Y+(Z-1)] 신호패턴을 먼저 설정하고, 그 다음으로 [Y+(Z-1)] 신호패턴을 설정하는 것 외에는 위의 설명과 동일하다.

도 7은 도 4에서 도 6을 통하여 설명된 본 발명에 따른 패턴 인식방법을 예시적으로 설명하기 위한 파형도이다. (a)는 기록하고자 하는 신호패턴, (b)는 (a)에 도시된 신호패턴이 기록된 경우 그 신호를 독출한 신호, 그리고 (c)는 독출 신호의 피크치에 의하여 정형화한 신호패턴이다.

도면에서는 재생신호에 대한 샘플링 주파수를 비트주파수의 2배로 한 경우를 예로 들었으며, 만약 비트율이 10Mbps 인 경우 샘플링 주파수는 20MHz가되고, 1비트 데이타의 주기가 100ns라면 샘플링 클럭주기는 50ns이다. 도 7의 (b)의 신호로부터 샘플링된 값은 다음의 표 1과 같다.

0.0 0.0 0.4 0.8 1.5 2.0 1.5 0.8 0.0 -1.3 -1.6 -1.0 0.0 0.8 1.7 2.4 2.3 1.2 0.6 0.2 -0.1 -0.4 -0.8 -1.3 -2.0 -1.7 -0.8 0.4 1.4 1.1 0.4 0.0 -0.1 -1.0 -2.0 -2.8 -2.2 -1.2 -0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

표 1을 참조하면, 재생신호의 피크치는 각각 2.0, -1.6, 2.4, -2, 1.4, -2.8이다. 따라서, 도시된 바와 같이 원래의 신호패턴의 런길이는 차례대로 2, 3, 5, 1, 4이나, 피크치에 따라 생성된 신호패턴의 런길이는 차례대로 2.5, 2.5, 4.5, 2.0, 3.5이다. 이하에서는 본 발명에 따라 정확한 신호패턴을 재생하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저 처음의 런길이 2.5는 그 전의 신호패턴에 의하여 2로 결정되었다고 가정한다. 이제 좌측의 런길이(R1)가 2, 현재의 런길이(R2)가 2.5라 하면, R2가 자연수가 아니고 R2가 R1보다 크므로, 비교대상패턴으로 [R1+(R2+0.5)]을 선택하고, 이를 [2+3]의 기준패턴과 비교한다. 즉, 비교대상패턴의 생플링데이타는 다음과 같은 10개의 데이터로 구성된다.

1.5 0.8 0.0 -1.3 -1.6 -1.0 0.0 0.8 1.7 2.4

패턴메모리에 저장된 기준패턴 [2+3]에 대하여 저장된 샘플링데이타와 위의 데이터를 비교하여, 서로 일치하면 R2가 3인 것으로 결정하고, 그렇지 않으면 그들 샘플링데이타 간의 차이값을 계산하고 저장한 다음 다시 비교대상패턴으로 [R1+(R2-0.5)]을 선택하고, 이를 [2+2]의 기준패턴과 비교한다. 즉, 비교대상패턴의 생플링데이타는 다음과 같은 8개의 데이터로 구성된다.

1.5 0.8 0.0 -1.3 -1.6 -1.0 0.0 0.8

패턴메모리에 저장된 기준패턴 [2+2]에 대하여 저장된 샘플링데이타와 위의 데이터를 비교하여, 서로 일치하면 R2가 2인 것으로 결정하고, 그렇지 않으면 그들 샘플링데이타 간의 차이값을 계산하고 그 차이값이 더 작은 신호패턴의 런길이를 R2로 결정한다.

위와 같은 경우 R1보다 R2가 더 크므로 피크천이의 성질을 고려해 볼 때 R2는 3이 될 가능성이 더 클 것이다.

R2가 3으로 결정되면, 그 다음의 런길이(R3)를 결정한다. R2가 3, R3가 4.5이므로, R3는 자연수가 아니고 R3은 R2보다 큰 경우에 해당하므로, 비교대상패턴으로 [R2+(R3+0.5)]을 선택하고, 이를 [3+5]의 기준패턴과 비교한다. 그 다음의 과정은 R2 결정과정과 동일한 과정을 반복하며, 런길이(R4, R5) 등도 위의 과정에 따라 마찬가지로 결정할 수 있다.

위와 과정을 통하여 재생된 신호의 패턴은 원래의 신호패턴의 런길이와 같이 차례대로 2, 3, 5, 1, 4로 될 것이다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 의하면, 기록될 신호패턴의 모든 종류에 대한 샘플데이터를 메모리에 저장해 두고 실제로 독출된 재생신호의 샘플데이타와 비교하여 그 오차가 가장 작은 신호패턴을 선택하여 출력하므로써, 신호의 기록/재생시에 피크천이나 진폭감쇄가 발생되었다 하더라도 본래의 기록신호패턴으로 정확하게 복원할 수 있다.

Claims (3)

1. 디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생장치에 있어서,

   상기 독출된 아날로그신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 디지탈데이타로 변환하여 샘플데이타를 생성하기 위한 아날로그-디지탈 변환수단;

   상기 디지탈데이타에서 양의 피크값이 발생된 위치와 음의 피크값이 발생된 위치를 검출하여, 그 검출된 위치 사이의 런-길이에 따라 비교대상 패턴신호를 선택하기 위한 비교대상패턴 선택수단;

   기록될 수 있는 모든 종류의 신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장하기 위한 저장수단; 및

   상기 비교대상패턴의 샘플데이타와 상기 기준신호패턴의 샘플데이타를 비교하여, 그 오차가 가장 작은 기준신호패턴을 그 재생신호의 신호패턴으로 선택하여 출력하기 위한 패턴결정수단을 포함함을 특징으로 하는 디지탈신호 재생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비교대상패턴 선택수단은

   제2런길이가 제1런길이보다 길면 제2런길이를 제2런길이보다 작은 정수로, 그렇지 않으면 제2런길이를 제2런길이보다 큰 정수로 설정하여, 상기 제1런과 상기 새로 설정된 제2런으로 구성되는 신호패턴을 비교대상패턴으로 선택함을 특징으로 하는 디지탈신호 재생장치.
3. 기록될 수 있는 모든 종류의 신호패턴에 대한 실험적인 재생신호를 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하여 그 신호패턴에 대한 샘플데이타로 저장하기 위한 메모리를 구비하고, 디지탈신호의 패턴에 따라 아날로그신호로 변환되어 기록된 신호를 독출하여, 원래의 신호패턴을 갖는 디지탈신호로 변환하여 재생하기 위한 재생방법에 있어서,

   상기 아날로그신호를 독출하여 소정의 샘플링율에 따라 샘플링하고, 샘플링된 값들에서 피크치들 간의 런길이를 계산하는 과정;

   현재의 런길이가 자연수인지의 여부 및 현재의 런길이가 이전 런길이보다 큰지의 여부에 따라 비교대상패턴을 결정하는 과정; 및

   상기 비교대상패턴의 샘플데이타와 상기 메모리에 저장된 기준패턴의 데이타를 비교하여 그 오차가 가장 작은 신호패턴을 선택하여 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 디지탈신호 재생방법.