AT391576B - Digital-videobandaufzeichnungsgeraet - Google Patents

Description

Nr. 391 576

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Aufzeichnen eines Videosignals auf einem Magnetband mit Einrichtungen zum Umwandeln des Videosignals in eine digitale Form, mit einer Schnittstelle zum Aufteilen entsprechender Anteile des digitalisierten Videosignals auf zumindest zwei Kanäle, wobei jeder der zumindest zwei Kanäle Codeumsetzer enthält, zum Umsetzen der entsprechenden Anteile des auf den entsprechenden Kanal aufgeteilten digitalisierten Videosignals, um die niederfrequenten Komponenten des digitalisierten Videosignals zu verringern, und einer Mehrzahl von rotierenden Magnetköpfen zum Aufzeichnen der entsprechenden Anteile des digitalisierten Videosignals auf einer Mehrzahl von parallelen Spuren auf dem Magnetband, ohne Schutzband zwischen zumindest einigen der benachbarten parallelen Spuren, wobei die Anteile des digitalisierten Videosignals in einigen der parallelen Spuren mit einem Azimutwinkel aufgezeichnet sind, der sich vom Azimutwinkel in anderen der parallelen Spuren unterscheidet.

Im Falle, daß ein analoges Videosignal auf einem Magnetträger, wie z. B. einem Magnetband, in digitalem Code aufgezeichnet wird, erfolgt eine Abtastung durch Taktpulse, welche die vierfache Frequenz der Farbhilfsträgerfrequenz aufweisen, wobei beispielsweise eine Umwandlung in digitale Daten von 8bit-Worten stattfindet. Bei der Umwandlung der digitalen Daten von 8bit-Worten während der Aufzeichnung in serielle Form ergibt sich die Bit-Rate der aufzuzeichnenden digitalen Daten wie folgt

Bit-Rate = 3,58 x 106 x 4 x 8 = 114,6 [Mb/s]

Da diese Bit-Rate sehr hoch ist, reicht ein einziger Aufzeichnungskanal nicht aus. Es wird daher das digitale Signal auf eine Mehrzahl von Kanälen aufgeteilt, um die Bit-Rate pro Kanal zu reduzieren, und dann werden die Signale der Mehrzahl von Kanälen durch einen Magnetkopf auf einem Magnetband als Mehrfachspur aufgezeichnet.

Bei dieser Aufzeichnungsmethode wird jedoch ein Schutzband (Rasen) zwischen benachbarten Spuren benötigt, um ein Übersprechen zwischen den Spuren zu verhindern. Wenn beispielsweise die Spurbreite 40 beträgt, so muß das Schutzband zumindest 20 |im breit sein, wodurch der Bandausnutzungsfaktor schlechter wird, und der Bandverbrauch steigt Wenn andererseits die Spurbreite schmäler gewählt wird, so tritt bei der Wiedergabe ein Spurfehler auf, wodurch das Signal/Rauschverhältnis eines wiedergegebenen Signals sehr leicht verschlechtert werden kann.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Digitaldaten-Aufzeichnungsgerätes.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Digital-Videorecorders, welcher eine Mehrzahl von Köpfen aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neu entwickelten Mehrfachspur-Videorecorders mit Schrägspuraufzeichnung.

In dem erfindungsgemäßen Gerät wird die Azimut-Aufzeichnungstechnik verwendet wodurch eine hohe Bit-Aufzeichnungsrate erzielt wird. Die durch einen Analog/-Digitalumsetzer digitalisierten Videosignale werden in eine Mehrzahl von Unterblöcken unterteilt, und Adressendaten, Teilbild-ID, CRC (zyklischer RedundanzkontrolIe)-Code, etc. werden zu jedem dieser Unterblöcke hinzugefügt.

Nachdem diese Unterblöcke auf eine Mehrzahl von Kanälen aufgeteilt sind, erfolgt eine Codeformat-Umsetzung für alle Daten der Kanäle, um die niederfrequenten Spektrumkomponenten zu reduzieren, wodurch eine wirksamere Azimut-Aufzeichnungstechnik erzielt wird.

Es gibt eine Anzahl von Codeformat-Umsetzungssysteme. Je niedriger die niederfrequenten Spektrumkomponenten eines Format-Umsetzungssystems sind, desto vorteilhafter ist dieses für die Verwendung bei der Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist ein Gerät der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetköpfe in der rotierenden Trommel so zueinander angeordnet sind, daß die Mehrzahl von parallelen Spuren pro Trommelumdrehung gleichzeitig aufgezeichnet wird, wobei der Zwischenraum zwischen den Magnetköpfen gleichen Azimutwinkels in einer Richtung normal auf die Rotationsebene der Magnetköpfe jeweils gleich der Spurweite eines Magnetkopfes ist, und in der Tangentialrichtung der Trommel die Magnetköpfe gleichen Azimutwinkels jeweils abwechselnd angeordnet sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und Besonderheiten werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kopfes und einer Aufzeichnungsspur bei einem System bekannter Art, Fig. 2 ein Diagramm, welches die Übersprechkennlinie des Systems bekannter Art und die der Erfindung darstellt, Fig. 3A und 3B die Kopfspuranordnung des Systems bekannter Art und der Erfindung, Fig. 4A bis 4D verschiedene Code-Umsetzformate, Fig. 5 und 6 Frequenzspektren der verschiedenen Code-Umsetzformate, Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Aufzeichnungssystems gemäß der Erfindung, Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einesWiedergabesystems gemäß der Erfindung, Fig. 9 und 10 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Anordnung der Mehrzahl von Köpfen gemäß der Erfindung, Fig. 11 ein Aufzeichnungsmuster gemäß der Erfindung, Fig. 12 bis 14 das Digitalsignalformat, welches in einem Beispiel der Erfindung verwendet wird, und Fig. 15 ein anderes Beispiel des Aufzeichnungsmusters gemäß der Erfindung.

Vor der Beschreibung der Erfindung werden die Umstände erörtert, welche bei einem Digital-Videorecorder bewirken, daß der Bandausnützungsfaktor erhöht und damit der Bandverbrauch verringert werden kann. -2-

Nr. 391 576 I. Im Falle der Übertragung eines digitalen Signals sind folgende Fakten bekannt: a) Wenn das Signal-/Rauschverhältnis eines Übertragungspfades (wobei beim Signal der Spitze-Spitzenwert und beim Rauschen der Effektivwert genommen wird) größer als 20 dB ist, so ist die Bit-Fehlerrate angenähert kleiner als 1 x 10"^. b) Ein tolerierbarer Bit-Fehler bei der digitalen Übertragung eines Videosignals ist etwa 1 x 10'^.

Daher ist es bei einem Digital-Videorecorder notwendig, daß das Signal-/Rauschverhältnis eines digitalen Signals von einem Wiedergabeentzerrer (reproducing equalizer) größer als etwa 20 dB ist II. Um bei einem Digital-Videorecorder den Bandausnützungsfaktor zu erhöhen, ist eine hohe bit-Aufzeichnungsdichte notwendig. Um die hohe bit-Aufzeichnungsdichte zu erzielen, muß die Aufzeichnungs-Bitzahl pro Flächeneinheit eines Bandes erhöht werden. A. Wird die Aufzeichnungs-Bitzahl pro Flächeneinheit mit (S) bezeichnet, so kann diese Aufzeichnungs-Bitzahl oder Aufzeichnungsdichte (S) wie folgt ausgedrückt werden: S = L x T, wobei (L) die Zeilen-Bitdichte (die Aufzeichnungs-Bitzahl pro Längeneinheit in Längsrichtung einer Spur), und T eine Spurdichte (die Spurzahl pro Längeneinheit in Richtung der Spurbreite) ist. B. Was die Zeilen-Bitdichte (L) betrifft, so wird eine kürze Wellenläge bei der Aufzeichnung benötigt, wenn die Bit-Dichte längs der Spur erhöht wird. Wenn die Magnetschicht des Bandes genügend dick ist, so können die folgenden Fakten in Betracht gezogen werden: a) Die Anzahl der Magnetpartikel, welche den Magnetfluß in einem Wiedergabekopf beeinflussen, steigt etwa mit dem Quadrat der Wellenlänge an. b) Die Signalspannung, welche im Wiedergabekopf erzeugt wird, steigt proportional zur Anzahl der Magnetpartikel an, und die Rauschspannung steigt proportional zur Quadratwurzel der Anzahl der Magnetpartikel an. c) Wird daher angenommen, daß nur das Band die Rauschquelle ist, so nimmt das Signal-/Rauschverhältnis eines wiedergegebenen digitalen Signals proportional zur Wellenlänge zu. d) Das Signal-/Rauschverhältnis des Verstärkersystems ist auch etwa proportional zur Wellenlänge.

Deshalb wird bei konstanter Spurbreite das Signal-/Rauschverhältnis verbessert werden, wenn die

Aufzeichnungswellenlänge größer ist (wenn die relative Geschwindigkeit des Kopfes zum Band konstant ist, während die Frequenz niedriger ist). C. Zur Spurdichte (T): a) Wenn die Spurbreite schmal gewählt wird, so sinken die Signalspannung des Wiedergabekopfes und die Bandrauschspannung proportional zur Spurbreite. b) Wenn das gesamte Rauschen nur vom Band erzeugt wird, so ist die Rauschspannung proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite. Deshalb ist das Signal-/Rauschverhältnis des wiedergegebenen digitalen Signals proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite. c) Die Induktivität des Wiedergabekopfes ist etwa proportional der Kopfstäike (Spurbreite). d) Ist die Induktivität des Wiedergabekopfes konstant, so ist die Anzahl der Windungen auf dem Kopf umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite. e) Der die Windungen durchsetzende Magnetfluß ist proportional zur Spurbreite, sodaß die im Wiedergabekopf induzierte Spannung proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite ist f) Wenn die Induktivität des Wiedergabekopfes konstant ist, so bleibt das in einem Kopfverstärker erzeugte Rauschen konstant. g) Ist daher die Rauschquelle nur der Kopfverstärker, so ist das Signal-/Rauschverhältnis des wiedergegebenen digitalen Signals proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite.

Wenn somit das Bandrauschen und das Verstärkerrauschen voneinander unabhängig sind, so folgt, daß das Signal-/Rauschverhältnis des wiedergegebenen digitalen Signals proportional zur Quadratwurzel der Spurbreite ist.

Aus obigem ist ersichtlich, daß zur Erhöhung der Aufzeichnungs-Bitdichte (S) die folgenden Bedingungen einzuhalten sind: A) Die Spurbreite soll schmal sein, damit die Spurdichte (T) so hoch wie möglich wird. B) Die Aufzeichnungswellenlänge sollte nicht zu klein sein, um die Zeilen-Bitdichte (L) unbedacht zu erhöhen. ΙΠ. Wird die Spurdichte (T) zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte (S) erhöht, so treten die folgenden beiden Probleme auf: a) Da das Schutzband zwischen zwei benachbarten Spuren schmal wird, tritt ein Übersprechen durch den magnetischen Streufluß der benachbarten Spuren in erhöhtem Maße auf. b) Wegen der schmalen Spurbreite wird die Abtastung der Spuren bei der Wiedergabe erschwert.

Das unter dem Punkt a) angeführte Übersprechen wird nun näher betrachtet. In Fig. 1 bezeichnet (1) einen Wiedergabekopf und (2) die Aufzeichnungsspuren. Unter dieser Annahme wird (E) als Pegel eines richtigen -3-

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Signals, (Ec) als Pegel eines Übersprechsignals, (λ) als Wellenlänge des Signals, (W) als Spurbreite des

Kopfes (1), (x) die Breite des Schutzbandes und (AW) die Fläche auf dem Band definiert, welche der magnetische Randfluß durchsetzt, wobei das Übersprechen (Ct) wie folgt ausgedrückt wird:

Ct = 201og(Ec/E) = A + B . χ/λ [dB] worin AW W + AW x 1 λ b— -b- -b~ ] A = 20 log [ —.— 2λ (1 - e λ )e λ K b

AW 2λ -b — K = W +-(1 - e 2λ ) b x » AW AW= 0.67λ b = 6.9

- Diese Werte wurden experimentell ermittelt. bedeuten.

Unter der Annahme, W = 40 pm und x = 20 pm, und einer relativen Geschwindigkeit des Kopfes zum Band von 25,59 m/s ist die theoretische Frequenzcharakteristik durch obige Gleichung wie in Fig. 2 durch die Kurve (CI) dargestellt.

Wegen der unter Punkt b) angeführten Abtastgenauigkeit der Spur kann der Wiedergabekopf von der Wiedergabespur bei schmaler Spur abweichen. Im Ergebnis wird das Übersprechen von benachbarten Spuren merklich zunehmen. Die Abtastgenauigkeit kann durch verschiedene Hilfstechniken verbessert werden, aber sie ist grundsätzlich durch die mechanische Genauigkeit festgelegt, wodurch ein großer Grund besteht, daß die Aufzeichnungsdichte nicht zu sehr erhöht wird. Demnach werden bei der herkömmlichen Aufzeichnungsmethode entsprechend den Punkten a) und b) die minimal nötigen Breiten der Spur und des Schutzbandes festgelegt, und daher kann die bit-Dichte nicht weiter erhöht werden, als sie bereits ist.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die Erfindung die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte eines digitalen Videosignals.

Zu diesem Zweck wird zuerst das digitale Signal eines Videosignals in eine Mehrzahl von Kanälen aufgeteilt. Anschließend wird das Signal jedes Kanals als Mehrfachspur aufgezeichnet, wobei benachbarte Spuren direkt aneinanderstoßen, und die Azimutwinkel voneinander abweichen. In diesem Fall wird jedoch die Formatumsetzung für das Signal jedes Kanals durchgeführt, um die niederen Komponenten des Frequenzspektrums zu verringern. Das heißt, wenn der Azimutwinkel zwischen dem Wiedergabekopf (1) und der Aufzeichungsspur (2) mit Θ angenommen wird, so kann der Azimutverlust (La) ausgedriickt werden durch:

La = 20 log

Daher wird der Azimutverlust (La) ansteigen, wenn die Frequenz bei gleichbleibender relativer Geschwindigkeit des Kopfes (1) zum Band zunimmL

Da beim Beispiel nach Fig. 3A die Spurbreite (W) 60 pm gewählt, kein Schutzband vorgesehen, und der -4-

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Azimutwinkel Θ zwischen benachbarten Spuren mit 14° gewählt ist, so resultiert als Meßergebnis die Kurve (C2) in Fig. 2. Wird hingegen gemäß der Fig. 3B die Spurbreite (W) 40 μιη, die Breite (x) eines Schutzbandes 20 pm und der Azimutwinkel Null gewählt, so resultiert das Übersprechen zweier benachbarter Spuren, wie in Fig. 2 durch die Kurve (C3) als Meßergebnis dargestellt ist (wobei die relative Geschwindigkeit des Kopfes zum

Band die gleiche ist, wie im Falle der Kurve (Cj) der Fig. 2.

Aus obigen Messungen geht hervor, daß im Falle der durch die Kurve (C2) dargestellte Azimutaufzeichnung das Übersprechen benachbarter Spuren im Bereich unter 2 MHz wegen der Azimutverluste mit zunehmender Frequenz abnimmt. Ist jedoch die Frequenz höher als 2 MHz, so nimmt das Übersprechen wegen der Kopplung zu den anderen Köpfen, durch den Einfluß von anderen Kanälen, das heißt durch Übersprechen zwischen den Kanälen usw., zu.

Im Falle der herkömmlichen Aufzeichnung mit einem Schutzband, dargestellt durch die Kurve (C3) in Fig. 2, stimmt das Übersprechen mit dem theoretischen Wert des Übersprechens gemäß Kurve (CI) bei niederen Frequenzen überein, welche niedriger als etwa 200 KHz sind, wobei bei darüberliegenden Frequenzen das Übersprechen zwischen den Kurven (CI) und (C2) liegt

Werden beide Aufzeichnungsmethoden verglichen, so ist das Übersprechen unterhalb 1 MHz im Falle der Azimutaufzeichnung um 4 bis 6 dB höher als im Falle der herkömmlichen Aufzeichnung, und in den höheren Frenquenzbereichen ist das Übersprechen in beiden Fällen etwa gleich.

Es existieren daher keine großen Unterschiede betreffend das Übersprechen bei der Azimutaufzeichnung und bei der herkömmlichen Aufzeichnung, für den Fall, daß in beiden Fällen der Spurabstand gleich ist

Hinsichtlich des Signalwiedergabepegels ist im Falle der Azimutaufzeichnung der Wiedergabepegel um den Wert der Schutzbandbreite bei gleichem Spurabstand entsprechend größer, sodaß sich das Signal-/Rauschverhältnis verbessert Für den Fall der Fig. 3A ist das Signal-/Rauschverhältnis beispielsweise im Vergleich zu dem des Falles nach Fig. 3B um folgenden Wert verbessert: ______ I 60 20 logU-= 1.76 [dB] V 40

Im Falle daß ein Spurabtastfehler auftritt und der Kopf z. B. zwischen zwei Spuren versetzt ist, wie in Fig. 3B dargestellt, so wird im Falle der Azimutaufzeichnung nach Fig. 3A wegen der Azimutverluste keine wesentliche Verschlechterung des Signal-/Rauschverhältnisses eintreten. Im Falle der herkömmlichen Aufzeichnung nach Fig. 3B nimmt das Signal-/Rauschverhältnis jedoch den Wert 0 dB an.

Es ist daher ersichtlich, daß die Azimutaufzeichnung in Hinblick auf einen Spurabtastfehler von Vorteil ist. Während die Verschlechterung des Signal-/Rauschverhältnisses im wesentlichen gleich der bei der heikömmlichen Aufzeichnung sein kann, erlaubt die Azimutaufzeichnung einen geringen Spurabstand, und damit eine hohe bit-Aufzeichnungsdichte.

Aus obigem geht hervor, daß die Azimutaufzeichnung, bei welcher kein Schutzband vorgesehen ist, für eine Aufzeichnung und Abtastung mit hoher bit-Dichte geeignet ist

Bei der Anwendung der Azimutaufzeichnung ist jedoch zu beachten, daß bei einem zu groß gewählten Azimutwinkel (Θ) die effektive Aufzeichnungswellenlänge (λ^) klein wird, entsprechend der Gleichung λ„ - λ cos Θ

Dies bedeutet praktisch eine Verringerung der Aufzeichnungsdichte, und auch die Aufzeichnung wird etwas durch die Raum- und Spaltverluste beeinträchtigt. Deshalb kann der Azimutwinkel (Θ) zwischen benachbarten Spuren nicht so groß gewählt werden. Versuche zeigten, daß ein Azimutwinkel zwischen 10° und 30° ausreichend ist.

Eine Aufzeichnung und Abtastung mit hoher Dichte ist demnach bei einem geeigneten Azimutwinkel ausführbar.

Daher wird bei der Erfindung ein digitales Videosignal durch die Azimutaufzeichnung ohne Schutzband mit einem vorbestimmten Azimutwinkel aufgezeichnet.

Ist die Aufzeichnungsfrequenz niedrig, so verringern sich die Azimutverluste, und das Übersprechen wird, wie durch die Kurve (C2) in Fig. 2 dargestellt, mit abnehmender Frequenz zunehmen. Das Übersprechen zwischen den Spuren kann für das abzutastende Signal als Rauschen bemerkt werden, sodaß dieses Ubersprechen und anderes Rauschen das SignaF/Rauschverhältnis eines wiedergegebenen digitalen Signals verschlechtert.

Wie oben erwähnt, soll das Signal-/Rauschverhältnis für das wiedergegebene digitale Signal größer als 20 dB sein. Daher soll der Übersprechwert niedriger als -30 dB sein, und daher ist eine Aufzeichnung und Wiedergabe eines niederfrequenten digitalen Signals unerwünscht, welches einen Übersprechwert von -30 dB zur Folge hat

Beispielsweise wird im Falle der Azimutaufzeichnung nach der Kurve (C2) in Fig. 2 der Übersprechwert niedriger als -30 dB sein, wenn die Frequenz höher als 1 MHz ist, sodaß es nicht möglich ist, die digitalen -5-

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Signalkomponenten unterhalb von 1 MHz aufzuzeichnen oder wiederzugeben. In der Folge enthält das aus dem analogen Videosignal umgewandelte digitale Signal viele Komponenten mit Frequenzen unter 1 MHz für das Videosignal, wenn das digitale Signal nicht verändert wird.

Daher werden erfindungsgemäß niedrige Signalfrequenzkomponenten eines digitalen Signals verringert, welche ein störendes Übersprechen verursachen. Zu diesem Zweck erfolgt erfindungsgemäß eine Formatumsetzung (Kodierung) des digitalen Signals.

Zur Formatumsetzung wurden schon verschiedene Systeme vorgeschlagen. Ist ein ursprüngliches digitales Signal ein NRZ (non-retum-to-zero)-Signal, wie in Fig. 4A dargestellt, so können die für die Formatumsetzung vorgesehenen Signale beispielsweise ein Zweiphasencodesignal, ein Miller-Codesignal und ein M^-Codesignal (modifiziertes Miller-Codesignal) sein, wie in Fig. 4B, 4C und 4D entsprechend dargestellt, deren Frequenzspektren entsprechend im Diagramm nach Fig. 5 dargestellt sind. Im Diagramm nach Fig. 5 bezeichnet (τ) die bit-Periode, (fs) die Abtastfiequenz und (fn) die Nyquistfirequenz.

In diesem Fall ist das digitale Signal durch die A/D-Umsetzung ein paralleles Signal, welches bei der Aufzeichnung in ein serielles Signal umgewandelt wird, wobei die Abtastfrequenz (fg) die Frequenz des seriellen Signals ist, d. h. die Frequenz (fs) hat einen solchen Wert, daß die Abtastfrequenz bei der A/D-Umsetzung mit der Bit-Anzahl pro Abtastung multipliziert wird.

Das Diagramm nach Fig. 6 zeigt das Frequenzspektrum bei der 8 auf 10 (8, 10)-Umsetzung des ursprünglichen digitalen Signals, wobei die strichlierte Linie den theoretischen und die volle Linie den gemessenen Wert repräsentiert

Gemäß den Diagrammen nach Fig. 5 und 6 werden im Vergleich zum ursprünglichen Signal (NRZ-Signal) die niederfrequenten Komponenten bei der Umsetzung auf diese Code-Umsetzformate reduziert. Wenn beispielsweise bei der 8,10-Umsetzung (siehe Fig. 6) fg = 38,4 MHz (dieser Wert wird später erläutert) beträgt, so ist die Grenzfrequenz, bei welcher die Spektrumdichte den Wert 0,5 aufweist, etwa 1,3 MHz, wie in Fig. 6 dargestellt wobei unter dieser Grenzfrequenz die Spektrumdichte steil abfällt.

Durch die Erfindung werden die niederfrequenten Komponenten des digitalen Signals abgeschwächt, um das Übersprechen zu verbessern, welches durch die Azimutverluste entsprechend der Azimutverluste-Theorie verringert wird, und um die Azimutaufzeichnung ohne Schutzband besser durchführen zu können, sodaß eine hohe bit-Aufzeichnungsdichte durch Unterteilen eines Signals in eine Mehrzahl von Kanälen, und durch Aufzeichnung derselben als Mehrfachspur erzielt wird.

Ein Beispiel der Erfindung wird anschließend mit Hilfe der Figuren beschrieben.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufzeichnungssystems gemäß der Erfindung. In diesem Beispiel wird ein Farbvideosignal über einen Eingangsanschluß (11) zu einem Eingangsprozessor (12) geleitet von welchem die Synchronisierimpulse und das Farbburstsignal abgeleitet werden. Die somit erhaltenen Synchronisiersianale und das Burstsignal werden zu einem Haupttaktgenerator (21) geleitet, welcher Taktimpulse synchron mit dem Burstsignal und mit der vierfachen Frequenz des Burstsignals erzeugt. Diese Taktimpulse mit der Frequenz 4 f^. vom Haupttaktgenerator (21) und die Synchronisierimpulse werden zu einem Steuersignalgenerator (22) geleitet welcher Identifikationssignale betreffend die Zeile, das Teilbüd, das Bild und die Kanäle, Abtastpulse und verschiedene Zeitablaufpulse abgibt. Diese Signale werden zu den entspechenden Kreisen geleitet

Der Prozessor (12) leitet das Farbvideosignal zu einem A/D-Umsetzer (13). Da in diesem Fall die Abtastfrequenz gleich der vierfachen Frequenz (fsc) ist, so errechnet sich (fsc): fsc = 455 ffj (% ist die horizontale Frequenz) 2 und die Anzahl der Abtastungen während einer horizontalen Periode ist 910. Da jedoch eine Abtastung in der horizontalen Austastperiode unnötig ist, wird die Abtastanzahl im nutzbaren Videobereich mit 768 gewählt, wie in Fig. 12 dargestellt. In Fig. 12 bezeichnet (HD) den horizontalen Synchronisierimpuls und (BS) das Burstsignal.

Obgleich die Zeilenanzahl eines Teilbildes 262,5 beträgt, so werden 10,5 Zeilen davon für den vertikalen Synchronisierimpuls und die Ausgleichimpulse benötigt. Während der vertikalen Rücklaufperiode sind Testsignale wie VIR, VIT u.s.w. eingefügt, und diese Signale werden als nutzbare Daten gewertet Deshalb wird die nutzbare Videozeilenanzahl in einem Teilbild 252 gewählt, sodaß die Zeilen von der 11. Zeile bis zur 263. Zeile als nutzbare Videozeilen im ungeradzahligen Teilbild gewählt werden, während die Zeilen von der 274. Zeile bis zur 525. Zeile als nutzbare Videozeilen ein geradzahliges Teilbild gewählt werden.

Somit wird das Farbvideosignal im Umsetzer (13) in Übereinstimmung mit obigen Punkten abgetastet und durch A/D-Umsetzung in ein quantisiertes Signal umgesetzt, z. B. in ein paralleles 8 Bit-Digitalsignal (PCM) pro Abtastung.

Das somit durch den Umsetzer (13) erzeugte digitale Signal wird zu einer Schnittstelle (14) geleitet, und dort wiederholt auf vier Kanäle (A) bis (D) verteilt, z. B. bei jeder Abtastung. Das heißt, bei 768 Abtastungen von einer Zeile wird die (4n + 1). Abtastung (n = 0 ~ 191) zum A-Kanal, die (4n + 2). Abtastung zum B-Kanal, -6-

Nr. 391 576 die (4n + 3). Abtastung zum C-Kanal, und die (4n + 4). Abtastung entsprechend zum D-Kanal verteilt In den entsprechenden Kanälen (A) bis (D) werden die digitalen Signale von der Schnittstelle (14) zu Zeitbasiskompressionskreisen (15A) bis (15D) geleitet, in welchen ihre Zeitbasis im Verhältnis 41/44 komprimiert wird, wie später erläutert wird. Die in Ihrer Zeitbasis komprimierten digitalen Signale werden aufeinanderfolgend zu Fehlerkorrekturkodierem (16A) bis (16D) und Aufzeichnungsprozessoren (17A) bis (17D) geleitet um in Signale mit Formate umgesetzt zu werden, welche in Fig. 13 und 14 dargestellt sind.

Fig. 13 zeigt das Signal eines einzelnen Kanals der Signale eines Teilbildes, welches aus 13 x 22 Blöcken besteht, wobei jeder Block aus zwei Unterblöcken (SB) besteht, und die Daten eines Farbvideosignals einer 1/4-Zeile enthält. Daher enthält ein Unterblock (SB) die Daten einer 1/8-Zeile. Wie in Fig. 14 dargestellt, enthält der Unterblock (SB) ein Blocksynchronisiersignal (SYNC) von 24 Bit eine Gruppe eines Identifikationssignals (ID), und ein Adressensignal (AD) von 16 Bit, Daten von 768 Bit (96 Abtastungen) und einen CRC-Code von 32 Bit in der genannten Reihenfolge.

In diesem Fall wird das Synchronisiersignal (SYNC) zur Abtrennung der Signale (ID), (AD), Daten und CRC-Code während der Wiedergabe verwendet das Identifikationssignal (ID) dient zur Festlegung des Kanals (Spur) und ob die Zeile, das Teilbild und das Bild ungerad- oder geradzahlig sind, und das Adressensignal (AD) gibt die Adresse (Zahl) des Unterblockes (SB) an. Die Daten sind das inhärente digitalisierte Farbvideosignal, und der CRC-Code wird zur Fehlerfeststellung der Daten bei der Wiedergabe verwendet

Da die Anzahl der nutzbaren Zeilen in einem Teilbild wie dem oben beschriebenen 252 ist, so ist auch die Anzahl der Blöcke in einem Teilbild 252. Aus Fig. 13 ist ersichtlich, daß die 252 Blöcke eine Matrix von 12 x 21 bilden, und daß Paritätsdaten in horizontaler Richtung (Reihenrichtung) zur Matrix als 13. Zeile hinzugefügt sind, und daß ebenfalls Paritätsdaten in vertikaler Richtung (Spaltenrichtung) zur Matrix hinzugefügt sind. Die Matrix besteht daher insgesamt aus 13 x 22 Blöcken.

Werden die Unterblöcke SB aufeinanderfolgend als (SBj), (SB2) ... (SB^) bezeichnet, so werden die horizontalen Paritätsdaten (SB25) und (SB25) in der ersten Reihe durch die folgende Modulo 2-Addition pro Unterblockeinheit in horizontaler Richtung gebildet: SBj@SBß@SBg©.....= SB25 SB2©SB4®SBö©.....©SB24 = SBjg

Die Paritätsdaten der folgenden 2. bis 21. Reihe werden in ähnlicherWeise gebildet.

Bei der ersten Spalte werden die vertikalen Paritätsdaten (SB547) wie folgt gebildet: SB j © SB27© SB53© ©SB521 = SB547

Die Paritätsdaten der 2. bis 13. Spalte werden in ähnlicher Weise gebildet.

Die horizontalen und vertikalen Paritätsdaten sowie der CRC-Code werden zur Verbesserung der Fehlerkorrekturmöglickeit der Daten bei der Wiedergabe verwendet, wobei die Paritätsdaten ebenfalls 849 Bit umfassen.

Die Signalverarbeitung, welche die Paritätsdaten und den CRC-Code erzeugt und diese zu den Daten hinzufügt, wird in den Kodierern (16A) bis (16D) nach Fig. 7 durchgeführt, und die Signalverarbeitung, welche das Synchronisiersignal (SYNC), das Identifikationssignal (ID) und das Adressensignal (AD) erzeugt, und diese zu den Daten hinzufügt, wird in den Prozessoren (Γ7Α) bis (17D) entsprechend durchgeführt.

Die zuvor erwähnte 8-10-Umsetzung wird in den entsprechenden Prozessoren (17A), (17B), (17C) und (17D) durchgeführt. Das heißt, es werden 2^ 10 Bit-Worte aus möglichen Kombinationen von lObit-Worten ausgewählt, welche auf unterschiedlichen Werten und der Anzahl der bit-Symbole "0" und "1" in jedem der lObit-Worte basieren. Der unterschiedliche Wert (disparity value) sollte Null oder nahezu Null sein, und die Anzahl der Nullen ist vorzugsweise gleich der Anzahl der Einser in jedem lObit-Wort, damit eine gleichstromfreie

Codeumsetzung erfolgen kann. Somit stehen 2^ an lObit-Worten für die entsprechenden 2^ an 8bit-Worten im Verhältnis eins zu eins gegenüber. Daher sind beim (8,10)-umgesetzten Digitalsignal die Signalkomponenten niedriger Frequenz abgeschwächt, und nur die Signalkomponenten mit einer Frequenz, die höher als etwa 1,3 MHz ist, sind präsent, wie in Verbindung mit dem Diagramm nach Fig. 6 beschrieben wurde.

In der Folge wird das (8, 10)-umgesetzte Digitalsignal durch die Prozessoren (17A) bis (17D) von der parallelen Form in eine serielle Form umgewandelt, beginnend mit dem Unterblock (SBj). Zu Beginn und am Ende des digitalen Signals des 1. Teilbildes werden Anfangs- und Endsignale hinzugefügt. Die Bit-Rate des seriell umgewandelten Signals wird ausgedrückt durch: 1 44 10 4fcx8x — x — x — = 38,4 [Mb/s] 4 41 8 -7-

Nr. 391 576 (das ist die oben beschriebene Frequenz (fs), dargestellt in Fig. 6).

Die seriellen digitalen Signale werden über entsprechende Aufzeichnungsverstärker (18A) bis (18D) zu rotierenden Magnetköpfen (1A) bis (ID) geleitet, welche gemäß Fig. 9 und 10 ausgebildet sind. Das heißt, jeder der Köpfe (1A) bis (ID) ist gleich breit wie die Spurbreite (W), und die Köpfe (1A) und (IC) sind in der rotierenden Trommel (5) in einer Linie mit einem Zwischenraum (W), gemessen in einer Richtung normal auf die Rotationsebene dar Magnetköpfe, angeordnet, und die anderen Köpfe (1B) und (ID) sind in der rotierenden Trommel (5) ebenfalls in einer Linie, mit einem Zwischenraum (W), gemessen in einer Richtung normal auf die Rotationsebene der Magnetköpfe, angeordnet.

In diesem Fall ist deren Anordnung so, daß die Köpfe (1A) und (IC) nahe bei den Köpfen (1B) und (ID) angeordnet sind, sodaß in Tangentialrichtung der Trommel (5) die Magnetköpfe gleichen Azimutwinkels jeweils abwechselnd angeordnet sind, d. h. der Kopf (1B) in der Mitte der Köpfe (1A) und (IC) angeordnet ist. Daher haben die Köpfe (1B) und (ID) einen entsprechenden Abstand (W) zu den Köpfen (1A) und (IC). Die Köpfe (IA) und (IC) weisen den gleichen Azimutwinkel (Θ/2) von z. B. 7° in der einen Richtung auf und die Köpfe (IB) und (ID) weisen den gleichen Azimutwinkel (Θ/2) von z. B. 7° in der Gegenrichtung zu der der Köpfe (1A) und (IC) auf. In diesem Falle ist der Azimutwinkel (Θ) zwischen den Spuren 14°.

Diese Köpfe (1A) bis (ID) rotieren mit der Trommel (5) synchron mit der Teilbildfrequenz des Farbvideosignals, und ein Magnetband (3) steht mit den Randflächen der Köpfe (1A) bis (ID) in Kontakt und umschlingt die Trommel (5) über einen Bereich von etwa 360° in Omega (W)-Form, wobei das Magnetband mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Demnach werden, wie in Fig. 11 gezeigt, die digitalen Signale der Kanäle (A) bis (D) als Spuren (2A) bis (2D) entsprechend auf dem Band (3) durch die Köpfe (1A) bis (ID) aufgezeichnet, wobei jeder eine Spur pro Teilbild aufzeichnet. In diesem Fall ist der Abstand zwischen benachbarten Köpfen (1A) bis (ID) gleich der Spurbreite (W), sodaß die benachbarten Spuren (2A) bis (2D) in Kontakt zueinander stehen.

Wird ferner der Drehradius der Köpfe (1A) bis (ID) und die Geschwindigkeit des Bandes geeignet gewählt, so schließt die Spur (2A) eines bestimmten Teilbildes an die Spur (2D) des folgenden Teilbildes an.

In den Spuren (2A) bis (2D) wechseln sich die Azimutwinkel gegensinnig in Abhängigkeit von den Azimutwinkeln der Köpfe (1A) bis (ID) ab. In Fig. 11 bezeichnet (4) eine auf dem Band (3) ausgebildete Steuerspur.

Da in diesem Fall jeder Kanal ein Kopfaufzeichnungssystem aufweist, so treten Ausfallperioden bei der Aufzeichnung und Wiedergabe durch die Köpfe (1A) bis (ID) auf. Somit beträgt die Zeitperiode, innerhalb welcher das Signal auf den Spuren (2A) bis (2D) aufgezeichnet werden kann, etwa 250 horizontale Perioden oder etwa 246 horizontale Perioden, wenn eine Toleranz einbezogen wird.

Wie in Fig. 13 und 14 dargestellt, beträgt die Anzahl der Abtastungen (Bit-Zahl) eines Unterblockes 105 Abtastungen (840 Bit), und die Anzahl der Unterblöcke einer Teilbildperiode beträgt 572. Die Anzahl der Abtastungen in einer Teilbildperiode ist daher gleich 105 x 572 = 60060 [Abtastungen]

Aus Fig. 12 kann abgeleitet werden: 60060 910 = 264; 4 dies entspricht 264 horizontalen Perioden. Somit werden die Daten von 264 horizontalen Perioden in 246 horizontalen Perioden aufgezeichnet.

Daher wird die Zeitbasis des Signals in jedem der Zeitbasis-Kompressionskreise (15A) bis (15D) wie folgt komprimiert: 246 41 264 44

Die verschiedenen Signale werden in den Kodierer (16A) bis (16D) und den Aufzeichnungsprozessoren (17A) bis (17D) als nächste Stufen der Zeitbasiskompressionskreise (15A) bis (15D) hinzugefügt, wobei die Zeitbasiskompressionskreise (15A) bis (15D) einen freien Bereich für die obigen einzufügenden Signale schaffen. Somit wird das Farbvideosignal digitalisiert und dann aufgezeichnet.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Wiedergabesystems gemäß der Erfindung, bei welchem die digitalen Signale der entsprechenden Kanäle gleichzeitig durch die Köpfe (1A) bis (ID) von den Spuren (2A) bis (2D) wiedergegeben werden. In diesem Fall sind die Köpfe (1A) bis (ID) und die Spuren (2A) bis (2D) so gewählt, -8-

Nr. 391 576 daß die jeweils benachbarten Köpfe bzw. Spuren einen unterschiedlichen Azimutwinkel aufweisen, wobei die niederfrequenten Signalkomponenten der auf den Spuren (2A) bis (2D) aufgezeichneten digitalen Signale wegen der 8-10 Codeumsetzung äbgeschwächt werden. Daher kann das Übersprechen zwischen den Spuren der durch die Köpfe wiedergegebenen digitalen Signale genügend niedrig gehalten werden. 5 Die von den Köpfen (1A) bis (ID) wiedergegebenen digitalen Signale werden über entsprechende Wiedergabeverstärker (31A) bis (31D) zu Wiedergabeprozessoren (32A) bis (32D) geleitet, in welchen diese von der seriellen in die parallele Form umgewandelt, und vom lObit-Codesignal in das ursprüngliche 8bit-Codesignal rückgewandelt werden. Ferner wird ein Taktimpuls vom digitalen Signal abgeleitet und über eine phasenverriegelte Schleife (PLL) wiedergegeben. 10 Die parallelen digitalen 8 bit-Signale werden zu Zeitbasiskorrekturkreise ((33A) bis (33D)) geleitet, in welchen Schwankungen der Zeitbasis ausgeglichen werden. In diesem Fall enthalten die Zeitbasiskorrekturkreise jeweils einen Speicher, in welchem das Blocksynchronisiersignal (SYNC) zur Anzeige des Kopfes des nachfolgenden Signals und das Einschreiben in den Speicher erfolgt durch den Taktimpuls von den Prozessoren (32A) bis (32D), wobei das Auslesen aus dem Speicher durch den Taktimpuls erfolgt, welcher auf dem 15 Bezugssynchronisiersignal basiert, sodaß Zeitbasisschwankungen entfernt werden.

Die Signale der Zeitbasiskorrekturkreise (33A) bis (33D) werden zu entsprechenden Fehlerkorrekturdekodem (34A) bis (34D) geleitet. Die Fehlerkorrekturdekoder (34A) bis (34D) enthalten jeweils einen Teilbildspeicher (field memory), sodaß die Daten bei jedem Unterblock (SB) in Abhängigkeit von beispielsweise dem Adressensignal (AD) in den Teilbildspeicher eingeschrieben werden. Zu dies» Zeit werden die Daten bei 20 jedem Unterblock (SB) durch den CRC-Code und durch die horizontalen und vertikalen Paritätsssignale korrigiert. Wenn der Fehler zu groß ist, und durch den CRC-Code und die Paritätsdaten nicht korrigiert werden kann, so erfolgt kein Einschreiben der Daten des Unterblockes (SB) in den Teilbildspeicher, wobei die Daten des vorhergehenden Teilbildes nocheinmal ausgelesen werden.

Die fehlerkorrigierten Daten werden zu Zeitbasisexpansionskreisen (35A) bis (35D) geleitet, um die 25 ursprüngliche Zeitbasis wieder herzustellen. Die Ausgänge der Zeitbasisexpansionskreise (35A) bis (35D) werden entsprechend zu einer Schnittstelle (36) geleitet, um das ursprüngliche Signal eines Kanales wieder herzustellen, welches anschließend zu einem D/A-Umsetzer (37) geleitet wird, um in ein analoges Farbvideosignal umgewandelt zu werden. Das Farbvideosignal wird einem Ausgangsprozessor (38) zugeführt, in welchem die Synchronisierimpulse und ein Burstsignal zum Farbvideosignal hinzugefügt wird, um das 30 ursprüngliche Farbvideosignal zu bilden, welches dann zu einem Ausgangsanschluß (39) geleitet wird.

Wie oben beschrieben, wird ein Farbvideosignal aufgezeichnet und wiedergegeben. Erfindungsgemäß werden bei der Aufzeichnung die niederfrequenten Signalkomponenten des digitalen Videosignals stark abgeschwächt, und zwar durch die Codeumsetzung, wie die (8, 10)-Umsetzung, und das Signal wird unter der Bedingung aufgezeichnet, daß die Azimutwinkel benachbarter Spuren (2A) bis (2D) unterschiedlich sind, wobei die Spuren 35 (2A) bis (2D) einander berühren. Daher kann die Spurdichte (T) erhöht werden, um eine hohe bit-

Aufzeichnungsdichte zu erzielen, sodaß ein großer Toleranzbereich für einen Spurfehler resultiert

Im Ergebnis wird erfmdungsgemäß eine lange Spieldauer bei geringem Bandverbrauch ermöglicht und die Abtastung der Spur bei der Wiedergabe ist stabil. In diesem Falle bleiben die Vorteile der digitalen Aufzeichnung unvermindert erhalten. 40 Ferner wird bei der Erfindung das digitale Signal in vier Kanäle unterteilt und als Mehrfachspur bei der Aufzeichnung aufgezeichnet sodaß die Azimutaufzeichnung wirksamer und mit hoher bit-Aufzeichnungsdichte ausgeführt werden kann.

Bei der Erfindung erfolgt die Azimutaufzeichnung mit einer Mehrzahl von Köpfen, sodaß es möglich ist, daß während der Wiedergabe der Spurabtastfehler aus der Phasendifferenz der Ausgänge von z. B. den Köpfen (1A) 45 und (1B) festgestellt werden kann, worauf eine Servosteuerung der Spurabtastung durch den festgestellten Ausgang erfolgt.

Da ferner die Azimutwinkel der Köpfe (1A) und (IC) oder (1B) und (ID) gleich gewählt werden, so ist es möglich, daß bei einem Suchbetrieb beispielsweise der Kopf (1A) die Spur (2C) abtastet, und ein Ausgang erhalten wird. Durch die Identifizierung des Kanals mit dem Identifikationssignal (ID) kann eine Wiedergabe im 50 Suchbetrieb durchgeführt werden.

In obigem Beispiel der Erfindung wird das digitale Signal auf vier Kanäle aufgeteilt, und das Signal eines Teilbildes wird auf vier Spuren (2A) bis (2D) aufgezeichnet Im Falle, daß das digitale Signal in eine ungeradzahlige Anzahl von Kanälen unterteilt ist z. B. drei Kanäle, so genügt es, daß ein Schutzband (GB) bei jedem Teilbild vorhanden ist wie in Fig. 15 gezeigt 55 Bei obigem Beispiel der Erfindung werden die niederfrequenten Signalkomponenten des Digitalsignals durch die (8, 10)-Umsetzung abgeschwächt aber es genügt daß im Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem das Übersprechen zwischen den Spuren an den Ausgängen der Wiedergabeverstärker (31A) bis (3ID) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist

Demnach wurde ein NRZ-Aufzeichnungsdetektorsystem (NRZ recording partial response detecting System) 60 genügen, welches die niederfrequenten Signalkomponenten auf der Wiedergabeseite unterdrückt

Fern» ist die Verwendung einer Magnetplatte, Magnettrommel usw. anstelle des Bandes (3) möglich. -9-

Claims (1)

1. Nr. 391 576 PATENTANSPRUCH Gerät zum Aufzeichnen eines Videosignals auf einem Magnetband mit Einrichtungen zum Umwandeln des Videosignals in eine digitale Form, mit einer Schnittstelle zum Aufteilen entsprechender Anteile des digitalisierten Videosignals auf zumindest zwei Kanäle, wobei jeder der zumindest zwei Kanäle Codeumsetzer enthält, zum Umsetzen der entsprechenden Anteile des auf den entsprechenden Kanal aufgeteilten digitalisierten Videosignals, um die niederfrequenten Komponenten des digitalisierten Videosignals zu verringern, und einer Mehrzahl von rotierenden Magnetköpfen zum Aufzeichnen der entsprechenden Anteile des digitalisierten Videosignals auf einer Mehrzahl von parallelen Spuren auf dem Magnetband, ohne Schutzband zwischen zumindest einigen der benachbarten parallelen Spuren, wobei die Anteile des digitalisierten Videosignals in einigen der parallelen Spuren mit einem Azimutwinkel aufgezeichnet sind, der sich vom Azimutwinkel in anderen der parallelen Spuren unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetköpfe (ΙΑ, 1B, IC, ID) in der rotierenden Trommel (5) so zueinander angeordnet sind, daß die Mehrzahl von parallelen Spuren pro Trommelumdrehung gleichzeitig aufgezeichnet wird, wobei der Zwischenraum zwischen den Magnetköpfen (1A, IC bzw. 1B, ID) gleichen Azimutwinkels in einer Richtung normal auf die Rotationsebene der Magnetköpfe jeweils gleich der Spurweite (W) eines Magnetkopfes ist, und in der Tangentialrichtung der Trommel die Magnetköpfe gleichen Azimutwinkels jeweils abwechselnd angeordnet sind (1B zwischen 1A und IC). Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -10-