Técnicas para copiar digitalmente video laserdiscs

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Estoy intentando diseñar un sistema que pueda hacer una copia de seguridad de la información almacenada en un video laserdisc interpretando la señal de RF generada por los fotodiodos dentro de la plataforma óptica del reproductor. La señal de RF es una salida analógica modulada en frecuencia con varias portadoras (la frecuencia más alta es de alrededor de 10 MHz).

Hay otros proyectos alrededor de ese intento de muestrear la señal analógica utilizando ADCs de alta velocidad para capturar la salida sinusoidal en su forma original pero, debido al Nyquist, se requieren al menos 20 MSPS (preferiblemente en algún lugar en la región de 40 MSPS para un muestreo preciso).

Se me ocurre que esto puede ser ineficiente. La información se codifica en el disco láser como una serie de picaduras y huecos que hacen que la señal de RF oscile ya sea positiva (pit) o negativa (gap). Por lo tanto, la naturaleza analógica de la señal de RF es causada por el láser que se mueve dentro y fuera de las fosas. Esto significa que, al pasar la señal a través de un comparador de alta velocidad, podría recrear la naturaleza digital de la codificación en el disco. Dado que un disco láser es analógico (a diferencia de las tecnologías posteriores, como los CD), la longitud de las fosas y las lagunas es la información importante.

Dado que el muestreo a 40 MSPS a 10-12 bits de resolución requiere mucho ancho de banda, estoy buscando un método mejor que aproveche el hecho de que la señal original es solo de 2 estados y que solo el ancho de la señal es importante. Realmente no estoy tan al tanto del teorema de muestreo.

¿Qué técnica de muestreo puedo usar para capturar eficientemente la RF en base al hecho de que es una señal digital donde el ancho de los pulsos es importante?

    
pregunta Simon Inns

2 respuestas

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Entonces, abordando esto desde una "vista superior":

Un LaserDisc graba una señal analógica. El proceso de grabación es básicamente:

  • Hacer una señal de video compuesto (básicamente, "banda de base" PAL o NTSC)
  • FM-Module la señal de video de 4 a 6 MHz de ancho a un nominal de 8,5 MHz (espectro resultante en algún lugar entre 7,5 y 9,4 MHz, iirc) module su audio izquierdo y derecho a portadores de 100 kHz de ancho en 2.something MHz
  • Haz una suma (ponderada) de estas señales, y solo recórtalas: obtienes una señal similar a PWM, que se usa como señal de tierra / foso¹
  • Los datos digitales (especialmente, el audio digital) se utilizan como señal de banda base y se agregan (con OR, lógicamente) a eso.

Primero ignoremos la parte digital: puede obtenerla simplemente filtrando la señal y digitalizándola con un umbral / 1bit ADC, como un CD.

Por lo tanto, obtendrías la señal analógica de paso de banda de 2.something MHz a 9.4 MHz.

Primera observación: Ok, eso no es que mucho ancho de banda. Vaya a comprar un periférico SDR normal que pueda hacer tales frecuencias "baseband-y" y simplemente supérelo (p. Ej., La tarjeta secundaria USRP N2xx / USRP X3xx + BasicRX / LFRX, conecte la salida del búfer del fotodiodo a eso), en lugar de diseñar su propio hardware . Hacer el procesamiento de la señal en el software. A estas tasas de datos, las computadoras portátiles lo harán en tiempo real (es decir, rendimiento de lectura completo).

Segunda observación: eso es solo ~ 6 MHz de ancho de banda, y eso ya es un poco más fácil de convertir a digital, si desea ir a la ruta DSP en la señal, puede remezclar elegantemente eso con un ADC de ~ 12 MHz.

Sin embargo, el DSP resultante necesario para reorganizar el espectro dentro de su cadena de procesamiento de señales podría no ser trivial.

No he mirado dentro de un reproductor LD, ni he leído las patentes, pero supongo: el reproductor utiliza pases de banda analógicos para dividir el video del audio, y demoduladores de FM analógicos para devolver las señales a la banda base / utilizable formato. Luego, simplemente puede usar la tarjeta de sonido de stock y el hardware de la tarjeta de video para hacer lo que quiera (pero aún así solo habrá construido un reproductor LD sin mucha optimización a largo plazo, por lo que probablemente tenga poca ventaja sobre la compra de un reproductor LD usado).

El hecho de que la señal se cortó es una no linealidad horrible, pero matemáticamente introduce principalmente nuevos componentes de frecuencia (para la señal de FM, para AM, perdería mucha más información), lo cual puede filtrarse si conoce el soporte espectral de la señal original.

Ahora, por supuesto, también puede hacerlo en DSP. Por lo tanto: me gusta su idea de "leer 0 o 1 solamente, hacer el procesamiento de señal digitalmente". El problema es que si miras la señal de esa manera, te espera una gran complejidad, digitalmente:

por lo general, el "digital" en DSP significa "valor- y tiempo -discreto", y esa discreción de tiempo simplemente no es cierta aquí. Entonces, básicamente, reinventaría el modulador delta-sigma: tendría un contador digital que funciona a una velocidad muy alta, y cada transición tierra / fosa o fosa / tierra se usa como una interrupción para leer el contador actual valore (que representa la longitud del último estado) y reinicie el contador. Su flujo de muestra de salida no sería muestras de amplitud del período de muestreo constante, sino muestras de período de amplitud constante, y eso es algo que las matemáticas se enseñan mucho menos en EE :) y, por lo tanto, la disponibilidad de bibliotecas listas para usar, Ya sea en el software de lógica digital IP o CPU, es menos sorprendente que para el DSP "clásico".

¹ Ni siquiera estoy seguro de si es esa señal o si esa señal se usa como entrada para una modulación diferencial de tierra / foso, pero eso no importa, ya que no cambia la estructura del láser analógico de lectura. señal     
respondido por el Marcus Müller
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Tuvo la oportunidad de realizar la conversión de formato entre Sony H8 y VHS, para grabadoras de cinta de video. La conversión en blanco y negro fue tan precisa, que no pudo discernir las diferencias en las formas de onda en escala de grises de convergencia de puntos antes y después. (Nunca tuve la oportunidad de desarrollar la conversión de croma).

El truco de la escala de grises de alta calidad fue ----- demodulador de la línea FM de retardo.

Y para una alta SNR, necesita una gran precisión de tiempo, por lo tanto, demodule antes que digitalice.

    
respondido por el analogsystemsrf

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