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Videorecorder mit verbesserter Tonwiedergabe
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Bei Videorecordern ist es bekannt, das Videosignal durch Frequenzmodulation
eines Bildträgers auf sogenannten Schrägspuren aufzuzeichnen, die unter einem Winkel
von ca. 60 schräg zur Längsrichtung des Bandes verlaufen. Dabei ist vorzugsweise
entlang einer derartigen Schrägspur jeweils ein Halbbild aufgezeichnet. Aufzeichnung
und Abtastung erfolgen mit zwei Köpfen, die jeweils abwechselnd die Schrägspuren
abtasten.
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Bei derartigen Geräten wird das Tonsignal auf einer parallel zur Bandkante
verlaufenden Längs spur mit einer Breite von etwa 1 mm mit einem feststehenden Kopf
aufgezeichnet und abgetastet. Für die Aufzeichnung und Abtastung des Tonsignals
ist also die Längsgeschwindigkeit des Bandes und nicht die wesentlich höhere Relativgeschwindigkeit
zwischen Kopf und Band auf den Schrägspuren entscheidend. Die Längsgeschwindigo
keit des Bandes ist in der Praxis zur Vergrößerung der Gesamtspieldauer eines Bandes
auf Werte in der Größenordnung
von 2 cm/s verringert worden. Diese
geringe Relativgeschwin digkeit zwischen dem Band und dem Tonkopf hat einen nachteiligen
Einfluß auf die Qualität des aufgezeichneten Tonsignals.
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Eine Hifi-Qualität läXt sich bei dieser geringen Relativgeschwindigkeit
praktisch nicht mehr erreichen. Das aufgezeichnete Tonsignal hat nur noch eine Bandbreite
von etwa 70 Hz bis 7-10 KHz. Wegen der geringen Breite der Längsspur ergibt sich
auch ein relativ schlechter Störabstand. Dieser wird bei der Aufzeichnung von zwei
Tonsignalen für Stereo-Wiedergabe durch die dann notwendige Halbierung der Breite
der Längs spur noch schlechter.
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Es ist an sich denkbar, ähnlich wie bei der Bildplatte auch das Tonsignal
zusammen mit dem Bildträger auf den Schrägspuren aufzuzeichnen. Eine solche Lösung
konnte jedoch in der Praxis bisher nicht erfolgreich realisiert werden. Einerseits
ist der verfügbare Frequenzbereich bereits voll ausgenutzt.
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Der Bereich von etwa 0-1,3 MHz wird von dem in der Frequenz herabgesetzten
quadraturmodulierten Farbträger und der Rest des Frequenzbereiches durch das Frequenzspektrum
des modulierten Bildträgers eingenommen. Eine Aufzeichnung eines Tonträgers in der
noch vorhandenen schmalen Frequenzlücke zwischen dem modulierten Farbträger und
dem Frequenzspektrum des Bildträgers ist durch die notwendigen steilen Filterflanken
für den Farbträger und den Bildträger wegen der auftretenden Phasen- und Gruppenlaufzeitfehler
praktisch nicht möglich.
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Andererseits entsteht bei der Aufzeichnung des Tonsignals auf den
Schrägspuren bei der Wiedergabe eine beträchtliche Störung durch den Kopfwechsel.
Bei der Bildwiedergabe stört der Kopfwechsel nicht, weil er während der Vertikalaustastlücke
erfolgt. Bei der Wiedergabe des Tonsignals wird jedoch dieser Kopfwechsel als störendes
Geräusch hörbar, weil durch den Kopfwechsel die Abtastung des z.B. einem Träger
aufmodulierten Tonsignals vom Band jeweils mit 50 Hz kurzzeitig unterbrochen ist.
Die dadurch entstehenden nadelförmigen Störimpulse mit einer Grundfrequenz von 50
Hz und einem
großen Anteil an Oberwellen erzeugen bei der Tonwiedergabe
ein kontinuierliches Störgeräusch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufzeichnung des Tonsignals
auf den Schrägspuren mit guter Qualität und ohne Störung durch den Kopfwechsel zu
ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Er findung
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis. Die durch den Kopfwechsel
im wiedergegebenen Ton auftretenden Störungen liegen bei niedrigen Frequenzen, insbesondere
bei 50 Hz und zugehörigen Oberwellen. Diese niedrigen Frequenzen werden bei der
erfindungsgemäßen Lösung bei der Wiedergabe abgesenkt, während das Übertragungsmaß
für das Tonsignal, gemessen über Aufnahme und Wiedergabe, unverändert bleibt. Auf
diese Weise wird somit der Störabstand des Tonsignais gegenüber den durch Kopfwechsel
bedingten Störungen verbessert. Durch die entsprechende Maßnahme bei hohen Frequenzen
des NF-Frequenzban des wird auch das Rauschen bei diesen hohen Frequenzen ver ringert.
Dadurch, daß die Anhebungen in der Verstärkung bei den tiefen und den hohen Frequenzen
konstant ist und nicht in Abhängigkeit vom Signal geregelt wird, ergeben sich auch
keine Probleme bei Regelzeitkonstanten, wie sie bei bekannten Kompander-Systemen
zur Rauschverminderung auftreten Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand
der Zeichnung erläutert. Darin zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild fur die Aufnahme,
Figur 2 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe, Figur 3 den Frequenzgang bei der
Aufnahme, Figur 4 den Frequenzgang bei der Wiedergabe und Figur 5 den Gesamt-Frequenzgang
für Aufnahme und Wiedergabe.
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In Figur 1 gelangt das FBAS-Signal zu dem Verstärker 1. Dieser liefert
einerseits den modulierten PAL-Farbträger mit einer Frequenz von 4,43 MHZ, der in
dem Filter 2 ausgewertet und in dem Frequenzumsetzer 3 auf eine Frequenz von 0,63
MHz herabgesetzt wird. Dieser in der Frequenz herabgesetzte Farbträger gelangt auf
die Addierstufe 4. Das Leuchtdichtesignal Y vom Verstärker 1 wird in dem Frequenzmodulator
5 einem Bildträger aufmoduliert, der über das Filter 6 ebenfalls zu der Addierstufe
4 gelangt. Das Filter 6 hat zwei Sperrstellen innerhalb des FM-Frequenzspektrums
bei den Frequenzen 1,7 MHz und 1,9 MHz. Ein NF-Tonsignal NFI gelangt auf den Verstärker
7, der einen M-förmigen Frequenzgang mit einem Minimum in der Mitte des NF-Frequenzbandes
aufweist. Das derart in der Amplitude vorverzerrte Signal NFl gelangt auf eine Stufe
8, die eine Preemphasis im Sinne einer Amplitudenabhebung der höheren Frequenzanteile
bewirkt. Die Zeitkonstante der Stufe 8 beträgt etwa 50/us. Das derart verzerrte
Signal NF1 wird in dem FM-Modulator 9 einem Tonträger von 1,7 MHz aufmoduliert,
der ebenfalls zu der Addierstufe 4 gelangt. Ein zweites Tonsignal NF2 wird in der
gleichen Weise über den zur Amplituden-Vorzerrung dienenden Verstärker 10, die Stufe
11 und denFM-Modulator 12 der Addierstufe 4 zugeführt. Der Modulator 12 erzeugt
einen mit dem Signal NF2 frequenzmodulierten Tonträger mit der Frequenz von 1,9
MHz. Das Ausgangssignal der Addierstufe 4 enthält also den in der Frequenz herabgesetzten
quadraturmodulierten PAL-Farbträger von 0,63 MHz, den mit dem Leuchtdichtesignal
Y frequenzmodulierten Bildträger, den mit dem Signal NF1 frequenzmodulierten ersten
Tonträger von 1,7 MHz und den mit dem Signal NF2 frequenzmodulierten zweiten Tonträger
mit der Frequenz von 1,9 MHz. Dieses Signalgemisch wird vom Ausgang der Addierstufe
4 dem Videokopf 13 zur Aufzeichnung auf Schrägspuren des Magnetbandes 14 zugeführt.
In der Praxis ist der Videokopf 13 durch zwei Videoköpfe realisiert, die von Halbbild
zu Halbbild abwechselnd Schrägspuren auf einem Magnetband schreiben und lesen.
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In Figur 2 sind die beiden Videoköpfe 13a und 13b dargestellt, die
über Vorverstärker 15,16 die Signale zu dem Umschalter 17 liefern, der jeweils am
Ende einer Schrägspur, d.h. nach jedem Halbbild, zwischen den beiden Köpfen 13a
und 13b umschaltet.
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Das dadurch gewonnene Signal wird über den Verstärker 18 den beiden
Filtern 19,20 zugeführt, die in ihrem Frequenzgang so ausgebildet sind wie die Filter
2 und6 in Figur 1. Das Filter 19 liefert den in der Frequenz herabgesetzten Farbträger,
dessen Frequenz in dem Frequenzumsetzer 21 wieder auf die PAL-Farbträgerfrequenz
von 4,43 MHz umgesetzt wird. Dieser Farbträger gelangt zu der Addierstufe 22. Das
Signal am Ausgang des Filters 20 wird in dem FM-Demodulator 23 demoduliert, der
das Leuchtdichtesignal Y zu der Addierstufe 22 liefert, Die Addierstufe 22 liefert
an ihrem Ausgang wieder das FBAS-Sig nal, das dem Verstärker 1 in Figur 1 zugeführt
wurde.
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Die Signale von den Ausgängen der Verstärker 15,16 werden über zwei
Verstärker 24,25 der Addierstufe 26 zugeführt. Der Verstärker 24 hat den Verstärkungsfaktor
1 und der Verstärker 25 den Verstärkungsfaktor 2. Durch diese unterschiedliche Verstärkung
der Signale von den beiden Videoköpfen 13a und 13b wird erreicht, daß zum Zeitpunkt
des Kopfwechsels bei gleichzeitiger Abtastung durch beide Videoköpfe durch Kompensation
der trägerfrequenten Signale aufgrund einer Gegenphase keine Signaleinbrüche entstehen
können. Diese Lösung ist näher beschrieben in der DE-OS 31 10 968. Das Ausgangssignal
der Addierstufe 26 wird den Filtern 27,28 zugeführt, die auf die Frequenzen 1,7
>1Hz und 1,9 >1Hz abgestimmt sind und die beiden frequenzmodulierten Tonträger
selektiv auswerten. Die beiden Tonträger werden in FM-Demodulatoren 29,30 demoduliert.
Deren Ausgangssignale werden den Dphasis-Stufen 31,32 zugeführt, die die Preenphasis
in den Stufen 8,11 in Figur 1 ausgleichen.
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Die Tonsignale von den Ausgängen der Stufen 31,32 werden Ver stärkern
33,34 zugeführt. Der Frequenzgang dieser Verstärker ist invers zu den Frequenzgängen
der Verstärker 7,10, so daß
an den Ausgängen der Verstärker 33,34
in der Amplitude entzerrte Tonsignale NFl und NF2 stehen.
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Figur 3 zeigt den Frequenzgang des NF-Tonsignals für die Aufnahme
wie er durch die Verstärker 7,10 in Figur 1 erreicht wird. In der Mitte des NF-Frequenzbandes,
bei 7,5 KHz, beträgt der Verstärkungsfaktor 1. Der Verstärkungsfaktor steigt zu
tiefen Frequenzen hin linear an und hat bei etwa 30 Hz den Wert 4. Ebenso steigt
der Verstärkungsfaktor zu hohen Frequenzen hin linear an und hat bei 15 KHz ebenfalls
den Wert 4.
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Figur 4 zeigt den zu Figur 3 inversen Frequenzgang, wie er durch die
Verstärker 33,34 in Figur 2 erreicht wird. Es ist ersichtlich, daß die Signale bei
tiefen Frequenzen in der Amplitude beträchtlich abgesenkt werden. Dadurch werden
auch die durch den Kopfwechsel bewirkten Störungen, die bei diesen tiefen Frequenzen
von 50 Hz und deren Oberwellen liegen, gegenüber dem Nutzsignal entsprechend abgesenkt.
Das gleiche gilt für die hohen Frequenzen des NF-Frequenzbandes.
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Figur 5 zeigt den Frequenzgang für die Nutzsignale NF1 und NF2 für
Aufnahme und Wiedergabe zusammen. Durch die inverse Ausbildung der Frequenzgänge
gemäß Figur 3, 4 ergibt sich in erwünschter Weise wieder ein Frequenzgang mit konstantem
Verstärkungsfaktor über den ganzen NF-Frequenzbereich.
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Die bei der Aufnahme wirksame Amplitudenanhebung bei den niedrigen
und den hohen Frequenzen des NF-Frequenzbandes hat, abgesehen von den Störungen
durch den Kopfwechsel, noch folgenden Vorteil. Signalanteile mit niedrigen und hohen
Frequenzen des NF-Frequenzbandes haben statistisch gesehen eine relativ kleine Amplitude.
Der Aussteuerbereich des Magnetbandes wird daher für diese Signalanteile nicht voll
ausgenutzt, so daß sich eine schlechte Dynamik und ein geringer Störabstand ergeben.
Durch die Amplitudenanhebung bei diesen Signalanteilen werden nun die Aussteuerung
und damit der
Störabstand verbessert. Dies ist besonders deutlich
aus Figur 3 ersichtlich. Durch die Amplitudenanhebung der Signalanteile bei niedrigen
und hohen Frequenzen wird das Amplitudenverhältnis zwischen diesen Signalanteilen
und dem konstanten Rauschpegel auf Magnetband vergrößert.
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Die Verstärker 7,10,33,34 sind vorzugsweise als Operationsverstärker
ausgebildet, die die gezeigte frequenzabhängige Verstärkung aufweisen. Ein an diese
Verstärker anschließender gegengekoppelter Verstärker kann die FM-Modulatoren 9,12
vor Übersteuerung schützen.
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Die mit den Signalen NF1 und NF2 modulierten Tonträger körnern auch
andere Frequenzen haben, z.B. 1,07 >1Hz und 1,31 MHz.
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Diese Frequenzen ergeben sich, wenn in einem PAL-Farbfernsehempfänger
die beiden Stereoton-ZF-Träger von 5,5 >1Hz und 5,74 MHz mit dem PAL-Farbträger
von 4,43 >1Hz gemischt werden.
L e e r s e i t e