DE3038396A1 - Verbessertes aufzeichnungs- und wiedergabesystem fuer digitalisierte videosignale - Google Patents

Description

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RCA 73,862

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Verbessertes Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem für digitalisierte Videosignale

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Codierung eines Digital signals auf einem Videosignal und auf einer Anordnung zur Feststellung des Digitalsignals hieraus. Die Erfindung ist besonders nützlich für Bildplattensysteme.

Ein Bildplattenspieler wandelt auf einer Aufzeichnungsplatte aufgezeichnete Parameter in ein normgemäßes Fernsehsignal um, was den Antennenanschllissen eines Fernsehempfängers zugeführt werden kann. Vor der Aufzeichnung wird das Videosignal bei der hier erörterten bevorzugten Ausführungsform eines Bildplattensystems entsprechend der mit verdeckten Farbträger (buried subcarrier) arbeitenden Technik verarbeitet, wie es von D.H. Pritchard im U.S. Patent 3,872,498 mit dem Titel "Color information translation systems" vom 18.März 1975 beschrieben ist. Im Abspielgerät demoduliert eine Videosignalverarbeitungsschaltung das aufgezeichnete FM-modulierte Videosignal und trennt die Färb- und Leuchtdichteinformation. Diese Trennung erfolgt durch Kammfilterung, wie in der US-Patentschrift 3,996,606 mit dem Titel

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"Comb Filter for Video Processing" vom 7.Dezember 1976, von D.H. Pritchard beschrieben. Dann wird das Farbsignal durch Oberlagerung im Frequenzspektrum zur normgerechten Farbträgerfrequenz verschoben und mit dem Leuchtdichtesignal kombiniert. Das resultierende Videosignalgemisch wird im Frequenzspektrum weiterhin auf eine übliche Kanalfrequenz verlagert, so daß es auf einen üblichen Fernsehempfänger wiedergegeben werden kann.

Zusätzlich zu der Videosignal verarbeitung ist es wünschenswert, den Bildplattenspieler mit verbesserten Eigenschaften zu versehen, wie die Feststellung von blockierten Rillen und das Obersetzen über solche Rillen, die automatische Feststellung des Programmendes und die Anzeige der Programmspielzeit. Mit "blockierter Rille" ist hier ein Zustand gemeint, bei welcher ein Fehler in der Platte oder Verunreinigungen auf deren Oberfläche ein Zurückspringen des Abtaststiftes im Programm verursachen.

Die Feststellung blockierter Rillen ist besonders wichtig, da blockierte Rillen den Programmfortschritt verzögern, bis der Betrachter oder irgendein Mechanismus den Abnehmer jedesmal, wenn ein solcher Fehler auftritt, über die blockierte Rille hebt. Selbst bei Systemen, wo der Abnehmer ein in einem angetriebenen Wagen sitzender Abtaststift ist und der Wagenantrieb den Abtaststift aus der blockierten Rille herausdrückt, tritt eine beträchtliche Programmunterbrechung auf. Bei der Feststellung einer blockierten Rille kann eine Anstoßvorrichtung für den Abtaststift benutzt werden, um diesen automatisch über den Plattenfehler hinwegzubefordern. Wenn das System eine blockierte Rille zeitig genug feststellt, dann kann der Abtaststift schnell über den fehlerhaften Bereich bewegt werden, ohne daß der Betrachter eine nennenswerte Unterbrechung feststellt.

Am Ende des Programmes ist eine positive Feststellung des Programmendes dem einfachen Verschwinden des Signals vorzuziehen. Auf diese Weise erhält der Betrachter vom Plattenspieler unmittelbar einen Hinweis, die Bildplatte zu wechseln oder umzudrehen. Ein Anzeiger für die Programmspielzeit ist für den Betrachter ebenfalls nützlich, insbesondere, wenn er auf eine gewünschte Programmstelle zurückkehren will.

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Die oben genannten Eigenschaften sowie andere nützliche Eigenschaften sind bei der hier beschriebenen bevorzugten AusfUhrungsform verwirklicht durch Aufzeichnung des Videosignals als Digital information. Im einzelnen wird jedem Halbbild (oder einer anderen markanten Stelle, wie etwa jeder Rillenwindung) eine Digital nummer zugeordnet. Die Programmspielzeit wird berechnet durch Division der Halbbildnummer durch eine Konstante. Eine blockierte Rille läßt sich dann grundsätzlich dadurch feststellen, daß mindestens zwei dicht aufeinanderfolgende Halbbildnummern festgestellt werden. Es sei an dieser Stelle verwiesen auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung "Track error correction system, as for video disc player" von J.Rustman and M.Mindel(US Ser.No. 84,386 - RCA 73317), wo eine detailliertere Behandlung der Probleme blockierter Rillen zu finden sind.

Zusätzlich zu der Halbbildnummer wird eine weitere, hier als Bandnummer bezeichnete Digitalzahl aufgezeichnet, welche die Art des Programm-Materials angibt. Beispielsweise erhält man eine Programmende-Anzeige durch Feststellen einer charakteristischen Programmende-Bandnummer. Das Digital format hat unzugeordnete Reserveinformationsbits, welche eine spätere Ausdehnung für weitere zukünftige Merkmale erlaubt.

Aus den vorstehenden Betrachtungen ergibt sich der Wunsch nach der Entwicklung eines Systems zur Aufzeichnung des Videosignals in Digitalzahlen bestimmter Form. Es ist von anderen bei der Bildplattenaufzeichnung bekannten Systemen mit digital dargestellten Videosignalen bekannt, daß man während einer oder mehrerer im Vertikalaustastintervall auftretender Horizontalzeilen eine voraufgezeichnete Digital information vorgesehen werden kann. Bekannte Systeme benutzen die Vertikal- und/oder Horizontalsynchronisierung für die Synchronisation des Datenuntersystems des Abspielgerätes mit dem voraufgezeichneten Datenintervall. Da ein Bildplattensignal während des Abspielens Zeitbasisveränderungen unterworfen ist, benutzen einige dieser Systeme selbst-getaktete Signalformen zur Abtastung der einzelnen Bits. Ein typisches Beispiel einer selbsttaktenden Signalform in einem bekannten Bildplattensystem ist die Miller-Codierung. Bei dieser zeigen Signal übergänge in regelmässigen Intervallen den Beginn einer Taktperiode an und Obergänge (oder ihr Fehlen) zwischen Taktübergängen bedeuten Datenbits.

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Ein Nachteil dieser bekannten Systeme besteht darin, daß der Bildplattenspieler eine spezielle Schaltung zum Trennen des Digitalbitflusses benötigt. Wenn beispielsweise die Daten synchron mit der Vertikal synchronisierung sind, dann wird die Vertikalsynchronisierung festgestellt. Da die Vertikalsynchronisierung normalerweise bei einem Bildplattenspieler nicht benutzt wird, benötigt man einen eigenen Detektor. Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme besteht darin, daß Impulsflanken nicht genügend genau als Zeitbezug für die Abtastung von Digitaldaten sind. Bildplattenstörungen sehen häufig Synchronsignalen ähnlich, und daher ist es wünschenswert, Videosynchronisationssignale zur Synchronisierung eines digitalen Untersystems mit dem Videosignal vollständig zu vermeiden. Auch erfordern die selbsttaktenden Signalformen einen komplexeren Detektor, und ihre Datenrate ist im allgemeinen kleiner als bei nicht selbsttaktenden Signalformen.

Bei der hier beschriebenen Erfindung wird der Videoträger durch einen Digitaldatenfluß in Synchronismus mit dem Farbträgersignal während einer Horizontalzeile moduliert. Daten werden als ein Leuchtdichtewert dargestellt. Um das Digitalsystem an das Videosystem anschließen zu können, tastet man das Videosignal unter Verwendung des FärbträgerosziIlators als Taktgeber ab.

Die Horizontal zeile neben der Daten enthaltenden Zeile hat einen konstanten Leuchtdichtepegel (schwarz). Eine solche Anordnung erlaubt die Verwendung eines im Bildplattenspieler schon zur Verfügung stehenden Signal als Datensignal, nämlich das auf das Farbsignal bezogene Ausgangssignal des Kammfilters (welches nachfolgend als verarbeitetes Videosignal bezeichnet wird). Das verarbeitete Videosignal wird als Daten angesehen und kontinuierlich mit der Taktfrequenz des Farbträgersignals abgetastet. Da das Kammfilter eine Zeile von der benachbarten Zeile subtrahiert, ist das verarbeitete Videosignal auf sich selbst bezogen, und damit entfällt eine Quelle von Datenfehlern, die durch Verschiebungen des Gleichspannungspegels des Videosignals verursacht werden.

Zur Synchronisierung des Digital systems mit aufgezeichneten Daten wird ein Startcode benutzt. Das Digitalsystem tastet kontinuierlich ab, um den

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ersten Startcode zu finden. Danach speichert das Digital system den Rest der digitalen Nachricht und unterbricht die Datenabtastung. Eine Mikroprozessorsteuerschaltung wird benutzt zur Berechnung der etwaigen Zeit des Auftretens des nächsten Startcodes. Das Digital system beginnt die ankommenden Daten kurz vor der erwarteten Zeit des Auftretens der nächsten , Daten enthaltenden Horizontalzeile abzutasten. Auf diese Weise synchronisiert das Digitalsystem sich selbst wieder auf die einlaufenden Daten bei jedem Halbbild. Gleichzeitig vergrößert die Störunempfindlichkeit des Systems die Unempfindlichkeit des Digitalsystems gegen Eingangssignale , während derjenigen Zeit, wo keine Daten erwartet werden.

Demgemäß zeigt sich die Erfindung in einem digitalen Bildplattenaufzeichnungs- und Wiedergabesystem, bei dem die Trennstelle zwischen Video und Digitalform so ausgebildet ist, daß man sich nicht mehr auf Vertikal oder Horitzonal-Synchronimpulse verlassen muß, sondern leicht verfügbare Signale benutzt, die während der Videosignal verarbeitung erzeugt werden, um die aufgezeichnete Digital information zu ermitteln.

Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt in einem Bildplattenaufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung einer Horizontalzeile eines Videosignals, das mit einer Digital information moduliert ist, die neben einer Horizontal zeile konstanter Helligkeit des Videosignals liegt.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung liegt in einem Bildplattenaufzeichnungsverfahren, bei dem einzelne Bits der Digital information synchron mit dem Farbträger des Videosignals aufgezeichnet werden.

Ebenfalls ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung liegt in einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bildplattenwiedergabe, bei dem das Digitalinformationssignal festgestellt wird durch Speicherung einer Horizontalzeile des Videosignals und Subtrahierung der gespeicherten Horizontal zeile von einer benachbarten Zeile des Videosignals.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bildplattenwiedergabe, bei dem einzelne Bits der Digitalinfor-

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mation ermitteln werden durch Abtastung des Digital informationssignals synchron mit dem Farbträger des Videosignals.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung liegt auch in einem Verfahren und einer Einrichtung zur Synchronisierung des Digital systems mit einem aufgezeichneten Videosignal, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Feststellen einer ersten digitalen Nachricht durch kontinuierliches Abtasten von im aufgezeichneten Videosignal codierten Bits, bis eine erste digitale Nachricht empfangen oder erhalten wird, durch zeitliche Definierung eines Torzeitintervalles von etwa der Länge eines Halbbildzeitintervalles nach Beginn jeder eine digitale Nachricht enthaltenden Horizontalzeile, Definition eines Datenfensterzeitintervalls, das vor dem Ende des Torzeitintervalls beginnt, aber über dieses hinausreicht, und Feststellung, ob innerhalb des Datenfensterzeitintervalls eine nachfolgende Digitalnachricht festgestellt wird.

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In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung eines Fernsehsignals mit dem Vertikalaustastintervall zwischen ungeraden und geraden Halbbildern;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Digitaldatenschemas, wie es bei dem offenbarten Aufzeichnungsverfahren benutzt ist; Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Bildplattencodierers; Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Bildplattenspielers;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches den Digitaldatengenerator des Bildplattencodierers gemäß Fig. 3 in mehr Einzelheiten zeigt;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches mehr Einzelheiten des Informationspuffers für den Bildplattenspieler gemäß Fig. 4 zeigt;

Fig. 7 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Erzeugung eines Fehl erprüfcodes von den Informationsbits für den Bildplattencodierer gemäß Fig. 5;

Fig. 8 ein teilweise in Blockdarstellung ausgeführtes Schaltbild des Informationspuffers für den Bildplattenspieler gemäß Fig. 4;

Fig. 9 eine Ausführungsform eines Empfangssteuerzählers für den in Fig. 8 gezeigten Informationspuffer;

Fig. 10 ein ZustandsUbergangsdiagramm für die Mikroprozessor-Steuerschaltung gemäß Fig. 4 und

Fig. 11 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Programmalgorithmus für die Mikroprozessor-Steuerschaltung gemäß Fig. 4.

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Signa!schema

Fig. 1 zeigt besondere Einzelheiten eines NTSC-Fernsehsignals im Schema gemä'3 der verdeckten Farbträgertechnik, wie sie in der US-PS 3 872 498 von D. Pritchard mit dem Titel "Color information translating systems" beschrieben ist. Die miteinander verschachtelten ungraden und geraden Halbbilder sind durch ein Vertikalaustastintervall voneinander getrennt. Der Fernsehfachmann erkennt leicht das übliche Vertikalaustastintervall, das ein erstes Austastimpulsintervall, ein Vertikalsynchronisierintervall und ein zweites Ausgleichsimpulsintervall, dem eine Anzahl von Horizontalzeilenintervallen zum Beginn jedes neuen Halbbildes folgen, enthält. Wie Fig. 1 zeigt, beginnt die Videosignal information in der Zeile 22' des Halbbildes 1 und in der Zeile 284' des Halbbildes 2.

Die der Halbbildnummer entsprechende Digital information erscheint in der Zeile 17' des Halbbildes 1 und in der Zeile 280' des Halbbildes 2. Digitalinformation könnte genauso gut in andere Zeilen des Vertikalaustastintervalls eingefügt werden. Um Einzelheiten des Digitalsignalschemas zu zeigen, ist in Fig. 2 der Zeitmaßstab während der Daten enthaltenen Horizontalzeile (Zeile 17' oder Zeile 280') gedehnt.

Daten werden als Leuchtdichtepegel dargestellt: 100 IRE-Einheiten bedeuten eine logische EINS und 0 IRE-Einheiten (Austastpegel) eine logische NULL. Das erste Datenbit folgt dem üblichen Horizontalsynchronimpuls 140 und dem Farbsynchronsignal 142. Die Frequenz des Farbsynchronsignals 142 beträgt etwa 1,53 MHz, also die Frequenz des verdeckten Farbträgers. Jedes Datenbit wird synchron mit dem verdeckten Farbträgersignal von 1,53 MHz übertragen. Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt jede Digitalnachricht einen 13-Bit-Startcode, der mit B(x) bezeichnet ist, einen 13-Bit-Redundanz-Fehlerprüfcode, der mit C(x) bezeichnet ist, und 51 Informationsbit, die mit I(x) bezeichnet sind. Der Beginn der nächsten HorizontalzeiIe ist gekennzeichnet durch den nächsten Horizontalzeilensynchronimpuls 140a und das Farbsynchronsignal 142a. Somit sind die einzelnen Datenbits synchron mit dem Farbträger und die gesamte

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digitale Nachricht ist synchron mit dem Vertikalsynchronimpuls. Die Datenfrequenz kann ein Vielfaches oder ein (ganzzahliger) Bruchteil einer geeigneten Farbträgerfrequenz sein. Natürlich können auch andere Leuchtdichtewerte den Logikwerten EINS und NULL zugeordnet werden, oder ein gegebener Leuchtdichtepegel kann durch mehr als ein Bit bezeichnet werden.

Bei dem hier beschriebenen System wird zur Synchronisierung des Datensystems mit der Digitalnachricht ein Startcode benutzt, und damit vermeidet man die Notwendigkeit, die Flanke des Horizontal- oder Vertikalsynchronimpulses feststellen zu müssen. Synchronisierfehler bei einem seriell arbeitenden Digital datensystem führen zu (Voll-)Bildfehlern, wo also die empfangenen Daten um ein oder mehr Bits aus ihrer richtigen Lage verschoben sind. Bisher bekannte Systeme zur Aufzeichnung von Digitaldaten in einer für Bildplatten codierten Form haben gezeigt, daß die Flanken der Synchronimpulse als Zeitbezug nicht zuverlässig sind und zu Fehlern des Vollbildes führen. Startcodes haben sich als zuverlässiger erwiesen.

Der speziell gewählte Startcode 1111100110101 ist einer der in der Radar- und Sonartechnik bekannten Barker-Codes, wie sie beispielsweise in dem Buch "Group Synchronization of Binary Digital Systems" von R. H. Barker, 1953 bei Academic Press, New York, beschrieben sind. Barker-Codes sind so gewählt, daß die Autokorrelationsfunktion eines einen Barker-Code enthaltenden und gegenüber sich selbst verschobenen Signals bei Koinzidenz maximal, andernfalls dagegen minimal ist. Das bedeutet, daß bei Zuordnung eines Wertes von +1 oder -1 zu jedem Bit im Startcode und Berechnung der Summe der jeweiligen Bitprodukte für jede Verschiebungsposition des Startcodes gegenüber sich selbst eine solche Autokorrelationsfunktion ein scharfes Maximum im Koinzidenzfalle ergibt. Insbesondere ergibt ein Barker-Code bei Verschiebung um irgendeine ungerade Anzahl von Stellen gegenüber sich selbst eine Autokorrelation von 0. Eine Verschiebung eines Barker-Codes um irgendeine gerade Anzahl· von Stellen gegenüber sich selbst ergibt eine Autokorrelation von -1. Wenn jedoch Koinzidenz herrscht, ergibt die Autokorrelation den Wert N, wobei N die Anzahl von Bits im Barker-Code ist. Wenn also mit anderen Worten

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ein Barker-Code um irgendeine Anzahl von Stellen gegenüber sich selbst verschoben wird, dann unterscheidet er sich um eine maximale Anzahl von Bitpositionen. Beim Vorhandensein von Rauschen verringert diese Eigenschaft die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Startcodeermittlung im Vergleich zu einem willkürlich gewählten Startcode.

Die Informationsbits I(x) enthalten eine Halbbildnummer, eine Bandnummer und einen Raum für Informationsbits für spätere Erweiterung. Die Halbbildnummern kennzeichnen jedes Halbbild des Videosignals durch eine individuelle 18-Bit-Binärzahl. Am Beginn der Bildplatte ist das erste Halbbild des Videoprogramms das Halbbild "null". Danach wird jedes Halbbild aufeinanderfolgend in ansteigendem Sinne numeriert. Die Bandnummern beziehen sich auf das aufgezeichnete Videosignal in einer Gruppe benachbarter Windungen der Spiralrille, die eine bandförmige Gestalt bilden. Das gesamte Material in einem solchen Rillenband wird durch eine gemeinsame Bandnummer identifiziert. Als ein Beispiel für die Bandnummernanwendung sei erwähnt, daß das Videosignal, nachdem das Ende des Videoprogrammaterials aufgezeichnet ist, die Bandnummer "dreiundsechzig" hat. Der Bildplattenspieler fühlt das Band dreiundsechzig als Ende des Programms und reagiert darauf durch Abheben des Abtasters von der Platte.

Der Fehl erprüfcode C(x) wird aus I(x) im Bildplattenaufzeichnungsgerät berechnet. Zu diesem Zweck wird I(x) mit einer Konstante H(x) multipliziert. Das erhaltene Produkt wird durch eine andere Konstante g(x) dividiert, und nach dieser Division wird der Rest (der Quotient wird nicht benutzt) zu einer dritten Konstanten M(x) addiert und man erhält C(x).

Im Bildplattenspieler wird die abgenommene Information auf Fehler geprüft, in dem man die gesamte Information einschließlich des Startcodes durch die erwähnte Konstante g(x) dividiert. Wenn der Rest gleich dem Startcode B(x) ist, dann wird die Information als fehlerfrei angesehen. Die Konstanten H(x) und M(x) werden so gewählt, daß der Rest der gesamten Information den Startcode ergibt. Die Konstante g(x), die sowohl bei der Bildplattenaufzeichnungsapparatur wie auch beim Bildplattenspieler benutzt wird, wird als das Generatorpolynom des Codes bezeichnet. Es wird ein spezifischer Wert g(x)

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gewählt, der zu einem Code führt, mit Hilfe dessen sich Fehler feststellen lassen, was besonders vorteilhaft bei Verwendung bei einem Bildplattenmedium ist. In dem hier beschriebenen System werden die oben angeführten Addition-, Multiplikations- und Divisionsvorgänge entsprechend speziellen Regeln durchgeführt, die auf die Geräte zugeschnitten sind, mit denen sie ausgeführt werden sollen. Die Fehlercodierung wird in größeren Einzelheiten später noch im Zusammenhang mit den Geräten für Codierung und Decodierung erläutert werden.

Ein Blockschaltbild eines Videoplattencodierers ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Bildsignalgemisch von einer Quelle 30 wird in einer Addierschaltung 36 mit einem von einem Digital datengenerator 38 über eine Leitung 37 zugeführten, Digitaldaten darstellenden Bitstrom linear kombiniert. Eine Synchronisierschaltung 32 liefert einen Farbträger und Synchronisierimpulse, so daß die von dem Digitaldatengenerator 38 erzeugten Datenbits synchron mit dem am Anschluß 31a vorhandenen Farbträger sind und die Digital information in der richtigen Horizontalzeile des Vertikalaustastintervalls codiert wird. Auf der Datenleitung 39 auftretende und die Halbbildnummer sowie die Bandnummer darstellende Informationsdaten werden von einer Einrichtung 34 geliefert. Die Verwendung der Information über die Halbbildnummer und die Bandnummer wird im Zusammenhang mit dem Mikroprozessorprogramm (Fig. 10 und 11) erläutert werden. Die Digital daten und das Videosignal werden in der Addierschaltung 36 miteinander kombiniert. Eine weitere Signalverarbeitungsschaltung 40 bereitet das zusammengesetzte Videosignal für das Aufzeichnungsmedium vor: Diese zusammengesetzte Bildsignal ist vom Typ mit verdecktem Farbträger und wird unter Benutzung von Frequenzmodulationstechniken aufgezeichnet.

Bei dem Bildplattenspieler gemäß Fig. 4 wird das Frequenzmodulationssignal mit Hilfe einer einen Abnehmerwandler und einen Abtaststift enthaltenden Abtasteinrichtung 20 abgetastet und mittels einer Videosignalverarbeitungsschaltung 18 in ein normgerechtes Fernsehsignal zur Wiedergabe mit einem üblichen Fernsehempfänger umgewandelt. Die Videosignal Verarbeitungsschaltung 18 enthält eine Schaltung, die unter Steuerung durch das Farbsynchronsignal

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einen 1,53 MHz-Oszillator mit dem Farbträger phasensynchronisiert. Der Farboszillator wird zusätzlich zu seiner üblichen Verwendung für die Demodulierung der verdeckten Farbträgerschwingung zur Lieferung eines digitalen Taktsignals herangezogen, das auf der Leitung 72 erscheint. Die Videosignalverarbeitungsschaltung 18 enthält ferner Einrichtungen zur Demodulierung des Videoträgers und Kammfilterung des demodulierten Videosignals. Ein Kammfilter 19 subtrahiert zwei aufeinanderfolgende Halbbildzeilen, und das Subtraktionsergebnis erscheint auf der Leitung 70 als verarbeitetes Videosignal. Da die Zeile 16", in welcher der Schwarzpegel herrscht, von der Zeile 17' subtrahiert wird, die mit Digitaldaten moduliert ist, sind die verarbeiteten Videosignale auf der Leitung 70 die wiedergewonnenen Digitaldaten. Natürlich kann die Zeile 16' irgendeinen konstanten Leuchtdichtepegel beinhalten. Wenn die der Datenzeile 17' nachfolgende Zeile 18' eine Zeile konstanter Leuchtdichte (einschließlich schwarz) ist, dann stellt das folgende Ausgangssignal des Kammfilters während der Zeile 18' wiederum wiedergewonnene Digitaldaten, jedoch invertiert, dar. Durch Subtraktion einer Zeile von einer benachbarten Zeile konstanter Leuchtdichte wird das wiedergewonnene Digital signal auf sich selbst bezogen, und Datenfehler infolge von Verschiebungen des Gleichspannungspegels im Videosignal werden eliminiert. Wenn es erwünscht ist, Daten in aufeinanderfolgenden Zeilen unterzubringen anstatt Daten neben Zeilen konstanter Leuchtdichte zu haben, dann wären Einrichtungen erforderlich, welche das Videosignal auf einen vorbestimmten Leuchtdichtepegel oder einen Gleichspannungsbezugspegel beziehen, damit sich der Digital datenfluß von dem Videosignal trennen läßt.

Aus Fig. 4 kann man sehen, daß der Informationspuffer 16 bei Zuführung des verarbeiteten Videosignals auf der Leitung 70 und des 1,53 MHz-Taktsignals auf der Leitung 72 Digitaldaten aus dem Videosignal extrahiert. Der Puffer wird gesteuert durch ein vom Mikroprozessor 10 über die Leitung 71 zugeführtes digitales BinärsteuersignaT. Ein Binärzustand des Steuersignals auf der Leitung 71 läßt den Informationspuffer 16 Daten aufnehmen. Beim anderen Binärzustand konditioniert das Steuersignal auf der Leitung 71 den Informationspuffer 16 für die übertragung der empfangenen Daten zum Mikroprozessor 10. Wenn das Steuersignal auf der Leitung 71 einen hohen Pegel hat, dann öffnet sich der Informationspuffer 16 für die Abfühlung ankommender Daten auf der das verarbeitete Videosignal führenden Leitung 70 unter Verwendung

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des 1,53 MHz-Signals auf der Leitung 72 als Taktsignal. Nach Aufnahme einer vollständigen Information oder Nachricht liefert das Zustandssignal auf der Leitung 75 eine Anzeige darüber, daß die Information vollständig ist. Zur übertragung der Information zum Mikroprozessorspeicher wird das Steuersignal auf der Leitung 71 auf einen niedrigen Pegel gebracht. Dadurch wird der Informationspuffer 16 gesperrt und die internen Steuerschaltungen zurückgesetzt, und die Ergebnisse der Informationsfehlercodeprlifung auf die Zustandsleitung 75 geschaltet. Wenn das Zustandssignal anzeigt, daß die Information gültig ist (wenn also die Fehlercodeprüfung eine Gültigkeit ergibt), dann wird der Mikroprozessor 10 für die übertragung von Daten im Informationspuffer 16 zum Mikroprozessor 10 programmiert. Der Mikroprozessor liefert ein externes Taktsignal auf der Leitung 73 für den Datentransfer vom Informationspuffer 16. Bei jedem Taktimpuls wird ein Bit der Daten auf der Leitung 74 aus den Informationspuffer heraus-und in den Mikroprozessor 10 hineingeschoben. Wenn sämtliche Daten in den Mikroprozessor 10 überführt sind, dann ist das Programm fertig für eine weitere digitale Information bzw. Nachricht, auf der Steuerleitung 71 erscheint wieder ein hoher Pegel und der Vorgang wiederholt sich.

Der Mikroprozessor 10 steuert-über den Informationspuffer 16 die Austastung der Zeile 17' (oder Zeile 280') aus dem Videosignal. Die erste digitale Information wird erhalten durch ständiges Absuchen des Videosignals nach einem Startcode. Danach wird der Informationspuffer 16 gesperrt. Dann wird der Informationspuffer, gesteuert durch das zeitliche Auftreten der ersten digitalen Nachricht, für etwa sechs Zeilen geöffnet, ehe die nächste digitale Nachricht erwartet wird. Wenn keine gültige Nachricht gefunden wird, dann wird der Informationspuffer 16 etwa sechs Zeilen nach dieser erwarteten Zeit des Auftretens gesperrt. Wird dagegen eine gültige Digitalnachricht gefunden, dann wird der Informationspuffer 16 gesperrt, und aufgrund des Zeitpunkts des Auftretens der derzeitigen Digitalnachricht wird die neue Zeit für das Auftreten der nächsten Digitalnachricht errechnet. Auf diese Weise öffnet der Mikroprozessor 10 ein Tor oder Datenfenster von etwa zwölf Zeilen Breite, welches zentrisch um die erwarteten Daten herum liegt.

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§538396

Das Zeitintervall von der Mitte des einen Datenfensters zum nächsten ist etwa das Zeitintervall eines Videohalbbildes. Die Breite des Datenfensters wird so gewählt, daß für den Fall der ungünstigsten zeitlichen Verhältnisse die erwarteten Daten in das Datenfenster fallen. Quellen von Zeitfehlern, wie sie noch erläutert werden, sind: Das begrenzte Auflösungsvermögen des Digitalzeitgebers, die Driftrate des Zeitgebers, Programmunsicherheiten bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Auftretens der derzeitigen Daten, Zeitdifferenzen zwischen ungraden und geraden verschachtelten Halbbildern. Anpassungen für die Verwendung anderer Mikroprozessoren und/oder Zeitgeber können durchgeführt werden durch entsprechende Justierung der Breite des Datenfensters. Das Mikroprozessorprogramm, welches die Logik für das Suchen von Daten und die Zentrierung des Datenfensters steuert, wird anschließend im Zusammenhang mit den Fig. 10 und 11 beschrieben.

Der Mikroprozessor 10 reagiert auch auf die Einsteller 14 am Bedienungsfeld des Plattenspielers (Auflegen, Pause und Abtasten) zur Betätigung des Spielermechanismus 12 und Ansteuerung des Anzeigefeldes 22 des Spielers entsprechend einem vorbestimmten Programm, wie ebenfalls noch erörtert werden wird. Der Spielermechanismus ist weiterhin mit mindestens einer Verschiebeeinrichtung für den Abtaststift versehen, die durch den Mikroprozessor 10 betätigt wird. Eine solche Verschiebebeeinrichtung arbeitet piezoelektrisch, elektromagnetisch oder in anderer Weise und versetzt den Signal abnehmer in benachbarte Rillen oder Signalspuren der Bildplatte. Die Verwendung einer solchen Verschiebe- oder Umspringeinrichtung für das Verlassen blockierter Rillen wird anschließend ebenfalls in Verbindung mit den in den Fig. 10 und 11 gezeigten Flußdiagrammen beschrieben.

Fehlercode

Wie bereits gesagt wurde, benutzt ein Bildplattenaufzeichnungsgerät die Informationsbits I(x) zur Berechnung von C(x). Wegen der großen Anzahl von Potential kombinationen - I(x) und C(x) sind zusammen 64 Bits lang - und wegen des Wunsches die Fehlerfeststellungs- und Korrektureigenschaften eines gegebenen Codes ohne Zuhilfenahme einer Aufzählung zu bestimmen, werden

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Fehlercodes mathematisch behandelt. Eine generelle mathematische Entwicklung der Ringtheorie und Galois'scher Felder GF(2^m), die generell für Fehlercodes anwendbar sind, findet sich in der Veröffentlichung "Error Correcting Codes" von W-. Wesley Peterson in der MIT Press, Cambridge, Mass. Für die hier vorliegenden Zwecke läßt sich die Fehlercodierung in der Bildplatte am besten anhand einiger einfacher Definitionen verstehen.

Eine digitale Nachricht, die EINSen und NULLen enthält, kann betrachtet werden als Darstellung eines algebraischen Polynoms, welches Potenzen von χ enthält. Die Koeffizienten der jeweiligen Potenzen von χ sind die einzelnen Bits der Nachricht. Beispielsweise kann die 4-Bit-Nachricht 1011 dargestellt werden durch d3s Polynom P(x) der Form

P(x) = 1·χ³+0·χ²+1·χ+1·χ°
= x³+x+1.

Wendet man diesen Ausdruck auf den Startcode 1111100110101 an, dann ergibt sich

Die höchste Potenz von χ wird der Grad des Polynoms genannt. Im obigen Beispiel ist B(x) ein Polynom zwölften Grades.

Polynome können addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert werden nach den üblichen Regeln der Algebra, außer daß Koeffizienten in Modulo-2-Ausdrücken geschrieben werden können. Eine Kurzschreibweise für den Rest eines Polynoms nach Division durch ein anderes Polynom wird durch Klammern angegeben. Wenn

P(x) _ _nm . r(x)

und der Rest r(x) einen Grad niedriger als der Divisor g(x) ist, dann ist [P(X)) = r(x).

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Bei der Bildplattenaufzeichnungsvorrichtung wird die gesamte auf der Bildplatte aufgezeichnete Nachricht oder Information ausgedrückt durch ein Polynom T(x). Aus Fig. 2 ergibt sich

T(x) = B(x)x⁶⁴+C(x)x⁵¹+I(x). (1)

Der Term χ verschiebt B(x) um 64 Bits, weil B(x) am Anfang des Daten-Schemas liegt. Entsprechend verschiebt der Term χ C(x) um 51 Bits, um darzustellen, daß C(x) vor I(x) aufgezeichnet ist. Gemäß der beschriebenen Anlage berechnet die Aufzeichnungseinrichtung einen Wert für C(x) so, daß die gesamte Nachricht T(x) einen Rest gleich B(x) ist,nachdem sie durch g(x) geteilt ist. Nimmt man C(x) von der Form an

C(x) = [Kx)-H(x)] + M(x), (2)

dann sind H(x) und M(x) konstante Polynome, die so gewählt sind, daß

Es läßt sich zeigen, daß die Gleichungen (1), (2) und (3) nach Lösung für die konstanten Polynome H(x) und M(x) ergeben

H(x) - [x¹²⁷]

M(x) = [B(x)x¹³+B(x)x¹²⁷].

Fig. 7 enthält eine Tabelle, in der gewählte Werte für B(x) und g(x) ebenso wie die abgeleiteten Werte für H(x) und M(x) aufgeführt sind. Die Bits höherer Ordnung sind in Fig. 7 rechts dargestellt, so daß dieselbe Reihenfolge haben, in der die Flipflop-Speicherelemente in dem logischen Diagramm derselben Figur erscheinen.

Im Bildplattenspieler wird die aufgezeichnete Digital information von den elektronischen Schaltungen des Spielers gelesen. Die auf der Bildplatte aufgezeichneten Daten sind T(x). Die vom Plattenspieler gelesenen Daten sind R(x). Wenn zwischen Aufnahme und Wiedergabe keine Fehler auftreten, dann ist T(x) = R(x). Die erhaltene Nachricht R(x) wird auf Fehler geprüft, indem R(x) durch g(x) dividiert wird. Ist der Rest gleich B(x),

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dem Startcode, dann wird die Information als fehlerfrei angesehen. Wenn andererseits der Rest nicht gleich B(x) ist, dann bedeutet dies einen Fehler.

Die Eigenschaften des in der obengenannten Weise erzeugten Codes hängen von der Wahl von g(x), dem sogenannten Generatorpolynom, ab. Das im Einzelfall für die Bildplatte gewählte Polynom g(x) ist einer von dem Computer berechneten Codes, die Tadao Kasami in seiner Veröffentlichung "Optimum Shortened Cyclic Codes for Burst Error Correction" in den IEEE Transations on Information Theory 1963 beschrieben hat. Ein Farbsynchronsignalfehler in einem Digitalsystem stellt eine Fehlerart dar, bei welcher benachbarte Bits in einer Digitalnachricht verloren sind. Farbsynchronsignal fehl er bilden einen wahrscheinlichen Typ von Übertragungsfehlern bei Bildplatten. Wie Kasami in der erwähnten Literaturstelle zeigt, kann ein Code, der einzelne Farbsynchronsignal fehl er von 6 Bits oder weniger korrigieren kann, unter Verwendung eines Generatorpolynoms folgender Art benutzt werden

g(x) =x¹³ ₊x¹² ₊x¹¹ ₊x¹⁰ ₊x⁷ ₊x⁶ ₊x⁵ ₊xW₊1.

Weiter läßt sich zeigen, daß für dieses Polynom g(x) alle einzelnen Farbsynchronsignalfehler von 13 Bits oder weniger festgestellt werden und mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,988% aller einzelnen Farbsynchronsignalfehler, die langer als 13 Bits sind, ebenfalls festgestellt werden. Der hier beschriebene Bildplattenspieler benutzt nur die Fehlerfeststen eigenschaften des gewählten Codes.

Als ein besonderes Beispiel der Fehlercodeerzeugung sei der Fall angenommen, bei dem die Halbbildnummer 25 000 ist, die Bandnummer 17 und die Zahl der Reservebits 0 ist. Weil 25 000 in Binärdarstellung 000 110 000 101 0ß0 ist und 17 in Binärdarstellung 010 001 ist (Bits höherer Ordnung stehen links), sind die 51 Informationsbits 000 000 000 000 000 000 000 000 000 110 000 110 101 000 010 001. Die Reihenfolge der übertragung geschieht folgendermaßen: Zuerst die Reservebits, dann folgt die Halbbildnummer und dann die Bandnummer, wobei die höchststelligen Bits zuerst übertragen werden. Der Fehlercode für den obengenannten speziellen Ausdruck

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I(x) wird als Rest von I(x) mal H(x) plus M(x) berechnet und dargestellt durch 0111100100010. Das nächste Videohalbbild ist 25 001 oder in Binärdarstellung 000 110 000 110 101 001. Für entsprechende Informationsbits 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 110 000 110 101 001 010 001 ist der richtige Fehlercode 1000101101110. Die vollständige Digital information für das Halbbild 25 001 einschließlich des Startcodes ist damit 1111100110101 1000101101110 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 110 000 110 101 001 010 001, dargestellt in der Reihenfolge der übertragung. Der Startcode ist in den ersten 13 Bits enthalten, der Fehlercode in den nächsten 13 Bits und die 51 Informationsbits sind die letzten. Bei dem Bildplattenspieler wird die oben angegebene Digital information auf Fehler geprüft, in dem die erhaltene Information durch g(x) geteilt wird. Werden keine Fehler festgestellt, dann ergibt sich der Rest zu 1111100110101, welcher genau der Startcode ist.

Geräte

Ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Erzeugung der Funktion T(x) ist in Fig. 5 gezeigt. Unter Steuerung durch die Übertragungssteuerschaltung 50 werden 24 Informationsbits über die Datenleitung 39 und 27 Reserveinformationsbits über die Datenleitung 39a in ein 51-Bit-Schieberegister

44 eingespeichert. Dann wird I(x), das 51 Bits umfaßt, in ein anderes 51-Bit-Schieberegister 52 verschoben.

Zur gleichen Zeit, während der 51 Verschiebeimpulse, berechnet ein Codierer

45 C(x) auf folgende Weise. Die Polynan-Divisions- und -Multiplikationsschaltung 46 berechnet bei der 51-Bit-Serienzuführung von I(x) den Rest von I(x) mal H(x) geteilt durch g(x). Dann wird M(x) in der Polynom-Addierschaltung 48 parallel addiert. Der resultierende Code C(x) wird in ein 13-Bit-Schieberegister 54 eingegeben, und B(x), der Startcode, wird über die Datenleitung 49 in ein anderes 13-Bit-Schieberegister 47 eingegeben. Da der Startcode ein konstanter Digitalwert ist, erfolgt diese Eingabe vorzugsweise über feste Verbindungen mit den parallelen Eingangsleitungen des Schieberegisters 47, im Gegensatz zu einer Programmrealisierung.

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Bei positiver Logikfestlegung sind die entsprechenden Paralleleingänge zum Schieberegister 47 mit Massepotential verbunden, wenn der Startcode eine NULL hat, und mit positivem Potential, wenn der Startcode eine EINS hat. Die Übertragungssteuerschaltung 50 steuert das serielle Herausschieben der gesamten Information T(x), welche in den drei Schieberegistern 52, 54 und 57 enthalten ist, im Synchronismus mit dem Farbträger auf der Leitung 31a. Ein auf der Leitung 33 zugeführter Videosynchronimpuls versorgt die Übertragungssteuerschaltung 50 mit einem Zeitbezugssignal, so daß die digitale Information zum richtigen Zeitpunkt bezüglich des Videosignals übertragen wird.

Eine spezielle Ausführungsform eines Codierers (welche in Fig. 5 mit 45 bezeichnet ist) ist in Fig. 7 gezeigt. Taktgesteuerte Flipflops mit Ausgangsanschlüssen Q₀ bis Q₁₂ bilden einen Restspeicher. Multiplikation durch H(x) und Division durch g(x) werden gleichzeitig bitseriell durchgeführt. Danach wird der Rest an den Ausgängen Q₀ bis Q₁₂ des Restspeichers festgehalten (siehe hierzu Kapitel 7, Seiten 107-114 des bereits erwähnten Buches von Peterson, wo solche Schaltungen generell abgehandelt sind). Um zu erkennen, wie einfach die Schaltung gemäß Fig. 7 Polynome multipliziert und dividiert, sei erwähnt, daß sowohl die Addition wie auch die Subtraktion (der Koeffizienten der Glieder gleicher Potenzen) durch ein EXKLUSIV-ODER-Tor durchgeführt wird. Die Multiplikation von I(x) mit H(x) erfolgt durch entsprechende Verbindungen mit einem oder mehreren EXKLUSIV-ODER-Toren 80 bis 91. Wenn ein Koeffizient H(x), nicht aber g(x), gleich ist (Bitpositionen 1, 3 und 8), dann ist der Eingang I(x) mit einem Eingang eines der ODER-Tore 80, 82 bzw. 87 verbunden. Die Division von I(x) durch g(x) erfolgt durch Multiplikation des Ausgangssignals von Q₁₂ durch g(x) und Subtraktion des resultierenden Produktes vom Inhalt der Speicher Q₀ bis Q₁₂. Wenn ein Koeffizient von g(x), nicht aber H(x), gleich 1 ist (Bitpositionen 4, 7 und 11), dann wird der Ausgang von Q₁₂ mit einem Eingang eines der EXKLUSIV-ODER-Tore 83, 86 bzw. 89 verbunden. Wenn H(x) und g(x) beide gleich 1 sind (Bitpositionen 0,.2, 5, 6, 10 und 12) dann wird der Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Tores 91 mit einem Eingang eines der EXKLUSIV-ODER-Tore 81, 84, 85, 88 bzw. 90 verbunden. Nach 51 Taktimpulsen,

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je einer für jedes Bit von I(x), ist der Inhalt der Speicher Q₀ bis Q₁₂ gleich dem Rest von Ι(χ)·Η(χ) nach Division durch g(x).

Es sei darauf hingewiesen, wie M(x) zum Inhalt des Restspeichers hinzuaddiert wird. Die Addition der Koeffizienten erfolgt in Modulo-2-Arithmetik, die durch die EXKLUSIV-ODER-Funktion durchgeführt wird. Wenn M(x) Koeffizienten von +1 hat, dann wird der komplementäre Ausgang Q des entsprechenden Flipflops benutzt. Hat M(x) Koeffizienten 0, dann wird der nicht komplementäre Ausgang Q benutzt.

Ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Decodierung der erhaltenen Information R(x) ist in Fig. 6 gezeigt, welches eine Ausführung des Informationspuffers 16 gemäß Fig. 4 darstellt. Ein Steuersignal auf der einen Eingang bildenden Leitung 71 konditioniert den Empfangsdecoder gemäß Fig. 6 entweder für die Zuführung von Daten vom Videosignal oder zur übertragung von Daten zum Mikroprozessor.

Im Empfangszustand wird jedes Bit gleichzeitig in zwei getrennte Register eingeschoben. Ein solches Register 60 ist für Daten und ein anderes Register 62 für die Fehlerprüfung bestimmt. Das Fehl erprüfregister 62 ist eine Polynom-Divisionsschaltung. Wenn jedoch neue Daten aufgenommen werden, dann wird die Teilerrückführung gesperrt, so daß sich ein Durchlaufschieberegister ergibt. Die Betriebsweise des Teilerregisters 62 wird nachfolgend in Einzelheiten in Verbindung mit Fig. 8 erläutert. Für den Augenblick genügt die Feststellung, daß das Register 62 unter Steuerung durch die Empfangssteuerschaltung"64 entweder aufeinanderfolgende Bits von R(x) einschiebt oder aufeinanderfolgende Bits R(x) durch g(x) teilt. In beiden Fällen steht der Inhalt des Registers 62 auf der Datenleitung 78 zur Verfügung und wird dem Startcode- und Datengültigkeitsdetektor 66 zugeführt.

Der Empfangsbetrieb beginnt mit der Konditionierung des Registers 62 für einen Schieberegisterbetrieb. Nachdem B(x) vom Detektor 66 festgestellt

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worden ist, konditioniert die Steuerschaltung 64 das Register 62 für den Betrieb als Polynom-Divisionsschaltung. Somit beginnt die Polynom-Division durch g(x) mit dem Vorhandensein von B(x) im Teilerregister 62. Die Empfangssteuerschaltung 64 reagiert ferner auf das Feststellen von B(x) mit dem Auszählen eines Zeitraums, der gleich den übrigen Nachrichtenbits (64 Taktimpulse) ist. Nach diesem Zeitraum enthält der Teiler 62 den Rest von R(x) modulo g(x), und das Ergebnis sollte B(x) sein, wenn die Information gültig ist. Während des Fehl erprüfens hat das Datenregister 60 Datenbits eingeschoben. Am Ende des erwähnten Zeitraums speichert das Datenregister 60 nur die letzten 24 Bits. Da jedoch die 24 Informationsbits am Ende der Nachricht stehen, enthält das Register 60 die zugeordneten Informationsbits. Sollen die Reserveinformationsbits benutzt werden, dann können zusätzliche Schieberegisterstufen hinzugefügt werden.

Die Interpretation der Ausgangszustandssignale auf der Leitung 75 hängt vom Zustand des Steuersignals auf der Leitung 71 ab. Konditioniert das Zustandssignal auf der Leitung 71 den Empfänger für die Datenaufnahme (Aufnahmezustand) dann ist das Zustandssignal auf der Leitung 75 definiert als "Nachricht empfangen". Wenn, das Steuersignal auf der Leitung 71 den Empfänger für den Datentransfer konditioniert (Transferzustand), dann bedeutet das Zustandssignal auf der Leitung 75 "Daten gültig". Das Steuersignal auf der Leitung 71 setzt auch die Empfängersteuerschaltung 64 zurück und läßt die Ergebnisse der Restprüfung auf das Statussignal auf die Leitung 75 gelangen.

Die erhaltene Information wird unter Steuerung durch vom Mikroprozessor auf der Leitung 73 zugeführte externe Taktimpulse aus dem Schieberegister 60 herausgeholt. Nach dem Ausschieben der Daten kann das Steuersignal auf der Leitung 71 seinen vorherigen Zustand wieder annehmen und konditioniert erneut den Empfängerdecoder um kontinuierlich einen weiteren Startcode zu suchen.

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Fig. 8 zeigt, teilweise als Blockschaltbild, eine Logikschaltung des Empfängerdecoders aus Fig. 6. Die Flipflops mit den Ausgangsanschlüssen Q₀ ¹ bis Q₁₂ ¹ bilden einen Restspeicher. Die Polynom-Division durch g(x) wird ausgeführt durch Multiplikation aufeinanderfolgender Speicherausgangsausdrücke von Q-ρ' durch g(x) und durch Subtraktion des Produktes (über EXKLUSIV-ODER-Tore 100 bis 108) vom Inhalt des Restspeichers. Eine Rückkopplungsleitung von Q₁₂ ¹ (über das NOR-Tor 109) führt zu einem EXKLUSIV-ODER-Tor, wenn g(x) Koeffizienten von 1 hat, mit Ausnahme für Da die Koeffizienten g(x) für die Bitpositionen 0, 2, 4, 5, 6, 7 10, 11 und 12 eins sind, ist ein EXKLUSIV-ODER-Tor am Dateneingang jedes entsprechenden Flipflops des Restspeichers angeordnet, wie die Figur zeigt. Ein NAND-Tor 118 stellt B(x) fest, welches sowohl der Startcode als auch der gültige Fehl erprüfcode ist. Der Empfangssteuerzähler 117 beginnt auf ein Startsignal vom UND-Tor 120 hin zu zählen und zählt 23 Taktperioden und liefert dann ein Stop-Signal, welches mit Hilfe eines NAND-Tores 111 die Taktzuführung zu allen Decoder-Flipflops unterbricht. Eine der Veranschaulichung dienende Ausführungsform des Empfangssteuerzählers 117 ist in Fig. 9 mit sieben Flipflops 130 bis 136 gezeigt.

Der Betriebsablauf beim Datenempfang geht folgendermaSen vor sich. Wenn das Steuersignal auf der Leitung 71 einen hohen Wert hat, dann werden Daten durch ein UND-Tor 110 zur Divisionsschaltung 62 weitergeleitet. Das Flipflop 119 ist zuvor eingestellt worden und sperrt die Rückkopplungssignale in der Divisionsschaltung 62 durch Blockierung des NOR-Tores 109. Das Register 62 arbeitet nun als Schieberegister. Beim Feststellen von B(x) geht das Ausgangssignal des NAND-Tores 118 auf einen niedrigen Wert über, und das Q-Ausgangssignal des Flipflops 119 geht um eine Taktperiode später auf einen niedrigen Wert über. Daher wird die Rückkopplung für die Polynom-Division durch das Ausgangssignal des UND-Tores 120 über das NOR-Tor 109 wieder hergestellt, wenn B(x) im Restspeicher festgestellt wird. Nach 63 Taktperioden bleibt der Empfangssteuerzähler 117 stehen, und das Zustandssignal auf der Leitung 75 nimmt einen hohen Wert an, was bedeutet

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"Information empfangen". Das Schieberegister 60 hält die letzten 24 Bits von I(x) fest. Zur Datenübertragung wird das Steuersignal auf der Leitung 71 auf einen niedrigen Wert gebracht. Das invertierte Ausgangssignal des NAND-Tores 118, welches einen niedrigen Wert hat, falls der Rest nach der Division B(x) ist, wird zum Zustandssignal auf der Leitung 75 geschaltet. Externe Taktimpulse auf der Leitung 73 bewirken sukzessive Datenverschiebungen im Speicher 60 zum Ausgangs-Datensignal auf der Leitung 74. Die externen Taktimpulse machen auch den Restspeicher durch Einschieben von Nullen leer.

Die oben beschriebene Anordnung beschreibt einen Restspeicher, der mit derselben Nicht-Null-Konstante beginnt und endet. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Anordnungen möglich sind, wenn man einen Cosetcode benutzt. Beispielsweise kann der Restspeicher nach dem Feststellen von B(x) auf eine erste willkürliche Konstante gesetzt werden. Nach der Division wird dann der Restspeicher auf eine richtige zweite Konstante hin überprüft. Die erste oder die zweite Konstante kann Null sein, beide Konstanten jedoch nicht.

Es sei die vereinfachte Apparatur betrachtet, die sich aus dem hier beschriebenen Fehlercodeschema ergibt. Weil mit dem Startcode B(x) als gültigen Rest aufgehört wird, dient der Startcode-Detektor (NAND-Tor 118) auch als Detektor für einen gültigen Code. Weil die Division mit dem Startcode in der Divisionsschaltung beginnt, entfällt ein Steuerschritt, in dem der Restspeicher nicht leer gemacht werden muß.

Typischerweise ordnet man Fehlercodes am Ende einer Nachricht an. Durch Anordnung des Fehlercodes vor den Informationsbits vereinfacht sieht jedoch die Steuerschaltung weiter, weil sie nicht Informationsbits von Fehlerbits hinsichtlich des Datenspeicherregisters 60 unterscheiden muß. Außerdem ist die Empfangssteuerschaltung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, ein einfacher Zähler 117 mit einem Startanschluß und einem Stopanschluß, der nur ein einziges Zeitintervall auszählen muß.

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Realisierung des Mikroprozessors

Mit dem Videosignal wird Digital information, einschließlich Bandnummer und Halbbildnummer aufgezeichnet und vom Plattenspieler zur Durchführung einer Anzahl von Maßnahmen benutzt. So benutzt der Plattenspieler die Bandnummerinformation, um das Ende der Platte festzustellen (Band 63). Die Information der Halbbildnummern in ansteigender Reihenfolge wird benutzt zur Berechnung und Anzeige der Programmspielzeit auf einer Leuchtdiodenanzeigeeinheit 22 gemäß Fig. 1. Kennt man die Länge des Programmaterials, dann kann die Information über die Halbbildnummer zur Berechnung der restlichen Programmspieldauer heranziehen. Für NTSC-Signale läßt sich die abgelaufene Programmzeit in Minuten aus der Halbbildnummer dividiert durch 3600 ausrechnen. Gewünschtenfalls kann die verbleibende Programmzeit aus der vorherigen Berechnung ermittelt werden. Dieses Merkmal ist nützlich für den Zuschauer, wenn er eine gewünschte Stelle im Programm sucht. Ein besonders zweckmäßiges Merkmal, das aus der Information über die Halbbildnummer abgeleitet werden kann, ist die Korrektur einer FestfahrriTle, was anschließend in Verbindung mit dem allgemeineren Fall der Spurfehlerkorrektur erläutert werden wird.

Halbbildnummern geben die tatsächliche Position des Abtaststiftes an. Damit läßt sich aus der ersten gelesenen gültigen Halbbildnummer die tatsächliche Abtaststiftposition immer dann bestimmen, wenn der Abtaststift erneut in eine Rille eintritt, ob er nun Spuren übersprungen hat oder ob der Abfühlmechanismus betätigt worden ist. Sowohl das Spurfehlerkorrektursystem als auch die Anzeigeeinrichtung für die Programmspielzeit benutzen Daten über die Halbbildnummer und teilen sich daher in den Decoderteil des Bildplatten-Digital da tensystems. Die spezielle Ausführung des hier noch beschriebenen Spurfehlerkorrektursystems benutzt Daten über die Halbbildnummer (Abtaststiftposition), um den Abtaststift bei oder vor seiner zu erwartenden Position zu halten, eine vorbestimmte Relativgeschwindigkeit zwischen Abtaststift und Aufzeichnung vorausgesetzt. Die Programmspielzeit-Anzeige benutzt die Daten über die Halbbildnummer für eine Anzeige der Spielzeit, die tatsächlich eine andere Darstellung der Abtaststiftposition ist.

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Die Mikroporzessorsteuerschaltung arbeitet mit mehreren internen Betriebsarten. Fig. 10 zeigt ein Zustandswechseldiagramm zur Veranschaulichung der durch das Mikroporzessorprogramm ausgeführten Betriebsartlogik. Jeder der Kreise stellt eine Maschinenbetriebsart dar: Einlegen, Anlaufen, Aufsetzen, Spielen, Pause, Pausenverriegelung und Ende. Für jede Betriebsart ist die Position des Abtaststiftes und der Zustand der Anzeigeeinheit im jeweiligen Kreis eingetragen. Die Pfeile zwischen den Betriebsarten zeigen die logische Kombination der Signale, die von den Einstellern des Bedienungsfeldes gegeben werden (Einlegen, Pause, Abtasten), welche einen Wechsel von einem Betriebszustand in einen anderen veranlassen. Das Einlegesignal zeigt an, daS der Abspielmechanismus bereit ist, eine Bildplatte aufzunehmen. Das Pausesignal wird von einem zugehörigen Schalter des Steuerbedienfeldes gegeben, und das Abtastsignal zeigt den Betrieb des Abtastmechanismus an.

Nach dem Einschalten des Stromes geht das System in den Einlegezustand über, in welchem eine Bildplatte auf dem Plattenteller aufgelegt werden kann. Nach dem Auflegen geht der Plattenspieler für mehrere Sekunden in einen Anlaufzustand über, in welchem der Plattenteller auf die volle Drehzahl von 450 Umdrehungen pro Minute gebracht wird. Am Ende dieses Anlaufzustandes geht der Plattenspieler in den Aufsetzzustand über.

Im Aufsetzzustand senkt das Digitaluntersystem den'Abtaststift ab und sucht kontinuierlich nach einer Abspielstelle, welche im Aufsetzbetrieb als gültiger Startcode oder gültiger Fehlerprüfrest definiert ist. Nach dem Finden einer Abspielstelle geht das System in den Abspielbetrieb über.

Im Abspielbetrieb stellt der Mikroprozessor im Speicher eine erwartete oder vorhergesagte Halbbildnummer ein. Die vorhergesagte Halbbildnummer wird für jedes Halbbild erhöht oder erneuert. Für alle aufeinanderfolgenden Ablesungen benutzt der Mikroprozessor die vorhergesagte Halbbildnummer für die Durchführung zweier zusätzlicher Prüfungen zur weiteren Verbesserung der Vollständigkeit (Integrität) der Daten.

Die erste zusätzliche Prüfung ist eine Sektorprüfjng. Die hier betrachtete Bildplatte enthält acht Halbbilder pro Umdrehung, wodurch die Platte in acht

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Sektoren unterteilt wird. Da die gegenseitige räumliche Lage der Sektoren festliegt, folgen die Sektoren bei der Plattendrehung einer periodisch wiederkehrenden Reihenfolge, selbst wenn der Abtaststift eine Anzahl von Rillen überspringt. Obgleich die Digital information von einem oder mehreren Halbbildern (Sektoren) nicht abgelesen werden kann, wenn der Abtaststift in eine neue Rille hineinspringt, merkt sich der Mikroprozessor die Zeit und erhöht die vorhergesagte Halbbildnummer entsprechend. Wenn der Abtaststift in einer neuen Rille sitzt und eine neue digitale Nachricht aufnimmt, dann wird die neue Halbbildnummer durch Vergleich mit der vorausgesagten HaIbbildnummer überprüft. Ist der Sektor falsch, dann werden die Daten als Fehlabtastung angesehen.

Die Halbbildnummer wird durch eine Binärzahl von 18 Bit dargestellt. Aus der Halbbildnummer läßt sich die Sektorinformation als Rest nach Division der Halbbildnummer durch acht finden. Es sei aber darauf hingewiesen, daß die drei niedrigststelligen Bits einer Binärzahl eine Modulo-8-Zahl darstellen. Daher müssen die drei niedrigststelligen Bits jeder neuen Halbbildnummer gleich den niedrigststelligsten drei Bits der vorausgesagten Halbbildnummer sein, um die Sektorprüfung zu durchlaufen.

Eine zweite Prüfung für die Datenvollständigkeit ist die Bereichsprüfung, eine Prüfung des maximalen Bereichs der Abtaststiftbewegung längs des Plattenradius. Es ist zu erwarten, daß im ungünstigsten Falle in jeder Betriebsart nicht mehr als 63 Rillen übersprungen werden. Die Rillennummern werden durch die 15 höchstwertigen Bits jeder Halbbildnummer dargestellt. Der Mikroprozessor subtrahiert die momentane Rillennummer von der vorausgesagten Rillennummer. Wenn die Differenz größer als der akzeptable Bereich von 63 Rillen ist, dann werden die gegenwärtigen Daten als Fehlablesung angesehen. Alle anderen Ablesungen werden als richtige Ablesungen betrachtet und zur Erneuerung der vorhergesagten Halbbildnummer benutzt. Nach 15 aufeinanderfolgenden Fehlablesungen geht das System wieder in den Aufsetzbetrieb über. Auch das Vorhandensein eines Abtastsignales bewirkt bei bestimmten Betriebsarten einen Wechsel in dem Aufsetzbetrieb, wie Fig. 10 zeigt.

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Beim übergang vom Aufsetz- in den Abspielbetrieb setzt der Mikroprozessor die Fehlablesungszählung auf 13. Das bedeutet, daß beim übergang vom Aufsetzbetrieb in den Abspielbetrieb eines der nächsten beiden Halbbilder eine gute Ablesung ergeben muß, andernfalls erreicht der Zählerstand für schlechte Ablesungen den Wert 15 und bewirkt eine Rückkehr in den Aufsetzbetrieb.

Wird die Pausetaste während des Abspielbetriebes gedrückt, dann geht das System in den Betriebszustand Pause über, in welchem der Abtaststift von der Platte abgehoben wird und über diese in der jeweiligen radialen Position gehalten wird. Läßt man die Pausentaste los, dann geht der Plattenspieler in die Betriebsart Pausenverriegelung über und verbleibt dort. Beim erneuten Drücken der Pausentaste wird die Betriebsart Pausenverriegelung verlassen, und es erfolgt ein Wechsel zum Aufsetzbetrieb. Wenn die Bandnummer 63 festgestellt ist, dann erfolgt der Übergang vom Betriebszustand Spielen in den Betriebszustand Ende.

Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm des vom Mikroprozessor ausgeführten Programms. Der Mikroprozessor als Gerät enthält eine Unterbrechungsleitung und ein programmierbares Zeitsteuergerät. Ein handelsüblich erhältlicher Mikroprozessor, der sich für das hier beschriebene System eignet, ist das Fairchild Semiconductor Modell F8.

Der Mikroprozessor benutzt das Zeitsteuergerät zur Steuerung des Zeitfensters, in welchem der Informationspuffer nach Daten sucht. Dieses Datenfenster ist etwa zwölf Horizontal zeilen breit und liegt zentrisch um die erwarteten Daten. Werden keine Daten gefunden, dann hält das Zeitsteuergerät die interne Programmsynchronisierung auf ein Halbbild-Zeitintervall aufrecht.

Die Mikroprozessor-Unterbrecherleitung wird an das auf der Leitung 75 (Fig. 4) vorhandene Zustandssignal gekoppelt. Die Unterbrechungsleitungen werden nur im Aufsetzbetrieb aktiviert, wenn das System kontinuierlich nach Daten sucht. Das Programm wird unterbrochen, wenn eine Digitalnachricht auftritt. Wenn die Fehlercodeprüfung eine Gültigkeit ergibt, dann setzt

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die nicht dargestellte Unterbrechungsschaltung (interrupt service routine) ein Unterbrechungszeichen. Danach wird das programmierbare Steuergerät im Abspielbetrieb benutzt, um die geschätzte Zeit des Auftretens der nächsten Digitalnachricht anzugeben.

Die von den Schaltern kommenden Eingangssignale (für Einlegen, Abtasten und Pause) weisen einen solchen Zustand auf, daß Schalterprellungen keine unerwünschten Reaktionen des Plattenspielers zur Folge haben. Das Mikroprozessorprogramm enthält einen speziellen Logikteil, mit Hilfe dessen die Eingangssignale von den Schaltern prellfrei gemacht werden. Die Werte der prellfreien Schaltersignale werden im Speicher gespeichert. Für jeden Schalter wird eine getrennte Entprellzählung festgehalten. Für die Prellprüfung 154 werden die Schalter abgetastet, und es erfolgt ein Vergleich mit dem gespeicherten Schalterwert. Wenn der abgetastete und der gespeicherte Zustand übereinstimmen, dann wird der Prellwert für den betreffenden Schalter auf Null gestellt. Die Schalterzustände werden sooft wie möglich abgetastet. Für jedes Halbbild (nach der NTSC-Norm alle 16 Millisekunden) werden alle Prell zähl werte unbedingt erhöht. Wenn der resultierende Prellwert gleich oder größer als 2 ist, dann werden die gespeicherten Daten auf den neuen (entprellten) Wert gebracht. Dann wird von dem neuen Schalterzustand ausgegangen.

Der erste programmierte Schritt (Fig. 11) nach dem Einschalten des Stromes, ist die Ersteinstellung 150 aller Programmparameter. Das Zeitsteuergerät wird so eingestellt, daß es ein Videohalbbild auszählt. Die Betriebsart wird auf Einlegen eingestellt.

Der nächste Schritt 152 ist ein Programm zur Durchführung der Zustandswechsel-Logikvorgänge, wie sie Fig. 10 zeigt. Die Entprellzählwerte werden zu diesem Zeitpunkt normalerweise erhöht und überprüft, um festzustellen, ob ein neuer Schalterzustand völlig prellfrei ist.

Nach den Logikvorgängen 152 für die Betriebsartauswahl tritt das Programm in eine enge Schleife 153 ein, um erstens die Entprellzählwerte für die

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Schaltereinstellungen auf Null zu tasten, falls nötig dem Schritt 154, und zweitens zu überprüfen, ob das Zeitsteuergerät schon dicht am Ende seiner Auszählung ist, Schritt 155, und drittens zu überprüfen, ob das Unterbrechungssignal eingestellt ist, Schritt 156.

Wenn das Unterbrechungssignal gesetzt ist, 156, dann erfolgt im Programm ein Datentransfer 157a aus dem Informationspuffer und ein Einstellen 157b des Zeitsteuergerätes zum Auszählen eines neuen Halbbildintervalles. Wenn die Unterbrecherschaltung das Unterbrechungssignal setzt, dann wird der Inhalt des Zeitsteuergerätes im Speicher aufgehoben. Das Programm verwendet nun den zuvor gespeicherten Zeitsteuergerätinhalt zur Einstellung des Zeitsteuergerätes, 157b, mit einem korrigierten Wert, der die etwaige Zeit des Auftretens der nächsten Digitalnachricht vorhersagt. Selbst wenn die Daten im Aufsetzzustand die erste gute Abtastung darstellen, dann wird der Fehlabtastungszähler auf 13 gestellt, 157c.

Wenn das Unterbrechungssignal nicht gesetzt wird, dann verzweigt sich das Programm gegen Ende der Zeitauszählung, 155, Befindet sich das Gerät nicht im Abspielzustand 159, dann wird der Zeitgeber (Zeitsteuerschaltung) für die Auszählung eines anderen Halbbildintervalls gesetzt, 158. Befindet sich das Gerät im Abspielzustand 159, dann ist eine Anzahl hinsichtlich der Zeit kritischer Aufgaben durchzuführen, 160. Das Datenfenster wird geöffnet, 160a (durch Einstellen des Steuersignals auf Leitung 71 in den Fig. 1 bis 8 auf eine logische EINS), und zwar für sechs Horizontalzeilen vor den erwarteten Daten. Die aufgenommenen Daten werden gelesen und geprüft, wie bereits erwähnt. Nach dem Aufnehmen der Daten, oder wenn keine Daten aufgenommen wurden, wird das Datenfenster wieder geschlossen. Der Inhalt des Zeitgebers, welcher die tatsächliche Zeit des Auftretens der Digitalnachricht darstellt, wird als ein Korrekturfaktor benutzt, um den Zeitgeber erneut einzustellen, 160b. Der Zeitgeber wird daher so eingestellt, daß das nächste Datenfenster über der vorausbestimmten Zeit des Auftretens der nächsten Digitalnachricht liegt, und zwar auf Grundlage der tatsächlichen Zeit des Auftretens der augenblicklichen Digitalnachricht.

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Die erwartete Halbbildnummer wird neu eingestellt, 160c, die Bandnummer wird für Start (Band 0) und Ende der Abspielung (Band 63) überprüft, und der Fehlabtastungszählwert wird für eine Fehlabtastung erhöht, 160g. Für gültige Halbbilddaten im Programmbetrachtungsmaterial wird die Zeit berechnet und angezeigt, 16Of. Wenn gültige Halbbilddaten anzeigen, daß der Abtaststift zurückgesprungen ist, dann wird die Stiftverschiebungs- oder Anstoßeinrichtung betätigt, 16Oe und der Aufsetzbetrieb beginnt. Wenn der Fehlabtastungszählwert 15 erreicht, wird ebenfalls der Aufsetzbetrieb unmittelbar begonnen. Während der für kritische Aufgaben benutzten Zeit 160 wird die Schalterprel!überprüfung periodisch fortgesetzt, so daß die Schalter sooft wie möglich überprüft werden. Das Programm kehrt durch die Betriebsart-Wähllogikvorgänge, 152, unmittelbar in die enge Schleife 153 zurück und wartet, bis der Zeitgebertest, 155, oder die Unterbrechungsprüfung, 156, das Auftreten der nächsten Digitalnachricht anzeigt.

Der Zeitgeber kann eingestellt werden durch eine Eingabe in ihn unmittelbar über programmierte Befehle. Anstatt eine Folge von Befehlen zu benutzen, ist es jedoch am besten, den Zeitgeber einzustellen durch Einrichtung eines Platzes im Speicher (einer Markierung), welche dem ausgezählten Zustand des Zeitgebers entspricht. Der Zeitgeber läuft dann frei. Der abgelaufene Zeitgeber oder das Ende seines Ablaufs wird festgestellt durch Vergleichen des Inhalts des Zeitgebers mit der im Speicher eingestellten Markierung. Der nächste gewünschte Auszählungszustand wird eingestellt durch Addierung des nächsten gewünschten Zeitintervalls zum vorherigen Zeitgeberinhalt und Speicherung des Ergebnisses im Speicher. Der Speicher wird so jedesmal eingestellt, wenn gültige Daten erhalten werden, oder wenn keine Daten innerhalb des Datenfensters auftreten, indem eine neue Markierung im Speicher eingestellt wird entsprechend dem nächsten Auszählungszustand.

Der im Mikroprozessor bei der hier beschriebenen Anordnung benutzte programmierbare Zeitgeber wird durch das Programm veranlaßt, Zyklen des Eingangstaktes von 1,53 MHz durch einen Faktor von 200 zu dividieren. Der Zähler zählt somit für jeweils 200 Zyklen des 1,53 MHz-Taktes einmal.

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Ein Vertikal halbbild (bei NTSC eine sechzigstel Sekunde) dauert dann etwa 128 Zählungen des Zeitgebers. Man kann alternativ einen Zeitgeber benutzen, welcher ein anderes Vielfaches des 1,53 MHz-Taktes zählt, oder einen, welcher eine vom Videosignal unabhängige Zeitquelle benutzt.Das Datenfenster wird breit genug gemacht, um mehrere Zeitfehlerquellen zu erfassen. Die Zeitunsicherheit infolge des begrenzten Auflösungsvermögens des Zeitgebers ist gleich dem geringstwertigen Bit, das zwei Horizontal zeilen entspricht. Weil 128 Zeitgeber-Zahl werte nicht genau ein vertikales Halbbild ergeben, ist der akkumulierte Driftfehler nach 16 aufeinanderfolgenden Halbbildern, in denen keine gültige Nachricht angetroffen worden ist, etwas kleiner als eine Zeile. Da der Farbträgertakt von 1,53 MHz ein ungrades Vielfaches der halben Zeilenfrequenz ist, würde ein Zeitgeber, der ein entsprechendes Vielfaches des Farbträgertaktes zählt, eine Driftrate von Null haben. Bei der hier beschriebenen speziellen Anordnung beträgt die Programmunsicherheit bei de. Bestimmung der Auftrittszeit von Daten etwa 97 Mikrosekunden, oder etwa 1,5 Zeilen. Weil abwechselnde Halbbilder ineinander verschachtelt sind, dauert schließlich die Zeit von einer digitalen Nachricht zur nächsten entweder 262 oder 263 Zeilen je nachdem, ob das augenblickliche Halbbild ungrade oder gerade ist. Obgleich das Programm Spuren ungrader und gerader Halbbilder halten könnte, ist es einfacher, nur das Datenfenster um eine zusätzliche Zeile zu vergrößern. Faßt man die obigen Faktoren zusammen, dann läßt sich zeigen, daß ein Datenfenster, das sich über drei Zeitgeberzählungen (etwa sechs Zeilen) sowohl vor als auch nach dem Start der erwarteten Daten erstreckt, auch für die ungünstigsten zeitlichen Zustände ausreichend ist.

Spurfehlerkorrektur

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Information über die Halbbildnummer zum Feststellen blockierter Rillen führen. Wenn die neue Halbbildnummer (nach der Sektor- und Bereichsprüfung) kleiner als die erwartete Halbbildnummer ist, dann ist der Abtaststift zurückgesprungen und wiederholt die Spurabtastung einer oder mehrerer bereits vorher abgespielter Rillen, also

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ist eine blockierte Rille aufgetreten. Wenn die neue Halbbildnummer größer als die erwartete Halbbildnummer ist, dann ist der Abtaststift vorgesprungen, also in Richtung auf die Plattenmitte. Bei der vorliegenden Erfindung werden übersprungene Rillen ignoriert; wenn die neue Halbbildnummer größer ist (aber noch die Sektor- und Bereichsprüfung erfüllt), dann wird das erwartete Halbbildung auf das neue Halbbild umnumeriert (daß es also diesem als neuen Stand entspricht). In bestimmten anderen Anwendungsfallen, etwa solchen, wo die Bildplatte benutzt wird, um Digital information auf vielen Horizontalzeilen aufzuzeichnen, kann es notwendig sein, die übersprungenen Rillen festzustellen und zu korrigieren. Für die hier betrachtete Videoanwendung erfolgt eine Korrektur der blockierten Rille durch Betätigung einer Verschiebungs- oder Anstoßeinrichtung für den Abtaststift, bis dieser in die erwartete Spur zurückgekehrt ist. Dabei wird der Abtaststift über die fehlerhafte Rille hinweggehoben.

Im allgemeineren Sinne stellt die erfindungsgemäße Verwendung der HaTbbildnummerinformation ein genaues Mittel dar, um allgemeine SpurfehTer festzustellen. In jedem Bildplattensystem mit spiralförmigen oder kreisförmigen Spuren, einschließlich optischer und rillenloser Systeme, sind immer Spurfehler infolge von Defekten oder Verunreinigungen möglich. Das hier beschriebene System bietet die Möglichkeit, solche Spurfehler bei einem Bildplattenspieler festzustellen und zu korrigieren. Für eine positive Spurverfolgung ist eine in beiden Richtungen arbeitende Anstoß- oder Verschiebeeinrichtung vorgesehen, welche den Abnehmer im Programmaterial vorwärts oder rückwärts bewegen kann. Wenn somit ein Spurfehler ermittelt worden ist, sei es eine übersprungene oder eine blockierte Spur, dann wird der Abnehmer in einer solchen Richtung bewegt, daß der Spurfehler korrigiert wird. Wenn man auch die normale Abnehmerservoeinrichtung für Zwecke der Spurfehlerkorrektur heranziehen könnte, so ist doch eine getrennte Anstoßeinrichtung oder Repositionierungseinrichtung für den Abnehmer vorzuziehen. Die normale Servoeinrichtung ist im allgemeinen geeignet für eine stabile Spurverfolgung einer spiralförmigen Signalspur und kann nicht die richtigen Eigenschaften für die Reaktion auf plötzliche Spurfehler aufweisen.

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Andererseits kann eine separate Anstoßeinrichtung speziell dafür gebaut werden, daß sie so schnell anspricht, wie es für die Korrektur von Spurfehlern notwendig ist. Ein besonderes Beispiel einer Anstoßeinrichtung zur Verwendung bei dem hier beschriebenen System findet sich in der US-Patentanmeldung USSN 39,358 von E. Simshauser mit dem Titel "TRACK SKIPPER APPARATUS FOR VIDEO DISC PLAYER" vom 15. Mai 1979, welche auf die Anmelderin auch der vorliegenden Anmeldung übertragen ist.

Es sind verschiedene Steuer- oder Regel algorithmen möglich. Der Abnehmer kann direkt zurückgeführt werden, um die Spur durch Hervorrufung einer Abtaststiftbewegung zu korrigieren, die proportional der Größe des festgestellten Spurfehlers ist. Die Anstoßeinrichtung kann aber auch durch eine Reihe von Impulsen betätigt werden, wobei die Anzahl der Impulse proportional der Größe des festgestellten Spurfehlers ist. Der Abnehmer wird um eine vorgegebene Anzahl von Spuren durch Impulse bewegt, bis der Abtaststift in die erwartete Spur zurückgekehrt ist. Bei bestimmten Anwendungen (beispielsweise bei der Wiedergewinnung digitaler Daten, die auf einer Bildplatte gespeichert sind) kann es erwünscht sein, den Abnehmer auf den Punkt seines Weglaufens zurückzubringen und einen zweiten Ableseversuch zu machen, anstatt den Abnehmer in die erwartete Spur zurückzubringen. In jedem Fall zeigt sich, daß man durch Verwendung einer Anstoßeinrichtung und einer geeigneten Steuerlogik eine erfolgreiche Spurabtastung erhalten kann, selbst wenn die Bildplatte Defekte oder Verschmutzungen aufweist, die andernfalls zu nichtakzeptierbaren Spurfehlern führen würden.

Bei einem digitalen Spurkorrektursystem ist die Sicherheit gegen unbemerkte Datenfehler besonders wichtig, um zu verhindern, daß gestörte Signale den Abnehmer unnötigerweise vor-oder zurücksetzen. Das hier beschriebene Datensystem verringert die Wahrscheinlichkeit eines unentdeckten Ablesefehlers auf vernachlässigbar kleine Werte.

In einer groben Näherung kann man die Wahrscheinlichkeit abschätzen, daß ein zufälliges digitales Eingangssignal von dem Datensystem als gültige

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Nachricht angesehen wird, die eine nicht der Reihenfolge entsprechende Halbbildnummer enthält, so daß die Anstoßeinrichtung für den Abtaststift betätigt wird. Die Zufallswahrscheinlichkeit eines guten Startcodes beträgt 1 zu 2 . Die Zufallswahrscheinlichkeit eines guten Fehlercodes beträgt ebenfalls 1 zu 2 . Die Zufallswahrscheinlichkeit einer guten Halbbildnummer wird folgendermaßen berechnet. Die Halbbildnummern enthalten 18 Bits. Weil bei dem betrachteten System eine Platte acht Sektoren hat, bezeichnen die am wenigsten signifikanten 3 Bits jeder Halbbildnummer die Sektornummer, welche zu der erwarteten Sektornummer passen muß. Die verbleibenden 15 Bits, welche die Rillennummer bezeichnen, können sich in einem zulässigen Bereich

18 verändern (^ 63 Rillen). Daher durchlaufen nur 126 von 2 zufälligen Halbbildnummern die Sektor- und Bereichsprüfungen. Berücksichtigt man alle Sicherheitsbetrachtungen, da
nicht bemerkten Fehlers 126 zu 2

alle Sicherheitsbetrachtungen, dann beträgt die Wahrscheinlichkeit eines

,44

Die obige Abschätzung beruht auf der Annahme rein zufälliger Eingangssignale ohne Berücksichtigung verschiedener Faktoren, welche- die Wahrscheinlichkeit eines unentdeckten Fehlers noch weiter verringern.

Beispielsweise sind bei einer Bildplattenspur Farbsynchronsignal störungen, wo irrtümliche Bits nebeneinander liegen, wahrscheinlicher als andere Störungsarten. Wie bereits erwähnt wurde, stellt der spezielle gewählte Fehlercode alle einzelnen Farbsynchronsignal fehl er bis zu 13 Bits fest und ebenso einen höheren Prozentsatz aller längerer Farbsynchronsignale. Wie ebenfalls bereits erläutert wurde, reduziert die Wahl eines Nicht-Null-Restes für den Fehlerprüfcode (ein Cosetcode) weiterhin die Wahrscheinlichkeit unentdeckter Fehler. Auch der speziell gewählte Startcode, ein Barker-Code, verringert die Wahrscheinlichkeit, daß Störungen zu einer fälschlichen Startcodefeststellung führen.

Das auf Bildplattensysteme angewandte hier beschriebene Datensystem ergibt eine relativ niedrige Rate unentdeckter Fehler, und Fehlalarme, die andern-

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falls zu unnötigen Abtaststiftbewegungen führen würden, sind erheblich reduziert. Die von dem beschriebenen System gegebene Datensicherheit verbessert die Stabilität vieler Plattenspielerfunktionen, wie die Anzeige der Programmspielzeit, die für die richtige Betriebsweise von den aufgezeichneten Digitaldaten abhängen.

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Claims (8)

RCA 74436/Sch/Elf U.S. Ser.No. 084,465 vom 12.Oktober 1979 RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

1.) Mikroprozessorgesteuerter Bildplattenspieler für die Wiedergabe einer Bildplatte, auf der ein ein Hilfsträgersignal enthaltendes Videosignal aufgezeichnet ist, daß außerdem ein in einer Horizontalzeile codiertes digitales Informationssignal enthält, gekennzeichnet durch eine Videosignalverarbeitungsschaltung zur Feststellung des Videosignals und eine in der Videosignalverarbeitungsschaltung enthaltene Bezugsschaltung, welche das Videosignal auf einen vorbestimmten Leuchtdichtepegel bezieht zur Erzeugung eines Differenzsignals entsprechend dem aufgezeichneten Digitalinformationssignal, und durch eine Steuerschaltung, welche auf das Differenzsignal hin das aufgezeichnete Digitalinformationssignal feststellt.

2.) Bildplattenspieler nach Anspruch 1, bei dem das Digitalinformationssignal in einer Horizontalzeile neben einer Zeile konstanter Helligkeit

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codiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Differenzsignal erzeugende Schaltung einen Speicher enthält, welcher eine Horizontalzeile des Videosignals in einem Verzögerungsspeicher speichert, sowie eine Subtrahierschaltung zur Subtrahierung der zuvor gespeicherten Horizontalzeile von einer augenblicklichen Horizontalzeile des Videosignals zur Erzeugung eines Differenzsignals entsprechend dem Digital informationssignal.

3.) Bildplattenspieler nach Anspruch 1, bei welchem das Digital informationssignal in einer Horizontalzeile neben einer Horizontal zeile konstanter Helligkeit codiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Differenzsignal erzeugende Schaltung ein Kammfilter enthält,, welches bei Zuführung des festgestellten Videosignals ein verarbeitetes Videoausgangssignal liefert, daß die Differenz zwischen der das Digitalinformationssignal enthaltenden Zeile und der die konstante Helligkeit enthaltenden Zeile darstellt.

4.) Bildplattenspieler nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignal Verarbeitungsschaltung eine Trennschaltung enthält, welche bei Zuführung des festgestellten Videosignals das Hilfsträgersignal von diesem abtrennt, und daß die Steuerschaltung eine Abtastschaltung enthält, welche unter Steuerung durch das Hilfsträgersignal das verarbeitete Videosignal synchron mit dem Hilfsträgersignal abtastet.

5.) Bildplattenspieler nach Anspruch 1 oder 3, bei welchem das aufgezeichnete Digitalinformationssignal einen Startcode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung weiterhin eine Synchronisierschaltung mit einem Startcodedetektor zur Feststellung des Startcodes in der ermittelten Digital information und mit einer auf die Startcodefeststen ung hin die Steuerschaltung mit der im Videosignal aufgezeichneten Digital information synchronisierende Schaltung enthält.

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6.) Bildplattenspieler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierschaltung von der Art ist, daß sie ein in Digitalform durch

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dargestellten Startcode feststellt.

7.) Verfahren zur Synchronisierung des Digital Steuersystems mit dem Videosignal bei einem Bildplattenspieler, zum Abspielen einer Bildplatte, auf der ein Videosignal aufgezeichnet ist, daß entsprechend einem einen Startcode enthaltenden Datenwort moduliert ist, wobei das Datenwort bezüglich des Vertikal synchronintervalls in derselben Horizontal zeile jedes Halbbildes codiert ist, wobei ferner der Bildplattenspieler einen bei Zuführung des aufgezeichneten Videosignals die einzelnen Bits eines empfangenen Datenworts feststellenden Empfänger sowie ein digitales Steuersystem zur Steuerung des Bildplattenspielers enthält, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Festellen eines ersten Startcodes durch Speichern einer vorbestimmten Anzahl von Bits des empfangenen Datenwortes bis der erste Startcode festgestellt wird,

b) Speichern eines Teils des dem festgestellten Startcodes folgenden empfangenen Datenwortes,

c) Definierung eines Torzeitintervalles vom Beginn des festgestellten Startcodes mit einer Länge, die näherungsweise gleich einem Halbbildzeitintervall vom Beginn der das codierte Datenwort enthaltenden Horizontalzeile ist, und

d) Feststellen eines nachfolgenden Startcodes nach dem Ende des Torzeitintervalls durch Speicherung einer vorbestimmten Anzahl von Bits des empfangenen Datenwortes bis zum Feststellen des nachfolgenden Startcodes.

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8.) Verfahren nach Anspruch 7 zur Synchronisierung eines einen Zähler enthaltenden Digital Steuersystems mit einem Videosignal, ge kenn, zeichne t durch die Schritte

e) zeitliche Definierung eines Datenfensterszeitintervalls, welches vor dem Ende des Torzeitintervalls beginnt und über dieses Ende hinausreicht, jedoch kürzer als das Torzeitintervall ist,

f) Feste!lung, ob ein nachfolgender Startcode innerhalb des Datenfensterzeitintervalls ermittelt worden ist,

g) Einstellung des Zählers auf einen vorgegebenen Zählwert, falls der nachfolgende Startcode innerhalb des Datenfensterzeitintervalls ermittelt worden ist, und Rückkehr zum Schritt b),

h) Erhöhung des Zählerstandes, falls der nachfolgende Startcode nicht innerhalb des Datenfensterzeitintervalls ermittelt ist,

i) Bestimmung, ob der Inhalt des Zählers größer als ein vorbestimmter Wert ist und Rückkehr zum Schritt a), wenn der Inhalt des Zählers größer als der vorbestimmte Wert ist, und

j) Definierung eines weiteres Torzeitintervalls , welches gleich einem Videohalbbildzeitintervalls vom Ende des vorangegangenen Torzeitintervalls ist, falls der Inhalt des Zählers nicht größer als der vorbestimmte Zäh1 wert ist, und Rückkehr zum Schritt d).

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