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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kompensation
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des Freauenzganges bei der Wiedergabe magnetisch aufgezeichneter Fernsehsignale
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Kompensation des
Frequenzganges nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Bei der magnetischen Speicherung breitbandiger Signale auf bandförmigen
Aufzeichnungsträger haben sich zur Realisierung der erforderlichen großen Relativgeschwindigkeiten
zwischen den elektromagnetischen Wandlern (Magnetköpfen) und dem Aufzeichnungsträger
(Magnetband) allgemein Systeme durchgesetzt, bei denen die am Umfang einer rasch
umlaufenden
Kopfscheibe angeordneten Magnetköpfe das verhältnismäßig
langsam laufende Magnetband in einem Winkel zur Bandmittellinie bestreichen. Die
gespeicherte Information ist demnach auf dem Magnetband in einer Folge parallelen,
dicht aufeinanderfolgenden, Spurabschnitten festgehalten und kann von dort mit einem
systemgleichen Gerät wie das bei der Aufzeichnung verwendete wieder abgenommen werden.
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Magnetbandgeräte dieser Art werden insbesondere zur Speicherung von
Fernsehsignalen verwendet.
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Bei bekannten Systemen rotiert das mit einem oder mehreren Magnetköpfen
bestückte Kopfrad in der Ringfuge eines quergeteilten feststehenden oder drehbar
gelagerten Führungszylinders, der von dem verhältnismäßig schmalen Magnetband wendelförmig
umschlungen wird. Die Umfangsgeschwindigkeit des Kopfrades ist wesentlich höher
als die Bandtransportgeschwindigkeit, dadurch verlaufen die von dem Magnetkopf oder
den Magnetköpfen auf dem Magnetband geschriebenen Spurabschnitte infolge der wendelförmigen
Umschlingung des Kopfrades in einem Winkel zur Bandlängsrichtung, wobei äeder Abschnitt
den Inhalt eines Fernsehbildes oder eines Teils desselben repräsentiert. Trotz der
großen Relativgeschwindigkeit, mit denen die Magnetköpfe die Oberflache des Magnetbandes
bestreichen, sind bei der Speicherung von Farbfernsehsignalen die aufgezeichneten
Wellenlängen teilweise so klein, daß sie nur dann einwandfrei aufgezeichnet und
wiedergegeben werden können, wenn die Magnetköpfe in unmittelbarem Kontakt mit der
Oberfläche des Magnetbandes stehen. Sie werden daher im allgemeinen so am Umfang
der umlaufenden Kopfscheiben
angeordnet, daß sie einen radialen
Uberstand aufweisen und das Magnetband während ihres Kontaktes elastisch verformen.
Bei dieser intermittierenden Arbeitsweise taucht also jeder Magnetkopf am Rand des
Magnetbandes beginnend in dieses ein und verläßt es in der Nähe des gegenüberliegenden
Randes des Magnetbandes. Hierdurch kann es zu Kopf-Band-Andruckänderungen mit damit
verbundenen Amplitudenänderungen des vom Magnetband abgenommenen frequenzmodulierten
Signals kommen. Durch die Änderung des Amplitudenfrequenzganges können Farbsättigungsfehler
auftreten.
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Aus der DE-PS 19 44 378 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
zur Beseitigung dieser Fehler bekannt. Dabei sind im Signalweg steuerbare Frequenzgangentzerrer
angeordnet, die so eingestellt werden, daß die Sollamplitude des Farbsynchronsignals
einer Vergleichs spannung entspricht und damit auch die Amplitudenwerte des Farbhilfsträgers
etwa richtig wiedergegeben werden. Das beschriebene Verfahren ist wirksam, wenn
sich die Fehlergröße zwischen der Zeit der Wiedergabe des Farbsynchronsignals und
der Zeit der Wiedergabe des Bildanteils nicht wesentlich ändert, es versagt, wenn
die Fehlerfrequenz so groß ist, dnß zwischen der Amplitude des Farbsynchronsignals
und des Farbhilfsträgers keine einfache Beziehung besteht.
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Weiterhin ist aus der DE-OS 26 38 869 ein Verfahren zur Korrektur
schneller periodischer Zeitfehler bekannt, die auf ähnliche Ursachen zurückzuführen
sind. Zur Kompensation eines sich rasch
ändernden Amplitudenfrequenzganges
ist das bekannte Verfahren nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Einrichtung zur Kompensation schneller Frequenzgangänderungen bei der Wiedergabe
von Farbfernsehsignalen von magnetischen Speichern anzugeben.
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Vorteile der Erfindung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Maßnahmen
des Patentanspruchs 1.
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Die Erfindung ermöglicht also generell, die Auswirkungen periodischer
Kopf-Band-Andruckfehler bei der Wiedergabe von Farbfernsehsignalen mehrmals innerhalb
des Verlaufes einer Fernsehzeile auszugleichen.
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Sie beruht auf der Erkenntnis, daß sich Kopf-Band-Andruckfehler benachbarter
Spuren im wesentlichen gleichen und der Auswertung des Umstandes, daß die Taktsignale
benachbarter Spuren bei der Aufteilung des Fernsehbildes auf mehrere Spuren des
Magnetbandes bezüglich der Bandkante versetzt sind.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Erfindung gegenstandes ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Zeichnung Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichmengen,
die ein Ausfiihrungsbeispiel darstellen,
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 als Beispie] ein Spurbild eines Magnetbandge rätes nach dem Gattungsbegriff;
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemi ßen Verfahrens.
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Beschreibung <1er Erfindung; In Fig. 1 ist mit 1 das Magnetband
bezeichnet, das in einem Winkel zur Bandkante 10 in aufeinanderfolgenden Spurabschnitten
(3, 4, 5, 6, 7, 8; 3', 4', 6', 7', 8'; 3" ) die Farbfernsehinformation einschließlich
der zugehörigen Taktsignale (Vertikal-Synchron-Signale 11, 11', 11" und Horizontal-Synchron-Signal
12) enthält. Jeweils sechs Spurabschnitte (3, 4, 5, 6, 7, 8; 3', 4', 5', 6', 7',
8') repräsentieren den Inhalt eines Farbfernsehbildes und sind zu einem sogenannten
Zeilenpaket (2; 2") zusammengefaßt. Nach dem Farbfernsehsystem gemäß EBU-Standard
wird ein Fernsehvollbild durch 625 Zeilen dargestellt. Bei der Aufzeichnung eines
solchen Farbfernsehbildes mittels eines Schrägspur-Magnetbandgerätes mit 1800 Umschlingung
der mit zwei am Umfang des Kopfrades angeordneten Magnetköpfen und der hier dargestellten
Anordnung von sechs Spuren zu einem Paket ergibt sich eine Spurlänge von 52 1/12
Zeilen. Je Kopfradumdrehung werden daher 104 1/6 Zeilen geschrieben,also mit 6 Kopfradumdrehungen
625 Zeilen. Infolge der Anordnung von zwei diametralen Magnetköpfen auf dem Umfang
der Kopfscheibe ergibt sich, daß jeweils sechs Spuren von einem Magnetkopf und sechs
dazwischenliegende Spuren vom anderen Magnetkopf geschrieben werden.
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In Fig. 1 sind der Deutlichkeit halber nur jeweils die Spuren eingezeichnet,
die von einem bestimmten Magnetkopf auf das Band geschrieben werden. Jede Spur enthält
daher etwas mehr als 52 Zeilen und der Versatz der Tforizontal-Synchronsignale zweier
aufeinanderfolgender Spuren gegeniiber der Bandkante beträgt eine sechstel Zeile.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß periodische Frequenzgangänderungen,die
auf die Einflüsse der mechanischen Berührungsverhältnisse zwischen dem Magnetband
und den Magnetköpfen zurückzuführen sind, sich für jeweils einen Magnetkopf nach
einer Kopfradumdrehung in etwa wiederholen. Mit anderen Worten: Beginnend von der
Bandkante hat die Fehlerkurve, bezogen auf den Abstand von der Bandkante, für alle
Spuren eines Magnetkopfes etwa den gleichen Verlauf. Da die TIorizontal-Synchronsignale
eines von einem Kopf geschriebenen Zeilenpaketes jedoch um jeweils eine sechstel
Zeilenlänge gegenüber der Bandkante verschoben sind, ist es nun möglich, durch Übertragung
der geometrischen Örter der Farb-Synchronsignale von fünf vorangegangenen Spuren
auf die sechste Spur die Größe des Kopf-Band-Andruckes nicht nur zum Zeilenbeginn,
sondern auch noch fünfmal im Verlauf der Zeile zu bestimmen und zu kompensieren.
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Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die auf dem (nicht dargestellten)
Magnetband mittels Frequenzmodulation festgehaltene Farbfernsehinformation wird
bei der Wiedergabe abwechselnd von den Spulen 21, 22 der Magnetköpfe 23, 24 aufgenommen
und in den Wiedergabeverstärkern 25, 26 auf einen Pegel gebracht, der die Weiterverarbeitung
ermöglicht.
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Der Umschalter 27 wird durch ein mit der Kopfradumdrehung gekoppeltes
Taktsignal in der Weise umgeschaltet, daß die am Umfang des Kopfrades angeordneten
Magnetköpfe 21, 22 abwechselnd immer dann mit der Wiedergabeschaltung verbunden
werden, wenn der betreffende Magnetkopf die aufgezeichneten Spuren des Nngnetbandes
überstreicht. Das Signal durchläuft einen steuerbaren Entzerrer 28 und wird anschließend
im Demodulator 29 demoduliert. Steuerbare J\mpl# t#iden-Frequenzgangentzer rerschaltungen
mit den erforderlichen Eigenschaften zur Korrektur des Amplituden-Frequenzganges
breitbandiger Signale gehören zum Stand der Technik und sind beispielsweise bekannt
aus der deutschen Auslegeschrift 12 96 166, und RCA-Review, Dez. 1953, S. 574.
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Mit dem Ausgang der Demodulationsschaltung 29 ist der Eingang der
Burstabtrennstufe 30 verbunden, in der das Farbsynchronsignal aus dem Videosignalgemisch
herausgezogen wird. Die Amplitude des abgetrennten Farbsynchronsignals wird im Differenzverstänker
71 mit einer Sollspannung verglichen. Hierzu ist der Ausgang der Schaltstufe 30
mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 31 und der nichtinvertierende
Eingang des Differenzverstärkers 31 mit einer (nicht dargestellten) Sollspnnnungsquelle
verbunden, deren Ausgangsspannung bei 42 ansteht. An den Ausgang des Differenzverstärkers
31 sind über Integrationsglieder 32, 33, 34 Speichereinrichtungen 35, 36, 37 zur
Speicherung der Fehlergröße am Ausgang dieses Differenzverstärkers 31 angeschlossen.
Die Speichereinrichtungen 35, 36, 37 weisen eine unterschiedliche Anzahl von Speicherplätzen
auf, von denen jeder mittels eines eigenen Schalters einschaltbar ist. Dabei entspricht
die Anzahl der Speicherplätze der Speichereinrichtung 35 der Anzahl der am Umfang
des Kopfrades angeordneten
die dieAnzahl der Speicherplätze der
Speichereinrichtung 36 der Anzahl der maximal in einer Spur des Magnetband es gespeicherten
Zeilen des Fernsehbildes und die Anzahl der Speicherplätze der Speichereinrichtung
37 der Anzahl der Zeilen eines Fernsehbildes.
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Bei einem Magnetbandgerät mit zwei am Umfang des Kopfrades angeordneten
Wiedergabemagnetköpfen, die das Magnetband in der Weise überstreichen, daß das aus
625 Zeilen bestehende Fernsehbild aus 12 aufeinanderfolgenden Spuren mit je 52 1/12
Zeilen ausgelesen wird, enthält die Sneichereinrichtung 35 zwei Speicherplätze 101,
102 mit je einem zugehörigen Schalter S 101, S 102, die Speichereinrichtung 36 enthält
52 Speicherplätze 201 252 mit zugehörigen Schaltern S 201 5 252 und die Speichereinrichtung
37 enthält 625 Speicherplätze 1001....
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1625 mit zugehörigen Schaltern S 1001 5 1625.
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Die Schalter S 1001 bis S 1625 sind aus Gründen der einfacheren Darstellung
als mechanische Schalter gezeichnet, es finden jedoch dort vorwiegend Halbleiteranordnungen
Verwendung. Ebenso ist die Darstellung der Speicherplätze 101, 102, 201 bis 252
und 1001 bis 1625 als Schieberegister nicht zwingend.
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Es können an deren Stelle auch andere S#eicheranordnungen analoger
oder digitaler Art, die den vorgegebenen Zweck erfüllen, Verwendung finden.
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Der Ausgang des Differenzverstärkers 31 ist mit je einem Eingang einer
ersten Integrationsstufe 32, einer zweiten Integrationsstufe 39, einer dritten Integrationsstufe
34 verbunden. Die Ausgänge der Speichereinrichtungen 35, 36 fiihren direkt, der
Ausgang der Speichereinrichtung 37 übee einen Rampenformer 38, zu einer Addierstufe
39, deren Ausgang
mit dem Steuereingang des steuerbaren Amplituden-Frequenzgang-Entzerrers
28 verbunden ist.
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Die Betiti#inp; der &,.hnlter S 101, S 102, 5 201 bis S 3? und
S 1001 bis 5 16?5 erfolgt aufgrund gesonderter Taktsignale, deren l,rzeuCung rind.
Zuführung zu den einzelnen Schaltern in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 nicht
Gegenstand der Erfindung ist.
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Gleichwohl werden im folgenden die verschiedenen Taktsignale zur Erläuterung
der Wirkungsweise der vorliegenden Schaltungsanordnung herangezogen.
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Die am Ausgang des Differenzverstärkers 31 anstehende Fehlerspannung
wird über die Integrationsglieder 32, 33, 34 parallel den Speichereinrichtungen
35, 36, 37 zur Speicherung der momentanen Amplitudenabweichungen des vom Magnetband
abgenommenen Farbsynchronsignals gegenüber dem bei 32 anstehenden Sollwert zugeführt.
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Während der Dauer einer halben Kopfradumdrehung ist der Schalter S
101, während der übrigen halben Kopfradumdrehung der Schalter S 102 geschlossen.
Für geden Magnetkopf findet daher eine Mittelwertbildung des Fehlersignals aus der
augenblicklichen Fehlergröße am Ausgang des Differenzverstärkers 31 und der Ladung
der Speicher 101 bzw. 102 statt. Dieser über eine halbe Kopfradumdrehung gemittelte
Fehler wird der Addierstufe 39 zugeführt.
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In gleicher Weise wird das Fehlersignal der Speichereinrichtung 36
zugeleitet. Die 52 Speicherplätze 201 bis 252 entsprechen der Anzahl der Zeilen
in einer Spur. Sie werden mittels der zugehörigen Schalter S 201 bis S 252 nacheinander
mit Zeilenfrequenz aktiviert entsprechend dem Stand des abtastenden Magnetkopfes
auf der Spur. Dieses Fehlersignal wird ebenfalls
der Addierstufe
39 zugefiihrt. Der einmal pro 625 Zeilensequenz (11 x 52 Zeilen + 1 x 3 Zeilen =
625 Zeilen) benötigte Fehlerspannungswert 53 entsteht durch Wiederholung des Wertes
52.
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Schließlich wird das Fehiersignal vom Ausgang der Stufe 31 über den
Integrator 34 der Speichereinrichtung 37 mit 625 Speicherplätzen 1001 bis 1625 zugeführt.
Jedem Speicherplatz ist ein Speicherschalter S 1001 bis S 1625 zugeordnet. Enstprechend
der Prämisse, daß die Zeilenanfänge aufeinanderfolgender Spuren gegenüber der Bandkante
verschoben sind, werden die Speicherschalter zur Gewinnung des Fehlerverlaufes zwischen
den Zeilen n und n + 1 nach dem Schema
| n |
| (n + 1) + 5 ~ 104 |
| (n + 1) + 4 ~ 104 |
| (n + 1) + 3 ~ 104 Zwischenwerte |
| (n + 1) + 2 ~ 104 |
| (n + 1) + 1 . 104 |
| n + 1 |
geschlossen. Aus dem so dem Speicher 37 entnommenen Fehlerwerten wird im Rampenformer
38 ein geschlossener Kurvenzug gebildet. Das auf diese Weise entstandene Signal
beaufschlagt die Addierstufe 39.
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Die durch die Fernsehnorm vorgegebene Austastung der Farbsynchronsignale
(Burst) im Bereich der vertikalen Austastung muß im Ablaufschema berücksichtigt
werden: 1. Die Speichereinrichtung 37 wird um die Anzahl der ausgetasteten Burste
vermindert.
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2. Die fehlenden Meßpunkte werden bei der Rampenformung 38 durch Interpolation
der jeweils benachbarten Meßpunkte gewonnen.
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Die am Ausgang der Addierstufe anstehende zeitlich veränderliche Fehlerspannung
steuert den steuerbaren Amplituden-Frequenzgang-Entzerrer 28 im Sinne einer Fehlerverringerung.
Damit werden Fnrbsättigungsfehler aufgrund der o.g. Fehlerursachen im wiedergegebenen
Bild weitgehend beseitigt. Auf diese Weise gelingt es, den aus unterschiedlichen
Kopf-Band-And.ruckverhältnissen resultierenden Amplituden-Frequenzgangfehler, den
sogenannten Chromafehler, sechsmal innerhalb einer Zeile, und zwar einmal aus dem
aktuellen Amplitudenvergleich des Farbsynchronsignals und fünfmal aus den entsprechenden
Vergleichen vorausgegangener Zeilen in ähnlicher Lage zur Bandkante, zu bestimmen.