KR100294400B1 - 시간압축된신호를기록및재생하는방법 - Google Patents
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Abstract
20배로 시간 압축되며 대응하여 광주파수 범위를 가진 디지탈 신호를 위성 및 광대역 전송링크에 의하여 전송되는 것이 공지되어 있다. 실제동작에서, 상기 데이타를 실시간에서 기록 및 재생하는 것이 요구된다. 본 발명의 목적은 상기 목적을 위하여 상기 상업적으로 이용가능한 나선형 주사 레코더에 대하여 가능한 한 작은 변형을 필요로 하는 방법을 제공하는 것이다. 증가된 테이프 종방향속도 및 증가된 헤드드럼 회전속도로 시간 압축되어 수행된다. 재생은 설정된 테이프 종방향속도 및 동일하게 증가되거나 약간 감속된 헤드드럼 회전속도에서 수행된다. 실시간 및 실시간을 위한 주파수 위치로의 변환은 중첩에 의하여 반복적으로 생성된 신호가 기록되며 상기 신호가 실시간 재생중에 판독되는 메모리에 의하여 이루어진다. 본 발명은 특히 위성에 의하여 전송된 시간 압축된 비디오 또는 오디오 신호의 기록 및 실시간 재생에 적합하다.
Description
본 발명은 제 1 항의 전술부에 따른 방법, 즉 나선형 트랙 기록방식을 가진 비디오 레코더에 의하여 정상 테이프 종방향속도 및 정상 헤드드럼 회전속도에서 시간 압축된 신호를 기록 및 재생하는 방법에 관한 것이다.
인공위성 및 광대역 전송 링크의 양호한 사용을 위하여, 20배로 시간 압축되며 이에 따라 증가된 주파수 스펙트럼으로 신호, 특히 디지탈 텔레비전 또는 라디오 방송 신호를 인공 위성 및 광대역 전송 링크를 통하여 전송하는 것이 공지되어 있다. 텔레비전 전송인 경우에, 100분 짜리 영상 플름에 대하여 단지 약 5분의 시간 주기가 요구된다. 상기 신호가 수신되는 위치에서, 특히 상기 전송이 야간에 발생할 때, 시간이 압축된 형태로 수신된 신호를 기록하는 것이 요구된다. 상기와 같은 압축된 광대역 신호를 기록하는 것은 종래 레코더에서 쉽지 않다. 또한, 시간 압축된 형태로 전송된 신호는 통상적인 수신기를 통하여 재생하기 위한 실시간으로 다시 변환되어야 하는바, 즉 원래 시간 주기 및 표준 신호의 주파수 스펙트럼으로 다시 확장되어야 한다.
본 발명의 목적은 시간 압축 전송방식의 전송장치에 대하여 통상적인 레코더에서 가능한 한 약간의 변형에 의하여 기록하고 실시간으로 변환시키는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 제 1 항의 특징에 따른 본 발명에 의하여 이루어진다. 본 발명의 다른 장점은 종속항에 기술된다.
본 발명에 따르면, 시간 압축된 형태로 전송된 신호는 정상 테이프 종방향 속도에 대하여 어떤 배수만큼 증가한 테이프 종방향 속도 및 증가된 헤드드럼 회전속도로 나선형 스캐닝 기록방식(helical-scan recording)을 가진 레코더에 의하여 시간이 변경되지 않은 채 초기에 기록된다. 테이프 종방향 속도 및 헤드드럼 회전속도의 증가는 상당히 증가된 대역폭의 시간 압축된 신호를 기록하는 것을 가능하게 한다. 이 경우 테이프 종방향 속도는 예를 들어 정상 테이프 종방향 속도의 4배이다. 재생은 기록에 대하여 예를 들어 20배 감소된 테이프 종방향 속도에서 발생한다. 예를 들어, 재생중에 테이프 종방향 속도는 정상 테이프 종방향 속도의 1/5로 감소된다. 기록중의 테이프 종방향 속도의 4배 증가 및 재생중의 테이프 종방향 속도의 5배 감소는 상기 20배율을 제공한다. 그러나, 재생은 기록에 대하여 변하지 않거나 약간 변환된 헤드드럼 회전속도에서 발생한다. 다음에 완전한 신호가 예를 들어 5분에서 100분으로 실시간으로 확장된다. 그러나, 전송된 비디오 프레임신호는 예를 들어 1ms의 시간 압축전송에 의하여 감소된 값을 계속 가진다. 따라서 이러한 신호는 초기에 텔레비전 수신기에서 재생하기에 적합하지 못하다. 각각의 경우에 신호의 일부가 예를 들어 1ms의 감소된 시간에서 스캐닝되지만, 자기 테이프는 감소된 테이프 종방향 속도로 작동하기 때문에, 관련된 신호 성분은 하나씩 스캐닝되며 중첩되어 이어진 상태(overseam)가 된다(제 4 도). 본 발명의 다른 단계에서, 이러한 신호는 메모리로 유입되며, 메모리에서는 예를 들어 20ms의 프레임의 표준 주기중에 20개의 신호 부분이 판독된다. 다음에 이러한 신호는 예를 들어 20ms의 정상 프레임 주기로 메모리로부터 판독된다.
따라서 변형된 비디오 레코더는 전송된 전체 신호를 실시간으로 확장하는 기능을 가진다. 한편 부속된 메모리는 예를 들어 각각의 경우에 비디오 프레임 신호를 20ms의 정상 프레임 주기로 다시 변환시키는 기능을 가진다. 변형된 비디오 레코더 및 메모리에 의한 기능 분할에 의하여, 경제적인 방법을 달성하며, 특히 통상적인 비디오 레코더에 대하여 약간의 변형만이 요구된다.
또한, 본 발명에 따라 다음 장점이 얻어진다. 예를 들어 헤드, 헤드드럼, 헤드드럼의 회전 트랜스포머 및 신호증폭기와 같은 신호경로에 배치된 부품 및 모듈은 좁은 주파수 범위에 대하여만 설계되어야 하는데, 이는 비디오 레코더가 시간 압축된 신호의 고주파수 범위에서만 동작하기 때문이다. 만약, 본 발명과 반대로, 비디오 레코더가 실시간 및 저주파수 위치로 변환된다면, 이들 부품들은 시간 압축된 신호의 고주파수 범위 및 통상적인 텔레비전 신호의 매우 낮은 주파수 범위에 대하여 설계되어야 하며, 그 결과 매우 복잡해지고 비싸진다. 따라서 기록 및 재생을 위한 별도 헤드를 제공할 필요가 없다. 레코더에서 테이프 종방향 속도는 예를 ㄷ르어 상기 20배만큼 확실히 상이하다. 그러나, 이는 어떠한 추가 비용을 발생시키지 않는데, 이는 통상적인 비디오 레코더이더라도 탐색 또는 신호 프레임 진행과 같은 특수기능에 대하여상기 배율만큼 상이한 테이프 종방향 속도를 캡스턴 드라이브가 커버링하기 때문이다.
개별 프레임을 연속적으로 넘버링하여 디지탈 신호를 기록할 때, 레코더로부터 시간 압축된 신호의 고속 판독 및 재생을 위한 시간 확장된 신호의 저속 판독이 상당한 비용추가 없이 연속적인 프레임에 대하여 정확하게 발생하게 한다. 레코더에 의하여 공급된 일부 프레임의 비디오 신호가 정확하지 않거나 간섭을 받을 수 있다. 그러나, 재생중에 특정 프레임의 비디오 신호가 다중으로 스캐닝되고 메모리에 공급되기 때문에, 정확한 비디오 신호를 가진 충분하게 시간 압축된 프레임은 항상 이용가능하게 된다. 이 경우에 스캐닝된 비디오 신호를 평가회로에 공급하는 것이 가능하며, 상기 평가회로는 여러 가지 시간 간격을 가진 연속 비디오 신호를 체크하여 만족한 것으로 판단된 비디오 신호 또는 신호들만을 메모리에 공급한다. 기본적으로, 특정 프레임에 대하여 메모리는 하나씩 스캐닝된 비디오 신호중 단지 하나만을 요구한다. 본 발명은 비디오 신호 및 오디오 신호에 이용될 수 있으며 특히 이러한 종류의 디지탈 신호에 적합하다.
본 발명은 이하 첨부된 도면을 참조로 텔레비전 비디오 신호의 예에 의하여 설명된다.
제 1 도는 비디오 레코더상에서 기록을 위해 전송된 신호의 수신단에 대한 블록도이며;
제 2 도는 실시간으로 변환하는 연속 재생에 대한 블록도이며;
제 3 도는 재생중에 자기 테이프의 다중 스캐닝에서 트랙을 도시하며;
제 4 도는 연속 스캐닝을 하는 자기 테이프로부터 재생중에 스캐닝된 신호의 웨지형 인벨로프 커브를 도시한다.
제 1 도에서, 20배로 시간 압축된 비디오 신호는 수신 안테나(1)에 의하여 위성(도시않됨)으로부터 수신된다. 이러한 신호는 수신기(2)의 디지탈 출력에서 이용될 수 있다. 이러한 전송은 바람직하게 다중 케리어 시스템(multi-carrie system)에 발생하며, 각각의 케리어(M-PSK(m-ary shift-keying) 또는 M-QAM(m-state quaternary modulation))가 변조된다. 수신기(2)의 출력단으로부터의 디지탈 신호는 다수의 트랙 바람직하게 4개의 트랙의 정보를 수신할 수 있는 소위 핑퐁 구조의 메모리(3)에 기록된다. 이는 메모리의 제 1 부분은 기록되는 한편, 동일 크기의 제 2 부분은 판독된다는 것을 의미한다. 수신기 신호로부터 유도된 타이밍신호를 판독하여, 두개의 메모리 절반부는 그들의 기능을 교환한다. 서보시스템이 유사하게 상기 신호에 동기되며, 따라서 전환(switching over)은 트랙의 시작부분에서 항상 발생한다. 다음의 에러 방지단(4)에서, 데이타 그룹은 조합된다. 소위 "리드 솔로몬 코드(reed solomon code)" 방법 및 삽입 어드레스 정보에 의하여 데이타 워드를 가산함으로써, 블록 포맷이 형성된다.
채널 변조단(5)에서, 자기 테이프의 특성에 대한 신호의 스펙트럼 적응이 발생한다. 단(5)에서, 각각의 블록은 동기화 워드를 그것에 가산하며, 동기화 워드는 모든 블록에 대하여 동일하며 재생중에 쉽게 검출될 수 있다. 10-비트 데이타 워드는 병렬/직렬 변환기(6)에서 직렬 데이타 스트림으로 변환된다. 이러한 데이타 스트림은 기록 증폭기(7)를 통하여 비디오 레코더(9)의 자기 헤드(K1, K2)에 전달되며 상기 방법으로 기록된다. 이러한 경우에 비디오 레코더(9)는 정상 테이프 종방향 속도의 4배인 테이프 종방향 속도로 동작하며, 한편 헤드드럼 회전속도는 동일 배율만큼 증가된다. 수신된 시간 압축된 비디오 신호는 예를 들어 실시간에서 100분짜리 필름인 경우에 5분으로 단축된 전송시간 동안 레코더(9)에 의하여 연속적으로 기록된다.
제 2 도는 표준화된 텔레비전 신호의 실시간 및 원래 주파수 범위로의 대한 신호의 재생 및 변환에 대한 블록도를 도시한다. 비디오 레코더(9)는 정상 테이프 종방향 속도의 1/5인 테이프 종방향 속도에서 동작하며, 한편 헤드드럼 회전속도는 제 1 도에 따른 기록에 대하여 변화되지 않은 상태를 유지한다. 실시간으로 완전한 신호의 시간 확장, 즉 예를 들어 5분에서 100분으로의 시간 확장은, 각각 정상 테이프 종방향 속도로 불리는 속도에 대하여 제 1 도에 따른 기록 동안의 테이프 종방향 속도의 4배 증가 및 제 2 도에 따른 재생 동안의 테이프 종방향 속도의 5배 감소에 의하여 이루어진다. 전체적으로 실시간을 취하더라도 프레임에 대한 비디오 신호에 대하여 여전히 시간 압축되어 있고 고주파수 위치를 가지는, 헤드에 의해 주사된 신호는 재생 증폭기(10)를 통하여 이퀄라이저/결정 부재 및 PLL 회로(11)에 전달된다. 회로(11)는 데이타 신호 및 클록(Clk)을 병렬/직렬 변환기(12)에 공급하며, 상기 변환기는 동기 워드 검출기(13)와 상호작용한다. 변환기(12)의 출력단으로부터의 신호는 채널 변조기(14)를 통하여 에러 방지 및 어드레스 평가를 위한 회로(15)에 전달된다. 회로(15)의 출력 신호는 메모리(16)에 전달된다. 따라서 메모리(16)에서, 테이프로부터 스캐닝된 연속 프레임의 비디오 신호는 차례로 하나씩 판독되어, 예를 들어 20ms의 정상 프레임 주기중에는 각각 1ms의 주기를 가지며 그 정보가 서로 중첩된 20개의 신호가 하나씩 판독된다. 비디오 신호는 예를 들어 20ms의 정상 프레임 주기중에 메모리(16)로부터 연속적으로 판독된다. 따라서 메모리(16)의 출력에서, 예를 들어 20ms의 재생에 필요한 정상 프레임 주기를 가지며 실시간으로 전체 확장되는 신호를 다시 이용할 수 있다. 이러한 신호는 텔레비전 수신기(18)에 의한 재생을 위한 통상적인 RGBS신호를 공급하는 디코더(17)에 전달된다.
제 3 도는 정상 테이프 종방향 속도의 1/5 및 헤드드럼 회전속도의 1/4에서, 제 1 및 2 도에 따른 레코더(9)의 자기 테이프(20)상의 나선형 트랙인 트랙 패턴을 도시한다. 재생중에, 비디오 헤드(K1, K2)는 상기 트랙을 완전히 벗어나기 전에 트랙을 5배로 통과한다. 기록 및 재생중의 트랙각도는 일치하지 않으며, 따라서 트랙 세그먼트만이 스캐닝되고 스캐닝된 재생신호의 웨지형 인벨로프 커브가 형성된다.
제 4 도는 테이프(20)로부터 스캐닝된 다섯 개의 연속 나선형 트랙 스캐닝에 대한 재생신호의 인벨로프 커브의 웨지형 진행을 도시한다. 저속 테이프 진행 때문에, 몇개의 영역은 차례로 하나씩 최대가 된다. 최소 레벨(a)은 신뢰성 있는 재생을 위한 충분하기 때문에, 중첩이 발생하여 기록된 신호의 완전한 재생을 허용한다. 모든 필요한 정보는 트랙의 중첩, 위상-시프트된 스캐닝(phase-shifted scanning)에 의하여 트랙 추적 시스템(track following system) 없이도 얻을 수 있다는 것이 명백하다. 단지 증가된 개수의 유사한 패턴의 중첩 최대치는 헤드 드럼 회전 속도를 변경하여 얻어지며, 예를 들어 1/2헤드드럼 속도에서 10 최대치 및 전체 헤드드럼 속도에서 20 최대치가 얻어진다.
특정 방법이 이하에 상세히 설명된다.
헤드(단일 채널 기록, 2 헤드, 183°의 랩 각도)에 의하여 방출된 재생 신호는 이퀄라이저(11)에서 선형으로 증폭되며 교정된다. 저주파수 및 고주파수 신호 성분의 증폭손실은 여기서 균형이 맞지 않는다. 동작범위에서 그룹 지연은 선형화되며 노이즈 성분은 롤 오프 필터(roll-off filter)에 의하여 제거된다.
후속하는 결정부재는 클록 복구를 위한 PLL단에 이용되는 디지탈 신호를 얻는다. 직렬 형태의 데이타 스트림은 직렬/병렬 변환기(12) 및 채널 복조기(14)를 제어하는 동기 워드를 근거로 탐색된다. 여기서 8비트 데이타 워드로의 변환이 발생한다. 에러 교정단에서, 판독 패리티 정보는 현재 계산된 정보와 비교되며, 마약 적합하면 교정이 수행된다. 데이타는 출력 메모리(16)에 연속적으로 전달되며 시간 확자된 판독 클록에 따라 상기 메모리로부터 비디오 디코더로 전달된다. 이는 데이타 축소에서 기술된 과정을 역으로 하며, 얻어진 R, G, B, S 신호에 의하여 디스플레이를 구동시킨다.
기록에 대하여 기술된 것처럼, 핑퐁 메모리 역시 재생중에 이용된다.
고속으로 재생 시스템에 의하여 메모리에 기록되며 기본적으로 여러번 반복되는 데이타는 저속으로 비디오 레코더(17)에 의하여 독출된다. 이를 위하여 판독 클록을 제공한다. 데이타는 이 경우에 연속 클록 또는 대응하는 고주파수의 클록 버스트에 의하여 메모리로부터 판독된다.
메모리의 전환(퐁(pong)을 기록함과 동시에 핑(ping)을 판독하거나, 그 반대)은 바람직하게 하나 또는 다중 필드 스위칭 펄스의 고정된 시간 슬롯 패턴(50Hz시스템=20ms, 40ms...)으로 발생한다. 이러한 제어신호는 비디오 디코더(17)자체에 의하여 발생되며, 상기 디코더는 MPEG 디코더로서 설계될 수 있다.
새로운 데이타가 메모리(16)로부터 판독될 수 있도록, 현재 새로운 데이타가 이용될 수 있어야 한다. 각각의 메모리가 전환된 후에, 기록 액세스가 인에이블된다. 판독되어 교정되거나 또는 에러가 교정된 데이타 부분은 메모리의 관련 어드레스에 블록 단위로 기록된다. 각각의 기록된 블록 부분은 제어 메모리에서 추가적으로 마크된다. 모든 제어 메모리가 세트되자마자, 기록동작은 종료한다.
유사하게 새로운 정보 아이템이 요구될 때만 테이프 진행을 재활성화하는 것이 가능하다. 따라서, 메모리의 채움 상태의 레벨(filling level)은 테이프 진행 속도를 제어한다. 이는 메모리가 상대적으로 큰 데이타 용량, 예를 들어 8트랙의 데이타 용량을 유지할 때는 언제나 특히 중요한다. 오버스캐닝(overscanning)이 실행되기 때문에, 연속 데이타 신호는 예를 들어 정상 재생 속도의 약 8배까지 메모리에 기록될 수 있다(헤드드럼 100rps에서 2.5배 오버스캐닝). 상기 메모리가 8트랙의 용량을 가졌다면, 비디오 디코더는 메모리 스위칭 펄스당 8프레임의 정보를 다양하게 처리할 수 있는 바; 이는 8중 하나의 선택(점프에서 빠른 이동), 스위칭 간격당 모든 8(연속적으로 빠른 이동), 스위칭 주기당 8의 평균화이다. 이러한 상당히 큰 저장 용량은 유사하게 8프레임의 동결에 적합하며, 여기서 각각의 관련 메모리 부분은 임의로 이용될 수 있다. 8중 하나의 선택(단일 프레임 분석, 테이프 진행 홀드).
Claims (6)
- 나선형 트랙 기록방식을 가진 비디오 레코더에 의하여 정상 테이프 종방향 속도 및 정상 헤드드럼 회전속도에서 시간 압축된 신호르 기록 및 재생하는 방법에 있어서,a) 정상 테이프 종방향속도에 대하여 소정 배율만큼 증가된 테이프 종방향 속도 및 증가된 헤드드럼 회전속도에서 시간 압축된 형태로 기록이 수행되는 단계;b) 기록속도에 대하여 소정 배율만큼 감소된 테이프 종방향 속도이지만 동일하게 증가된 헤드드럼 회전속도에서 재생이 수행되는 단계; 및c) 트랙을 오버스캐닝함으로써 다중으로 얻어진 신호가 기록되며 실시간 동안 정상 클록 속도로 판독되는 메모리(16)에 의해 실시간 재생을 위한 시간 베이스 및 주파수 위치로의 변환이 수행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 재생중에 헤드드럼 회전속도는 기록중의 헤드드럼 회전속도에 대하여 변경되지 않거나, 아주 약간 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 재생중의 헤드드럼 회전속도는 기록중의 헤드드럼 회전속도의 1/2 또는 1/4인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 재생중에, 레코더(9)에 의하여 공급된 재생신호는 연속적이고 부분적으로 동일한 비디오 신호의 일부분 및 블록을 체크하고 만족한 것으로 판단되는 신호만을 선택하여 메모리(16)에 공급하는 평가 회로에 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 메모리(16)로부터의 데이타 판독은 연속 클록 펄스 시퀀스 및 고주파수의 클록 버스트에 의해 비디오 디코더(17)에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 테이프 진행은 메모리(16)의 채움 상태 레벨의 함수로서 레코더(9)에서 제어되며 새로운 데이타를 메모리(16)로 기록하도록 요구될 때마다 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
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