DE3430480C2 - Schaltung zur Vorverzerrung eines Videosignals bei der frequenzmodulierten Aufzeichnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Cosinus-Entzerrer-Schaltung, mit der die lineare Vorverzerrung von Videosignalen bei der frequenzmodulierten Aufzeichnung zu Wiedergabesignalen führt, die einen gegenüber der Wirkung bisher bekannter Verzerrungsschaltungen verbesserten Bildeindruck ergeben.

Die Anwendung eines aus einer einseitig offenen Verzögerungsleitung und einer Subtrahierschaltung bestehenden Cosinusentzerrers zur Flankenversteilerung und Anhebung der Amplituden ausgewählter Signalfrequenzen bei Videosignalen ist bekannt und beispielsweise in der Zeitschrift "Frequenz" Bd. 9 (1955), Heft 6, beschrieben. Das Videosignal wird bei dieser Entzerrerschaltung dem mit dem Wellenwiderstand abgeschlossenen Eingang einer Verzögerungsleitung zugeführt. Der Ausgang der Verzögerungsleitung bleibt offen, so daß sich auf der Leitung stehende Wellen ausbilden. Wird die Leitung so bemessen, daß ihre Länge einem Viertel der Wellenlänge für eine bestimmte Frequenz entspricht, dann entsteht am Leitungseingang ein Spannungsknoten bzw. ein Spannungsminimum, während die Amplitude für andere Frequenzen am Leitungseingang durch eine Cosinus-Funktion bestimmt ist. Die Amplitude der Ausgangsspannung der am Ende offenen Leitung dagegen ist frequenzunabhängig, außerdem besteht Phasenübereinstimmung mit der Eingangsspannung. Bildet man die Differenz zwischen der Ausgangs- und Eingangsspannung der Leitung, dann ergibt sich in Abhängigkeit von der Frequenz ein Amplitudenanstieg der Differenzspannung nach einer Cosinus-Funktion. Die Amplitudenanhebung erfolgt dabei völlig phasenlinear bzw. frei von Gruppenlaufzeitverzerrungen, das heißt, es entstehen keine unsymmetrischen Verzerrungen an Rechtecksignalen, sondern lediglich Flankenversteilerungen an positiv und negativ gerichteten Impulsflanken oder bei starker Amplitudenanhebung sogenannte symmetrische Überschwinger. Beide Wirkungen ergeben eine Verbesserung der subjektiv empfundenen Bildschärfe und des Rauschabstandes. Die Verbesserung des Rauschabstandes ist darauf zurückzuführen, daß bei der Übertragung oder Aufzeichnung in frequenzmodulierter Form das im demodulierten Signal erscheinende Rauschen nach Maßgabe des Modulationsindex, also des Verhältnisses von Frequenzhub zu Modulationsfrequenz, frequenzabhängig wird, das heißt, es entsteht ein sogenanntes Dreiecksrauschen mit einer linear mit der Frequenz ansteigenden Rauschamplitude. Wird nun bei der Modulation die Signalamplitude bzw. der Frequenzhub und damit der Modulationsindex bei bestimmten, insbesondere höheren Modulationsfrequenzen erhöht, dann steigt auch der Rauschabstand bei diesen Frequenzen.

Aus der DE-OS 29 50 764 ist eine Vorverzerrung und Entzerrung bei der magnetischen Videoaufzeichnung bekannt, die eine Gruppenlaufzeitentzerrung enthält, so daß an Rechtecksignalen ebenfalls symmetrische Überschwinger entstehen, und sich bei der frequenzmodulierten Weiterverarbeitung im Aufzeichnungs-/ Wiedergabekanal günstigere Störabstandsverhältnisse ergeben. Dabei werden den bekannten Preemphasis/Deemphasis-Schaltungen Allpässe zur Gruppenlaufzeitentzerrung nachgeschaltet. Dadurch entsteht ein Frequenzgang, der zwischen zwei Eckfrequenzen einen linearen Anstieg bzw. Abfall der Signalamplitude bewirkt, ohne daß Gruppenlaufzeitverzerrungen auftreten.

Weiterhin ist aus der DE-PS 31 40 761 eine Differenzentzerrerschaltung bekannt, mit der bei der Videoaufzeichnung eine Signalvorverzerrung mit symmetrischen Überschwingern bzw. konstanter Gruppenlaufzeit realisierbar ist. Zur Minderung der Rauschanteile, die bei der doppelten Differenzierung entstehen, wird dabei ein Tiefpaß in den Signalweg geschaltet. Außerdem wird zur Vermeidung von Übermodulation das zweifach differenzierte Signal begrenzt. Auch diese Vorverzerrung liefert einen Frequenzgang der Signalamplitude, der zwischen zwei Eckfrequenzen annähernd linear ansteigt und unterhalb bzw. oberhalb der Eckfrequenzen frequenzunabhängige Signalamplituden liefert.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorverzerrung ohne Gruppenlaufzeitverzerrungen anzugeben, die einen Maximalwert bei einer bestimmten, wählbaren Signalfrequenz aufweist. Dabei wird die Lage des Maximums so gewählt, daß im Hinblick auf den Störabstand gegenüber Rauschen und Intermodulation sowie hinsichtlich der Steilheit der Impulsflanken bzw. Helligkeitssprünge eine subjektiv optimal empfundene Bildqualität bei der Wiedergabe des aufgezeichneten Videosignals erreicht wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die bei der Aufzeichnung eingeführte Vorverzerrung bei der Wiedergabe durch einen umgekehrt wirkenden Entzerrer zumindest teilweise rückgängig gemacht werden, falls die Vorverzerrung im Aufzeichnungskanal zur Erzielung eines guten Störabstandes höher gewählt wird als es für einen optimalen Bildeindruck bei der Wiedergabe angebracht ist.

Der bereits beschriebene Cosinus-Entzerrer bietet durch seine speziellen Eigenschaften gegenüber dem bekannten Stand der Technik Vorteile, die den besonderen Anforderungen bei der frequenzmodulierten Videoaufzeichnung hervorragend angepaßt sind. Im Gegensatz zu den bekannten, für die frequenzmodulierte Videoaufzeichnung vorgeschlagenen Vorverzerrerschaltungen liefert der Cosinus-Entzerrer einen Amplitudenfrequenzgang nach Maßgabe einer Cosinusfunktion, wobei das Maximum der Amplitudenanhebung durch geeignete Dimensionierung der Laufzeitleitung einer bestimmten Signalfrequenz zugeordnet werden kann. Oberhalb dieser Frequenz verläuft der Amplituden-Frequenzgang wieder fallend. Dadurch ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Cosinus-Entzerrers zur Vorverzerrung der Videosignale die überraschenden Vorteile, daß die Vorverzerrungsschaltung alleine die zur Rauschminderung und Vermeidung von Übermodulationen erwünschten Tiefpaßeigenschaften bereits enthält, das Maximum der Entzerrung so gelegt werden kann, daß eine optimale Wirkung entsteht und Übermodulation vermieden wird.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt an einem Rechteckimpuls die Wirkung einer bekannten Preemphasis ohne Gruppenlaufzeitentzerrung mit unsymmetrischem Überschwinger und den bei der Frequenzmodulation zugeordneten Hubbereich.

Bei Einführung der Gruppenlaufzeitentzerrung entsteht ein Signalverlauf nach Fig. 2 mit symmetrischen Überschwingern. Dieser enthält wie bei der Vorverzerrung ohne Gruppenlaufzeitentzerrung erhebliche hohe Frequenzanteile und kann deshalb zu Übermodulation und gemindertem Störabstand führen.

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild des Cosinus-Entzerrers, der erfindungsgemäß für die Vorverzerrung vorgesehen ist. Man erkennt, wie die Eingangsspannung von der Ausgangsspannung der am Eingang mit dem Wellenwiderstand und am Ausgang offenen Laufzeitleitung subtrahiert wird. Als Ergebnis der Subtraktion ergibt sich die Ausgangsspannung U_v, die einen Amplituden- Frequenzgang ohne Gruppenlaufzeitverzerrung nach Fig. 4 aufweist. Bei dieser Darstellung ist als Abszisse die elektrische Länge der Verzögerungsleitung bezogen auf die Periodendauer der Signalfrequenz gewählt. Man erkennt, daß das Mximum der Amplitudenanhebung durch die Dimensionierung der Verzögerungsleitung verschoben werden kann.

Fig. 5 zeigt schließlich, wie durch Variation der Verstärkungsfaktoren bei der Subtraktion der Signale der Verlauf des Amplitudenfrequenzganges beeinflußt werden kann, ohne daß sich das Maximum der Anhebung in der Frequenz verschiebt.

Fig. 6 zeigt schließlich die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorverzerrung auf ein Rechtecksignal. Man erkennt, daß durch verminderte Anhebung der Amplituden der höchsten Signalfrequenzen die Gefahr der Übermodulation verringert wird. Die symmetrischen Überschwinger sind in ihre Amplitude reduziert, weil höhere Frequenzanteile durch das Tiefpaßverhalten des Cosinus-Entzerrers fehlen. Mit den höheren Signalfrequenzen sind aber auch die störenden höherfrequenten Rauschsignale abgeschwächt. Trotzdem werden diejenigen Impulsflanken, die für die subjektiv empfundene Bildschärfe von Bedeutung sind, versteilert. Selbst wenn die symmetrischen Überschwinger des Rechtecksignals durch das Tiefpaßverhalten des Aufzeichnungs-/Wiedergabekanals und die gegebenenfalls bei der Wiedergabe vorgenommene Entzerrung nicht vollständig verschwinden, haben sie für den subjektiven Schärfeeindruck bei der Bildwiedergabe eine positive Wirkung.

Claims (2)

1. Schaltung zur Versteilerung der Impulsflanken, zur Anhebung der Amplituden ausgewählter Signalfrequenzen und zur Rauschminderung sowie zur Vermeidung von Übermodulationen bei der frequenzmodulierten Aufzeichnung von Videosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzmodulator zur Erzielung der gewünschten Signalvorverzerrung ein aus einer ausgangsseitig offenen und eingangsseitig mit dem Wellenwiderstand abgeschlossenen Verzögerungsleitung und einer Subtrahierstufe für die Aus- und Eingangssignale bestehender Cosinus-Entzerrer vorgeschaltet ist, wobei die Tiefpaßeigenschaften des Cosinus-Entzerrers die Rauschminderung sowie die Vermeidung von Übermodulationen bewirken.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich bei der Wiedergabe nach der Frequenzmodulation ein Entzerrer eingeschaltet ist, der aus einer ausgangsseitig offenen und eingangsseitig mit dem Wellenwiderstand abgeschlossenen Verzögerungsleitung und einer Subtrahierstufe für die Ein- und Ausgangssignale zur Cosinus-Entzerrung besteht, wobei die Subtraktion der Signale so ausgeführt wird, daß ein zur Vorverzerrung bei der Aufzeichnung des Signals inverser Frequenzgang entsteht, so daß die aufnahmeseitige Vorverzerrung zumindest teilweise wieder rückgängig gemacht wird.