DE3143184A1

DE3143184A1 - Verfahren und vorrichtung zur signalaufzeichnung und/oder -wiedergabe

Info

Publication number: DE3143184A1
Application number: DE19813143184
Authority: DE
Inventors: Hisayoshi Moriwaki; Kenji Ebina Kanagawa Nakano; Hidemichi Tokyo Shirai
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1982-06-09
Also published as: NL8104959A; US4442461A; GB2086692B; CA1192302A; JPS5778288A; GB2086692A; FR2493656A1

Description

3 Ί 4 ό Ί ö

Verfahren und Vorrichtung zur Signalaufzeichnung und/ oder -wiedergabe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen eines Videosignals und/oder zum Wiedergeben des so aufgezeichneten Videosignals. Die Erfindung betrifft insbesondere das Aufzeichnen und/

ein oder Wiedergeben eines Videosignals_/ in dem/Digitalinformationssignal wie eine digitale Form des Audioabschnittes das das Videosignal begleitet/ in einem Abschnitt des Austastintervalls des Videosignals aufgezeichnet ist.

Das herkömmliche Aufzeichnen eines Videosignals und eines zugeordneten Audiosignals auf Band unter Verwendung eines Videobandgerätes (VTR) umfaßt das Aufzeichnen des Videosignals mittels eines Drehkopfes in einer Folge paralleler Spuren unter schrägem Winkel zur Richtung des Bandtransportes und das Aufzeichnen des zugeor-

dneten Audiosignals mittels mindestens einem festen Kopf in mindestens einer Längsspur in Richtung des Bandtransports. Beim Abspielen tasten die Drehköpfe die Videospur ab zum Erzeugen eines wiedergegebenen Videosignals, während der mindestens eine feste Kopf das aufgezeichnete Audiosignal aufnimmt.

Haushalts-VTR wurden vor kurzem derart verbessert, daß hochdichte Aufzeichnung möglich ist, um Langspielbetrieb zu ermöglichen. Das heißt, die Aufzeichnungstechniken für Haushait-VTR haben die Verwendung eines lang- samen Bandgeschwindigkeit ermöglicht, derart, daß mehrere Stunden an Videoprogramm auf einer einzigen Videokassette aufgezeichnet werden können. Insbesondere haben bei Langspielaufzeichnungen viele Haushalt-VTR eine Bandtransportgeschwindigkeit von lediglich einem oder zwei cm pro Sekunde.

^ Wenn jedoch die Bandtransportgeschwindigkeit niedrig ist, wie während der Langspielaufzeichnung und des -Äbspielens, werden die Audiospuren auch vor den festen Köpfen ■"■° mit niedriger Geschwindigkeit vorbeigezogen, weshalb die aufgezeichneten und abgespielten Audiosignale keine befriedigenden Frequenz- und Rausch-Charakteristiken haben können.

Zur Überwindung dieses Nachteils ist es möglich, das Audiosignal in den schrägen Videospuren aufzuzeichnen, beispielsweise durch Umsetzen des Audiosignals in ein impulscodemoduliertes (PCM-) Digitalsignal und durch Einfügen dieses PCM-Signals in Horizontalaustastintervalle des Videosignals.

Bei dem hochdichten Aufzeichnen eines Videosignals wird zum Erreichen eines befriedigenden Rauschverhältnisses in dem wiedergegebenen Videosignal eine Vorverzerrung

30

(p]e-emphasis) auf das Videosignal beim Aufzeichnen und wird entsprechend eine Entzerrung (de-emphasis) beim Abspielen auf das Videosignal ausgeübt Jedoch ist das Ausmaß an Voverzerrung_/ die für das Videosignal erforderlich ist um ein optimales Rauschverhältnis zu erreichen, '

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nicht notwendigerweise kompatibel mit dom zugeordneten PCM-Signal. Beispielsweise wird zum Erreichen optimaler Bildqualität eine Vorverzerrung von einigen zehn dB in der Nähe von 2MHz ausgeübt im Vergleich zu ° niederen Frequenzen. Jedoch kann, eine solche starke Vorverzerrung eine ernsthafte Phasenanderung bei dem PCM-Signal auslösen, die nicht durch eine entsprechende Entzerrung während des Abspielens korrigiert werden kann. Daher wird, wenn es dieser Vorverzerrung und Entzerrung ausgesetzt ist, das PCM-Signal so verzerrt, daß die Audioinformation während des Abspielens nicht mehr genau extrahiert werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines Videosignals anzugeben, bei denenunter Vermeidung der erwähnten Nachteile eine richtige Extraktion der Audiosignale möglich wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthältein Videosignal, das regelmäßig beabstandete Austastintervalle besitzt, die sich mit Videoinformationsintervallen abwechseln, die Videoinformation enthalten, impulscodemodulierte Digitalinformation in einen Abschnitt jedes Austast-

intervalls eingesetzt. Die Videoinformation ist mit einem Ausmaß an Vorverzerrung versehen, die.so gewählt ist, daß ein optimales Rauschverhältnis beim Wiedergeben erreicht ist, während die Digitalinformation mit einem anderen unabhängigen Ausmaß an Vorverzerrung versehen ist, um ein optimales Rauschverhältnis dafür beim Wiedergeben zu erhalten, jedoch ohne irgendeine unkorrigierbare Phasenverzerrung einzuführen. Die vorverzerrte Digitalinformation ist in Abschnitte wie den hinteren Schwarzschultern der Austastintervalle eingefügt und das sich 35

ergebende Signal wird auf einem Träger aufgebracht, wie durch Aufzeichnen auf ein Magnetmedium. Zum Aufnehmen einer ausreichenden Bitzahl des Digitalinformationssignals werden der Standardsynchronimpuls ( ζ. Β, 4, 76 μ5) und das hintere Standard-Schwarzschulterintervall (z. B. 4,44 με) des Austastintervalls durch einen verkürzten Syn-chronimpuls (z. B. 2 \is) und ein verlängertes hinteres Schwarz schul terintervall (z. B. 7,2 las) ersetzt» Während der Wiedergabe wird das aufgezeichnete Signal aufgenommen, wird das digitale Informationssignal von der Videoinformation abgetrennt und wird jedes von Di-,,-gitalinformationssignal und Videoinformation einem jeweiligen Ausmaß an Entzerrung unterworfen.

Ein hochqualitatives Stereosignal kann gemäß der Erfindung durch Abtasten jedes von linkem und rechtem Kanal während eines Horizontalabtastintervalls, durch Bilden erster und zweiter Digitalworte entsprechend den Abtastungen von linkem und rechtem Kanal und durch BiI-

den zur Verwendung als aufgezeichnetes Digitalinformationssignal eines Fehlerkorrekturblocks,der aus den ersten und zweiten Worten und einem zugeordneten Fehlerkorrekturprüfwort gebildet ist, aufgezeichnet werden. Eine Verschachtelungsteehnik kann zum Schutz gegen Burst-

fehler in dem Digitalsignal verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 schematisch in Aufsicht einen herkömmlichen Spurverlauf auf einem Magnetband, bei dem ein Audiosignal in einer Längsspur aufgezeichnet ist, 35

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Figur 2Α bis 2C Signalverläufe, die dem Verfahren gemäß der Erfindung zugeordnet sind,

Figur 3 schematisch ein Blockschaltbild eines Ausfüh-B

rungsbeispiels einer Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 4A bis 4G Signalverläufe zum Erläutern des Betriebes der Vorrichtung gemäß Figur 3,

Figur 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Vorverzerrung, die gemäß der Erfindung ausgeübt ist,

Figur 6 schematisch ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 7A bis 71 Signalverläufe zum Erläutern des Betriebes der Vorrichtung gemäß Figur 6,

Figur 8 eine Darstellung der Fehlerrate gegenüber der Bitrate für das Aufzeichnen von PCM-Signalen, die zum Erläutern der Vorteile der Erfindung verwendet wird.

Wie das anhand Figur 1 erläutert werden wird, zeichnet, wenn ein Videosignal und ein zugeordnetes Audiosignal mittels eines herkömmlichen VTR aufzuzeichnen sind, 3Q ein Drehkopf das Videosignal in einer Folge von parallelen schrägen Spuren auf, während ein fester Kopf die Audiosignale in einer Längsspur parallel zur Richtung des Bandtransportes aufzeichnet. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden ein erster und ein

» β

4> (I U

zweiter Kanal eines zweikanaligen stereophonen Audiosignals in getrennten Längsspuren nahe einem oberen Rand des Bandes aufgezeichnet. Steuersignale werden in einer Steuerspur aufgezeichnet, die nahe dem unteren Rand des Bandes angeordnet ist.

Wie bereits erwähnt, leidet, wenn die Bandtransportgeschwindigkeit außerordentlich niedrig ist, wie beispielsweise beim hochdichten Langspiel-Aufzeichnen unter Verwenden eines Haushaits-VTR, die Qualität des in den Längs-Audiospuren aufgezeichneten Audiosignals sehr stark und kann kein Schall mit guter Tonqualität von dem Band wiedergegeben werden.

Zur Überwindung dieses Problems ist vorgeschlagen, das Audiosignal als impulscodemoduliertes Digitalsignal (PCM-Signal) aufzuzeichnen, das dem Videosignal überlagert ist. Wenn dies jedoch durchgeführt wird, muß Sorge dafür getragen werden, daß eine Verarbeitung des

^ Videosignals wie dessen Vorverzerrung nicht das digitale PCM-Audiosignal zerstört oder beeinträchtigt.

Bei der Vorgehensweise gemäß der Erfindung genügt es, das digitale PCM-Audiosignal in den hinteren Schwarzschulterabschnitt der Horizontalaustastintervalle des Luminanz- oder Leuchtdichtesignales einzufügen, wie das mit Bezug auf die Figuren 2A bis 2C näher erläutert wird.

Bei einem Standard-NTSC-Fernsehrundfunksystem, im fol-

genden lediglich als Standardsystem bezeichnet, wie das in Figur 2A dargestellt ist, besitzt das Horizontalaustastintervall eine Breite von 10,47 \is, einen Synchronimpuls HD mit 4,76 μ s und eine hintere Schwarzschulter

mit 4,44 μ s. Wenn es auch vorzuziehen ist, das digitale 35

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*■ PCM-Audio signal an der hinteren Schwarzschulter einzufügen, so ist dessen Periode mit 4,44 μ s jedoch zu kurz, um genügend Bit für das Aufzeichnen und Wiedergeben eines zuverlässigen hochqualitativen Audiosignals aufzunehmen bzw. zu speichern. Folglich wird das Horizontalaustastintervall wie gemäß Figur 2B modifiziert.

Zum Aufnehmen einer ausreichenden Anzahl von PCM-Bit wird der Horizontalsynchronimpuls HD durch einen verkürzten Synchronimpuls, hier mit 2 μ s, ersetzt. Folglich wird die hintere Schwarzschulter auf eine Breite von 7,2 μ s erweitert, was ausreichend breit ist, um PCM-Daten mit 31 Bit aufzunehmen, wie das in Fig. 2C dargestellt ist. Daher wird bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung das digitale PCM-Audiosignal diesen erweiterten hinteren Schwarzschulter-Abschnitten überlagert und wird in den schrägen Spuren aufgezeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufzeichnen der Video- und Audiosignale gemäß der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt.

Bei dieser Vorrichtung wird ein Farbvideosignal einem

Videoeingangsanschluß 11 zugeführt, während links- und rechtskanalige Audiosignale einem links- bzw. einem rechtskanaligen Audioanschluß 12L bzw. 12R zugeführt werden.

Das Farbvideosignal schreitet von dem Eingangsanschluß 11 über einen Videoverstärker 13 zu einem Luminanz/Chrominanz-Trennglied (Y/C-Trennglied). Letzteres führt ein abgetrenntes Luminanz- oder Leuchtdichtesignal Y zu einer

Klemmschaltung 15, in der der Schwarzwertpegel des Lumi-35

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nanzsignals Y auf einen konstanten Pegel geklemmt wird. Das geklemmte Luminanζsignal Y wird dann einem Doppelbegrenzer 16 zugeführt, der die Standard-Horizontalsynchronimpulse HD entfernt, wobei das Luminanzsignal Y ohne Horizontalsynchronimpulse HD einem Mischer 17 zugeführt wird.

Während_dessen wird das Luminanζsignal Y auch vom Verstärker 13 einem Hörizontalsynchronsignal-Trennglied 18 zugeführt, der den Horizontalsynchronimpuls HD zu einem ZeitSteuersignalgenerator 19 führt. Ein Zeitsteuer signal, das mit der Vorderflanke des Standard-Horizontal synchronimpulses HD übereinstimmt, wird einem Schmalsynchronimpulsgenerator 20 zugeführt, der schmale ver-

kürzte Impulse HD„ mit einer Impulslänge von 2 μ s erzeugt, wie das in Fig. 4a dargestellt ist. Die verkürzten Synchronimpulse HD werden dann dem Mischer 17 zugeführt zum Einfügen in das Luminanzsignal anstelle der Standardsynchronimpulse HD. Der Mischer 17 erzeugt daher

ein Luminanζsignal Y_n, in dem die Standard-Horizontalsynchron impulse HD und die hinteren Standard-Schwarzschulterintervalle durch verkürzte Horizontalsynchronimpulse HD_n ersetzt sind, an die sich verlängerte hintere Schwarzschulterintervalle mit 7,2 μ s anschließen.

Eine Video-Vorverzerrerschaltung 21 übt auf das Luminanz signal Y_n ein Ausmaß an Vorverzerrung aus, das für die Rauschverringerung in dem aufgezeichneten Luminanzsignal geeignet ist. Das vorverzerrte Videosignal wird dann

einer Kombinierschaltung 22 zugeführt sowie dann einem Frequenzmodulator 23,in dem das Signal frequenzmoduliert wird und einer Chrominanzkombinierschaltung 24 zugeführt wird.

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Die Chrominanzkomponente C des Videosignalgemisches schreitet von dem Trennglied 14 zu einem Frequenzumsetzer 25 weiter, der die Trägerfrequenz des Chrominanzsignals C von einer Standardfrequenz von 3,5 MHz auf eine niedrigere Frequenz von beispielsweise 688 KHz umsetzt. Das so auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzte Chrominanzsignal wird der Kombinierschaltung 24 zur Mischung mit dem frequenzmodulierten Luminanzsignal Y_M zugeführt. Das aus dem frequenzmodulierten Luminanz-

signal Y_n und der frequenzumgesetzten Luminanzkomponente C gebildete Farbvideosignalgemisch wird einem Aufzeichnungsverstärker 26 zur Aufzeichnung auf einem Magnetband mittels eines Drehmagnetkopfes 27 zugeführt.

Gleichzeitig schreiten die links- und rechtskanaligen Audiosignale von den Eingangsanschlüssen 12L und 12R zu jeweiligen Audioverstärkern 31L und 31R und dann zu jeweiligen Kompressionsschaltungen 32L und 32R weiter. Die letzteren Schaltungen dienen zum Komprimieren des dynamischen Bereiches der links- und rechtskanaligen Audiosignale derart, daß dann, wenn der Pegel des Eingangssignals niedrig ist, das Quantisierungsintervall fein ist und irgendein Quantisierungsfehler klein

wird und da JB dann, wenn der Pegel des Eingangs sign als 25

hoch ist, das Quantisierungsinterval1 grob wird und irgendwelche entsprechenden Quantisierungsfehler relativ groß sind. Da jedoch die größeren Quantisierungsfehler auftreten, wenn das Audiosignal relativ laut ist, sind solche Fehler weniger merkbar.

Die so komprimierten Audiosignale schreiten zu Zusammensetzerrpder Mischern 33L bzw. 33R weiter. Ein Zittersignalgenerator 34 gibt ein Zittersignal· an die Mischer 33L und 33R ab zum jeweiligen Addieren zu den komprimierten Audiosignalen. Dieses Zittersignal dient zum

Verbessern des RauschabStandes durch Streuen von Quantisierungsrauschen über das Audiospektrum, derart, daß das Quantisierungsrauschen weniger merkbar wird. Die links- und rechtskanaligen Audiosignale schreiten dann über jeweilige Tiefpaßfilter 35L und 35R (TPF) zu jeweiligen Abtastspeichern 36L und 36R-(S/H) weiter, per Zeitsteuersignalgenerator 19 gibt den 1inkskanaligen Abstastimpuls SP- (Figur 4B) beim Einsetzen jedes HorizontalIntervalls und gibt auch einen rechtskanaligen Abtastimpuls SP_R (Figur 4C) am Beginn der zweiten Hälfte jedes Horizontalintervalls ab. Diese Signal SP₁. und SP₀ werden jeweils den Abtastspeichern 36L bzw. 36R so zugeführt, daß letztere die jeweiligen links- und rechtskanaligen Audiosignale einmal pro jedem HorizontalIntervall abtasten. Folglich sollten die Tiefpaßfilter 35L und 35R ihre Abfallfrequenz oder Grenzfrequenz so gewählt haben, daß Frequenz zen größer als die Hälfte der Horizontalfrequenz (Frequenzen über etwa 8 kHz) beseitigt werden.

Die Abtastspeicher 36L und 36R besitzen Ausgänge, die jeweiligen Eingängen eines Schalters 37 zugeführt sind, der mit einem Schaltsignal S_TT5 (Fig. 4D) vom Zeitsteuersignalgenerator 19 versorgt ist. Dieses Schaltsignal S_LR ist während der ersten Hälfte jedes HorizontalintervaIls auf hohem Pegel und ist während der zweiten Hälfte davon auf niedrigem Pegel, derart, daß der Schalter 37 mit dem linkskanaligen Abtastspeicher 36L während der ersten Hälfte jedes Horizontalintervalls und mit dem rechtskanaligen Abtastspeicher 36R während der zweiten Hälfte jedes Horizontalintervalls verbunden ist. Die abgetasteten Ausgangssignale der Abtastspeicher 36L und 3 6 R werden dann sequentiell vom Schalter 37 einem AntiLog/Diqital-Umsetzer 38 (A/D) zugeführt, der diese Ausgangssignale in parallele Datenworte mit 8 Bit umsetzt. Ein Paral-

nc .

lel/Serienumsetzer 39 setzt die Datenworte vom Umsetzer

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38 in serielle Form um und führt die seriellen Worte einem Fehlerkorrekturcodierer 40 zu. Im letzterem wird ein zyklischer Blockprüfcode (CRCC) mit 15 Bit zur Fehlerkorrektur gebildet und den 8 Bit der linkskanaligen Datenworte und den 8 Bit der rechtskanaligen Datenworte zum Erzeugen eines Fehlerkorrekturdatenblocks mit 31 Bit hinzugefügt, wie in Figur 2C dargestellt, der dann in den verlängerten hinteren Schwarz schulterabschnitt des Luminanzsignals Y„ eingefügt werden kann. Bevor dies durchgeführt wird, verschachtelt jedoch eine Aufzeichnungssignalformerschaltung 400 den Datenblock mit 31 Bit mit entsprechenden Bit anderer Datenblöcke, derart, daß Burstfehler wie solche aufgrund eines Datenausfalls beim Abspielen kompensiert werden können. Um dies zu erreichen, enthält die Aufzeichnungssignalformerschaltung 400 einen Busschalter 31, der mit dem Fehlerkorrekturcodierer 40 gekoppelt ist,einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM 42, eine Steuerschaltung 43, die ein Steuersignal S (Fig. 4E) zu dem Datenbus und ein Adreßsignal zu dem RAM.

42 abgibt, und eine Verknüpfungsschaltung 45 zum Steuern der Zufuhr von Taktimpulsen zu einem Schieberegister 44.

Während der ersten Hälfte jedes Horizontalintervalls während der das Steuersignal S^₁, auf hohem Pegel ist, koppelt der Busschalter 41 den Fehlerkorrekturcodierer 40 mit dem RAM 42 und wird ein 31-Bit-Fehlerkorrekturdatenblock in eine bestimmte Speicheradresse in dem RAM 42 eingeschrieben. Dann, während der zweiten Hälfte des Horizontalintervalls, bei dem das Steuersignal S auf niedrigem Pegel ist, koppelt der Busschalter 41 den RAM 42 mit einem Dateneingang des Schieberegisters 44. Zu diesem Zeitpunkt wird das Adreß — signal von der Steuerschaltung 43 zyklisch geändert, derart, daß das von dem

RAM 42 ausgelesene Digitalsignal einen 3T-Bit-Fehlerkor-35

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rekturdatenblock in bitverschachtelter Form enthält.

Es reicht beispielsweise aus, eine bitverschachtelte Länge von acht Horizontalperioden zu verwenden. Daher ^ sind bei diesem Beispiel zum Beenden eines Verschachtelungszyklus des Digitalsignals mit 31 Bit, 31 χ 8 = 248 Horizontalintervalle erforderlich.

Während der zweiten Hälfte jeder Horizontalperiode, wenn der verschachtelte 31-Bit-Fehlerkorrekturdatenblock von dem RAM 4 2 ausgelesen wird, erreicht weiter ein Steuersignal S_ (Fig. 4F) von der Steuerschaltung 33, daß die Verknüpfungsschaltung 35 einen Einschreibtaktimpuls mit Frequenz f₁ dem Schieberegister 44 zuführt, derart,

daß der 31-Bit-Datenblock darin gesammelt wird.

In der ersten Hälfte des nächstfolgenden Horizontalintervalls erreicht das Steuersignal S_IQ, daß die Verknüpfungsschaltung 45 Auslesetaktsignale der Frequenz f_ dem

Schieberegister 44 zuführt. Hier ist die Auslesetaktfrequenz f~ so gewählt, daß 31 Taktsignale davon während des erweiterten hinteren Schwarzschulterabschnittes mit 7,2 μ s (Fig. 4G) auftreten. -

Von dem Schieberegister 44 werden die Datenblöcke als impulscodemoduliertes Signal einem PCM-Vorverzerrer 46 zugeführt, der das PCM-Signal mit einem Ausmaß an Vorverzerrung abgibt, die zum Aufzeichnen und Abspielen des PCM-Signals geeignet ist. Dann wird das vorverzerrte PCM-Signal der Kombinierschaltung 22 zugeführt zum Einfügen in das Luminanzsignal Y_n während des erweiterten hinteren SchwarzSchulterabschnittes d©sen Horizontalaustastintervalle O

β · ο " a «

Gemäß der Erfinduno sind das Luminanzsiqnal Y., und das PCM-Signal mit verschiedenen und unabhängigen Ausmaßen an Vorverzerrung versehen. Beispielsweise erreicht bei diesem Ausführungsbeispiel der Video-Vorverzerrer 21 eine nichtlineare Vorverzerrung, wie sie durch die VoIl-• linie a in Figur 5 dargestellt ist. In diesem Fall ist eine Vorverzerrung von 22,5 dB bei 2 MHz erreicht. Andererseits erreicht der PCM-Vorverzerrer 46 eine lineare Vorverzerrung wie sie durch die Voll-Linie b in Fig. 5 dargestellt ist, die bei der Frequenz 2MHz erheblich kleiner als das Ausmaß an Vorverzerrung ist, das durch den Verzerrer 21 erreicht ist.

Daher zeichnet der Videoaufzeichnungskopf 27 in den " geneigten Spuren auf dem Magnetband ein kombiniertes Signal, oder Signalgemisch, auf, in dem das PCM-Signal, das zwei Audiokanäle enthä]t,dem videodsignal in den erweiterten hinteren Schwarzschulterabschnitten dessen

Horizontalaustastintervalle überlagert ist. 20

Figur 6 zeigt eine komplementäre Wiedergabevorrichtung zum Wiedergeben des Videosignals und zum Extrahieren von den erweiteren hinteren Schwärζschulterabschnitten dessen Horizontalaustastintervalle der PCM-Daten, die die beiden Audiokanäle enthalten.

Wie in Fig. 6 dargestellt, nimmt ein Drehvideoaufnahmekopf 50 das in den Videospuren auf dem Band aufgezeichnete Signal auf und führt das aufgenommene Videosignal

einem Videokppfverstärker 51 zu. Das frequenzmodulierte Luminanzsignal Y_n wird über ein Hochpaßfilter 52 (HPF) einem FM-Demodulator 53 zugeführt. Dann schreitet das demodulierte Luminanzsignal Y_n zu einem Video-Entzerrer

54 weiter, der ein Ausmaß an Entzerrung erreicht, das 35

S β fr ο β a

D β » · Φ β «

»ΰο« β 0 ο ο« GO αοονο

komplementär zur Vorverzerrung ist, die durch den Vorverzerrer 21 vor dem Aufzeichnen erreicht ist. Eine Klemmschaltung 55 klemmt den Schwarzwertpegel des Luminanzsignals Y_n auf eine vorgegebene Spannung und ein Doppelbegrenzer 56 beseitigt die verkürzten Synchronimpulse HD_n davon. Dann wird das Luminanzsignal Y_n ohne Synchronimpulse HD_n einem Addierer 57 zugeführt.

Gleichzeitig wird das entzerrte Luminanzsignal Y_n einem Synchronsignaltrennglied 58 zugeführt, das mit einem Synchronsignalgenerator 59 gekoppelt ist. Letzerer führt abhängig von den Vorderflanken der verkürzten Synchronimpulse HD_n dem Addierer 57 Standard-Synchronimpulse HD zur Einfügung in die Hörizontalaustastintervalle des Lu-. .

minanzsignals zu.

Die frequenzumgesetzte Chrominanzkomponente wird von dem Kopfverstärker 51 über ein Tiefpaßfilter 61 (TPF) einem Frequenzumsetzer 62 zugeführt, der die Trägerfrequenz

der Chrominanzkomponente auf deren Standardfrequenz z, B. 3,58 MHz wiederherstellt. Dann kombiniert ein Addierer 63 das Luminanzsignal Y vom Addierer 57 mit der Chrominanz komponente C vom Frequenzumsetzer 62 zum Versorgen

eines Videosignalgemischausgangsanschlusses 64 mit einem 25

Standard-Farbvideosignal.

Das auf den erweiterten hinteren Schwarzschulterabschnitten des Luminanzsignals Y_n getragene digitale PCM-Audiosig-

nal schreitet von dem FM-Demodulator 53 zu einem PCM-30

Entzerrer 71 weiter, der ein Ausmaß an Entzerrung ausübt, das komplementär zu der ist, die durch die Verzerrer 46 gemäß Figur 3 erreicht ist.

Das so entzerrte Signal schreitet zu einem Gleichpegel-35

begrenzer 72 weiter, der zum Formen des PCM-Signalverlauf es dient, und dann zu einem Datenextrahierer 73. Ein Zeitsteuersignalgenerator 74, der mit dem Synchronsighaitrennglied 58 gekoppelt ist, liefert ein Verknüpfungssignal, das mit der Abfallflanke der verkürzten Synchronimpulse HD_n (Fig. 7A) beginn^ zu dem Datenextrahierer 73, wobei abhängig davon letzterer den 31-Bit-Datenblock D (Fig. 7B) einem 31-Bit-Schieberegister 75 zuführt. Eine Verknüpfungsschaltung 76 empfängt Zeitsteuerimpulse von dem Zeitsteuersignalgenerator 74 und ein Steuersignal P (Fig. 7C) von einem Entschachteier 90, der weiter unten erläutert wird. Das Steuersignal P_Tf)/ das während der ersten Hälfte jedes Horizontalintervalls auf niedrigem Pegel ist, ermöglicht, daß die 31-Bit des Datenblocks

*° D in das Schieberegister 75 eingeführt werden. Danach, während der zweiten Hälfte jedes HorizontalintervalIs, werden, wenn das Steuersignal P₀ auf hohem Pegel ist, die 31 Bit aus dem Schieberegister 75 in den Entschachteler°gelesen, wo sie in deren ursprüngliche Fehlerkorrekturblöcke entschachtelt und wieder-hergestellt werden, wonach sie einem Fehlerkorrekturdecodierer 77 zugeführt werden. Ein Lese/Schreib-Steuersignal .P_RW (Fig. 7D) ist während der zweiten Hälfte jedes Horizontalintervalls auf hohem Pegel, damit die 31 Bit von dem Schieberegister

75·· "in den Entschachteier 90 eingelesen werden, und ist auf niedrigem Pegel während der folgenden ersten Hälfte der HorizontalIntervalle während der- das entschachtelte 31-Bit-Signal davon dem Fehlerkorrekturdecodierer 77 zugeführt wird. Der Fehlerkorrekturdecodierer 77 ist in

Syndrom- und Fehlerbetriebsart-Zustände gesetzt, wie m Figur 7E dargestellt. Das heißt, während der ersten Hälfte jedes Horizontalintervalls_/während der die entschachtelten Datenblöcke von dem Entschachteier 90 zugeführt werden,

werden Fehlersyndrome aus den 8 Bit des linkskanaligen 35

«βοβηο

■*· Wortes und aus den 8 Bit des rechtskanaligen Wortes gebildet. Dann, während der folgenden Hälfte jedes Horizontalintervalls wird eine Fehlerkorrektur unter Verwendung des CRC-Codes durchgeführt und werden so die Fehlerkorrektursyndrome gebildet.

Weil bestimmte Fehler so ernsthaft sind, daß sie nicht vollständig durch den Fehlerkorrekturdecodierer 77 korrigiert werden können, wird das PCM-Signal von diesem einer Fehlerunterdrückungs- oder Auslöschschaltung 78 zugeführt, in der eine Interpolation oder ein Mittelwertbetrieb durchgeführt wird, um unkorrigierbare Fehler auszulöschen bzw. zu überdecken. Die Arbeitswelse dieser Fehlerunterdrückungsschaltung 78 kann mit Bezug auf Figur 7 F näher erläutert werden. Die PCM-Datenblöcke von dem Fehlerkorrekturdecodierer 77 bestehen aus 8-Bit-Worten des linkskanaligen Signals abwechselnd, mit 8-Bit-Worten des rechtskanaligen Signals, derart, daß die Worte des linkskanaligen Signals während der

ersten Hälfte jeder Horizontalperiode auftreten, wobei die Worte des rechtskanaligen Signals in der zweiten Hälfte davon auftreten. Die Fehlerunterdrückungsschaltung 78 speichert das 8-Bit-Wort für jedes von links- und rechtskanaligen Signalen, und, wenn bestimmt \

ist, daß das folgende entsprechende links- oder rechts-

kanalige 8-Bit-Wort unkorrigierbare Fehler enthält, wird ein. synthetisches 8-Bit-Datenwort erzeugt durch Berechnung des Mittelwertes der 8-Bit-Worte des gleichen Kanals, die dem Wort unmittelbar vorhergehen und unmittel-30

bar folgen, das unkorrigierbare Fehler enthält.

Das digitale PCM-Signal wird dann einem Digital/Analog-Umsetzer 79 (D/A) zugeführt, der die digitalen Worte in analoge Form umsetzt, wenn ein Sianal DAC (Fig. 7G),

" " .

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das zugeführt wird, auf hohem Pegel ist. Das Analogsignal vom Umsetzer 79 schreitet zu linkskanaligen und rechtskanaligen Schalteinrichtungen 8OL bzw. 8OR weiter. Diese Schalteinrichtungen empfangen jeweils Schaltsignale G_T (Figur 7H) und G_, (Fig. 71) _r die während des abwechselnden Auftretens des Signals DAC auf hohem Pegel sind. Folglich werden die analogen links- und rechtskanaligen Signale jeweiligen Tiefpaßfiltern 81L bzw. 81R (TPF) mit einer Grenzfrequenz unter der Rate oder Frequenz der Schaltsignale G_T und G_n zugeführt und dann zu jeweiligen Dehnschaltung 82L und 82R, in denen der ursprüngliche dynamische Bereich für das Audiosignal wiederhergestellt wird. Die links- und rechtskanaligen Audiosignale werden dann über Verstärker 83L und 83R Ausgangsanschlüssen 84L bzw. 84R zugeführt.

Für den Entschachteier 90 ergibt sich ohne weiteres daß dessen Aufbau komplementär zu dem der Aufzeichnungssignalf ormerschaltung 400 gemäß Figur 3 ist. In dem .Entschachteier 90 koppelt ein Busschalter 91 abhängig von dem Signal P_,_r7 einen Speicher mit wahlfreiem Zu-

KW

griff oder RAM 92 zum Fehlerkorrekturdecodierer 77 während der ersten Hälfte jedes HorizontalIntervalls und koppelt das Schieberegister 75 zum RAM 92 während der zweiten Hälfte jedes solchen Horizontalintervalls. Kino Steuerschaltung 93 führt das Signal P₀₁. dem Bus-

KW

schalter 91 zu, führt das Signal P_TO der Verknüpfungsschaltung 76 zu und führt Adreß^-signale dem RAM 92 zu, derart, daß die abgegebenen Bit der Datenworte,

die in den RAM 92 geschrieben sind, in deren ursprüngliche Fehlerkorrekturblöcke wiederhergestellt werden, wenn sie davon ausgelesen werden.

Figur 8 ist eine Darstellung typischer Feh.lerraten für 35

a * ι

* · 9 9 9 *
* * fa β

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21 .

ein PCM-Audiosignal, das mittels eines Drehkopf -Haushalts-VTR aufgezeichnet und wiedergegeben ist. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß für solche Haushalts-VTR die Obergrenze der Übertragungsrate typisch 2,6 bis 2,8M Bit/s beträgt. Auch beträgt bei 4M Bit/s die Feh-

-2

!errate 1x10 .Im Gegensatz dazu beträgt bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Fehlerrate bei 4M

— 3

Bit/s gemäß Messung lediglich 1 χ 10 , was weit besser ist, als bei herkömmlichen ähnlichen Vorrichtungen.

Folglich ist bei Haushalt-VTR, bei denen h.ochdichte Aufzeichnung und Langspiel-Betrieb außerordentlich erwünscht sind,die Erfindung in besonderer Weise anwendbar, weil das Audiosignal ein PCM-Signal umsetzbar ist, das zuverläßig beim Abspielen als hochwiedergabetreues Audiosignal wiedergegeben werden kann.

Bei den vorstehend.erläuterten Ausführungsbeispielen könne^ weil der verkürzte Synchronimpuls HD anstelle des Standard-Synchronimpulses HD gesetzt wird, um den hinteren Schwarzschulterabschnitt des Horizontalaustastintervalls zu vergrößern, die PCM-Daten unter optimalen Bedingungen aufgezeichnet und wiedergegeben werden derart, daß sowohl die Frequenzcharakteristik als auch das Rauschverhältnis bzw. der Rauschabstand beide ausreichend groß sind.

Während bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen verschiedene Vorverzerrer für das Videosignal und

für die PCM-Daten zum Erreichen jeweiliger Ausmaße an Verzerrung dafür vorgesehen sind, ist es auch möglich, einen einzigen Vorverzerrer zu verwenden, in dem die Verzerrercharakteristiken umschaltbar sind. D. h. ein

einziger Vorverzerrer (und ein entsprechend einziqer 35

3 H 3 1 8

Entzerrer) kann verwendet werden, bei dem ein Ausmaß an Verzerrung während derjenigen Abschnitte des Videosignals erreicht ist, die Videoinformation enthalten, während ein anderes Ausmaß an Verzerrung während derjenigen Abschnitte des Videosignals erreicht ist, die nur PCM-Daten enthalten.

Zusätzlich zum Ersetzen der verkürzten Synchronimpulse HD für die Standard-Synchronimpulse HD ist es auch möglich, den verkürzten Synchronimpulse HD in die Lage zu bewegen bzw. zu verschieben, die normalerweise von dem vorderen Schwarzpegelabschnitt des Horizontalaustastintervalls besetzt ist. Dies würde einen noch weiter vergrößerten hinteren Schwarzschulterabschnitt erreichen, in den noch weitere PCM-Datenbit eingefügt werden können.

Gemäß der Erfindung wird also_/ um eine hochdichte Niedergeschwindigkeits-Aufzeichnung des Audioabschnittes eines Videosignals zu erreichen, das Audiosignal· in ein digitales PCM-Signal umgesetzt und in die hinteren Schwarzpegelabschnitte der Horizontalaustastintervalle des Videosignals eingefügt (Fig. 2B). Beim hochdichten Videoaufzeichnen wird ein Video-Vorverzerrer 21 mit nichtlinearer

²^ Charakteristik, wie gemäß der Kurve a in Figur 5 verwendet. Jedoch kann das Ausmaß der dadurch erreichten Verzerrung ernsthafte Phasenänderungen für das PCM-Signal erreichen. Daher wird gemäß der Erfindung ein getrennter Vorverzerrer 46 vorgesehen, um das PCM-Signal mit

geeigneten Ausmaß an Vorverzerrung zu versehen, ie gemäß der linearen Vorverzerrung gemäß der Kurve b in Figur 5.

Weiter werden, im eine ausreichende Bitzahl des PCM-Signals 35

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aufnehmen zu können, derart, daß beim Abspielen ein hochqualitatives Audiosignal erreicht wird_/mittels eines Doppelbegrenzers 16 die Standard-Horizontalsynchronimpulse HD entfernt und setzt ein Schmal-Synchronsignalgenerator 20 schmale Synchronimpulse HD_n an deren Stelle. Dies erreicht einen erweiterten hinteren Schwarzpegelabschnitt für jedes Horizontalaustastintervall, der bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel

zwei 8-Bit-Datenworte und ein 15-Bit-Prüfwort enthält. 10

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

anwalt

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH " """' '··* ■-'· D-8000 M D N CH EN Dipl.-I ng. K, GUNSCHMANN Steinsdorfstraße

Dr. rer.nat. W. KÖRBER ^ ⁽⁰⁸⁹⁾ ' ²⁹ " ^δ4

Dipl.-Ing. J.SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE

30. Oktober 1981 SE/on SONY CORPORATION

7-35, Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku ■

Tokyo / JAPAN
10

ANSPRÜCHE

Q-; Verfahren zur übertraglang eines Videosignals, das regelmäßig beabstandete Austastintervalle enthält, die sich mit VideoinformationεIntervallen abwechseln, die Videoinformation enthalten, wobei impulscodemodulierte Digitalinformation in einen Abschnitt jedes der Austastintervalle eingefügt ist und wobei die Videoinformation on vor der Übertraguna mit einem Ausmaß an Vorverzerrung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Digitalinformation mit einem anderen unabhängigen Ausmaß an Vorverzerrung versehen wird, die von der der Videoinformation verschieden ist.
2. Verfahren zum übertragen eines Videosignals gemäß Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß, bevor die vorverzerrte Digitalinformation in die Austastintervalle eingefügt wird, Standardsynchronimpulse, die von hinteren Standard-Schwarzschulterabschnitten des Videosignals gefolgt sind,.durch schmale Synchron-

impulse ersetzt werden, die von erweiterten hinteren Schwarz .schulterabschnitten größerer Breite gefolgt sind als die hinteren Standard-Schwarzschulterabschnitte, und daß die vorverzerrte Digitalinformation in die erweiterten hinteren Schwarzschulter-Abschnitte eingefügt wird.
3. Verfahren zum Übertragen eines Digitalsignals nach Anspruch 1 oder 2,

*0 dadurch gekennzeichnet,·.

daß das übertragene Signal mit der darin eingefügten Digitalinformation aufgenommen wird und die Videoinformation mit einem Ausmaß an Entzerrung versehen wird, die komplementär zur Vorverzerrung vor der Übertragung

^lb ist und

daß die Digitalinformation mit einem getrennten unabhängigen Ausmaß an Entzerrung komplementär zu der vor der Übertragung zugeführten versehen wird.
4. Vorrichtung zum Aufzeichnen eines Videosignals gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Videosignal durch periodische Intervalle gebildet ist, die durch Videoinformationsintervalle, die Videoinformation enthalten, gebildet sind, die durch Austastintervalle getrennt sind, und mit einer Videosignalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der Videoinformation für die Aufzeichnung einschließlich einer Video-Vorverzerrungsschaltung zum Ausüben auf

die Videoinformation eines ersten Ausmaßes an Vorver-30

zerrung und mit

einem Aufzeichnungswandler zum Aufzeichnen des Videosignals auf einem Aufzeichnungsmedium, gekennzeichnet durch

eine Digitalinformationssignal-Vorverζerrungsschaltung 35

(46), die auf ein aufzuzeichnendes Digitalinformations-

9 β

• O >

signal ein zweites Ausmaß an Vorverzerrung (b in Fig. 5) ausübt unabhängig von dem ersten Ausmaß (a in Fig. 5) und

eine Kombinierschaltung (22) , die das vorverzerrte Digitalinformationssignal in einen Abschnitt jedes Austastintervalls vor dem Aufzeichnen einfügt.
5. Vorrichtung zum Wiedergeben eines Videosignals, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufgseichnet ist,

■ wobei das Videosignal ein kombiniertes Signal ist, das durch periodische Intervalle gebildet ist, die durch Videoinformationsintervalle, die Videoinformation enthalten, gebildet sind, die durch Austastintervalle getrennt sind, wobei ein vorgegebener Abschnitt jedes davon ein Digitalinformationssignal enthält, das darin vor der Aufzeichnung eingefügt ist, mit einem Aufnehmerwandler zum Aufnehmen des kombinierten Signals von einem Aufzeichnungsmedium, einem Videosignalweg einschließlich einer Video-Entzerrungsschaltung zum Ausüben eines ersten Ausmaßes an Entzerrung auf die Videoinformation, einem Digitalsignalausgang zum Abgeben des so entzerrten Signals als Ausgangsvideosignal und einem Digitalinformationssignalweg einschließlich einer Umsetzerschaltung zum Umsetzen des Digitalinformationssignals in ein Ausgangssignal, dadurch gekennzeichnet,
daß der Digitalinformationssignalweg (71 bis 93) eine Digitalsignal-Entzerrungsschaltung (71) enthält zum

Ausüben auf das Digitalinformationssignal eines zweiten Ausmaßes an Entzerrung (b in Fig. 5) unabhängig von dem ersten Ausmaß (a in Fig. 5).