DE1285508C2 - Verfahren zur Aufzeichnung von Fernsehbildern auf einem rotierenden, plattenfoermigen Aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufzeichnung von mehreren eine zusammenhängend Bildfolge darstellenden, vorzugsweise jeweils aus zwei Teilbildern mit Zwischenzeile aufgebauten Fernsehbildern mittels eines punktförmig wirkenden Aufzeichnungsorgans, z. B. eines Elektronenstrahls, auf einer spiralförmigen Aufzeichnungsspur eines rotierenden, plattenförmigen Aufzeichnungsträgers, bei dem die Umlaufdrehzahl des Aufzeichnungsträgers so groß gewählt wird, daß pro Umdrehung ein vollständiges Bild bzw. Teilbild aufgezeichnet wird, und das Aufzeichnungsorgan längs einer Radiuslinie über den Aufzeichnungsträger bewegt wird.

Will man normgerechte FernsehsignaIe mit Hilfe von punktförmig wirkenden Aufzeichnungsorganen auf rotierenden, plattenförmigen Körpern aufzeichnen, so können mit realisierbaren, in der Größenordnung von wenigen Mikrometern liegenden Punktdurchmessern des Aufzeichnungsorgans Programme mit einer Dauer von nur wenigen Minuten aufgezeichnet werden, sofern man Platten noch handlichen Formates erhalten will.

So ist z. B. aus der britischen Patentschrift 714 365 ein Verfahren zur Aufzeichnung von Fernsehbildern bekannt, bei dem die einzelnen Bildsignale in Form von entsprechend hellen und dunklen Punkten auf einer fortlaufenden Spiralspur eines platten- oder zylinderförmigen Aufzeichnungsträgers eingespeichert werden, und zwar in der Weise, daß pro Umdrehung des Aufzeichnungsträgers ein oder mehrere vollständige Fernsehbilder aufgezeichnet werden und die benachbarten Einzelspuren der Spiralspur sich unmittelbar berühren und damit ineinanderfließen. Da der Vorschub des Aufzeichnungsorgans somit durch die jeweilige Breite der Spiralspur bestimmt wird, lassen sich bei der durch die Fernsehnorm erforderlichen großen Umdrehungszahl des Aufzeichnungsträgers nur Programme mit kurzer Spieldauer aufzeichnen.

Dies gilt auch für das aus der französischen Patentschrift 1401639 bekannte Verfahren, bei dem der Bild- und Toninhalt eines Fernsehsignals in zwei benachbarten Spuren auf einem rotierenden, plattenförmigen Aufzeichnungsträger eingespeichert wird, wobei das Bildsignal in Form einer fotografischen Aufzeichnung und das Tonsignal vorzugsweise in herkömmlicher Weise Rillenschrift aufgetragen ist.

Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 155 476 ein Verfahren zur Aufzeichnung von einzelnen aus einer Bildfolge entnommenen Fernsehbildern nach dem Zeilensprungverfahren bekannt, bei dem die beiden Halbbilder auf getrennten endlosen Aufzeichnungsspuren eines vorzugsweise magnetischen Signalspeichers aufgezeichnet werden und bei dem dem einzelnen zu speichernden Fernsehbild ein Halbbild entnommen wird, das durch Hinzufügen eines aus dem ersten Halbbild gewonnenen und verzögerten zweiten Halbbildes mit gleichem Bildinhalt zu einem Vollbild bei der Wiedergabe ergänzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das bei Verwendung gleich großer Aufzeichnungsträger eine wesentliche Verlängerung der Programmdauer ermöglicht. Dabei soll berücksichtigt werden, daß sich bei_ Fernsehbildfolgen mit normalen Bewegungsabläufen aufeinanderfolgende Einzelbilder nur wenig

voneinander unterscheiden, ferner daß der Verlust an Detailauflösung und der subjektiv empfundene Schärfeverlust in vertretbaren Grenzen bleibt, wenn das mit Zwischenzeile geschriebene Fernsehbild aus zwei gleichen Teilbildern aufgebaut wird, und schließlich, daß die Perzeptionszeit des menschlichen Auges etwa 0,1 ...0,2 see beträgt, worunter diejenige Zeit zu verstehen ist, nach welcher das Auge eine bewegte und dann plötzliche zur Ruhe gekommene Kontur in voller Schärfe aufnimmt.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, dadurch gelöst, daß das punktförmig wirkende Aufzeichnungsorgan längs der Radiuslinie in einer der Perzeptionszeit des Auges entsprechenden Zeit vorzugsweise etwa 0,1 see, nur um seinen Punktdurchmesser weiterbewegt wird.

Dadurch, daß durch die Umlaufbedingung des Aufzeichnungsträgers ein bestimmter Bildpunkt jedes ao Fernsehbildes stets auf der gleichen Radiuslinie aufgezeichnet wird, können die spiralartig angeordneten Einzelspuren überlappt geschrieben werden, da der Vorschub des Aufzeichnungsorgans nicht mehr durch die Breite der Spiralspur, sondern nur noch durch die Perzeptionszeit des Auges bestimmt ist. Aus der sich daraus ergebenden wesentlich geringeren Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsorgans ergibt sich in vorteilhafter Weise eine wesentliche Verlängerung der Programmdauer bei gleichem Platzbedarf — dies unter dem Zugeständnis, daß bei Teilbjldaufzeichnung sich die Bildqualität, d. h. die Auflösung des Fernsehbildes, nur entsprechend einer Halbierung der Zeilenzahl verschlechtert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Figuren näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt einen in Form einer Schallplatte ausgebildeten Aufzeichnungsträger 11, der mit einer derartigen Geschwindigkeit rotiert, daß die Zeit für einen Umlauf exakt der Teilbilddauer des Fernseh- *o signals entspricht. Ein punktförmig auf den Aufzeichnungsträger einwirkendes Aufzeichnungsorgan 12 wird längs einer Radiuslinie gleichförmig so über den Aufzeichnungsträger bewegt, daß dort eine Spiralspur 13 geschrieben wird.
*5 Führt man dem Aufzeichnungsorgan das Fernsehsignal eines stehenden Bildes zu, so wird auf Grund der Umlaufbedingung ein bestimmter Bildpunkt des Bildes stets auf der gleichen Radiuslinie des Trägers aufgezeichnet. Die F i g. 2 zeigt in einem Fernsehbild mit sechs Zeilen einen in der dritten Zeile vorgesehenen waagerechten Strich S und die dementsprechend aufgezeichnete Spiralspur, wo dieser Strich jeweils im gleichen, einer bestimmten Zeile zugeordneten Kreissektor eingeschrieben ist.
Bewegt sich im Fernsehbild der Strich S von der äußersten rechten Seite stetig nach links, wobei der Unterschied von Bild zu Bild gering sei, so wird die diesem Strich S zugeordnete Bildpunktgruppe in jeder einzelnen Spur geringfügig auf eine andere Radius-So linie verschoben erscheinen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Zur Bestimmung der notwendigen Steigung der Spiralspur geht man davon aus, daß die Einzelspuren grundsätzlich überlappt' geschrieben werden. Unter der Voraussetzung, daß die Auflösung eines beliebigen Abtastorgans, das wie das Aufzeichnungsorgan über den rotierenden Träger bewegt wird, der Auflösung des Aufzeichnungsorgans entspricht, ist offen-

sichtlich eine Bildstörung durch die überlappte Aufzeichnung bei stehenden Konturen nicht möglich. Stehende Bilder könnten nämlich in einer in sich geschlossenen Kreisspur gezeichnet werden. Bei bewegten Konturen ergibt sich zwar durch die Überlappung eine Verwaschung — aber nur während der Bewegung. Die größtmögliche Überlappung bzw. kleinstmögliche Steigung der Spiralspur bestimmt sich nun daraus, daß erst nach Ablauf der Perzeptionszeit des menschlichen Auges eine aus der Bewegung zur Ruhe gekommene Kontur in voller Schärfe dargestellt wird.

An Hand einer überschlägigen Berechnung wird dies näher erläutert.

Vorausgesetzt wird ein Fernsehsignal nach CCIR-Norm mit Zwischenzeile. Bandbreite 0 ... 5 MHz, 625 Zeilen, Zeilenlrequenz 15 625 Hz, Teilbild-Wechselfrequenz 50 Hz. Die Aufzeichnung erfolgte bei einem Radius R von 150 mm des rotierenden Aufzeichnungsträgers mit einem Aufzeichnungsorgan, welches mit einem »Punkt«-Durchmesser von 5 u auf den Aufzeichnungsträger einwirkt. Die Spiralspur wird demzufolge 5 μ breit.

Die Drehzahl des Aufzeichnungsträgers ergibt sich entsprechend der Teilbild-Wechselfrequenz zu

η = 50/sec = 3000 U/min.

Die Zeit für einen Umlauf entspricht der eines Teilbildes

/ = '/so see = 20 msec.

Die Länge der während eines Umlaufes beschriebenen Spur beträgt

/ = 2 TfR «940 mm.

Auf dieser Spiralspur ergibt eine 5-MHz-Schwinjung eine Wellenlänge von

λ — ¹ = 9,4· IO-³mm, /·/

die mit Abtastorganen mit 5 μ Auflösung noch abtastbar ist.

Für den Vorschub des Aufzeichnungsträgers gilt nun, daß nach etwa 0,1 see eine zur Ruhe gekommene Kontur mit voller Schärfe wiedergegeben werden muß, daß also vom Abtastfleck nach 0,1 see keine Anzeichen einer vorherigen Bewegung mehr wahrgenommen werden dürfen. Das Aufzeichnungsorgan und ebenso der Abtaster müssen sich demnach auf ihrer Radiuslinie während 0,1 see um den Punktdurchmesser weiterbewegt haben. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung beträgt

5 u

ν — - - — = 50 μ/sec. 0,1 see

Bei einer normalen, nichtüberlappten Aufzeichnung würde sich auf ähnliche Weise eine Geschwindigkeit des Aufzeichnungsorgans von 250 μ/sec ergeben, da in diesem Fall während einer Zeit von 0,1 see fünf nebeneinander verlaufende Spuren von jeweils 5 μ Breite geschrieben werden müßten.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, innerhalb eines Variationsbereiches des Aufzeichnungsradius von 50 mm, z. B. zwischen

Radien von 200 bis 150 mm, eine Programmdauer von

/ = = 10-' see ^ 16,!) min

50 μ/sec

aufzuzeichnen.

Wegen der phasenstarren Verbindung zwischen Drehzahl und Bildwechselfrequenz und der daraus sich ergebenden Korrelation zwischen den einzelnen

ίο Spuren kann auf die Forderung verzichtet werden, daß bei der Wiedergabe die radiale Vorschubgeschwindigkeit des Abtastorgans exakt dem Vorschub des Aufzeichnungsorgans entspricht — es wird in jedem Fall ein Bild wiedergegeben, wie überhaupt der Abtaster auf eine Spurführung verzichten kann. So ist es z. B. möglich, den Vorschub des Abtastorgans stillzusetzen und auf diese Weise einen Ausschnitt der Aufzeichnung als stehendes Bild wiederzugeben. Durch entsprechende Veränderung der Vor-

ao Schubgeschwindigkeit lassen sich in vorteilhafter Weise auch Zeitraffungen bzw. Zeitdehnungen bei der Abtastung erreichen, ohne daß Bildflimmern auftritt. Dabei erscheinen allerdings Konturen, die innerhalb dieses Ausschnittes in Bewegung begriffen wa- ren, im Bild auf Grund der Überlappung verwaschen. Sollen derartige Aufzeichnungen archiviert werden, um zu späterem Zeitpunkt wiedergegeben zu werden, so sollte bei der Wiedergabe dafür Sorge getragen werden, daß die aufgezeichneten Spiralspuren wie bei der Aufzeichnung exakt zentrisch laufen. Allerdings ist eine eventuelle Exzentrizität bei stehenden Bildern und bei feststehenden Konturen bewegter Bilder überhaupt nicht bemerkbar, nur senkrechte, in horizontaler Richtung bewegte Konturen erleiden eine Geometrie verzerrung. Diese ist um so größer, je schneller sich die Kontur durch das Bild bewegt. Zurückzuführen ist sie darauf, daß während des Durchlaufens einer Hälfte des rotierenden Trägers aus einer Spiralspur eine bestimmte Bewegungsphase abgetastet und z. B.

in der oberen Hälfte des Bildes wiedergegeben wird; während des Durchlaufens der anderen Hälfte wird aus benachbarten Spiralspuren eine andere, z. B. frühere Bewegungsphase abgetastet und in der unteren Hälfte des Bildes wiedergegeben.

Da bei jedem Fernsehbild, auch bei einem stehenden Bild, die elektrischen Signale der beiden Teilbilder nicht identisch sind, wird durch die Überlappung bei der Aufzeichnung eine Verwaschung entstehen, insbesondere bei schräg und waagerecht verlaufenden Konturen. Diese wird zweckmäßig dadurch vermieden, daß bei der Aufzeichnung grundsätzlich nur jedes zweite Teilbild geschrieben wird. Während der Dauer des anderen Teilbildes läuft dann das Aufzeichnungsorgan leer. Da sich trotz dieser Aus- tastung die einzelnen Spiralspuren noch überlappen, wird der Abtaster ein durchlaufendes Signal abgeben.

Für die Synchronisationseinrichtungen von Fernseh-Empfangsgeräten sind die elektrischen Signale der zwei Teilbilder dadurch verschieden, daß der Bildwechselimpuls (Vertikal-Synchronimpuls) jeweils abwechselnd mit einem Zeilenwechselimpuls einsetzt oder gegenüber der Folge der Zeilenimpulse um eine halbe Zeilenperiode verschoben ist. Dadurch erst ergibt sich eine exakte Verkämmung der beiden Teilbilder auf der Bild-Wiedergaberöhre. Da bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren auf Grund der Überlappung nicht mehr zwischen Teilbildern unterschie-

Claims (4)

den wird — es wird immer die gleiche Phasenlage des Bildwechselimpulses abgetastet —, müssen zumindest die phasenverschobenen Bildwechselimpulse nach der Abtastung künstlich erzeugt werden. Wie die in F i g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt, werden von dem vom Ablastorgan abgetasteten Fernsehsignal sowohl die Horizoiital-Synchronimpulse HS als auch die Bildwechsel- bzw. Vertikal-Synchronimpulse VS in einer Abtreniischaltiing 14 aus dem Bildsignal gewonnen und in einer Art Weiche 15 voneinander getrennt. Von den abgetasteten und abgetrennten Bildwechselimpulsen VS wird ein elektronischer Umschalter 16 gesteuert, der den Vertikal-Synchronimpuls VS einmal unverzögert und einmal über ein Verzögerungsglied 17 um eine halbe Zeilcnpcriode verzögert an die Synchronisationseinrichtungen des Bildwiedergabegerätes gelangen läßt. Das von einer solchen Aufzeichnung abgetastete und wiedergegebene Fernsehbild weist zwar in Horizonta'richtung eine Auflösung entsprechend einem z. B. 625zeiligen Fernsehbild auf — in Vertikalrichtung aber wegen Unterdrückung der Zwischenzeile nur eine Auflösung entsprechend 312 Zeilen. Es ist daher vorteilhaft, mit diesem Aufzeichnungsverfahren ein Verfahren zur Frequenzbandeinengung zu kornbiniercn. Sofern man auf diesem Wege ein erheblich günstigeres Verhältnis von kürzester Wellenlänge zu Aufzeichnungs-Punktdurchmesser erzielt, ist es z. B. möglich, auf einem Umfang des Aufzeichnungsträgers nicht nur ein Teilbild, sondern beide Teilbilder aufzuzeichnen. Dabei kann allerdings die Überlappung nicht so weit wie bisher getrieben werden, so daß die effektive Programmdauer pro Einheit der Radiusvariation nicht größer wird, es sei denn auf Grund einer Verringerung des Punktdurchmessers. Man gewinnt hier durch die unabhängige Wiedergabe auch des zweiten Teilbildes lediglich an Auflösung in der Vertikalrichtung. Die Drehzahl des Aufzeichnungsträgers muß in diesem Fall 1500 U/min betragen, entsprechend einer Vollbild-WechseIfrequcnz von 25 Hz. Mit Hilfe des Verfahrens können Fcrnsehsignale nach allen derzeit bekannten Normen aufgezeichnet werden, sofern man bei der Aufzeichnung geringfügige Abwandlungen in Kauf nimmt. Auf der Wiedergabeseite allerdings muß ein Wiedergabegerät vorhanden sein, das auf die jeweils aufgezeichnete Fernsehnorm eingerichtet ist. Dieses Verfahren einer überlappten Aufzeichnung ist ferner unabhängig von der Technologie des Auf-Zeichnungsverfahrens. Die Aufzeichnung kann beispielsweise mit einem hclligkeitsmodulierten Lichtfleck auf Fotoschichten bewirkt werden, deren Schwärzung das Signal darstellt. Es ist prinzipiell auch bei Magnetfolien-Aufzeichnung anwendbar, wobei allerdings zu beachten ist, daß die Aufzeichnung einer Spiralspur beim zweiten Überfahren des Aufsprechmagnetkopfes insoweit gelöscht wird, als sich die beiden Spuren überlappen. Man kann also im ,Grunde Magnetköpfe mit beliebiger Spaltlänge für die Aufzeichnung verwenden. Außerdem ist die Aufzeichnung mit Hilfe einer Trägerfrequenz möglich, die mit dem Fernsehsignal amplitudenmoduliert ist. Für den Fall, daß vom Abtaster auch diese Trägerfrequenz zwecks späterer Demodulation wieder abgetastet werden muß, ist es erforderlich, daß diese Trägerfrequenz ein ganzzahliges, phasenstarres Vielfaches der Drehzahl bzw. der Bildwechselfrequenz ist, wenn sich nicht Auslöschungen zwischen den überlappenden Spiralspuren ergeben sollen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung von mehreren eine zusammenhängende Bildfolge darstellenden, vorzugsweise jeweils aus zwei Teilbildern mit Zwischenzeile aufgebauten Fernsehbildern mittels eines punktförmig wirkenden Aufzeichnungsorgans, z. B. eines Elektronenstrahls, auf einer spiralförmigen Aufzeichnungsspur eines rotierenden plattenförmigen Aufzeichnungsträgers, bei dem die Umlaufdrehzahl des Aufzeichnungsträgers so groß gewählt wird, daß pro Umdrehung ein vollständiges Bild bzw. Teilbild aufgezeichnet wird und das Aufzeichnungsorgan längs einer Radiuslinie über den Aufzeichnungsträger bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das punktförmig wirkende Aufzeichnungsorgan längs der Radiuslinie in einer der Perzeptionszeit des Auges entsprechenden Zeit, vorzugsweise etwa 0.1 see, nur um seinen Punktdurchmesser weiterbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufzeichnung von aus zwei Teilbildcrn mit Zwischenzeile aufgebauten Fcrnsehbiidcrn nur jedes zweite Teilbild geschrieben wird.

3. Verfahren zur Wiedergabe von nach dem Verfahren nach Anspruch 1 aufgezeichneten Fernsehbildern, dadurch gekennzeichnet, daß zur stellenden bzw. zeitgerafften und zeitgedehnten Bildwiedergabe die Vorschubgeschwindigkeit des Abtastorgans stillgesetzt bzw. geändert wird.

4. Schaltungsanordnung zur Wiedergabe von nach dem Verfahren nach Anspruch 1 aufgezeichneten Fernsehbildern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtrennschaltung \orgesehen ist, in der die Horizontal- und Vertikal-Synchronimpulse vom abgetasteten Fernsehsignal abgetrennt werden, und daß die Vcrtikal-Synchronimpulse einem elektronischen Umschalter zugeführt sind, der die Vertikal-Synchronimpulse einmal unverzögert und einmal über ein Verzögerungsglied um eine halbe Zeilenperiode verzögert an die Synchroni
sationseinrichtungen des Bildwiedergabegerätes gelangen läßt.

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