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Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystem zum Aufzeichnen eines ersten Informationsflusses
auf einem Informationsträger und
zum gleichzeitigen Verarbeiten eines weiteren Informationsflusses über den
Informationsträger,
wobei das System eine Lese-/Schreibeinheit umfasst zum Abtasten
des Informationsträgers
mit einer Abtastgeschwindigkeit entweder zum Schreiben oder zum
Lesen von Informationen auf dem Informationsträger sowie Puffermittel zum
Zwischenspeichern von Informationen während des Aufzeichnens und/oder
der Wiedergabe und Steuerungsmittel zum Steuern des Aufzeichnens
des ersten Informationsflusses in Abhängigkeit von einer geforderten
Datenrate zum Verarbeiten des weiteren Informationsflusses.
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Die Veröffentlichung der japanischen
Patentanmeldung 07141774A beschreibt ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem,
das imstande ist, die Aufzeichnungskapazität komprimierter Videosignale und
Hilfsinformationen entsprechend der Eingangssignalrate und dem Umfang
von Hilfsinformationen zu variieren. Hilfsinformationen wie z. B.
in dem Schirm codierte Daten, die zusammen mit komprimierten Videosignalen
gesendet werden, werden mit Hilfe einer Datenextraktionsschaltung
extrahiert. Eine Aufzeichnungsschaltung wird entsprechend der Rate
der Hilfsinformationen und komprimierten Videosignale mittels einer
Speicherkapazitätsteuerungsschaltung über eine
Aufzeichnungskapazität,
Verteilung und Anordnung unterrichtet.
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Ein Problem des bekannten Systems
ist, dass die Wirksamkeit der Wiedergabe des einen Informationstyps
durch das Aufzeichnen des anderen Informationstyps beeinflusst werden
kann.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein
Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem zu verschaffen, in dem die Aufzeichnung
und/oder die Wiedergabe effizienter ausgeführt wird. Zur Lösung dieser
Aufgabe ist das erfindungsgemäße System
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel ausgebildet sind,
um die geforderte Datenrate zu nutzen, die eine zukünftige geforderte
Datenrate ist, welche zum Aufzeichnen eines weiteren Informationsflusses
zu einem späteren
Zeitpunkt zur Verfügung stehen
muss, während der
aufgezeichnete erste Informationsfluss gleichzeitig zu diesem Zeitpunkt
wiedergegeben wird.
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Dies verschafft den Vorteil, dass
das Aufzeichnen an die Umstände
angepasst werden kann, wie beispielsweise Strom oder erwartetes
zukünftiges
gleichzeitiges Aufzeichnen und Wiedergeben. Daher wird der größtmögliche Teil
der Übertragungskapazität des Systems
verwendet, sodass die Übertragungskapazität des Systems über das
Schreiben und Lesen in gut ausbalancierter Weise verteilt wird. Um
genügend
Schreibkapazität
für das
zukünftige gleichzeitige
Aufzeichnen/Wiedergeben zur Verfügung
zu haben, wird das derzeitige Aufzeichnen angepasst; für derzeitiges
gleichzeitiges Aufzeichnen/Wiedergeben wird die Übertragungskapazität optimal
genutzt. Dies ist umso mehr ein Vorteil im Vergleich zu einer weniger
effizient genutzten höheren Übertragungskapazität, weil
die höhere Übertragungskapazität ein System
komplexer machen würde
und empfindlich gegen Verschleiß und
Defekte. Eine höhere
und/oder stabilere Qualität
des wiedergegebenen Signals wird mit der verfügbaren Übertragungskapazität realisiert.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das System
Kompressionsmittel zum steuerbaren Komprimieren des ersten Informationsflusses
während
des Aufzeichnens umfasst und dass die Steuerungsmittel zum Steuern
der Kompressionsmittel in Abhängigkeit
von der geforderten Datenrate ausgebildet sind. Dies ist insofern vorteilhaft,
als der Grad der Kompression an die geforderte Datenrate angepasst
wird und daher die verfügbaren
Bits so viel wie möglich
genutzt werden, sodass das Signal so wenig wie möglich komprimiert wird und
eine hohe Wiedergabequalität
liefert. Dies ist insbesondere für
Informationsflüsse
mit variabler Bitrate vorteilhaft, wie beispielsweise MPEG-2 digitales
Video. Weitere Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystems und Vorteile davon werden in abhängigen Ansprüchen und
der nachstehenden Erläuterung
beschrieben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Weiteren näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 einen
Aufzeichnungsträger
vom beschreibbaren Typ,
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2 ein
Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem einschließlich steuerbarer Kompressionsmittel,
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3 eine
Kompressionseinheit,
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4 ein
Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem einschließlich eines Transcoders,
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5 ein
Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem einschließlich angepasster Steuerungsmittel und
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6 in
graphischen Darstellungen die Kurven der Datenrate.
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In der Zeichnung haben Elemente,
die bereits beschriebenen Elementen entsprechen, gleiche Bezugszeichen.
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1 zeigt
einen plattenförmigen
Informationsträger 1 vom
wiederbeschreibbaren Typ, wie z. B. eine CD-E (Compact Disc Erasable).
Der Informationsträger
umfasst eine zum Aufzeichnen bestimmte Spur 9, die entsprechend
einem spiralförmigen
Windungsmuster angeordnet ist. Die Windungen können statt spiralförmig auch
konzentrisch angeordnet sein. Die Spur 9 wird auf dem Informationsträger durch
ein Servomuster angedeutet, in dem beispielsweise eine Vorrille
es einem Lese-/Schreibkopf ermöglicht,
der Spur 9 während
des Abtastbetriebs zu folgen. Weiterhin kann das Servomuster Informationen über die
Position entlang der Spur enthalten, wie z. B. eine Zeitangabe vom
Anfang der Spur an. Der Informationsträger hat eine Aufzeichnungsschicht,
die optisch oder magnetooptisch von einem System zum Einschreiben
von Informationsblöcken
in Form von Markenmustern beschrieben werden kann. Die CD-E hat beispielsweise
eine Aufzeichnungsschicht aus phasenänderndem Material. Eine Beschreibung
des Aufzeichnens und Lesens einer CD und der Verwendung einer Spur
und Vorrille kann in dem Buch mit dem Titel „Principles of optical disc
systems" von Bouwhuis et
al., ISBN 0-85274-785-3 gefunden werden. Die Erfindung kann auch
auf andere plattenförmige
wiederbeschreibbare Informationsträger angewendet werden, wie
z. B. magnetische Festplatten oder Informationsträger von
anderer Form, für
die Schreiben und Lesen in gesonderten Gebieten des Informationsträgers schnell
abgewechselt werden können,
wie z. B. ein optisches Band.
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2, 4 und 5 zeigen ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem
zum aufzeichnen eines ersten Informationsflusses auf einem plattenförmigen Informationsträger und
gleichzeitiges Verarbeiten eines weiteren Informationsflusses über den
Informationsträger,
der beispielsweise magnetooptisch oder optisch (über Phasenänderungsmaterial) beschrieben
werden kann. Das System umfasst Antriebsmittel 45, um den
Informationsträger 1 drehen
zu lassen, und einen Lese/Schreibkopf 42 zum Abtasten der Spur,
welche Spur auf dem Informationsträger beispielsweise durch das
Servomuster zum Erzeugen von Ser vosignalen angedeutet wird. Der
Lese/Schreibkopf 42 wird durch Servomittel 44 in
radialer Richtung über
der Spur positioniert. Der Lese/Schreibkopf 42 tastet die
Spur mit bekannten Sparfolge- und Fokussierungsmethoden ab. Die
dem Eingang der Schreibmittel 41 zugeführte Information wird in den
Schreibmitteln 41 erforderlichenfalls in Blöcke aufgeteilt
und in ein Schreibsignal für
den Lese/Schreibkopf 42 umgewandelt. Die Schreibmittel 41 umfassen
beispielsweise einen Fehlercodierer und einen Kanalcodierer. Beim
Lesen wird das Signal des Lese/Schreibkopfes 42 wieder
in die Information in den Lesemitteln 43 umgewandelt, die
beispielsweise einen Kanaldecoder und einen Fehlerkorrigierer umfassen.
Das System umfasst Puffermittel 47 zum Zwischenspeichern – über die
Schreibmittel 41 – von Information,
die dem Eingang während
des Schreibens zugeführt
wird, und/oder zum Zwischenspeichern – über die Lesemittel 43 – von Information,
die zur Ausgabe während
des Lesens bestimmt ist. Das System enthält weiterhin eine Systemsteuerung 46, die
die Antriebsmittel 45, die Servomittel 44, die Schreibmittel 41,
die Lesemittel 43 und die Puffermittel 47 steuert
und ist zum Ausführen
der im Weiteren zu beschreibenden Vorgänge ausgebildet.
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Gleichzeitiges Aufzeichnen und Wiedergeben
wird von der Systemsteuerung
46 in folgender Weise realisiert.
Der Lese-/Schreibkopf
42 liest und schreibt abwechselnd
in zwei gesonderten Gebieten auf dem Informationsträger. Ein
erster Informationsfluss am Eingang wird durch die Puffermittel
47 geführt und
die Information wird in einem ersten Gebiet geschrieben, während ein
zweiter Informationsfluss am Ausgang durch Führen der aus einem zweiten Gebiet
des Informationsträgers
1 gelesenen
Information zum Ausgang durch die Puffermittel
47 erzeugt werden
kann. Die Informationsflüsse
repräsentieren kontinuierliche
Zeitsignale, wie beispielsweise Audio- oder Videosignale. In der
genannten Patentschrift
EP 0594241 werden
ein System und ein Ausführungsbeispiel
für einen
solchen Vorgang beschrieben, in dem die Verwendung des Pufferspeichers
verbessert worden ist. Dies erfordert jedoch ein System, das eine
genügend
hohe Übertragungsrate
hat. Eine hohe Übemagungsrate
hat jedoch einen wesentlichen Einfluss auf die Komplexität und den
Selbstkostenpreis des Systems und führt außerdem zu einer größeren Empfindlichkeit
gegen Verschleiß und
Alterung des Systems und zu Defekten auf dem Informationsträger.
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Das Bedienen des erfindungsgemäßen Systems
kann dem Benutzer in einfacher Weise präsentiert werden durch die Verwendung
von Begriffen von Funktionen, die ein VCR aufweist (Videocassettenrecorder).
Das System hat Tasten, die mit „Pause", „Weiter", „Schneller
Vorlauf" und „Rücklauf" bezeichnet werden.
Beim Betrachten eines Fernsehprogramms kann der Benutzer weggerufen
werden. Die „Pause"-Taste ergibt dann
den Beginn einer Aufzeichnung. Bei seiner Rückkehr drückt der Benutzer die Taste „Weiter", sodass gleichzeitig
eine Wiedergabe (von dem Moment an, wo er weggerufen wurde) beginnt
und das Aufzeichnen fortgesetzt wird. Wenn Reklame gezeigt wird,
drückt
der Benutzer „Schneller Vorlauf", sodass die Reklame
schnell wiedergegeben wird oder (teilweise) übersprungen wird. Eine Anzeige
auf dem System kann dann angeben, wie viel Zeit der Benutzer hinter
der Live-Aufsendung zurückliegt, während in
regehnäßigen Intervallen
ein Bild in kleinem Format wiedergegeben wird. Mit anderen Bedienungsfunktionen
ist es möglich,
einen direkten Sprung in der Zeit voraus zu machen. Nachdem für eine längere Zeitdauer „Schneller
Vorlauf" verwendet worden
ist, ist die einzuholende Zeit auf null zurückgefallen und der Benutzer
sieht wieder eine Live-Aussendung und die Aufzeichnung kann gestoppt
werden. Das System kann immer oder auf Anforderung in den Aufzeichnungsbetrieb
umgeschaltet werden, während
der Benutzer ein Programm sieht. Es gibt dann die Möglichkeit,
einen Teil über
dien „Rücklauf"-Taste zu wiederholen,
beispielsweise ein Tor bei einem Fußballspiel, während das
Fußballspiel
weiterhin aufgezeichnet wird.
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2 zeigt
ein erfindungsgemäßes Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystem, das steuerbare Kompressionsmittelumfasst.
Das System enthält eine
Kompressionseinheit 22 zum Reduzieren der Datenrate eines Eingangssignals
in Abhängigkeit von
der von dem Eingangssignal repräsentierten
Information. Dadurch kann beispielweise Redundanz in der Repräsentation
reduziert werden und eine weniger genaue Repräsentation kann mit einem geringen
Qualitätsverlust
des wiedergegebenen Signals erzeugt werden. Das Eingangssignal wird
dem Eingang 21 zugeführt
und in der Kompressionseinheit 22 in ein komprimiertes
Signal umgewandelt, das anschließend in der Schreibeinheit 41 in
ein Schreibsignal umgewandelt wird. Die Kompressionseinheit 22 ist über einen
Steuereingang 26 steuerbar, sodass ein Kompressionsverhältnis zwischen
der Datenrate am Eingang 21 und am Ausgang 23 angepasst
werden kann. Eine einfache Ausführungsform
einer solchen steuerbaren Kompressionseinheit für Audio wird wie gefordert
mehrere weniger signifikante Bits weglassen, beispielsweise ein
Audiosignal mit 16 Bits pro Abtastwert auf 15 oder 14 Bits pro Abtastwert reduzieren.
Das System kann Mittel für
eine Analog-Digital-Umsetzung zum Umsetzen eines analogen Eingangssignals
in eine digitale Form enthalten. Am Ausgang kann das System Dekompressionsmittel
und/oder Digital-Analog-Umsetzungsmittel enthalten. Ein Signal kann
auch in Abhängigkeit
vom Signalinhalt komprimiert werden, wie mit DCC oder MPEG-Audio
oder Videokompression, wovon 3 eine
Ausführungsform zeigt.
Die Systemsteuerung 46 ist zum Steuern der Kompressionseinheit
in Abhängigkeit
von der geforderten Datenrate ausgebildet, die wie anhand von 6 beschrieben abgeleitet
wird. Die zum Aufzeichnen verfügbare
Datenrate wird direkt aus der geforderten Datenrate und der verfügbaren Übertragungsrate
des Systems abgeleitet. Die Kompressionsmittel werden so eingestellt, dass
das komprimierte Signal die verfügbare
Datenrate nicht überschreitet.
Nicht der Momentanwert, sondern der Mittelwert über eine kurze Periode ist hier
entscheidend, weil momentane Variationen durch die Puffermittel
geglättet
werden. Dieser Mittelwert kann aus den Datenraten bestimmt werden
oder indirekt aus der Speicherfüllung
der Puffermittel 47 abgeleitet werden.
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3 zeigt
schematisch eine Kompressionseinheit für Videoinformation, wie sie
bei MPEG-2, bekannt aus ISO/IEC-13818-2, üblich ist. An den Eingang 21 wird
ein digitales Videosignal angelegt und über eine Differenzeinheit 31 einer
DCT-Einheit 32 zugeführt,
die eine diskrete Kosinustransformation ausführt, bei der das Bild in Makroblöcke unterteilt wird.
Die erhaltenen Koeffizienten werden einer Q-Einheit 33 zugeführt und
mit einem einstellbaren Teilungsfaktor quantifiziert, für den die
Bits des Quotienten weiter verarbeitet werden und der Rest nicht berücksichtigt
wird. Die Quotientenbits werden der VLC-Einheit 34 zugeführt, die
die Quotienten codiert, die unterschiedliche Längen haben. Auf diese Weise wird
am Ausgang 23 ein codiertes Bildsignal erzeugt, das eine
variable Bitrate aufweist. Die mittlere Bitrate kann durch eine
Inspektionseinheit 39 beeinflusst werden, beispielsweise
durch Setzen des Teilungsfaktors in der Q-Einheit, wobei ein größerer Teilungsfaktor
zu einer niedrigeren Bitrate führt. Übliche Teilungsfaktoren
liegen zwischen 2 und 16. Eine weitere Verringerung der Bitrate,
die für
eine spezielle Bildqualität
gefordert wird, wird erhalten, indem jedes Mal eine Gruppe von Bildern
(GOP) übertragen
werden, wobei immer verschiedene Differenzbilder wie z. B. voraus
vorhergesagte P-Bilder oder bidirektional vorhergesagte B-Bilder
nach einem unabhängigen
I-Bild übertragen
werden. Auf Grund der in den wiedergegebenen Bildern gefundenen
Aktivität
entscheidet die Inspektionseinheit 39, welcher Bildtyp
erzeugt wird. 3 zeigt
schematisch einen Schalter 38, der von der Inspektionseinheit 39 gesteuert
wird, welcher Schalter für
ein I-Bild keine Information durchlässt und für ein P-Bild die gespeicherte
Information eines rekonstruierten Bildes, die auf dem codierten
Signal beruht, durchlässt.
Das Differenzbild wird dann in der Differenzeinheit 31 bestimmt,
in der ebenfalls Kompensation der Bewegung verwendet werden kann. Ein
rekonstruiertes Bild, wie es auch in einem Empfangssystem gebildet
wird, wird mittels der IQ-Einheit (inverse Quantisierung) gebildet,
der IDCT- Einheit (inverse
diskrete Kosinustransformation) in einem Bildspeicher 37.
Durch Selektion von I-, B- und P-Bildern hat die Inspektionseinheit 39 einen
weiteren Einfluss auf die Bitrate. Ein übliches Kriterium ist dann
beispielsweise die maximale momentane Bitrate, die niedriger sein
muss als die Übertragungskapazität des Transportkanals
und ein mittelfristiger Mittelwert, wobei die Werte niedrig bleiben
sollen, sodass die Pufferkapazität
in einem Empfangssystem nicht überschritten
wird.
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In einer solchen Kompressionseinheit
mit variabler Bitrate hängt
die Menge von erzeugten Daten vom Inhalt des empfangenen Signals
ab. Im Vergleich zu einem System mit konstanter Bitrate wird eine
höhere
mittlere Qualität
eines rekonstruierten Signals bei der gleichen Gesamtmenge von erzeugten
Daten erhalten. Erfindungsgemäß kann die
mittlere Bitrate durch eine Parametereinstellung über den
Steuereingang 26 der Inspektionseinheit 39 gesteuert
werden. Die langfristige mittlere Bitrate wird über diesen Steuereingang 26 beispielsweise
beeinflusst, weil die Inspektionseinheit den Teilungsfaktor oder
die Selektion von UP/B-Bildern einstellt. Auch ist es möglich, eine
gewisse Vorverarbeitung zu verwenden (in 3 nicht abgebildet), wie z. B. Rauschfilterung
oder die Reduktion des Raumfrequenzinhalts, wofür die Filterparameter dann
eingestellt werden können,
um die Bitrate zu beeinflussen.
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4 zeigt
ein erfindungsgemäßes Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystem, das einen Transcoder
48 umfasst.
Die Schreibmittel
41 haben einen Eingang zum Empfangen
eines Eingangsignals, das bereits entsprechend bestimmter Kompressionsregeln
komprimiert sein kann. Ein Beispiel hierfür ist ein MPEG2-komprimiertes
Videosignal, das beispielsweise über
einen Satellit oder ein Kabelnetz empfangen wird und dem Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystem zugeführt
wird. Der Transcoder
48 ist zur weiteren Komprimierung
eines solchen Signals ausgebildet, das bereits entsprechend bestimmter Kompressionsregeln
komprimiert worden ist. Ein Transcoder kann beispielsweise eine
kaskadierte Dekompressionseinheit und eine wie in
3 gezeigte Kompressionseinheit umfassen.
Komplementäre
Operationen können
dann kombiniert werden. Eine Beschreibung eines solchen Transcoders
kann in
EP 0 690 392 (PHF
94.001) gefunden werden. Der Transcoder
48 kann über ein
Steuersignal
49, das aus den Steuerungsmitteln
46 stammt,
gesteuert werden, um den Grad einer weiteren Kompression zu bestimmen.
Der Transcoder ist mit den Schreibmitteln
41 gekoppelt
und empfängt
ein bereits komprimiertes Signal und schickt erforderlichenfalls
ein noch weiter komprimiertes Signal zurück. Der Grad der Kompression
wird in Abhängigkeit
von der geforderten Datenrate entsprechend der Steuerung der Kompressionseinheit
22 von
2 gesteuert.
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5 zeigt
ein erfindungsgemäßes Aufzeichnungs-
und Wiedergabesystem, das Steuerungsmittel 46 umfasst,
um die Abtastrate in Abhängigkeit
von der geforderten Datenrate einzustellen. In dieser Ausführungsform
des Systems sind die Steuerungsmittel zum Einstellen der Übertragungskapazität ausgebildet.
In Abhängigkeit
von der momentan geforderten Datenrate (siehe 6c) wird die Übertragungskapazität vorübergehend
erhöht,
beispielsweise weil die Systemsteuerung feststellt, dass die Puffermittel 47 zu
voll werden. Hierzu kann die Abtastgeschwindigkeit mit Hilfe einer
höheren
Transport/Drehgeschwindigkeit des Informationsträgers erhöht werden. Lesen erfolgt dann
bei einer im Verhältnis
höheren
Geschwindigkeit. Zusätzlich
kann die Schreibtaktrate erhöht
werden, eventuell im Verhältnis
zur Abtastgeschwindigkeit. Das schnellere Lesen und/oder Schreiben
erhöht
die Übertragungskapazität des Systems,
wodurch eine höhere
Datenrate für den
aufzuzeichnenden Informationsfluss entwickelt wird. Zu einem späteren Zeitpunkt,
wenn der Pufferspeicher wieder leer genug ist, kann die Übertragungsrate
auf den normalen Wert verringert werden. Bei einer anderen Ausführungsform
kann aus anderen Gründen
zugunsten einer Erhöhung
der Übertragungsrate
entschieden werden, wie z. B. eine gewünschte Wiedergabequalität oder immer
von dem Moment an, wenn zwei Informationsflüsse gleichzeitig verarbeitet
werden müssen.
Vorteilhafterweise wird die Abtastgeschwindigkeit nur erhöht, wenn
es wirklich notwendig ist, weil dies Verschleiß, Leistungsaufnahme und/oder
Wärmeentwicklung
des Systems verringert.
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Bei einer anderen Ausführungsform
des Systems sind die Steuermittel zum Selektieren der radialen Position
eines Gebietes zum Schreiben von Informationen des ersten Informationsflusses
in Abhängigkeit
von der geforderten Datenrate ausgebildet. Bei einer CD ist es üblich, Informationen
mit konstanter Dichte und daher mit konstanter linearer Geschwindigkeit
(CLV) zu schreiben. Wenn beim gleichzeitigen Aufzeichnen/Wiedergeben
Lesen und Schreiben abgewechselt werden, wird jedoch die Drehgeschwindigkeit
nicht oder nur in geringerem Maße
entsprechend der radialen Position angepasst, da eine schnelle Anpassung
einen sehr leistungsfähigen
Antriebsmotor erfordern würde.
Es kann eine Drehgeschwindigkeit selektiert werden, die in der Mitte
zwischen den den zu beschreibenden Gebieten oder zu lesenden Gebieten
entsprechenden Geschwindigkeiten liegt, oder eine Drehgeschwindigkeit,
die dem am meisten innen liegenden Gebiet entspricht, wobei das äußere Gebiet
dann schneller abgetastet wird als mit Nenngeschwin digkeit. Beispielsweise
wählt die
erfindungsgemäße Systemsteuerung ein
Gebiet entlang dem Außenrand
des Informationsträgers
zum Schreiben eines ersten Informationsflusses. Zu einem späteren Zeitpunkt,
wenn ein weiterer Informationsfluss aufgezeichnet wird und dieses
aufgezeichnete Gebiet gleichzeitig wiedergegeben wird, ist es möglich, weiter
beim Zentrum der Platte zu schreiben. Wenn der Aufzeichnungsprozess
mit Nennabtastgeschwindigkeit ausgeführt wird, wird das Gebiet entlang
dem Außenrand
mit höherer
Abtastgeschwindigkeit ausgelesen werden. Es ist dann vorteilhaft,
dass die Servomittel nicht für
eine hohe Abtastgeschwindigkeit nahe der Plattenmitte ausgebildet
sind, welche hohe Abtastgeschwindigkeit notwendig sein würde, wenn
bei einer willkürlichen
radialen Position auf der Platte mit erhöhter Abtastgeschwindigkeit
gelesen und/oder geschrieben werden müsste. Dies würde für weiter
innen liegende Gebiete eine deutlich höhere Drehgeschwindigkeit erfordern als
bei gleicher Abtastgeschwindigkeit in einem Gebiet entlang dem Außenrand
der Platte. Außerdem
ist es vorteilhaft, wenn der Schreibprozess immer mit Nenngeschwindigkeit
ausgeführt
wird oder zumindest einer niedrigeren Geschwindigkeit als der Lesegeschwindigkeit,
da die Qualität
des Schreibens hauptsächlich
von der Geschwindigkeit abhängt
und für
die Parameter des Schreibprozesses komplexe Regelungen notwendig
sind. Weiterhin können
beim Wählen
von Gebieten für
Aufzeichnungen die Wiedergabegebiete berücksichtigt werden, sodass der beim
Abwechseln von Lesen und Schreiben zu überbrückende Abstand nicht zu groß ist, weil
die Verlagerung des Lese/Schreibkopfes 42 eine Totzeit
darstellt. Wenn die erste Aufzeichnung vom Außenrand zur Mitte der Platte
erfolgt, kann bei gleichzeitiger Wiedergabe ein zweites Aufzeichnen
beginnen, beispielsweise von der Mitte zwischen dem Außen- und Innendurchmesser
des zum Aufzeichnen bestimmten Plattengebietes. Beim langfristigen
gleichzeitigen Aufzeichnen und Wiedergeben werden sowohl das Wiedergabegebiet
als auch das Aufzeichnungsgebiet langsam nach innen wandern, sodass
der gegenseitige Abstand begrenzt bleibt.
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6 gibt
eine schematische Darstellung der möglichen Veränderung bezüglich der Zeit der Datenrate
zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben in einem erfindungsgemäßen System.
Die Steuerungsmittel des Systems sind ausgebildet, um eine geforderte
Datenrate zu bestimmen und in Abhängigkeit davon das Aufzeichnen
zu steuern. Die Kurven zeigen die Zeit t entlang einer t-Achse in
horizontaler Richtung und die Datenrate d in vertikaler Richtung. Die
Kurven beruhen auf einem erfindungsgemäßen System, das eine gewisse Übertragungskapazität aufweist,
d. h. die Summe der mittleren Anzahl von gelesenen und geschriebenen
Bits pro Zeiteinheit für abwechselndes
Schreiben und Lesen, ange geben durch eine gestrichelte Linie 10.
Das Aufzeichnen des ersten Informationsflusses wird von unten nach oben
von der t-Achse gezeigt, während
die zum Wiedergeben eines weiteren Informationsflusses notwendige
Datenrate von der verfügbaren Übertragungskapazität 10 nach
unten aufgetragen ist. Die Kurven dürfen nicht überlappen, weil dann die verfügbare Übertragungskapazität überschritten
würde.
Die schematische Darstellung zeigt jedoch nicht den notwendigen
Spielraum zum Schalten zwischen Lesen und Schreiben. Dieser Spielraum
hängt von
den Parametern des jeweiligen Systems ab, wie z. B. der Verlagerungszeit
für eine
Lese-/Schreibeinheit und der Puffergröße. Weiterhin sei bemerkt,
dass es auch möglich
ist, gleichzeitig einen weiteren Informationsfluss aufzuzeichnen
statt diesen wiederzugeben, wobei dann zwei Signale unabhängig in
gesonderten Gebieten aufgezeichnet werden. Dies ist beispielsweise
ein Vorteil, wenn der Benutzer zwei Fernsehprogramme aufzeichnen
möchte,
deren Sendezeiten teilweise überlappen.
Die beiden Aufzeichnungen können
vollständig
unabhängig
voneinander zu einem späteren
Zeitpunkt wiedergegeben werden oder gelöscht oder überschrieben werden.
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6a zeigt
zuerst das Aufzeichnen des Signals zwischen den Zeitpunkten t1 und
t2 bei einer in einer Kurve 11, die die Peaks 12, 13 enthält, ausgedrückten Datenrate,
welches Signal eine variable Bitrate hat, wie z. B. ein MPEG2-Videosignal.
Danach wird zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 gleichzeitig ein
weiterer Informationsfluss aufgezeichnet, angegeben durch die Kurven 15 und 16,
und der erste Informationsfluss wiedergegeben, wie mit Kurve 14 gezeigt.
Beim Aufzeichnen zwischen t1 und t2 könnte das System das Signal
unverändert
speichern, wobei die maximale Schreibgeschwindigkeit erreicht wird, beispielsweise
bei dem Peak 12. Dies könnte
jedoch beim Aufzeichnen/Wiedergeben zwischen t3 und t4 dazu führen, dass
die verfügbare
Datenrate zum Aufzeichnen des weiteren Informationsflusses 15 auf null
herabfällt,
was zu einem unakzeptablen Qualitätsverlust oder zu einer Signalunterbrechung
bei der Wiedergabe führen
würde.
Beim Aufzeichnen zwischen t1 und t2 wird daher die Datenrate begrenzt, indem
die Datenrate während
der Peaks 12 und 13 entsprechend der Kurve 11 auf
die Hälfte
der Übertragungskapazität begrenzt
wird. Eine zukünftige
geforderte Aufzeichnungsdatenrate zwischen t3 und t4 bei gleichzeitiger
Wiedergabe wird dann auf 50% der gesamten Übertragungskapazität gesetzt.
Natürlich ist
es auch möglich,
eine niedrigere geforderte Datenrate zu akzeptieren, beispielsweise
45% oder 30%. In diesem Fall besteht eine etwas größere Wahrscheinlichkeit,
dass der weitere Informationsfluss bei gleichzeitigem Aufzeichnen
und Wiedergeben stark reduziert werden muss, wobei dennoch eine
akzeptable Qualität
zur Verfügung
steht, die mit den minimal verfügbaren
30% oder 45% erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird beim Aufzeichnen
des ersten Informationsflusses zwischen t1 und t2 eine weniger starke
Kompression benötigt,
in diesem Beispiel bis zu 55% oder 70%. Die Wahl der zukünftigen geforderten
Datenrate kann auf die Eigenschaften der aufzuzeichnenden Signale
abgestimmt werden, wobei ein Optimum zwischen der weniger starken Kompression
des momentan aufzuzeichnenden Signals und dem Risiko einer stärkeren Kompression
eines eventuell in der Zukunft aufzuzeichnenden Signals gewählt wird.
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Auch beim gleichzeitigen Aufzeichnen
und Wiedergeben zwischen t3 und t4 kann die zukünftige geforderte Datenrate
beim Aufzeichnen wieder berücksichtigt
werden. In diesem Fall wird die Datenrate während des Peaks 16 begrenzt.
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6b zeigt
das Aufzeichnen eines ersten Informationsflusses, der eine zuvor
bestimmte Zeitdauer von t5 bis t8 hat, während eine geforderte Datenrate
wie für 6a berücksichtigt wird. Das empfangene
Signal hat jetzt eine feste Datenrate, die von t5 bis t6 auf ungefähr 50% der Übertragungskapazität reduziert
wird. Nach einem Zeitpunkt t6, der zwischen t5 und t8 liegt, wird
die Erwartung berücksichtigt,
dass gleichzeitiges Aufzeichnen und Wiedergeben nicht mehr stattfinden
wird. Dies kann durch die folgende Berechnung geschlossen werden.
Wenn der Benutzer den Wiedergabebetrieb startet, während das
Programm nicht vollständig
beendet ist, beispielsweise zum Zeitpunkt t7 nach t6, wird er zuerst den
aufgezeichneten, aber noch nicht wiedergegebenen Teil betrachten.
Während
dieser Zeit wird das Aufzeichnen fortgesetzt, somit ist eine Zeitdauer t7–t5 für gleichzeitiges
Aufzeichnen und Wiedergeben verfügbar.
Wenn die Wiedergabe bei t7 nach der Hälfte von t8–t5 beginnt, erstreckt sich
der bereits aufgezeichnete Teil t7–t5 bis über t8 hinaus, und vom Zeitpunkt
t6 an, in der Mitte zwischen t5 und t8, kann das Aufzeichnen bei
vollständiger
Datenrate 19 erfolgen. Natürlich wird diese Rate wieder
auf 50% reduziert, nachdem die Wiedergabe von t7 an gestartet worden
ist. Da der Benutzer auch beschließen kann, einen Teil der Aufzeichnung
während
der Wiedergabe zu überspringen,
beispielsweise eine Reklame in einem aufgezeichneten Film, kann
die erwartete zukünftige
geforderte Datenrate mit einer geringen Verzögerung und in gewissen mit 18 bezeichneten Schritten
reduziert werden. Das Programm kann auch seine geplante Zeit überschreiten,
sodass t8 verschoben werden muss. Dies kann durch die jeweilige
Quelle angegeben werden, wie z. B. durch das PDC-System (Program
Delivery Code), bei dem ein Fernsehsender Zeitinformation, die sich
auf veränderte
Anfangs- und Endzeiten bezieht, mitsendet. Bei der Wiedergabe entspricht
die Datenrate natürlich dem
Aufzeichnen, wobei während
des Zeitintervalls 29, das t6–t7 entspricht, eine zusätzliche
Datenrate und daher t6–t7
entspricht, eine zusätzliche
Datenrate und daher eine höhere
Qualität
des wiedergegebenen Signals zur Verfügung steht.
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Die Erwartung hinsichtlich des tatsächlichen gleichzeitigen
Aufzeichnens und Wiedergebens zu einem späteren Zeitpunkt kann auch aus
anderen Details abgeleitet werden, wie z. B. aus dem Teil des Tages,
in dem der spätere
Zeitpunkt auftritt. Das System hat eine Tages/Datumsuhr, wie in
einem VCR üblich.
Wiedergabe nach Mitternacht beispielsweise ist weniger wahrscheinlich,
insbesondere an einem Werktag. Das System kann Erfahrungsdaten über das
Sehverhalten des Benutzers nutzen. Es kann ein allgemeiner Mittelwert
verwendet werden oder das System kann intelligent seine Daten aus
den tatsächlichen
Handlungen des Benutzers ableiten. Wenn gleichzeitiges Aufzeichnen
und Wiedergeben zu einem späteren
Zeitpunkt weniger wahrscheinlich ist, kann eine niedrigere geforderte
Datenrate gewählt werden,
während
dennoch eine minimale Datenrate zur Verfügung steht. In dem unwahrscheinlichen
Fall, dass doch Wiedergabe und Aufzeichnen gleichzeitig stattfinden
sollen, wird ein Aufzeichnen doch möglich sein, aber mit begrenzter
Qualität.
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6c zeigt
die Wiedergabe eines bereits aufgezeichneten Informationsflusses
bei einer Datenrate entsprechend Kurve 32 (von der Übertragungskapazität 10 abwärts) und
gleichzeitig das Aufzeichnen eines Eingangsinformationsflusses.
Die momentan geforderte Datenrate wird aus der zum Wiedergeben des
bereits aufgezeichneten Informationsflusses notwendigen Datenrate
abgeleitet. Die momentan geforderte Datenrate wird von der Übertragungskapazität subtrahiert
und als Ergebnis steht eine verbleibende Datenrate, wie durch Kurve 30 gezeigt,
zum Aufzeichnen des Eingangsinformationsflusses zur Verfügung. Es
ist vorteilhaft, diese verbleibende Datenrate soviel wie möglich zum
Aufzeichnen zu nutzen, beispielsweise durch Anpassen des Kompressionsverhältnisses
in den steuerbaren Kompressionsmitteln wie oben beschrieben. Auch
die Übertragungskapazität kann angepasst
werden, wie anhand von 5 beschrieben.
Vom Zeitpunkt t10 an wird die Übertragungskapazität vorübergehend erhöht, sodass
eine zusätzliche
Datenrate 31 für
den aufzuzeichnenden Informationsfluss zur Verfügung steht. Zum Zeitpunkt t11
kann die Übertragungsrate auf
den normalen Wert verringert werden, beispielsweise wenn der Pufferspeicher
genügend
leer geworden ist.