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System zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bildsignals und eines
Tonsignals Es ist bekannt, ein Bildsignal, z.B. ein Videosignal, durch FM eines
Bildträgers auf einer Spur eines Aufzeichnungsträgers, zcB.
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eines Magnetbandes oder einer Bildplatte, aufzuzeichnen. Bei Aufzeichnungaträgern
mit nur einer einzigen durchgehenden Spur wie einer Bildplatte muß das zum Bildsignal
gehörende Tonsignal auf derselben Spur aufgezeichnet werden.
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Hierzu ist es bekannt, das Tonsignal mit einem zusätzlichen Träger
oberhalb oder unterhalb des von dem mit dem Bildsignal frequenzmodulierten Träger
eingenommenen Frequenzbereiches aufzuzeichnen.
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Die Aufzeichnung oberhalb ist meistens wegen der begrenzten Bandbreite
solcher Aufzeichnungsgeräte nicht möglich. Die Aufzeichnung unterhalb führt leicht
zu Störungen zwischen Tonträger und Bildträger durch Nichtlinearitäten des Aufzeichnungssystems.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, einen mit dem Tonsignal modulierten
Träger nur während der Zeilenaustastzeit additiv zu dem Bildträger ausserhalb dessen
Frequenzbandes aufzuzeichnen. Dadurch wird die Bandbreite des aufgezeichneten Tonsignals
auf die halbe Zeilenfrequenz beschränkt.
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Es ist auch bekannt, während der Zeilenaustastzeit in das Videosignal
zusätzliche
Impulse einzufügen, die mit dem Ton in der Amplitude, in der Dauer oder in der zeitlichen
Lage zum Zeilensynchronimpuls moduliert sind. Solche Lösungen können aber die Synschro
nisierung bei der Bildwiedergabe stören und erfordern ein abgeändertes Synchronsignal
während der Bildwechselimpulse. Bei den bisherigen Systemen war es erforderlich,
zusätzlich zu dem mit dem Bildsignal in FM modulierten Bildträger noch ein weiteres
Signal wie einen Impuls oder einen Träger aufzuzeichnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur zusätzlichen
Aufzeichnung des Tonsignals zu schaffen, bei dem keine zusätzlichen Impulse, Träger
oder dgl. aufgezeichnet zu werden brauchen und außerdem keine Störung zwischen dem
Tonsignal und dem Bildsignal auftritt.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis: Die Amplitude des
aufgezeichneten Bildträgers ist konstant, da die meisten bekannten Aufzeichnungsträger
nur eine reine Frequenzmodulation einwandfrei aufzeichnen können. Die Frequenz des
Bildträgers während der Zeilenaustastzeit ist durch die Werte des Videosignals für
die Schwarzschulter und den Synchronpegel festgelegt. Die Phase des Bildträgers
relativ zur Zeilenperiode ist jedoch während dieser Zeit noch undefiniert. Erfindungsgemäß
wird nun diese Phase zur Aufzeichnung des Tonsignals ausgenutzt. Es wird also ein
bislang noch nicht ausgenutzter Parameter des frequenzmodulierten Bildträgers vorteilhaft
für die Aufzeichnung des Tonsignals herangezogen.
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Da die Frequenz des Bildträgers bei der erfindungsgemäßen Lösung
nicht verändert wird, wird auch das bei der Frequenzdemodulation des Bildträgers
erzeugte Videosignal nicht beeinträchtigt. Störungen des Tonsignals durch das Bildsignal
können deshalb nicht auftreten, weil bei der Tondemodulation die Phase des Bildträgers
nur in einem Teilbereich der Zeilenperiode ausgewertet wird, in dem keine bildinhaltsbedingte
Phasenänderung
vorhanden ist. Es entfällt somit die Notwendigkeit der Aufzeichnung eines zusätzlichen,
mit dem Tonsignal modulierten Impulses.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert, Darin
zeigen: Figur 1 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise, Figur 2 ein Blockschaltbild
für die Aufnahme und Figur 3 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe.
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Figur la zeigt den Zusammenhang zwischen der Frequenz f des aufgezeichneten
Bildträgers und dem Wert des Videosignals. Dieses besteht aus Zeilensynchronimpulsen
1, einer vorderen Schwarzschulter 2, einer hinteren Schwarzschulter 3 sowie dem
Bildsignal 4. Das Videosignal wird durch Frequenzmodulation eines Bildträgers 5
gemäß Figur ic aufgezeichnet, der konstante Amplitude hat. Während der Zeilenaustastzeit
A und der Zeilenhinlaufzeit H hat dieser Träger die in Figur la gezeigten Frequenzwerte.
Zusätzlich wird ein Tonträger 6 gemäß Figur Ib erzeugt, der ein ganzzahliges Vielfaches
der Zeilenfrequenz ist, also im nicht phasenmodulierten Zustand eine konstante Phase
relativ zur Zeilenperiode hat. Dieser Träger 6 ist mit dem Tonsignal in der Phase
moduliert. Zu Beginn der vorderen Schwarzschulter 2 wird durch Phasenverkoppelungsmaßnahmen
zwischen den Trägern 5, 6 bewirkt, daß der Bildträger 5 im Zeitpunkt t1 eine der
jeweiligen Phase des Tonträgers 6 in diesem Zeitpunkt entsprechende Phase annimmt.
Danach läuft der Bildträger 5 mit der durch Figur 1a festgelegten Frequenz weiter.
Die Phase der Schwingungen des Bildträgers 5 während der Zeit t1 bis t4 relativ
zur Zeilenperiode, z.B.
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relativ zu einem bestimmten Punkt während der Zeit A, ist vom Bildinhalt
unabhängig und daher ein Maß für das Tonsignal. Für die Tondemodulation ausgenutzt
wird zweckmäßigerweise nur ein Zeitabschnitt von der Dauer eines Trabantenimpulses,
und zwar beginnend z.Z. t2, da in diesem Bereich die Trägerphase auch von der Bildperiode
unabhäns gig ist. Diese Phase kann bei der Wiedergabe dadurch ermittelt werden,
daß während der Zeit A der Bildtrager 5 in der Phase mit einem Bezugsträger verglichen
wird, der eine konstante Phase relativ zur
Zeilenperiode A hat.
Dieser Bezugsträger kann z.B. in einem Start-Stop-Oszillator erzeugt werden, der
in einem bestimmten Zeitpunkt während der Zeit A mit konstanter Phase gestartet
wird.
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Dieser bestimmte Zeitpunkt kann z.B. bei der Wiedergabe aus dem Frequenzsprung
des Bildträgers 5 im Zeitpunkt t2 abgeleitet werden.
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Bei der Wiedergewinnung des Videosignals durch FM-Demodulation des
Bildträgers 5 wirkt die stufenartige Phasenmodulation der Trägerschwingungen nicht
störend,weil die momentanen Frequenzen des Bildträgers 5 unverändert bleiben. Lediglich
der im Zeitpunkt t1 vorhandene Phasensprung kann ein Störsignal erzeugen, das aber
leicht ausgeblendet werden kann.
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Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild für die Aufnahme. Das BAS Signal
wird von einer Klemme 7 über eine Klemmstufe 8 einem Umschalter 9 zugeführt. In
einer Impulsabtrennatufe 10 werden zeilenfrequente Impulse 11 mit der Frequenz fH
erzeugt. In einem auf die Frequenz 192 H abgestimmten Generator 12 wird ein unmodulierter
Tonträger erzeugt, der mittels einer Regelschleife aus einem Frequenzteiler 13 mit
dem Teilerverhältnis 64 : 1 und einer Phasenvergleichßstufe 14 genau auf die Frequenz
192 fH geregelt ist. Der Tonträger hat also eine konstante Phase zur Zeilenperiode.
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In einem Phasenmodulator 15 wird dieser Tonträger mit dem von einer
Klemme 16 kommenden Tonsignal 45 in der Phase moduliert. Für die Erzeugung des Bildträgers
5 sind zwei in der Frequenz modulierbare Generatoren 17, 18 vorgesehen, die mit
durch eine halbzeilenfrequente Schaltspannung 19 betätigten Umschaltern 9, 20 wechselweise
auf folgende Weise wirksam sind: Während der Zeile n befinden sich die Schalter
9, 20 in der dargestellten Stellung. Das Videosignal 21 vom Ausgang der Klemmatufe
8 moduliert den im Generator 17 erzeugten Bildträger 5 gemäß Figur 1 in der Frequenz.
Währenddessen wird der Generator 18 durch eine Regelspannung UR2 auf eine dem Tonsignal
45 entsprechende Phase gesteuert. Die Spannung UR2 wird hierzu in einer Phasenvergleichsstufe
22 gewonnen, der über den Schalter 20 der im Generator 18 erzeugte Träger und außerdem
der mit dem Tonsignal phasenmodulierte
Träger 6 vom Phasenmodulator
15 zugeführt wird. Im Zeitpunkt t1 zu Beginn der vorderen Schwarzschulter werden
die Schalter 9, 20 umgelegt. Der Generator 18 hat in diesem Zeitpunkt eine dem Tonsignal
entsprechende Phase und wird anschließend durch das Videosignal 21 gemäß Figur 1a
in der Frequenz moduliert. Es wird also abwechselnd jeder Generator 17, 18 für die
Dauer einer Zeile bei einer Frequenz von 192 fH = 3 MHz phasenmoduliert, so daß
dieser im Zeitpunkt t1 eine dem Tonsignal entsprechende Phase hat. Während dieser
Zeile wird der Bildträger nicht verwertet. Vom Zeitpunkt t1 an wird dann dieser
vorher auf die dem Tonsignal entsprechende Phase gebrachte Bildträger in der Frequenz
moduliert mit dem über den Schalter 9 angeschalteten Videosignal 21 und über den
Schalter 20 auf den Ausgang 23 gegeben. Diese Lösung hat den Vorteil, daß für die
Erreichung der Phasenmodulation eine ganze Zeile dauernd verfügbar ist. Damit der
auf die Ausgangsklemme 23 geschaltete Generator durch das gleichzeitig mit dem Schalter
9 angeschaltete Videosignal im Bereich der Schwarzschulter auf eine Frequenz von
3 MHz = 192 H (vergl. Fig. 1) moduliert wird, wird in der Klemmstufe 8 die Schwarzschulter
des Videosignals 21 auf den Mittelwert der Regelspannung UR2 geklemmt. Zu diesem
Zweck wird die Regelspannung UR2 über eine Leitung 24 und ein RC-Glied 25 der Klemmstufe
8 als Klemmpotemtial zugeführt. Unter der Voraussetzung, daß die Generatoren 17
und 78 gleich sind, ist UR2 stets genau der Spannungswert, der erforderlich ist,
um die Generatoren auf die Frequenz 3 MHz einzustellen. Die Klemmung selbst erfolgt
mit einem von der Impulsabtrennstufe 10 gelieferten Klemmimpuls 26. Der mit dem
Videosignal frequenzmodulierte und mit dem Tonsignal phasenmodulierte Bildträger
5 steht dann an einer Klemme 23 zur Verfügung und kann in bekannter Weise auf einem
Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden.
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In Figur 3 wird der vom Aufzeichnungsträger abgetastete Bildträger
5 von einer Klemme 27 einem FM-Demodulator 28 zugeführt der an einer Klemme 29 das
Videosignal 21 liefert. Das Tonsignal wird auf folgende Weise zurückgewonnen: Aus
dem Videosignal 21 wird in einer Impulsabtrennstufe 30 ein Synchronimpuls 31 abgeleitet.
Aus diesem Impuls wird in einem Schmitt-Trigger 32 ein nadelförmiger Impuls 33 erzeugt.
Der Impuls 33 startet einen Start-Stop-Oszillator 43, der Schwingungen 34 mit der
Frequenz von 2,75 Mz und einer konstanten
Phase zur Zeilenperiode
erzeugt. Diese werden einer Phasenvergleichsstufe 35 zugeführt. Der Stufe 35 wird
außerdem über ein Laufzeitglied 36 und einen Begrenzer 37 der Bildträger 5 zugeführt.
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Mit Hilfe des Laufzeitausgleichs und der Zeitbegrenzung des vom Start-Stop-Oszillator
43 abgegebenen Schwingungszuges 34 auf ca.
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2 M wird erreicht, daß die Phasenmodulation des FM-Bildträgers 5 nur
während der ersten Hälfte der Zeilensynchronimpulsdauer für die Tonsignalgewinnung
in der Phasenvergleichsstufe 35 ausgenutzt wird. Da während dieser Zeit die Phase
der Schwingungen des Bildträgers 5 relativ zur Zeilenperiode mit dem Ton moduliert,
jedoch vom Bildinhalt noch unabhängig ist, und die Phase der Schwingungen 34 relativ
zur Zeilenperiode konstant ist, entsteht am Ausgang 38 der Phasenvergleichsstufe
35 das mit der Frequenz H getastete Tonsignal, das am Ausgang eines Tiefpasses 39
mit einer Grenzfrequenz von 1/2 fH an einer Klemme 40 als kontinuierliches Signal
zur Verfügung steht. Die Phase der Schwingungen 34 relativ zur Zeilenperiode ist
wegen der schrägen Flanken des Zeilensynchronimpulses 31 von dem Auslösewert des
Schmitt-Triggers 32 abhängig.
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Da das Tonsignal 45 ein reines Wechselapannungsaignal ohne Gleich
spannungakomponente ist, wird über einen Regelweg 41 der Auslösewert des Schmitt-Triggers
32 so geregelt, daß der Gleichspannungs wert des Tonsignals ß , d.h. der Spannungswert
der Regelspannung UR im Punkt 42 gegen null geht. Das bedeutet, daß sich zwischen
den der Phasenvergleichsstufe zugeführten Schwingungen 5 und 34 eine mittlere Phasenverschiebung
von 90°einstellt.
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Diese Schaltung hat noch folgenden Vorteil: Bei einer Aufzeichnung
des Tonsignals als Phasenmodulation eines Trägers entstehen an sich durch unvermeidbare
Geschwindigkeitsschwankungen des Aufzeichnungsträgers Fehler. Da bei der vorliegenden
Erfindung jedoch die für die Demodulation benötigte Bezugsschwingung 34 praktisch
im selben Zeitpunkt aus dem Signal selbst abgeleitet wird, in dem auch der Bildträger
zur Gewinnung des Tones ausgewertet wird, werden diese Störungen weitestgehend vermieden.
Wenn z.B. durch einen Geschwindigkeitsfehler der Bildträger während der Austastzeit
A während seiner Auswertung an sich verspätet eintrifft oder eine falsche Phase
hat, so haben die Schwingungen 34 ebenfalls diese geänderte zeitliche Lage oder
Phase. Das durch Phasenvergleich
des Bildträgers 5 und der Schwingungen
34 gewonnene Tonsignal ist also weitestgehend von derartigen Fehlern befreit.