DE1512335C3 - Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videoinformationen - Google Patents

Description

Bei den Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen wird ganz allgemein angestrebt, ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen. Die Erfindung gibt nun ein Verfahren für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Videoinformationen an, bei welchem gegenüber den bekannten Verfahren ein besonders günstiges Signal-Rausch-Verhältnis erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird im Aufzeiehnungskanal mittels einer automatischen Verstärkungsregelung, für welche das Regelsignal durch Gleichrichtung der Videoinformalion gewonnen wird, die jeweilige maximale Gesamtamplitude der Videoinformationen auf den der optimalen Aufzeichnung entsprechenden maximalen Pegel eingeregelt, und bei der Wiedergabe dieses aufgezeichneten Signals im Wiedergabekanal mittels einer automatischen Verstärkungsregelung, für welche das Regelsignal durch Gleichrichtung allein der wiedergegebenen Synchronimpulse gewonnen wird, die Gesamtamplitude der Videoinformationen auf einen Wert geregelt, bei dem die Synchronimpulse laufend konstante Amplitude, vorzugsweise den Nennwert von z. B. 0,4 V, aufweisen.

Vorteilhafterweise wird im Aufzeiehnungskanal die Gewinnung des Regelsignals durch Gleichrichtung der kompletten, die Synchronimpulse enthaltenden Videoinformationen vorgenommen. Hierdurch wird erzielt, daß auch Schwankungen in der Amplitude der Synchronimpulse bei der Regelung mitberücksichtigt werden. Im Prinzip könnte jedoch auch die Bildinformalion allein zur Gewinnung des Regelsignals herangezogen werden.

Vielfach wird zur Aufzeichnung von Videoinformationen ein Verfahren verwendet, bei welchem die Videoinforinationen in Form eines frequenzmodulierten ίο Trägersignals aufgezeichnet werden. Auch bei einem solchen Verfahren kann das Signal-Rausch-Verhältnis gemäß der Erfindung verbessert werden, indem hier durch eine Regelung im Aufzeiehnungskanal der Modulationsgrad des Trägers auf seinem Maximalwert konstant gehalten wird, welche Regelung dann im Wiedergabekanal wieder rückgängig gemacht wird. So kann z. B. bei der Aufzeichnung die Regelung in der Modulatorstufe erfolgen. Vorteilhafterweise wird jedoch bei der Aufzeichnung zuerst die Einregelung der Amplitude der Videoinformationen vorgenommen und erst anschließend die Umformung in das aufzuzeichnende l'requenzmodulierte Signal durchgeführt. Die Gewinnung des Regelsignals kann hierbei aus dem die Videoinformation bildenden Signal oder aber zweckmäßigerweise erst aus dem frequenzmodulierten Signal, durch Demodulation und Gleichrichtung desselben, vorgenommen werden. In letzterem Fall werden z. B. im Modulator entstehende Schwankungen invModulationsgrad mit ausgeregelt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I das Blockschaltbild des Aufzeichnungs- und des Wiedergabekanals eines Geräts zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Videoinformationen in Form eines in seiner Frequenz modulierten Trägers aufgezeichnet werden;

F i g. 2 zeigt zur Illustration von F i g. 1 zwei Kurvenformen der Videoinformationen, die zwei verschiedenen Bildinformationen entsprechen;

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Aufzeichnungskanals, der gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten abgewandelt ist;

F i g. 4 zeigt eine Schaltung des Regelkreises im Aufzeiehnungskanal und

F i g. 5 eine Schaltungsanordnung des Regelkreises im Wiedergabekanal für eine Anordnung gemäß F i g. I im Detail.

Im Blockschallbild in F i g. 1 ist mit 1 der Aufzeiehnungskanal und mit 2 der Wiedergabekanal bezeichnet.

Die aufzuzeichnenden Videoinformationen, bestehend aus dein Bildinhalt und den Synchronisationsimpulsen, werden dem Eingang 3 eines Verstärkers 4 zugeführt, in dein sie verstärkt und auf den Normwert, d. h. auf die vorgegebene Amplitude der Synchronisationsimpulse, gebracht werden. An diesen Verstärker 4 schließt sich ein weiterer Verstärker 5 an, welcher hinsichtlich seines Verstärkungsgrades regelbar ist. Zweckmäßigerweise folgt auf diesen geregelten Verstärker 5 noch ein weiterer Verstärker oder eine Trennstufe 6, worauf das auf diese Weise gewonnene Signal einem Modulator 7 zugeführt wird, in welchem es in Form einer Frequenzmodulation auf einen Träger aufmoduliert wird. Dieses frequenzmodulierte Signal wird dann zur Aufzeichnung dem Aufzeichnungsmagnetkopf 8 zugeführt. Bei diesem Magnetkopf kann es sich, wie bei der Aufzeichnung von Videoinforinationen vielfach üblich, um eine rotierende Magnetkopfanordnung handeln; wie bekannt, kann auch mehr als ein Kopf zur Anwendung gelangen.

Die Regelung des Verstärkers 5 erfolgt durch.eine Rückwärtsregelung. Zur Gewinnung der Regelgröße werden die Videoinformationen bevor sie dem Modulator 7 zugeführt werden, in einer Gleichrichterschaltung 9 gleichgerichtet. Vorteilhafterweise wird das gesamte Signal, d. h. der Bildinhalt zusammen mit den Synchronisationsimpulsen in einem Spitzenwertgleichrichter gleichgerichtet. Mit diesem Regelsignal wird dann in üblicher Weise der Verstärkungsgrad des Verstärkers 5 beeinflußt.

Die Verstärkung des Aufzeichnungskanals ist hierbei so groß gewählt, daß ohne Regelsignal bei Videoinformationen, die aus den Synchronisationsimpulsen und einer Bildinformation entsprechend einem schwarzen Bild bestehen, der Modulator bereits voll ausgesteuert ist, d. h., daß der Träger mit dem maximal zulässigen Modulationsgrad moduliert ist. Ändert sich nun die Bildinformation in ein weißes Bild, so nimmt die Gesamtamplilude der Videoinformationen zu. Hier setzt nun die Regelung ein und regelt den Verstärkungsgrad des Verstärkers 5 so weit herunter, bis die Gesamtamplitude der Videoinformation'en wieder jenen Wert erreicht hat, mit welchem, wie vorher beim schwarzen Bildinhalt, wieder der maximale Modulationsgrad erzielt wird. Mit anderen Worten wird durch die Regelung die Gesamtamplitude der Videoinformationen und damit auch der Modulationsgrad des Trägers konstant gehalten, wie dies F i g. 2 illustriert, in welcher unter a die Gesamtamplitude der Videoinformationen für eine Zeile bei im wesentlichen schwarzen Bildinhalt und unter b bei im wesentlichen weißen Bildinhalt, dargestellt ist. Die Schwarzschulter ist hierbei in beiden Füllen mit S bezeichnet. Selbstverständlich arbeitet die Regelung mit einer bestimmten Zeitkonstante, welche zweckmäßigerweise so gewählt wird, daß auch bereits kurze Anderungen in der Gesamtamplitude sie zum Ansprechen bringen, der sich einstellende Regelzustand dann jedoch für mehrere Teilbilder aufrechterhalten wird.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Modulator in Abhängigkeit von der jeweiligen maximalen Gesamtamplitude der Videoinformationen bei diesen Amplituden immer mit maximalem Modulationsgrad betrieben wird, so daß das durch den Magnetkopf schließlich aufgezeichnete Signal hinsichtlich des Signal-Rausch-Abstands immer optimal ist.

Im Wiedergabekanal wird das vom Magnetkopf IO vom Aufzeichnungsträger abgetastete Signal in einem Verstärker verstärkt und anschließend das frequenzmodulierte Signal im Demodulator 12 demoduliert, so daß am Ausgang desselben die Videoinformationen wieder in der Form vorliegen, wie sie dem Modulator 7 im Aufzeichnungskanal zugeführt wurden. Dieses Signal wird nun einem hinsichtlich seines Verstärkungsgrades geregelten Verstärker 13 zugeführt. An diesen Verstärker 13 ist eine Klemmstufe 14 angeschlossen, mit Hilfe derer die Schwarzschulter der Videoinformationen auf übliche Art und Weise auf ein konstantes Potential festgeklemmt wird. Das Ausgangssignal der Klemmstufe wird einer Abtrennstufe 15 für die Synchronisationsimpulse zugeführt. Da bei der Aufzeichniing die Gesamtamplitude der Videoinformaiionen geregelt wurde, wurde damit auch die Amplitude der Synchronisationsimpulse entsprechend dem jeweiligen Regelzustand beeinflußt. Auf diese Weise geben die nunmehr im Wiedergabekanal abgetrennten Synchronisationsimpulse durch ihre jweilige Amplitude ein Maß dafür an, welcher Grad der Regelung im Aufzeichnungskanal stattgefunden hatte. Somit kann von der Ampli tude der Synchronisationsimpulse ein Regelsignal für den Wiedergabekanal abgeleitet werden,.mit welchem die im Aufzeichnungskanal erfolgte Regelung rückgängig gemacht werden kann. Hierzu werden diese Impulse vorzugsweise in einem Spitzenwertgleichrichter 16 gleichgerichtet, und das auf diese Weise gewonnene Regelsignal wird dem Verstärker 13 zugeführt. Mit Hilfe dieser Regelung werden die Synchronisaüonsimpulse auf konstante Amplitude, vorzugsweise dem Normwert von z. B. 0,4 V (dieser Wert kann je nach Fernsehnorm etwas verschieden sein), eingeregelt. Damit nehmen aber gleichzeitig die Bildinformationen, deren Amplitude ja mitgeregelt wird, automatisch wieder ihren ursprünglichen Wert an, so daß tatsächlich die Regelung im Aufzeichnungskanal wieder rückgängig gemacht ist. Die Zeilkonstante der Regelung wird natürlich in analoger Weise zum Aufzeichnungskanal, vorzugsweise etwas kleiner, gewählt. Das zunickgeregelte Signal der Gesamtamplitude der Videoinformationen tritt somit am Ausgang der Klemmstufe 14 auf, und kann von dort, z. B. über einen Endverstärker 17, einem Ausgang 18 zugeführt werden, wo es dann zur Wiedergabe, z. B. in einem Fernsehempfänger, zur Verfügung steht.

Auf diese Weise wird gegenüber dem bekannten Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videoinformationen eine wesentliche Verbesserung im Signal-Rausch-Verhältnis erzielt.

In F i g. 3 ist das Blockschaltbild eines Aufzeichnungskanals dargestellt, bei welchem die Gewinnung des Regelsignals erst nach dem Modulator 7 erfolgt. Hierzu ist an den Ausgang des Modulators 7 ein Demo¹ dulator 19, z. B. ein Flanken-Detektor, zur Rückgewinnung der Videoinformationen angeschlossen, auf welchen dann wieder eine Gleichrichteranordnung zur Erzeugung des Regelsignals folgt. Mittels dieses Regelsignals wird dann wieder, wie bereits beschrieben, der Verstärker 5 geregelt. Dadurch, daß bei dieser Ausführungsform der Modulator 7 in den Regelkreis mit aufgenommen ist, werden auch Änderungen des Modulationsgrades zufolge des Modulators selbst mit ausgeglichen, da je bei diesem Verfahren immer im wesentlichen maximaler Modulationsgrad vorliegt.

Eine Schaltung des Regelkreises des Aufzeichnungskanals gemäß F i g. 1 zeigt im Detail F i g. 4. Vom Eingang 3 gelangen die Videoinformationen über den Verstärker 4 an den geregelten Verstärker 5. Letzterer besteht aus zwei Transistoren 20 und 21, deren Emitter zusammengeschaltet sind, und zu denen ein Transistor 22 in Serie geschaltet ist. Dieser Transistor 22 bewirkt in Abhängigkeit von der, seiner Basis zugeführten Regelgröße die Verstärkungsänderung der Transistoren 20 und 21. Da die Basis des Transistors 21 wechselstrommäßig an Masse gelegt ist und die Videoinformationen nur der Basis des Transistors 20 zugeführt werden, treten dieselben an den Kollektoren der Transistoren 20 und 21 in Gegenphase auf. Von dort werden sie jeweils einem Transistor 23 bzw. 24 eines Differenzverstärker 25 zugeführt. Vom Kollektor des Transistors 24 werden die Videoinformationen an einen Emitterfolger 26 weitergeleitet, von dem sie schließlich an den Modulator 7 gelangen. An den Ausgang des Emitterfolger 26 ist auch die Gleichrichteranordnung 9 zur Erzeugung der Regelgröße angeschlossen. Diese Gleichrichteranordnung 9 besteht aus einer Diode 27 und einem Transistor 28, dessen Emitter über ein Potentiometer 29 eine einstellbare Vorspannung zugeführt wird, mit welcher der Schwellenwert gewählt werden kann,

von dem an die Regelung eingesetzt; Der Kollektor des Transistors 28, an welchem die gieichgerichteten Videoinformationen als Regelsignal auftreten, ist über ein Siebglied 30 mit der Basis des Transistors 22 verbunden. .

Gelangen an den Eingang 3 Videoinformationen, bestehend aus den Synchronimpulsen und dem Bildinhalt, für ein im wesentlichen schwarzes Bild, so wird mit dem Potentiometer 29 der Gleichrichteranordnung 9 eine solche Vorspannung gegeben, daß diese noch nicht anspricht; der Transistor 22 ist in diesem Falle leitend, und die Transistoren 20 und 21 arbeiten mit voller Verstärkung. Das zum Modulator 7 gelangende Signal hat in diesem Falle eine solche Amplitude, daß es einen maximalen Modulationsgrad bewirkt. Ändert sich nun der Bildinhalt in Richtung auf ein weißes Bild, so steigt die Gesamtamplitude der Videoinformationen an, wodurch die Gleichrichteranordnung anspricht, d. h., der Transistor 28 wird leitend und dadurch sein Kollektorpotential weniger positiv, wodurch aber der Transistor 22 weniger leitend wird. Dadurch, daß der Transistor 22 weniger leitend wird, sinkt der Emitterstrom in den Transistoren 20 und 21 und somit sinkt auch ihre Verstärkung, und zwar so weit, daß der Maximalwert der Gesamtamplitude der Videoinformationen auf einen Wert gebracht wird, bei dem wieder der maximal zulässige Modulationsgrad vorliegt und nicht überschritten wird.

Der Differenzverstärker dient im vorliegenden Falle dazu, um störende Einflüsse der Regelung auszugleichen. Das Rcgelsignal gelangt nämlich an die Steuerelektroden der Transistoren 20 und 21 in gleicher Phasenlage, so daß Änderungen in demselben ebenfalls in gleicher Phasenlage an die Transistoren 23 und 24 des Differenzverstärkers weitergeleitet werden. Wie bekannt, wird aber ein in gleicher Phasenlage an einen Differenzverstärker gelangendes Signal von diesem nicht verstärkt, im Gegensatz zu den Videoinformationen, welche in um 180° verschobener Phasenlage den Eingangselektroden der Transistoren 23 und 24 zügeführt werden.

Die Schaltung des Regelkreises des Wiedcrgabekanals von F i g. 1 zeigt F i g. 5. Das vom Wiedergabekopf 10 abgetastete, im Verstärker 11 verstärkte und im Demodulator 12 demodulierte Signal, gelangt als Videoinformation mit konstanter maximaler Gesamtamplitude an den Eingang des geregelten Verstärkers 13. Dieser Verstärker besteht aus dem Transistor 31, in dessen Emilterkreis ein Transistor 32, dessen Basis die Regelgröße zugeführt wird, eingeschaltet ist. Vom Kollektor des Transistors 31 gelangen die Videoinformationen über eine weitere Verstärkerstufc 33 und einen Emitterfolger 34 an die Klemmstufe 14. Diese Klemmstufe besteht aus einem Transistor 35, dessen Kollektor eine einstellbare Versorgungsspannung und dessen Basis in einer Stufe 36 differenzierte und allenfalls verstärkte Synchronisationsimpulsc zugeführt werden, wodurch das Potential, an welchem die Schwarzschulter der Videoinformationen festgeklemmt wird, festgelegt wird. Die auf diese Weise erhaltenen Videoinformalionen werden über einen Emitterfolger 37 einer aus einem Transistor 38 gebildeten Abtrennstufe 15 für die Synchronisationsimpulse zugeführt. Die Einstellung des Transistors 38 ist hierbei so gewählt, daß an dessen Kollektor lediglich die Synchronisationsimpulse auftreten. Diese Synchronisationsimpulse werden nun einem Gleichrichter 16, der im vorliegenden Fall durch einen Transistor 39 gebildet ist, zugeführt. Dem Emitter des Transistors 39 wird eine durch das Potentiometer 40 einstellbare Versorgungsspannung zugeführt, mit welcher die Amplitude der Synchronisationsimpulse verglichen wird und die bewirkt, daß dieselben erst nach Überschreiten dieser Vorspannung gleichgerichtet werden. Diese Vorspannung stellt daher wieder den, den Einsatzpunkt der Regelung bestimmenden Schwellwert dar. Die am Kollektor des Transistors 39 entstehende gleichgerichtete Spannung bildet die Regelgröße, welche über ein Sicbglied 41 an die Basis des die Verstärkungsregelung des Verstärkertransistors 31 bewirkenden Transistors 32 weitergeleitet wird.

Die Wirkungsweise dieses Regelkreises im Wiedergabekanal beruht nun wie bereits erwähnt darauf, daß die jeweilige Amplitude der Synchronisationsimpulsc ein Maß dafür ist, welcher Grad der Verstärkungsregelung im Aufzeichnungskanal vorgenommen wurde. Auf diese Weise werden mit den gieichgerichteten Synchronisationsimpulsen als Regelgröße nunmehr die Videoinformationen als Ganzes auf ihren ursprünglichen Wert eingeregelt, und zwar einfach dadurch, daß die Regelung bestrebt ist, die Synchronisationsimpulse laufend auf konstante Amplitude zu bringen, welche Amplitude durch die Wahl der Emittervorspannung des Transistors 38 einstellbar ist und vorzugsweise gleich dem Normwert gewählt wird. Sobald die Amplitude der Synchronisationsimpulse an der Basis des Transistors 31 den Wert überschreitet, bei welchem der gewählte Sollwert erreicht wird, spricht die Regelung, dadurch, daß der Transistor 39 leitend wird, an und bewirkt durch eine Herabregelung des Stroms im Transistor 32 eine Verstärkungsverringerung im Transistor 31.

Somit stellen am Emitter des Emitterfolgers 37 die Videoinformationen in der ursprünglichen Form, wie sie zur Wiedergabe geeignet sind, zur Verfügung und können, gegebenenfalls über einen weiteren Verstärker, an den Ausgang 18 geführt werden, an welchen dann z. B. ein Fernsehempfänger anschließbar ist. Zur Vereinfachung der Schaltung ist es wie üblich, möglich. Schaltungsteile des Aufzeichnungskanals auch im Wiedergabekanal zu benützen. So könnten z. B. die im Aufzeichnungskanal vorgesehenen Transistoren 20, 22 des geregelten Verstärkers 5, der Transistors 24 des Differenzverstärkers 25 und der Emitterfolger 26 im Wicdergabekanal die Funktionen der Transistoren 31, 32,34 und 35 übernehmen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das im Vorstehenden beschriebene Verfahren beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist z. B. ebensogut anwendbar, wenn die Videoinformationen direkt und nicht in Form eines frequenzmodulierten Signals aufgezeichnet werden. In diesem Fall wird dann eben das in der Amplitude eingeregelte Signal direkt aufgezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videoinformationen, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufzeichnungskanal mittels einer automatischen Verstärkungsregelung, für welche das Regelsignal durch Gleichrichtung der Videoinformationen gewonnen wird, die jeweilige maximale Gesamtamplitude der Videoinforinationen auf den, der optimalen Aufzeichnung entsprechenden maximalen Pegel eingeregelt wird, und daß bei der Wiedergabe dieses aufgezeichneten Signals im Wiedergabekanal mittels einer automatischen Verstärkungsregelung, für welche das Regelsignal durch Gleichrichtung allein der wiedergegebenen Synchroninipulse gewonnen wird, die Gesamtamplitude der Videoinforinationen auf einen Wert geregelt wird, bei dem die Synchronimpulse laufend konstante Amplitude, vorzugsweise den Normwert von /.. B. 0,4 V, aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß im Aufzeiehnungskanal die Gewinnung des Regelsignals durch Gleichrichtung der kompletten, die Synchronimpulse enthaltenden Videoinforma(ionen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Aufzeichnung der Videoinformationen in Form eines frequenzmodulierten Trägersignals er-' folgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufzeichnung zuerst die Einregelung der Amplitude der Videoinformationen vorgenommen wird, und erst anschließend die Umformung in das aufzuzeichnende frequenzmodulierte Signal erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufzeichnung die Gewinnung des Regelsignals aus dem bereits frequenzmodulierten Signal durch Demodulation und Gleichrichtung desselben vorgenommen wird.