DE69027255T2

DE69027255T2 - Verarbeitungsgerät für Videosignale

Info

Publication number: DE69027255T2
Application number: DE69027255T
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Tanaka; Shinichi Yamashita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: DE69027255D1; EP0408007B1; US5144434A; EP0408007A1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verarbeitungsgerät für Videosignale, und insbesondere ein Verarbeitungsgerät für Videosignale mit einer nichtlinearen Emphasisschaltung oder einen nichtlinearen Deemphasisschaltung.

Beschreibung des Standes der Technik

Es ist eine Schaltung, die in der in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellten Weise aufgebaut ist, als eine nichtlineare Emphasisschaltung vorgeschlagen worden, um in einem System zur Übertragung eines Videosignals durch eine Übertragungleitung benutzt zu werden, deren Dynamikbereich aufgrund erhohten Rauschens begrenzt ist. Zwischenzeitlich ist auch eine nichtlineare Deemphasisschaltung vorgeschlagen worden, die in einer in Fig. 2 dargestellten Weise aufgebaut ist.
In Fig. 1 wird ein Eingangsvideosignal x an ein Hochpaßfilter (wird nachstehend als HPF bezeichnet) 41 angelegt. Die hochfrequente Komponente des Videosignals wird durch das Hochpaßfilter 41 ausgesiebt. Die ausgesiebte Hochfrequenzkomponente wird von einem nichtlinearen Verstärker (wird nachstehend als NLA bezeichnet) 42 amplitudenkomprimiert. Der NLA 42 hat eine Eingangs- Ausgangskennlinie, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Eingangs-Ausgangskennlinie ist so ausgelegt, daß die Ausgangsamplitude begrenzt wird, wenn ein Eingangssignal eine große Amplitude aufweist. Das Ausgangssignal w des NLA 42 wird in einer Addierschaltung 43 zu dem Eingangsvideosignal x addiert. Im Ergebnis wird ein Signal y, bei dem eine hochfrequente Komponente angehoben ist, von der Addierschaltung 43 abgegeben. Im Falle von Fig. 1 ist das HPF 41 beispielsweise aus einem Kondensator und einen Widerstand (C und R) zusammengesetzt. Der NLA 42 ist z. B. mit einer logarithmischen Kompressionsschaltung aufgebaut, die beispielsweise eine Diode verwendet.
Die Frequenzkennlinie des Ausgangssignals y ist eine sogenannte nichtlineare Emphasiskennlinie, bei der der Anhebungsgrad der hochfrequenten Komponenten mit dem Eingangspegel in der in Fig. 4 dargestellten Weise variiert.
Das Videosignal, dessen hochfrequente Komponente angehoben wurde, ist mit Rauschen befrachtet, wie im Falle der magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe durch einen VTR. Folglich wird das Videosignal durch eine Ubertragungsleitung eines eingeschrankten Dynamikbereichs an eine Deemphasisschaltung geliefert, deren Kennlinie zu derjenigen der zuvor erwähnten Emphasisschaltung reziprok ist. Die angehobene hochfrequente Komponente wird abgesenkt. Durch diese Vorgehensweise wird eine Rauschkomponente unterdrückt, die durch die Übertragungsleitung hinzugekommen ist, so daß ein Bild mit einem großen Störabstand erzielt werden kann. Da des weiteren der Grad der Anhebung für ein hochpegliges Signal gering ist, wird der Dynamikbereich der Übertragungsleitung niemals für hochpeglige Signale angehoben. In diesem Falle wird folglich keine Verzerrung über die Begrenzung eingefügt, die dem Dynamikbereich der Übertragungsleitung auferlegt ist.
Die Deemphasisschaltung ist folgendermaßen aufgebaut: in Fig. 2 wird ein Eingangssignal x' an einen Subtrahierer 53 geliefert. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 53 wird als ein Deemphasisausgangssignal y' gewonnen. Das Ausgangssignal y' wird an ein HPF 41 und an einen NLA 42 geliefert, um eine hochfrequente Komponente w zu erzeugen, die amplitudenkomprimiert ist. Die amplitudenkomprimierte hochfrequente Komponente wird zum Subtrahierer 53 rückgekoppelt Wenn die Kennlinie des HPF 41 und diejenige des NLA 42 die gleichen sind wie jene des HPF 41 und des NLA 42 der Emphasisschaltung von Fig. 1, sind die Übertragungseigenschaften der Schaltungen gemäß den Figuren 1 und 2 einander reziprok, und die Übertragungskennlinien, die durch die beiden Schaltungen erzielt werden, würden vollständig zu "1" werden.
Die Emphasis- und Deemphasisschaltungen der zuvor erwähnten Kennlinien erfordern die Anwendung nichtlinearer Amplitudenkompressoren, wie logarithmische Diodenkompressoren. Im allgemeinen ist es jedoch schwierig, eine hochgradige Genauigkeit, Stabilität und eine adäquate Hochfrequenzeigenschaft mit der Emphasisschaltung einer derartigen Kennlinie zu erzielen. Des weiteren erfordert die in einer Rückkopplungsschaltung vorgesehene Deemphasisschaltung die Anwendung eines logarithmischen Kompressors mit einer Frequenzkennlinie, die über ein weites Band stabil bleibt.
Folglich ist es schwierig, derartige Emphasis- und Deemphasisschaltungen in einem Gerät einzusetzen, das zur Verarbeitung von Signalen einen hohen Grad an Genauigkeit über einen weiten Frequenzbereich erfordert, wie ein VTR der Art, wie es zur Aufzeichnung eines solch breitbandigen Signals, das als ein hochauflösendes TV-Signal oder dergleichen gedacht ist.
Im allgemeinen sind derartige Geräte zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbvideosignalen auf oder von magnetischen Aufzeichnungsträgern in verschiedener Weise eingerichtet, um zur Aufzeichnung und Wiedergabe des Videosignals für eine möglichst lange Zeitperiode in der Lage zu sein. In einem bekannten Verfahren, das auf ein Farbsignal anwendbar ist, welches in Hinsicht auf die erkennbare Bildqualität nicht so stark berührt wird, werden Farbdifferenzsiqnale zweier Arten als ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal durch abwechselndes Überspringen dieser auf jeder Zeile aufgezeichnet.
Des weiteren wird bei der Aufzeichnung des Videosignals auf einen Aufzeichnungsträger, wie zuvor erwähnt, die hochfrequente Komponente angehoben und zum Zwecke des Vermeidens der Verschlechterung desselben intensiviert. Dann wird bei der Wiedergabe des Signals ein sogenannter Deemphasisvorgang in einer dem Emphasisvorgang entgegengesetzten Weise ausgeführt. Bei einem Farbsignal ist es ebenfalls bekannt, nichtlineare Emphasis- und Deemphasisvorgänge zur Anderung des Grades der Anhebung gemäß dem Pegel des Signals zum Zwecke der effektiven Nutzung des Dynamikbereichs des Signals anzuwenden.
Fig. 5 zeigt skizzenhaft die Anordnung des herkömmlichen Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, welches zur Ausführung einer zeilensequentialen Umsetzungsverarbeitung bezüglich der Farbdifferenzsignale eingerichtet ist und auch für die nichtlinearen Emphasis- und Deemphasisvargänge. In Fig. 5 sind Anschlüsse 21 und 22 zum Empfang der Farbdifferenzsignale jeweils zweier Arten vorgesehen. Die Farbdifferenzsignale, wie sie empfangen werden, werden jeweils an nichtlineare Emphasisschaltungen (werden nachstehend als NLE- Schaltungen bezeichnet) 23 und 24 geliefert. Die NLE- Schaltungen 23 und 24 sind zur Anhebung der hochfrequenten Komponenten der Farbdifferenzsignale um einen Betrag eingerichtet, der durch ihre Pegel bestimmt wird. Ihre Ausgangssignale werden an eine zeilensequentiale Wandlerverarbneitungsschaltung (wird nachstehend als LSC- Schaltung bezeichnet) 25 geliefert. Die LSC- Schaltung 25 ist zur abwechselnden Verarbeitung als ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal für jede Zeile eingerichtet, wobei die Farbdifferenzsignale durch die NLESchaltungen 23 und 24 empfangen werden. Das zeilensequentiale Farbdifferenzsignal wird an ein magnetisches Aufzeichnungs- /Wiedergabesystem 27 geliefert. Zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung wird ein Leuchtdichtesignal aus Fig. 5 fortgelassen. Tatsächlich jedoch wird das Leuchtdichtesignal verwendet, um auf einen Aufzeichnungsträger gemeinsam mit dem zeilensequentialen Farbdifferenzsignal aufgezeichnet zu werden.
Das zeilensequentiale Farbdifferenzsignal, welches von dem magnetischen Aufzeichnungs- /Wiedergabesystem wiedergegeben wird, wird an die LSC- Schaltung 29 geliefert, um einer Verarbeitung unterzogen zu werden, die als Simultanumwandlungsprozeß bezeichnet wird. Mit anderen Worten, ein Prozeß der Bildung des Farbdifferenzsignals aller Zeilen aus dem Farbdifferenzsignal, das aus jeder Zeile gewonnen wird, wird auf jedes der Farbdifferenzsignale der beiden Arten ausgeführt. Die Farbdifferenzsignale der beiden Arten, die solchermaßen gewonnen werden, werden an nichtlineare Deemphasisschaltungen (werden nachstehend als NLDE- Schaltung bezeichnet) 31 bzw. 32 geliefert. Bei diesem Schaltungen 31 und 32 werden die hochfrequenten Komponenten komprimiert und danach über die Anschlüsse 33 und 34 abgegeben.
Mit dem in der zuvor beschriebenen Weise aufgebauten herkömmlichen Gerät wird jedes beliebige Farbdifferenzsignal, das eine Hochfrequenz enthält, und einen niedrigen Pegel aufweist, hinreichend angehoben, bevor die Aufzeichnung oder die Wiedergabe erfolgt. Das Signal kann somit vor Verschlechterung durch die Verarbeitung des magnetischen Aufzeichnungs- /Wiedergabesystems bewahrt werden.
Durch den zuvor beschriebenen zeilensequentialen Wandlungsprozeß wird die Abtastfrequenz in Vertikalrichtung des Bildes herabgesetzt. Es ist demnach vorzuziehen, ein bandüberlappendes Rauschen durch Begrenzung des Bandes des Originalsignals in Vertikairichtung des Bildes vor dem zeilensequentialen Wandlungsprozeß auf einen Pegel unter die Nyquist- Frequenz zu drücken.
Wenn jedoch die LSC- Schaltung 25 von Fig. 5 das Band des Videosignals in Vertikalrichtung beschränkt, wird der Pegel des Signals, das der nichtlinearen Emphasisverarbeitung unterzogen wurde, gelegentlich einen Teil des Originalbildes ändern, wobei die Vertikalauflösung hoch ist. Wie allgemein bekannt, variiert der Grad der Anhebung zu einem großen Teil entsprechend dem Signalpegel durch die NLE- Verarbeitung. Folglich ändert sich in einem Falle, bei dem der Signalpegel zu einem hohen Grade in der letzten Stufe der NLE- Verarbeitung geändert wird, der Grad der Deemphasis der hochfrequenten Komponente, die von der NLDE- Schaltung gewonnen wird nicht mehr entsprechend dem Grad der Anhebung der hochfrequenten Komponente, die mit der NLE- Schaltung erzielt wird. In diesem Falle kann das Original nicht genau wiedergegeben werden.
Darüber hinaus offenbart das Dokument US- A-4 668 988 eine nichtlineare Emphasisschaltung für die nichtlineare Anhebung einer hochfrequenten Komponente und einem digitalen Eingangsvideosignal. Während das digitale Eingangsvideosignal einer zeilensequentialen Wandlungsverarbeitung unterzogen wird, werden jedoch keine Maßnahmen getroffen, die die zuvor angesprochene Änderung des Signalspegels aufgrund der zeilensequentialen Wandlungsverarbeitung verhindern, so daß die Wiedergabe des Originalsignals nicht möglich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine generelle Aufgabe dieser Erfindung, die Probleme des zuvor genannten Standes der Technik zu lösen.
Es ist eine spezielle Aufgabe der Erfindung, eine Videosignal-Verarbeitungseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, nichtlineare Emphasis- und Deemphasisprozesse genau auszuführen, selbst im Falle eines Breitbandsignals.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Videosignal- Verarbeitungseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Emphasisverarbeitung unter effektiver Nutzung eines Dynamikbereichs zu schaffen, ohne irgendein bandüberlappendes Rauschen in einem zeilensequentialen Farbdifferenzsignal zu verursachen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 10 und 23 angegeben sind.
Obige und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden detallierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt beipielhaft die Anordnung einer herkömmlichen nichtlinearen Emphasisschaltung;
Fig. 2 zeigt beipielhaft die Anordnung der herkömmlichen nichtlinearen Emphasisschaltung;
Fig. 3 zeigt die Eingangs-Ausgangskennlinie eines in Fig. 1 enthaltenen nichtlinearen Verstärkers;
Fig. 4 zeigt die Frequenzkennlinie der Emphasisschaltung von Fig. 1;
Fig. 5 zeigt die schematische Anordnung des herkömmlichen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, welches zur Ausführung einer zeilensequentialen Wandlungsverarbeitung und nichtlinearer Emphasis- und Deemphasisverarbeitungen bezüglich Farbdifferenzsignalen eingerichtet ist;
Fig. 6 zeigt eine Anordnung einer Emphasisschaltung, die nach dieser Erfindung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben vorgesehen ist;
Fig. 7 zeigt als bevorzugtes Beipiel Einzelheiten eines in Fig. 6 enthaltenen IIR- Filters;
Fig. 8 zeigt beipielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Frequenzübertragungskennlinie der in Fig. 6 dargestellten Emphasisschaltung;
Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die gemäß dieser Erfindung als ein bevorzugtes Beipiel derselben vorgesehen ist;
Fig. 10 zeigt als bevorzugtes Beipiel Einzelheiten des in Fig. 9 enthaltenen IIR- Filters;
Fig. 11 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die als weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 12 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die als ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 13 zeigt im Wege eines bevorzugten Ausführungsbeispiels Einzelheiten eines in Fig. 12 enthaltenen IIR- Filters;
Fig. 14 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die ebenfalls gemäß dieser Erfindung als ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben vorgesehen ist;
Fig. 15 zeigt als Skizze die Anordnung der wichtigen Teile eines magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, welches gemäß der Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 16(A) und 16(B) zeigen die Gesamtanordnung eines VTR, auf das diese Erfindung angewandt wird;
Fig. 17 zeigt die Kennlinie einer in Fig. 15 enthaltenen Deemphasis- (NLE- ) Schaltung;
Fig. 18 zeigt beipielhaft Einzelheiten des in Fig. 15 enthaltenen LSC- Filters;
Figuren 19(A) bis 19(E) zeigen die Arbeitsweise der Teile gemäß Fig. 18;
Fig. 20 zeigt beipielhaft die Anordnung eines in Fig. 18 enthaltenen BPF.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
Fig. 6 zeigt die Anordnung einer Emphasisschaltung, die gemäß der vorliegenden Erfindung als deren bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. In Fig. 6 ist ein Digitalfilter 1 mit unendlicher Impulsantwort in einem zeitdiskreten System (wird nachstehend als IIR- Filter bezeichnet) vorgesehen, um die hochfrequente Komponente eines digitalen Eingangssignals x durchzulassen. Eine nichtlineare Tabelle (wird nachstehend als NLT bezeichnet) 2 ist vorgesehen zur logarithmischen Komprimierung des Ausgangssignals des IIR- Filters 1. Ein Bezugszeichen 3 bedeutet einen Addierer.
Fig. 7 zeigt detailliert die Anordnung des IIR- Filters 1, die in der in Fig. 6 dargestellten Schaltung enthalten ist. In Fig. 7 enthält das IIR- Filter 1 einen Subtrahierer 71; eine Verzögerungsschaltung 72, die mit einem Flipflop aufgebaut ist; einen Addierer 73; einen Koeffizientenmultiplizierer 74, der zur Multiplikationsoperation mit einem Koeffizienten K1 eingerichtet ist; einen Koeffizientenmultiplizierer 75, der zur Ausführung einer Multiplikation mit einem Koeffizienten K2 eingerichtet ist. Das IIR- Filter 1 ist aus diesen Elementen 71 bis 75 aufgebaut.
In der zuvor beschriebenen Anordnung wird als Eingangssignal ein digitales Videosignal angenommen, welches durch Digitalisierung eines analogen Videosignals mittels eines A/D- Wandlers (nicht dargestellt) erzeugt wird. Alle nachstehenden Prozesse werden durch digitale Verrechnung durchgeführt.
In Fig. 6 wird das digitiale Eingangssignal x an das IIR- Filter 1 geliefert. Das IIR- Filter 1 gestattet nur der hochfrequenten Komponente des Signals x den Durchgang. Die vom IIR- Filter 1 abgegebenen Daten werden an die NLT 2 geliefert. Die NLT 2 ist ein ROM mit einer eingeschriebenen Tabelle. Die Tabelle ist in der Weise vorgesehen, daß logarithmisch komprimierte Daten erzeugt werden, die den Eingangsdaten entsprechen. Auf diese Weise wird eine hochfrequente Komponente w des Videosignals in einem nichtlinear von der NLT 2 amplitudenkomprimierten Zustand erzeugt. Die komprimierte hochfrequente Komponente w wird an den Addierer 3 geliefert, um mit dem digitalen Eingangssignal x addiert zu werden. Im Ergebnis wird ein Ausgangsvideosignal y erzeugt mit, dessen hochfrequente Komponente angehoben ist. Mit dem IIR- Filter 1, das entgegengesetzt zu dem zuvor beschriebenen eingerichtet ist, hat ein HPF die gleiche Kennlinie wie das herkömmliche HPF, welches aus einem Kondensator und einem Widerstand besteht. Folglich ergibt sich dadurch eine Emphasiskennlinie, die derjenigen der herkömmlichen Einrichtung gleich ist.
Fig. 7 zeigt das IIR- Filter 1, wie es in enger Verwandtschaft zu dem HPF vorgesehen ist, bestehend aus dem Kondensator und dem Widerstand (CR). Das digitale Eingangssignal x wird an den Subtrahierer 71 geliefert. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 71 wird über den Koeffizientenmultiplizierer 74 an einen Akkumulator (oder Integrator) geliefert, der aus dem Addierer 73 und äus der Verzögerungsschaltung 72 besteht. Des weiteren wird ein Hochpaßfilter gebildet indem das Ausgangssignal dieses Akkumulators zu dem Subtrahierer 71 rückgekoppelt wird. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 71 wird über einen Multiplizierer 75 als das Ausgangssignal z des IIR- Filters 1 erzeugt.
Eine Übertragungsfunktion H(z) zur Übertragung von dem Eingangssignal x zum Ausgangssignal z kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei K1 und K2 die Koeffizienten der Koeffizientenmultiplizierer 74 und 75 darstellen. Diese Übertragungsfunktion H(z) kann angenähert werden an die Übertragungsfunktion des HPF 41, das aus einem Kondensataor und einem Widerstand (CR) besteht, durch Einstellung der Koeffizienten K1 und K2, wie nachstehend angegeben, mit einer Eingangssignal-Abtastfrequenz, die mit T angenommen wird, und der Zeitkonstante des HPF 41, die mit CR angenommen wird:
K1 = 1 - e-t/CR
K2 = e-t/2cr ... (2)
Fig. 8 zeigt eine Frequenzübertragungskennlinie, die aus Formel (1) gemeinsam mit der Kennlinie des HPF gewonnen wird, die durch den Kondensator C und den Widerstand R erzeugt werden. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist beim IIR- Filter die Übertragungsfunktion H(z) etwa die gleiche wie die Frequenzübertragungskennlinie das herkömmliche Filter bestehend aus dem Kondensator C und dem Widerstand R.
Die Emphasisschaltung, die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, hat etwa die gleiche Kennlinie wie eine nichtlineare Emphasiskennlinie, die durch eine ideale Analogschaltung erzielbar ist. Die Anordnung zur Bewirkung der nichtlinearen Kompression mittels der Tabelle gestattet eine hochgenaue nichtlinearen Verarbeitung. Des weiteren kann die Rechnerschaltung in einer relativ einfachen Weise aufgebaut werden. Ein Signal eines Bandes, welches so breit wie gemäß der Verrechnungsgeschwindigkeit zulässig ist, kann auf diese Weise verarbeitet werden.
Im Falle des beschriebenen Beispiels ist sowohl das Eingangssignal als auch das Ausgangssignal ein Videosignale in digitaler Form. Im Falle jedoch, bei dem die Erfindung auf ein analoges Signalverarbeitungssystem angewandt wird, das für einen analogen VTR oder dergleichen eingerichtet ist, ist ein A/D- Wandler vor der in Fig. 6 dargestellten Schaltung vorgesehen, und ein D/A- Wandler hinter der jeweiligen Schaltung.
Des weiteren ist die NLT dieses Beispiels mit einer logarithmischen Kompressionskennlinie vorgesehen. Diese Kennlinie kann in jede beliebige Kennlinie geändert werden, wie beispielsweise in eine polygonale Linien- Kompressionskennlinie. Folglich gibt die digitale Anordnung dieses Beispiels eine Kompressionskennlinie, die kaum durch eine analoge Schaltung erzielbar ist. Sie gibt auch eine stabile Emphasiskennlinie mit einem großen Anhebungsgrad, der kaum durch eine analoge Schaltung in Hinsicht auf die Stabilität erzielbar ist.
Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die ebenfalls als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung vorgesehen ist. In Fig. 9 ist ein ROM 6 zum Empfang einer Differenz zwischen einem digitalen Eingangssignal x' und dem Ausgangssignal du eines IIR- Filters vorgesehen, und mit Daten, die einer nichtlinearen Kennlinie entsprechen, die in Form einer Tabelle eingeschrieben ist. Ein IIR- LPF 7 wird mit dem IIR- Filter zu einem Tiefpaßfilter (LPF) geformt, welches die gleiche Zeitkonstante wie das HPF 41 der in Fig. 2 dargestellten Deemphasisschaltung aufweist. Ein Subtrahierer ist zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Ausgangssignal w des Rom 6 und den Eingangsdaten (Digitalsignal) x' und zur Erzeugung eines Deemphasis- Ausgangssignals y' vorgesehen. Ein weiterer Subtrahierer 8 ist zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Eingangssignal x' und dem Ausgangssignal du des IIR- LPF- 7 vorgesehen.
Fig. 10 zeigt detailliert die Anordnung des IIR- LPF 7, das in der in Fig. 9 dargestellten Deemphasisschaltung enthalten ist. In Fig. 10 ist ein Subtrahierer 44 zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Deemphasis-Ausgangssignal y' und das Ausgangssignal du des IIR- LPF 7 vorgesehen. Ein Koeffizientenmultiplizierer 53 ist zur Multiplikation des Ausgangssignals aus dem Subtrahierer 54 mit einem Koeffizienten K1 vorgesehen. Ein Addierer 52 ist zur Addition des Ausgangssignals des Koeffizientenmultiplizierers 53 mit dem Ausgangssignal du des IIR- LPF 7 vorgesehen Ein Flipflop des D- Types (DFF) 51 ist zur Verzögerung des Ausgangssignals u um eine Abtastperiode aus dem Addierer 52 vorgesehen.
Vor der Beschreibung der Deemphasisschaltung der in den Figuren 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiele wird nachstehend der Prozeß der Bildung des HPF 41 und des NLA 42 beschrieben, die in der Deemphasisschaltung von Fig. 2 aus den Digitalschaltungen enthalten ist: in Fig. 2 wird die Abtastperiode für die Eingangsdaten mit T angenommen, die Zeitkonstante des HPF 41 mit CR und dei Koeffizienten, die durch die Zeitkonstante CR bestimmt sind, mit K1 und K2, die Übertragungsfunktion aus dem Deemphasis- Ausgangssignal y' zu dem Ausgangssignal v des HPF 41 wird folgendermaßen ausgedrückt.
Durch Auswahl dieser Übertragungsfunktion wird folglich ein IIR- Filter mit einer Kennlinie geschaffen, die annähernd mit der Kennlinie des HPF- 41 übereinstimmt, das über den Kondensator C und den Widerstand R verfügt. Des weiteren kann die Kennlinie des NLA 42 mittels eines ROM festgelegt werden, der eine eingeschriebene logarithmisch komprimierte Datentabelle enthält. Die Kennlinie wird folgendermaßen ausgedrückt:
w = Kn [v] ... (4)
wobei Kn eine Funktion mit einer nichtlinearen Kennlinie darstellt.
Die Deemphasisschaltung wird eventuell zur Erzeugung eines Ausgangssignals y' vorgesehen, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann:
Bei der Bildung einer Digitalschaltung gemäß Formel (5) wird die Formel in folgender Weise modifiziert, weil eine Rückkopplungsschleife mit dem Flipflop vom D- Typ separiert werden muß:
Formel (3) wird zunächst modifiziert, und das Ausgangssignal du wird wie nachstehend angegeben ausgedrückt:
du = [K1 z&supmin;¹/1 - z&supmin;¹ (1 - K1)] y'
Dann erhält man folgende Beziehung:
Das Ausgangssignal du wird mit einem Grad verzögert von einem Datum relativ zum Ausgangssignal y'. Formel (6) wird für Formel (5) folgendermaßen substituiert:
y' = x' - Kn [K2 (y' - du)] ... (7)
Des weiteren wird y' = x' - w substituiert zur Modifizierung. Dann erhält mann folgende Beziehung mit Kn&supmin;¹, die als inverse Funktion von Kn verwendet wird:
x' - du = [1/K2] Kn&supmin;¹ [w] + w ... (8)
Formel (8) kann durch folgende Funktion zu Erzielung des Wertes w mit einem Wert x' - du unter Verwendung als Variable ausgedrückt werden:
w = Ln [x' - du] ... (9)
Dann kann das Deemphasisausgangssignal y' errechnet werden mit x' - w. Fig. 9 zeigt dieses in einem Blockschaltbild.
Der Wert du wird durch das IIR- LPF 7 errechnet. Eine Differenz zwischen dem Eingangssignal x' und dem Ausgangsdatum du aus dem IIR- LPF 7 wird mit den Subtrahierer 8 gewonnen. Dann wird mit dem ROM 6, in dem eine Datentabelle gemäß der Funktion Ln von Formel (9) enthalten ist, der Wert w erzeugt. Das Deemphasis-Ausgangssignal y' wird durch Gewinnung einer Differenz zwischen dem Eingangssignal x' und dem Wert w durch den Subtrahierer 9 erzeugt. Das Ausgangssignal y' wird an das IIR- LPF 7 geliefert, um das zuvor genannte Datum du zu erzeugen.
Fig. 10 zeigt die Anordnung des IIR- Filters zur Erzeugung des Ausgangssignals du aus dem Ausgangssignal y'. Wie schon erwähnt, kann das Ausgangssignal folgendermaßen ausgedrückt werden:
Folglich kann das Datum u, das vor dem Datum du erzeugt wurde, durch Verzögerung folgendermaßen ausgedrückt werden:
u= [du/z&supmin;¹] = du + K1 (y' - du) ... (10)
Folglich wird das IIR- Filter in der in Fig. 10 dargestellten Weise vorgesehen. Da das Datum du von dem DFF 51 zwischengespeichert wird, wie aus Fig. 10 ersichtlich, kann eine Rückkopplungsschleife gebildet werden, wie in Fig. 9 gezeigt. Des weiteren kann die Formel (8) durch Substitution der Beziehung von y' = x' - w und der Formel (9) wie nachstehend geschrieben substituiert werden:
(y' - du) K1 = (K1/K2) Kn&supmin;¹ [w]
= (K1/K2) Kn&supmin;¹ [Ln [x' - du]] ... (11)
Wenn die rechte Seite der Formel (11) durch eine Funktion Mn ausgedrückt wird, kann sie folgendermaßen beschrieben werden:
(y' - du) K1 = Mn [x' - du] ... (12)
Dann kann durch Erzeugung der Funktion Mn mittels der ROM- Tabelle 6 die Deemphasisschaltung in der in Fig. 11 gezeigten Weise vorgesehen werden. Bezüglich Fig. 11 wird eine Schaltung, die dem IRR- LPF 7 von Fig. 9 entspricht, anschließend durch ein ROM 55 gebildet, das zum Empfang des Ausgangssignals aus dem Subtrahierer 8 vorgesehen ist und in Form von einer Tabelle entsprechend der Formel (12) gebildet wird, einem Addierer 62 und einem DFF 61. Gemäß dieser Anordnung kann eine Rechenoperation in einer Schleife vom Ausgangssignal des DFF 61 durch dessen Eingangssignal mittels nur dem ROM ausgeführt werden, dem Addierers und dem Subtrahierer. Folglich kann die Berechnung mit höherer Geschwindigkeit ausgeführt werden als im Falle des in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels Die zurvor beschriebene Anordnung ergibt eine Deemphasisschaltung mit einer Kennlinie, die einer nichtlinearen Deemphasiskennlinie entspricht, die durch eine ideale Analogschaltung gewonnen wird. Darüber hinaus gestattet die nichtlineare Amplitudenkompression, die durch eine Tabelle entsprechend der zuvor beschriebenen Anordnung gewonnen wird, eine hochgenaue nichtlineare Verarbeitung. Des weiteren ist die Rechnerschaltung selbst von relativ einfacher Anordnung. Ein so breitbandiges Signal, wie es zulässig ist, kann mit der höchstmöglichen Rechnergeschwindigkeit verarbeitet werden.
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels werden sowohl das Eingangssignal als auch das Ausgangssignal als digitale Videosignale angenommen. Jedoch ist die erfindungsgemäße Anordnung mit geringer Abweichung auf ein Analogsignal- Bearbeitungssystem anwendbar. In diesem Falle wird ein A/D-Wandler vor der in Fig. 9 oder 11 dargestellten Schaltung vorgesehen, und ein D/A-Wandler hinter der Schaltung.
Des weiteren wird in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel von einer logarithmischen Kompressionskennlinie als Beispiel nichtlinearer Kennlinien ausgegangen. Jedoch kann diese in eine gewünschte Kennlinie in ein polygonalförmige Kompressionskennlinie durch Änderung der Tabelle abgeändert werden. Folglich kann eine Kompressionskennlinie erzielt werden, die mit einer Analogschaltung nicht zu erzielen ist. Dank dieser Tatsache ist eine Deemphasiskennlinie, die in der Lage ist, mit einem hohen Grad an Emphasis zu Rande zu kommen, andersweitig in Hinsicht auf die erzielbare Stabilität kaum möglich.
Fig. 12 zeigt die Anordnung einer Deemphasisschaltung, die erfindungsgemäß als weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. In Fig. 12 ist ein ROM (Nur- Lesespeicher) 4 vorgesehen, der über eine eingeschriebene Datentabelle verfügt, und zum Empfang eines digitalen Eingangssignals x' eingerichtet ist, und dem Ausgangssignal du eines Digitalfilters eines zeitdiskreten Systems mit unendlicher Impulsantwort (IIR- Filter) und zur Erzeugung eines Deemphasis- Ausgangssignals y'. Ein IIR- LPF bildet mit dem ROM 4 und LPF, welches die gleiche Zeitkonstante wie das herkömmliche HPF 41 von Fig. 2 aufweist.
Fig. 13 zeigt detailliert die Anordnung des IIR- LPF- 5 der in Fig. 12 dargestellten Deemphasisschaltung. In Fig. 13 sind gleiche Komponenten wie jene der Fig. 12 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 13 ist ein Subtrahierer 84 zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Deemphasis-Ausgangssignal y' und dem Ausgangssignal du des IIR- LPF 5 vorgesehen. Ein Koeffizientenmultipizierer 83 ist zum Multiplizieren des Ausgangssignals vom Subtrahierer 84 mit einem Koeffizienten K1 vorgesehen. Ein Addierer 82 ist zur Addition des Ausgangssignals des Koeffizientenmultplizierers 83 mit dem Ausgangssignal du des IIR-LPF 5 vorgesehen. Ein Flipflop des D-Typs (DFF) 81 ist zur Verzögerung des Ausgangssignals vom Addierer 82 um eine Abtastperiode vorgesehen.
Die vorstehend genannte Formel (7) ist zur Erzeugung des Ausgangssignals y' unter Verwendung der Werte x' und du vorgesehen. Folglich kann dieses als Funktion Fn [ ] wie folgt ausgedrückt werden.
y' = Fn [x', du] (13)
Dies drückt sich in einem Blockschaltbild aus, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Der Wert du wird durch das IRR- LPF 5 errechnet, und das Deemphasis-Ausgangssignal y' kann durch Lieferung der Werte x' und du an das ROM 4 erzeugt werden, das die Formel (13) in eingeschriebener Form in einer Tabelle enthält.
Mit anderen Worten, das IRR- LPF 5 von Fig. 13 ist vorgesehen, zur Erzeugung des Wertes du aus dem Deemphasis- Ausgangssignal y'. Da das Datum du wie folgt ausgedrückt werden kann:
wobei das Datum u vor der Verzögerung folgendermaßen ausgedrückt werden kann:
u= [du/z&supmin;¹] = du + K1 (y' - du) ... (14)
Somit ist das IIR- Filter in der in Fig. 13 dargestellten Weise vorgesehen.
Wie aus Fig. 13 ersichtlich, wird das Datum du vom dem DFF 81 zwischengespeichert, eine Rückkopplungsschleife kann gemäß Fig. 12 gebildet werden. Des weiteren kann das Datum u von Formel (14), substituiert mit Formel (13), zur Formel (14) als Funktion des Datums x' ausgedrückt werden, und du wie nachstehend gezeigt:
u = du + K1 (Fn [x', du]
= Gn [x', du] ... (15)
Somit kann das Datum u auch in Form einer Tabelle durch Lieferung der Daten x' und du vorgesehen werden. Fig. 14 zeigt eine Schaltung, die vorzugsweise dieses Konzept realisiert. Die Schaltung enthält einen ROM 93 und ein DFF 91. Das Eingangssignal x' und das Ausgangssignal du des DFF 91 werden an das ROM 93 geliefert. Die Funktionen der Formeln (13) und (15) sind im ROM in Form einer Tabelle eingeschrieben. Der ROM 93 erzeugt ein Ausgangssignal y' und ein weiteres Ausgangssignal u, das an das DFF 91 geliefert wird.
In Übereinstimmung mit der beschriebenen Anordnung kann eine Deemphasisschaltung vorgesehen werden, die eine Kennlinie hat, die einer nichtlinearen Deemphasiskennlinie entspricht, die durch eine ideale Analogschaltung erzielbar ist. Nebenbei bemerkt, kann gemäß der Anordnung dank nichtlinearer Amplitudenkompressionen ein nichtlinearer Prozeß hochgenau ausgeführt werden, die mittels der Tabelle bewirkt wird. Des weiteren ist die Schaltung in der Lage, ein breitbandiges Signal zu verarbeiten, soweit es die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Rechnerschaltung innerhalb der Rückkopplungsschaltung zuläßt. Folglich ist die Schaltung des in Fig. 14 dargestellten Beispiels in der Lage, den Prozeß schneller auszuführen als die in Fig. 12 dargestellte Gestaltung des Ausführungsbeispiels Jedoch erfordert die Schaltung des in Fig. 14 dargestellten Beispiels die Verwendung einer Tabelle eine größere Speicherkapazität als die Schaltung des in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Des weiteren wird in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sowohl das Eingangssignal auch das Ausgangssignal als ein digitales Videosignal angenommen. Jedoch ist die Anordnung auch auf ein analoges Signalverarbeitungssystem anwendbar, welches in einem analogen VTR oder dergleichen verwendet wird. In diesem Falle ist vor der Schaltung gemäß Fig. 12 oder 14 ein A/D- Wandler vorgesehen, und ein D/A-Wandler hinter dieser Schaltung.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß dieses über eine logarithmische Kompressionskennlinie als Beispiel einer möglichen nichtlinearen Kennlinie verfügt. Jedoch kann diese geändert werden in eine beliebige gewünschte Kennlinie, wie beispielsweise in eine polygonale Kompressionskennlinie. Dies ermöglicht dem Ausführungsbeispiel, eine derartige Kompressionskennlinie aufzuweisen, die kaum mit einer Analogschaltung erzielbar ist. Eine Deemphasiskennlinie für einen hohen Anhebungsgrad, die anderweitig kaum möglich ist in Hinsicht auf die Stabilität, kann erzielt werden.
Als nächstes wird ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal- Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, das abgewandelt ist und gemäß der Erfindung verbessert, nachstehend beschrieben.
Fig. 15 zeigt die Skizze einer Anordnung der Teile eines magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, die im wesentlichen auf die Erfindung bezogen ist. Die wichtigen Teile enthalten nur solche, die zur Verarbeitung eines zeilensequentialen Farbdifferenzsignals angeordnet sind. In Fig. 15 sind Eingangsanschlüsse 101 und 115 zum Empang von Farbdifferenzsignalen PR und PB vorgesehen. Eine zeilensequentiale Filterschaltung (wird nachstehend als LSC- Filter bezeichnet) 103 ist zur Bandbegrenzung der eingegebenen Farbdifferenzsignale FR und PB in Vertikairichtung des Bildes vorgesehen, und danach zur Umsetzung dieser in ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal. Die Illustration enthält eine NLE- Schaltung 105; ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem 107; eine NLDE- Schaltung 109; und ein LSC- Filter 111, das zur Ausführung der Farbdifferenzsignale FR und PB auf das zeilensequentiale Farbdifferenzsignal einer Filterverarbeitung entsprechend dem Prozeß des LSC- Filters 103 und zur Erzeugung der Farbdifferenzsignale PR und PB der ganzen Zeile vorgesehen ist. Ausgangsanschlüsse 113 und 117 sind zur Ausgabe der Farbdifferenzsignale FR und PB vorgesehen.
Die digitalen Farbdifferenzsignale FR und PB, die an die Eingangsanschlüsse 101 und 115 geliefert werden, werden dem LSC- Filter 103 zugeführt. Fig. 18 zeigt detailliert die Anordnung dieses LSC- Filters 103. In Fig. 18 sind Anschlüsse 201 und 209 zum Empfang von Farbdifferenzsignalen FR bzw. PB vorgesehen. Die empfangenen Signale FR und FB werden an Bandpaßfilter (BPF) 203 und 211 geliefert, die zur Bandbegrenzung dieser Signale in Vertikalrichtung eines jeweiligen Bildes vorgesehen sind. Die Ausgangssignale der BPF 203 und 211 werden an einen Schaltkreis 205 geliefert. Der Schaltkreis 205 ist zur Erzeugung und zur Lieferung an einen Anschluß 207 der bandbegrenzten Farbdifferenzsignale PR und PB für alle Horizontalabtastperioden vorgesehen.
Die Figuren 19(A) bis 19(E) zeigen die Arbeitsweise von in Fig. 18 dargestellten Teilen. In diesen Figuren markiert "o" Bildelmente des Farbdifferenzsignals PR und markiert "x" jene der anderen Farbdifferenzsignale PB. Jede Querlinie zeigt eine Horizontalabtastzeile an. Aufzeichnung und Wiedergabe werden für Bildelemente von oben nach unten nacheinander ausgeführt, wie aus diesen Figuren ersichtlich.
Fig. 19(A) zeigt Bildelmente des Farbdifferenzsignals PR, die an den Anschluß 201 geliefert werden. Fig. 19(B) zeigt Bildelemente des Farbdifferenzsignals PB, die an den Anschluß 209 geliefert werden. Jede der Figuren 19(C) und 19(D) zeigt den Prozeß einer Filteraktion bezüglich dieser Bildelemente. Mit anderen Worten, jedes der BPF 203 und 211 führt eine Rechenoperation bezüglich jeden Bildelementes einschließlich Bildelementen aus, die angrenzend an diese in Vertikairichtung liegen. Dann werden gefilterte Bildelemente durch Datenbildung durch Addition eines vorgegebenen Wichtungswertes bezüglich dieser Bildelemente erzeugt. Diese Rechenoperation wird auf alle Bildelemente angewandt. Im Ergebnis werden gefilterte Farbdifferenzsignale PR und PB von den BPF 203 und 211 abgegeben.
Fig. 20 zeigt beispielhaft Einzelheiten der Anordnung eines jeden BPF 203 und 211 von Fig. 18. In Fig. 20 enthält die Darstellung einen Ausgangsanschluß 241 für das digitale Farbdifferenzsignal; Ein- Horizontal- Abtastperioden- Verzögerungszeilen 243 und 245; Koeffizientenmultiplizierer 249, 251 und 253, die zur Multiplikation der Farbdifferenzsignale mit vorbestimmten Koeffizienten vorgesehen sind; eine Addierschaltung 257 und ein Anschluß 257, der zur Erzeugung des Ausgangssignals der Addierschaltung 257 nach Filterung vorgesehen ist.
Die gefilterten Signale PR und PB werden an den Schaltkreis 205 geliefert. Die Ausgangssignale der BPF 203 und 211 werden auf diese Weise abwechselnd erzeugt, um ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal, wie es in Fig. 19(E) dargestellt ist, abzugeben.
Das zeilensequentiale Farbdifferenzsignal, das auf diese Weise von dem LSC- Filter 103 erzeugt wird, wird an die NLE- Schaltung 105 getiefert. Für die NLE- Schaltung 105 ist die in Fig. 1 oder 6 dargestellte Schitung anwendbar. Das Signal, das von der NLE- Schaltung 105 abgegeben wird, hat seine hochfrequente Komponente auf einen Grad angehoben, der mit dem Pegel des in Fig. 17 dargestellten Eingangssignals variiert. Wie gezeigt, wird eine nichtlineare Emphasiskennlinie erzeilt.
Das Ausgangssignal der NLE- Schaltung 105 wird an das magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergbesystem 107 zur Aufzeichnung auf einen Aufzeichnungsträger geliefert.
Das von dem magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem 107 wiedergegebene Signal wird an die NLDE- Schaltung 109 geliefert, die eine Kennlinie aufweist, die der der NLE- Schaltung 105 entgegengesetzt ist. Die hochfrequente Komp6nente des wiedergegebenen Signals wird von der NLDE- Schaltung 109 unterdrückt. Des weiteren kann die NLDE- Schaltung 109 nachdem gleichen Konzept wie die NLE- Schaltung von den Figuren 2 oder 9 vorgesehen sein. Folglich werden die Einzelheiten der Anordnung der NLDE- Schaltung 109 aus dieser Beschreibung fortgelassen. Die NLDE- Schaltung 109 erzeugt ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal mit einem adäquaten Störabstand. Dieses Signal wird an das LSC- Filter 111 geliefert.
Bei dem LSC- Filter 111 wird jedes der Farbdifferenzsignale PR und PB für jede weitere Zeile an das Filter geliefert, welches in der in Fig. 20 dargestellten Weise vorgesehen ist. Im Ergebnis werden die Farbdifferenzsignale PR und PB aller Zeilen abgegeben.
In dem zuvor beschriebenen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät von Fig. 15 bleiben die Signalpegel durch die Verarbeitung unverändert, die von den Schaltungselementen von der NLE- Schaltung 105 bis zur NLDE- Schaltung 109 ausgeführt werden. Folglich kann das gefilterte zeilenfrequente Farbdifferenzsignal genau auf seinen Originalzustand gebracht werden. Des weiteren kann die Schaltungsanordnung des Gerätes vereinfacht werden, da diese nur eine NLE- Schaltung 105 und eine NLDE- Schaltung 109 erfordert.
Die Firguren 16(A) und (B) zeigen schließlich die Anordnung eines gesamten VTR, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Das Aufzeichnungssystem des VTR ist in der in Fig. 16(A) dargestellten Weise angeordnet, während das Wiedergabesystem des VTR in der in Fig. 16(B) dargestellten Weise vorgesehen ist. In der Zeichnung ist ein Eingangsanschluß 301 zum Empfang eines analogen Farbdichtesignals vorgesehen. Eingangsanschlüsse 303 und 305 sind zum Empfang analoger Signale PR bzw. PB vorgesehen. Diese Signale werden an A/D-Wandler 307, 308 und 309 zur jeweiligen Digitalisierung geliefert.
Die digitalen Signale PR und PB, die auf diese Weise erzeugt werden, werden an ein LSC- Filter 315 geliefert. Das LSC- Filter ist zur Umsetzung dieser Signale PR und PB in zeilensequentiale Signale vorgesehen, nach Begrenzung ihrer Bänder in Vertikalrichtung des Bildes. Ein zeilensequentiales digitales Farbdifferenzsignal, das auf diese Weise durch das LSC- Filter 315 erzeugt wird, wird an eine NLE- Schaltung 311 geliefert. Die NLE- Schaltung 311 ist zur Ausführung der nichtlinearen Hochfrequenzkomponenten- Emphasisverarbeitung vorgesehen mit dem Digitalsignal, das als Eingangs- und Ausgangssignal verarbeitet wird. Das zeilensequentiale digitale Farbdifferenzsignal, dessen hochfrequente Komponente nichtlinear angehoben wird, und das digitale Leuchtdichtesignal, welches von dem A/D-Wandler 307 kommt, wird an einen Bildspeicher 317 geliefert. Der Bildspeicher 317 ist zur Komprimierung der Zeitbasis des Leuchtdichtesignals vorgesehen und desjenigen des zeilensequentialen Signals und zum Unterziehen desselben gemäß einem Zeitmultiplexverfahren. Danach wird das Multiplexsignal in zwei Kanäle zum Zwecke der Reduzierung des Informationsbetrages eines einzelnen Kanals reduziert.
Die Signale der beiden Kanäle werden an D/A-Wandler 319 und 321 angelegt, um in Analogsignale gewandelt zu werden. Die auf diese Weise gewonnenen Analogsignale werden an Emphasisschaltungen 323 und 325 geliefert. Die Emphasisschaltung 323 und 325 sind zur Anhebung der hochfrequenten Komponenten der Signale vorgesehen, die durch das Multiplexen des Leuchtdichtesignals und des zeitsequentialen Signals erzeugt werden. Die Ausgangssignale der Emphasisschaltungen 323 und 325 werden an Frequenzmodulationsschaltungen 327 und 329 zur Frequenzrnodulation geliefert. Die frequenzmodulierten analogen Signale der beiden Kanäle, die auf diese Weise erzeugt werden, werden auf ein Magnetband 339 aufgezeichnet, welches einen Aufzeichnungsträger durch Aufzeichnungsverstärker (RA) 331 und 333 und magnetische Aufzeichnungs- /Wiedergabe- Köpfe 335 und 337 bilden.
Bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Signale werden die Signale zweier Kanäle, die von dem Magnetband 339 durch die Köpfe 335 und 337 wiedergegeben werden, durch Wiedergabe von Verstärkern 341 und 343 verstärkt. Die verstärkten Signale werden an die Frequenzdemodulationsschaltungen 345 und 347 geliefert. Die Ausgangssignale der Frequenzdemodulationsschaltungen 345 und 347 werden an Deemphasisschaltungen 349 und 551 geliefert, deren Kennlinien gegenüber der der Emphasisschaltungen 323 und 325 umgekehrt sind. Die hochfrequenten Komponenten dieser Signale werden auf diese Weise komprimiert. Die Ausgangssingale der Deemphasisschaltungen 349 und 351 werden in Digitalsignale durch A/D-Wandler 353 und 355 umgesetzt. Diese Digitalsignale werden an einen Bildspeicher 357 geliefert. Im Bildspeicher 357 werden diese Signale in Einkanalsignale in einer Weise umgesetzt, die derjenigen des Bildspeichers 317 entgegengesetzt ist. Danach werden das Leuchtdichtesignal und das zeilensequentiale Farbdifferenzsignal, die auf diese Weise gewonnen werden, zeitbasisexpandiert. Dann werden das digitale Leuchtdichtesignal und das zeilensequentiale digitale Farbdifferenzsignal parallel erzeugt.
Das digitale Leuchtdichtesignal wird in ein analoges Signal von einem D/A-Wandler 365 umgesetzt. Das analoge Leuchtdichtesignal wird über Anschluß 371 abgegeben. Das Farbdichtesignal Wird an eine NLDE- Schaltung 361 geliefert, um dessen hochfrequente Komponente nichtlinear zu komprimieren, in einer Weise, die derjenigen der NLE- Schaltung 311 entgegengesetzt ist. Das Ausgangssignal der NLDE- Schaltung 361 wird an ein LSC- Filter 359 geliefert&sub5; Bei diesem Filter 359 wird das zeilensequentiale digitale Farbdifferenzsignal fast vollständig zu seinem ursprünglichen Zustand wiederhergestellt.
Wie zuvor erwähnt, werden bei dem LSC- Filter 359 die digitalen Farbdifferenzsignale FR und PB voneinander getrennt. Die digitalen Signale FR und PB des ganzen Bildes werden auf diese Weise wiedergegeben. Die digitalen Farbdifferenzsignale FR und PB werden an D/A-Wandler 367 und 369 geliefert, um in Analogsignale gewandelt zu werden. Die analogen Signale, die auf deise Weise erzeugt werden, werden über die Anschlüsse 3 und 375 abgegeben.
Der in den Figuren 16(A) und (B) gezeigte VTR ist in der Lage, eine hochfrequente Anhebung sowohl des Leuchtdichtesignals als auch der Farbdifferenzsignale mittels ein und derselben Schaltung auszuführen. Nebenbei bemerkt, der nichtlineare hochfrequente Emphasisprozeß kann für beide der Farbdifferenzsignale durch ein- und dieselbe Schaltung ausgeführt werden. Folglich vereinfacht sich der Schaltungsaufbau. Des weiteren bleibt der Signalpegel durch die Verarbeitung zwischen der NLE- Schaltung 311 und NLDE- Schaltung 361 unverändert, so daß die Farbdifferenzsignale genau in ihren Originalzuständen wiederhergestellt werden können.
Jedes der beschriebenen bevorzugten Beispiele ist zur Übertragung eines Videosignals auf einen Aufzeichnungsträger vorgesehen. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Erfindung ist allgemein auf alle Fälle anwendbar, bei denen Videosignale durch eine derartige Übertragungsstrecke übertragen werden, bei der Rauschen aufkommen kann.

Claims

1. Verarbeitungsgerät für Videosignale, mit:

(a) Eingabemitteln (303, 305) zum Empfang von Videosignalen; und mit

(b) nichtlinearen Emphasismitteln (311) zur nichtlinearen Anhebung einer hochfrequenten Komponente für Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß

(c) das Verarbeitungsgerät für Videosignale des weiteren ausgestattet ist mit:

Bandbegrenzungsmitteln (315) zur Begrenzung der Frequenzbänder der durch die Eingabemittel empfangenen Videosignale in Hinsicht auf die Vertikalrichtung eines von den Videosignalen durchlaufenen Bildes,

wobei das Bandbegrenzungsmittel (315) die Frequenzbänder der Videosignale durch Ausführung einer Filteroperation auf nebeneinander in Vertikalrichtung des Bildes angeordnete Pixel begrenzt, und wobei das nichtlineare Emphasismittel (311) eine Frequenzkomponente der Videosignale nichtlinear anhebt, die die Bandbegrenzungsmittel (315) passiert haben.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabemittel zum Empfang einer Vielzahl von Farbdifferenzsignalen eingerichtet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignale eine Vielzahl von Farbdifferenzsignalen enthalten und daß das Gerät des weiteren zeilensequentiale Wandlermittel (103; 205) zur Umsetzung der Vielzahl von Farbdifferenzsignalen in ein zeilensequentiales Signal umfaßt, die die Bandbegrenzungsmittel (305; 203; 211) durchlaufen haben, und zur Ausgabe des zeilensequentialen Signals an das nichtlineare Emphasismittel (311).

4. Gerät nach Anspruch 3, das des weiteren ausgestattet ist mit:

zweiten Eingabemitteln (301) zum Empfang eines Leuchtdichtesignals;

Ausgabemitteln (317) zur Zeitmultiplexverarbeitung des von dem nichtlinearen Emphasismittel abgegebenen zeilensequentialen Farbdifferenzsignals und des durch das zweite Eingabemittel empfangenen Leuchtdichtesignals und zur Erzeugung eines Multiplexsignals; und mit

Emphasismitteln (323, 325) zum Anheben einer hochfrequenten Komponente des Multiplexsignals.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Viedeosignal ein Digitalsignal ist, und daß das nichtlineare Emphasismittel ausgestattet ist mit:

(a) einem Eingabemittel zum Empfang des Videosignals;

(b) einem zum Empfang des Videosignals aus dem Eingabemittel vorgesehenen Digitalfilter (1) mit unendlicher Impulsantwort;

(c) einer Nachschlagetabellenschaltung (2) zum Nachschlagen einer Tabelle unter Verwendung eines Ausgangssignals des Filters als eine Adresse, wobei die Nachschlagetabellenschaltung (2) eine nichtlineare Eingangs- Ausgangskennlinie aufweist; und mit

(d) einer Addierschaltung (3), die das digitale Videosignal, das von dem Eingabemittel empfangen wird, mit einem Ausgangssignal der Nachschlagetabellenschaltung addiert.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Digitalfilter (1) ein Hochpaßfilter ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Digitalfilter (1) ausgestattet ist mit einem Subtrahierer (71), der zum Empfang des digitalen Videosignals aus den Eingabemitteln als eines seiner Eingangssignale eingerichtet ist, einem Koeffizientenmultiplizierer (74), der zur Multiplikation eines Ausgangssignals des Subtrahierers mit einem vorbestimmten Koeffizienten eingerichtet ist, und mit einem Akkumulator (72, 73), der eingerichtet ist, ein Ausgangssignal des Koeeffizientenmultiplizierers zu akkumulieren und dessen Ausgangssignal an den anderen Eingang des Subtrahierers anzulegen.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient des Koeffizientenmutliplizierers (74) durch 1 - e-T/CR ausgedrückt wird, wobei ein Abtastintervall des von dem Eingabemittel empfangenen digitalen Videosignals mit T und eine Zeitkonstante des Filters mit CR angenommen wird.

9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (72, 73) sowohl einen Addierer (73), der zum Empfang des Ausgangssignals vom Multiplizierer als eines seiner Eingangssignale eingerichtet ist, als auch eine Verzögerungsschaltung (72) enthält, die zur Verzögerung eines Ausgangssignals des Addierers um eine vorbestimmte Zeitperiode vorgesehen ist, um an den Subtrahierer und den Addierer geliefert zu werden.

10. Verarbeitungsgerät für Videosignale, mit:

(a) Eingabemitteln zum Empfang von Videosignalen und mit

(b) nichtlinearen Deemphasismitteln (361) zur nichtlinearen Unterdrückung einer hochfrequenten Komponente der durch die Eingabemittel empfangenen Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß

(c) das Verarbeitungsgerät für Videosignale des weiteren ausgestattet ist mit

einem Bandexpansionsmittel (359) zur Aufweitung der Frequenzbänder der durch die nichtlinearen Deemphasismittel gelaufenen Videosignale in Hinsicht auf die Vertikalrichtung eines von den Videosignalen gewandelten Bildes, wobei

das Bandexpansionsmittel die Bänder der Videosignale durch Ausführung einer Filteroperation auf nebeneinander in Vertikalrichtung des Bildes angeordnete Pixel aufweitet.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß das Videosignal ein digitales Signal ist und daß das nichtlineare Deemphasismittel ausgestattet ist mit:

(a) einem Eingabemittel zum Empfang des digitalen Videosignals;

(b) einer ersten Subtrahierschaltung (8), die zum Empfang des digitalen Signals aus dem Eingabemittel als eines seiner Eingangssignale eingerichtet ist;

(c) einer Nachschlagetabellenschaltung (6) zum Nachschlagen einer Tabelle unter Verwendung eines Ausgangssignals der Subtrahierschaltung als eine Adresse, wobei die Nachschlagetabellenschaltung (6) eine nichtlineare Ein- /Ausgangskennlinie aufweist;

(d) einer zweiten Subtrahierschaltung (9) zur Subtraktion eines Ausgangssignals der Nachschlagetabellenschaltung von dem durch das Eingabemittel empfangenen digitalen Videosignal; und mit

(e) einem Digitalfilter (7) mit unendlicher Impulsantwort, das zum Empfang eines aus der zweiten Subtrahierschaltung gewonnenen Signals eingerichtet ist, wobei das Ausgangssignal des Filters an den anderen Eingang der ersten Subtrahierschaltung angelegt wird.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (7) ein Tiefpaßfilter ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (7) ausgestattet ist mit einer dritten Subtrahierschaltung (54), die zum Empfang des Ausgangssignals der zweiten Subtrahierschaltung als eines seiner Eingangssignale eingerichtet ist, mit einem Koeffizientenmultiplizierer (53), der zur Multiplikation eines Ausgangssignals der dritten Subtrahierschaltung (54) mit einem vorbestimmten Koeffizienten eingerichtet ist, und mit einem Akkumulator (51, 52), der zur Akkumulation eines Ausgangssignals des Multiplizierers und zur Lieferung eines Ausgangssignals desselben an den anderen Eingang der dritten Subtrahierschaltung (54) eingerichtet ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (51, 52) sowohl einen Addierer (52), der zum Empfang des Ausgangssignals des Multiplizierers als eines seiner Eingangssignale eingerichtet ist, als auch eine Verzögerungsschaltung (51) enthält, die zur Verzögerung eines Ausgangssignals des Addierers um eine vorbestimmte Zeitdauer vorgesehen ist, um an die dritte Subtrahierschaltung (54) und den Addierer angelegt zu werden.

15. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal eine digitales Signal ist und daß das nichtlineare Deemphasismittel ausgestattet ist mit:

(a) einem Eingabemittel zum Empfang des digitalen Signals;

(b) einer ersten Subtrahierschaltung (8), die zum Empfang des digitalen Signals aus dem Eingabemittel als eines ihrer Eingangssignale eingerichtet ist;

(c) einer Nachschlagetabellenschaltung (6) zum Nachschlagen einer Tabelle unter Verwendung eines Ausgangssignals der Subtrahierschaltung als eine Adresse, wobei die Nachschlagetabellenschaltung (6) eine nichtlineare Eingangs- Ausgangskennlinie aufweist;

(d) einer zweiten Subtrahierschaltung (9) zum Subtrahieren eines Ausgangssignals der Nachschlagetabellenschaltung aus dem von den Eingabemitteln empfangenen digitalen Signal; und mit

(e) einem digitalen Tiefpaßfilter mit unendlicher Impulsantwort, das zum Empfang eines Signals dient, das von der ersten Subtrahierschaltung gewonnen wurde, wobei das Ausgangssignal des Filters an den anderen Eingang der ersten Subtrahierschaltung angelegt wird.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (7) sowohl eine Nachschalgetabellenschaltung (55), die zum Nachschlagen in einer Tabelle unter Verwendung des Eingangssignals der ersten Subtrahierschaltung als eine Adresse dient, als auch einen Akkumulator (61, 62) enthält, der zur Akkumulation eines Ausgangssignals der Nachschlagetabellenschaltung und zur Lieferung eines Ausgangssignals desselben an den anderen Eingang der ersten Subtrahierschaltung eingerichtet ist.

17. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabemittel zum Empfang eines zeilensequentialen Farbdifferenzsignals vorgesehen ist.

18. Gerät nach Anspruch 10 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignale ein zeilensequentiales Farbdifferenzsignal enthalten und daß das Gerät des weiteren ausgestattet ist mit Trennmitteln zur Trennung der Farbdifferenzsignale zur Erzeugung einer Vielzahl von Signalen aus dem Ausgangssignal des nichtlinearen Deemphasismittels.

19. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal ein digitales Signal ist und daß das nichtlineare Deemphasismittel ausgestattet ist mit:

(a) einem Eingabemittel zum Empfang des Videosignals;

(b) einer Nachschlagetabellenschaltung (4) zum Nachschlagen einer Tabelle unter Verwendung des von dem Eingabemittel empfangenen digitalen Signal als ein Teil einer Adresse zur Erzeugung eines nichtlinear entzerrten digitalen Videosignals, und mit

(c) einer Rükkopplungsschaltung, die zum Empfang eines Ausgangssignals der Nachschalgetabellenschaltung und zum Anlegen einer niederfrequenten Komponente des Ausgangssignals der Nachschlagetabellenschaltung an letztere als anderen Teil der Adresse eingerichtet ist.

20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung ein digitales Tiefpaßfilter mit unendlicher Impulsantwort enthält, das zum Empfang des digitalen Signals aus der Nachschlagetabellenschaltung dient.

21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter ausgetattet ist mit einem Subtrahierer (84) zum Empfang des digitalen Videosignals aus der Nachschlagetabellenschaltung (4) als eines seiner Eingangssignale, mit einem Koeffizientenmultiplizierer (83) zur Multiplikation eines Ausgangssignals des Subtrahierers mit einem vorbestimmten Koeffizienten, und mit einem Akkumulator (81, 82), der ein Ausgangssignal des Koeffizientenmultiplizierers akkumuliert und ein Ausgangssignal desselben an den anderen Eingang des Subtrahierers als anderen Teil der Adresse anlegt.

22. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabellenschaltung zur Erzeugung eines zu einer niederfrequenten Komponente gehörenden Signals des nichtlinear entzerrten digitalen Videosignals gemeinsam mit dem nichtlinear entzerrten digitalen Videosignal dient, wobei die Rückkopplungsschaltung eine Verzögerungsschaltung (91) enthält, die das zu der niederfrequenten Komponente gehörende Signal um eine vorbestimmte Zeitdauer verzögert, das an die Nachschlagetabellenschaltung als anderer Teil der Adresse anzulegen ist.

23. Gerät für Videosignale, mit:

(a) Eingabemitteln zum Empfang einer Vielzahl vom Farbdifferenzsignalen;

(b) zeilensequentialen Wandlermitteln zur Umsetzung der Vielzahl von Signalen zur Bildung zeilensequentialer Farbdifferenzsignale; und mit

(c) nichtlinearen Emphasismitteln zur nichtlinearen Anhebung einer hochfrequenten Komponente der zeilensequentialen Farbdifferenzsignale, dadurch gekennzeichnet, daß

(d) das Gerät für Videosignale des weiteren ausgestattet ist mit Bandbegrenzungsmitteln zur Begrenzung der Frequenzbänder der durch die Eingabemittel empfangenen Farbdifferenzsignale hinsichtlich der Vertikalrichtung eines von den Videosignalen durchlaufenen Bildes durch Ausführung einer Filteroperation auf in Vertikairichtung des Bildes benachbarte Pixel, wobei das zeilensequentiale Wandlermittel (103, 205) die Vielzahl von Signalen umsetzt, die die Bandbegrenzungsmittel (315; 203, 211) passiert haben.