DE4321488C2 - Digitales magnetisches Aufzeichnungsverfahren und Aufzeichnungsgerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales magnetisches Aufzeichnungsverfahren bzw. Aufzeichnungsgerät das ein Spurformat hat, das geeignet ist zum selektiven Aufzeichnen von zwei Arten von digitalen Videosignalen, die unterschiedliche Mengen von Information umfassen.

Um einen Satz von zwei digitalen Videosignalen mit unterschiedlichen Mengen an Information anzugeben, ist eines ein digitales Videosignal des 525-Zeilen/60-Feld-Systems oder des 625-Zeilen/50-Feld-Systems (hiernach als das derzeitige digitale Videosignal bezeichnet), und das andere ist ein digitales Videosignal mit hoher Auflösung (HD) des 1125-Zei­ len/60-Feld-Systems (hiernach als das digitale HD-Videosignal bezeichnet).

Gegenwärtig wurde als Aufzeichnungsgerät des derzeitigen digitalen Videosignals sogenannte D1-VTR, D2-VTR, usw. zur praktischen gewerb­ lichen Nutzung gebracht.

Im Hinblick auf das D1-Format für den D1-VTR und das D2-Format für den D2-VTR, wurde eine Beschreibung in "Television Gakkai-Shi" (the Journal of the Institute of Television Engi­ neers of Japan), Band 42, Nr. 4 (April 1988), Seiten 338 bis 346, gegeben. Was das Aufzeichnungsgerät des digitalen HD-Videosignales betrifft, ist ein digitaler VTR, der ein Ein-Inch-Band benutzt, für gewerb­ liche Zwecke verwendet worden. Es ist jedoch kein digitaler VTR geschaffen worden, der sowohl das derzeitige digitale Videosignal als auch das digitale HD-Videosignal als ein einzelnes kompatibles Gerät aufzeichnen und wiedergeben kann.

Unter der Annahme, daß ein digitaler VTR zum Heimgebrauch produ­ ziert wird, der mit Fernsehrundfunk mit hoher Auflösung (HDTV) kompatibel ist, von dem erwartet wird, daß es in naher Zukunft zu einem vollausgebauten Betrieb kommt, ist es natürlich erwünscht, daß der digitale VTR sowohl das derzeitige digitale Videosignal als auch das digitale HD-Videosignal mit einem gemeinsamen Kassettenband und einem gebräuchlichen Abtaster (Trommel und Köpfe) aufzeichnen und wiedergeben kann. Da er auch für den Heimgebrauch produziert wird, sollte der VTR ein kostengünstiges System sein. Zu diesem Zwecke ist es notwendig, die Bitrate des digitalen Videosignales zu reduzieren, um dadurch die Aufzeichnungsdatenrate und die gebrauchte Bandmenge zu verringern, und um die Größe der Bandkassette zu reduzieren.

Ein Gerät zum Aufzeichnen des digitalen Videosignales mit einer DCT-basierten Bitratenreduktion ist von Borger et al in "An Experimental Digital VCR with 40 MM Drum, Single Actuator and DCT-Based Bit-Rate Reduction" in IEEE Transactions on Consumer Electronics, Band 34, Nr. 3, August 1988, Seiten 597 bis 605, diskutiert worden.

In dem oben erwähnten Stand der Technik sind jedoch keine Über­ legungen getroffen worden über das Kompressionsverhältnis zwischen dem derzeitigen digitalen Videosignal und dem digitalen HD-(Hochauflösungs)-Vi­ deosignal, d. h., über das Verhältnis der Aufzeichnungsdatenrate zwi­ schen dem derzeitigen digitalen Videosignal und dem digitalen HD-Vi­ deosignal nach der Bitratenreduktion. Es wurde auch keine Über­ legung getroffen über das Multiplexen des digitalen Videosignals mit dem digitalen Audiosignal und die Kompatibilität des Spurformates. Das US-Patent Nr. 4,617,599 offenbart ein Aufzeichnungs-/Wiedergabegerät für ein PCM-Signal, das das Aufzeichnungsformat auf einem Aufzeichnungsmedium konstant hält durch Variieren der Anzahl der Trommelumdrehungen und auch der Bandgeschwindigkeit gemäß der Abtastfrequenz des Audiosigna­ les.

Aus DE 38 19 339 A1 ist ein Gerät zum Aufzeichnen digitaler Informa­ tionssignale bekannt, bei dem digitale Signale in einem vorgebbaren Daten­ kompressionsverhältnis aufgezeichnet werden. Dabei sind zwei verschiedene Betriebsarten vorgesehen, wobei das Aufzeichnungsmedium in den beiden Betriebsarten in unterschiedlichen Geschwindigkeiten befördert wird. Dies ermöglicht ein digitales Aufzeichnen mit irgendeinem von mehreren Daten­ kompressionsverhältnissen.

Aus DE 39 18 454 A1 ist ein digitales Videobandaufnahmegerät bekannt, das Audio- und Videosignale in voneinander unabhängigen Bildern aufzeich­ net. Dabei werden die Audiobilder gegenüber den Videobildern versetzt, d. h. in getrennten Sektoren auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, wo­ durch ein Schutz gegen das Auftreten von Burst-Fehlern geschaffen wird.

Aus der DE 35 20 275 C2 ist ein Aufzeichnung- und Wiedergabegerät zur Aufzeichnung beziehungsweise Wiedergabe pulskodemodulierter, digitaler Signale bekannt. Bei diesem Gerät wird die Bandgeschwindigkeit entspre­ chend einer Abtastfrequenz verändert, wodurch ein gemeinsames Spurenfor­ mat erzielbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Aufzeichnungsverfahren sowie ein magnetisches Aufzeichnungsgerät anzugeben, das eine optimale Ausnutzung des verwendeten Aufzeichnungsmediums erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Bei dem digitalen Aufzeichnen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Gesamtmenge von aufgezeichneter Information in dem Video­ signal, das mit den Audiosignalen gemultiplext ist, zwischen dem derzeitigen System (erstes Videosignal) und dem HD-System (zweites Videosignal) 1:n, was das gleiche Verhältnis ist wie das der Menge von Videosignalinforma­ tionen zwischen den unterschiedlichen TV-Systemen. Da das Verhältnis der Anzahl der Magnetköpfe oder der Anzahl von Trommelumdrehungen eben­ falls 1:n ist, kann auch die Informationsmenge, die pro Spur aufgezeichnet wird, konstant gehalten werden. Daher ist es möglich, ein gemeinsames Spurformat zu benutzen, einschließlich der Aufzeichnungsbereiche des Video­ signals und des Audiosignals, für sowohl das derzeitige digitale Videosignal (erstes Videosignal) als auch das digitale HD-Videosignal (zweites Videosi­ gnal), kann die gleiche Spurteilung kompatibel verwendet werden, da die Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes ebenfalls 1:n ist.

Weiter Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel des digitalen magnetischen Aufzeichnungsgerätes der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2A und 2B Diagramme, die jeweils Spurmuster für die derzeitigen Videodaten bzw. die HD-Videodaten in einem Ausführungsbeispiel des digitalen magnetischen Aufzeichnungsverfahren gemäß der vor­ liegenden Erfindung zeigen;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel des digitalen magnetischen Wiedergabegerätes zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm einer Kopfanordnung in einem Ausführungsbei­ spiel des digitalen magnetischen Aufzeichnungs- und/oder Wie­ dergaberätes;

Fig. 5A und 5B Spurmusterdiagramme für die derzeitigen Videodaten und die HD-Videodaten, um ein anderes Ausführungsbeispiel des digita­ len magnetischen Aufzeichnungsverfahrens gemäß der vorliegen­ den Erfindung zu zeigen;

Fig. 6 ein Diagramm einer Kopfanordnung in einem anderen Ausfüh­ rungsbeispiel des digitalen magnetischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerätes;

Fig. 7A und 7B jeweils Spurmusterdiagramme für die derzeitigen Videodaten bzw. HD-Videodaten in einem anderen Ausführungsbeispiel des digitalen magnetischen Aufzeichnungsverfahrens gemäß der vor­ liegenden Erfindung; und

Fig. 8 ein Blockschaltungsdiagramm, das die allgemeine Konstruktion des digitalen magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabegerätes zeigt.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel des digita­ len magnetischen Aufzeichnungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 Eingangsklemmen der Video­ komponentensignale des derzeitigen TV-Systems oder der Videokom­ ponentensignale des HDTV-Systems, 2 kennzeichnet Analog/Digi­ tal-(A/D)-Wandler für die Videokomponentensignale, 3 kennzeichnet diskrete Kosinustransformatoren (DCT), 4 kennzeichnet einen skalaren Quantisie­ rer, 5 kennzeichnet einen Codierer variabler Länge, 6 kennzeichnet einen Pufferspeicher, 7 kennzeichnet eine Datenraten-Steuerungseinrichtung, 8 kennzeichnet einen äußeren Korrekturcodierer, 9 kennzeichnet einen inneren Korrekturcodierer. Weiterhin kennzeichnet 10 einen Erzeuger für ein Synchronisationssignal und Identifikationsdaten (sync und ID), 11 kennzeichnet Eingangsklemmen für Audiosignale von einer Vielzahl von Kanälen, 12 kennzeichnet A/D-Wandler für die Audiosignale, 13 kenn­ zeichnet einen Multiplexer, 14 kennzeichnet einen äußeren Korrekturco­ dierer; 15 kennzeichnet einen inneren Korrekturcodierer; 16 kennzeichnet einen Datenmultiplexer und 17 kennzeichnet einen digitalen Modulator. Und 20 kennzeichnet einen Aufzeichnungsmodus-Einsteller zum Einstellen des Aufzeichnungsmodus für das derzeitige TV-System- oder das HDTV-System-Videosignal, 21 kennzeichnet einen Abtastfrequenz-(fs)-Aus­ wähler zum Umstellen der Abtastfrequenz des A/D-Wandlers gemäß dem Auf­ zeichnungsmodus des derzeitigen TV- oder des HDTV-System-Videosigna­ les, 22 kennzeichnet einen Datenratenauswähler zum Umstellen der Aufzeichnungsdatenrate gemäß dem Aufzeichnungsmodus des derzeitigen TV-System- oder des HDTV-System-Videosignales, und 23 kennzeichnet einen Aufzeichnungskanal-Anzahlauswähler zum Umstellen der Anzahl von Aufzeichnungskanälen der Audiosignale gemäß dem Aufzeichnungs­ modus des derzeitigen TV-System- oder des HDTV-System-Videosignales. Zusätzlich kennzeichnet 24 einen Betriebstaktsignal-Erzeuger, 25 kenn­ zeichnet eine digitale Aufzeichnungsverarbeitungsschaltung, 30 kennzeich­ net eine rotierende Trommel, 31a und 31b kennzeichnen Magnetköpfe, 40 kennzeichnet ein Magnetband und 50 kennzeichnet eine Servoschal­ tung. Der Betrieb der oben genannten Schaltungen wird im folgenden beschrieben.

In Fig. 1 wird ein Videosignal, das ein Luminanzssignal (Y) und zwei Basisbandfarbsignale (C₁, C₂) des derzeitigen TV-Systemes oder des HDTV-Systemes umfaßt, über die Eingangsklemmen 1 für Videokom­ ponentensignale eingegeben, und dieses analoge Videosignal wird durch den A/D-Wandler 2 umgewandelt, der die drei Komponentenvideosignale verarbeitet, in das derzeitige digitale oder das digitale HD-Videosignal. Das derzeitige oder das digitale HD-Videosignal wird einer diskreten Kosinustransformation durch die diskreten Kosinustransformatoren 3 unterworfen, dann durch die skalaren Quantisierer 4 quantisiert und durchläuft einen Codieren variabler Länge durch den Codierer variabler Länge 5, und das digitale Videosignal, das in Termen einer Datenrate komprimiert ist, wird zu einem Pufferspeicher 6 eingegeben. Darauf­ folgend steuert eine Datenratensteuerungseinrichtung 7, die die Datenrate des Videosignales unter seiner Steuerung auf der Basis der Datenrate, die durch einen Datenratenauswähler 22 gesetzt wurde, steuert, eine Quantisierungstabelle des skalaren Quantisierers 4, so daß die kompri­ mierte Datenmenge nicht eine spezifizierte Speicherkapazität überschrei­ tet, und aufzuzeichnende Daten werden zu einer festen Rate von einem Pufferspeicher 6 ausgegeben.

Auf der anderen Seite werden Audiosignaie von vier Kanälen, von Kanal 1 (ch1) bis Kanal 4 (ch4), von den Audiosignaleingabeklemmen 11 eingegeben, durch A/D-Wandler 12 in digitale Audiosignale umgewandelt, und die digitalen Vier-Kanal-Audiosignale werden zusammen in Zeittei­ lung durch einen Kanalmultiplexer 13 gemultiplext.

Das komprimierte digitale Videosignal und das digitale Audiosignal werden jedes mit einem Fehlerkorrekturcode der ersten Stufe durch die äußeren Korrekturcodierer 8 und 14 addiert und ebenso mit einem Synchronisationssignal und einem ID-Signal durch den Synchronisations- und ID-Signalerzeuger 10 addiert, und weiter wird jedes mit einem Fehlerkorrekturcode der zweiten Stufe durch die inneren Korrekturcodie­ rer 9 und 15 addiert. Diese Vorgänge werden der Formatierprozeß genannt. Die demgemäß formatierten Signale werden zusammen in Zeitteilung durch den Datenmultiplexer 16 gemultiplext. Das zeitteilungs­ gemultiplexte digitale Videosignal und das digitale Audiosignal werden durch den Modulator 17 in Aufzeichnungscodes moduliert, die für magne­ tisches Aufzeichnen geeignet sind, und werden auf dem Magnetband 40 mit den Magnetköpfen 31a und 31b aufgezeichnet, die an 180° gegen­ überliegenden Positionen der rotierenden Trommel 30 montiert sind. Die Servoschaltung 50 steuert die Rotationsgeschwindigkeit der rotieren­ den Trommel 30 und die Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes 40.

Dieses Ausführungsbeispiel weist die Schritte von Festlegen der Auf­ zeichnungsdatenrate des komprimierten Videosignales des HDTV-Systemes zu n (n ist eine ganze Zahl von 2 oder größer) mal so groß wie die Aufzeichnungsdatenrate des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes, das komprimiert wurde, auf, und ähnlich von Festlegen der Anzahl von Kanälen von aufzuzeichnenden Audiosignalen, wenn das Videosignal des HDTV-Systemes aufgezeichnet wird, zu n mal so groß wie die Anzahl von Kanälen von aufzuzeichnenden Audiosignalen, wenn das Videosignal des derzeitigen TV-Systemes aufgezeichnet wird. Man bemerke, daß n in diesem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, 2 ist. Für die Einfachheit der Beschreibung wird die Operation in dem Falle von n = 2 im folgenden beschrieben werden.

Der Aufzeichnungsmodus-Setzer 20 wählt den Aufzeichnungsmodus des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes oder des Videosignales des HDTV-Systemes aus. Gemäß diesem Aufzeichnungsmodus schaltet der Abtastfrequenz-Auswähler 21 die Abtastfrequenz des A/D-Wandlers 2 zu einer Abtastfrequenz um, die dem Videosignal des derzeitigen oder des HDTV-Systemes entspricht. Ebenso, gemäß dem Aufzeichnungsmodus, steuert der Datenratenauswähler 22 das Kompressionsverhältnis des Videosignales des derzeitigen oder des HDTV-Systemes und schaltet das Verhältnis der Aufzeichnungsdatenrate nach Kompression um, damit es 1 : 2 ist zwischen den Videosignalen des derzeitigen Systemes und des HDTV-Systemes. Der Aufzeichnungskanal-Anzahlauswähler 23 steuert den Kanalmultiplexer 13 gemäß dem Aufzeichnungsmodus und schaltet die Anzahl von Kanälen von Audiosignalen um, die in dem Verhältnis von 1 : 2 gemultiplext sind, das gleiche wie in der Aufzeichnungsdaten­ rate, nachdem das Videosignal komprimiert wurde, um ein Beispiel zu geben, zwei Kanäle zum Aufzeichnen des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes und vier Kanäle zum Aufzeichnen des Videosignales des HDTV-Systemes. Der Betriebstaktsignal-Erzeuger 24 erzeugt ein Betrieb­ staktsignal der Codeaufzeichnungsverarbeitungsschaltung 25 und die Taktsignalfrequenz wird so gesteuert, um in dem Verhältnis von 1 : 2 zu sein, um gemäß den oben genannten Aufzeichnungsmodi zu sein. Dem­ gemäß wird das Verhältnis der endgültigen Aufzeichnungsdatenraten ebenso 1 : 2 zwischen den Videosignalen des derzeitigen TV-Systems und dem HDTV-System beim Aufzeichnen.

Ein anderes Merkmal dieses Ausführungsbeispieles ist das, daß ein gemeinsames Spurmuster; das die Aufzeichnungsbereiche des Videosigna­ les und des Audiosignales umfaßt, zum Aufzeichnen der Videosignale des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes verwendet wird.

Die Fig. 2A und 2B zeigen Beispiele der Spurmuster in diesem Aus­ führungsbeispiel. Fig. 2A zeigt das Spurmuster; wenn das Videosignal des derzeitigen TV-Systemes aufgezeichnet wird, während Fig. 2B das Spurmuster zeigt, wenn das Videosignal des HDTV-Systems aufgezeichnet wird. Wenn das Videosignal des derzeitigen TV-Systems aufgezeichnet wird, gezeigt in Fig. 2A, wird ein Signal, das von dem digitalen Modula­ tor 17 ausgegeben wird, auf Spuren 41a bzw. 41b auf dem Magnetband 40 mit den Magnetköpfen 31a und 31b, die 180° gegenüberliegend zueinander positioniert sind, aufgezeichnet. Hier ist die Spurteilung z. B. zu 10 µ festgelegt. Die Bezugszeichen in den Audiodaten bezeichnen die Kanalnummern des Audiosignales. Um ein Beispiel zu geben, die Audiosignale von zwei Kanälen werden in den geteilten Bereichen aufge­ zeichnet. Wenn das Videosignal des HDTV-Systemes aufgezeichnet wird, wie früher erwähnt, ist die Aufzeichnungsdatenrate zweimal so hoch wie die des Videosignales des derzeitigen TV-Systems, und daher steuert die Servoschaltung 50 die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 und die Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes 40, um diese Geschwindigkeiten zweimal so hoch wie beim Aufzeichnen des Video­ signales des derzeitigen TV-Systemes zu machen. So werden, wie in dem Spurmuster in Fig. 2B gezeigt, die Audiosignale von Kanälen 1 und 2 auf der Spur 41a aufgezeichnet, während die Audiosignale von Kanälen 3 und 4 auf der Spur 41b aufgezeichnet werden.

Fig. 3 ist ein Schaltungsblockdiagramm eines Ausführungsbeispieles des digitalen magnetischen Wiedergabegerätes. In Fig. 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 101 D/A-Wandler, 103 bezeichnet inverse diskrete Kosinustransformatoren, 104 bezeichnet inverse Kanalquantisierer, 105 bezeichnet einen Decodierer variabler Länge, 106 bezeichnet einen Pufferspeicher und 107 bezeichnet eine Datenraten­ steuerungseinrichtung. Zusätzlich bezeichnet 108 einen äußeren Korrek­ turdecodierer, 109 bezeichnet einen inneren Korrekturdecodierer, 111 bezeichnet Audiosignalausgabeklemmen, 112 bezeichnet D/A-Wandler, 113 bezeichnet einen Kanaltrenner, 114 bezeichnet einen äußeren Korrektur­ decodierer, 115 bezeichnet einen inneren Korrekturdecodierer, 116 be­ zeichnet einen Datentrenner und 117 bezeichnet einen Datendiskrimina­ tor. Bezugszeichen 120 bezeichnet einen Wiedergabemodus-Auswähler zum Setzen des Wiedergabemodus des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes oder des HDTV-Systemes, 121 bezeichnet einen Abtastfrequenz-Aus­ wähler zum Umschalten der Abtastfrequenz des D/A-Wandlers 102 gemaß dem Wiedergabemodus des Videosignales des derzeitigen oder des HDTV-Systemes, 122 bezeichnet einen Datenratenauswähler zum Um­ schalten der Datenrate gemäß dem Wiedergabemodus des Videosignales des derzeitigen oder des HDTV-Systemes, 123 bezeichnet einen Wieder­ gabekanalanzahl-Auswähler zum Umschalten der Kanalanzahl des Audio­ signales gemäß dem Wiedergabemodus des Videosignales des derzeitigen oder des HDTV-Systems, 124 bezeichnet eine Taktrückgewinnungsschal­ tung und 125 bezeichnet eine Wiedergabedecodierprozeßschaltung.

Der Signalfluß ist in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung beim Aufzeichnen. Daher werden die mit den Magnetköpfen 31a und 32b wiedergegebenen Signale von dem Datendiskriminator 117 unterschieden und demoduliert, und das Videosignal und das Audiosignal werden von dem Datentrenner 116 getrennt und das getrennte Videosignal und das Audiosignal werden einem Fehlerkorrekturprozeß der ersten Stufe durch die inneren Korrekturdecodierer 109 bzw. 115 unterworfen, und unter­ laufen ebenso einen Fehlerkorrekturprozeß der zweiten Stufe durch die äußeren Korrekturdecodierer 108 und 114. Diese Operationen werden als Deformatierprozeß bezeichnet. Die Taktrückgewinnungsschaltung 124 ist hinter dem Datendiskriminator 117 angeordnet und gewinnt das Betriebstaktsignal für die Komponentenschaltungen dieser Wiedergabede­ codierprozeßschaltung 125 zurück. Das fehlerkorrigierte komprimierte Videosignal wird durch den Pufferspeicher 106, den Decodierer 105 variabler Länge, die inversen skalaren Quantisierer 104, und die inversen diskreten Kosinustransformatoren 103 gegeben, durch welche Schritte das Signal zu einem digitalen Videosignal ausgedehnt wird, und das digitale Videosignal wird durch die D/A-Wandler in ein analoges Videosignal umgewandelt und von den Videosignalausgabeklemmen 101 ausgegeben.

Auf der anderen Seite wird das fehlerkorrigierte wiedergegebene Audiosi­ gnal von dem Kanaltrenner 113 zu Audiosignalen der getrennten Kanäle getrennt und durch die D/A-Wandler 112 in analoge Signale umgewan­ delt und von den Audiosignalausgabeklemmen 111 ausgegeben.

Zu diesem Zeitpunkt, gemäß dem Wiedergabemodus, der von dem Aufzeichnungsband von der Servoschaltung 50 erfaßt wurde, setzt der Setzer 120 zum Auswählen des Wiedergabemodus automatisch den Wiedergabemodus des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes oder des HDTV-Systemes, und gemäß dem festgelegten Wiedergabemodus steuert der Datenratenauswähler 122 das Expansionsverhältnis so, um das ursprüngliche Videosignal des derzeitigen oder des HDTV-Systemes wiederzugeben und gemäß diesem Wiedergabemodus schaltet der Abtast­ frequenz-Auswähler 121 die Abtastfrequenz der D/A-Wandler 102 zu der Abtastfrequenz gemäß dem Videosignal des derzeitigen oder des HDTV-Systemes um. Ahnlich schaltet gemäß dem Wiedergabemodus der Wie­ dergabeaudiokanalanzahl-Auswähler 123 die Anzahl der Kanäle zum Wiedergeben der Audiosignale zu zwei Kanälen, wenn das Videosignal des derzeitigen TV-Systemes wiedergegeben wird, oder zu vier Kanälen, wenn das Videosignal des HDTV-Systemes wiedergegeben wird.

Wie es gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beschrie­ ben wurde, kann durch Setzen des Verhältnisses der Anzahl von Auf­ zeichnungskanälen der Audiosignale zu dem gleichen Verhältnis (1:n in diesem Falle) wie dem Verhältnis der Menge der aufgezeichneten Daten zwischen den Videosignalen des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes, und ebenso Setzen des gleichen Verhältnisses für die beiden Videosignale als das Verhältnis der Rotiationsgeschwindigkeit der rotie­ renden Trommel 30 zu der Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes 40, die Menge der pro Spur aufgezeichneten Information konstant ge­ macht werden durch Verwendung der Spuren, die die gleiche Spurteilung haben, so daß ein gemeinsames Spurformat, das die Aufzeichnungsberei­ che für das Videosignal und das Audiosignal umfaßt, für sowohl das derzeitige TV-System als auch das HDTV-System verwendet werden kann.

Übrigens ist in den Fig. 1, 2 und 3 die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 beim Aufzeichnen und Wiedergeben des Video­ signales des HDTV-Systems zweimal so groß wie die beim Aufzeichnen und Wiedergeben des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Verhältnis beschränkt und die Geschwindigkeiten der rotierenden Trommel beim Handhaben dieser beiden Videosignale kann in jedem Verhältnis sein solange ein gemeinsa­ mes Spurmuster, das die Aufzeichnungsbereiche umfaßt, verwendet wird. Um ein Beispiel zu nehmen, die Trommelgeschwindigkeit kann die gleiche sein, während zweimal so viele Magnetköpfe für das Videosignal des HDTV-Systemes verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine Kopfanordnung in einem Ausführungsbeispiel des digita­ len magnetischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerätes. In Fig. 4 bilden zwei Paare von Magnetköpfen 31a, 32a bzw. 31b, 32b zwei Doppel-Azimuth-Köpfe mit Plus- und Minus-Azimuth-Winkeln und die beiden Köpfe jedes Paares sind an Positionen nahe zueinander montiert. Im Falle des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes wird eine Einzel-(1)-Kanalaufzeichnung und -wiedergabe mit den Magnetköpfen 31a und 32b ausgeführt, während in dem Falle des Videosignales des HDTV-Systemes Viel-(2)-Kanalaufzeichnung und -wiedergabe mit den Magnetköpfen 31a, 32a und 31b, 32b ausgeführt wird.

Die Fig. 5A und 5B zeigen Spurmuster der Videosignale des derzeitigen Systemes und des HDTV-Systemes. Wie in den Fig. 2A und 2B zeigen die Fig. 5A und 5B die Spurmuster beim Aufzeichnen der Videosignale des derzeitigen Systemes und des HDTV-Systemes. Wenn das Videosi­ gnal des derzeitigen TV-Systemes aufgezeichnet wird, wie in Fig. 5A dargestellt, wird das Videosignal durch Azimuth-Aufzeichnen auf den Spuren 41a und 42b durch die Magnetköpfe 31a und 32b aufgezeichnet. Als ein anderes Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsbereiche der Videodaten und der Audiodaten werden die Audiosignale von zwei Kanälen in den Aufspaltbereichen über den Videosignalbereich aufge­ zeichnet. Wenn das Videosignal des HDTV-Systemes aufgezeichnet wird, wie früher erwähnt, wird nur die Bandtransportgeschwindigkeit des Ma­ gnetbandes 40 zweimal schneller als beim Aufzeichnen des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes gemacht, und, wie in Fig. 5B veranschau­ licht, nur die Audiosignale der Kanäle 1 und 2 werden auf der Spur 41a aufgezeichnet und die Audiosignale der Kanäle 3 und 4 werden auf der Spur 42a aufgezeichnet, aber die Aufzeichnungsbereiche des Videosignales und des Audiosignales sind gemeinsam denen beim Aufzeichnen des derzeitigen TV-Videosignales.

Wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, können beim Aufzeichnen und -Wiedergeben der Videosignale des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes die gemeinsamen Spurmuster durch Umschalten der Anzahl von Köpfen ohne Ändern der Rotationsgeschwin­ digkeit der rotierenden Trommel 30 verwendet werden.

Fig. 6 stellt die Kopfanordnung in einem anderen Ausführungsbeispiel des digitalen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerätes dar. In Fig. 6 sind die Magnetköpfe 33a, 34a und 33b, 34b in Doppel-Azimuth-Struktur angeordnet. Im Falle des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes wird Zwei-Kanal-Aufzeichnung und -wiedergabe mit den Magnetköpfen 31a, 32a, und 31b, 32b ausge­ führt, während in dem Falle des Videosignales des HDTV-Systemes Vier- Kanal-Aufzeichnung und -wiedergabe mit den Magnetköpfen 31a, 32a; 33a, 34a; 31b, 32b; und 33b, 34b ausgeführt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 sind die verwendeten Magnet­ köpfe zweimal so viele wie die in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, sowohl bei dem derzeitigen TV-System als auch bei dem HDTV-System, so daß die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 zu 1/2 reduziert werden kann. Um spezifischer zu sein, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 9000 rpm ist (die mindeste gemeinsame Vielfache der Trommelgeschwindigkeiten, die es möglich macht, die Videosignale des derzeitigen TV-Systems, sowohl des 525-Zeilen/60-Feld-Systemes als auch des 625-Zeilen/50-Feld-Syste­ mes, bei einer gemeinsamen Trommelgeschwindigkeit aufzuzeichnen und wiederzugeben), kann die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 in diesem Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 6, zu 4500 rpm reduziert werden.

Die Fig. 7A und 7B zeigen als ein Beispiel die Spurmuster des derzeiti­ gen TV-Systemes und von HDTV-Systemen. Wie in den Fig. 2A, 2B und 5A und 5B zeigt die Fig. 7A das Spurmuster des derzeitigen TV-Systemes und Fig. 7B zeigt das Spurmuster des HDTV-Systemes, beide beim Aufzeichnen des Videosignales. Beim Aufzeichnen des Videosigna­ les des derzeitigen TV-Systemes, wie in Fig. 7A gezeigt, wird das Video­ signal durch Azimuth-Aufzeichnen auf den Spuren 41a, 42a und 41b, 42b mit den Magnetköpfen 31a, 32a und 31b, 32b aufgezeichnet. Hier werden, als ein anderes Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsbereiche des Videosignales und des Audiosignales, die Audiosignale von zwei Kanälen mit den Rotationsperioden der rotierenden Trommel 30 aufein­ anderfolgend auf jede zweite Spur aufgezeichnet. Wenn das Videosignal des HDTV-Systemes aufgezeichnet wird, wie in Fig. 7B gezeigt, wird das Videosignal durch Azimuth-Aufzeichnen auf die Spuren 41a, 42a; 43a, 44a; 41b, 42b; und 43b, 44b mit den Magnetköpfen 31a, 32a; 33a, 34a; 31b, 32b; und 33b, 34b aufgezeichnet, während die Audiosignale von vier Kanälen mit den Rotationsperioden der rotierenden Trommel 30 aufein­ anderfolgend auf jeder zweiten Spur aufgezeichnet werden.

Wie es oben diskutiert worden ist, kann auch in diesem Ausführungsbei­ spiel ein gemeinsames Spurmuster beim Aufzeichnen und Wiedergeben der Videosignale des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes verwendet werden. Außerdem kann die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 30 zu 1/2 der Trommelgeschwindigkeit in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 reduziert werden.

Die Spurmuster in den Fig. 7A und 7B sind die Muster, die gebildet werden, wenn das Audiosignal auf jeder zweiten Spur mit einer Rota­ tionsperiode der rotierenden Trommel 30 aufgezeichnet wird. Das Audiosignal kann jedoch auf einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Spuren mit einer Rahmenperiode des Videosignales aufgezeichnet werden. Zum Beispiel, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Trom­ mel 30 4500 rpm wie oben erwähnt ist, werden im Falle des Videosigna­ les des derzeitigen TV-Systemes des 525-Zeilen/60-Feld-Systemes, da es dort zehn Spuren in einem Rahmen gibt, die Audiosignale von zwei Kanälen bei einer Rate von fünf Spuren für jeden Kanal aufgezeichnet oder wiedergegeben, während in dem Falle des Videosignales des 625-Zeilen/50-Feld-Systemes, da es dort zwölf Spuren in einem Rahmen gibt, das Audiosignal jedes Kanales auf jeder sechsten Spur aufgezeichnet oder wiedergegeben wird. Auf der anderen Seite werden im Falle des Video­ signales des HDTV-Systemes zweimal so viele Spuren pro Rahmen für das HD-Videosignal verwendet und zweimal so viele Audiokanäle werden verwendet, so daß die Anzahl von Spuren pro Audiokanal die gleiche ist, wie in dem Falle des Videosignales des derzeitigen TV-Systemes.

In dem oben genannten Ausführungsbeispiel war das Verhältnis der Anzahl von Audiokanälen zwischen dem derzeitigen TV-System und dem HDTV-System 2 : 4, aber dieses Verhältnis kann z. B. 4 : 8 sein. Zusätzlich können, wie bei dem Videosignal, die Audiosignale mit Bitra­ tenreduktion aufgezeichnet werden. Es ist nur notwendig, die Anzahl von Audiokanälen zu dem gleichen Verhältnis wie dem Verhältnis bei der Aufzeichnungsbitrate des Videosignales festzulegen.

Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung verstanden wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das gemeinsame Spurformat zu verwenden, das die Aufzeichnungsbereiche für die Video- und Audio­ signale beim Aufzeichnen der Videosignale des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes umfaßt, und dies realisiert ebenso die gemein­ same Verwendung und die Vereinfachung der gesamten digitalen Signal­ verarbeitungsschaltung, einschließlich der Bitratenreduktion- und Expan­ sionsschaltung des Videosignales.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das das digitale magnetische Aufzeich­ nungs-/Wiedergabegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.

Die gleichen Teile wie in der Struktur des Aufzeichnungsgerätes in Fig. 1 und des Wiedergabegerätes in Fig. 3 sind mit den gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet. Die rotierende Trommel 30, auf der die Aufzeich­ nungs-/Wiedergabeköpfe montiert sind, wie in den Fig. 4 und 6, kann zu dem Aufzeichnungssystem oder dem Wiedergabesystem durch einen Aufzeichnungs-/Wiedergabeauswählschalter 60 umgeschaltet werden. Die Servoschaltung 50, wenn Aufzeichnen ausgeführt wird, empfängt ein Aufzeichnungsmodussignal von dem Aufzeichnungsmodus-Auswähler und führt eine vorgeschriebene Operation aus, und wenn Wiedergabe ausge­ führt wird, erfaßt sie ein Wiedergabemodussignal von dem Aufzeichnungs­ band und liefert das Wiedergabemodussignal an den Wiedergabemodus-Aus­ wähler 120. Ein Datenratenkompressor 26 des Aufzeichnungssystemes umfaßt einen diskreten Kosinustransformator 3, einen skalaren Quantisie­ rer 4, einen Codierer variabler Länge 5, einen Pufferspeicher 6 und eine Datenratensteuerungseinrichtung 7 zum Steuern des skalaren Quantisierers 4, um die Datenmenge in den Pufferspeicher 6 nach der Bitratenreduk­ tion zu weniger als einer spezifizierten Menge zu reduzieren. Ein Datenratenexpander 126 des Wiedergabesystemes umfaßt den Puffer­ speicher 106, den Codierer variabler Länge 105, den inversen skalaren Quantisierer 104, den inversen diskreten Kosinustransformator 103 und eine Datenratensteuerungseinrichtung 107 zum Steuern des inversen skalaren Quantisierers 104, um die Datenmenge in dem Pufferspeicher 106 vor der Datenratenexpansion zu reduzieren.

Es wird verstanden werden, daß in der oben genannten Anordnung durch Verwendung adäquater Auswahlschalter die Komponentenelemente des Aufzeichnungs- und des Wiedergabesystemes gemeinsam bedienbar für die Signale des derzeitigen TV-Systemes und des HDTV-Systemes gemacht werden können.

Claims (5)

1. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren zum Aufzeichnen eines ersten Videosignals, das mit einer ersten Abtastfrequenz digitalisiert und mit einem ersten Kompressionsverhältnis komprimiert ist, oder eines zweiten Videosignals, das mit einer zweiten Abtastfrequenz digitalisiert und mit einem zweiten Kompressionsverhältnis komprimiert ist, wobei das digita­ lisierte und komprimierte erste Videosignal eine erste Datenrate und das digitalisierte und komprimierte zweite Videosignal eine zweite Datenrate n-mal (n ist eine ganze Zahl von 2 oder größer) so groß wie die erste Datenrate aufweist, wobei das Aufzeichnungsverfahren die Schritte aufweist:
Zeitmultiplexen von digitalisierten Audiosignalen von mehreren Kanälen und des ersten oder zweiten Videosignals;
Aufzeichnen, während ein Magnetband (40) in einer ersten Trans­ portgeschwindigkeit laufengelassen wird, des ersten Videosignals und der Audiosignale, die zeitgemultiplext sind, oder Aufzeichnen des zweiten Videosignals und der Audiosignale, die zeitgemultiplext sind, während das Magnetband in einer zweiten Transportgeschwindigkeit laufengelassen wird, die n-mal die erste Geschwindigkeit ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Zeitmultiplex-Schritt die digitalisierten Audiosignale von in (m ist eine ganze Zahl von 2 oder größer) Kanälen und das erste Videosignal oder die digitalisierten Audiosignale von n×m Kanälen und das zweite Videosignal gemultiplext werden, und
daß in dem Aufzeichnungsschritt, während eine rotierende Trommel (30) mit einer festen Rotationsgeschwindigkeit rotiert wird, das erste Videosignal und die Audiosignale von in Kanälen mit k (k ist eine ganze Zahl) Paaren von Magnetköpfen auf 2×k Spuren bei jeder Umdrehung der rotierenden Trommel aufgezeichnet werden, oder daß das zweite Videosignal und die Audiosignale von n×m Kanälen mit n×k Paaren von Magnetköpfen auf 2×n×k Spuren bei jeder Umdrehung der rotierenden Trommel aufgezeichnet werden,
wobei ein gemeinsames Spurenformat auf dem Magnetband für das erste und das zweite Videosignal hinsichtlich der Aufzeichnungsposition der Video- und Audiosignale, der Spurteilung und der Aufzeichnungs­ wellenlänge benutzt wird.

2. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 1, worin n 2 ist.

3. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 2, worin in 2 oder 4 ist.

4. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 3, worin k 1 oder 2 ist.

5. Magnetisches Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen eines ersten Videosi­ gnals, das eine spezifizierte Bandbreite hat oder eines zweiten Videosi­ gnales, das eine breitere Bandbreite als das erste Videosignal hat, zusammen mit Audiosignalen, das aufweist:
eine Aufzeichnungsmodus-Auswähleinrichtung (20) zum Auswählen des ersten Videosignals oder des zweiten Videosignals als ein aufzu­ zeichnendes Signal;
einen ersten A/D-Wandler (2) zum Wandeln des ersten Videosignals in ein digitales Signal bei einer ersten Abtastfrequenz, oder zum Wan­ deln des zweiten Videosignals in ein digitales Signal bei einer zweiten Abtastfrequenz, die höher als die erste Abtastfrequenz ist;
eine Abtastfrequenz-Einstelleinrichtung (21) zum Einstellen der ersten oder zweiten Abtastfrequenz des ersten A/D-Wandlers (2) gemäß der Ausgabe von der Aufzeichnungsmodus-Auswähleinrichtung (20);
eine Datenraten-Kompressionseinrichtung (3-7) zum Komprimieren des ersten von dem A/D-Wandler (2) digitalisierten Videosignals zu einer ersten Datenrate, oder zum Komprimieren des zweiten von dem ersten A/D-Wandler (2) digitalisierten Videosignals zu einer Rate n-mal (n ist eine ganze Zahl von 2 oder größer) so groß wie die erste Datenrate;
eine Datenraten-Einstelleinrichtung (22) zum Einstellen einer Daten­ kompressionsrate der Datenraten-Kompressionseinrichtung (3-7) gemäß einer Ausgabe der Aufzeichnungsmodus-Auswähleinrichtung (20);
einen zweiten AID-Wandler (12) zum Wandeln der Audiosignale von mehreren Kanälen in digitale Signale;
einen Kanalmultiplexer (13) zum Zeitmultiplexen der vom zweiten A/D-Wandler (12) digitalisierten Audiosignale mehrerer Kanäle; eine Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltung (25), die mit einer Ausgabe der Datenraten-Kompressionseinrichtung (3-7) und mit dem Kanalmultiplexer (13) verbunden ist, zum jeweiligen Formatieren eines komprimierten Videosignals und der Audiosignale von gemultiplexten Kanälen, und zum Zeitmultiplexen und Modulieren beider Signale;
Aufzeichnungseinrichtungen (31a, 31b; 32a, 32b; 33a, 33b; 34a, 34b) zum Aufzeichnen einer Ausgabe der Aufzeichnungssignal-Verarbei­ tungsschaltung (25) auf einem Magnetband; und
eine Servoschaltung (50) zum Laufenlassen eines Magnetbands (40), auf das das erste Videosignal bei einer ersten Transportgeschwindigkeit aufgezeichnet worden ist, oder zum Laufenlassen des Magnetbandes (40), auf das das zweite Videosignal bei einer zweiten Transportge­ schwindigkeit aufgezeichnet worden ist, die n mal die erste Transportge­ schwindigkeit ist, in Antwort auf eine Ausgabe der Aufzeichnungsmo­ dus-Auswähleinrichtung (20),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufzeichnungsgerät eine Aufzeichnungskanalanzahl-Einstellein­ richtung (23) zum Einstellen einer Anzahl von Multiplex-Kanälen des Kanalmultiplexers (13) gemäß einer Ausgabe der Aufzeichnungsmodus-Aus­ wahleinrichtung (20) aufweist,
daß der Kanalmultiplexer (13) die digitalisierten Audiosignale von in Kanälen (m ist eine ganze Zahl von 2 oder größer) multiplext, während das erste Videosignal aufgezeichnet wird oder digitalisierte Audiosignale von n×m Kanälen multiplext, während das zweite Video­ signal aufgezeichnet wird, gemäß einer Ausgabe von der Aufzeichnungs­ kanalanzahl-Einstelleinrichtung (23),
daß die Servoschaltung (50) eine rotierende Trommel (30) bei einer festen Geschwindigkeit während der Aufzeichnung entweder des ersten oder des zweiten Videosignals betreibt; und
daß die Aufzeichnungseinrichtung eine Ausgabe der Aufzeichnungs­ signal-Verarbeitungsschaltung (25) des ersten Videosignals mit k (k ist eine ganze Zahl) Paaren von Magnetköpfen auf 2×k Spuren bei jeder Umdrehung der rotierenden Trommel aufzeichnet oder daß sie eine Ausgabe der Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltung (25) des zweiten Videosignals mit n×k Paaren von Magnetköpfen auf 2×n×k Spuren bei jeder Umdrehung der rotierenden Trommel aufzeichnet, wobei ein gemeinsames Spurenformat auf dem Magnetband für das erste und das zweite Videosignal hinsichtlich der Aufzeichnungsposition der Video- und Audiosignale, der Spurteilung und der Aufzeichnungswellen­ länge benutzt wird.