DE1811418A1

DE1811418A1 - Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbfernsehinformationen

Info

Publication number: DE1811418A1
Application number: DE19681811418
Authority: DE
Inventors: Emil Hopner; Calfee Richard Warren
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-12-26
Filing date: 1968-11-28
Publication date: 1969-08-14
Also published as: CA926005A; GB1257170A; FR1593896A; US3715474A; JPS5110052B1

Description

Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbfernsehinformationen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbfernsehinformafionen auf ein bzw. von einem Magnetbandmedium, die den NTSC-Normen entsprechend aus Luminanz (Y)- und Chrominanz (I, Q)-Signalkomponenten bestehen, bei dem in einem Aufnehmesystem das aufzuzeichnende FBAS-Signal frequenzmoduliert und dazu ein Farbreferenzhilf sträger erzeugt wird und bei dem in einem Wiedergabesystem aus dem aufgezeichneten Informations signal die Y-, I- und Q-Signalkomponenten zur phasen richtig en Zusammensetzung zum FBAS-Signal wiedergewonnen werden«

S0 9833/0859

Nach den Vorschriften der NTSC-Normen für Farbfernsehsysteme enthalten die vollständigen Farbbildsignale, die sogenannten FBAS-Signale, Farbsignalkomponenten (Chrominanzsignale I, Q), Schwarzweiss- oder Helligkeitsinformation (Luminanzsignal Y), Synchronisiersignale für horizontalen und vertikalen Gleichlauf und dazu ein Farbsynchron-Referenzsignal von 3, 58 MHz auf der hinteren Schwarzschulter des horizontalen Synchronisierimpulses. Der Bildträger ist mit dem Jjuminanzsignal moduliert, wodurch sich das Bildsignal ergibt, während der Farbträger in der sogenannten Quadraturmodulation mit zwei Farbsignalen moduliert ist, wobei zwei modulierte Hilfeträger gleicher Grundfrequenz, aber mit 90 Phasenverschiebung entstehen. Die Amplitude der Farbhilfsträgersignale ist dabei ein Mass für die Sättigung, die Phasenlage bezüglich des mitübertragenen Referenzträgers ein Mass für den Farbton des Informationssignale, Durch Phasenverschiebungen bei der übertragung,besonders der Phasenänderungen des Farbhilfsträgers abhängig von der Amplitude des Luminanzsignals, wird der Farbton der wiederzugebenden Information verfälscht.

In bekannten Farbfernsehauf zeichnungsverfahren, die mit Farbbild Signalen entsprechend den NTSC-Normen arbeiten, wird der 3, 58 MHz Farbhilfsträger (BURST) auf der hinteren Schwarzschulter jeder Zeile des Farbinformationssignals, der gegen den Rest der Chrominanzinformation frequenzverschoben ist, als Phasenreferenzsignal bei der Demodulation der Chrominanzkomponenten während des Wiedergabe-

909833/0859

SA 9-67-057 «««*

VOrgangs benutzt. Für die getreue Wiedergabe des aufgezeichneten Farbbildes ist es dabei erforderlich, eine hochgradige Stabilität im Zeitablauf, also Phasenkonstanz, aufrechtzuerhalten, weil schon eine Phasenverschiebung von 5% sowohl die Farbsättigung, wie auch den Farbton merklich beeinflusst. Um diese Fehler, das Zittern der Zeitachse, auszugleichen, wäre es notwendig, spannungsvariable ■Verzögerungsstufen mit entsprechenden Regelungseinheiten vorzusehen. Dazu gj sind komplizierte und kostspielige Schaltungen und Magnetkopfanordnungen erforderlich.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen das aufzuzeichnende FBAS-Signal direkt frequenzmoduliert und mit Hilfe von mehreren Magnetköpfen auf einer Spur eines Magnetbandes aufgezeichnet wird. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass durch das Zittern des Magnetbandes Phasenverschiebungen zwischen dem Farbhilfsträger und dem FM-Träger auftreten, die beim Wiedergabevorgang kein phasenrichtige β Zusammensetzen der Y-, I und Q-Komponenten ermöglichen. Auch jene bekannt gewordenen Verfahren, bei denen die einzelnen Signalkomponenten der NTSC-Norm getrennt aufgezeichnet werden, unterliegen diesem Nachteil der ungleichmä·eigen Bewegung des Magnetbande· sowohl in Längs-, wie auch in Querrichtung.

Bei einigen speziellen Verfahren, die nicht nach der NTSC-Norm arbeiten, wird anstelle des Farbsynchronsignal ein kontinuierliches sä 9-67-057 909833/0859

Bezugs- oder Pilotsignal verwendet, um die Farbsynchronisation zu erhalten und den beschriebenen Zittereffekt bei der Wiedergabe zu vermindern. Dabei wird das Pilotsignal linear zum Video-Signal hinzugefügt; wenn nötig, wird dieses hinzugefügte Pilotsignal auf einen schmalen Amplitudenbereich beschränkt, um die Entstehung eines Interferenzsignals zwischen Pilot- und Video-Signal zu vermeiden. Im Hinblick auf die Empfindlichkeit solcher Systeme bezüglich Amplituden-Schwankungen ist zu erwähnen, dass die Trennung des Farbhilfsträgers vom FBAS-Signal während des Wiedergabevorgange ungünstig beeinflusst werden kann, woraus sich, unter anderem, Störungen im resultierenden Farbbild ergeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, das es ermöglicht, unter Vermeidung der Nachteile bekannter Systeme ein einfaches und billiges Farbfernsehbildverarbeitungssystem zu schaffen, das mit den NTSC-Normen im Einklang steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass beim Aufnahmevorgang in einem Frequenzteiler eine Subharmonische des Farbreferenzhilfsträgers erzeugt und diese zusammen mit dem frequenzmodulierten FBAS-Signal einem. Amplitudenmodulator zugeführt wird, dessen AM-Aus gangs signal zur Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger weitergeleitet wird, dass beim Wiedergabevorgang die aufgezeicii-

SA 9-67-057 9098 33/0 8 59

nete Farbbildinformation als frequenzdemodulierte Farbsignalkomponente und als amplitudendemoduliertes, frequenzvervielfachtes Hilfsträger signal einem Farbsignaldemodulator zugeführt wird und dass dessen I- und Q-AusgangsSignalkomponenten mit der gleiehermassen frequenzmodulierten Schwarzweiss-Signalkomponente (Y) zürn FBAS-Signal zusammengesetzt werden.

Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren die Aufzeichnung des gesamten FBAS-Signals mit seinen Chrominanz- und Luminanz-Komponenten über einen einzigen Kanal auf einer einzigen Spur des Speichermediums, wobei die frequenzmodulierte übertragung des Informations signals unempfindlich gegen Amplitudenschwankungen ist. Verfälschende Amplitudenmodulation und Rauschen werden auf ein Minimum herabgesetzt.

Durch die Aufzeichnung des FBAS-Signals gemäss der Erfindung als ^

mit einem Referenzträger amplitudenmoduliertes Signal, der eine kontinuierliche Sinusschwingung mit einer subharmonischen Frequenz des Burst-Signals darstellt, und durch die Wiedergewinnung der Subharmonischen wird bei der Wiedergabe eine kontinuierliche Farbhilfsträgersynchronisation erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung an SA 9-67-057 909833/0859

Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des

Farbfernsehaufnahmesystems nach der Erfindung,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des

Farbfernsehwiedergabesystems nach der Erfindung,

Fig. 3a-f graphische Darstellungen der beim Aufnahmevorgang

schrittweise entstehenden Signalschwingungen,

Fig. 4 ' das Schaltungsschema eines Beispieles für eine

Arnplitudenmodulationsschaltung, welche im erfindungsgemässen Aufnahme system Verwendung findet.

Wie das Blockschaltbild in Fig. 1 zeigt, durchläuft das Farbbild-Si gnal-Gemisch (FBAS-Signal) 11, das den Vorschriften der NTSC-Normen entspricht.beim Aufnahme Vorgang nach dem erfindungsgemässen Verfahren zuerst eine Schaltungsanordnung, hier Aufnahme sy stern genannt, bevor es zur Aufzeichnung auf das Speichermedium an den Aufzeichnungskopf weitergeleitet wird. Dabei wird das FBAS-Signal (Fig. 3a) gleichzeitig einer Frequenzmodulationsschaltung (FM-Modulator) 10 und einer

SA 9-67-057 909833/0 8SS

^F "'■ ■■ "■ ¹T' "^Pl " T "■'■ !!!SP ;»!' ¹J ■ ^1; -'■■ " ■■! ■"; !ll('

- 7 Farbsynchronsignal-Trennschaltung (BURST-Separator) 14 zugeführt.

Der FM-Modulator 10 erzeugt eine Trägerfrequenz von 5, 5 MHz zur Modulation mit dem ankommenden FBAS-Signal 11. Das bei der Modulation entstandene modulierte FBAS-Signal 15 (Fig. 3d) wird direkt einer Amplitudenmodulationeschaltung (AM-Modulator) 12 zugeleitet, wo es zur Amplitudenmodulation mit einem subharmonischen Hilfsträ- ^

ger 17, der, wie nachfolgend beschrieben, aus dem FBAS-Eingangssignal 11 hervorgeht, zur Verfügung steht.

Im Farbsynchronsignalseparator 14 wird das Farbsynchronsignal 13 (Fig. 3b) aus dem ankommenden FBAS-Signal herausgefiltert und einem phasengekoppelten Farbsignaloszillator 16 zugeleitet, der ein Farbreferenzsignal in Form einer stationären Sinusschwingung bildet, das in Frequenz und Phase mit dem Farbsynchronsignal (BURST) übereinstimmt. Aus diesem Farbreferenzsignal von 3, 58 MHz erzeugt der ™ nachgeschaltete Frequenzteiler 18 eine dazu Subharmonische 17 (Fig. 3c) von z, B. 895 kHz. Der entstandene subharmonische Hilfsträger 17 wird dann durch ein Bandfilter 20 mit passender Mittenfrequenz und Bandbreite herausgehoben und nachfolgend dem AM-Modulator 12 zugeführt, wo er zur Amplitudenmodulation des dort ebenfalls eintreffenden FM-modulierten Signals 15 verwendet wird.

Das resultierende amplitudenmodulierte FM-Signal 19 ist in Fig. 3e

sä 9-67-057 909833/0859

1 ' > Ί

dargestellt. Es ist im wesentlichen frei von verfälschenden Amplituden-. Schwankungen, wie sie nach dem bisherigen Stand der Technik bekannt sind (siehe Fig. 3^und wird nachfolgend in bekannter Weise über mehrere Verstärkerstufen einem Aufzeichnungskopf zugeführt, um auf einem Speichermedium ι wie z. B. einem Magnetband, registriert zu werden.

Beim Wiedergabevorgang wird das auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnete Signal beim Passieren des Aufzeichnungskopfes von diesem abgelesen und daraufhin einer Schaltungsanordnung, hier Wiedergabesystem genannt, zugeleitet, in der aus dem aufgezeichneten Signal die -Y-, I- und Q-Signalkomponenten zur Wiedergabe der Aufzeichnung auf dem Farbbildschirm wiedergewonnen werden. Dabei wird das vom Aufzeichnungskopf kommende Signal nach Fig. 2 gleichzeitig einem Begrenzer 22 sowie über ein Filter 32 einem Amplitudenmodulations detektor (AM-Detektor) 34 zugeführt. -

Zm Begrenzer 22 wird sowohl das Rauschen, wie auch unerwünschte Amplitudenmodulation weitgehend eliminiert und das FM-Signal wiedergewonnen.Ein FM-Diskriminator 24 empfängt das Begxenzerausgangssignal und leitet das demodulierte Signal zu einem Signalformer und -verstärker 26 weiter. Das Ausgangs signal des Signalverstärkers 26 wird je einem Filter 28 und 30 zugeführt, wodurch über das Filter 28 die Luminanzkomponente vom Video-Signal getrennt wird, während durch das Filter 30 die Chrominanzkomponente herausgehoben wird;

sä 9-67-057 909833/0859

Im AM-Detektor 34, dem, wie oben erwähnt, das Wiedergabe signal ebenfalls direkt zugeführt wird, wird der subharmonische Hilfsträger wiedergewonnen, der während des Aufzeichnungsvorgänge zur Amplitudenmodulation verwendet wurde. Diese Subharmonische 17 wird nun in einem Abstimmkreis 36 hoher Güte gefiltert und einem Frequenzvervielfacher 38 zugeleitet, der das 3, 58 MHz-Farbreferenzsignal als stationäre Sinusschwingung erzeugt. Diese Referenzhilfsträgerschwin- m

gung, die in Verbindung mit dem FBAS-Signal als AM-Signal aufgezeichnet wurde, zeigt dieselben Frequenz- und Phasenschwankungen, wie sie dem Bildinformationssignal beim Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgang eigen sind.

Das 3, 58 MHz Phasenreferenzsignal wird im Demodulator 40 zu dem aus dem Filter 30 empfangenen Farbartsignal hinzugefügt, wobei die

I- und Q-Signalkomponenten mit einer festen gegenseitigen Phasenbe- J

ziehung erhalten werden. Diese I- und Q-Signalkomponenten werden daraufhin benützt, um zusammen mit dem Y-Signal das FBAS-Signal zu bilden, das zur Übertragung und Bildwiedergabe verwendet wird.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für einen Amplitudenmodulationsschaltkreis dargestellt, der in dem erfindungsgemässen Aufnahm es ystem nach Fig. 1 Verwendung findet. In dieser Schaltung gelangt ein FM-Signal vom FM-Modulator 10 über einen geerdeten Widerstand 42, eine Kapazität 44 und die Spannungsteilerwiderstände 46 und 48 zur Basis des

SA 9-67-057 90 9833/08S9

- ίο -

NPN-Treibertransistors 50. Der Kollektor aus gang des Transistors 50 liegt an einer Klemme 52 zwischen den Serienkondensatoren 54 und 56.

Gleichzeitig mit dem FM-Signal 15 trifft ein Signal aus dem Filter 20 über einen Kondensator 60 und die Spannungsteilerwiderstände 62 und an der Basis des Transistors 58 ein. Diese Widerstände'62 und 64 sind in Serie zu einem Potentiometer 66 geschaltet, mit dem die Gleichstromkompensation durchgeführt wird. Der Kollektorausgang vom Transistor 58 führt zur Basis eines Emitterfolgertransistors 68; die Emitter der Transistoren 58 und 68 geben ein Gegentaktsignal ab, welches dann über die Begrenzerdioden 70 und 72 zur Klemme 52 geführt wird. Dieses Gegentaktsignal dient zur Amplitudenmodulation des FM-Signals. Das amplitudenmodulierte FM-Signal wird einer Treiberstufe zugeleitet, die einen Transistor 74 enthält, und deren Emitter mit einem niederohmigen Widerstand 76 verbunden ist, der mit einem Widerstand 75 an Masse und über einen Kondensator 77 an der Ausgangsklemme 78 liegt. Über diese Ausgangsklemme 78 wird das amplitudenmodulierte FM-Signal an die Verstärker stufen der Aufzeichnung seinheit weiter geleitet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden folgende Werte für die einzelnen Bauteile des Amplitudenmodulators nach Fig. 4 verwendet:

SA 9-67-057 909833/0859

- ii -

Widerstand 42 - 75 Ohm Kapazität 44 - 0, 01 η Farad Widerstand 46 - 3000 Ohm Widerstand 48 - 300 Ohm

Kapazitäten 54 und 56 -

0, 01 ii Farad

Kapazität 60 - 0, Iu Farad

Widerstand 62 - 1000 Ohm Widerstand 64 - 2000 Ohm Widerstand 66 - 5000 Ohm Dioden 70 und 72 - 1N4009 Widerstand 76 - 300 Ohm

Transistoren 50, 58, 68,

2N708

Jene Bauteile des Schaltkreises· die keine Nummer tragen, und in obiger Tabelle nicht aufgeführt sind, sind in Fig. 4 mit einem bevorzugten Wert versehen. Es sei hier noch bemerkt« dass diese Zahlenwerte Erfahrungswerte darstellen und wie alle bei der Beschreibung der Einzelheiten des bevorzugten Ausführungebeispiele nach der Erfindung verwendeten Zahlenangaben durch entsprechende ersetzt werden können, ohne dadurch vom Erfindungsgedanken und seiner erfindungsgemässen Verwirklichung abzuweichen.

SA 9-67-057

909833/0859

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbfernsehinformationen auf ein bzw. von einem Magnetbandmedium, die den NTSC-Normen entsprechend aus Luminanz (Y) -· und Chrominanz (I, Q)-Signalkomponenten bestehen, bei dem in einem Aufnahmesystem das aufzuzeichnende FBAS-Signal frequenzmoduliert und dazu ein Färbreferenzhilfsträger erzeugt wird,, und bei dem in einem ■Wiedergäbesystem aus dem aufgezeichneten Informations signal die Y-, I- und Q-Signalkomponenten zur phasenrichtigen Zusammensetzung zum FBAS-Signal wiedergewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufnahmevorgang in einem Frequenzteiler^ 18) eine Subharmonische (17) des Farbreferenzhilfsträgers (13) erzeugt und diese zusammen mit dem frequenzmodulierten FBAS-Signal (15) einem Amplitudenmodulator (12) zugeführt wird," dessen amplitudenmoduliertes Ausgangs signal zur Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger weitergeleitet wird, dass beim Wiedergabevorgahg die aufgezeichnete Farbbildinformation als frequenzdemodulierte Farbsignalkomponente und als amplitudenmoduliertes, fr equenzvervi elf achtes Hilfsträgersignal einem Farbsignaldemodulator (40) zugeführt wird und dass dessen I- und Q-AusgangsSignalkomponenten mit der gleichermassen frequenzdemodulierten Schwarzweiss-Signalkomponente (Y) zum FBAS-Signal zusammengesetzt werden.

sä 9-67-057 90 9 833/0859

■■'; «ϊ;.r■■'!■ ■■;«■ τ¹™¹.,¹,!: '"LI.¹¹,::;¹:¹!¹!¹!!¹¹¹¹¹¹'¹¹⁵¹¹ ^||Γ '^1|Μ

- 13 -

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Färb referenzhilf sträger (13) eine stationäre Sinusschwingung darstellt und aus dem Farbsynchronsignal (BURST) des FBAS-Signals erzeugt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzuzeichnende FBAS-Signal (11) in einem ersten Leitungs zweig über einen FM-Modulator (10) als frequenzmoduliertes Signal (15) und gleichzeitig in einem zweiten, dazu parallelen Leitungszweig als Subharmonische (17) des Farbreferenzhilfsträgers j(13) den Eingang des AM-Modulators (12) erreicht, wobei es dem Eingang der, den zweiten Leitungszweig darstellenden Serienschaltung eines Farbsynchronsignaltrenners (14), eines phasengekoppelten Färb Signaloszillator s (16), eines Frequenzteilers (18) und eines Filters (20) zugeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgezeichnete Signal in einera ersten Leitungszweig der Serienschaltung eines Filters (32), eines AM-Detektors (34), eines Abstimmkreises (36) und eines Frequenzvervielfachers (38) sowie in einem dazu parallelen zweiten Leitungszweig der Serienschaltung eines Begrenzers (22), eines FM-Diskriminators (24), eines Verstärkers (26) und eines Filters (30) zugeführt wird.

SA 9-67-057 909833/0859

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Y-Signalkomponente beim Wiedergabevorgang nach erfolgter Frequenzdemodulation aus dem Verstärker (26) über ein Filter (28) abgeleitet wird.

SA9-67-057 909833/0859

Leerseite