-
Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem für eine Farbkamera
-
Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungssystem für eine Farbvideokamera,
in der ein matrixförmiger Ladungsspeicher zur Bildaufnahme und -umwandlung in elektrische
Signale vorgesehen ist, und fUr die ein Magnetbandgerät mit einem Magnetkopf zumindest
für die Aufzeichnung auf Magnetband vorgesehen ist.
-
Die Erfindung bezieht sich auch insbesondere auf Systeme, in denen
nur jedes n-te Teilbild auf Magnetband aufgezeichnet und die aufgezeichneten Teilbilder
zur Wiedergabe n-fach mit Taktfrequenz abgetastet werden.
-
Es ist bekannt, Farbvideosignale mittels Magnetbandaufzeichnungsgeräten
für den Heimgebrauch aufzuzeichnen und wiederzugeben. Es ist auch bekannt, zur n-fachen
Verringerung des Bandverbrauchs ohne Verringerung der Bandbreite nur jedes n-te
Bild aufzuzeichnen und die aufgezeichneten Bilder n-fach abzutasten bei Wiedergabe
(z.B. DT-PS 12 14 719). Dabei ziehen die verwendeten kleineren Bandwickel auch die
Verwendung schwächer zu dimensionierender, also kostengünstigerer Laufwerke nach
sich. Der Zeilensprung des Originalvideosignais und das horizontale Auflösungsvermögen
bleiben bei diesem bekannten Aufzeichnungsverfahren im wesentlichen unverändert,
während die geringfügige Abnahme des vertikalen Auflösungsvermögens für den Laien
kaum merklich abnimmt.
-
Es ist auch vorgeschlagen worden (z.B. mit der deutschen Patentanmeldung
P 26 02 420.4) vorstehende Technik unter Verwendung von elektronischen Ladungsspeichern
zu realisieren.
-
Kernstück solcher Anordnungen sind die taktbaren elektronischen Ladungsspeicher,
die z.B. als CCD's (Charged Couplcd Devices) inzwischen auf dem Markt erhältlich
sind. Diese CCD's sind prinzipiell
ladugsgekoppelte, meist in Matrixform
angeordnete Elemente zum Speichern von Analogsignalen Sie arbeiten bei niedrigen
Spannungen und sind als integrierte Schaltungen (IC's) realisiert.
-
Die Speicherung erfolgt im wesentlichen nach dem Schieberegisterprinzip,
wobei spezielle Eintast- und Austasteinheiten die Ladungsverschiebungen bzw. das
Ein- und Auslesen bewerkstelligen. Solche CCD's können 500 Horizontalelemente und
300 bis 500 Vertikalelemente enthalten also etwa 150 000 bis 250 000 Speicherplätze.
Im Vergleich dazu enthält das normale Fernsehbild entsprechend der CCIR-Norm bei
der vollen Frequenzbandbreite von 5,5 MHz etwa 375 000 sichtbare Bildpunkte, so
daß mit einer CCD ein Halbbild trotz dieser großen Frequenzbandbreite bequem speicherbar
ist. Ein CCD-Ladungsspeicher zur Speicherung einer Horizontal zeile ist somit ebenfalls
technisch seit einiger Zeit realisierbar und im Handel für eine wirtschaftliche
Verwendung erhältlich.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die Verwendung in Aufzeichnungs/Wiedergabesystemen
für eine Farbvideokamera zweckmäßige Maßnahmen vorzuschlagen, so daß in naher Zukunft
einfache und wirtschaftlich günstig herstellbare mit Magnetband arbeitende Kameraaufzeichnungs
-/Wiedergabesysteme bereitgestellt werden können.
-
Mit einem Aufzeichnungssystem der eingangs skizzierten Art wird die
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Ladungsspeicher enthaltene Videoinformation
mit der N -ten Taktfrequenz vor Aufzeichnung auf das Magnetband ausgetaktet wird,
wobei N der Faktor ist, um den die Zeilenspeicherkapazität des Ladungsspeichers
geringer ist als die Normzeilenzahl des jeweiligen Standard-Farbfernsehsystems.
-
Damit ist es beispielsweise möglich, bei voller Bildkapazität des
Speichers (600 x 800 Speicherplätze) die volle Videobandbreite von 5,5 MHz zu übertragen,
wenn bei N = 2 die Videoinformation mit halber Taktfrequenz zur Aufzeichnung auf
das Magnetband ausgelesen wird, vorausgesetzt, daß dann bei Wiedergabe die Aufzeichnung
mit voller Taktfrequenz zweimal ausgelesen wird.
-
Der Speicher kann auch die Ñ-te, also die halbe oder vorzugsweise
ein Drittel der vollen Bildkapazität besitzen, was eine Speicherplatzanzahl von
300 x 800 bzw. 200 x 800 Speicherplätzen entspricht.
-
Dadurch wird der Speicher besonders kostengünstig. "N" ist hierbei
die jeweilige Zahl der gegenüber dem 600 Zeilen-Normbild zusammengefaßten Zeilen,
z.B. N = 2 bei 300 Zeilen, N = 3 bei 200 Zeilen, N = 4 bei 150 Zeilen usw. Erfindungsgemäß
ist es ferner vorteilhaft, wenn N = 3 ist und die Aufzeichnungsgeschwindigkeit des
Magnetbandes ein Drittel seiner normalen Geschwindigkeit beträgt.
-
Beim Beispiel eines bekannten LVR-Kontaktwickellaufwerkes (LVR Longitudinal
Video Recording) beträgt die Norm-Geschwindigkeit 4 Meter/sec, so daß bei Verwendung
eines Speichers mit 200 x 800 Speicherplätzen (Zusammenfassen von jeweils drei aufeinanderfolgenden
Horizontal-Zeilen) eine Aufzeichnurigsgeschwindigkeit von 1,33 Meter/sec ausreicht,
um nach Wiedergabe mit Nenn-Taktfrequenz die volle 5,5 MHz Auflösung wieder zu erhalten.
Dabei wird nur der bekannte Informationsverlust durch das Zusammenfassen mehrerer
Zeilen mit doch unterschiedlichem Informationsinhalt erhalten.
-
Beim betrachteten Kontaktwickellaufwerk sinkt der Energiebedarf somit
gegenüber der Norm-Geschwindigkeit auf ein Drittel und beim wichtigen Reversiervorgang
gemäß der physikalischen Beziehung über die Rotationsenergie auf ein Neuntel, da
die Winkelgeschwindigkeit quadratisch eingeht neben dem Trägheitsmoment, das unverändert
bleibt und nur in der ersten Potenz eingeht.
-
Die Reversierzeit läßt sich entsprechend der bei gleicher Energiekapazität
zur Verfügung stehenden 9fachen Energie beträchtlich -bis zu einem Neuntel - herabsetzen
und ermöglicht somit einen wirtschaftlich günstigen Batteriebetrieb der Kamera,
in die das Laufwerk auch eingebaut sein kann.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist ein Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem
für eine Farbvideokamera, in der die Videosignale zumindest für die Dauer einer
IIori zontalzeilendauer vorhanden sind, in Form eines gegenüber der Norm-Zeilenzahl
mit verminderter Zeilenzahl vorhandenen Farbvideobildes zur Verfügung stehet, das
mittels einer Magnetbandanordnung aufgezeichnet/wiedergegeben
werden
kann, wobei vor Aufzeichnung jedes n-te Teilbild nach Eintastung in einen elektronischen
Speicher mit Taktfrequenz zumindest für die Dauer einer Bildzeile gespeichert und
jedes (n + 1)-te Teilbild unterdrückt wird, und daß das gespeicherte Teilbild nach
Austastung mit n -ter Tatkfrequenz mittels eines Magnetkopfes der Magnetbandanordnung
aufgezeichnet wird und die aufgezeichneten Teilbilder zur Wiedergabe n-fach abgetastet
werden.
-
In einem solchen System kann der elektronische Speicher die Kapazität
zum Speichern eines lialbbildes oder vorzugsweise einer Horizontalzeile besitzen.
-
Eine weitere vorteilhafte Erfindungsausgestaltung wird darin gesehen,
daß das Austakten der Videoinformation aus dem Ladungsspeicher mit N ter Taktfrequenz
vor Aufzeichnung erfolgt, wobei die Taktfrequenz im;Rlvtahrius der tat tatsächlichen
Bandlaufschwankungen des Laufwerks des Magnetbandgeräts verändert wird.
-
Vorteile liegen hierbei besonders darin, daß das Aus takten bereits
mit den dem Laufwerk eigenen Bandlauffehlern erfolgt, so daß eine noch beabsichtigte
Zeitfehlerkorrekturschaltung auf ein Minimum begrenzt werden kann. Es ist auch direkt
vom Magnetbandgerät, das gegebenenfalls in der Kamera eingebaut ist, eine Wiedergabe,
z.B.
-
auf einem Monitor ohne zu große, auf Zeitbasisfehlern beruhende Störungen
möglich.
-
Schließlich ist zwischen dem Tachogenerator des Laufwerks und dem
Taktgeber für den Speicher eine die Taktfrequenz im Rhythmus der Band laufs chwankungen
veränderbare Steuerschaltung, insbesondere eine phasengekoppelte Regelschleife (PLL)
vorgesehen.
-
Weitere Einzelheiten des Systems sind einem nachfolgend beschriebenen
urd in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä8en Anordnung
entnehmbar.
-
Eine Aufzeichnungs-/Wiedergabeanordnung mit einer Parbvideokamera
ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.
-
Eine solche Anordnung besteht im wesentlichen aus der Kamera K, mit
den nicht dargestellten, jedoch notwendigen optischen Einrichtungen, dem Bildspeicher
C, der z.B. als CCD-Matrix ausgebildet ist, dem Taktgeber TG und dem Magnetbandlaufwerk
M. Die Eingabe-/ Ausgabeeinheiten für den Speicher C, die Stromversorgungseinrichtungen,
die Steuereinrichtungen für das Laufwerk M und andere Einzelheiten sind hier nicht
dargestellt.
-
Das Magnetbandlaufwerk M arbeitet nach dem Kontaktwickelprinzip und
umfaßt zwei Bandwickel BW 1 und 2, die gemeinsam am Umfang durch einen Kapstan KA
angetrieben werden, so daß das Band Uber eine Bandführung BF in Kontakt mit und
an einem Kopf KO vorbeitrarisportiert wird. Solche flandlaufwerke sind z.B. im US-Patent
3,921,933 und der DT-Patentanmeldung DOS 26 18 544 beschrieben.
-
Im beschriebenen Beispiel ist das Laufwerk direkt im Gehäuse der Kamera
K untergebracht. Dies ist eine sehr vorteilhafte AusfUhrung, die durch die kompakte
Bauweise des Laufwerks ermöglicht wird. Es ist jedoch auch denkbar, die Kamera getrennt
vom Laufwerk, das auch tragbar ausgeführt sein kann, zu benutzen, so daß die folgenden
Beschreibungen auf tragbare Systeme im besonderen zu beziehen sind.
-
Der Taktgeber TG ist durch eine gestrichelte Linie mit einer Teilerstufe
D, z.B. einer Zählerschaltung auf Flipflopbasis, verbunden, deren Ausgang an einem
Phasenvergleicher P, z B. einem Ringmodulator (DBM) angeschlossen ist. Andererseits
steht das Laufwerk M durch eine gestrichelte Linie mit einem Tachogenerator T in
Verbindung, der natürlich im Laufwerk, z.B. am Antriebsmotor des Kapstan KA vorgesehen
sein kann, und dessen Ausgangs leitung ebenfalls zum Phasenvergleicher P führt.
Die Ausgangsleitung des Phasenvergleichers P ist an den Eingang des Taktgebers TG
angeschlossen.
-
Bei einer höchsten aufzunehmenden Videofrequenz von 5,5 MHz beträgt
die Nenntaktfrequenz des Taktgebers TG, der zweckmäßig ein handelsüblicher, spannungsgesteuerter
Oszillator (VCO) ist, = 11 MHz. Durch den Teiler D, der durch einen geeigneten Faktor,
z.B. Z = 700 teilt, erhält man am Phasenvergleicher P eine heruntergesetzte Frequenz
fi im Bereich der Horizontalzeilenfrequenz (rH 15,6 KHz), die der Phasenvergleicher
P mit der Tachofrequenz rT vergleicht und die bei entsprechender Markierung der
Tachoscheibe bei konstantem Bandlauf der Frequenz rH fT entsprechen soll. Über die
Leitung R wird die jeweilige Frequenz - oder Phasenabweichung als Differenzspannung
dem Taktgeber TG (VCO) zugeführt, der seine Takt--frequenz rN auf die neue Spannung
einstellt. Es erfolgt eine kontinuierliche Regelung, die zumindest einen Teil der
sonst üblichen Zeitfehlerbasis-Korrektursysteme (TBEC) überflüssig macht. Somit
ist z.B. über einen Monitor - an der Kamera oder daran anschließbar - eine sofortige
Wiedergabe der aufgezeichneten Videoinformationen möglich. Eventuell muß noch eine
vollständige Wiedergabeelektronik zwischen Kamera und beispielsweise einem Fernsehgerät
eingeschaltet werden. Vorteilhaft ist in jedem Fall, daß die Austastung der Videosignale
aus dem Speicher C mit einer an die tatsächlichen Bandlaufschwankungen des Laufwerks
angepaßten Taktfrequenz erfolgt, so daß bei Aufzeichnung jede der ausgetasteten
Signaleinheiten, z.B. eine Horizontalzeile, auf dem Magnetband jeweils denselben
Raum (dieselbe Bandlänge) einnimmt, wodurch eine sehr weitgehende Kompensation der
vom Laufwerk herrührenden Zeitbasisfehler automatisch erreicht wird. Weitere für
eine völlig fehlerlose Wiedergabe notwendige Maßnahmen zur Zeitfehlerkorrektur können
zusätzlich noch verwandt werden.
-
Beim Magnetbandgerät M ist der Magnetkopf KO, der z.B. ein Kombikopf
für Aufnahme und Wiedergabe sein kann, ein feststehender Kopf, an dem das Band entlang
transportiert wird. Der Kopf KO schreibt die Videoinformation in Längs spuren auf
das Band, und wenn ein Bandende erreicht ist, wird gleichzeitig mit der Umschaltung
der Bandlaufrichtung auch die Kopfhöheneinstellung geändert zum Beschreiben der
nächsten, zur ersten parallelen Magnetspur. Zum
Laufrichtungswechsel
oder zur Reversierung wird der überwiegende Teil der für den gesamten Bandlauf erforderlichen
Energie benötigt.
-
Wie hierzu schon eingangs erläutert, ist es sehr vorteilhaft, wenn
bei einer Kameraanordnung die für die Aufzeichnung/Wiedergabe notwendige Bandlaufgeschwindigkeit
auf ein Minimum herabgesetzt werden kann.
-
Dies ist vorteilhaft möglich, z.B. durch Halbieren oder Dritteln der
Normgeschwindigkeit von 4 Metern/sec, wenn das Auslesen der Information aus dem
Speicher mit der Hälfte bzw. einem Drittel der Nenn-Taktfrequenz erfolgt oder wenn
eine geringere Auflösung bei Wiedergabe toleriert wird.
-
Für die Reversierung am Ende jeder Magnetspur bedeutet eine Halbierung
oder Drittelung der Normgeschwindigkeit nach der Beziehung Erot = ½ # #² Erot =
Rotationsenergie ) # = Trägheitsmoment ) des drehenden Körpers : = Winkelgeschwindigkeit)
ein Viertel bzw. ein Neuntel des bei Normgeschwindigkeit notwendigen Energiebedarfs.
Da bei einem tragbaren Gerät die Zahl der Batterien, also der Energiespeicher, sowieso
begrenzt ist, ist es also möglich, durch Verminderung der Laufgeschwindigkeit bei
Beibehaltung der Reversierzeit die Energiekapazität zu verringern - oder die Aufnahme-/Wiedergabekapazität
der Anordnung zu verlãngern bei unveränderter Energiekapazität.
-
Es ist ebenfalls möglich, die Reversierzeit, die bei "Batteriegeräten"
beispielsweise 400 msec (Millisekunden = 1 sec) gegen-1000 über 80 msec (Millisekunden)
bei "Netzgeräten" beträgt, durch Verringern der Bandlaufgeschwindigkeit auf die
Hälfte auf ein Viertel, also auf 100 msec zu verringern. Bei optimaler Auslegung
können die 80 msec Reversierzeiten des "NetzgerSts" auch erreicht werden, so daß
volle Kompatibilität erhalten wird. Es ist auch möglich,
unter
Beibehaltung einer langen Reversierzeit, also 400 msec oder größer durch Herabsetzen
der Laufgeschwindigkeit die erforderliche Energie durch Hand- und Armkraft aufzubringen,
so daß lediglich eine geringe Batteriekapazität für den normalen Bandlauf zwischen
den Reversierungen erforderlich ist.
-
Die beschriebene Anordnung des erfindungsgemäßen Systems stellt eine
schematische Ausführung der möglichen Schaltungen dar. Einzelheiten der notwendigen
Bauelemente und ihrer Dimensionierung sind dem Fachmann geläufig. Abwandlungen der
erfindungsgemäßen Ausführungen sind im Rahmen der Patentansprüche bei Kenntnis der
erfinderischen Lehre für den Fachmann unschwer zu finden.