DE2745375A1

DE2745375A1 - Schaltung zur erzeugung einer konstanter bezugsschwingung aus einem zeitfehlerbehafteten videosignal

Info

Publication number: DE2745375A1
Application number: DE19772745375
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Scholz
Original assignee: TED Bildplatten AG AEG Telefunken Teldec
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1977-10-08
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US4220968A; JPH0253676U; JPS5461411A; DE2745375C2

Description

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TED Bildplatten Aktiengesellschaft AEG-Telefunken-Teldec Bahnhofstr. 28, Postfach

Zug / Schweiz

Hannover, den 29.09.1977 KE2-Wp/rs H 77/77

Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Bezugsschwingung aus einem zeitfehlerbehafteten Videosignal

Ein Videosignal, das von einem Video-Aufzeichnungsgerät, z.B. einem Videobandgerät oder einem Bildplattenspieler kommt, ist im allgemeinen mit Zeitfehlern behaftet. Diese entstehen durch unvermeidbare Schwankungen in der Geschwindigkeit oder durch Dehnungen oder Verformungen des Aufzeichnungsträgers.

Zum Ausgleich solcher Zeitfehler ist es bekannt (Fernseh- und Kinotechnik Nr. 4/1976 Seite 109-112), das Videosignal über eine elektronisch steuerbare Laufzeitleitung zu führen, daren Laufzeit durch eine Stellgröße in Abhängigkeit vom Zeitfehler geändert wird. Die Laufzeitleitung kann dabei ein elektronisch getakteter Speicher, z.B. eine Eimerkette sein, deren Laufzeit durch eine von einem Taktoszillator kommende Taktimpulsfolge steuerbarer Frequenz beeinflußt wird. Der Oszillator ist dabei durch eine Stellgröße gesteuert, die durch Phasenvergleich der vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulse mit Bezugsimpulsen konstanter Phase und Frequenz gewonnen wird.

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Dabei ist es bekannt, den die Bezugsimpulse liefernden Oszillator mit den vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulsen über eine Phasenregelschleife mit großer Zeitkonstante zu synchronisieren. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Bezugsimpulse die richtige mittlere Phasenlage zu den Impulsen des Videosignals haben und die Frequenz des Oszillators in erwünschter Weise langsamen Frequenzänderungen im Videosignal folgen kann. Das ist z.B. wichtig, wenn der Aufzeichnungsträger ständig mit einer zu geringen oder zu hohen Geschwindigkeit läuft. Dann hätte ein absolut konstanter Bezugsoszillator eine falsche Frequenz. Die hohe Zeitkonstante soll bezwecken, daß die im Videosignal vorhandenen Zeitbasisschwankungen, die im folgenden mit Zeitfehler bezeichnet werden, Frequenz und Phase der Bezugsimpulse möglichst nicht beeinflussen.

Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis der Vergleichsoszillator doch im geringen Maße den Zeitfehlern folgt, also nicht in erwünschter Weise Bezugsimpulse mit konstanter Phase abgibt. Dieser Fehler würde zwar nicht auftreten bei einem konstanten, freischwingenden, vom Videosignal nicht beeinflußten Oszillator. Dieser kann, wie bereits erläutert, jedoch wegen der stets vorhandenen geringen Frequenzunterschiede nie eine konstante mittlere Phasenlage zu den Impulsen des Videosignals einnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unerwünschte Phasenänderung der im Vergleichsoszillator erzeugten Vergleichsimpulse in Abhängigkeit von den Zeitfehlern zu beseitigen, also trotz der Synchronisierung durch die Impulse des mit Zeitfehlern behafteten Videosignals vom Zeitfehler unbeeinflußte Bezugsimpulse zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis. Der beschriebene Zeitfehler hat in der Praxis im allgemeinen einen periodischen

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Verlauf. Diese Periode beträgt z.B. bei einem Bildplattenspieler, bei dem auf einem Umfang der Bildplatte ein vollständiges Bild aufgezeichnet ist, 25 Hz. Das läßt sich dadurch erklären, daß z.B. bei einer Exzentrizität oder einer Beule der Bildplatte wegen der Umdrehungszahl von 1.500 Upm ein Zeitfehler sich mit der Frequenz von 25 Hz wiederholt. Synchronimpulse des zeitfehlerbehafteten Videosignals, die nur entsprechend der Periode der Zeitfehler kurz aufgetastet werden, enthalten keine Informationen mehr über den Zeitfehler, da sie stets die gleiche Zeitabweichung gegenüber dem als fehlerfrei gedachten Signal besitzen. Der zeitliche, sich periodisch ändernde Verlauf des Zeitfehlers wird bei der Erfindung also periodisch immer zum selben Zeitpunkt der Periode abgetastet, so daß sich praktisch immer derselbe Wert ergibt. Wenn jetzt mit diesen periodisch aufgetasteten Impulsen der Vergleichsoszillator über eine Phasenregelschleife synchronisiert wird, so liefert dieser konstante, von den tatsächlichen Zeitfehlern unabhängige Bezugsimpulse.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Darin zeigen

Figur 1 im Prinzip eine bekannte Schaltung zum Zeitfehlerausgleich ,

Figur 2,3 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, Figur 4 die Ausführung eines Phasendiskriminators für den Vergleichsoszillator ,

Figur 5 eine Frequenzvergleichsschaltung für die Überwachung des phasengeregelten Betriebszustandes, Figur 6 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 5,

Figur 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und Figur 8 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 7.

Die Beschreibung erfolgt am Beispiel eines Bildplattenspielers, bei dem auf einem Umfang der Bildplate ein vollständiges Fernsehbild aufgezeichnet ist, die mit 1.500 Upm abgespielt wird.

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In Figur 1 kommt von dem Bildplattenspieler 1 das zeitfehlerbehaftete Videosignal BAS., das mit der elektrisch steuerbaren Eimerkette 2 in das von Zeitfehlern befreite Videosignal BAS-umgewandelt wird. Die mit der Abtrennstufe 3 vom Videosignal abgetrennten Zeilensynchronimpulse S.. und die vom Vergleichsoszillator 4 kommenden zeilenfrequenten Vergleichsimpulse H_? werden in der Phasenvergleichsstufe 5 miteinander verglichen. Die dadurch gewonnene Stellgröße U_n., ist vom Zeitfehler abhängig und steuert die Frequenz der in dem Taktoszillator 6 erzeugten Taktimpulse, die ihrerseits die Laufzeit der Eimerkette 2 bestimmen. Die Laufzeit der Eimerkette 2 wird durch die Stellgröße U. so gesteuert, daß am Ausgang der Eimerkette 2 ein von den Zeitfehlern befreites Videosignal BAS_ steht. Die Stellgröße U_R. wirkt über das Siebglied 7 mit einer gegenüber der Zeilendauer großen Zeitkonstante als Regelspannung U_R~ auf den Oszillator 4 und synchronisiert diesen auf die mittlere Frequenz und Phase der Zeilensynchronimpulse S, des Signals BAS... Bei dieser Schaltung können die Vergleichsimpulse H- auch bei großer Zeitkonstante des Siebgliedes 7 noch in geringem Maße den Zeitfehlern im Signal BAS folgen, so daß die Stellgröße U_R^ nicht genau ihren richtigen Wert hat. Bei dieser Schaltung erfolgt also eine ständige Regelung von Frequenz und Phase des Oszillators 4 durch die kontinuierliche Folge der Zeilensynchronimpulse S^ von der Abtrennstufe 3.

In Figur 2 erfolgt die Synchronisierung des Oszillators 4 nur durch die Vertikalsynchronimpulse V, die in der Abtrennstufe aus dem zeitfehlerbehafteten Videosignal BAS., gewonnen werden. Diese Impulse werden mit dem Frequenzteiler 8 in Übereinstimmung mit der Grundfrequenz der Zeitfehler gebracht. Da diese Grundfrequenz bei der Bildplatte 25 Hz beträgt, ist in diesem Beispiel n=l. Die Phasenvergleichsstufe 9 erhält somit Synchronimpulse mit der Bildfrequenz von 25 Hz. Der Phasenvergleichsstufe 9 werden außerdem die Vergleichsimpulse Hp über den Frequenzteiler 10 zugeführt, der um den Faktor 625 teilt und somit ebenfalls an die Phasenvergleichsstufe 9 Impulse mit einer Wiederholfrequenz von 25 Hz liefert. Es ist ersichtlich, daß bei dieser

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Schaltung die Auswertung der Frequenz des Signals BAS. nur zu Beginn eines jeden Bildes erfolgt und somit sämtliche Zeitfehler, die während der Dauer eines Bildes auftreten, auf Frequenz und phase der Vergleichsimpulse H~ vom Oszillator 4 keinen Einfluß haben können. Die Stellgröße U_R1 indessen, die wie in Fig. 1 in der Phasenvergleichsstufe 5 gewonnen wird, ist von den Zeitfehlern weiterhin abhängig und dient wie in Fig. 1 zum Ausgleich dieser Fehler.

Bei dieser Schaltung arbeitet also die Phasenvergleichsstufe 9 bei 1/625 dir Frequenz der Phasenvergleichsstufe 5. Diese Schaltung ist besonders dann geeignet, wenn keine höheren Frequenzen des Zeitfehlers vorhanden sind, so daß es zulässig ist, die Impulse S₁ und H~ der Phasenvergleichsstufe 5 über Frequenzteiler zuzuführen. Bei Teilung beider Frequenzen durch zwei wird der zulässige Zeitschwankungsbereich verdoppelt.

In Figur 3 erhalten beide Phasenvergleichsstufen 5 und 9 dieselbe hochlineare Sägezahnspannung H_ . Diese Spannung kann dem Oszillator 4 bei geeigneter Ausführung direkt entnommen werden.

Figur 4 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Phasenverqleichsstuf e 5,9. Die Phasenvergleichsstufe 5 oder 9 enthält jeweils den Schalter 11, der durch die Impulse S₁ bzw. H₁ kurzzeitig geschlossen wird, so daß der jeweilige Momentanwert der Sägezahnspannung H- auf den Kondensator C. am Ausgang des Schalters 11 übertragen wird. Bei der Phasenvergleichsstufe 5 wird dieser Spannungswert bis zum nächsten Tastmoment gespeichert. Bei der Phasenverqleichsstufe 9 erfolgen die Tastungen in wesentlich qrößeren Abständen, aber auch hier ist die Schaltung am Ausgang des Schalters 11 so hochohmig, daß die Gesamtladungsmenge der Kondensatoren C-, Cp, C^ bis zum nächsten Schließen des Schalters 11 praktisch unverändert bleibt. Wegen der Übereinstimmung der Tastperiode mit der Zeitfehlerperiode erfolgt das Schließen des Schalters 11 stets an derselben Stelle der Sägezahnspannung.

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Daher fließt über den Schalter praktisch kein Strom. Die Spannungen U_R0 und U_R2 am Eingang des Oszillators 4 und damit die Frequenz der Vergleichsimpulse H- bleiben daher in erwünschter Weise konstant.

In der Schaltung nach Figur 3. enthält die Abtrennstufe 3 einen Schwungradoszillator mit kleiner Zeitkonstante, der die Impulse H.. liefert. Dieser H^-Oszillator dient zur Störimpulsunterdrückung. Er folgt aber den Zeitschwankungen von S. unmittelbar, so daß aus seiner Schwingung auch die verschiedenen Austast-, Tor-, und Klemmimpulse, die in der Schaltung benötigt werden, abgeleitet werden können.

Für die Erläuterung der Wirkungsweise wird angenommen, daß der Teilerfaktor m der Frequenzteiler 12,13 gleich 1 ist. In diesem Fall können diese Teiler weggelassen werden. Der Oszillator 4 schwingt daher direkt mit der Zeilenfrequenz.

Beim Anlegen des Videosignals BAS^ an die Schaltung nach Fig. 3, also z.B. beim Starten einer Bildplatte, nimmt H. sofort die Frequenz der Impulse S.. an. H_ braucht wegen der größeren Zeitkonstante des Siebgliedes 7 eine längere Zeit. Die Frequenzververgleichsstufe 14 stellt fest, daß der Oszillator 4 noch nicht phasensynchronisiert ist und steuert mit der Spannung U,,-. das Tor 15 ständig durchlässig, so daß die Phasenvergleichsstufe die kontinuierliche Folge der Impulse H- ohne jede Unterbrechung erhält. Figur 5 zeigt den praktischen Aufbau der Frequenzverqleichsstufe 14. Der Oszillator 4 kann also in normaler Weise in den synchronisierten Zustand gelangen. Sobald dies erreicht ist, können die Impulse an den beiden Eingängen der Frequenzverqleichsstufe 14 nur noch abwechselnd erscheinen. Das hat zur Folge, d-3ß U auf L-Pegel bleibt. Mit der Verzögerung TT geht dann U_n. auf den H-Pegel.

Dadurch wird das Tor 15 wirksam, das bei jedem 2 η-ten Impuls V einen oder einige Impulse H. zur Phasenvergleichsstufe 9 durchläßt. Die Zeit TT ist so groß, daß sich in dieser Zeit der

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mechanische Antrieb des Bildplattenspielers 1 eingependelt hat. Diese Pendelungen liegen in ihrer Frequenz unterhalb der tiefsten Frequenz der Zeitfehler und können daher zu Störungen bei der getasteten Betriebsart der Phasenregelschaltung führen. Etwaige Störungen werden von der Frequenzvergleichsstufe 14 festgestellt, dadurch wird das Tor 15 unverzögert wirkungslos geschaltet, so daß sofort wieder eine Synchronisierung mit einer kontinuierlichen Folge von Impulsen H- erfolgt. Eine Bildstörung tritt dabei kaum auf, weil auch in dieser Betriesart bereits ein weitgehender Ausgleich der Zeitfehler vorhanden ist.

Figur 6 dient zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 3. Bei Synchronisierung mit jedem Impuls H^ stellt sich die Spannung U_R- am Ausgang beider Phasenvergleichsstufen 5, 9 unabhängig davon ein, wie die Exzentrizität, die die Grundschwingung des Zeitfehlers erzeugt, relativ zu den auf der Bildplatte gespeicherten Impulsen V liegt.

Ungünstige Verhältnisse können sich nach der Umschaltung von dem normalen Betrieb, also der Synchronisierung des Oszillators 4 mit einer ununterbrochenen Impulsfolge S, auf den getasteten Betrieb ergeben, wenn die Bildplatte nur zwei Teilbilder je Umdrehung liefert und die Impulse V zufällig mit den Extremwerten des Zeitfehlers zusammenfallen. Abhängig davon, wie der Teiler 8 einrastet, müßte sich dann am Ausgang der Phasenvergleichsstufe 5 die Spannung U_D1' bzw. U_D1'' ergeben. Die Spannung U_D

Kl Kl KO

am Ausgang der Phasenvergleichsstufe 9 im getasteten Betrieb muß mit U_R_ zusammenfallen. Der Tastpunkt liegt also immer auf der Mitte der Sägezahnflanke. In den in Figur 6 gezeigten Fällen b) und c) würde die Dauer der Sägezahnflanke dann für die Schwankung nicht mehr ausreichen, und die Frequenzvergleichsstufe 14 würde auf ungetasteten Betrieb zurückschalten. Bei einer derart großen Schwankung kann Abhilfe geschaffen werden dadurch, daß der Phasenvergleich mit halber Zeilenfrequenz erfolgt, also m=2 ist. Der Oszillator 4 schwingt also mit der Frequenz 1/2. f_H, und im Weg der Impulse S^ und H^ ist je ein Teiler mit dem Teilerfaktor 2 wirksam.

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Die Einführung derartiger Frequenzteilungen ist auch dann zweckmäßig, wenn mehr als zwei Halbbilder je Umdrehung der Bildplatte aufgezeichnet sind, z.B. vier oder acht Halbbilder pro Umdrehung. Bei gleicher relativer Frequenzschwankung des zeitfehlerbehafteten Videosignals BAS.. ist nämlich die Zeitschwankung At der Schwankungsperiodendauer proportional. Bei vier und mehr Halbbilder je Grundschwingung des Zeitfehlers ergibt sich jedoch der Vorteil, daß für die Tastung ein Impuls V ausgesucht werden kann, der so liegt, daß der Phasenregelbereich höchstens geringfügig vergrößert wird. So kann z.B. dem Frequenzteiler 8 für den Impuls V bei jedem Ansprechen der Frequenzvergleichsstufe 14 ein zusätzlicher Impuls zugeführt werden. Auf diese Weise wandert der getastete Phasenvergleich schließlich auf einen Impuls V, bei dem dann die Regelung stabil bleibt. Der in Figur 3 dargestellte Trennkondensator 16 am Eingang des Oszillators 6 ist deshalb erforderlich, weil der Gleichspannungswert von U_R1, wie aus Figur 6 hervorgeht, bei Betrieb mit ständiger und getasteter Phasenregelung unterschiedlich sein kann.

Figur 7 zeigt eine Schaltung für einen besonders einwandfreien Übergang von der ständigen Phasenregelung des Oszillators 4 auf die getastete Phasenregelung. Die Teiler 12,13 von Figur 3 sind in dieser Schaltung weggelassen. Um das Tor 15 entsprechend der längsten Schwankungsperiode des Zeitfehlers nach jeweils η vollständigen Bildern für die Impulse H₁ durchlässig zu steuern, wird der Torimpuls aus den Impulsen H^ mit dem Frequenzteiler 17 mit dem Teilerfaktor η . 625 erzeugt. Dieser Impuls kann auf eine beliebige Phase der Schwankung des Zeitfehlers gelegt werden, indem der Teiler 17 zu den betreffenden Zeitpunkt gestartet wird.

Figur 8 zeigt eine Schaltung für den Start des Teilers 17 in Figur 7. Das Flip-Flop 18 wird durch die Spannung U ₁ freigegeben, sobald die Regelung des Oszillators 4 durch ständigen Phasenvergleich eingeschwungen ist. Dann geht bei dem ersten

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Impuls H , der z.B. genau auf die Mitte der Sägezahnflanke fällt ( f = 1/2 . t„, einstellbar), die Spannung U _ auf den H-Pegel und startet den Teiler 17. Dabei wird der erste Torimpuls für das Tor 15 abgegeben. Sodann folgt nach jeweils η . 625 Impulsen H₁, also jeweils nach einer vollen Periode des Zeitfehlers, ein weiterer Torlmpuls für das Tor 15. Diese Schaltung ergibt einen weitestgeher.d störungsfreien Übergang zwischen der ständigen und der getasteten Regelung des Oszillators 4 und erfodert im getasteten Betrieb nicht mehr Aussteuerungsbereich der Phasenvergleichsstufen 5,9 als bei einer ständigen Phasenregelung.

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L e e r s e i t e

Claims

H 77/77 J 7 4 l". 3 7 5 Patentansprüche

1. Schaltung zur Erzeugung einer möglichst konstanten Bezugsschwingung aus einem zeitfehlerbehafteten Videosignal, insbesondere zum Zeitfehlerausgleich bei einem Aufzeichnungsgerät, mit einem Oszillator, der durch vom Videosignal abgetrennte Synchronimpulse über eine Schwungrad-Phasenregelschleife synchronisiert ist, wobei der Zeitfehler einen periodischen Verlauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung des Oszillators (4) periodisch mit der Periodendauer des Zeitfehlers oder einem ganzzahligen Vielfachen davon erfolgt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Oszillator (4) mit der Zeilenfrequenz f_H oder einem Bruch-

teil — . f„ dieser Frequenz schwingt und der Phasenvergleich m π

für die Phasenregelung mit der Vertikalfrequenz f oder einem Bruchteil ^_n . f_y dieser Frequenz erfolgt (Fig. 2).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Phasenregelung mit der Zeilenfrequenz f„ oder — . f„ erfolgt

η m η

und im Weg der Phasenregelschleife ein periodisch geöffnetes Tor (15) liegt (Fig. 3,7).

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung jeweils nur während der Vertikalaustastzeit aufgetastet ist (Fig. 3).

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregelung jeweils im Nulldurchgang des Zeitfehlers aufgetastet ist (Fig. 7,8).

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Phasenvergleich in der Phasenregelschleife Impulse oder Sägezahnspannungen mit einer Frequenz — . f„ verwendet werden (m = 1,2,3) (Fig. 3).

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ORIGINAL INSPECTED

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7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleich mit einer Frequenz y . f aufgetastet wird (Tor 15), wobei f_v die Vertikalfrequenz und η = 1,2,3 ... ist.

8. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftastdauer so groß ist, daß mindestens eine volle Periode der Frequenz — . f„ in die Auftastzeit fällt.

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9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines ein- und ausschaltbaren Tores (15) die Schaltung sowohl mit ständiger als auch mit getasteter Phasenregelung arbeiten kann, und daß die getastete Regelung nur im eingeschwungenen Zustand und bei störungsfreiem Betrieb eingeschaltet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der ständigen Regelung auf die getastete Regelung und umgekehrt von einer Frequenzvergleichsstufe (14) gesteuert ist, die kontrolliert, ob die von dem Oszillator (4) kommenden Impulse — . H- und die aus dem Videosignal (BAS.) abgeleiteten Impulse — . H. genau abwechselnd auftreten (Fig. 3,5,7).

11. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung für ein Videoaufzeichnungsgerät (1) die Umschaltung auf die periodische Regelung verzögert nach dem Einschalten des Gerätes (1) erfolgt.

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