DE3925628C2 - Magnetbandgerät, insbesondere Videorecorder, mit einer Einrichtung zur HiFi-Stereo-Nachvertonung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetbandgerät, insbesondere Videorecorder, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Seit der Markteinführung der ersten Heimvideorecorder (Betamax, VHS, Video 2000) wird das Tonsignal, je nach Mono- oder Stereoausführung des Videorecorders, auf ein oder zwei parallele Längsspuren am Rand des Magnetbandes mit feststehenden Aufnahme-Wiedergabe-Köpfen aufgezeichnet. Bedingt durch die geringe Bandgeschwindigkeit von 2,34 cm/s und die geringe Spurbreite von 0,35 mm/Kanal sind bei einer solchen Längsspuraufzeichnung Verbesserungen der wichtigsten Parameter, wie Frequenzgang, Klirrfaktor, Geräuschspannungsabstand kopfbedingte Übersprechdämpfung und Gleichlauf kaum möglich. Das Videosignal wird nach dem Helical-Scan-Verfahren aufgezeichnet. Mit zwei gegenüberliegenden Magnetköpfen (Videoköpfen), die in einer vom Magnetband teilweise schraubenförmig umschlungenen Kopftrommel rotieren, werden schrägliegende, parallele Videospuren geschrieben.

Im Jahr 1981 wurde mit der Einführung der Zweiton-Technik im deutschen Fernsehrundfunk die Voraussetzung für die Verbesserung des Fernsehtons geschaffen. Um die Qualität der Tonaufzeichnung bei Heimvideorecordern ebenfalls zu verbessern, wurde der an sich bekannte Weg, nämlich das Tonsignal zusammen mit dem Bild- bzw. Videosignal nach dem Schräg- oder Querspurverfahren aufzuzeichnen (vgl. beispielsweise DE-PS 12 86 076, DE-AS 15 62 192), weiterverfolgt.

Dabei war vor allem das Problem der Kopfwechselstörungen zu lösen. Beim Bild treten die Kopfwechselstörungen im nicht sichtbaren vertikalen Rücklauf auf. Handelsübliche HiFi-Videorecorder haben an der Kopftrommel einen Bandumschlingungswinkel, der größer als 180° ist. Da beide Videoköpfe für eine kurze Überlappungszeit das gleiche Videosignal abtasten, kann ohne Bildstörungen in der Mitte des Überlappungsbereichs eine Kopfumschaltung vorgenommen werden. Für die Tonsignale würde die Umschaltung einen Phasensprung und folglich bei der Wiedergabe periodische Tonstörungen mit einer Frequenz von 50 Hz (d. h. Brummen, Knattern) ergeben. Eine der Lösungen zur Beseitigung der Kopfwechselstörungen ist beispielsweise die in der DE-OS 31 25 879 aufgezeigte Möglichkeit, die Tonträger von den beiden Tonköpfen getrennten FM-Demodulatoren zuzuführen und die Umschaltung zwischen den beiden Tonköpfen hinter den Demodulatoren im NF-Weg vorzunehmen.

Nachdem das Problem der Kopfwechselstörungen gelöst war, wird bei modernen HiFi-Videorecordern auch der Ton nach dem Schrägspurverfahren aufgezeichnet (Ton-im-Bild-Frequenzmultiplex). Zur Einfügung von Tonsignalen werden im Frequenzspektrum des Videosignals Lücken erzeugt. Die Trägerfrequenz des linken Kanals liegt beispielsweise bei 1,4 MHz und die des rechten Kanals liegt beispielsweise bei 1,8 MHz. Die zwei Tonköpfe sind um 120° vor den Videoköpfen versetzt auf die mit beispielsweise 1 500 u/min rotierende Kopftrommel montiert, wodurch sich die relative Bandgeschwindigkeit bei der Tonaufzeichnung um etwa das 210-fache von 2,34 cm/s auf 487 cm/s erhöht.

Die Aufzeichnungs-Reihenfolge mußte, wie Untersuchungen ergaben, derart festgelegt werden, daß bei der Aufzeichnung nach dem Schrägspurverfahren das Tonsignal durch das Videosignal überschrieben wird. Die Erklärung, warum nur diese Aufzeichnungs-Reihenfolge möglich ist, erfolgt in der Regel anhand des Gedankenmodells der "Tiefen-Multiplex-Aufzeichnung". Herkömmliche Magnetbänder zur Aufzeichnung des Ton- und Videosignals weisen auf einem Trägermaterial von beispielsweise 16 µm eine Magnetschicht von 4 µm auf. Bei hohen Frequenzen erfolgt die Speicherung ausschließlich auf der Oberfläche der Magnetschicht. Demzufolge kann das in der Frequenz höherliegende Videosignal nur in der obersten Lage der Magnetschicht und das niederfrequente Tonsignal in der durchmagnetisierten Magnetschicht gespeichert werden. Zwar löscht bei der Aufzeichnung der nachfolgende Videokopf die beiden Tonträger wieder an, dennoch bleibt die Toninformation in den unteren Lagen der Magnetschicht erhalten und die Videoinformation ist in den oberen Lagen der Magnetschicht zu finden. Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß die Kopfspaltbreite des Videokopfs bei 0,3 µm und die des Tonkopfs bei 1 µm liegt.

Um gegenseitige Störungen der beiden übereinanderliegenden Informationen zu vermeiden, sind die Kopfspalten des Ton- und Videokopfs gegeneinander um einen bestimmten Winkelbetrag versetzt (Azimutversatz). Die Tonköpfe weisen von der Magnetschicht aus betrachtet einen Azimutwinkel von ±30° und die Videoköpfe von ±6° auf. Bei der Aufzeichnung wird die Aufeinanderfolge von Ton- und Videokopf derart gewählt, daß der resultierende Azimutversatz bei 36° liegt. Leichte Auflösungsverluste des Bildes infolge der eingelagerten Tonträger (d. h. Ausfransungen an den Kanten und Flimmern im Bereich von Kanten und Konturen) können durch eine nichtlineare, dynamische Crispening-Schaltung beseitigt werden.

Aus Gründen der Kompatibilität mit älteren oder mit Mono-Videorecordern wird zusätzlich zu der Aufzeichnung der Tonsignale nach dem Schrägspurverfahren auch eine Aufzeichnung dieses Tonsignal in den Längsspuren vorgenommen. Befindet sich auf der Videocassette eine nach dem Schrägspurverfahren aufgezeichnete Tonaufnahme, so muß bei einer nachfolgenden Aufzeichnung einer Fernsehsendung der im Fernsehkanalsignal enthaltene Ton auf der Längsspur aufgezeichnet werden (vgl. DE-PS 34 21 197). Das in den Schrägspuren aufgezeichnete Videosignal kann dann wieder überschrieben werden, wie dies beispielsweise in den DE-OS 14 62 443 erläutert ist. Die nachträgliche Vertonung nach dem Schrägspurverfahren ist nicht möglich, hierfür muß die Längsspur benutzt werden (vgl. beispielsweise Zeitschrift "hifi & tv", Nr. 1, 1. Dezember 1983, Seite 17).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetbandgerät derart auszugestalten, daß eine Nachvertonung mit einem HiFi-Stereo-Tonsignal ohne sichtbare Beeinflussung des bereits auf dem Magnetband in den Schrägspuren aufgezeichneten Videosignals ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Magnetbandgerät durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Magnetbandgerät ist auf überraschend einfache Art und Weise eine HiFi- Stereo-Nachvertonung nach dem Schrägspurverfahren möglich, ohne daß eine sichtbare Beeinflussung des bereits in den Schrägspuren des Magnetbands aufgezeichneten Videosignals auftritt. Überraschend deshalb, da die Fachwelt unter Berücksichtigung des Gedankenmodells der "Tiefen-Multiplex-Aufzeichnung" stets davon ausgegangen ist, daß durch die Überschreibung des Bildsignals durch das neue Tonsignal ganz erhebliche Bildstörungen auftreten. Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß durch das Anlöschen der beiden Tonträger durch das Videosignal wieder Platz für die Nachvertonung geschaffen wird. Durch den Azimut-Versatz und durch die Tatsache, daß die Tonspur in der Regel nur halb so breit wie die Videospur ist, werden gegenseitige Störungen des Videosignals und des Tonsignals vermieden. Beim erfindungsgemäßen Magnetbandgerät ist es möglich, die Aufzeichnung einer HiFi-Stereo-Tonaufnahme nach der Aufzeichnung einer Fernsehsendung vorzunehmen. Dadurch bietet das erfindungsgemäße Magnetbandgerät den Vorteil einer Doppelausnutzung der Videocassetten, womit einer erheblicher Kostenvorteil verbunden ist. Das Magnetbandgerät kann auch ein Camcorder sein, bei dem das Tonsignal nach dem Schrägspurverfahren aufgezeichnet wird.

Die Einstellung des Aufsprechstroms gemäß der Ausführungsform nach Patentanspruch 2 kann werksseitig oder durch den Benutzer, über eine entsprechende handbetätigte Einstellvorrichtung während der HiFi-Stereo-Nachvertonung, vorgenommen werden. Dabei sinkt - wie Messungen zeigten - bei einer Einstellung des Aufsprechstroms innerhalb der Grenzwerte der Signal/Rauschverhältnis des Videosignals um höchstens 3 dB (Normalplay, beispielsweise 45 dB bei einem handelsüblichen Videorecorder) ab.

Bei der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 3 erfolgt die Einstellung während des Betriebs. Mit der Detektoreinrichtung oder einer Einrichtung zur Messung der Übersprechdämpfung wird ein Maß für die Anlöschung des Videosignals ermittelt. Dieses Maß kann zur optimalen Einstellung des Aufsprechstroms für das neue Tonsignal herangezogen werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 4 wird der in der EP-A1-0 316 758 aufgezeigte Weg zur automatischen Optimierung des Aufsprechstroms weitergegangen. Das aus der EP-A1-0 316 758 bekannte Verfahren betrifft die automatische Optimierung des Aufsprechstroms für die Aufzeichnung eines Videosignals. Bei dem daraus bekannten Verfahren wird in Abhängigkeit von der wiedergegebenen Audiosignalamplitude eine Veränderung des Video-Aufsprechstroms aufgelöst oder nicht. Die Ausführungsform gemäß Patentanspruch 4 weist den Vorteil auf, daß - mit Rücksicht auf verschiedene Bandsorten oder sonstige Toleranzen im Aufzeichnungssystem für das Tonsignal - mit Sicherheit ein zu starkes Anlöschen des Videosignals vermieden wird.

Die Ausführungsform des Magnetbandgeräts gemäß Patentanspruch 5 weist den Vorteil auf, daß ein Abgleich in der Fertigung oder durch den Benutzer entfallen kann.

Werden gemäß der Ausführungsform nach Patentanspruch 6 die zum vorher aufgezeichneten Videosignal zugehörigen Steuersignale zur Synchronisierung des Bandvorschubs und der rotierenden Tonköpfe benutzt, so ist eine genaue Spurregelung und ein deckungsgleiches Überschreiben der Tonsignale möglich.

Das erfindungsgemäße Magnetbandgerät wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert. Dabei wird von dem Anwendungsfall in einem Videorecorder ausgegangen, wobei auch die Anwendung bei anderen Magnetbandgeräten, z. B. Camcorder usw. möglich ist, sofern die Aufzeichnung der Ton- und Videosignale nach dem Schrägspurverfahren (bzw. Querspurverfahren) erfolgt.

In den Schrägspuren des Magnetbands wird von rotierenden Videoköpfen VK ein Videosignal und von rotierenden Tonköpfen TK ein frequenzmoduliertes Tonsignal aufgezeichnet. Bei der HiFi-Stereo-Nachvertonung befinden sich die Videoköpfe VK im Wiedergabebetrieb. Das von den Videoköpfen VK gelesene Videosignal wird einem Wiedergabeverstärker V zugeführt. Mit dem Wiedergabeverstärker V ist ein Hochpaß H verbunden, wodurch der aufgezeichnete Bildträger (in der Regel im Frequenzbereich zwischen 2,5 bis 6 MHz) zur Auswertung zur Verfügung steht. Mit dem Hochpaß H ist eine Detektoreinrichtung PD verbunden, welche die Amplitude des Bildträgers ermittelt.

In der Regel beträgt die Amplitude des Bildträgers etwa ein Zehntel der Amplitude des Tonträgers. Beim Aufsprechen der beiden Tonträger auf das Magnetband ist die Amplitude des in der Frequenz höher liegenden Tonträgers um ca. 9 dB größer, da dieser Tonträger bei der nachfolgenden Aufzeichnung des Videosignals stärker angelöscht wird.

Das von der Detektoreinrichtung PD ermittelte Gleichspannungssignal wird einem Rechner R zugeführt, welcher den Aufsprechstrom für die Aufzeichnung des Tonsignal s automatisch optimiert und in einem Speicher SP den optimierten Aufsprechstrom des Tonsignals abspeichert. Die Ermittlung des optimierten Aufsprechstroms kann entsprechend dem in der EP-A1-0 316 758 beschriebenen Verfahren vorgenommen werden. Mit dem Rechner R ist ein elektronischer Steller S verbunden, an dem bei der Nachvertonung der Aufsprechstrom I_AN eingestellt wird. Zur Synchronisierung des Bandvorschubs und der rotierenden Tonköpfe TK werden die zum vorher aufgezeichneten Videosignal zugehörigen Steuersignale, welche sich in einer Steuerspur befinden, benutzt.

Claims (6)

1. Magnetbandgerät, insbesondere Videorecorder, bei dem in den Schrägspuren des Magnetbandes von rotierenden Videoköpfen (VK) ein Videosignal und von rotierenden Tonköpfen (TK) ein frequenzmoduliertes Tonsignal sowie von feststehenden Tonköpfen in einer Längsspur des Magnetbandes das gleiche Tonsignal aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Nachvertonung das neue Tonsignal von den rotierenden Tonköpfen (TK) in den Schrägspuren aufgezeichnet wird und daß bei der Nachvertonung der Aufsprechstrom (I_AN) kleiner als der bei der Aufzeichnung des ursprünglichen Tonsignals eingestellte Aufsprechstrom (I_A) ist.

2. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Nachvertonung eingestellten Aufsprechströme (I_AN) innerhalb von einem Drittel bis einem Zehntel des ursprünglichen Aufsprechstromes (I_A) liegen.

3. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von den im Wiedergabebetrieb befindlichen Videoköpfen (VK) gelesene Videosignal einer Detektoreinrichtung (PD) oder einer Einrichtung zur Messung der Übersprechdämpfung zugeführt wird und daß bei der Aufzeichnung des neuen Tonsignals der Aufsprechstrom (I_AN) soweit erhöht wird, bis ein zum Videosignal zugehöriger Schwellenwert erreicht wird.

4. Magnetbandgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Videoköpfen (VK) ein Wiedergabeverstärker (V) und mit diesem ein Hochpaß (H) verbunden ist, daß von der im Wiedergabeweg für das Videosignal angeordneten und mit dem Hochpaß (H) verbundenen Detektoreinrichtung (PD) ein zum Bildträger zugehöriges Gleichspannungssignal ermittelt wird, welches einem Rechner (R) zugeführt wird und daß der Rechner (R) den Aufsprechstrom für die Aufzeichnung des Tonsignal s automatisch optimiert und den optimierten Aufsprechstrom des Tonsignals in einem Speicher (SP) abspeichert.

5. Magnetbandgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Aufsprechstroms (I_AN) bei der Nachvertonung der Rechner (R) mit einem elektronischen Steller (S) verbunden ist.

6. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Nachvertonung in einer Steuerspur befindliche und zum vorher aufgezeichneten Videosignal zugehörige Steuersignale zur Synchronisierung des Bandvorschubs und der rotierenden Tonköpfe (TK) benutzt werden.