DE4200221A1 - Videorecorder - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Videorecorder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Recorder ist be­ kannt durch die DE-OS 40 13 078. Durch eine derartige ge­ trennte Aufzeichnung der Farbdifferenzsignale in einer von der Spur des Bildträgers getrennten Magnetschicht werden ei­ ne größere Bandbreite der aufgezeichneten Farbdifferenzsigna­ le, ein größerer Störabstand und eine größere Auflösung hin­ sichtlich Farbwiedergabe erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Störabstand der Farbsignale bei der Wiedergabe weiter zu verbessern und bei der Wiedergabe hochwertige RGB-Signale mit Senderquali­ tät bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überle­ gungen. Farbsignale mit hoher Farbsättigung von etwa 70-100% der maximalen Farbsättigung kommen bei "normalen" gesendeten Fernsehbildern praktisch nicht vor. Eine derart hohe Farbsättigung liegt nur vor bei Testbildern. Bei norma­ len Fernsehbildern indessen liegt die Farbsättigung stati­ stisch gesehen meist unterhalb 70% der maximalen Farbsätti­ gung. Bei der Erfindung wird nun bei der Signalverarbeitung eine Differenzierung getroffen zwischen den meist vorliegen­ den "normalen" Fernsehbildern mit geringer Farbsättigung und den selten auftretenden Testbildern mit hoher Farbsättigung. Im Bereich der hohen Farbsättigung, die praktisch nur bei Testbildern vorkommt, bleibt die Verstärkung bei der Aufnah­ me und Wiedergabe unverändert, da bei einer Erhöhung der Ver­ stärkung die Signale übersättigt wiedergegeben und die Beur­ teilung der Bildqualität erschweren würden. Für die Signale geringerer Farbsättigung der "normalen" Bilder wird indessen die Verstärkung bei der Aufnahme um einen Faktor angehoben und bei der Wiedergabe um denselben Faktor verringert. Er­ reicht wird also eine neuartige Kompression und Expansion der Farbsättigung. Durch die reduzierte Verstärkung bei der Wiedergabe werden auch die Rauschanteile reduziert, wodurch der Störabstand entsprechend verbessert wird. Die Möglich­ keit der Erhöhung der Verstärkung für normale Fernsehbilder beruht auf der Tatsache, daß bei normalen Bildern die Farb­ sättigung höhere Werte von 70-100% praktisch nie erreicht und somit die erhöhte Verstärkung nicht zu einer störenden Farbübersättigung bei der Wiedergabe führt. Es wurde heraus­ gefunden, daß als Grenzwert für die Farbsättigung, unterhalb dessen die Verstärkung erhöht werden kann, ein Wert von 70% vorteilhaft ist, während für die Erhöhung bzw. Verringerung der Verstärkung ein Faktor in der Größenordnung von 4 beson­ ders geeignet erscheint. Eine Erhöhung der Verstärkung um den Faktor 4 bei der Aufnahme in dem genannten unteren Be­ reich der Farbsättigung führt nicht zu einer Übersteuerung des Magnetbandes und zu Störungen im wiedergegebenen Bild.

Die Erfindung ist vorteilhaft anwendbar bei einem S-VHS-Re­ corder zur zusätzlichen Aufzeichnung der Farbsignale mit ho­ her Qualität, die bei der Wiedergabe die Regenerierung von RGB-Signalen mit Senderqualität ermöglichen. Wenn bei S-VHS der mit breitbandigen Farbdifferenzsignalen modulierte Farb­ träger in der unteren Magnetschicht aufgezeichnet wird, kön­ nen trotzdem die bei S-VHS vorhandenen modulierten Tonträger bei 1,4 MHz und 1,8 MHz bestehen bleiben. Dadurch wird eine Kompatibilität mit bisherigen S-VHS-Recordern sicherge­ stellt.

Vorzugsweise wird die maximale Farbsättigung individuell in jeder Zeile gemessen und in Abhängigkeit davon die Verstär­ kung in dieser Zeile bei der Aufnahme entweder auf den nied­ rigeren Wert oder den höheren Wert eingestellt. Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch erzielen, daß zusätzlich im Weg der Farbdifferenzsignale Schaltungen zur Erhöhung der Bildschärfe eingesetzt werden, z. B. sogenannte DCC (dynamic crispenning circuit) oder CTI (color transient improve­ ment)-Schaltungen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigen

Fig. 1 im Prinzip die erfindungsgemäße Aufzeichnung und Wiedergabe,

Fig. 2 die Verarbeitung des Signals einer Zeile,

Fig. 3 den Verlauf der Verstärkung in Abhängigkeit von der Farbsättigung,

Fig. 4 Frequenzspektren der aufgezeichneten Signale,

Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Aufnahme und

Fig. 6 ein Blockschaltbild für die Wiedergabe.

Fig. 1 zeigt nur den Signalweg für die Aufzeichnung der Farb­ differenzsignale. Die zeilensequentiellen Farbdifferenzsigna­ le R-Y, B-Y gelangen von der Klemme 1 über die Zeilenverzöge­ rungsstufe 2 auf den steuerbaren Verstärker 3 und außerdem über den Amplitudendetektor 4 auf die Schaltstufe 5. Die Si­ gnale vom Ausgang des Verstärkers 3 werden in dem FM-Modula­ tor 6 einem Farbträger Fs aufmoduliert, der mit dem Video­ kopf K2 auf dem Magnetband T aufgezeichnet wird. Der Amplitu­ dendetektor 4 liefert eine Spannung, die von der jeweiligen Farbsättigung, also von der Amplitude von R-Y und B-Y abhän­ gig ist. Die Schaltstufe 5 hat Schwellwerteigenschaften. Wenn die maximale Farbsättigung während einer Zeile 70% nicht überschreitet, erzeugt die Schaltstufe 5 eine Schalt­ spannung Us1, die die Verstärkung Vrec des Verstärkers 3 auf den vierfachen Wert erhöht. Wenn innerhalb einer Zeile der maximale Wert der Farbsättigung den Wert 70% überschreitet, erzeugt die Schaltstufe 5 eine Schaltspannung Us1, die die Verstärkung Vrec des Verstärkers 3 auf den Wert 1 zurück­ schaltet. Die Umschaltung der Verstärkung ist auch für das in der Zeilenaustastlücke übertragene Farbsynchronsignal wirksam.

Bei der Wiedergabe gelangt der Farbträger Fs von dem Kopf K2 auf den FM-Demodulator 7, der die sequentiellen Farbdiffe­ renzsignale R-Y, B-Y an den steuerbaren Verstärker 8 lie­ fert. Mit dem Tor 9, das durch den Impuls BG (burst gate) während der Dauer des Farbsynchronsignals durchlässig gesteu­ ert ist, wird das Farbsynchronsignal aufgetastet und dem Am­ plitudengleichrichter 10 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Amplitudengleichrichters 10 gelangt auf die Schaltstufe 11, die eine Schaltspannung Us2 zum Umschalten der Verstärkung Vpb des Verstärkers 8 liefert. Im Bereich unterhalb von 70% der Farbsättigung hat durch die erhöhte Verstärkung Vrec das Farbsynchronsignal eine große Amplitude. Dadurch entsteht eine Schaltspannung Us2, die die Verstärkung Vpb des Verstär­ kers 8 auf den Wert ¼ umschaltet, um die um den Faktor 4 er­ höhte Verstärkung Vrec auszugleichen. Bei einer Farbsätti­ gung oberhalb 70% schaltet Us2 die Verstärkung Vpb wieder auf den Wert 1, weil hier auch bei der Aufnahme die Verstär­ kung Vrec = 1 war. An der Klemme 12 stehen dann zeilensequen­ tielle Farbdifferenzsignale R-Y, B-Y, die bei normalen Fernsehbildern mit einer Farbsättigung unterhalb 70% durch die bei der Aufnahme vorgenommene Kompression und die bei der Wiedergabe vorgenommen Expansion einen erhöhten Störab­ stand aufweisen.

Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise der Verstärkungsumschaltung bei der Aufnahme. Während der Zeile n wird in den Stufen 4, 5 festgestellt, daß die maximal während der Zeile auftreten­ de Farbsättigung nur den Wert FS1 erreicht, also unterhalb 70% bleibt. Dadurch wird am Ende der Zeile n die Schaltspan­ nung Us1 erzeugt, die in der folgenden Zeile n+1 die Verstär­ kung Vrec vom Wert 1 auf den Wert 4 umschaltet. Durch die Wirkung der Zeilenverzögerungsstufe 2 ist während der Zeile n+1 am Eingang des Verstärkers 3 das Signal der Zeile n wirk­ sam, wie durch die Linie 13 angedeutet ist. Auf diese Weise wird also individuell für jede Zeile die maximal auftretende Farbsättigung gemessen und in Abhängigkeit davon für genau diese Zeile die Verstärkung Vrec entweder auf den Wert 1 bei einer Farbsättigung zwischen 70 und 100% oder auf den Wert 4 bei einer Farbsättigung zwischen 0 und 70% geschaltet.

Fig. 3 zeigt den Verlauf von Vrec und Vpb in Abhängigkeit von der Farbsättigung VS. Zwischen Farbsättigung 0 und 70% ist Vrec auf den Wert 4 erhöht und Vpb auf den Wert ¼ verrin­ gert. Die Gesamtverstärkung über Aufnahme und Wiedergabe ist über den gesamten Bereich von FS jeweils 1.

Fig. 4 zeigt, wie die einzelnen Signale in verschiedenen Tie­ fen liegende Magnetschichten aufgezeichnet werden. Zunächst erfolgt mit den Magnetköpfen K2 mit einer Spaltbreite von 0,4 µm und einem Azimutwinkel von ±30° die Aufzeichnung von zwei frequenzmodulierten Tonträgern bei 1,4 MHz und 1,8 MHz und die Aufzeichnung des mit R-Y und B-Y frequenzmodulierten Farbträgers Fs bei einer Frequenz von 4 MHz mit einem Fre­ quenzhub von ±0,5 MHz und einer Gesamtbandbreite von 2-6,5 MHz. Diese Aufzeichnung erfolgt über die gesamte Magnet­ schicht So. Im Anschluß an diese Aufzeichnung werden mit den Magnetköpfen K1 geringerer Spaltbreite von 0,2 µm und einem Azimutwinkel von ±6° in der oberen Magnetschicht S1 der in der Frequenz herabgesetzte Farbträger Fm mit 0,672 MHz, auch color under Träger genannt, und der mit dem Leuchtdichtesi­ gnal frequenzmodulierte Bildträgers BT mit einer Frequenz von 6,2 MHz, einem Frequenzhub von ±0,8 MHz, also von 5,4 bis 7 MHz, und einer Bandbreite zwischen 1 und 13 MHz aufge­ zeichnet. Die Aufzeichnung der Signale T1, T2, Fs wird in der oberen Magnetschicht S1 wieder gelöscht und bleibt da­ durch nur in der unteren Magnetschicht S2 erhalten. Gemäß Fig. 4 wird also ein vollständiges S-VHS-Signal mit Fm, BT, T1, T2 aufgezeichnet, das die kompatible Wiedergabe von S- VHS auf üblichen S-VHS-Videorecordern ermöglicht. Bei einem Recorder gemäß Fig. 1 kann zusätzlich der Farbträger Fs abge­ tastet und zur Erzeugung hochwertiger RGB-Signale verwendet werden.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild für die Aufnahme. Das mit der Antenne 14 empfangene Signal gelangt auf den Tuner 15, der das FBAS-Signal an das Kammfilter 16 liefert. Das Kamm­ filter 16 liefert das Leuchtdichtesignal Y an den FM-Modula­ tor 17, der den mit Y frequenzmodulierten Bildträger BT an die Addierstufe 18 liefert. Das Kammfilter 16 liefert außer­ dem den modulierten Farbträger F. Dieser gelangt auf den Fre­ quenzumsetzer 19, der die Originalfrequenz f1 von 4,43 MHz auf die reduzierte Frequenz Fm von 0,627 MHz umsetzt. Fm ge­ langt auf die Addierstufe 18. Das Signal BT + Fm gemäß Fig. 4 wird mit den Magnetköpfen K1 auf dem Magnetband T aufge­ zeichnet.

Der Tuner 15 speist außerdem den Tondemodulator 20, der die NF-Tonsignale L und R an den Frequenzmodulator 21 liefert. Dieser erzeugt die beiden frequenzmodulierten Tonträger T1, und T2 mit 1,4 MHz und 1,8 MHz, die an die Addierstufe 22 gelangen. Der Farbträger F gelangt auf die Schwellwertschal­ tung 23. Die Schaltung 23 enthält zwei antiparallel geschal­ tete Dioden und unterdrückt Signale mit einer Farbsättigung von 0-10%. Durch diese Maßnahme wird Farbrauschen bei Schwarz/Weiß-Anteilen oder gering gesättigten Farben ausge­ schaltet und die subjektive Bildqualität verbessert. Der Farbträger F vom Ausgang der Schwellwertschaltung 23 gelangt auf den steuerbaren Verstärker 3, der wie in Fig. 1 von den Stufen 4, 5 gesteuert wird. Der Verstärker 3 liegt lediglich im Gegensatz zu Fig. 1 nicht im Weg der Farbdifferenzsigna­ le, sondern im Weg des modulierten Farbträgers, wird jedoch in gleicher Weise in Abhängigkeit von der Farbsättigung ge­ steuert. Der Farbträger F vom Ausgang des Verstärkers 3 ge­ langt auf den PAL-Demodulator 24, z. B. PAL-Laufzeit-Decoder oder Synchrondemodulator der an seinen Ausgängen die beiden Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erzeugt. Mit dem zeilenfre­ quent betätigten Umschalter 25 werden die sequentiellen Farb­ differenzsignale gewonnen und der Schaltung 26 zur Erhöhung der Bildschärfe zugeführt. Die Schaltung 26 ist eine soge­ nannte DCC (dynamic cripining circuit) oder eine CTI (color transien improvement)-Schaltung. Die derart aufbereiteten Farbdifferenzsignale werden in dem FM-Modulator 6 dem Farb­ träger Fs aufmoduliert, der ebenfalls an die Addierstufe 22 gelangt. Das Ausgangssignal Fs+T1+T2 gemäß Fig. 4 wird mit den Magnetköpfen K2 in der unteren Magnetschicht S2 des Ma­ gnetbandes T aufgezeichnet.

Der in dem Frequenzumsetzer 19 erzeugte Mischträger wird au­ ßerdem dem Frequenzumsetzer 40 zugeführt. Dieser erzeugt ei­ nen unmodulierten Pilotträger P mit der Frequenz von 125 kHz, der in der Addierstufe 22 dem Signal hinzugefügt und somit ebenfalls mit dem Kopf K2 in der Magnetschicht S2 auf­ gezeichnet wird. Dieser Pilotträger P dient bei der Wiederga­ be zum Zeitfehlerausgleich, zur Identifikation der Umschal­ tung der Verstärkung des Farbträgers bei der Aufnahme und somit zur Aktivierung der entsprechenden Schaltung bei der Wiedergabe und gegebenenfalls zur Umschaltung auf die aus dem Farbträger Fs abgeleiteten hochwertigen RGB-Signale.

Fig. 6 zeigt die entsprechende Schaltung für die Wiedergabe. In dem Verstärker 27 wird das Signal vom Kopf K1 in den Bild­ träger BT und den Farbträger Fm aufgespalten. BT wird in dem FM-Demodulator 28 demoduliert, der das Signal Y an die Ad­ dierstufe 29 liefert. Fm wird in dem Frequenzumsetzer 30 wie­ der auf den Farbträger F mit der Originalfrequenz f1 umge­ setzt, der über den Verstärker 41 auf die Addierstufe 31 ge­ langt. In der Stufe 31 werden das BAS-Signal von der Addier­ stufe 29 und F zu dem FBAS-Signal an der Klemme 32 zusammen­ gesetzt. Für die Wiedergabe stehen somit Y an der Klemme 33 und F an der Klemme 34 oder alternativ FBAS an der Klemme 32 zur Verfügung.

Das Signal vom Kopf K2 wird dem frequenzselektiv als Trenn­ stufe wirkenden Verstärker 35 zugeführt. Der Verstärker 35 liefert den Farbträger Fs, der in dem FM-Demodulator 7 in die sequentiellen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y umgewan­ delt wird. Die Farbdifferenzsignale gelangen über die zum Zeitfehlerausgleich dienende Schaltung 36 (TBC = time base correction), die zusätzlich von Y und von dem mit dem Band­ filter 37 ausgewerteten Pilotträger P gesteuert wird. Die Farbdifferenzsignale gelangen auf den steuerbaren Verstärker 8, der wie in Fig. 1 von den Stufen 9, 10, 11 durch die Schaltspannung Us2 gesteuert wird. Die sequentiellen Farbdif­ ferenzsignale vom Ausgang des Verstärkers 8 werden in dem Seriell/Simultan-Umsetzer 37 in die simultanen Farbdifferenz­ signale R-Y und B-Y umgesetzt, die zusammen mit Y auf die Ma­ trix 38 gelangen. Die Matrix 38 liefert an Ausgängen RGB- Signale, die wahlweise zu den Signalen an den Klemmen 32, 33, 34 als hochwertige Signale für die Wiedergabe verwendet werden können.

Der Verstärker 35 liefert außerdem die beiden Tonträger T1, T2 gemäß Fig. 4, aus denen in dem FM-Demodulator 39 die NF- Tonsignale L und R zurückgewonnen werden.

Der gemäß Fig. 4 und 5 aufgezeichnete Pilotträger P mit ei­ ner Frequenz von 125 kHz in der Magnetschicht S2 erfüllt meh­ rere Aufgaben. Erstens dient der Pilotträger P gemäß Fig. 6 zum Zeitfehlerausgleich des Farbträgers Fs in der Stufe 36. Zweitens dient der Pilotträger P, der nur bei der Aufzeich­ nung des Farbträgers Fs vorhanden ist, zur Aktivierung der Schaltung 8 - 11 für die sättigungsabhängige Umschaltung der Verstärkung gemäß Fig. 1. Drittens kann der Pilotträger P dazu dienen, bei vorhandener Aufzeichnung von Fs den SCART- Ausgang des Recorders von Y/C oder FBAS auf den RGBS-SCART- Ausgang der Matrix 38 umzuschalten, weil in diesem Falle die RGB-Signale vom Ausgang der Matrix 38 die höchstwertigen Si­ gnale sind.

Die zum Zeitfehlerausgleich dienende TBC-Schaltung 36 liegt grundsätzlich in dem Kanal, der mit dem größeren Azimutwin­ kel aufgezeichnet ist, also im Weg des Signals vom Kopf K2 mit dem größeren Azimutwinkel ±30°. Das ist vorteilhaft, weil die Zeitfehler bei einem größeren Azimutwinkel aus geo­ metrischen Gründen stets größer sind als bei einem kleineren Azimutwinkel bei Abtastung desselben Bandes. Deshalb kann auch bei Beseitigung des Zeitfehlers im Signal von K2 das Y-Signal von K1, das wesentlich geringere Zeitfehler hat als das Signal von K2, als Referenz für die Auswertung von P in der Stufe 36 verwendet werden.

Claims (12)

1. Videorecorder, bei dem das Leuchtdichtesignal (Y) durch Frequenzmodulation eines Bildträgers in einer ersten Magnetschicht (S1) und die Farbdifferenzsignale (R-Y, B-Y) durch Frequenzmodulation eines Farbträgers (Fs) in einer zweiten Magnetschicht (S2) aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufnahme im Farbka­ nal eine Schaltung (3-5) liegt, die die Verstärkung (Vrec) unterhalb eines Farbsättigungsschwellwertes um einen Faktor erhöht, und bei der Wiedergabe im Farbka­ nal eine entsprechende Schaltung (8-11) liegt, die die Verstärkung unterhalb des Schwellwertes um den Fak­ tor verringert.

2. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor etwa 4 beträgt.

3. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert bei etwa 70% der maximalen Farbsätti­ gung liegt.

4. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufnahme eine Farbsättigungs-Detektorschaltung (4, 5) vorgesehen ist, die jeweils den Maximalwert des Farbträgers (F) oder der Farbdifferenzsignale (R-Y, B-Y) einer Zeile n ermittelt und beim Unterschreiten des Schwellwerts die individuelle Verstärkung (Vrec) in dieser Zeile n um den Faktor erhöht.

5. Recorder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Farbträger (F) oder die sequentiellen Farbdif­ ferenzsignale (R-Y, B-Y) führende Klemme (1) über eine Verzögerungsstufe (2) für eine Zeilendauer an den Ein­ gang eines steuerbaren Verstärkers (3) und über einen Amplitudengleichrichter (4) und eine Schwellwert-Schalt­ stufe (5) an einen Steuereingang des Verstärkers (3) angeschlossen ist.

6. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des aufgezeichneten Farbsynchronsignals zwei unterschiedliche, jeweils das Unterschreiten oder das Überschreiten des Schwellwertes anzeigende Werte aufweist und bei der Wiedergabe durch Amplitudenauswer­ tung zur Steuerung der Verstärkung in jeder Zeile auf einen der beiden Werte ausgenutzt ist.

7. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufnahme im Weg des Farbträgers (F) oder der Farbdifferenzsignale (R-Y, B-Y) eine Schaltung (23) liegt, die das Signal unterdrückt, wenn seine Amplitude einen bestimmten Amplitudenschwellwert (10%) nicht überschreitet.

8. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufnahme oder Wiedergabe im Weg der Farbdiffe­ renzsignale (R-Y, B-Y) eine Schaltung (26) zur Kanten­ versteilerung der Signale (DCC, CTI) liegt.

9. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe im Weg des Farbträgers (F) eine TBC (time base correction)-Schaltung (36) zum Zeitfehleraus­ gleich liegt.

10. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht modulierter Pilotträger (P) aufgezeichnet wird, der bei der Wiedergabe zum Zeitfehlerausgleich der Signale und als Identifikation zum Aktivieren der Schaltung zur sättigungsabhängigen Verstärkungsumschal­ tung dient.

11. Recorder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotträger (P) bei der Wiedergabe den Signalweg auf RGB-Ausgänge einer mit den Farbdifferenzsignalen (R-Y, B-Y) aus der zweiten Magnetschicht (S2) gespei­ sten Matrix (38) umschaltet.

12. Recorder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe die TBC-Schaltung (36) immer in den Spurkanälen mit Videoköpfen des größeren Azimutwinkels (±30°) liegt.