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Aufzeichnungs-, Speicher- und Wiedergabe-Verfahren für periodische,
elektrische Signalgruppen.
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Für die Aufzeichnung, Speicherung und Wiedergabe von Fernsehsignalen
sind eine Riehe von Methoden bekannt geworden, die alle darauf hinzielen, möglichst
viele Informationselemente auf einer möglichst kleinen Speicherfläche unterzubringen
und damit das Zwischenprodukt, nämlich den Speicher, so preisgünstig zu machen,
dass hierfür ein grosser Consumer-Markt erschlossen wird. In Konkurrenz stehen hierbei
das XVR-Verfahren (Video-Aufzei¢hnung auf Magnetband), das EVR-Verfahren (Video-lufzeichnung
auf Film mittels Elektronenstrahl), das SV-Verfahren (Video-Aufzeichnung auf unbeschichtetem
Folienfilm auf dem Umweg über ein Laser-Zwischenbild) und das Dicht-Speicher-Verfahren
für Bild-Ton-SchallplattenO Da die Kosten für das MVR-Verfahren welches als einziges
die Selbstaufzeichnung für den Consumer erlaubt - gegenwärtig selbst bei vereinfachter
und damit schlechter Bildwiedergabe noch erheblich über der "Kaufschwelle" das Consumermarktes
liegt, wurden Verfahren entwickelt, bei denen der Käufer lediglich die Möglichtkeit
hat, vorgefertigte Filme wiederzugeben, da die Einzelkopie relativ billig ist.
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Die Aufzeichnungsverfahren sind dagegen bei EVR und SV so kompliziert
und aufwendig, dass sie für einen Privatmann nicht annähernd anwendbar sind.
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Die Überlegungen, welche zur Entwicklung von EVR und SV führten, basieren
auf verschiedenen falschen Vorstellungen. Die erste ist technologischer Natur, da
man das XVR-Verfahren praktisch für abgeschlossen hält und kaum eine Chance zur
Vereinfachung und Verbilligng vom Prinzip her sieht. Die andere Vorstellung geht
davon aus, dass man ein optisches Pendant zur Schallplatte bzw. zum Tonband schaffen
will, die ja auch in Unmengen als Fertig-Produkt gekauft werden.
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Hier liegt jedoch der grosse Irrtum, da beides nicht zu vergleichen
ist. Schallplatten enthalten im allgemeinen - zeitlich aneinandergereiht ( Langspielplatten)
oder einzeln - relativ kurze Darbietungen, welche man beliebig unterbrechen kann,
da sie keinen zwingenden Zusammenhang haben, während man sie andererseits häufig
wiederholen
kann, ohne dass sie an Interesse verlieren. Man verleibt
sie seiner Schallplattensammlung ein, wo sie für längere Zeit aktuell bleiben.
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Versucht man die gleichen Gegebenheiten auf Fertig-Filme zu übertragen,
so wird man sehr schnell zu dem Ergebnis kommen, dass diese - wegen ihrer zusammenhängenden
Handlung - nicht in beliebigen Teilstücken abgespielt werden können, während sie
andererseits - da sie aie volle Aufmerksamkeit des Betrachters in Anspruch nehmen
- nur während sehr begrenzter Zeiträume vorgeführt werden können.
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Der schwerwiegende Unterschied zur akustischen Schallplatte liegt
Jedoch darin, dass ein Film im allgemeinen nur ein einziges Mal angesehen wird und
damit seine Aktualität restlos verliert. Selbst der Vergleich mit dem selbst aufgenommenen
Schmalfilm kann nicht herangezogen werden, da dieser persönlichen Erinnerungswert
besitzt, der eine Sammlung rechtfertigt. Der geliehene oder gekaufte Fertigfilm
ist dagegen nach einer einmaligen Betrachtung im allgemeinen so uninteressant, dass
sich eine Sammlung nicht lohnt. Es ist unter diesen Voraussetzungen schwer vorstellbar,
dass es eine zahlenmässig grosse Menschengruppe gibt, welche sich ein teures elektronisches
Wiedergabegerät anschafft, um auf diesem gelegentlich einen relativ ( zur Fernseh-Gebühr)
teuren Fertig- oder Leihfili anzusehen, wenn das Wiedergabegerät nicht zuletzlich
die Möglichkeit zur Selbatherstellung von Filmen besitzt.
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In diesem Zusammenhang iuss auch die Tendenz der Normalfilm-Verleiher
mit berücksichtigt werden, Schmalfilm-Kopien von Spielfilien an Besitzer normaler
optischer Filiprojektoren zu verleihen, was den Entschluss filmfreudiger Consuier,
sich die gleichen Filme auf sehr teure Weise elektronisch vorzuspielen, weiter herabsetzen
dürfte.
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8. interessant die EVR- und SV-Verfahren auch sind, die Informationsdichte
auf dem Trägermaterial zu steigern, eo werden sie doch wohl nur auf kommerziellen
Gebiet ( Schulferneehen, programmierte Lehrgänge usw.) gewisse Chancen haben. Nach
wie vor bleibt also für den Consumer die MRV-Technik, bei welcher er Filme selbst
aufnehmen und wiedergeben kann. Dae Problem hierbei iet zunächst allerdings noch
der Preis des Gerätes und des Bandmaterials, letzteres vor allen Dingen. Wahrscheinlich
wird die Selbstaufnahie im wesentlichen nicht den Zweck haben, sich eine Sammlung
selbstaufgenommener Fernsehsendungen anzulegen, sondern das Gerät wird vermutlich
seinen grössten Anwendungsbereich in der Zeit verschiebung" finden, daher zur Aufnahme
von Krimis, Fussballspielen ues. die zu einem Zeitpunkt gesendet werden, zu dem
der FS-Teilnehmer
diese nicht ansehen kann. Nach der "zeitverschobenen"
Wiedergabe werden sie wahrscheinlich in den meisten Fällen wieder gelöscht.
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Ist ein derartiges Gerät einmal angeschafft, so bieten sich allerdings
auch grosse Chancen für den Verleih von fertigen Magnetbandfilmen, wenn die Verleihkosten
nicht zu hoch sind.
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Voraussetzung für einen grossen Consumer-Markt in MVR-Geräten ist
allerdings eine drastische Preis-Reduzierang, vor allem des 13andmaterials.
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Vorliegende Erfindung ermöglicht es, die informationsdichte auf dem
Magnetband soweit zu steigern, dass die EVR- und SR-Verfahren in dieser hinsicht
keine Vorteiie mehr bieten. Da das erfindungsgemässe Aufzeichnungsverfahren zusätzliche
neue köglichkeiten bei verringerten Anforderungen an die mechanische Präzision erlaubt,,
Aufte das so modifizierte MVR-Verfahren auf dem Gebiet der Viideo-Aufzeichnung betragende
Chancen besitzen.
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Die Erfindung ist - ausser für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen
-auch für die Aufzeichnung aller periodischen Signal gruppen geeignet, deren Informationsinhalt
sich von Periode zu Periode nur wenig ändert. ( Als Gruppensignal in diesem Siiine
sind z.B. die Zeilen oder die Raster eines Fernsehsignals zu verstehen)l Es ist
also auch anwendbar zur Aufzeichnung von ständig wiederkehrenden Signalen, die über
eine längere Zeit beobachtet werden müssen, deren Kontrolle jedoch nur kurze Zeit
in Anspruch nehmen soll (Langzeit-EKG usw.).
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Elektrische Signalgru pen, wie z.B. das Fernseh-Signals lassen sich
zeitproportional auf Speicher-Medien übertragen und von diesen in gleichem oder
verändertem Zeitmasstab wieder abnehmen. Es ist dabei wünschenswert, möglichst viele
informationen auf einer möglichst kleinen Speicherfläche unterzubringen, ohne den
hierfür erforderlichen technol)gischen Aufwand unwirtschaftlich zu steigern. Als
Speicher-Medium kann gråndsätzlich jedes Material verwendet werden, welches eine
örtlich begrenzte Zustandsänderung erlaubt, die entweder durch den Signal strom
unmittelbar oder mittelbar durch Wandler auf optischem, akustischem, magnetischem,
statischem, mechanischem oder chemischen Wege hervorgerufen wird. Die bleibende
oder reversible Dustandsänderung ist dabei dem elektrischen Signalwert proportional,
während die geometrische Ausdehnung des, einem Imformationswert zugeordneten Speichrelementes,
die geometrische Auflösung des Speicher-Mediums bestimmt.
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Der Füllfaktor 10 ist erreicht, wenn jedes Speicherelement eine Information
aufweist. Von diesem Wert sind jedoch alle bisher bekannten Aufzeichnungs-Verfahren
noch weit entfernt, Vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsverfahren, welches
eine hohe Informationsdichte bei vermindertem mechanischen Aufwand erlaubt und es
zusitzlich ermöglicht, Signale beliebiger Periodendauer und Frequenz stufenlos in
Signale beliebig anderer Periodendauer und Frequenz umzuwandeln und bei der Wiedergabe,ebenfalls
stufenlos, den Zeitmasstab zu ändern.
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Zur Erläuterung der Erfindung soll von einem Fernseh-Video-Signal
(CCIR-Norm) und einem Magnetspeicher als Speicher-Medium ausgegangen werden, ohne
die Anwendbarkeit des Verfahrens hierdurch auf diesen Spezialfall beschränken zu
wollen. Das Verfahren ist grundsätzlich für die Aufzeichnung aller periodischen
Signalgruppen mit geringer Änderung pro Phase auf jedem Speicher-Medium geeignet.
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Das Video-Signal enthält - zeitlich nacheinander - den in elektrische
Äquivalenzwerte umgesetzten Helligkeitsverlauf einer flächenhaften Bildvorlage,
deren Information sich nach jeder Abtastung leicht ändert. Die Abtastung erfolgt
bei den heute üblichen Fernseh-Normen nach dem Zeilensprung-Verfahren, bei welchem
die Vorlage mit halber Zeilenzahl so abgetastet wird, dass abwechselnd die geradzahligen
und ungeradzahligen Zeilen erfasst werden. Eine volle Bildperiode besteht daher
jeweils aus zwei aufeinanderfolgenden Rasterperioden, die sich gegenseitig vom Vollbild
ergänzen. Jedes Raster-bzw. Vollbild-Signal stellt im Sinne der vorliegenden Betrachtung
ein Gruppensignal in einer periodischen Signalfolge dar, bei welcher sich zeitlich
aufeinanderfolgende Signalgruppen informationsmässig nur wenig voneinander unterscheiden.
Es sei hier eingefügt, dass die Signalgruppen theoretisch wohl stark voneinander
abweichen könnten, was aber keinen praktischen Sinn hätte, da das Auge durch seine
begrenzte zeitliche Auflösung diese Abweichungen nicht registrieren würde, was bereits
aus der Tatsache hervorgeht, dass der Kinofilm nur die halbe und der Schmalfilm
nur 1/3 der Zeitauflösung des Fernsehsignals besitzt.
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Bei der Aufzeichnung eines Fernsehsignals wird die Zustandsänderung
einer elektrischen Grösse als Funktion der Zeit in eine Zusands änderung des Speicher-Mediums
als Funktion der Länge umgewandelt.
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Die zeitlich auSeinanderfolgenlen Informationen liegen dadurch zeitproportional
geometrisch nebeneinander auf einer "Spur". Die Relativ-Geschwindigkeit zwischen
Signalwandler (magnetischer Schreibkopf) und Speicher (Magnet-Band, Platte, Trommel
usw0) ist dabei so bemessen, dass die obere Grenzfrequenz des Signals noch eine
ausreichende Zustandsänderung des Speicher-Mediums hervorruft. Bei Magnetbändern
ist zçZt. für die Aufzeichnung eines 5,5 MHZ-Vollbildes (2 Raster = 1/25 Sek.) eine
Spurlänge von etwa 80 am erforderlich, was einer Relativ-Geschwindigkeit von etwa
20 m/s entspricht. Diese Geschwindigkeit ist mit einer ununterbrochenen Spur nicht
zu realisieren. Man hat daher die Spur in Teilstücke unterteilt, welche die Länge
eines Rasters oder ganzzahliger Teile davon aufweisen und diese Teilstücke nebeneinander
auf dem Speicher untergebracht, ohne dass die Spurabsohnitte in irgendeiner Beziehung
zueinander stehen. Es ist deshalb bei diesen Verfahren eine unumgängliche SQtwendigkeits
dass die einzelnen Spurabschnitte einen Mindestabstand voneinander besitzen, der
verhindert, dass sie sich gegenseitig beeinflussen (Übersprechen).
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Ein weiterer Grund dafür; dass der Spurzwischenraum nicht beliebig
klein gehalten werden kann, liegt in der mechanischen Ungenauigkeit, die bewirkt,
dass der Lesekopf bei der Signalabnahme nicht genau der Spur folgt, sondern mehr
oder weniger seitlich ausweicht und damit auf eine Nachbarspur geraten könnte, deren
Signalanteile geometrisch anderen Bildteilen gehören. Der Verringerung der Spurbreite
selbst ist schliesslich dadurch eine Grenze gesetzt, dass ein Ausweichen des Lesekopfes
einen umso grösseren Amplitudenfehler verursacht, je grösser die Abweichung relativ
zur Spurbreite ist. Die heute erreichten Werte liegen bei einer Spurbreite von 0,17
mm und einem Spurmittenabstand von 0,22 mm. Ein Grenzauflösungs-Element des Magnetspeichers
besitzt dagegen eine Auadehnung von ca. 0,002 mm, so dass sich die lnformationsdJchte
theoretisch um den Faktor 100 steigern liesse.
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Vorliegende Erfindung zeigt den einzuschlagenden Weg.
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In Fig. 1 ist ein "Informationsblock" dargestellt, d.h. eine Fläche
xy, deren Information sich in der Zeitrichtung z verändern kann. Sichtbar aus diesem
Block ist jeweils nur der xy-Schnitt zum Zeitpunkt der Gegenwart, den die Papierebene
darstellt. Der restliche Teil des Blocks wird nur durch seine perspektivische Projektion
auf die Papierebene wahrnehmbar. In diesen Block ist ein Punkt P (14) eingezeichnet,
der seine Lage und 1intensität während des beobachteten Zeitraumes nicht veränd
rt. Dieser Informationsblock wird durch die Fernsehabtastung in die Zeitabschnitte
(1) (2) (3) (4) usw. zerlegt, die ihrerseits wieder in Zeilen (9) (6) (7) (8) unterteilt
sind, von denen jede die Punkte (9) (10) (11) (12) (13) enthält. (Der Zeilensprung
wurde hierbei zunächst nicht berücksichtigt 1 ). Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch
den Informationsblock längs der strichpunktierten Linie in Fig. 1. In Fig. 3 sind
die durch die Abtastung entstandenen Zeitschnitte auseinandergezogen dargestellt.
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Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, wird Punkt P hierdurch ebenfails
in Einzelabschnitte P 1 (14), P 2 (15), P 3 (16), $ P 4 ( 17) usw. zerlegt, wobei
jeder Teilabschnitt das Integral der Intensitätsänderungen während der Zeitdauer
von einer Abtastung zur nächsten enthalten sollte, was in der Praxis jedoch nicht
genau eingehalten wird, worauf die bekannten stroboskopischen Effekte bei der Wiedergabe
zurückzufahren sind. Fig0 5 zeigt die Integration der Helligkeitswerte für den Punkt
P für vier Teilabschnitte bei konstanter Intensität, während Fig. 4 schliesslich
den Schnitt durch den unterteilten lnformationablock in der Zeitrichtung wiedergibt.
Für das Auge ist ein Signal, das dem Schnitt nach Fig. 4 entspricht, von der Vorlage
nach Fig. 2 nicht zu unterscheiden, wenn die Schnittfolge unterhalb des Zeitauflösungs-Vermögens
des Auges liegt und die Einzelabschnitte bei der Wiedergabe häufig genug wiederholt
werden, dass kein Flimmern auftritt. Die Mindestfrequenz bei der Abtastung der Vorlage
liegt etwa bei 10 Hz, während die Wiedergabe-Frequenz mindestens 50 Hz betragen
muss, was bedeutet, dass jedes mit der Mindestfrequenz abgetastete Bild bei der
Wielergabe entsprechend oft wiederholt werden muss, wie dies in Fig. 6 angedeutet
ist. Bei normalen Pernseh-Signalen sind - aus technologischen Gründen - Aufnahme-
und Wiedergabe-Frequenz identisch, woraus
sich ergibt, dass das
Signal wesfantlich mehr Gruppeninformationen enthält, als dies - in Anpassung an
die physiologischen Gegebenheiten des Sehens - erforderlich ware.
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D bei der Zeilen und bildmässigen Abtastung entstehende elektrische
Signal i6J d-s bekannte Fernsehsignal, bei welchem die Vorlage, links oben beginnend,
Punkt für Punkt, Zeile für Zeile und Bild für Bild in elektrische Äquivalenzwerte
umgewandelt und diese zu einer zeitlichen informationsfolge aneinandergereiht werden.
In den Darstellungen Fig. 7 bis Fig. 10 sind die ztZt. bekanten Spuranordnungen
für die Signalaufzeichnung auf Speicher-Medien wiedergegeben.
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Die Aufzeichnung Fig. 7 entsteht beispielsw?ise dadurch, dass eine
mit dem Fernseh-Signal in ihrer Helligkeit gpsteuerte, punktförmige Lichtquelle
in gleicher Weise wie bei der Abtastung über ein lichtempfindliches Material geführt
wird. Man erhält dadurch eine Aufzeichnung von Bildfolgen, wie sie vom Kinofilm
her bekannt aind.
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Der untere Teil der Darstellung unterscheidet sich von der oberen
dadurch, dass sich hierbei der Lichtpunkt nur in Zeilenrichtung bewegt, während
die Bewegung von Zeile zu Zeile bzw. von Bild zu Bild vom Speicher ausgeführt wird.
Die Zeilen weisen dadurch eine geringe Neigung zur Speicherbewegungs-Richtung auf,
da Anfang und Ende zweier aufeinanderfolgender Zeilen auf der gleichen horizontalen
Linie liegen müssen, auf der sich der Lichtpunkt bewegt.
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Die Aufzeichnungsspur Fig. 8 entsteht dadurch, dass der Speicher ohne
Unterbrechung mit konstanter Geschwindigkeit am Signalwandlerkopf vorbeigeführt
wird, wodurch die einzelnen Bildpunkte, Zeilen und Bildphasen lückenlos zu einer
Spur anteinandergereiht werden. Bedingt durch das Auflösungsvermögen des Speichermediums
ergeben sich hierbei sehr hohe Geschwindigkeiten für die Speicherbewegung, die mit
vernünftigem technischen Aufwand nicht realisiert werden können. Der Speicherträger
(18) wird zudem flächenmässig sehr schlecht ausgenutzt, da seine Breite - aus Gründen
der mechanischen Festigkeit - ein Vielfaches der Spurbreite (19) betragen muss.
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In Fig. 10 liegen die Spuren vollständiger Raster- oder Bild-Abachnitte
mit dem erforderlichen Slcherheitsabstand nebeneinander auf einem diagonal zur Spurrichtung
verlaufenden Trägerband. Durch diese Anordnung sind die Einzelspuren in der Spurrichtung
um den
Betrag Dy (20) und quer dazu um den Betrag Dx (21) gegeneinander
versetzt. Geometrisch liegen also (beispielsweise) der Punkt 13 der ersten Bildphase,
Punkt 7 der zweiten bildphase Punkt 4 der dritten Bildphase und Punkt 1 der vierten
bildphase nebeneinander, sodass sie durch den Zwischenraum voneinander getrennt
werden müssen. Der linke Teil der Darstellung zeigt das Prinzip der Spuranotdnung,
der rechte Teil dagegen die praktische Ausführung, bei welcher sich in erster Linie
der Signalwandlerkopf von oben nach unten um eine Spurlänge weiterbewegt, während
sich das Speicherband selbst nur soweit fortbewegt, dass der Schreibkopf, der nach
Aufzeichnung einer Bildphase wieder an seinen Ausgangspunkt zurückgeführt wird,
die nächste Spur mit dem erforderlichen Abstand von der ersten aufzeichnen kann.
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Die Bandbewegung B (22) ergibt sich aus der x- und y-Bewegung durch
folgenden Zusammenhang:
Die rechte Darstellung unterscheidet sich von der linken wieder dadurch, dass bei
ersterer die Spuren zur y-Richtung etwas geneigt nir sind, damit das Ende der ersten
Spur vertikal unter dem Anfang der nächsten Spur liegt, da der Schreibkopf sich
auf dieser Linie bewegt. (Das Verfahren arbeitet auch mit 2 Schreibköpfen, die abwechselnd
in Betrieb sind).
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In Fig. 9 liegen die Spuren schliesslich quer zum Trigerband. Damit
das Band nicht zu breit wird, ist die Spur jeder Raster- oder Bildphase in ganzzahlige
Abschnitte unterteilt; in vorliegendem Beispiel z.B. in zwei. Auch hier zeigt der
linke Teil der Darstellung die prinzipielle Aufteilung, während der rechte Teil
voraussetzt, dass die Schreibköpfe (im allgemeinen vier) sich von oben nach unten
über die Aufzeichnungsfläche bewegen, wobei der jeweils folgende Kopf die Aufzeichung
fortführt, wenn der vorhergehpnde den Aufzeichnungsbereich verlässt und das Trägerband
sich inzwischen soweit fortbewegt hat, dass Spuranfang des neuen Spurabschnittes
und Spurende des aufgezeichneten Abschnittes vertikal übereinander liegen.
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Die Eigenbewegung des Trägerbandes ist hierbei am geringsten, <ia
dieses sich während der Aufzeichnung eines Teilabschnittes nur um den Mittelabstand
zweier Spurabschnitte weiterbewegen muss.
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In jedem Fall wird als Speicher ein band-, platten- oder walzeförmiger
Träger v.rwendet, auf dem sich ein Material befindet, das
durch
den Signalwandlerkopf (Schreib- bzw. Lesekopf) eine dem jeweiligen elektrischen
Momentanwert äquivalente Zustandsänderung erfährt bzwO uingekehrt. Die Relativgeschwindigkeit
zwischen Speicher und Kopf ist dabei so bemessen, dass eine einwandfreie Unterscheidung
der nebeneinander auf dem Speicher liegenden, dem el.
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Signal zugeordneten Zustandsänderungen der Speicherelemente möglich
ist0 Als Signalwandler sind im Sinne der Anmeldung alle Wandler-Systeme aufzufassen,
welche die elektrische Information in ein punkt- oder spaltförmiges Feld umwandeln,
das die jeweils lige nustandsänderung im Speichermedium bewirkt. In diesem Sinne
ist also auch z.d, das optische System eines "flying-spot"-Abtasters ein Signalwandler.
Hier soll jedoch zur Vereinfachung der Darstellung die Magnetaufzeichnung als Beispiel
dienen.
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Allen bisher betrachteten Spuranordnungen ist gemeinsam, dass geometrisch
nebeneinander liegende Spur mente zueinander keine Beziehung haben, sondern jeweils
anderen Bildteilen zugeordnet sind. Dies wird deutlich, wenn man den Verbleib des
Punktes P (14) der Vorlage Fige 1 auf den Spuren verfolgt.
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Vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass nebeneinander
liegende Bildspuren, bei welchen geometrisch gleiche Informationselemente der Vorlage
auch geometrisch nebeneinander auf dem Speicher aufgezeichnet werden, keine Zwischenräume
zwischen den Spuren erfordern. Es entsteht vielmehr eine zweidimensionale Informationsfläche
mirbemerkenswerten Eigenschaften, deren Zustandekommen durch Spuren von untergeordneter
Bedeutung ist.
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In Fig. 12 ist links eine Spur dargestellt, welche aus kreisförmigen
Speicherelementen besteht. Rechts daneben ist die Fläche gezeigt, welche sich durch
Aneinanderreihung einer Spurfolge ergibt. Dieser Fläche ist in keiner Weise mehr
anzusehen, wie sie zustandegekommen ist. Aus der Darstellung geht auch hervor, das.
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die Breite einer Spur theoretisch nicht grösser zu sein braucht als
ein Auflösungselement (28), da das Auflösungsvermögen des Speichers in jeder Richtung
gleich gross ist. Wird die punktfi5rmige Spur zum Spalt
verbreitert, so entspricht dies sozusagen einer ParallelschltLng mehrerer Punk;
iuren. In diesem Fall ist es natiirlich wichtig, dass der Spalt genau quer zur Spurrichtung
steht.
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Die Informationsfläche enthält in der y-Richtlng die Informations
elemente der Bildphasen, während in der x-Richtung deren zeitproportionale Änderungen
aufgezeichnet sind. dieraus lassen sich wichtige Folgerungen ableiten: a) Da geornetrisch
zugeordnete Elemfte nebeneinanderliegnder Spuren sich in ihren Informationswerten
nur wenig unterscheiden ( das Auge erkeint Änderungen erst innerhalb eines Zeitraumes
mehrerer Bildphaseri), können die Spuren ohne Zwischenraum aneinander geschrifben
werden, wie es in Fig. 11 dargestellt ist.
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b) Die F;ihrung des Lesekopfes ( bei der Rückwandlung der gespeicherten
Information in ein elektrisches Signal) entlang einer Spur ist dadurch äusserst
unkritisch. Gerät er nämlich von seiner Sollspur ab auf die nächste Spur, eo ergibt
dies lediglich eine Zeitterschiebung der Bildinformation der entsprechenden geometrischen
Bildstelle um den Zeitraum einer Bildphase Da es für das Auge gleichgültig ist,
zu welchem Zeitpunkt ein bestimmtes Bildelemeiit innerhalb seines zeitlichen Auflösungsintervalls
erscheint, wird selbst eine partiell ungleichmässige Verschiebung um mehrere Bildphasen
nicht erkannt.
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In Fig. 11 iet eine Abweichung der (schraffierten) Lesespur (27)
von der Aufzeichnungssour (19) um eine Spurbreite wiedergegeben.
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Die erste Zeile (5) erhält dadurch den Mittelwert aus ion beiden
betroffenen Bildphasen. Zeile 2 und 3 ( 6 und 7 ) erhalten den Signalwert der linken
Spur, während Zeile 4 (8) wieder den mit telwert aus beiden betroffenen Spuren erhält.
Der Lesekopf bildet dabei selbst stufenlos den Mittelwert aus den betroffenen Spuranteilen,
sodass auch keine lnterferenzen durch den Spurwechsel entstehen, was ohnehin einleuchtend
ist, wenn man unter diesem Gesichtspunkt Fig. 12 betrachtet.
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c) Die Bildspur kann in ihrer Breite xxx theoretisch auf die geometrische
Ausdehnung eines Auflösungselementes (28) des Speichermediums reduziert werden,
da ein geometrisch exakter Gleichlauf zwischen Aufzeichnungsspur und Lesekopf nicht
erforderlich ist. Wenn aus technologisohen Gründen dieser Wert ein Ziel bleibt,
80 kann doch die Spurbreite bei der Aufzeichnung
und Abtastung
einer lnformationsfläche nach Fig. 11 gegenüber heute erreichbaren Mindestwerten
noch erheblich herabgesetzt werden.
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d) Die Tatsache, dass man die Informationsfläche praktisch als "spurlos"
betrachten kann, ermö,;licht es, den Lesekopf mehr oder weniger diagonal zur Y-Richtung
zu führen, sodass während einer Abtastperiode mehrere Aufzeichnungs-Spuren geschnitten
werden. In Fig. 11 schneidet die schraffierte Lesespur (26) beispielsweise 5 Aufzeichnungsspuren.
Da durch die Diagonalabtastung die geometrische Signalfolge in der y-Richtung nicht
verändert wird, ergibt sich weder eine Änderung der Periodendauer (bei gleicner-Geschwlndigkeit
der Aufzeichnung und Abtastung) noch eine Änderung der bildauflösung, sondern lediglich
ein Z£itraffer-Effekt im Verhältnis der geschnittenen Aufzeichnungsspuren. Lässt
man anderersZits den Lesekopf stets dieselbe Spur abtasten (23) in Fig. 11, so entsteht
ein stehendes Bild der entsprechenden Bildphase.
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Hieraus ergibt sich, dass man den Zeitmasstab bei der Signalabnahme
durch Diagonalsohnitte stufenlos variieren kann.
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Wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, bedeutet eine diagonale Lesespur
bei einer vertikal verlaufenden Abtastung, dass sich das Trägerband während einer
Abtastperiode mehr oder weeiner seitlich fortbewegt. Unter diesem Gesichtspunkt
bedeutet eine Bandbewegung von mehr als einer Spurbreite Zeitrafferwiedergabe, während
eine Bandbewegung von einer Spurbreite das Signal normal wiedergibt. Verringert
sich die Bandbewegung auf weniger als eine Spurbreite, so ergIbt sich ein Zeitraffereffekt,
bis schliesslich bei stehendem Band ein stehendes Bild entsteht.
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Bemerkenswert istFierbei die Tatsache, dass bei gleicher Aufzeichnungs-
und Abtastgeschwindigkeit ( y-Beweg.ng des Kopfes j die Periodendauer, unabhängig
vom gewählten Zeitmasstab, konstant bleibt, ein aufgezeichnetes Fernsehsignal also
ohne weitores in jedem gewünschten Zeitmasstab auf einem normalen Fernsehgerät wiedergegeben
werden kanne Der Übergang von einer Aufzeichnungsspur zur nächsten bleibt dabe völlig
unsichtbar, da der Lesekopf stets den anteiligen Mittelwert aus den betroffenen
Spuren bildet. In diesem Zusammenhang
sei darauf hingewisen, dass
der fehlende Spurzwischenrsum eine Voraussetzung für den Diagonalsohnitt darstellt,
da es sonst zu störenden Interferenz-Erscheinungen käme.
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e) Durch Änderung der y-Geschwindigkeit (Kopfbewegung) zwischen Aufzeichnung
und Wiedergabe kann ein Signal beliebiger Periodendauer in ein anderes, ebenfalls
beliebiger Periodendauer, umgewandelt werden. Es ist dadurch beispielsweise möglich,
ein "slow-motion"-Bild mit 30 Hz aufzunehmen, und mit 50 oder 60 Hz wiederzugeben,
ohne den Zeitablauf zu verändern. Umgekehrt kann ein 50 Hz-Signal eo langsam abgetastet
werden, dass es über normale Telefonleitungen übertragen werden kann. Geometrische
Bild -auflösung und Zeilenzahl bleiben dabei unverändert erhalten.
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f) Durch Änderung der x-Geschwindigkeit (Bandbewegung) zwischen Aufzeichnung
und Wiedergabe wird der Zeitmasstab stufenlos verändert. So kann beispielsweise
ein Einzelbild - soweit es als Spur fernsehmässig aufgebaut ist - in ein 50 Hz-Fernsehsignal
verwandelt und beliebig lange auf einem normalen Fernsehgerät betrachtet werden.
Unter fernsehmäsßigem Aufbau ist dabei zu veretehen, dass seiner Aufzeichnung ein
Norm-Ferne ehsignal - allerdinge beliebiger Periodendauer - zugrundeliegt.
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Au der Informationsfläche ist der Zeitfaktor eleminiert. Ee ist thr
nicht anzusehen, in welchem Zeitraum sie aufgebsut wurde: als Aufzeichnung eines
Fernseh-Signals, als "slow-scan"-Signal oder aus linselbildern. Bei der Rüokwandlung
in ein elektrisches Signal kann daher, je nach Kopfführung und relativer Geschwindigkeit
zwischein Träger und Kopf, innerhalb der technologisch gesetzten Grenzen, jede Periodendauer
und jeder Zeitmasstab hergestellt werden.
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der Ansprüche Zur Abgrenzung des neuen Verfahrens sei hier noch eine
weitere Aufzeichnungsmethode erwähnt, die einen platten - oder walzenförmigen Träger
erfordert, jedoch nur für zeitlich auf wenige Sekunden g begrenzte Aufzeichnungen
geeignet ist. Fig. 13 zeigt die grundsätzlicht Spuranordnung ( z.B. die Abwicklung
einer Walzenoberfläche), während in Fig. 14 wieder die relative Querbewegung zwischen
Kopf und Träger berücksichtigt ist. Wie aus der Darstellung zu ersehen ist, können
hierbei die Spuren vollständiger Raster bzw. Bilder in der Weise nebeneinander liegen,
dass geometrisch identische
Informationselemente einer Hildfolge
auch auf dem Speicher geometrisch nebeneinander liegen; sie müssen es jedoch nicht,
da sie durch Zwischenräume voneinander getrennt sind.
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Die Anwendung eines Diagonal schnittes bei der Signalabnahme, zur
Änderung des Zeitmasstabes, ist jedoch auch bei richtiger geometrischer Zuordnung
der Spuren zueinander auf dem Speicher nicht möglich, da sich beispielsweise bei
einer Lesespur, die fünf Aufzeichnungsspuren kreuzt, wie dies in Fig. 13 (29) dargestellt
ist, ein Amplitudenverlauf nach Fig. 17 ergeben würde (Vollaussteuerung vorausgesetzt).
Die Spurzwischenräume würden also zu erheblichen Interferenzen führen.
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Wird die Aufzeichnungsfläche (18) in Fig. 13 in der Weise zu einem
Zylinder zusammengewickelt, dass sich Ober- und Unter kante (31) berühren, so werden
aus den Aufzeichnungsspuren (19) in sich geschlossenen Ringspuren, die parallel
zueinander verlaufen, jedoch durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind.
Jede Spur stellt dabei die Aufzeichnung einer Raster-bzw. Bildperiode dar. Wickelt
man dagegen die Aufzeichnungsfläche (18) aus Fig. 14 zu einem Zylinder zusammen,
so trifft jeweils das obere Ende einer Spur mit dem unteren Ende der nächsten Spur
zusammen. Das Ergebnis ist dann eine ununter -brochen fortlaufende Spur, die spiralförmig
um den Zylinder herumführt, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist. Man kann sich die
Spirale auch so entstanden denken, dass die Spur aus Fig. 8 spiralförmig auf einen
Zylinder mit dem Umfang einer Periodenlänge aufgewickelt wurde0.Um zu einer ebenen
Aufzeichnung mit gleiche Digenschaften zu gelangen, muss man sich die beiden Flächen
(18) aus Fig. 13 und 14 um einen iittelpunkt (30) in Fig. 16 in der Weise herumgebogen
denken, dass sich Ober- und Unterkante (31) ebenfalls berühren. 1!. ersten Fall
entstehen wieder in sich geschlossene, konzentrisch um den Mittelpunkt (30) gelagerte
Ringspuren mit unterschiedlichen Durchmessern, im zweiten Fall dagegen eine ununterbrochene
Spiraispur.
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Dei der Aufzeichnung und Abtastung platten- oder walzenförmiger Speicher
werden die Bewegungen die Speichers und der Köpfe gegen -über
bandförmigen
Speichern miteinander vertauscht, indem erstere die y-Besegung durchführen, während
die x-Bewegung von Spur zu Spur den Köpfen zugeordnet wird. Bei der ringförmigen
Aufzeichnung und Signalabnahme sind 2 Köpfe erforderlich, welche abweohgeli für
je eine Periode in Betrieb sind, sodass einem Kopf die ungeradzahligen, dem anderen
Kopf die geradzahligen Spuren zugeordnet sind0 Während der Signal aufzeichnung bzw.
-abnahme bleibt der gerade in Betrieb befindliche Kopf stehen, während der abgeschaltete
Kopf sich ruckartig zur Ausgangsstellung seiner nächsten Spur bewegt, von wo aus
er seinerseits mit der Aufzeichnung oder Signalabnahme beginnt, wenn das Ende der
dem anderen Kopf zugeordneten Spur bei diesem eintrifft usw. In diesem Fall ist
es zweckmässig, Anfänge der beiden Spurgruppen auf dem Umfang des Speichers etwas
gegeneinander zu versetzen, damit die beiden Köpfe sich in ihrer Bewegung nicht
gegenseitig stören.
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Die Spurgruppen können aber auch räumlich voneinander getrennt werden
und beispielsweise auf zwei nebeneinander liegenden Bereichen (32) und (33) in Fig.
18 der Walze bzw. der Ober- und Unterseite der Platte untergebracht werden.
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Binde Änderung des Zeitaasstabes ist bei dieser Spuranordnung dadurch
möglich, dass eine Spur bei der Signalabnahme ständig (stehendes Bild) oder mehrmals
(ZeitOupe) abgetastet wird oder bei der Abtastung Spuren übersprungen werden (Zeitraffer).
Besteht dabei die Spur eines Vollbilve aus zwei Rasterspuren, von denen sich je
eine in beiden Aufzeichnungsbereichen befindet, so erfolgt die Abtastung in der
Weise, dass die zwei Teilspuren abwechselnd abgetastet werden.
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Für die spiralförmige Aufzeichnung bzw. Abtastung ist nur ein Aufzeichnungsbereich
und ein Kopf erforderlich, wobei der Kopf kontinuierlich während einer Speicherumdrehung
um die Strecke eines Spurmittenabstandes weiterwandert. Alideringe lässt sich bei
dieser Spuranordnung eine Änderung des Zeitmasetabes nicht durchführen.
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Werden erfindungsgemäss die Spuren auf dem Walzen- oder Platten-Speicher
ohne Zwischenraum in der Weise aneinandergefügt, dass
geometrisch
identische Informationselemente der Bildfolge auch geometrisch nebeneinander auf
dem Speicher liegen, so gelten auch für diese Aufzeichnungsform die für die Informationsfläehe
angestellten Überlegungen und Folgerungen: Die Informationsdichte und damit auch
die Laufzeit einer Walze oder eines Speichers kann durch Fortfall der Spurzwischenräume
und die Verringerung der Spurbreite in der x-Richtung (quer zu den Spuren) erheblich
heraufgesetzt werden, während die Spurführung selbst unkritisch wird und der Zeitmasstab
sich bei der Signalabnahme kontinuierlich in beliebiger Weise regeln läßt, ohne
dass hierfür zwei Köpfe und zwei getrennte Aufzeichnungsbereiche erforderlich sind.
Letztere hätten hierbei lediglich den Sinn, die Spurlänge und damit die Durchmesser
der Speicher zu redusieren ( Fig. 19 und 20).
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Grundsätzlich kann also nach dem neuen Verfahren eine relativ problemlose
"Bildplatte" (mit Ton) - als Gegenstück zur Schallplatte - hergestellt werden, deren
Laufzeit einige Minuten beträgt.
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Walze und Platte sind - wegen ihrer begrenzten Aufzeichnungsfläehe
- nur für relativ kurze Aufzeichnungen geeignet. Bei einem bandförmigen Träger nach
Fig. 11 müsse dagegen die Breite des Aufzeichnungsbandes für die Aufzeichnung von
Video-Signalen mit einer Frequenzbandbreite von 5,5 MHz nach dem heutigen Stand
der Technik mindestens 80 cm fiir eine Vollbildapur ( 1 2 Raster) betragen, was
bei der praktischen Realisierung auf nahezu unüberwindliche Schwierigkeiten stößt.
Unter bestimmten Voraussetzungen, die Gegenstand vorliegender Erfindung sind, können
die Spuren jedoch ähnlich wie in Fig. 10 angeordnet werden, ohne dass der notwendige
geometrische Zusammenhang zwischen den Einzelspuren verloren geht.
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In Fig. 21 ist eine erweiterte Informationsfläche dargestellt, deren
Zustandekommen man sich etwa so vorstellen kann dass beliebig viele Einzelspurfolgen
nach Fig. 8 ohne seitlichen Zwisehenraun in der Weise aneinandergefügt werden, dass
in der x-Richtung jede folgende Spur gegenüber der vorhergehenden um die Länge einer
Periodenaufzeichnung nach oberversetzt ist.
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Es entsteht dadurch eine Informationsfläche, bei welcher in der y-Richtng
eine Vielzahl vollständiger Aufzeichnungen (50),(51) usw. ( nach Fig. 11) lückenlos
aneinandergereiht sind, von denen jede gegenüber der darüberliegenden jeweils um
eine Spurbreite nach links versetzt ist. Diese Fläche besitzt nun weitere interessante
Eigenschaften: Geht man beispielsweise von der durch die beiden Linien ( 31 ) begrenzten
Fläche (50) aus, welche die vollständige Information einer Bildfolge durch nebeneinanderliegende
Spuren enthält und legt durch den rechten oberen Endpunkt A (40) sowie den linken
unteren Endpunkt D (43) einer zu einer Bildperiode gehörenden Bildspur in beliebiger
Richtung parallele Linienpaare, so werden hierdurch beispielsweise die Flächen (52),
(53) und 54 seitlioh abgegrenzt, wobei die eingeschlossene Fläche umso schmaler
wird, je steiler die Begrenzungslinien verlaufen. Die Fläche (54) mit ihren vertikal
verlaufenden Begrenzungalinien besitzt schliesslich nurmehr die Breite einer Spur.
Durch die Begrenzungslinien werden weiterhin sowohl in der x- als auch in der y-Richtung
von der jeweils folgenden Spur gleich grosse, dreieckige Flächenstücke ABC (40,
41, 42) bzw. DEF (43, 44, 45) in der Weise abgeteilt, dass das im Bereich der Fläche
(50) abgetrennte Stück der Spur (2) im Bereich der Fläche (51) an die Spur (1) angehängt
wird. Die erste Spur wird also um das gleiche Stück verlängert, um das der Anfang
der zweiten Spur verkürzt wird. Der gleiche Zusammenhang gilt auoh für alle weiteren
Spuren. Da definitionsgemäss die Spuren der untereinanderliegenden Bereiche (50)
und (51) usw um Je eine Periode (Spurbreite) gegeneinander versetzt sind, enthalten
die abgeschnittenen bzw. angesetzten Spurstücke aufeinanderfolgender Perioden jeweils
die gleiche Information, Es geht also in der Spurfolge der schräg begrenzten Flächen
weder ein Informationsanteil verloren, noch ist ein solcher doppelt vorhanden. Aus
der Darstellung ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Wahl der Punkte A (40) und
D (43) auf der Informationsebene willkürlich et, da sie sich entlang der Begrenzungslinien
beliebig verschieben lassen.
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Dies bedeutet wiederum ganz allgemein, dass jede Fläche, welche durch
zwei Begrenzungelinien entsteht, die durch zwei Punkte A (40) und D (43) an beliebiger
Stelle der Informationsebene gelegt werden, die volle Information der Bildfolge
enthält, wenn beide Punkte den x-tbstand einer Spurbreite und den y-Abetand
einer
zu einer Bildperiode gehörenden Spurlänge aufweisen. Die beiden Grenzfälle sind
die Flächen (50) bzr. (51) usw., bei welchen die zu je einer Bildperiode gehörenden
Spuren ungekürzt nebeneinander liegen und die Fläche (5), bei welcher die in der
x-Richtung folgende Spur völlig abgetrennt und in der y-Richtung unter die erste
Spur gesetzt wird, wodurch die Spurfolge der Fig. 8 entsteht. Dadurch, dass die
Punkte A (40) und D (43) an beliebiger Stelle der Fläche - also auch zwischen den
Aufzeichnungsspuren - liegen können, sind bei der Signal abnahme keine Phasenbedingungen
zu beachten. Die Signal abnahme kann in jeder beliebigen Stelle der Informationsebene
beginnen, ohne dass Lücken, Phasenverschiebungen toder Interferenzen entstehen.
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Es ist also möglich, den geometrisch erforderlichen tausammenhang
der Spuren in der x-Richtung zu wahren und sie trotzdem diagonal auf einer schmalen
Speicherfläche unterzubringen, indem man jede Spur über ihre eigentliche Periodendauer
hinaus um das Stück verlängert, das bei der jeweils nächsten Spur am Anfang durch
die Diagonalanordnung verlorengeht. Da nach Fig. 12 die Lesespur von der Aufzeichnungsspur
unabhängig ist, gelten auch bei dieser Spuranordnung ganz allgmein die für die Informationsebene
angestellten Überlegungen und FoLgerungen hinsichtlich der Möglichkeit einer Veränderung
des Zeitmasstabes bei der Signalabnahme, sowie der unkritischen Spurfdhrung usw.
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In Fig. 22 wurde als Beispiel die Fläche (55) noch einmal für sich
allein als Band dargestellt und die Spuren oben und unten horizontal begrenzt. Durch
diese Begrenzung, die der Aufzeichnungstechnik mit quer zur Spur stehendem Kopfspalt
entspricht, werden aus den dreieckigen Flächenabschnitten ABC (40, 41, 42) und DEF
(45, 44, 45) viereckige Flächen doppelten Flächeninhaltes, wodurch die Breite des
Bandes um den bereich (55) vergrössert werden muss. Am Prinzip der Aufzeichnung
ändert sich jedoch dadurch nichts, da auch hier an jeder Spur der g fehlende Anfangsabschnitt
der jeweils folgenden als Verlängerung angehangt wird.
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In das Band (das man 8 ich wieder nach Fig. 12 aus Einzelelementen
zusammengesetzt denken kann) sind verschiedene Lesespuren eingezeichnet,
die
bei der Signalabnahme eine Änderung des Zeitmasstabes ergeben. So wird im einzelnen
durch die Spur (46) das Signal für epin n stehendes Bild gewonnen, durch die Spur
(47) ein Zeitlupensignal, während die Spur (48) eine Normalwiedergabe und die Spur
(49) einen Zeitraffereffekt ergibt; vorausgesetzt natürlich, dass die Aufzeichnungespuren
eine flildfolge nach Fig. 12 enthalten. Wichtig ist, dass auch in diesen Fällen
jeweils derjenige Anteil der nächsten Lesespur an die vorhergehende angehängt wird,
der bei der folgenden durch die Spuranordnung fehlt. Dieses Stück ist - je nach
Neigung der Lesespur - verschieden lang, jedoch ergibt sich der geforderte Zusammenhang
automatisch.
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Fig. 23 zeigt das gleiche Band unter der Voraussetzung, dass die Aufzeichnung
durch einen oder zwei Köpfe, die sich genau in der y-Richtung von oben nach unten
bewegen, vorgenommen wird, während das Band selbst eine Bewegung ( in Pfeilrichtung)
ausführt, welohe sich vektoriell aus einer Bewegung in der x- und y-Richtung zusammensetzt,
wobei die x-Strecke LR (209) pro Periode eine Spurbreite L (211) plus jenem Anteil
der nächsten Spurbreite (58) beträgt, der sich durch die jeweilige Spurverlängerung
ergibt, während die y-Strecke KR (205) der vertikalen Spurverlängerung entspricht.
Die Bandbewegung R (210) pro Spurlänge (nicht identisch mit der Spurlänge pro Bild
I) ergibt sich als Wurzel aus der Summe der Quadrate beider Beregungeanteile.
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Wäh rend also ein Kopf die Signal spur ( Aufseiohnungsperiode) von
oben nach unten auf das Band aufzeichnet, bewegt sich das Band um die Strecke R
(205) in Pfeilrichtung weiter. Ist die Aufzeichnung der Spur beendet, eo setzt die
Aufzeichnung der nächsten Spur - durch den gleichen oder den nächsten Kopf -auf
der gleichen y-Bahn am oberen Bandrand ein, da das Ende der ersten Spur vertikal
genau unter dem Anfang der nächsten liegt.
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Die Bandbewegung ist dabei so bemessen, dass zwischen den Spuren kein
Zwischenraum entsteht. Für die Signslabnahme gilt der Zusammenhang, dass das Spurende
der vorhergehenden Spur genau unter dem Anfang der nächstfolgenden liegt, ebenfalls;
gleichgültig, mit welcher Geschwindigkeit sich das Band bewegt.
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Die Lesespuren schliessen dabei allerdings nur dann lückenlos aneinander
an, wenn die Bandgeschwindigkeit bei der Auf zeichnung und Signalabnahme gleich
gross ist. Bleibt das Band dagegen stehen, so schneidet die Lesespur (46) zwei Aufnshmespuren,
die ständig wiederholt abgetastet werden, wodurch sich ein stehendes Bild aus dem
Aittelwert beider Aufnahmespuren ergibt. Die Spurlänge ist in diesem Fall mit der
Spurlange einer Bilperiode identisch, es gibt also keine Spurverlängerung oder -
verkürzung.
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Bewegt sich das Band dagegen bei der Signal abnahme mit erhöhter Geschwindigkeit,
so schneidet die Lesespur mehrere Aufzeichnungsspuren, was einen Zeitraffereffekt
ergibt. In diesem Fall ist die Spurverlängerung bzw. - verkürzung um den Faktor
grösser, der sich aus der Zahl der geschnittenen Spuren ergibt, wie sich aus der
Zeitrafferspur (49) in Fig. 24 ergibt. Zsischen diesen beiden Extremen liegt die
Zeitlupenspur (47), die langsam von einer Aufzeichnungsspur zur nächsten überwechselt,und
die Spur für die Normalwiedergabe (48), welche mit der Aufzeichnungsspur identisch
verläuft. Der Übergang vom Standbild zum Zeitraffer ist also stufenlos möglich,
ohne dass eine Phaseneinstallung usw. erforderlich wäre. Wenn weiterhin darauf geachtet
wird, dass die Abtastung einer Bildperiode, d.h. der Strecke K (205j bei der Signalabnahme,
im Zolkraum 1/25 sek. (Vollbildspur vorausgesetzt) erfolgt, erhält man stets ein
50 Hz-Signal, gleichgültig, in welchem Zeitmasstah man das Signal abnimmt.
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Es soll an dieser Stelle eine ZwischenbemerKung zu den Begriffen "Vollbild"
und "Raster" eingefügt werden: Ein Vollbild besteht aus zwei Rastern halber Zeilenzahl,
welche in der Höhe um einen halben Zeilenmittenabstand gegeneinander versetzt sind.
Ausserdem sind sie zeitlich um 1/50 Sek. gegeneinander verschoben. Der Unterschied
zwischen den beiden zugehörigen Signalen ist also weder geometrisch noch zeitlich
besonders gross. Bei den semi-professionalen Aufzeichnung§"Techniken wird deshalb
oft davon Gebrauch gemacht, dass dem Auge der Unter schied kaum auffällt. In den
genannten Fällen wird daher nur Jedes zweite Teilraster aufgezeichnet und die entstehende
Zeitlücke bei der Wiedergabe dadurch gefüllt, dass diesesTeilraster jeweils zweimal,
mit geringer vertikaler Verschiebung, wiedergegeben wird,
was jedoch
eine Korrektur jedes zweiten Bildimpulses erfordert (Pseudo-ZQilensprung).
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Bei Aufzeichnungsverfahren, welche Spurzwischenräume besitzen, kann
man grundsätzlich volle Spuren der einzelnen Haster nebeneinanderlegen, da sie sich
gegenseitig nicht beeinflussen.
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Lässt man dagegen den Zwischenraum fort, wie dies bei vorliegender
Erfindung geschieht, muss man ein Vollbild als Signaleinheit auffassen und die Spuren
von Vollbildern aneinanderfügen, wenn man die volle vertikale Bildauflösung erhalten
will.
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Die kürzeste Spurlänge hat daher die für zwei Raster erforderliche
Länge eines Vollbildes. Verzichtet man dagegen auf die geringe, durch den Zeilensprung
mögliche, erhöhte Vertikalauflösung, was für Consumer-Geräte ohne weiteres möglich
ist, so kann man auch bei vorliegendem Verfahren die Rasterspuren nebeneinander
legen, da sie Ja informationsmässig fast identisch sind. Bei den folgenden Betrachtungen
sind also jeweils Vollbildspuren einzusetzen, wenn die volle Vertikal-Auflösung
erhalten bleiben soll - oder Rasterspuren, wenn darauf verzichtet werden kann. Vollbild
- und Rasterspuren unterscheiden sich in der zugehörigen Längenausdehnung um den
Faktor 2.
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Die praktische Ausführung des erfindungegernässen Verfahrens - unter
Zugrundelegung einer Spuranordnung nach Fig. 23 - ist in Fig. 25 dargestellt. In
einer feststehenden Trommel (61), die auf ihrem Umfang* senkrecht zu ihrer Achse,
einen Spalt (62) besitzt, rotieren zwei Magnetköpfe (63) und (64), die sich um 1800
versetzt gegenüberzstehen. Die Trommel wird diagnonal von einem Magnetband (61)
in einem Bereich von 1800 in der Weise umschlungen, dass der Spalt der Trommel am
Anfang der Umschlingung (65) die obere Bandkante, am Ende (66) dagegen die untere
Bandkante kreuzt. ( Für den Fall, das das Band breiter als der Aufzeichnungsbereich
auf dem Band ist, gilt diese Voraussetzung sinngemäss für die Begrenzungslinien
dieses Bereichs). Das Band wird in einer Vertiefung der Trommel (67) um diese herumgeführt,
während zwei Rollen (60) dafür sorgen, dass das Band den Umschlingungsbereich genau
einhält. Die auf einem Rad um 1800 versetzt angeordneten Köpfe bewegen sich entgegengesetzt
zur Bandbewegung. - -- -
Der Aufzeichnungsvorgang ist in Fig. 24
zunächst bei stillstehendem Band wiedergegeben. Zu Beginn der Aufzeichnung befindet
sich Kopf 1 (63) an demjenigen Punkt des Bandes (53) wo dieses sich von der Aufzeichnungsgrommel
abhebt (65). Naoh einer halben Umdrehung, die im Zeitintervall einer Signalperiode
ausgeflihrt sein muss, befindet sich der KOL'f an dem Punkt des Bandes, wo dieses
mit der Trommel in Berührung kommt (66). Der Kopf hat dabei diagonal iiber das Band
die Spur einer Bildperiode aufgezeichnet, die mit (68) bezeichnet ist. Zum gleichen
Zeitpunkt trifft nun Kopf 2 (64) am Ausgangspunkt (65) ein, um mit d Aufzeichnung
der nächsten Spur zu beginnen. Bei bewegtem Band ist die Signalperiode bereits vor
dem Spurende beendet, wie sich aus den übrigen Darstellungen ergibt, sodass Kopf
1 (63) noch ein Stück der nächsten Signalperiode aufzeichnet, bevor Kopf 2 (64)
- verzögert - mit der Aufzeichnung der nächsten Spur beginnt. Handelt es sich um
die Aufzeichnung voneinander unabhängiger Einzelbilder, eo schreibt man - bei normal
bewegtem Band - pro Bildsignal mehrere Aufzeichnungsperioden des gleichen Signals
nebeneinander, damit eine genügend breite Spur entsteht, um den Lesekopf bei ungenauer
Spurführung innerhalb der zugeordneten Spurgruppe zu halten. Bei der Signalabnahme
wird dagegen die automatische Bandbewegung ausgeschaltet und durch eine manuell
(direkt oder indirekt) gesteuerte Bandbewegung um die Strecke des Spurgruppen-Mittenabstandes
ersetzt, wodurch das Einzelbild beliebig oft riederholt und betrachtet werden kann.
Aus der Darstellung geht weiter hervor, dass der Trommelumfang - bei stehendem Band
-die doppelte Länge der Bufzeichnungsspur (Signalperiode) besitzt und die Umdrehungazahl
des Kopfrades der halben Zeitdauer einer Signalperiode entspricht, während sie sich
- bei beregtem Band -im Vernältnis der Signalperiode zur Aufzeichnungeperiode verkürzt.
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Aufzeichnungsdauer und Wiedergabedauer einer Signalperiode müssen
dabei nicht identisch sein. So kann die Aufzeichnung einer Signalperiode beispielsweise
30 Sek. dauern ( wenn das Signal iiber eine Telefonleitung übertragen wurde oder
von einem Langsamabtaster stammt), während die Signalabnahme mit einer 50 Hz entsprechenden
Geschwindigkeit erfolgen kahn, wodurch das Einzel bild (fernsehmässiger Aufbau vorausgesetzt
! ) auf einem normalen Fernseher beliebig lange betrachtet werden kann, wobei allerdings
bei der Aufzeichnung mehrere SiFnalperioden des gleichen Signals vorhanden sein
müssen.
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bei der Aufzeichnung und Wiedergabe zusammenhängender, einen Bewegungsvorgang
darstellender Signal folgen führt das Band dagegen in beiden Fällen eine kontinuierliche
Bewegung aus, wobei diese bei der Aufzeichnung so bemessen ist, dass die von den
beiden Köpfen 1 und 2 (63) und (64) in abwechselnder Folge aufgezeichneten Spuren
(68), (69) usw. ufzeichnungaperioden)seitlich ohne Zwisohenraum seitlich aneinanderliegen.
Würde ach in diesem Fall zur Aufzeichnungsbereich pro Bildperiode 1800 betragen,
eo wären die Spuren auf dem Band um die Vorschubstrecke gegeneinander versetzt,
sodass geometrisch gleiche Informationselemente aufeinanderfolgender Spuren nicht
nebeneinander liegen würden, wodurch der für das vorliegende Verfahren erforderliche
geometrische Zusammenhang der Informationsebene gestört wäre.
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Zum besseren Verständnis der Aufzeichnungsmethode ist zunächst die
Einführung weiterer Begriffe und Zusammenhänge erforderlich.
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In Fig. 29 ist ein Wandstück mit drei Spuren ( 68, 69, 70) wiedergegeben,
das diagnonal zur Kopftrommel (61) verläuft, wobei deren Aufzeichnungsbereich hier
abgewickelt als Fläche dargestellt ist. Der Schlitz (62), in welchem sich abwechselnd
die beiden Köpfe von oben nach unten ( parallel zur y-Achse ) bewegen, ist als vertikaler
Schnitt von einer Bandkante zur anderen eingezeichnet, Im einzelnen bedeuten: SV
2 (200) die Länge des Spurabschnittes, um den Spur 3 (70) gegenüber Spur 2 (69)
verkürzt ist bzw. allgemein die durch die diagonale Spuranordnung bedingte Kürzung
der jeweils folgenden Spur am Spuranfang.
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S (201) die Länge der Gesamtspur einschliesslich Spurverlängerung
(Aufzeichnungsperiode).
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SB (202) die Länge der zu einer Signalperiode gehörenden Spur.
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SB 1 (203) die Länge des Spurabschnittes, um den Spur 2 (69) gegenüber
Spur 1 (68) verlängert ist bzw. allgemein die durch die diagonale Spuranordnung
bedingte Verlängerung der jeweils vorangehenden Spur am S;i.nt.
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Spurende.
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KB 204) die Wegstrecke, welche ein Kopf zur Aufzeichnung einer Signalperiode
SB (203) im Tronmelschlitz zurücklegen muss.
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K (205) die Länge des Trommelschlitzes (62) über den ganzen Aufzeichnungsbereich
von 180°.
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KV (206) die Wegstrecke, welche ein Kopf zur Aufzeichnung einer Spurverlängerung
SV (203) im Trommelschlitz zurücklegen muss.
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KR (207) die Strecke, die sich durch Projektion von SV 1 (203) auf
die y-Achse ergibt (Bandbewegung pro Spur in cer y-Richtung.
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H (208) Breite des Aufzeichnungsbereiches auf dem Band.
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(Das Band selbst kann breite sein, um an den Rändern noch weitere
Signalspuren unterbringen zu können LR (209) Strecke, die sich durch Projektion
einer Begrenzungslinie von S (201) auf dit x-Achae ergibt (Bandbewegung pro Spur
in der x-Richtung) = Spurmittenabstand.
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R (210) Bandbwegung pro Spur in Bandrichtung.
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L (211) Spurbfeite in Richtung des Kopfspales (x-Richtung).
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X (212) Neigungswinkel des Trommelschlitzes (62) zur Bandrichtung.
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(213) Neigungswinkel des Bandes zur x-Achse (# γ = 900) ß (214)
Neigungswinkel der Spur zum Band.
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KÜ (215) Überschreibungsbereiche.
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T (216) parallel zur Bandkante durch den rechten unteren Endpunkt
des Trommelschlitzes bzw. der Standbild-Spur verlaufende Linie.
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TP (217) Schnittpunkt der Linie T (216) mit der linken Begrenzungslinie
des Trommelschlitzes.
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In der Dastellung ist die relative Lage des Trommelschlitzes für
die Zeipunkte des Kopfwechsels windergegeben, bei denen Spuranfang der folgenden
und Spurende der vorausgegangenen Spur in der y-Richtung genau überinanderliegen.
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Aus dieser Darstellung (Fig. 29 und Fig. 30) sind nun folgende Zusammenhänge
abzulesen: a) SV 1 I 8Y 2 8 I SV 1 + SB I SV 2 + SB KB + ry I K die bedeutet einerseits,
dass jede vorangehende Spur um den Spuranteil verlängert wird, un den die folgende
an ihrem Anfang verkürzt wird; andererseits, dass innerhalb der Begrenzungslinien
(31) stets eine volle Signalperiode liegt, deren Spurlänge sich nur durch den Neigungswinkelß
geringfügig ändert.
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Würde man die Spuren ausschneiden und in Richtung der ersten Spur
aneinanderfügen, so hätte man eine lückenlose Aufseichnung des Gesutsignals entsprechend
der Fig. 8.
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b) KB/KV - SB/SV der Aufzeichnungsbereich der Trommel K (205) ist
in gleichen Verhältnis unterteilt wie die Spur 8 (201), da letztere ja durch die
topfbevegung innerhalb des Aufzeichnungsbereiches entstanden ist.
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c) Weitere Zusammenhänge sind aus Fig. 30 zu entnehmen.
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Bei vorgegebenen Werten für die Länge des Trommelschlitzes K (205)
und der Breite H (208) des Aufseiohnungobereichee des Bandes sind alle anderen Grössen,
insbesondere der Bandvorschub pro Spur sowie der Teilungspunkt TP (217) des Aufzeichnungsbereiches
der Trommel, eine Funktion des Spurmittenabstandes L (211), der zwar bei der Aufzeichnung
mit der Spurbreite identisch ist, bei der Signalabnahas in geändertes Zeitmasstab
innerhalb weiter Grenzen schwanken kann.
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In den Fig. 26 bis 28 sind die Verhältnisse für einige Werte ron L
(211) m dargestellt. Fig. 26 zeigt den Fall L I O, daher ein stehendes setzt band.
Der Trommelschlitz und die Spur haben die gleiche Länge, der Aufzeichnungsbereich
wird roll für eine Signalperiode ausgenutzt. Fig. 27 seigt den Fall, dass L die
Ausdehnung einer Spurbreite besitzt, während in Fig. 28 den Spurmittenabstand zwei
Spurbreiten beträgt.
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Die Umdrehungszahl des Kopfrades wird einerseits duroh die Periodenzahl
des aufzuzeichnenden oder abzunehmenden Signals bestimmt (beide müssen nicht identisch
seinl), andererseits
durch die Lage des Teilungsounktes TP (217)
innerhalb des Aufzeichnungsbereiches K (205). Bei stehenden Band beträgt die Umdrehungszahl
des Kopfrades genau die Hälfte der Zahl der Signalperioden/Sek. Andert sich der
Bandvorschub, so muss sich (bei unveränderter Aufzeichnungszeit pro Periode) auch
die Geschwindigkeit des Kopfrades im Verhältnis der Spuranteile S/SV bzw. K/KV verändorn,
was durch eine entsprechend. Verköpplung der Antriebe für das Kopfrad mit dem Antrieb
für den Bandvorschub sichergestellt werden muss. In den Pig, 26 bis 28 neigt sich
dieser Zusammenhang darin, dass der Teilungapunkt des Aufzeichnungsbereiches, beginnend
bei 1800 (66) für stehendes Band, bei bewegtem bnd immer mehr von links nach rechts
bewegt, wodurch der Winkel des Aufzeichnungsbereiches einer Signalperiode immer
kleiner wird. Ist dieser Zusammenhang gewahrt, so kann sowohl die Periodendauer
( bei der Aufseichnung oder 8ignalabnahme) als auch der Zeitmasstab ( bei der Wiedergabe
kontinuierlich in beliebiger Weise geändert werden.
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Die Aufzeichnung lässt sich auch auf folgende Weise betrachten: Für
Jede Signalperiode steht ein bestimmter Zeitintervall zur Verfügung, innerhalb dessen
die zugehörige Spur aufgezeichnet werden muss. Bei stehendem Bild vollführt das
Kopfrad dabei eine halbe Umdrehung ( Fig. 26 1. Die resultierende Spurlänge ist
dadurch mit dem halben Kopfradumfang identisch ( 9 (201) 1 SB (202) - K (205) .
KB (204) ), Definitionsgemäss bleibt die Strecke KB (204), d.h. die zu einer Periode
gehörende Projektion der Spur SB (202) auf die y-Achse,bei Jeder Spurneigung und
damit bei jeder Bandbewegung konstant (Fig. 27 und 28).
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Hier sei, als Zwisehenbemerkung unter Bezugnahme auf Fig. 29, eingefügt,
dass die Spurlänge einer Signalperiode vom Spurmittenabstand LR (209) geringfügig
abhängig ist. Bleibt dieser während einer Auf zeichnung konstant, was man in allgemeinen
voraussetzen kann, eo bleibt auch die Spurlänge SB (202). Unabhängig vom Spurmittenabstand
(und damit vom Bandovrschub) bleibt jedoch die Projektion der Spur auf die y-Achse
konstant, sodass man sich zweckmässigerweise auf dies Strecke bezieht. Die zu einer
Signalperiode gehörende Spurstrecke hat dabei in jedem Fall als ProJektion auf die
y-Aohge
die Länge des trommelschlitzes, bzw. des halben Kopfradumfanges.
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Da bei der Aufzeichnung bzw. Signalabnahme lediglich die Relativ-Bewegung
des Kopfes zur y-Bewegung massgebend ist, kann such das Band bewegt werden, wenn
die gegenläufige Bewegung des Kopfes soweit verlangsant wird, dass die Relativ-Geschwindigkeit
zwisehen den von beiden zurückgelegten y-Strecken und damit die Strecke tb (204
während der ganzen Aufzeichnung erhalten bleibt.
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Wandert das Band nun während der Aufzeichnung einer Signalperiode
un eine bestimmte y-Strecke KV (206) über den Aufzeichnungsbereich KB (204) der
Trommel hinaus, so muss die Kopfgeschwindigkeit soweit reduziert werden* dass sich
das Ende der Spur im die gleiche Strecke in gleicher Richtung verschiebt. Dadurch
ergibt sich von selbst, dass der erste Kopf ohne Unterbrechung mit der Aufzeichnung
der nächsten Signalperiode beginnt, bis er selbet an Ende (66) und der zweite Kopf
am Anfang (65) des Aufzeichnungsbereiches der Trommel angelangt ist. Das Band hat
sich dabei um die Strecke KR (207) ron der Trommel entfernt. Dz die Spurlänge pro
Sigralperiode bei gleichbleibender Relativ-Geschwindigkeit konstant iet, hat der
erste Kopf während einer halben Kopfradundrehung denjenigen Teil der zweiten Spur
mit aufgezeichnet, um den die erste Spur über den Aufzeichnungsbereich der Trommel
hinausgewandert ist - SV 2 (200) -bzw. um den der zweite Kopf seine Aufseichnung
verzögert beginnt.
-
Die x-Bewegung des Bandes ist dabei so bemessen, dass die uteinanderfolgenden
Spuren seitlich ohne Zwischenraum aneinander anschliessen.
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Da die Spur einer Fernseh-Signal-Periode bei voller Auflösung (5,5
X immer noch eine erhebliche Länge aufweist, was einen relativ grossen Trommeldurchmesser
bedingt, kann die Spur erfindungsgemäss in mehrere Teile unterteilt werden, welche
getrennt auf parallelen Bahnen eines Bandes aufgeseichnet werden. Der Trommeldurchemesser
reduziert mich dabei um den Faktor der Spurunterteilung. Die Punktion der Spur.
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unterteilung ist leichter au verstehen, wenn nan von einer Aufzeichnung
nach Fig. 11 ausgeht, wobei die Überlegungen für die Diagonalaufzeichnung sinngemäss
anzuwenden sind. In Fig. 31 ist die Spur einer Signalperiode (1) in beispielsweise
4 gleiche Strecken KB/4 (73, 74, 75, 76) unterteilt. Zu jedem Spurbereich gehört
eine gesonderte Trommel mit Je einem Aufzeichnungskopfrad, dessen Durchmesser der
Länge des zugehörigen Spuranteils angepasst ist. Er beträgt daher in dem enthalten
Beispiel nur 1/4 d? Durehmessers
einer Trommel wie sie für die
Aufzeichnung der ungeteilten Spur benötigt würde. Da die Relativ-Geschwindigkeit
zwischen Kopf und Band nicht geändert werden darf ( jeder Kopf hat für die Aufzeichnung
seines Anteiles nur ein Viertel des Zeitintervalls einer Periode zur Verfügung),
haben alle Kopfräder gegenüber der Aufzeichnung der ungeteilten Spur die vierfache
Geschwindigkeit. In der Darstellung sind alle vier Köpfe in ihrer Ausgangsstellung
bei Beginn der Aufzeichnung eingezeichnet, Sie sind um je 1800 gegeneinander versetzt
und drehen sich synchron. Die Aufzeichnung der ersten Spur beginnt mit Kopf 1 (63)
und ist nach Aufzeichnung einer viertel Spurlänge bzw. nach einer halben Kopfradumdrehung
beendet. Gleichzeitig hat der Kopf 2 (64) die Ausgangsstellung erreicht und beginnt
mit der Aufzeichnung des nächsten Spur-Viertels, während Kopf 1 (63) für eineinhalb
Umdrehungen abgeschaltet wird. Nach Beendigung des zweiten Aufzeichnungsteiles wird
Kopf 2 (64) für den gleichen Zeitraum abgeschaltet, während Kopf 3 (71) seine Aufzeichnung
vornint, bis er am Ende seiner Funktion seinerseits von Kopf 4 (72) abgelöst wird
und nun wieder der erste' Kopf mit der Aufzeichnung des ersten Viertels der nächsten
Spur beginnt usw.
-
Die Köpfe sind also nacheinander abwechselnd für Je eine viertel Aufzeichnungs-Periode
in Betrieb und zeichnen lückenlos das gesamte Signal auf. (Bei dieser Darstellung
wurde die x-Bewegung des Bandes nicht berücksichtigt. Sie würde durch Meinung der
Gecamtspur um eine Spurbreite erfolgen). Wie die Spuren gemäss Fig. 21 auf Diagonal
bändern angeordnet würden, ist durch entsprechende Begrenzungslinien angedeutet.
Jeder Spurbereich kann dabei einzeln für sich betrachtet werden, ohne dass der Gesamt-Zusammenhang
verlorengeht, da dieser durch die Reihenfolge der Aufzeichnung bzw.
-
Abtastung gewahrt bleibt, an welchem Ort sich die einzelnen Streifen
suoh befinden. Sie können daher beispielsweise nach Fig. 32 so aneinandergefügt
werden, dass die zu einer Signalperiode gehörenden Spuranteile - bei unbewegten
Band - horizontal (also in der x-Richtung) auf gleicher Höhe mit einem Abstand (77,
78, 79, 80) nebeneinanderliegen, der durch die breite des einzelnen Spurbereiches
(81, 82, 83, 84) bestiat wird. Hierdurch ergibt sich einerseits wieder ein zusammenhängendes
Gesamtband (53), andererseits können
die Kopfräder in einer einzigen
Trommel (56) zusammengefasst werden, welche vier Schlitze aufweist, in denen die
Kopfräder auf verw schiedenen Ebenen rotieren. Bei stehendem Band erfolgt die Aufseichnung
einer Signalperiode in gleicher Reihenfolge, wie sie bei Fig. 31 beschrieben wurde.
Bei der Aufzeichnung fortlaufender Signalfolgen bewegt sich das Band pro Spur um
die Strecke R (210) in Pfeilrichtung weiter, bei jedem Spuranteil also um die Strecke
R/4.
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Im einzelnen verläuft die Aufzeichnung einer Spur demnach folgendermassen:
Kopf 1 ( 63) beginnt mit der Aufzeichnung des zugeordneten Spuren teils bei Punkt
(220). Mach einer halben Kopfradumdrehung ist die Aufzeichnung beendet und der Kopf
wird für die nächsten 1 1/2 Umdrehungen ausgeschaltet. Das Band ist inzwischen um
R/4 weitergewandert, sodass sich nunmehr Punkt (221) an dem für den nächsten Spuranteil
zuständigen Anfangspunkt des zweiten Aufzeichnungsbereiches (225) befindet, wo inzwischen
auch Kopf 2 (64) angelangt ist und nun seinerseits die Aufzeichnung fortsetzt. Nach
einer weiteren halben Trommelumdrehung hat auch er seinen Spuranteil aufgezeichnet,
während Punkt (222) des dritten Spurbereiches seine Ausgangsstellung (226) erreicht
hat usw. Nach zwei Kopfradumdrehun gen hat Punkt (224) den Punkt (328) erreicht,
was bedeutet, dass das Band um die Strecke X (210) weitergewandert ist. Das Band
hat sich dabei aber gleinzeitig um eine Spurbreite L (211) in der x-Richtung naeh
linke verschoben, sodass der nunmehr wieder in Aktion tretende Kopf 1 mit der Aufzeichnung
seines Anteiles an der nächsten Spur - seitlich ohne Zwischenraum zur ersten Spur
- beginnen kann. Die siwh bei der Aufzeichnung einer Signalfolge ergebende Spuranordnung
ist im unteren Teil des Bandes (53) dargestellt. Zur besseren Ubersicht sind ix
jeweils die zu einer Signalperiode gehörenden Spuren teile in gleicher Weise schraffiert.
Eine vollständige, durch die Diagonalaufzeichnung verlängerte Spur 8 (201) besteht
dagegen jeweil aus vier - ebenfalls um 8T verlängerten - Spurabschnitten.
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Zur weiteren Verdeutlichung ist links in Fig. 32 eine vollständige
SpurS( 201) entsprechend Fig. 29 dargestellt, deren Einzelabschnitte (73, 74, 75,
76) - entsprechend gegeneinander vorsetzt - in den obsren Teil des Bandes (33) eingetragen
wurden. Is ist dadurch offensichtlich,
dass sich auch bei einer
Spuranordnung in vier getrennten Aufzeichnungsbereichen, an deren erfindungsgeiäsz
geforderten geometrischen Zuordnung der einzelnen Spuren zueinander nichts ändert,
sodass die für die ungeteilte Informationsebene angestellten tberlegungen und Folgerungen
gültig bleiben. Der Zeitmasstab bei der Signalabnahme kann also auch hier durch
Änderung des Bandvorschubes R (210) beliebig und stufenlos gewählt werden.
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In Fig. 34 sind die Aufzeichnungsphasen für eine Spurlänge bei einer
Spur-Unterteilung in n Abschnitte ( n - 1 bis 4) wiedergegeben, wobei der Fig. 33
die Grössenverhältnisse der zugehörigen Kopfräder zu entnehmen sind, deren Durchmessser
jeweils auf xxf 1/n des Durchmessers bei ungeteilter Spur sinkt. Unter bzw.
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neben den Kopfrädern ist die zugehörige Seitenansicht mit der Bandführung
schematisch dargestellt, aus der hervorgeht, dass jedem Spurabschnitt eine gesonderte
Kopfradebene zugeordnet ist, in welcher die einzelnen Köpfe rotieren. Da die Aufzeichnungszeit
für eine Gesamtspur unverändert bleibt, müssen die Köpfe bei unterteilter Spur mit
n-facher Geschwindigkeit rotieren ( xxxxx bei n 1 4 z.B. mit 4-facher Geschwindigkeit),
während der Bandvorschub pro Gesamtspur ebenfalls gleich bleibt. Die Aufzeiehnung
( bzw. Wiedergabe ) beginnt Kill jeweils bei Punkt (65) und ist bei Punkt (66) beendet.
Hat der erste Kopf a (63) seinen Spuranteil aufgezeichnet, so ist in der Zwischenzeit
der nächste Kopf b (64) bzw. d (72) der nächsten Ebene an den Ausgangapunkt (65)
des Aufzeichnungshereiches gerückt, um nunmehr seinen Anteil an der Spur aufzuzeichnen
usw. - bis die ganze Spur aufgeschrieben ist und Kopf a (63) wieder am Ausgangspunkt
erscheint. Da bei dem verringerten Kopfdurchmesser ein Kopf mehrmals an diesem Punkt
erscheint, ohne mit der Aufzeichnung an der Reihe zu sein, werden die Köpfe - nach
Aufzeichnung ihres Spuranteiles - Jeweils für (n-1)/n der Zeitdauer einer Spuraufzeichnung
abgeschaltet, sodass nacheinander immer nur ein Kopf während i/n dieser Zeitdauer
in Betrieb ist. Die Binachaltzeiten der Köpfe sind dabei um je 1/n der Aufzeiohnungsdauer
gegeneinander
versetzt. In der Darstellung sind die Wegstrecken
der Teilaufzeichnung durch konzentrische Pfleikreisabschnitte angedeutet, während
der jeweils in Betrieb befindliche Kopf durch eine eingekreiste Kopfbezeichnung
angedeutet ist. Aus der Darstellung ist weiterhin ersichtlich, dass bei einer geradzahligen
Unter.
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teilung der Spur ( n I 2m) pro Kopfradebene nur ein Kopf erforderlioh
ist, da jeder Kopf nach n Aufzeichnungsintervallen, d.h.
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nach Aufzeichnung einer Gesamtspur, wieder an seinem Ausgangspunkt
(65) angelangt ist. Bei einer ungeradzahligen Aufteilung ( n I 2m - 1) werden dagegen
pro Kopfebene zwei Köpfe benötigt, welche abwechselnd in Betrieb eind, da jeder
Kopf nach Aufzeichnung einer Gesamtepur sich genau am Endpunkt (66) des Aufzeichnungsbereiches
befindet, sodass ein um 180° versetzter Kopf, der sich zum gleichen Zeitpunkt. Anfang
des Aufzeichnungsbereiches (69) befindet, die Aufteichnung der nächte spur fortsetzter
muss. Eine ungeradzahlige Aufteilung ist daher aus technologischen Gründen unzweckmassig.
Sie wurde hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt. Zu bemerken wäre noch zu
rig. 33, dae aus Gründen der Überziechtlichkeit der Bandvorsehub nicht berückeichtigt
wurde. Die Darstellung gibt also die Aufzeichnung der Spur eines Standbildes wieder.
Die Erläuterungen gelten sinngemäss jedoch auch bei bewegtem hand, Zweokrässiger
ist es Jedoch, bei unterteilten Spuren den Umschlingungsbereich der Trommel zu vergrössern,
da hierdurch einerseits der Trommeldurchmesser weiter sinkt, andererseits auch bei
ungeradzahliger Unterteilung pro Kopfradebene nur ein Kopf erforderlich ist. Die
Zusammenhänge sind aus den Fig. 37 und 38 eraichtlioh. An dieser Steile soll eingefügt
werden, warum bei dem neuen Aufzeichnungsverfahren eine 360°-Umsohlingung der Trommel
praktisch nicht zu verwirklichen ist. Fig. 35 zeigt eine 1800-Umsohlingung, der
in Fig. 36 eine solche von 3600 gegenübergestellt ist. Theoretisch wäre letztere
möglich, wenn man voraussetzt, dass die einzelne Gesamtspur 5 ( 201) von randkante
zu Bandkante reicht und sich die obere und untere Bandkante am Kreuzungspunkt berühren.
Anfangs-(65( und Endpunkt (66) der Spur würden in diesem Falle am Krexuzungspunkt
zusammentreffen. Der Schreibkopf könnte dann von randkante zu
Bandkante
überwechseln, ohne dass ein Signalanteil verlorengeht.
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Da bei der erfindungsgemässen Spuranordnung die Signalunterteilungen
durch die Bandksnten irgendwo im Bildfeld liegen, würde jede kleinste Beschädigung
des Bandrandes dazu führen, dass die entsprechenden Informationsanteile im Bild
fehlen. Es würden sich schräg über das Bildfeld verlaufende Fehlerstreifen ergeben,
die durch kein Mittel mehr zu regenerieren sind.
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Bei den konventionellen Quer- oder Diagonalspur-Aufzeichnungsverfahren
wird deshalb derjenige Signalanteil an den Bildrand verlegt, der keine Bildinformation
besitzt, was für die Synchronisier- Bzw. Austastlück zutrifft. Im Gegensatz zu dem
teränderlichen Bildinhalt kann der durch den Bcndrand gestörte Synohronisierimpuls
nachträglich regeneriert werden oder neu hinzugefügt werden, da er sich in Signalablauf
nicht verändert. Das neue Aufzeichnungs verfahren erfordert dagegen zum Schutz der
Bandinformation ein Aufzeichnungsband, das etwas breiter als der- eigentliche Aufseichnungsbereich
ist. Bin solches Band schliesst jedoch aus, dass bei einer 360° - Umschlingung Spuranfang
und Spurende zweier aufeinanderfolgender Spuren al Kreuzungspunkt lückenlos aneinanderechlieesen.
Es muss daher die 1800 - Umschlingung gewählt werden, bei welchor sich mindestens
zwei Köpfe bei der Aufzeichnung bzw. Signalabnahme gegenseitig abwechseln.
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Zunächst sollen jedoch noch die Fig. 37 und 38 näher erläutert werden.
Fig. 37 gibt einen Grössenvergleich der kopfraddurchmesser bei einer Sprunterteilung
in 1 bis 4 Abschnitte wieder. Es Gegensatz zu Fig. 33 beträgt die Umschlingung bei
n = 3 jetzt 2400 und bei n r 4 2700. Die hierdurch erzielte Verringerung der Kopfraddurchmesser
im Vergleich zur 1800 - Umschlingung ist durch die strichlierten Kreise für letzteren
Fall angedeutet. Für n - 1 und n - 2 ergibt sich kein Unterschied. Die beiden anderen
Fälle n 1 3 und n - 4 sind wiederum für alle Phasen der Aufzeichnung einer vollen
Spur dargestellt mit der zugehörigen Seitenansicht der Kopfradtroael, auf der die
einzelnen kopfradebenen zu erkennen sind.
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Die Aufzeichnung beginnt wieder mit Kopf a (63) bei Punkt (65) und
endet bei Punkt (66). Die Köpfe sind in der achsialen Projektion des Gesamtkopfrades
gleichmässig auf dessen Umfang verteilt. Wenn Kopf a (63) jetzt an Punkt (66) singetroffen
ist,
erscheint gleichzeitig Kopf b (64) am Anfangspunkt des zugeordneten
Spurbereichs (65), wo er die Aufzeichnung wiederum bis Punkt (66) fortsetzt usw.
Der erste Kopf ist inzwischen um die gleiche Strecke fuix ( n - 1) der Gesamtspurlänge
weitergetandert. Nachdem alle Spurstrecken geschrieben wurden, erscheint Kopf a
(63) wieder an seinem Ausgangspunkt, um mit der Aufzeichnung der nächsten Spur zu
beginnen, wobei es gleichgültig ist, in wieviele Teile die Gesamtspur unterteilt
wurde. Wie sich aus der Darstellung ergibt, ist deshalb für Jeden Spurbereich bzw.
für jede Kopfradebene nur ein einziger Kopf erforderlich, der jedoch ebenso wie
bei der 1800-Umsohlingung nach Aufzeichnung seines Spuranteiles für den Zeitraum
(n.1)/n der Gesamtaufzeichnungsdauer der Spur abgeschaltet wenden muss, da er in
der Zwischenzeit den Aufzeichnungsbereich mehrfach durchläuft. In der Darstellung
wurde wieder jeder Aufzeichnungsabschnitt durch konzentrische Pfeilringe angedeutet,
während die Bezeichnung für den gerade in Betrieb befindlichen Kopf eingekreist
ist. Die Köpfe sind auch hier nacheinander jeweils zeitlich um I/n des Aufzeichnungs-Zeitraumes
einer Gesamtspur gegeneinander versetzt, sodass jeweils nur ein Kopf in Betrieb
ist. In Fig. 39 sind die Aufzeichnungsphasen für n 1 4 bei einer Kopfradumschlingung
von 2700 mit der sich hieraue ergebenden Kopfrad Spuranordnung auf dem Band wiedergegeben,
wobei bei dieser Darstellung die 8purbreite unberücksichtigt blieb, um die Zeichnung
nicht zu komplizieren. Im übrigen ist das bisher Gesagte sinngemäß auf die Darstellung
anzuwenden.