專利名稱：螺旋掃描、磁帶記錄的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺旋掃描、磁帶記錄方法，用于模擬和/或數(shù)字信號(hào)，具有一附加縱向磁道磁頭，包括記錄/重放放大器以及時(shí)間記錄器裝置。
對(duì)于VHS記錄設(shè)備中的伺服系統(tǒng)的同步來說，以40ms(在50Hz系統(tǒng)中)的間隔將一種控制信號(hào)記錄在位于磁帶低端的一個(gè)縱向磁道中是已為人們公知的技術(shù)。這些信號(hào)的出現(xiàn)能夠被計(jì)數(shù)并被譯作時(shí)間信息。在此，不利的是為了能確定一個(gè)絕對(duì)值，總是不得不將磁帶倒回到它的起始端。
另外，在1986年引入了一用于VHS的控制磁道縱向CTL系統(tǒng)。利用伺服同步信號(hào)的原先未被使用的后沿的時(shí)間上的變化，每40ms就能傳送一個(gè)信息比特。采用一個(gè)時(shí)間記錄器，借助它每2s就可以獲得一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字。這樣，2s的分辨率以及幀脈沖的相對(duì)編碼方式都是不利的。
在專業(yè)設(shè)備中，按照IEC461的時(shí)間碼已證明是有效的。在高分辨率(500μs/比特在縱向時(shí)間碼LTC中)的情況下，時(shí)間信息項(xiàng)被復(fù)合到縱向磁道和螺旋磁道中。因此，高分辨率是不利的。在磁帶高速運(yùn)行的情況下，它防礙了絕對(duì)值的讀出。
本發(fā)明的目的是要建立一種高分辨率的時(shí)間編碼系統(tǒng)，用于視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的數(shù)字式記錄方法中，它能在磁帶高速運(yùn)行(自動(dòng)搜索/向前和倒轉(zhuǎn))時(shí)讀時(shí)間標(biāo)記。上述目的是由權(quán)利要求1所限定的本發(fā)明來完成的，其中，時(shí)間碼信號(hào)項(xiàng)被劃分成重要性不同的一些組，這些組被記錄并在空間和/或頻率上被移位。本發(fā)明的有利的改進(jìn)之處在所附的權(quán)利要求書中作了具體說明。
在根據(jù)本發(fā)明的記錄方法中，采用了縱向磁道記錄方式，其中，由于其高分辨率的要求和由此產(chǎn)生的高頻，使得在同步磁道上的用于相位基準(zhǔn)脈沖的后沿調(diào)制成為不可能。在根據(jù)本發(fā)明的記錄方法中，根據(jù)其構(gòu)造級(jí)別，要用一個(gè)或兩個(gè)附加的縱向磁道來解決問題。所要記錄的時(shí)間碼信息被劃分成兩個(gè)部分，一部分包含諸如時(shí)/分/秒(h/m/s)這樣的相對(duì)值，這一部分以一個(gè)比特間隔記錄在一個(gè)第一磁道上，它也能在磁帶高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被讀出。第二部分包含幀計(jì)數(shù)信息，它要么被記錄在一個(gè)分離的磁道上(方案1)，要么通過分頻被復(fù)合到第一磁道的信號(hào)中(方案2)。
方案1磁道1(后面稱為S1)的信號(hào)包含每40ms一比特信息。每一幀信號(hào)就等于記錄在螺旋磁道中的數(shù)據(jù)的一個(gè)自含區(qū)域(aselfcontainedregion)。它被提供給視頻信號(hào)處理裝置的伺服系統(tǒng)，具有一個(gè)40ms的時(shí)間寬度并且用于同步。這樣，25幀脈沖一個(gè)周期，則僅僅覆蓋了一秒的時(shí)間間隔，前三幀脈沖的記錄信號(hào)是一個(gè)對(duì)稱的矩形序列，具有精確的50%的脈沖與間歇比率。它用于同步。后續(xù)數(shù)據(jù)比特具有這樣的特征，即在一個(gè)H比特的情況下脈沖/間歇比率為25%，在一個(gè)L比特的情況下上述比率為75%。這種計(jì)算方式包含著計(jì)數(shù)步驟，該計(jì)數(shù)步驟在輸入信號(hào)的H狀態(tài)期間增加，在L狀態(tài)期間減少。對(duì)于每一個(gè)正向沿，計(jì)數(shù)器的讀出都被存儲(chǔ)起來，然后，計(jì)數(shù)器被復(fù)位。所檢測(cè)到的計(jì)數(shù)值為0、正的或負(fù)的，它們各自的判值決定著傳送一個(gè)同步比特、H比特、L比特。
表征整個(gè)系統(tǒng)的控制信息項(xiàng)的三個(gè)控制比特跟隨在同步比特的后面。例如磁道數(shù)/幀(依賴于主頻率50/60Hz)、圖象的縱橫比(16∶9或4∶3)以及是HD(高清晰度)還是SD(標(biāo)準(zhǔn)清晰度)的信號(hào)都被用于記錄過程。
這些比特(有23＝8種可描述狀態(tài)的組合)的交替使用也是可能的。所述控制比特的一種方案可以是這樣的011-慢放(Longplay)、HD、16∶9、50Hz。
接著的19比特，以多組的方式，載帶著有關(guān)小時(shí)(4比特)、分鐘(6比特)、秒(6比特)的信息，它們分別以二進(jìn)制計(jì)數(shù)，每一個(gè)都由每組的一個(gè)奇偶檢驗(yàn)位(偶數(shù)奇偶檢驗(yàn)位)來加以保護(hù)。上述的25比特的序列每秒鐘被記錄一次。
對(duì)于每一幀脈沖，磁道2(下面稱為S2)的信號(hào)包含一個(gè)幀面(pattern)。對(duì)于所描述的25幀脈沖的每一個(gè)來說，存在著一個(gè)6比特的幀面，它與來自S1的每一幀信息同步地開始，但是終止在幀間隔截止之前。這個(gè)幀面包含第5比特上的幀數(shù)目的計(jì)數(shù)信息，第6比特用作奇偶檢驗(yàn)檢測(cè)。其邏輯狀態(tài)以各個(gè)比特的脈沖與間歇比率為特征。其數(shù)值為在一個(gè)H比特情況下為33%，在一個(gè)L比特的情況下為66%。為了能從一個(gè)單獨(dú)時(shí)鐘中產(chǎn)生所有的信號(hào)，對(duì)于S1信號(hào)已經(jīng)選擇值25%、50%、75%;對(duì)于S2信號(hào)已經(jīng)選擇值33%、66%。
來自磁道S1的信息用于兩個(gè)磁道的同步(計(jì)數(shù)器讀聯(lián)鎖)，并且載帶著較低分辨率(h/m/s)的時(shí)間計(jì)數(shù)值。這樣，它總是需要的。磁道2載帶一種相關(guān)的、高分辨率的時(shí)間信息，其時(shí)間方面的情況與磁道1的變化相同步。
方案2所有的信息項(xiàng)都被記錄在一個(gè)磁道上。不同加權(quán)的信號(hào)以不同的頻率進(jìn)行記錄。在快進(jìn)模式中，對(duì)不能在顯示器上顯示的幀數(shù)加以確定是無用的。
較佳地是，一個(gè)用于細(xì)微分辨率的高頻信號(hào)(幀數(shù))和一個(gè)用于正常分辨率(h/m/s)的低幀頻信號(hào)一個(gè)接一個(gè)地被記錄在一個(gè)磁道上。前述的S1信號(hào)被用作基帶信號(hào)(低頻)，從而記錄在S1中中的每一脈沖的后沿，通過一個(gè)6比特的序列在時(shí)間上被移位。因此，一個(gè)對(duì)稱的分別為3比特的序列被對(duì)稱地插入到或加入到該脈沖沿的前面和后面。因此，這些比特中的每一個(gè)就組成了具有脈沖與間歇比率為50%的一個(gè)或兩個(gè)振蕩鏈。這樣就確保了在回卷操作過程中，對(duì)于一比特的正和負(fù)脈沖的幅度的減小是恒定的，這便簡(jiǎn)化了所述的計(jì)算。對(duì)于H比特和L比特，其比特長(zhǎng)度是一樣的，這就保證了對(duì)所有比特來說，分析窗口的長(zhǎng)度是恒定的。最大的比特長(zhǎng)度由低頻時(shí)間碼信號(hào)的可允許位移來產(chǎn)生。即使在回卷操作過程中，+/-3ms的值也將能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)清晰的判別。因此，要對(duì)在幀間隔1-3中的三個(gè)同步比特加以特別的關(guān)注。所以，為了保證在每種情況下數(shù)據(jù)序列起動(dòng)的識(shí)別，高頻時(shí)間碼的復(fù)合在這種狀況下被省略了。幀計(jì)數(shù)器正常地持續(xù)計(jì)數(shù)，但是，前序脈沖的后沿在時(shí)間上不加以調(diào)制。高分辨的時(shí)間碼信息的復(fù)合由第一控制比特恢復(fù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明提出了對(duì)于時(shí)間碼問題的最佳成本解決方案。當(dāng)選擇方案1時(shí)，盒式磁帶插入之后，在自動(dòng)搜索模式下，能夠立即識(shí)別出磁帶應(yīng)該按哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，以便盡可能快地讀到并顯示出完整的時(shí)間信息。此后，系統(tǒng)返回到磁帶盒被插入時(shí)首先被檢測(cè)到的幀起點(diǎn)。
當(dāng)采用方案2時(shí)，僅僅可能在一有限程度上用在自動(dòng)搜索模式中。在前序脈沖期間數(shù)據(jù)項(xiàng)被丟失，而且，必要的識(shí)別可靠性僅僅在三倍于自動(dòng)搜索速度時(shí)才能獲得。另一方面，由于第二方案性能價(jià)格比高，因?yàn)樗鼉H僅需要使用一個(gè)可用信道的記錄和重放的電子電路部分，而且只需要一個(gè)磁頭，所以使方案2具有優(yōu)勢(shì)。這種系統(tǒng)由于具有較大的磁道寬度(VHS單聲道磁道1mm，立體聲每一磁道0.35mm)，所以非常耐用。
在回卷操作時(shí)間，細(xì)微分辨率在方案1中是完全不需要的，而且數(shù)據(jù)項(xiàng)是從S1中計(jì)算的。方案2自動(dòng)地包括了鈍化，這是由于在較大的磁帶前進(jìn)速度下，復(fù)合的較高頻組份被整個(gè)重放系統(tǒng)大大地抑制住，以致于不再從它們之中衍生一個(gè)數(shù)字式時(shí)間信號(hào)。
由于時(shí)間碼信息項(xiàng)被連續(xù)地記錄，就要做到諸組在時(shí)間上分離。
本發(fā)明將借助于附圖作詳細(xì)說明

圖1表示方案1的記錄磁道S1。
圖2是方案1的記錄磁道S2。
圖3是方案2的記錄磁道S1和S2。
圖4是用于記錄和重放信號(hào)的主電路。
圖5是信號(hào)S1、S2的排列。
圖1表示已記錄的磁道S1的信號(hào)。磁道S1的信號(hào)包含著每40ms一個(gè)比特信息項(xiàng)。每幀信號(hào)F的特征在于記錄在螺旋磁道中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的一個(gè)自含區(qū)域。圖示的25幀脈沖F序列于是覆蓋了1秒的時(shí)間間隔。前三幀脈沖F的記錄信息Sy是對(duì)稱的矩形序列，其脈沖與間歇比率精確地為50%。它用于同步。
三個(gè)控制比特C跟在同步的比特之后，代表整個(gè)系統(tǒng)的控制信息項(xiàng);c0是主頻率50/60Hz，c1是圖象的縱橫比16∶9或4∶3;而c2要么是HD信號(hào)要么是SD信號(hào)，它們都用作記錄。
接下來的19比特分組地載帶著有關(guān)小時(shí)h(4比特)、分鐘m(6比特)、秒s(6比特)的信息，它們分別用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，每一組用一個(gè)奇偶檢驗(yàn)比特p(奇數(shù)奇偶校驗(yàn)位)來保護(hù)。所述的25比特的序列每秒被記錄一次。
隨后的幀脈沖F4到F25的數(shù)據(jù)比特的特征在于在一個(gè)H比特的情況下脈沖與間歇之比率為25%，在一個(gè)L比特的情況下為75%。
圖2表示方案1的記錄磁道S2。對(duì)于所示的25個(gè)幀脈沖的每一個(gè)來說，存在著一個(gè)6比特的幀面，該幀面與S1的每幀信息同步地開始，但是，在幀間隔截止前終止。這個(gè)幀面在前5比特中，具有用于幀數(shù)目F1的計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)信息f4到f0，第6比特用作奇偶檢驗(yàn)檢測(cè)。幀面具有長(zhǎng)度b和一個(gè)比特、長(zhǎng)度a。規(guī)定了長(zhǎng)度比b/a等于6。所指示的脈沖的長(zhǎng)度，無論是高H還是低L，都由c確定，并且規(guī)定長(zhǎng)度比a/c等于3。
圖3示出的是方案2的磁道S1和S2的記錄。磁道S1與方案1中的記錄磁道S1一樣。磁道S1是一低頻信號(hào)，磁道S2是一高頻信號(hào)，磁道S1的低頻信號(hào)作為基線信號(hào)是這樣來加以使用的，即對(duì)于磁道S1的每一個(gè)下降沿來說，一個(gè)對(duì)稱的分別為3比特的序列被對(duì)稱地插入到或加入到該沿的前面或后面。因此，所加入的比特構(gòu)成了一個(gè)或兩個(gè)振蕩鏈，其脈沖與間歇的比率為50%。這樣，在回卷操作期間就確保了一比特正和負(fù)序列的振幅重構(gòu)是恒定的，這就簡(jiǎn)化了計(jì)算。這里，對(duì)于H比特和L比特的比特長(zhǎng)度是相同的，使得分析窗口的長(zhǎng)度對(duì)于所有比特來說是恒定的。最大比特長(zhǎng)度由低頻時(shí)間碼信號(hào)的可容許位移產(chǎn)生。+/-3ms之值還將使得在回卷期間的清晰識(shí)別成為可能。
圖4顯示出用于信號(hào)的記錄和重放的主電路。左側(cè)表示信號(hào)的產(chǎn)生。微處理機(jī)μC在輸出端out1和out2上分別為磁道S1和S2設(shè)置邏輯狀態(tài)，并且提供一個(gè)精確的時(shí)鐘率OCR，out1和out2在隨后的D型觸發(fā)器中與時(shí)鐘率OCR相同步，并且可用于分別地在Q1上記錄成S1、在Q2上記錄成S2。重放部分在圖4的右半邊說明。在放大器的輸出端上可以得到矩形信號(hào)in1和in2，接著是一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器m，它利用信號(hào)ctrl，并按照預(yù)定的計(jì)劃，將這些信號(hào)中的一個(gè)轉(zhuǎn)換成微處理地器μC的高分辨率測(cè)試輸入。圖中所示的結(jié)構(gòu)將被用于采用一個(gè)幾乎沒有高分辨率測(cè)試輸入ICR的微機(jī)μC的時(shí)候。借此，輸入信號(hào)沿之間的時(shí)間可以被測(cè)定到250ns的精度，但是它有多個(gè)可能的正常輸出。另一方面，如果有兩個(gè)可用的ICR輸出，那么in1和in2的引線就要分別直接地被連接到ICR1和ICR2上。那么，多路轉(zhuǎn)換器連同控制引線ctrl一起都可被免除。盡管如此，在微處理器中以信號(hào)選擇的方式進(jìn)行的多路轉(zhuǎn)換處理也是可能的。
在圖5中說明了在48ms時(shí)間周期上信號(hào)S1、S2以及ctrl的安排。陰影區(qū)域表示切換覆蓋點(diǎn)，在其右邊界和左邊界分別用于H比特和L比特。兩個(gè)信號(hào)耦合在一起。在時(shí)間周期TO內(nèi)，計(jì)算系統(tǒng)等待著來自S1(ctrl＝H)的一個(gè)正沿。如果這一動(dòng)作發(fā)生，那么就切換到第二信道上(ctrl＝L)并且S1的狀態(tài)被詢問。信號(hào)中的下一個(gè)變化，如圖5中的動(dòng)作2或3所示，是由微處理器加以寄存并如圖中區(qū)域所示的那樣加以轉(zhuǎn)換。圖中的各項(xiàng)(動(dòng)作2，3以及動(dòng)作4，5及其后續(xù)項(xiàng))表示可能的信號(hào)變化點(diǎn)，但是與邏輯狀態(tài)無關(guān)，它們將要么是動(dòng)作2要么是動(dòng)作3。
權(quán)利要求
1.一種螺旋掃描、磁帶記錄的方法，用于模擬和/或數(shù)字信號(hào)，具有一個(gè)附加的縱向磁道頭、有關(guān)的記錄/重放放大器以及一個(gè)時(shí)間記錄器裝置，其特征在于一個(gè)時(shí)間碼信息項(xiàng)被劃分成多個(gè)重要性不同的組，這些組被記錄，并且在空間上和/或在頻率上被移位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于空間上的分離是通過分開成兩個(gè)信道來完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)行各組時(shí)間上的分離和/或使各組的信號(hào)在時(shí)間上相互耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于一個(gè)計(jì)數(shù)步驟在輸入信號(hào)的H狀態(tài)下增加，在L狀態(tài)下減少，計(jì)數(shù)器的讀取被存儲(chǔ)在每一正沿上，并且計(jì)數(shù)器被清零。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于對(duì)于25幀脈沖中的每一個(gè)，存在著一個(gè)6比特的幀面，該幀面與來自磁道(S1)的幀信息的每一項(xiàng)同步地開始，但是終止于幀間隔的截止之前。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，對(duì)于磁道1(S1)的信號(hào)的值25%、50%、75%，以及對(duì)于磁道2(S2)的信號(hào)的值33%、66%是從一個(gè)時(shí)鐘中產(chǎn)生的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，來自磁道1的信息項(xiàng)用于同步并且時(shí)間記錄器的值載帶著一個(gè)較低的分辨率(h/m/s)，而磁道2載帶著有關(guān)的高分辨率的時(shí)間信息項(xiàng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于對(duì)于細(xì)微分辨率記錄高頻信號(hào)，對(duì)于正常分辨率記錄低頻信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于一個(gè)分別為3比特的對(duì)稱的序列被對(duì)稱地插入到或加入到磁道1(S1)的一個(gè)沿的前面和后面，和/或這些比特的每一個(gè)構(gòu)成具有脈沖與間歇比率為50%的振蕩鏈。
10.用于權(quán)利要求1所述方法的電路，其特征在于提供有一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器，它借助于一個(gè)信號(hào)(ctrl)按照預(yù)定的計(jì)劃將這些信號(hào)中的一個(gè)轉(zhuǎn)換成一個(gè)微處理器的高分辨率測(cè)試輸入，和/或在微處理器中產(chǎn)生一種以信號(hào)選擇形式產(chǎn)生的多路轉(zhuǎn)換處理。
全文摘要
在已知的在VHS記錄裝置中的縱向磁道上記錄時(shí)間信息項(xiàng)的方法，磁帶回倒過程中，信息僅僅只能瞬時(shí)地被檢測(cè)或者極為粗糙地被分辨。本發(fā)明的目的是要提供一個(gè)用于視頻和音頻信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)，它使得高分辨率的時(shí)間信號(hào)項(xiàng)的記錄成為可能。其中，將一個(gè)時(shí)間碼信息項(xiàng)分成重要性不同的組，這些組被記錄，在空間上和/或在頻率上被分離。本發(fā)明特別用于D-HD VHS記錄器。
文檔編號(hào)G11B27/28GK1089050SQ93120820
公開日1994年7月6日 申請(qǐng)日期1993年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月12日
發(fā)明者喬爾根·卡登, 格哈德·雷奈爾, 彼德·馬爾 申請(qǐng)人:德國湯姆森-勃朗特有限公司