DE2305848C3 - Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Bildinformationen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Bildinformationen auf einem bandförmigen Aufzeichnungsträger, die eine Kopfscheibe zum Aufzeichnen und Auslesen der Informationen und ein Regelsystem zum Synchronisieren der Bildinformation mit einem Bezugssignal durch Regelung der Drehzahl der Kopfscheibe enthält, welches Regelsystem einen ersten Detektor zum Erhalten eines ersten Regelsignals durch Vergleich eines ersten Meßsignals mit einer ersten Komponente des Bezugssignals und einen zweiten Detektor zum Erhalten eines zweiten Regelsignals durch Vergleich eines zweiten Meßsignals mit einer zweiten Komponente des Bezugssignals enthält, wobei die Frequenz der zweiten Komponente des Bezugssignals erheblich größer als die der ersten Komponente ist und wobei das Regelsystem ferner eine Schalteinheit enthält, mit deren Hilfe ein erhaltenes Regelsignal einer Antriebsvorrichtung der Kopfscheibe zugeführt werden kann und die selektiv das zweite Regelsignal an diese Antriebsvorrichtung weiterleitet, sobald das erste Regelsignal einen gewissen Grenzwert unterschreitet.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der Zeitschrift »Journal of the SMPTE«, Juli 1961, Seiten 489 bis 494 bekannt. Derartige Vorrichtungen sollen, insbesondere beim professionellen Studiogebrauch, sehr genau in bezug auf ein Bezugssignal synchronisiert werden können, um Bildinformationen, die von verschiedenen Quellen herrühren, ohne merkliche Übergangserscheinungen zusammenfügen zu können.

Diese Synchronisation erfolgt mitteis einer Regelung der Drehzahl der Kopfscheibe. Zwischen dieser Drehzahl und der Zeitbasis des auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichneten oder von diesem Aufzeichnungsträger ausgelesenen Signals besteht ja eine eindeutige Beziehung. Dies gilt sowohl für die Schrägabtastung, bei der z. B. ein einziger Videokopf eine schräge Spur auf dem Band abtastet, als auch für die Querabtastung, bei der mehrere Köpfe nacheinander Querspuren abtasten. Bei der Schrägabtastung enthält dabei im allgemeinen eine Spur ein Raster des Videosignals.

Bei der obengenannten bekannten Vorrichtung erfolgt die Synchronisation in zwei Stufen, und zwar durch eine Grobregelung und eine anschließende Feinregelung. Während der Grobregelung wird das Regelsignal für die Antriebsvorrichtung der Kopfscheibe im wesentlichen durch das Ausgangssignal des eisten Detektors bestimmt, der einen Phasenvergleich zwischen einer rasterfrequenten ersten Komponente des Bezugssignals und dem ersten Meßsignal bewirkt. Dieses ersten Meßsignal wird durch Ausfiltern der Rasterimpulsreihe des ausgelesenen Videosignals oder mit Hilfe eines Generators erhalten, der mit der Kopfscheibe gekoppelt ist und ein Signal liefert, dessen Frequenz gleich oder proportional mit der Drehzahl dieser Kopfscheibe ist.

Durch diese Grobregelung wird die Vorrichtung zunächst grob in bezug auf die Referenz synchronisiert, wonach auf eine Feinregelung umgeschaltet wird, während deren das Regelsignal für die Antriebsvorrichtung der Kopfscheibe durch das Ausgangssignal des zweiten Detektors bestimmt wird, der einen Frequenz- und Phasenvergleich zwischen einer zei-Ienfrequenten zweiten Komponente des Bezugssignals und dem zweiten Meßsignal bewirkt. Bei Wiedergabe wird dieses Meßsignal durch Ausfiltern der Zeilenimpulsreihe des ausgelesenen Videosignals erhalten. Durch die hohe Frequenz der dem zweiten Detektor zugeführten zweiten Komponente des Bezugssignals und des zweiten Meßsignals kann auf diese Weise eine sehr genaue Regelung der Winkellage der Kopfscheibe erhalten werden.

Es stellt sich aber heraus, daß für eine richtige Synchronisation auch die Grobregelung bereits strenge Anforderungen erfüllen muß. Wenn nämlich zu dem Zeitpunkt, zu dem die Umschaltung von der Grobregelung auf die Feinregelung stattfindet, die Abweichung zwischen dem Bezugssignal und dem Signal auf

dem Aufzeichnungsträger, die durch die Meßsignale dargestellt ist, größer als eine Zeilenperiode ist, wird bei der Feinregelung kein Phasenvergleich zwischen entsprechenden Zeilenimpulsen eines Rasters, sondern wird ein Phasenvergleich rwischen gegeneinander verschobenen Zeilenimpulsen stattfinden. Dies bedeutet, daß der beim Umschalten bestehende Fehler, auf ein ganzes Vielfaches der Zeilenperiode abgerundet, beibehalten wird. Um diesen Fehler zu vermeiden, muß daher sichergestellt werden, daß der endgültige Regelfehler der Grobregelung zu dem Zeitpunkt der Umschaltung auf die Feinregelung kleiner als eine Zeilenperiode ist, was eine sehr strenge Anforderung ist.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die obengenannte Schwierigkeit vermieden wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente des Bezugssignals von einem veränderlichen Oszillator erzeugt wird, dessen Steuereingang ein Steuersignal zugeführt wird, das mit Hilfe eines dritten Detektors erhalten wird, der ein drittes Meßsignal mit der ersten Komponente des Bezugssignals vergleicht.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird erreicht, daß die Anforderungen, die an die Genauigkeit der Grobregelung gestellt werden müssen, erheblich weniger streng als bei der bekannten Vorrichtung sind. Beim Umschalten von der Grobregelung auf die Feinregelung kann der verbleibende Fehler ja unbedenklich eine Anzahl Zeilenperioden betragen, weil eine solche Abweichung vom dritten Detektor festgestellt und durch Nachregelung der Schwingungsfrequenz des veränderlichen Oszillators beseitigt wird. Dadurch wird erreicht, daß bei der Feinregelung endgültig stets die richtigen Zeilenimpulse miteinander verglichen werden, ohne daß an die Grobregelung strenge Anforderungen gestellt zu werden brauchen.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß das erste Meßsignal bei Wiedergabe des aufgezeichneten Videosignals ohne Bedenken von einem Generator geliefert werden kann, der mit der Kopfscheibe gekoppelt ist und ein Signal liefert, dessen Frequenz der Drehzahl dieser Kopfscheibe proportional ist. Dies ergibt den Vorteil, daß die Grobregelung des Synchronisationsvorgangs bei stillstehendem Band erfolgen kann, d. h. ohne daß bereits ein Signal ausgelesen wnd.

Bei der bekannten Vorrichtung würde dies Schwierigkeiten bereiten. Da endgültig ja eine Synchronisation des von dem Band ausgelesenen Videosignals mit dem Bezugssignal bewirkt werden soll, ist es für eine genaue Regelung auch erforderlich, die Meßsignale unmittelbar dem von dem Band ausgelesenen Signal zu entnehmen. Ein einem mit der Kopfscheibe gekoppelten Generator entnommenes Meßsignal braucht ja nicht genau mit einem von dem ausgelesenen Signal abgetrennten Meßsignal, z. B. der Rasterimpulsreihe, synchron zu sein. Wenn also bei der bekannten Vorrichtung das erste Meßsignal einem derartigen Generator entnommen werden würde, bedeutet dies, daß nach Umschaltung auf die Feinregelung zwischen der ersten Komponente des Bezugssignals und dem entsprechenden Signal in dem ausgelesenen Videosignal, z. B. der Rasterimpulsreihe, eine Abweichung von mehr als einer Zeilenperiode auftreten kann, die von der Feinregelung nicht ausgeglichen wird.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung braucht das obengenannte Problem nicht aufzutreten, weil es

möglich ist, das dritte Meßsignal dem von dem Band ausgelesenen Videosignal zu entnehmen. Dadurch wird auch ein durch eine Abweichung zwischen dem Meßsignal des genannten Generators und der entsprechenden Zeitbasis des auf dem Band vorhandenen Videosignals herbeigeführter Fehler durch Nachregelung des veränderlichen Oszillators beseitigt.

Um einen durch ein vorzugsweise angewandtes Phasenmeßverfahren herbeigeführten Phasenfehler auszugleichen, ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, übei das die erste Komponente des Bezugssignals oder das dritte Meßsignal dem dritten Detektor zugeführt wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die bekannte Vorrichtung,

Fig. 2 eine erste und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 4 eine Anzahl Spannungsformen zur Erläuterung der Fig. 3.

Die bekannte Vorrichtung nach Fig. 1, bei der nur die für die Synchronisation wesentlichen Teile dargestellt sind, enthält zunächst einen die Kopfscheibe antreibenden Motor M. Zum Messen der Drehzahl dieser Kopfscheibe ist auf der Motorwelle eine Scheibe 1 angebracht, die z. B. mit einem Loch am Umfang versehen ist. Mit Hilfe einer Lampe 2 und eines Photodetekiors 3 kann dann mittels der Scheibe 1 ein Meßsignal f_m erhalten werden, dessen Frequenz ein Maß für die Drehzahl der Kopfscheibe ist. Dieses Meßsignal f_m wird einem ersten Detektor D₁ zugeführt, dem auch das rasterfrequente Bezugssignal /_rI zugeführt wird. Dieser Detektor D₁ bestimmt den Frequenz- und Phasenunterschied zwischen den genannten Signalen und führt ein betreffendes Ausgangssignal über einen Schalter S und einen Verstärker A einem Regeleingang der Antriebsvorrichtung der Kopfscheibe zu. Dieser Regeleingang wird im dargestellten Beispiel durch die Anschlußpunkte einer Spule 5 gebildet, die auf einem Anker 4 angebracht ist. Dieser Anker 4 bildet zusammen mit der Scheibe 1 eine Wirbelstrombremse, wobei also davon ausgegangen wird, daß der Motor M normalerweise übersynchron läuft und von der Wirbelstrombremse auf die richtige Drehzahl herabgeregelt wird. Naturgemäß könnte auch die Anregung des Motors geregelt werden.

Mit Hilfe dieser Grobregelung wird bei Wiedergabe die Drehzahl der Kopfscheibe geregelt, bis Synchronisation der Rasterfrequenz-Bezugsimpulsreihe /_rl und der Impulsreihe f_m erreicht ist. Sobald der Phasenunterschied zwischen diesen Signalen unter einen gewissen Schwellwert herabgesunken ist, wird die Grobregelung ausgeschaltet und die Feinregelung eingeschaltet, indem über die Leitung c ein Steuerkommando dem Schalter S zugeleitet wird. Der Schalter S stellt dann eine Verbindung zwischen dem Ausgang eines zweiten Detektors D₂ und dem Verstärker A her. Diesem zweiten Detektor O₂ wird einerseits ein Zeilenfrequenz-Bezugssignal /,, und andererseits die vom Band ausgelesene Zeilenimpulsreihe f_n zugeführt, wobei dieser Detektor wieder den Frequenz- und Phasenunterschied zwischen diesen Signalen bestimmt. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Regelung erhalten, weil die Meßfrequenz nun ja hoch, und zwar bei 625 Zeilen und 50 Hz Rasterfrequenz 15625

Hz, beträgt.

Beim Umschalten von der Grobregelung auf die Feinregelung kann der verbleibende Phasenfehler noch eine Anzahl Zeilenabstände betragen, was bedeutet, daß die Feinregelung die falschen Zeilenimpulse miteinander synchronisiert. Dieser Fehler wird auf sehr einfache Weise bei der Vorrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 2 vermieden, wobei entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern und -buchstaben bezeichnet sind. Das Zeilenfrequenz-Bezugssignal f_n wird bei dieser Vorrichtung von einem veränderlichen Oszillator O erzeugt, der ein Einstellsignal von einer Phasenvergleichsschaltung F empfängt, der einerseits das Rasterfrequenz-Bezugssignal/,ι und andererseits bei Wiedergabe über den Schalter P die ausgelesene Rasterimpulsreihe f_r2 und bei Aufnahme die Impulsreihe f_m zugeführt wird. Dadurch wird erreicht, daß ein nach Einschaltung der Feinregelung verbleibender Phasenunterschied zwischen diesem Rasterfrequenz-Bezugssignal und der Rasterimpulsreihe des Bandes dadurch beseitigt wird, daß die Schwingungsfrequenz des Oszillators O in ausgleichendem Sinne geändert wird. Durch diese Art Feinregelung wird erreicht, daß endgültig der Detektor D₂ die richtigen Zeilenimpulse miteinander vergleicht.

Wie dargestellt, kann das erste Meßsignal sowohl bei Aufnahme als auch bei Wiedergabe durch das Signal f_m der Photozelle 3 gebildet werden. Nach Umschaltung auf die Feinregelung erfolgt ja bei Wiedergabe doch ein Vergleich zwischen der ausgelesenen Rasterimpulsreihe f_r2 und der Bezugsimpulsreihe /_rI. Bei Aufnahme wird naturgemäß statt der Rasterimpulsreihe f_r2 das Meßsignal f_m dem Phasenvergleicher Fzugeführt. Auch das Meßsignal f_n für den Detektor D₂ muß dann der Kopfscheibe entnommen werden. Dabei braucht dieses Meßsignal dann nicht zeilenfrequent zu sein, sondern es kann ohne Bedenken ein Teilprodukt der Zeilenfrequenz sein. Dies geht zwar auf Kosten der Genauigkeit, aber dies ist bei der Aufnahme nicht so bedenklich.

Statt das Steuersignal für den Schalter S über die Leitung c dem Detektor O₁ zu entnehmen, kann auch ein geeignetes Steuersignal einem zusätzlichen Detektor D₃ entnommen werden, der den Phasenunterschied zwischen der Bezugsimpulsreihe /_pl und der ausgelesenen Rasterimpulsreihe f_r2 mißt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, in der der Nachteil eines einfachen Phasenmeßvorgangs vermieden wird, welcher Vorgang normalerweise jedoch einen Fehler einführt, wie nachstehend an Hand der Fig. 4 erläutert wird.

F i g. 4 a zeigt in Form einer Impulsreihe das Rasterfrequenz-Bezugssignal f_rl mit einem Impulsabstand T. Ein einfacher Phasenmeßvorgang besteht darin, daß diese Impulsreihe zu einem Sägezahnsigna! geformt wird, wie in Fig. 4b dargestellt ist. Dadurch, daß der Wert dieses sägezahnförmigen Signals zu Zeitpunkten entsprechend den Impulsen der ausgelesenen Rasterimpulsreihe f_r2 nach Fig. 4c gemessen wird, kann ein dem Phasenunterschied entsprechendes Signal erhalten werden. Im allgemeinen wird mit einem derartigen System eine endgültige Regelung erreicht, bei der zwischen den beiden Impulsreihen

ίο ein Phasenunterschied beibehalten wird, weil die gemessenen Werte der Sägezahnspannung auf einen Wert V_r eingestellt werden, der zwischen den äußersten Werten der Sägezahnspannung liegt. Dies bedeutet, daß im dargestellten Beispiel ein konstanter Phasenfehler 7", beibehalten wird. In der Ausführungsform nach Fig. 3 wird dieser Phasenfehler dadurch vermieden, daß das Rasterfrequenz-Bezugssignal /_rl der Phasenvergleichsschaltung F über ein Verzögerungsglied P zugeführt wird, das eine Verzögerung T₁ einführt, wodurch der in Fig. 4d dargestellte Verlauf dieses Bezugssignals erhalten wird, wobei die Verzögerung T₂ derart gewählt ist, daß T₁ + T₂ = T ist. Wenn die Regelung derartig ist, daß die ausgelesenen Rasterimpulse wieder zu Zeitpunkten zu liegen kom-

a5 men, zu denen die Sägezahnspannung (Fig. 4e) einen Wert V_r aufweist, wie in Fig. 4f dargestellt ist, läßt sich einfach aus der Figur erkennen, daß die ursprüngliche Rasterfrequenz-Bezugsimpulsreihe (Fig. 4a) und die ausgelesene Rasterimpulsreihe (Fig. 4f) völ-Hg miteinander synchron sind, ohne daß ein Phasenfehler auftritt. Der einzige Phasenunterschied, der zwischen den beiden Impulsreihen auftreten kann, wird also bei diesem System durch die Qualität der Servoregelung bestimmt.

Ein gleiches Ergebnis läßt sich auch dadurch erzielen, daß die ausgelesene Rasterimpulsreihe f_r2 verzögert wird. Die Verzögerungszeit muß dann aber gleich der genannten nominalen Verzögerung des Regelsystcms ein.

Durch die dargestellte Regelung wird also ein sehr genauer Synchronismus zwischen dem Bezugssignal und den von dem Aufzeichnungsträger ausgelesenen Videosignalen erzielt. Dabei sei bemerkt, daß die Regelung keineswegs gerade und ungerade Raster und

auch nicht die Phase des Farbsynchronisiersignals (burst) berücksichtigt. Dazu werden zusätzliche Vorrichtungen benötigt, die für die Ausführung des Regelsystems aber nicht wesentlich sind und hier also nicht näher beschrieben werden.

Weiter sei noch bemerkt, daß das von dem Aufzeichnungsträger ausgelesene Signal im allgemeinen noch einer veränderlichen Verzögerungsleitung zugeführt wird, mit deren Hilfe der nach der Servoregelung verbleibende Phasenfehler ausgeglichen

wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe

von Bildinformationen auf einem bandförmigen ; Aufzeichnungsträger, die eine Kopfscheibe zum Aufzeichnen und Auslesen der Informationen und ein Regelsystem zum Synchronisieren der Bildinformationen mit einem Bezugssignal durch Regelung der Drehzahl der Kopfscheibe enthält, welches Regelsystem einen ersten Detektor zum Erhalten eines ersten Regelsignals durch Vergleich eines ersten Meßsignals mit einer ersten Komponente des Bezugssignals und einen zweiten Detektor zum Erhalten eines zweiten Regelsignals »5 durch Vergleich eines zweiten Meßsignals mit einer zweiten Komponente des Bezugssignals enthält, wobei die Frequenz der zweiten Komponente des Bezugssignals erheblich größer als die der ersten Komponente ist und wobei das Regelsystem weiter eine Schalteinheit enthält, mit deren Hilfe ein erhaltenes Regelsignal einer Antriebsvorrichtung für die Kopfscheibe zugeführt werden kann und die selektiv das zweite Regelsignal an diese Antriebsvorrichtung weiterleitet, sobald das erste Regelsignal einen gewissen Schwellwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente des Bezugssignals von einem veränderlichen Oszillator erzeugt wird, dessen Steuereingang ein Steuersignal zugeführt wird, das mit Hilfe eines dritten Detektors erhalten wird, der ein drittes Meßsignal mit der ersten Komponente des Bezugssignals vergleicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiedergabe das erste Meßsignal von einem Generator geliefert wird, der mit der Kopfscheibe gekoppelt ist und ein Signal liefert, dessen Frequenz der Drehzahl der Kopfscheibe proportional ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste und die zweite Komponente des Bezugssignals ein Rasterfrequenz- bzw. ein Zeilenfrequenzsignal sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiedergabe das dritte Meßsignal durch die von der ausgelesenen Bildinformation abgetrennte Rasterimpulsreihe gebildet wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, über das die erste Komponente des Bezugssignals oder das dritte Meßsignal dem dritten Detektor zugeführt wird.