Techniken zum digitalen Kopieren von Video-Laserdiscs

Ich versuche, ein System zu entwerfen, das die auf einer Video-Laserdisc gespeicherten Informationen sichern kann, indem es das von den Fotodioden im optischen Deck des Players erzeugte HF-Signal interpretiert. Das HF-Signal ist ein frequenzmodulierter Analogausgang mit mehreren Trägern (wobei die höchste Frequenz etwa 10 MHz beträgt).

Es gibt andere Projekte, die versuchen, das analoge Signal mit Hochgeschwindigkeits-ADCs abzutasten, um die sinusförmige Ausgabe in ihrer Rohform zu erfassen, aber aufgrund des Nyquist benötigen Sie mindestens 20 MSPS (vorzugsweise irgendwo im Bereich von 40 MSPS für Genauigkeit). Probenahme).

Es kommt mir vor, dass dies ineffizient sein kann. Die Informationen sind auf der Laserdisc als eine Reihe von Vertiefungen und Lücken codiert, die bewirken, dass das HF-Signal entweder positiv (Pit) oder negativ (Lücke) schwingt. Die analoge Natur des HF-Signals wird daher durch das Ein- und Ausfahren des Lasers in die Gruben verursacht. Das bedeutet, dass ich, indem ich das Signal durch einen Hochgeschwindigkeitskomparator leitete, die digitale Natur der Codierung auf der Disc nachbilden konnte. Da eine Laserdisc analog ist (im Gegensatz zu späteren Technologien wie CDs), ist die Länge der Pits und Lücken die wichtige Information.

Da das Abtasten mit 40 MSPS bei einer Auflösung von 10-12 Bit viel Bandbreite erfordert, suche ich nach einer besseren Methode, die sich die Tatsache zunutze macht, dass das ursprüngliche Signal nur aus 2 Zuständen besteht und dass nur die Breite des Signals wichtig ist. Ich kenne mich mit dem Sampling-Theorem nicht wirklich aus.

Welche Abtasttechnik kann ich verwenden, um die HF effizient zu erfassen, basierend auf der Tatsache, dass es sich um ein digitales Signal handelt, bei dem die Breite der Impulse wichtig ist?

Ich habe den Einkaufsteil Ihrer Frage bearbeitet. Dir ist klar, dass ein 40MSPS ADC einen sehr schnellen DSP oder FPGA haben müsste, um die digitale Bandbreite zu unterstützen? Außerdem müsste es auf einer impedanzgesteuerten Leiterplatte erfolgen. Wenn Sie noch nie digitale Hochgeschwindigkeitsschnittstellen gemacht haben, wäre dies ein schlechtes Projekt, an dem Sie sich die Zähne ausbeißen können.
Ich habe viel Erfahrung mit digitalen Schnittstellen - Ihre Bearbeitung beinhaltet "Welche Art von Bandbreite würde ich benötigen, um das Signal von einer Laserdisc digital abzutasten?" ist nicht wirklich richtig. Das kann ich mir leicht ausrechnen. Meine Frage ist, welche Abtasttechnik kann ich verwenden, um die HF effizient zu erfassen, basierend auf der Tatsache, dass es sich um ein digitales Signal handelt, bei dem die Breite der Impulse wichtig ist?
Wenn Sie nur zwei Zustände haben, benötigen Sie nur einen Ein-Bit-AD/Komparator und eine sehr hohe Geschwindigkeit.
Ein-Bit-ADC - Ist dies ein Delta-Sigma-ADC, auf den Sie sich beziehen? Dies war meine anfängliche „beste Vermutung“, aber ich war mir nicht sicher, ob es richtig war.
Ungewöhnlich, aber wenn Sie bei jeder Bit-Auflösung schnell genug ein geeignetes AD finden und nur das erste Bit anhören, wird es die gleiche Aufgabe erfüllen.
Die RLE-Codierung kommt auch in Betracht, wenn Sie sie verarbeiten und speichern möchten.
Sie sind wahrscheinlich besser dran, die analoge Basisband-Videoausgabe über Standardhardware zu konvertieren, als benutzerdefinierte HW zu erstellen, um mit der codierten Version umzugehen.

Antworten (2)

Also, nähern Sie sich dem von einer "Draufsicht":

Eine LaserDisc zeichnet analoge Signale auf. Der Aufnahmeprozess ist im Wesentlichen:

  • Machen Sie ein zusammengesetztes Videosignal (im Grunde PAL oder NTSC "Basisband")
  • FM-Modulieren Sie das 4-6 MHz breite Videosignal auf nominal 8,5 MHz (resultierendes Spektrum irgendwo zwischen 7,5 und 9,4 MHz, iirc). FM-Modulieren Sie Ihr linkes und rechtes Audio auf 100 kHz breite Träger bei 2,etwas MHz
  • Machen Sie eine (gewichtete) Summe dieser Signale und schneiden Sie sie einfach ab: Sie erhalten ein PWM-ähnliches Signal, das als Land/Pit-Signal verwendet wird¹
  • Digitale Daten (insbesondere: digitales Audio) werden als Basisbandsignal verwendet und dazu addiert (ODER-verknüpft, logisch).

Lassen Sie uns zunächst den digitalen Teil ignorieren: Sie können ihn einfach erhalten, indem Sie das Signal tiefpassfiltern und es mit einem Schwellenwert/1-Bit-ADC digitalisieren, genau wie bei einer CD.

Sie würden also das analoge Bandpasssignal von 2,etwas MHz bis 9,4 MHz erhalten.

Erste Beobachtung: Ok, das ist nicht so viel Bandbreite. Kaufen Sie ein normales SDR-Peripheriegerät, das solche "Basisband-y" -Frequenzen verarbeiten kann, und kommen Sie einfach damit vorbei (z. B. USRP N2xx / USRP X3xx + BasicRX / LFRX-Tochterplatine, schließen Sie Ihren Fotodiodenpufferausgang daran an), anstatt Ihre eigene Hardware zu entwickeln . Führen Sie die Signalverarbeitung in Software durch. Bei diesen Datenraten tun Laptops dies in Echtzeit (dh voller Lesedurchsatz).

Zweite Beobachtung: Das sind nur ~6 MHz Bandbreite, und das ist schon etwas einfacher in digital umzuwandeln, wenn Sie den DSP-Weg auf dem Signal gehen wollten – Sie können das elegant mit einem ~12 MHz ADC unterabtasten.

Der resultierende DSP, der zur Neuordnung des Spektrums in Ihrer Signalverarbeitungskette erforderlich ist, ist jedoch möglicherweise nicht trivial.

Ich habe weder in einen LD-Player geschaut, noch habe ich die Patente gelesen, aber ich vermute: Der Player verwendet analoge Bandpässe, um das Video vom Audio zu trennen, und analoge FM-Demodulatoren, um die Signale wieder in das Basisband/brauchbare Format zu bringen. Sie könnten dann einfach die Standard-Soundkarte und die Standard-Videokartenhardware verwenden, um zu tun, was Sie wollen (aber Sie hätten immer noch nur einen LD-Player ohne große langfristige Optimierung gebaut, daher hat dies wahrscheinlich kaum einen Vorteil gegenüber dem Kauf eines gebrauchten LD-Players).

Die Tatsache, dass das Signal abgeschnitten wurde, ist eine schreckliche Nichtlinearität – aber mathematisch führt es hauptsächlich neue Frequenzkomponenten ein (für FM-Signale – für AM würden Sie viel mehr Informationen verlieren!), die herausgefiltert werden können, wenn Sie die spektrale Unterstützung kennen des Originalsignals.

Jetzt können Sie das natürlich auch in DSP tun. Also: Ich mag deine Idee von "nur 0 oder 1 lesen, Signalverarbeitung digital durchführen". Das Problem ist, dass Sie, wenn Sie das Signal so betrachten, digital auf eine ziemlich komplexe Behandlung stoßen:

Typischerweise bedeutet „digital“ in DSP „wert- und zeitdiskret “, und diese Zeitdiskretion trifft hier einfach nicht zu. Sie würden also den Delta-Sigma-Modulator im Grunde neu erfinden: Sie hätten einen digitalen Zähler, der mit sehr hoher Geschwindigkeit läuft, und jeder Land/Pit- oder Pit/Land-Übergang wird als Interrupt zum Lesen des aktuellen Zählers verwendet Wert (der die Länge des letzten Zustands darstellt) und den Zähler zurücksetzen. Ihr Ausgabe-Sample-Stream wären keine Amplituden-Samples mit konstanter Abtastperiode, sondern Perioden-Samples mit konstanter Amplitude – und das ist etwas, das Mathematik in EE viel weniger gelehrt wird :) und somit die Verfügbarkeit von gebrauchsfertigen Bibliotheken, sei es in digitaler Logik-IP oder CPU-Software, ist weniger verwunderlich als bei „klassischen“ DSPs.


¹ Ich bin mir nicht einmal sicher, ob es dieses Signal ist oder ob dieses Signal als Eingang für eine differentielle Land/Pit-Modulation verwendet wird – aber das spielt keine Rolle, da es die Struktur des ausgelesenen analogen Lasers nicht ändert Signal

Eine super Erklärung, danke! Ich denke, ich werde den Weg gehen, die Signale zu bandpassieren und sie dann vor dem Abtasten zu demodulieren - vorausgesetzt, meine Elektronik ist so verzerrungsfrei wie möglich, sollte dies einen weitaus kostengünstigeren Weg bieten.

Hatte die Gelegenheit, eine Formatkonvertierung zwischen Sony H8 und VHS für Videorecorder durchzuführen. Die Schwarz-Weiß-Konvertierung war so genau, dass Sie keine Unterschiede in den Punktkonvergenz-Graustufenwellenformen vorher und nachher erkennen konnten. (hatte nie die Gelegenheit, Chroma-Konvertierung zu entwickeln).

Trick der hochwertigen Graustufen war ----- Verzögerungsleitung FM-Demodulator.

Und für ein hohes SNR benötigen Sie eine hohe Zeitgenauigkeit, also demodulieren Sie, bevor Sie digitalisieren.