<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING ingediend tot het bekomen van een u i t v i n d i n g s o c t r o o i op naam van Sony Corporation (Sony Kabushiki Kaisha) te Tokio, Japan voor "Schakeling voor herwinning van digitale informatie"
<Desc/Clms Page number 2>
Schakeling voor herwinning van digitale informatie.
De uitvinding heeft betrekking op een schakeling voor herwinning van digitale informatie, welke in frequentiemultiplexrelatie op een videosignaal is gesuperponeerd.
Bij een voor opname van een stilstaand beeld bestemde camera van het met een video-opneemapparaat uitgeruste type, welke door toepassing van een beeldopneeminrichting van het"solid state"-type en een schijfvormige magneetplaat, worden op een stilstaand beeld betrekking hebbende videosignalen en digitale informatie, zoals de datum, de titel, de naam en dergelijke, in frequentiemultiplexrelatie volgens concentrische videoregistratiesporen van de magneetplaat opgenomen. De digitale informatie wordt daarbij opgenomen in een frequentieband, welke van die van de videosignalen verschilt door PSK-modulatie (phase shift keying), hetgeen bij weergave tot minder uitleesfouten leidt. Daarbij komt een bit"1"van de digitale informatie overeen met de positieve fase van het draaggolfsignaal, terwijl de bitwaarde "O"bij de negatieve fase daarvan terechtkomt.
In een schakeling voor uitlezing van de digitale informatie uit een magnetische plaat, waarop deze informatie in multiplexrelatie is opgenomen, wordt een continu draaggolfsignaal voor demodulatie opgewekt op basis van met de digitale informatie gemoduleerde draaggolfsignalen. Het continue draaggolfsignaal en het uitgelezen, PSK-gemoduleerde signaal worden vermenigvuldigd voor synchrone detectie ten einde op die wijze de uit bits met waarden "1" en "0" bestaande digitale informatie te demoduleren. De voor opwekking van het continue draaggolfsignaal dienende oscillator wordt bestuurd door middel van een faselus, zodanig, dat het uitgangssignaal van de oscillator met het uitgelezen, PSK-gemoduleerde signaal in fase wordt vergrendeld.
Voor een PSK-gemoduleerd signaal geldt echter, dat dit bij een zeer laag niveau dient te worden opgenomen ten einde te voorkomen, dat het eigenlijke videosignaal en het PSK-gemoduleerde signaal met elkaar interfereren. In verband daarmede wordt bij de signaaluitlezing een lusfilter met een betrekkelijk grote tijdconstante gebruikt om het na-
<Desc/Clms Page number 3>
delige effect van ruis tegen te gaan. Als gevolg daarvan vertoont de genoemde faselus een slechte responsie voor faseveranderingen.
Wanneer een plotselinge faseverschuiving in het draaggolfsignaal van het PSK-gemoduleerde signaal optreedt bij de overgang van een bepaald registratiespoor, bijvoorbeeld als gevolg van een onregelmatigheid in de rotatie van de magneetplaat tijdens opname of uitlezing, kan de fase van het door de oscillator afgegeven, continue draaggolfsignaal een dergelijke plotselinge faseverschuiving niet volgen, waaruit uitleesfouten resulteren.
De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, een schakeling voor herwinning van digitale informatie te verschaffen, waarbij de responsie van de toegepaste faselus voor uit te lezen, PSK-gemoduleerde informatie zodanig is verbeterd, dat zelfs indien een abrupte faseverschuiving optreedt, het voor demodulatie opgewekte draaggolfsignaal een dergelijke abrupte faseverschuiving kan volgen, waardoor ook onder dergelijke omstandigheden een correcte demodulatie mogelijk wordt.
Volgens de onderhavige uitvinding dient een schakeling voor herwinning van digitale informatie, welke in frequentiemultiplexrelatie op een videosignaal is gesuperponeerd, te zijn voorzien van een draaggolfsignaaloscillator voor levering van een voor PSK-demodulatie bestemd draaggolfsignaal, een eerste faseregellus met een voldoende grote tijdsconstante voor regeling van de uitgangsfase van de draaggolfsignaaloscillator op basis van het faseverschil tussen een uitgangssignaal van de draaggolfsignaaloscillator en het draaggolfsignaal in het uitgelezen, PSK-gemoduleerde signaal, en van een tweede faseregellus voor regeling van de uitgangsfase van de draaggolfsignaaloscillator op basis van het faseverschil tussen het uitgangssignaal van de draaggolfsignaaloscillator en een in het uitgelezen videosignaal voorkomend synchronisatiesignaal.
Op deze wijze wordt een aanmerkelijke verbetering van de responsiesnelheid van de faseregellus verkregen.
De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu
<Desc/Clms Page number 4>
volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening.
Daarin tonen : fig. 1 het spectrum van de registratieband van een voor opname van stilstaande beelden bestemd video-opneemapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, fig. 2 een blokschema van een voor informatiemodulatie bestemde PSK-modulator voor een opneemstelsel, fig. 3 de golfvorm van een PSK-gemoduleerd informatiesignaal, fig. 4, schematisch, een bovenaanzicht op een als registratiemedium dienende, schijfvormige magneetplaat, fig. 5 een blokschema van een PSK-demodulator van een voor weergave van stilstaande beelden dienend weergeefapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, en fig. 6 een voorbeeld van een voor registratie van digitale informatie toegepast formaat.
Aan de hand van de bijbehorende tekeningen zal nu een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden verduidelijkt.
Zoals reeds is opgemerkt, toont fig. 1 het spectrum van de bij een voor opname van stilstaande beelden dienend video-opneemapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding toegepaste frequentieband. Zoals duidelijk uit fig. 1 naar voren komt, worden daarbij de luminantiecomponent en de kleurverschilsignalen van het videosignaal in frequentiegemoduleerde vorm in twee onderling verschillende delen of frequentiebanden van het spectrum opgenomen. De uiteindelijk op het weergeefbeeldscherm zichtbaar te maken informatie, zoals de titel of de datum, wordt PSKgemoduleerd en aan de onderzijde van de voor de frequentiegemoduleerde kleurverschilsignalen bestemde frequentieband opgenomen.
Fig. 2 toont het schema van de daartoe dienende PSK-modulator van het opneemstelsel, terwijl fig. 3 een voorbeeld van de golfvorm van een PSK-gemoduleerd informatiesig-
<Desc/Clms Page number 5>
0naal laat zien. Zoals uit fig. 2 naar voren komt, wordt een horizontaal synchronisatiesignaal (H-SYNC in fig. 3A) van het op te nemen videosignaal toegevoerd aan een als fasevergrendeldelus uitgevoerde schakeling 1, welke een draaggolfsignaal
EMI5.1
met de frequentie afgeeft, waarbij fH de frequentie van il n het horizontale synchronisatiesignaal is.
Dit draaggolfsignaal wordt zowel rechtstreeks als via een invertor 3 in respectievelijk de positieve en de negatieve fase toegevoerd aan een kiesschakelaar 2, waarvan de uitgang met het voorkomen van respectievelijk de informatiewaarden "0" en "1" in de te moduleren informatie de positieve, respectievelijk negatieve, fase van het draaggolfsignaal doorlaat in de vorm van een PSK-gemoduleerd informatiesignaal, dat de gedaante volgens fig. 3B heeft. Dit PSK-gemoduleerde informatiesignaal wordt, na zijbandonderdrukking door middel van een banddoorlaatfilter 4, op het op te nemen videosignaal gesuperponeerd.
Het PSK-gemoduleerde informatiesignaal vertoont een voorafbepaalde faserelatie met de horizontale synchronisatiesignalen van het videosignaal, zoals de fig. 3A en 3B laten zien. Deze voorafbepaalde faserelatie variëert met het type of met de van fabrikant tot fabrikant verschillende specificatie van het voor opname van stilstaande videobeelden bestemde video-opneemapparaat. Bovendien kan deze faserelatie zelfs bij een enkel video-opneemapparaat met de eigenschappen van het gebruikte registratiemedium variëren. Om deze redenen wordt in het bijbehorende weergeef-of uitleesapparaat een signaalbewerking uitgevoerd, welke is gebaseerd op de aanname, dat het horizontale synchronisatiesignaal van het uitgelezen videosignaal en het PSK-gemoduleerde informatiesignaal geen speciale faserelatie vertonen.
De luminantiecomponent en de kleurverschilsignalen van het op te nemen videosignaal, benevens het PSKgemoduleerde informatiesignaal worden in de hiervoor beschreven frequentiemultiplexrelatie volgens een registratiespoor 6 op een magneetplaat 5 volgens fig. 4 opgenomen. Bij onregelmatige rotatie van de magneetplaat 5 zal de fase van het draaggolfsignaal van de PSK-gemoduleerde informatie in een
<Desc/Clms Page number 6>
overgangspunt van het registratiespoor 6 plotselinge veranderingen ondergaan. Indien de draaggolfsignaalgenerator van het voor PSK-demodulatie dienende stelsel van het weergeefapparaat dergelijke abrupte faseverschuivingen of-sprongen niet kan volgen, zal op een plaats S nabij het overgangspunt van het registratiespoor 6 in fig. 4 een uitlees-of demodulatiefout optreden.
Fig. 5 toont het blokschema van een voor toepassing bij een voor opname van stilstaande videobeelden bestemd weergeefapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestemde PSK-demodulator. Zoals fig. 5 laat zien, wordt een via een ingangsaansluiting 10 ontvangen, uitgelezen hoogfrequentsignaal toegevoerd aan een laagdoorlaatfilter 11, dat een draaggolfsignaalcomponent met de frequen-
EMI6.1
tie 13fH 204, 54kHz van het PSK-gemoduleerde informatiesign naal doorlaat. Deze doorgelaten of geëxtraheerde draaggolfsignaalcomponent wordt toegevoerd aan de vermenigvuldigers 12 en 15 van een eerste faseregellus 31. Deze laatstgenoemde dient voor vergrendeling van de fase van een spanningsgeregelde oscillator 23 met het uitgelezen, PSK-gemoduleerde informatiesignaal.
Deze fasevergrendeling vindt twee stabiele punten in de positieve en de negatieve fase van het PSK-gemoduleerde signaal. De vermenigvuldigers 12 en 15 krijgen respectievelijk het voor demodulatie bestemde draaggolfsignaal van de spanningsgeregelde oscillator 23 en de door een faseverschuiver 24 aan faseverschuiving over 900 onderworpen versie daarvan toegevoerd voor uitvoering van synchrone detectie.
Het uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 12 komt als gedemoduleerde, digitale informatie aan een uitgangsaansluitirg 26 ter beschikking. De uitgelezen hoogfrequentsignalen worden toegevoerd aan een videobewerkingsschakeling 14, waarvan het op een stilstaand videobeeld betrekking hebbende uitgangssignaal aan een uitgangsaansluiting 25 ter beschikking komt.
Daarbij doen zich situaties voor, waarin de in- formatiewaarden "1" en "0" van de uit de demodulatie resulterende informatie als respectieve omkeringen van de werkelijke informatiewaarden (respectievelijk "a" en "1") ter be-
<Desc/Clms Page number 7>
schikking komen, zulks afhankelijk van het feit of het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde oscillator 23 met de positieve, danwel met de negatieve fase van het aangeboden PSK-gemoduleerde signaal wordt vergrendeld. De bij een dergelijk opneemstelsel toegepaste codering geschiedt echter zodanig, dat aan het begin van de informatiestroom een pilootbit"1"wordt toegevoegd, zodat de gedaante van de werkelijke informatie onder alle omstandigheden kan worden herkend en de informatie zelf correct kan worden uitgelezen.
Wanneer de beide ingangssignalen van de vermenigvuldiger 12 dezelfde of onderling verschillende fase hebben, wordt het resulterende produktsignaal via een laagdoorlaatfilter 16 aan een vermenigvuldiger 18 toegevoerd. Daarentegen vertonen de beide ingangssignalen van de vermenigvuldiger 15 een onderling faseverschil van 90 , zodat het uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 15 nul dient te zijn. Aangezien het produktuitgangssignaal van de vermenigvuldiger 15 via een laagdoorlaatfilter 17 eveneens aan de vermenigvuldiger 18 wordt toegevoerd, dient het uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 18 de waarde nul te hebben. Dit uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 18 wordt aan een als lusfilter uitgevoerd laagdoorlaatfilter 19 toegevoerd voor onderdrukking van de ruiscomponent.
Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 19 wordt via een operationele versterker 20 toegevoerd aan een opteller 22. De operationele versterker 20 krijgt aan zijn andere ingangsaansluiting via een variabele weerstand 21 een instelpotentiaal toegevoerd.
Het uitgangssignaal van de opteller 22 wordt toegevoerd aan de regelingangsaansluiting van de spanningsgeregelde oscillator 23. Daardoor wordt de uitgangsfase van de oscillator 23 in een bepaalde relatie vergrendeld met de fase van het aangeboden, uitgelezen PSK-gemoduleerde signaal.
Wanneer tussen beide een faseverschil heerst, verschijnt een met dit faseverschil overeenkomend fasefoutuitgangssignaal in het punt A van de eerste faseregellus 31, waardoor de uitgangsfase van de oscillator 23 naar zijn oorspronkelijke waarde wordt teruggebracht. Zoals reeds is opgemerkt, is het daar-
<Desc/Clms Page number 8>
bij van weinig belang of de uitgangsfase van de oscillator 23 met de positieve of de negatieve fase van het PSK-gemoduleerde ingangssignaal wordt vergrendeld. Onafhankelijk van het feit of de fasevergrendeling met de ene of de andere stabiele fase van het PSK-gemoduleerde ingangssignaal wordt vergrendeld, wordt in het punt A onder alle omstandigheden een equivalent fasefoutuitgangssignaal verkregen.
Het laagdoorlaatfilter 19, dat als lusfilter voor de eerste faseregellus 31 dient, heeft een voldoende grote tijdconstante om een reactie van de lus op ruis, welke een detectiefout zou kunnen veroorzaken, te verhinderen. Het lusfilter kan echter evenmin reageren op een discontinuiteit, welke in de fase van het PSK-gemoduleerde informatiesignaal kan optreden bij een overgangspunt van het registratiespoor 6, zoals in fig. 4 is weergegeven. Daarbij kan een detectiefout optreden totdat de faseregellus 31 heeft kunnen reageren. op de discontinuiteit.
In verband daarmede is aan de spanningsgeregelde oscillator 23 volgens fig. 5 een tweede faseregellus 30 toegevoegd. Daarbij wordt het horizontale synchronisatiesignaal H-SYNC van het uitgelezen videosignaal aan een fasevergelijkingsschakeling 27 van de regellus 30 toegevoerd voor fasevergelijking van dit horizontale synchronisatiesignaal H-SYNC met het uitgangssignaal van een frequentiedeler 29, welke het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde oscillator 23 aan frequentiedeling door N onderwerpt, waarbij N = 13. Een van de fasevergelijkingsschakeling 27 afkomstig fasefoutsignaal wordt via een laagdoorlaatfilter 28 aan de reeds genoemde opteller 22 toegevoerd voor optelling bij het uitgangssignaal van de eerste faseregellus 31. Het uitgangssignaal van de opteller 22 wordt als regelsignaal aan de regelingangsaansluiting van de oscillator 23 toegevoerd.
Aangezien het horizontale synchronisatiesignaal van het bijbehorende videosignaal een zeer goede signaal/ruisverhouding heeft, kan het lusfilter 28 van de tweede faseregellus 30 bestaan uit een laagdoorlaatfilter met een betrekkelijk kleine tijdconstante. Als gevolg daarvan wordt een
<Desc/Clms Page number 9>
regelsignaal verkregen, dat instaat is om zeer snel te reageren op een faseverschuiving in het horizontale synchronisatiesignaal. Bij het overgangspunt van het registratiespoor 6 zal de fase van het horizontale synchronisatiesignaal een met die van het draaggolfsignaal van het PSK-gemoduleerde informatiesignaal corresponderende faseverandering ondergaan.
Dit heeft tot gevolg, dat de toepassing van de tweede faseregellus 30 de mogelijkheid verschaft om een voor demodulatie geschikt draaggolfsignaal te verkrijgen, dat op een plotselinge faseverschuiving of-sprong van het PSK-gemoduleerde informatiesignaal kan reageren, respectievelijk deze kan volgen.
Daardoor wordt foutloze demodulatie mogelijk.
Het lusfilter van de eerste faseregellus 31 kan in dat geval een voldoende grote tijdconstante hebben. Zelfs indien het opneemniveau van de PSK-gemoduleerde informatie in aanzienlijke mate wordt verlaagd, zal het nadelige effect van ruis op het uitlees/modulatiestelsel gering zijn. De eerste faseregellus 31 dient hoofdzakelijk voor correctie van een absolute (gelijkspannings-) fasefout, terwijl de tweede faseregellus 30 een wisselspanningsfasefoutcorrectiesignaal levert, dat op het gelijkspanningsfasefoutcorrectiesignaal van de eerste lus 31 wordt gesuperponeerd. De beide regellussen hebben onderling verschillende lusfrequentiebanden en voeren een gezamenlijke fasecorrectie van het voor demodulatie dienende draaggolfsignaal uit.
Aangezien het opneemniveau van het PSK-gemoduleerde informatiesignaal betrekkelijk laag mag liggen, zal de PSKgemoduleerde informatie geen interferentie met de overige videosignaalcomponenten veroorzaken, respectievelijk ongewenste interferentieverschijnselen op het weergeefbeeldscherm doen verschijnen. Daardoor wordt de toepassing van een afzonderlijk banddoorlaatfilter met een nauwe doorlaatband voor de uitgelezen kleurverschilsignalen overbodig. De beeldweergeefkwaliteit op het beeldscherm kan daardoor worden verbeterd.
Bij de in fig. 5 weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de eerste faseregellus 31 worden vervangen door een faseregellus, waarbinnen de draaggolfsignaalfrequentie
<Desc/Clms Page number 10>
van de uitgelezen, PSK-gemoduleerde informatie is verdubbeld en de fase van het uitgangssignaal van de spanningsgeregelde oscillator met die van het signaal met dubbele frequentie wordt vergrendeld. Een dergelijke faseregellus wordt dan hetzij met de positieve, hetzij met de negatieve fase van het aangeboden, PSK-gemoduleerde informatiesignaal vergrendeld. Daarbij zal de tweede faseregellus, welke als referentiesignaal het uitgelezen horizontale synchronisatiesignaal ontvangt, zodanig uitgevoerd, dat hetzelfde effect als bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 wordt verkregen.
Een voorbeeld van specificaties van informatiemultiplexopname onder toepassing van DPSK zal nu worden beschreven. aan de hand van fig. 6, waarin de codering en de bitverdeling volgens een dergelijke specificatie is weergegeven.
1. Videoregistratiespoorfrequentiemultiplexopname : a) Opneemniveau :
Het opneemniveau van het informatiesignaal be- draagt-20dB+2dB ten opzichte van de kleurinformatie- signaalcomponenten (deze waarde geldt voor het geval, waarin de kleurinformatiesignaalcomponenten en de infor- matiesignalen niet gemoduleerd zijn). b) Frequentie
EMI10.1
13fH (204, 54kHz) n 2. Modulatiestelsel : a) DPSK
EMI10.2
de De informatiewaarde (DATA) wordt uitgedrukt als een verschil tussen de opgenomen of op te nemen informatie bij het (N-1) de en het Nde bit.
EMI10.3
de informatiewaarde (DATA) =1.. De opgenomen of op te nemen informatie van het
Nde bit is veranderd met betrekking tot de opgenomen of op te nemen informatie van het (N-1) de bit.
EMI10.4
de informatiewaarde (DATA) =0..
De opgenomen of op te nemen informatie van het
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
de bit is dezelfde als de opgenomen of op te nemen informatie van het (N-1) de bit.
EMI11.2
voorbeeld (Informatie 4 0, 10, 00 01 Opneeminformatie 10010011100 t Pilootbit (0 of 1)
EMI11.3
b) Het draaggolfsignaal en het horizontale synchronisatie- signaal zijn met elkaar in fase.
3. Bitsnelheid :
4 beeldregelintervallen (4H) komen overeen met n bit.
Zoals in het voorgaande is beschreven, wordt volgens de onderhavige uitvinding bij de draaggolfsignaalgenerator, waarvan de uitgangssignaalfase met de draaggolfsignaalfase van het PSK-gemoduleerde informatiesignaal wordt vergrendeld, behalve een eerste faseregellus bovendien een tweede faseregellus toegepast, welke van de aanwezigheid van het horizontale synchronisatiesignaal in het uitgelezen videosignaal gebruik maakt door dit horizontale synchronisatiesignaal als referentiesignaal te gebruiken, zodanig, dat de uitgelezen, PSK-gemoduleerde informatie, welke tezamen met de videosignaalcomponenten in frequentiemultiplexrelatie is opgenomen, aan stabiele demodulatie wordt onderworpen.
Dit heeft het voordeel, dat enerzijds de tijdconstante van de eerste faseregellus betrekkelijk groot kan worden gekozen, doch anderzijds de responsietijd van de tweede faseregellus voldoende klein kan zijn om bij het optreden van een fasediscontinuiteit in het uitgelezen, PSK-gemoduleerde informatiesignaal op een dergelijke discontinuiteit te reageren. Daardoor wordt een betere demodulatie van PSK-gemoduleerde informatie verkregen. Aangezien de eerste faseregellus een betrekkelijk grote tijdconstante kan hebben, kan het opneemniveau van de PSK-gemoduleerde informatie betrekkelijk laag worden gekozen, zodat de PSK-gemoduleerde informatie enerzijds en de videosignaalcomponenten anderzijds vrij van interferentie blijven en een stilstaand beeld van hoge kwaliteit kan worden zichtbaargemaakt.