DK168846B1 - Fremgangsmåde ved og apparat til signalregistrering, registreringsbærer med et i overensstemmelse hermed registreret signal, samt apparat til signalgengivelse - Google Patents

Description

i DK 168846 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til kodning af et signal, der registreres, og som omfatter et fuldstændigt farvevideosignal og et yderligere signal i et transmissionssystem til registrering og gengivelse af nævnte 5 registrerede signal, i særdeleshed en optisk læsbar pladeformet registreringsbærer, og hvor et bærebølgesignal med en frekvens i området 6,5 - 9,3 MHz er frekvensmoduleret med det fuldstændige farvevideosignal.

Opfindelsen angår tillige en registreringsbærer med 10 et i overensstemmelse med fremgangsmåden registreret signal, et apparat til gennemførelse af fremgangsmåden, og et apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden.

En sådan fremgangsmåde, registreringsbærer og appa-15 rater er bl.a. kendt fra artiklen "System coding parameters, mechanics and electro- mechanics of the reflective video disc player" af P. W. Bogels, angivet i "IEEE Transactions on Consumer Electronics", november 1976, siderne 309 - 317, og hvori nævnte yderligere signal er 20 et audiosignal. I betragtning af mulig krydstale fra audioinformation til videoinformation, mulig krydstale især fra den modulerede videoinformations nedre sidebånd til audioinformationen og forstyrrende virkninger som følge af krydsmodulationsprodukter, har det vist sigy at 25 audioinformationen kan tillempes som to bærebølger moduleret med audioinformationen, og som har frekvenser, der er omhyggeligt udvalgte i forhold til videobærebølge-frekvenserne. For NTSC systemet er frekvenserne, der er udvalgt for disse to bærebølger 2,3 MHz og 2,8 MHz, og 30 den valgte videobærebølge er 8,1 MHz (frekvensen for sortniveau).

Den kendte fremgangsmåde, registreringsbærer og apparater giver en udmærket videogengivelseskvalitet og en acceptabel audiogengivelseskvalitet. Med opfindelsen 35 tilsigtes tilvejebragt en fremgangsmåde af den i indledningen nænvte art, en registreringsbærer med et i overensstemmelse hermed kodet signal, et apparat til DK 168846 B1 2 gennemførelse af fremgangsmåden og et apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden, hvorved der kan opnås en forbedret. audio-gengivelseskvalitet bl.a. hvis det yderligere signal er 5 et digitalt signal. Med dette formål er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at det yderligere signal er et digitalt; signal bestående af en bitstrøm af databit, der hver kan antage et begrænset antal diskrete værdier, at dette digitale signal optager et frekvens-10 bånd under det frekvensmodulerede bærebølgesignals førsteordens sidebånd, og at rramte frekvensmodulerede bærebølgesignal er impulsbreddemoduler et med det digitale signal.

Det yderligere signal i form af det digitale signal kan være et digitaliseret audiosignal, men kan også være 15 et datasignal fra f.eks. en spilledatamat. Alternativt kan det digitale signal være et digitalt tidskomprimeret audiosignal f.eks. ti.l brug i forbindelse med et "stillbillede" . Det er således muligt at skandere dette stillbillede gentagne gange, medens lyden gengives i ekspander-20 et form, så at der vindes spilletid.

Skønt det i nævnte artikel anføres, at tilføjelsen af frekvensmodulerede bærebølger med forholdsvis smal båndbredde er problematisk, er opfindelsen baseret på den kendsgerning, at det er fundet muligt at benytte et 25 digitalt audiosignal med forholdsvis stor båndbredde fordi: - det digitale audiosignal kan placeres under den modulerede vidobærebølges nødvendigvis værende nedre sidebånd af første orden, således at krydstale fra audiosignalet til· videosignalet·begrænses, 30 - den modulerede videobærebølges nedre sidebånd af anden og muligvis højere orden, som ikke kan filtreres bort i forvejen bl.a. fordi de frembringes af impulsbreddemo-dulationen og ligger indenfor det digitale audiosignals frekvenspektrum, ikke behøver at virke forstyrrende, for-35 di et digitalt signal er mere immunt overfor forstyrrelser fra analoge signaler med forholdsvis lav amplitude, - intermodulationskomposanterne ikke behøver at virke forstyrrende, fordi den relative amplitude af de digi- DK 168846 B1 3 tale signaler kan være forholdsvis lille, som følge af, at der kan tillades et væsentligt lavere signalstøjforhold ved digitale signaler end ved analoge signaler.

Det skal her bemærkes, at det er muligt at anvende et 5 digitalt signal, som repræsenterer digitale data i stedet for et digitalt signal, der repræsenterer analogt audio.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er yderligere ejendommelig ved, at det yderligere signal omfatter en serie 10 af digitale ord med en repetitionsfrekvens på 44,1 kHz, og som er underkastet den såkaldte EFM modulation før registrering.Denne fremgangsmåde er fordelagtig, fordi EFM-modulation især er immun over for forstyrrelser, og den således definerede modulation er den modulation, der 15 anvendes i compact- disc digitale audioafspillere, der fremstilles af adskillige fabrikanter, således at en kombineret audio-videoafspiller kan konstrueres på enkel vis, og at de integrerede »kredse til EFM-modulation, som er kommercielt til rådighed, kan benyttes en afspiller 20 til gengivelse af et i overensstemmelse med denne fremgangsmåde registreret signal. Forklaringen på EFM-modulation findes i "Philips Technical Review" Vol. 40, 1982,

No. 6, navnlig på siderne 157 - 164.

En yderligere ejendommelighed ved fremgangsmåden 25 ifølge opfindelsen er, at det digitale signal før registrering passerer gennem et lavpasfilter med en afskæringsfrekvens i området fra 1,5 til 2 MHz. Dettté formindsker muligheden for krydstale fra det digitale audio-siganl til videosignalet. Denne båndbreddereduktion har 30 ikke vist sig· at give nogen uheldig virkning på audio-gengivelseskvaliteten.

For at formindske krydstale og intermodulationsvirk-ninger er det hensigtsmæssigt ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, at det digitale signal før registrering går 35 gennem et lavfrekvent forbetoningsfilter, hvori signaler med en frekvens under afskæringsfrekvensen forbetones i forhold til signaler med en frekvens over nævnte afskæringsfrekvens og efter udlæsning passerer gennem et fil- DK 168846 B1 4 ter, der er komplementært hertil. Dette er baseret på erkendelsen af, at ved lave frekvenser forkommer mere interferens end ved højere frekvenser på grund af anvendelsen af især en helium-neon laser. Denne forbetoning 5 tilvejebringer maksimal reduktion af det digitale signal.

Hvad angår afskæringsfrekvensen er denne fremgangsmåde yderligere ejendommelig derved, at afskæringsfrekvensen for det lavfrekvente forbetoningsfilter ligger i området 100 kHz til 1 MHz. Denne afskæringsfrekvens 10 svarer derved til den frekvens, hvor EFM-modulations-spektrum har et maksimum.

For gengivelsen af EFM-kodede signaler stilles der strenge krav til nøjagtigheden af de nødvendige taktsignaler. Det samme gælder for videosignalets horizontale 15 synkroniseringssignaler, der styrer pladetallerkenens hastighed, og således påvirker frekvensen for det audio-signal, som gengives. Derfor er det· hensigtsmæssigt ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, at der under gengivelsen af det registrerede signal frembringes en første 20 referencefrekvens, der er relateret til nævnte repetitionsfrekvens på 44,1 kHz, til dekodning af det digitale signal, at der frembringes en anden referencefrekvens til behandling af det fuldstændige videosignal, og som er relateret til nævnte videosignals horizontale syn-25 kroniseringsfrekvens, og at nævnte første og anden referencefrekvens begge udledes fra en tredje referencefrekvens. På denne måde kan det opnås, at den anden referencefrekvens er tilstrækkelig nøjagtig og at den er relateret til den første referencefrekvens på tilstræk-30 kelig nøjagtig måde.

For at imødekomme de strenge nøjagtighedskrav og for at muliggøre, at den første og anden referencefrekvens kan frembringes på enkel vis, er fremgangsmåden ifølge opfindelsen yderligere ejendommelig derved, at når det 35 fuldstændige videosignal er et PAL farvevideosignal, er den første og anden referencefrekvens udledt fra den tredje referencefrekvens på n x 4,234375 MHz ( n = 1, 2, * DK 168846 B1 5 3, 4, ....), og den anden referencefrekvens udledt fra nævnte tredje referencefrekvens ved deling af nævnte tredje referencefrekvens med n x 271.

Af samme grunde, men for anvendelse med NTSC stand-5 ard i stedet for PAL standard er denne fremgangsmåde yderligere ejendommelig ved, at når det fuldstændige farvevideiosignal er et NTSC farvevideosignal, er den første og anden referencefrekvenss udledt fra den tredje referencefrekvens på n x 4,232518 MHz ( n = 1, 10 2, 3, 4, ....), og den anden referencefrekvens udledt fra nævnte tredje referencefrekvens ved deling af nævnte tredje referencefrekvens med n x 269.

Opfindelsen angår også en registreringsbærer med et i overensstemmelse med fremgangsmåden kodet signal.

15 Denne registreringsbærer er ejendommelig ved et spor-mønster af optisk, påviselige områder, der veksler med mellemliggende områder, og som har en indbyrdes afstand i sporretningen, der er moduleret i overensstemmelse med den øjeblikkelige periode for det frek.-20 vensmodulerede fuldstændige farvevideosignal, og en længde i forhold til de tilstødende mellemliggende .områder, som kan antage i det minste to forskellige diskrete værdier, og at det digitale signal er kodet ifølge de nævnte diskrete værdier.

25 Opfindelsen omfatter også et apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Dette apparat er ejendommeligt ved, at det omfatter en FM-mo-dulator til modulation af et fuldstændigt farvevideosignal på en bærebølge med en frekvens i området 6,5 30 - 9,3 MHz og en impulsbreddemodulator til impuls- breddemodulation af nævnte frekvensmodulerede ,bærebølgesignal med et digitalt signal omfattende en bitstrøm af bitdata, der hver kan antage et begrænset antal diskrete værdier, hvilket digitale signal lig-35 ger i et frekvensbånd linder det frekvensmodulerede bærebølgesignals førsteordens sidebånd.

* DK 168846 B1 6

En foretrukket udførelsesform for dette apparat er yderligere ejendommelig ved, at der foran impuls-breddemodulatoren findes en EPM-modulator.

Til begrænsning af det digitale signals båndbred-'5 de er denne foretrukne udførelsesf om yderligere ejendommelige ved, at der mellem EPM-modulatoren og impuls-breddemodulatoren er anbragt et lavpasfilter med en afskæringsfrekvens i området fra 1,5 til 2 MHz.

En anden udførelsesfom for dette apparat ifølge 10 opfindelsen er ejendommelig ved, at der foran impuls-breddemodulatoren er et lavfrekvent forbetoningsfilter, i hvilket signaler med en frekvens, der er lavere end afskæringsfrekvensen forbetones i forhold signaler med en frekvens, der er højere end nævnte afskærings-15 frekvens. I denne henseende er det hensigtsmæssigt, hvis afskæringsfrekvensen for det lavfrekvente forbetoningsfilter er beliggende i området fra 100 kHz til 1 MHz.

Alternativt er apparatet ifølge opfindelsen 20 ejendommligt ved, at der findes midler til frembringelse af det modulerede fuldstændige farvevideosignals andenordens nedre sidebåndskomposant. Herved formindskes denne komposants indflydelse ved benyttelsen af en teknik, som i og for sig er kendt, og som er omtalt 25 bl.a. i USA patentskrift no. 4.332.342.

Opfindelsen angår også et apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og et sådant apparat er ejendommeligt ved, at det har en FM-demodulator til 30 genvinding af det fuldstændige farvevideosignal og en impulsbredde-demodulator til genvinding af det digitale signal.

En foretrukket udførelsesfom for dette apparat ifølge opfindelsener ejendommelig ved, at impuls-35 bredde - demodulatoren efterfølges af en EFM-demodu-lator.

3 DK 168846 B1 7

Dette apparat kan yderligere være ejendommeligt ved, at impulsbredde-demodulatoren er efterfulgt af et højfrkevent forbetoningsfilter, i hvilket signaler med en frekvens over en afskæringsfrekvens er forstærket 5 i forhold til signaler med en frekvens, der er lavere end nævnte afskæringsfrekvens.

Hvad angår nævnte afskæringsfrekvens er denne udførelsesform yderligere ejendommelig ved, at afskæringsfrekvensen for det højfrekvente forbetoningsfilter 10 er beliggende i området fra 100 kHz til 1 MHz.

Hvad angår frembringelsen af referencefrekvenserne er dette apparat yderligere ejendommeligt ved en første kreds til forsyning med en første referencefrekvens, der er relateret til en frekvens på 44,1 kHz, 15 til dekodning af det digitale signal, en anden kreds til forsyning med en anden referencefrekvens, der er relateret til nævnte videosignals horizontale synkroniseringsfrekvens, og en frekvensgenerator, som leverer en tredje referencefrekvens, til hvilken den 20 første og anden referencefrekvens er låst.

Til gengivelse af PAL-signaler er dette apparat yderligere ejendommeligt ved, at frekvensgeneratoren er afstemt til en frekvens på n x 4,234375 MHz ( n = 1, 2, 3, 4, ....), og at den anden kreds frembringer 25 den anden referencefrekvens ved deling af den tredje referencefrekvens med n x 271.

Til gengivelse af NTSC-signaler er dette apparat yderligere ejendommeligt ved, at frekvensgeneratoren er afstemt til en frekvens på n x 4,232518 MHz 30 (n *= 1, 2, 3, 4, ....), og at den anden kreds frembringer den anden referencefrekvens ved deling af den tredje referencefrekvens med n x '269.

Når denne metode til frembringelse af den anden og tredje referencefrekvens anvendes ved registre-.

35 ring,er den første referencefrekvens låst til den anden referencefrekvens ved benyttelsen af en fælles frekvensreference. Ved gengivelse genvindes de to frekvenser * DK 168846 B1 8 ved frekvensdeling. Da den bestemte anden referencefrekvens aldrig kan genvindes nøjagtigt ved deling, fremkommer en fejl, der kan kompenseres for ved indførelsen af en kompenserende frekvensfejl under re-5 gistrering. Denne kompenserende frekvensfejl akkumuleres imidlertid, hvilket fører til tidsforskydning af audiosignalet i forhold til videosignalet, således at "læbesynkronismen" (synkronismen af lyden med læbebevægelserne på personerne i billedet) kan blive for-10 ringet. Afhængigt af fejlens størrelse kan den beskrevne metode undertiden ikke anvendes. Et apparat ifølge opfindelsen, hvori der ikke forekommer tidsforskydning ved frembringelsen af den første og anden referencefrekvens er yderligere ejendommeligt ved en 15 kreds til udledning af et video-tidstakt-signal fra det demodulerede farvevideosignal, en fasekompara-torkreds til sammenligning af video-tidstakt-signalet med video-tidstakt-referencesignalet og til afgivelse af et styresignal som funktion af faseforskellen, en 20 hastighedsstyrekreds til styring af registreringsbærer ens ' hastighed som funktion. af nævnte styresignal til eliminering af video-tids-taktsfejl, en styrbar oscillatorkreds for tilførsel af et signal, der er relateret til en repetitionsfrekvens for det digitale 25 signal, og en styresløjfe til aflåsning af nævnte oscillatorkreds til et data-tidstakt- signal, der kan udledes fra det digitale signal.

Ved styring af drevet-på én sådan-måde, at videotidstakten er korrekt, vil det'digitale signal 30 også være til rådighed med en meget stabil tidstakt, og den første referencefrekvens kan udledes direkte fra det digitale signal.

Hvis et digitalt signal ifølge opfindelsen samples med en samplingfrekvens på 44,1 KHz og en ordlængde 35 « på 2 x 16 bit (16 bit pr. stereokanal!, og EFM-modur leres og placeres i det analoge- videosignals nedre side- » DK 168846 B1 9 bånd, har det vist sig, at ved NTSC videoplade kan de analoge FM audiosignaler bibeholdes, således at sådanne videoplader også kan afspilles på videopladespillere, der ikke er udstyret med en gengivelseskreds for 5 digitale signaler. I tilfældet med PAL videoplader har det imidlertid vist sig, at den til rådighed værende båndbredde er utilstrækkelig til at give plads til begge analoge FM-audiokanaler og en digital EFM-kanal med en samplingsfrekvens på 44,1 kHz og en ordlængde på 10 2 x 16 bit. Såfremt de analoge FM-audiokanaler af kom patibilitetsgrunde skal bibeholdes, kan et digitalt kodet audiosignal kun indplaceres, hvis båndbredden er væsentligt begrænset.

I denne henseende er fremgangsmåden ifølge op-15 findelsen ejendommelighed ved, at det yderligere signal omfatter en sekvens på 2 x 12 bit digitale ord,idet 8 ord på 2 x 12 bit er grupperet i ramme og EFM-modur. leres før registrering.

En fordel ved denne fremgangsmåde er, at kommer-20 cielt til rådighed værende IC-kredse til EFM-modulation og fejlkorrektion kan anvendes i uændret form. Ved EFM-modulation ifølge Compact Disc standard er 6 ord på 2 x 16 bit faktisk ordnet som rammer, der EFM-moduler-es. Disse rammer kan da. rumme 8 ord på 2 x 12 bit.

25 Denne fremgangsmåde ifølge opfindelsen er yder ligere ejendommelige ved, at de 2 x 12 bit digitale ord i nævnte sekvens har en gentagelsesfrekvens på 32 kHz.

Opfindelsen forklares nærmere med henvisning til tegn ingerne, hvor 30 fig. 1 skematisk viser de vigtigste komposanter i spektret for det frekvensmodulerede bærebølgesignal for et videosignal i overensstemmelse med PAL standard, fig. 2 skematisk viser de vigtigste komposanter i spektret for det frekvensmodulerede bærebølgesignal 35 for et videosignal i overensstemmelse med NTSC standard, DK 168846 B1 10 fig. 3 viser en kurve, der som funktion af frekvensen angiver det relative niveau for en impuls-breddemodulation af det frekvensmodulerede bærebølgesignal for hvilket niveau, der forekommer synlig inter-5 ferens i det gengivne videobillede.

fig. 4 viser frekvensdiagrammet for et lavfrekvent forbetoningsfilter, . fig. 5 viser spektret for det EPM-modulerede digitale signal efter, at det er passeret gennem lav-10 pasfiltret og det lavfrekvente forbetoningsfilter, fig. 6 viser et apparat til kodning af et signal, der skal registreres ifølge opfindelsen, fig. 7 viser et apparat til gengivelse af et registreret signal, som er kodet af apparatet, der be-15 nytter fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 8 viser nogle diagrammer til forklaring af virkemåden af den impulsbreddemodulation, der be-byttes i apparatet i fig. 6, fig. 9 viser en anden udformning af apparatet i 20 fig. 7, og fig'. 10 viser en yderligere udformning af en del af apparatet i fig. 9.

Fig. 1.viser spektret for et PMj-signal, der er frekvensmoduleret på en 7.1. MHz bærebølge (frekvensen 25 i tilfældet med modulation af videosignalets sortniveau), hvor IQ er den vigtigste komposant, der repræsenterer frekvensen som funktion af videosignalets amplitude, 1^ er førsteordens nedre sidebånd også kaldet farvebåndet, og som er beliggende 4,43 MHz fra den vigtigste kompo-30 sant IQ, hvor 4,43 MHz er frekvensen for videosignalets farvebærebølge, og I2 andenordens sidebånd, der er spejlvendt i forhold til frekvensnulpunktet, og som.er beliggende i en afstand på 8,86 MHz fra dette nulpunkt. I det kendte apparat tilføjes to frekvensmodulerede audiobære-35 bølger på 0,683 og 1,066 MHz til dette signal.

Figur 2 viser spektret for et NTSC videosignal, DK 168846 B1 11 der er frekvensmoduleret på en bærebølge på 8,1 MHz (frekvens i tilfældet med modulation med sortniveau for videosignalet) . Da farvebærebølgen i et NTSC-sig-nal har en frekvens på 3,58 MHz, er de nedre sidebånd 5 anbragt med mellemrummene 3,58 henholdsvis 7,16 MHz.

I det kendte apparat er audiosignalerne tilføjet som FM-bærebølger med 2,3 og 2,8 MHz.

Figur 3 viser resultaterne af en måling af indvirkningen på billedkvaliteten af en impulsbreddemodu-10 lation af bærebølgen, som er frekvensmoduleret med videosignalet (i dette tilfælde PAL) . Der er afsat den relative amplitude af signalet, med hvilket bærebølgen er impulsbreddemoduleret, og det viser indvirkningen som funktion af frekvensen. Kurven viser, at 15 denne indvirkning er forholdsvis konstant op til omkring 1,5 MHz og vokser over denne frekvens. Af kurven følger, at impulsbreddemodulation kan anvendes med et maksimalt signalniveau, når dette signal passerer gennem et lavpasfilter, der har en afskæringsfrekvens 20 i området fra 1,5 til 2 MHz.

/

Ved optisk gengivelse medfører He-Ne- laseren en nedsættelse af signal/støj-forholdet ved lave frekvenser. Da det ved kodningsmetoden ifølge opfindelsen er ønskeligt med en forholdsvis ringe signalstyrke 25 for det digitale audiosignal, er det hensigtsmæssigt at forbetone signalstyrken for lave frekvenser i forhold til signalstyrken for højere frekvenser. En passende afskæringsfrekvens ligger i området 100 kHz -1 MHz, især ved 500 kHz, fordi EFM-spektret ved 500 30 kHz udviser et maksimum og falder af under denne frekvens.

Figur 4 viser frekvensdiagrammet for et passende lavfrekvent forbetoningsfilter. Afskæringsfrekvensen ligger ved 500 kHz. Under denne frekvens øges 35 signalstyrken med 6 dB/oktav, hvilket er let at opnå. Overgangsfrekvensen hvor karakteristikken igen bliver flad (i det foreliggende tilfælde eksempelvis omtrent DK 168846 B1 12 ved 32 kHz), er bestemt af forbetoningsniveauet- for lave frekvenser, hvilket niveau er bestemt af grænsen for synlighed (Figur 3) og dets mulige indflydelse på styresystemer såsom radial sporing. I det foreliggende ek-5 sempel er forbetoningen omkring 23 dB.

Figur 5 viser det resulterende EFM-spektrum efter lavpasf il trering med en afskæringsfrekens på 1,75 MHz og efter passage gennem et lavfrekvent forbetoningsfilter med en karakteristik som vist i figur 4. Dette 10 spektrum stiger gradvist med omkring 23 dB op til 500 kHz, hvorefter det lavfrekvente forbetoningsfilter sikrer, at spektret forbliver i alt væsentligt konstant ned til meget lave frekvenser. Det således opnåede spektrum kan anbringes i frekvensbåndet under I ^ -komposanten 15 (figur 1 og 2) uden i nævneværdige problember, medens de to audio FM-bærebølger i tilfældet med et NTSC-signal kan bibeholdes, således at det er muligt at fremstille en registreringsbærer med både digitale og FM audio, der kan afspilles på begge typer afspillere.

20 I figur 4 viser en punkteret linie en frekvens affladning for frekvenser lavere end f.eks. 5 kHz, hvilket kan være hensigtsmæssigt til forhindring af, at de foreskellige lavfrekvente styresystemer bliver forstyrret.

25 Figur 6 viser et apparat til kodning af et i overensstemmelse med opfindelsen registreret signal.

Det omfatter en indgang 1 til· modtagning af et fuldstændigt videosignal. Ved hjælp af en synkronseparator 2 udledes et signal med en frekvens (f^) lig med fre-30 kvensen for de horizontale synkroniseringssignaler i det fuldstændige videosignal, og som tilføres en frekvensgenerator 3, der f,eks. omfatter en faselåsende . sløjfe. Denne frekvensgenerator 3 leverer et signal med en frekvens f^ til behandling af det digitale audiosig-35 nal, i det foreliggende tilfælde f.eks. et signal med en frekvens på 4,2336 MHz (= 96 x 44,1 kHz? 44,1 kHz er samplingsfrekvensen for det analoge audiosignal) .

DK 168846 B1 13

Desuden føres det fuldstændige videosignal til en FM-modulator 4, f.eks. en spændingsstyret oscillator, der styres af videosignalet. Derefter føres FM-signalet til et apparat 9, som på i og for sig kendt måde regi-5 strerer FM-signalet på en registreringsbærer, især en videoplade, ved hjælp en laser.

Det analoge audiosignal tilføres signalbehandlingsenheden 6, der bl.a. omfatter en analog-digital konverter og en EFM-modulator, og som kan være af en 10 type som angivet i den nævnte arktikel i "Philips Technical Review". Denne behandlingsenhed modtager signalet med frekvensen f^ = 4,2336 MHz fra generatoren 3 til synkronisering af signalbehandlingen. Det EFM-modulere-de signal går derefter gennem et lavpasfilter 7 med en 15 afskæringsfrekvens på 1,75 MHz og gennem et lavfrekvent forbetoningsfilter 8 med en karakteristik som vist i figur 9 og føres derefter til en impulsbreddestyreind-gang på FM-modulatoren 4. I sin enkleste form opnås denne impulbreddestyring ved adddition forud for be-20 grænsning, hvilket skal forklares nærmere under henvisning til figur 8.

Figur 8a viser et signal, i det foreliggende tilfælde et sinusformet signal, der repræsenterer det frekvensmodulerede fuldstændige videosignal. Figur 8b 25 viser et digitalt signal med en frekvens, der er lavere end frekvensen for vidosignalet a, og med mindre amplitude. Figur 8 c viser summen af disse to signaler.

Hvis dette signal efter en passende forstærkning begrænses, opnås et signal som vist i figur 8d. Dette 30 signal er et firkantformet signal med en repetitionsfrekvens svarende til den øjeblikkelige frekvens for det frekvensmodulerede videosignal og med en relativ impulsbredde svarende til det digitale signal; Hvis dette signal d styrer en laser, der indskriver på en 35 optisk læsbar plade 10, så resulterer det i et mønster som vist i figur 8e omfattende et spor 13 af optisk påviselige områder 11 med en længde svarende til im- * DK 168846 B1 14 pulserne i signalet, som er vist i figur 8d, og mellemliggende områder 12.

Til kompensation af det andenordens sidebånd I2 kan der føjes en kompensationskreds 14 til impuls-5 breddemodulatoren, f.eks. en kreds som angivet i USA patent nr. 4.322.342.

Figur 7 viser et eksempel på et apparat til dekodning af et signal, som er blevet kodet ved hjælp af det i figur 6 viste apparat. Det omfatter en afspiller 10 17, som udlæser registreringsbæreren. Udgangssignalet tilføres et lavpasfilter 15, der fungerer som impuls-breddedemodulator. I virkeligheden kan signalet, der er vist i figur 8a, filtreres ud af signalet i figur 8d ved hjælp af et lavpasfilter med afskæringsfrekvens 15 beliggende mellem disse signalers frekvensbånd. Det således opnåede digitale audiosignal går gennem et højfrekvent forbetoningsfilter 16, der er komplementært til det lavfrekvente forbetoningsfilter 8 (figur 6), og derefter konverteres det til et analogt signal ved 20 hjælp af en kreds 18 omfattende en EFM-demodulator og en digital/analog konverter, og hvor signalbehandlingen synkroniseres af en referencefrekvens f^. Kredsen kan være son. angivet i den før nænvte udgave af "Philips Technical Review" og kan omfatte IC-kredse, der er kommercielt 25 til rådighed under typenumrene SAA 7000, SAA 7020, S AA 7030, ΜΆΒ 8410, TDA 1540 og Random access memory 6116. Det analoge audiosignal (i stereoversion) er herefter tilgængeligt ved udgangen 19. Udgangssignalet fra afspilleren 17 føres også til en FM-demodulator 19, 30 hvis udgangssignal føres til en udgang 21 via en syn- . kronseparatorkreds 20. Det udlede synkroniseringssignal,, det horizontale synkroniseringssignal med frekvensen f^, føres til en motorstyrekreds 22, der styrer hastigheden på afspilleren på en sådan måde, at fre-35 kvensen f^ svarer til en referencefrekvens f2 inden for snævre rammer.

* DK 168846 B1 15 I princippet kan referencefrekvenserne f^ og f2 tilføres ved hjælp af to særskilte generatorer. Dette er imidlertid problematisk, fordi der stilles strenge krav til stabiliteten og det fælles forhold mellem dis-5 se to referencefrekvenser. Dette kan løses ved at udlede de to frekvenser fra en referenceoscillator 23 ved frekvensdeling, således at de faselåsende sløjfer, som ikke er stabile nok, kan undværes.

I udførelsesformen, der er vist i figur 7, er 10 oscillatoren 23 afstemt direkte til frekvensen f^, og f2 er frembragt ved deling af frekvensen f^ ved hjælp af et deletrin 24. For PAL skal frekvensen f2 være 15,625 kHz, medens f^ skal være 4,2336 MHz (96 gange samplingsfrekvensen på 44,1 kHz) inden for bestemte 15 tolerancer, når de nævnte IC-kredse benyttes. Det har vist sig, at det er muligt at afstemme oscillatoren til 4,234375 MHz og dele med 271, således at f£ har nøjagtig den rette værdi, og f, har en afvigelse på -4 χ 2 x 10 , hvilket er acceptabelt for den krævede gen- 20 givelseskvaliiet.

For NTSC opnås acceptable værdier ved anvendelse af en oscillator 23, der er afstemt til 4,232518 MHz og en deler 24, som deler med 269. For frekvensen f.

-4 ·*· er da fundet en afvigelse på 1 x 10 25 En lille afvigelse for disse frekvenser kan imidlertid give anledning til en tidsfejl ved dekod-ningen af audiosignalet. Når det digitale signal dekodes med en frekvens, der er forskellig fra den, med hvilken den blev kodet, opstår faktisk en tidsfejl, 30 som akkumuleres ved gengivelsen. Dette kan der kompenseres for ved indførelse af en tilsvarende tidsfejl under kodningen f.eks. ved hjælp af en konvertering af samplingsfrekvensen. Onder registreringen medfører denne kompensation imidlertid en tidsforskyd-35 ning mellem billedet og lyden, som øges efterhånden som længden af registreringen øges. Hvis denne forskydning overstiger bestemte grænser, bliver det mærk- * DK 168846 B1 16 bart under gengivelsen, derved at billedet og lyden ikke lasngere er i "læbesynkronisme" dvs., at lyden fra en person er synligt ikke-synkron med læbebe-vægelserne. Et alternativ, som ikke giver disse pro-5 blemer, er uden kompensation at sammenlåse de to re-ferencefrekvenserf-^ og SOItl er nødvendige under registreringen, og at anvende det apparat, der er vist i figur 9, ved gengivelse. I modsætning til det apparat, der er vist i figur 7, frembringer dette apparat 10 referencefrekvensen f^ direkte ved hjælp af en oscillator 26, og frembringelsen er ikke låst til frembringelsen af referencefrekvensen f^, og referencefrekvensen f^ frembringes af en styrbar oscillator 27, der via en komparator 25^f.eks. en fasekomparator, er .låst til en.

15 reference udledt fra det digitale signal. Eh mulig udførelse af denne sammenlåsning er opnået ved modificering af den kreds, der er angivet på side 155, figur 3} i den indledningsvis nævnte udgave af "Philips Technical Review", hvori i tilfældet med Compact-Disc-Digi-20 tal-Audio det demodulerede signal føres ind i et skifteregister i den takt, hvormed det modtages, og udtages af dette register ved hjælp af et konstant taktsignal, således at tidstakten genoprettes. Et signal, der er et mål for fyldningsgraden af registret, er da et mål 25 for synkronismen mellem modtagelsestakten- for det digitale signal og det konstante taktsignal, ved. hjælp af hvilket signal motoren til pladetallerkenen styres.

Denne modifikation af nævnte princip for anvendelse i det apparat, der er vist i figur 9, er vist i figur 30 10. Det EFM-modulerede digitale audiosignal tilføres en demodulator 28, hvis udgangssignal, -som er det demodulerede digitale signal, fødes ind i et skifteregister 29 i den takt, hvormed det modtages, og nævnte signal udtages fra dette register, i takten for den styrede 35 oscillator 27. Et signal S, som er et mål for fyldningsgraden af registret 29 styrer oscillatoren 27, DK 168846 B1 17 således at udgangssignalet er i synkronisme med indgangen. På denne måde er signalet ved udgangen på oscillatoren 27 i synkronisme med det digitale audio-signal.

5 I stedet for at underkaste et digitalt audio- signal EFM-modulation og derefter lagre det på pladen, er det · muligt at underkaste andre digitale data EFM-modulation og lagre dan f.eks. son datasignaler til en videospil-datamat. Alternativt er det muligt at lagre 10 tidskomprimeret tale i kombination med stillbilleder. EFM-spektret har en kapacitet på 1,5 Mbit/s, og hurtig gengivelse med en tilfredstillende kvalitet er mulig med 50 kbit/s. I kombination med stillbilleder kan kan derfor opnås en forlængelse af spilletiden med en 15 faktor 30.

Såfremt ifølge opfindelsen et digitalt signal med en samplingsfrekvens på 44,1 kHz og en ordlængde på 2 x 16 bit (16 bit pr. stereokanal) underkastes EFM-modulation og placeres i det nedre sidebånd for 20 det analoge videosignal, har det vist sig, at i tilfælde med en NTSC videoplade kan de analoge FM-audio-signaler bibeholdes, således at sådanne videoplader også kan spilles på videopladespillere, der ikke er udstyret med en gengivelseskreds for digitale sig-25 naler. I tilfældet med PAL videoplader har det imidlertid vist sig, at den til rådighed værende båndbredde ikke er tilstrækkelig til at rumme begge de analoge FM-audiokanaler og en digital EFM-kanal med en samplingsfrekvens på 44,1 kHz og en ordlængde på 2 x 16 30 bit. Såfremt de analoge kanaler af kompatibilitets- grunde skal bibeholdes, så kan et digitalt' kodet audio-signal kun indplaceres, hvis båndbredden begrænses drastisk. En første begrænsning kan være at begrænse ordlængden af de digitale ord. En begrænsning til 35 2 x 12 bit er meget fristende, fordi det tillader an vendelsen af kommercielt til rådighed værende IC-kredse i uændret form til EFM-modulation og fejlkorrigering.

DK 168846 B1 18

Faktisk er i tilfældet med EFM-modulation i overensstemmelse med Compact Disc standard 6 ord på 2 x 16 bit grupperet i rammer, som EFM-moduleres. Disse rammer kan riamme 8 ord på 2 x 12 bit. Hvis de forskellige 5 taktfrekvenser i eksisterende IC-kredse i overensstemmelse med en samplingsfrekvens på 32 kHz dvs. formindskes med en faktor på 32/44,1, er det muligt at placere et digitalt audiosignal (eller andét signal) på 2 x 12 bit med en samplingsfrekvens på 32 kHz i det 10 nedre videobånd på PAL videoplader, medens der bibeholdes to analoge FM-audiokanaler og med muligheden for at anvende standard EFM-demodulationskredse.

Claims (35)

1. Fremgangsmåde til kodning af et registreret signal omfattende et fuldstændigt farvevideosignal og et yderligere signal i et transmissionssystem til registrering og gengivelse af nævnte registrerede signal på registreringsbæreren, i særdeleshed en optisk læsbar pladefoimet registreringsbasrer, og hvor et bærebølgesignal me(j en frekvens i området 6,5 - 9,3 MHz er frekvensmoduleret med det fuldstændige farvevideosignal, kendetegnet ved, at det yderligere signal er et digitalt signal bestående af en bitstrøm af databit, der hver kan antage et begrænset antal diskrete værdier, at dette digitale signal optager et frekvensbånd under det frekvensmodulerede · bærebølgesignals førsteordens sidebånd, og at nævnte frekvensmodulerede bærebølgesignal er impulsbreddemoduleret med det digitale signal.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere signal omfatter en serie af digitale ord med en repetitionsfrekvens på 44,1 kHz, og som underkastes den såkaldte EFM-modulation før registrering.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det digitale signal før registrering føres gennem et lavpasfilter med en afskæringsfrekvens i området fra 1,5 til 2 MHz.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at det digitale signal før registrering føres gennem et lavfrekvent forbetoningsfilter, hvori signaler med en frekvens under en afskæringfrekvens forbetones i forhold til signaler med en frekvens over nævnte afskæringsfrekvens, og efter udlæsning føres gennem et filter, der er komplementært hertil.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at afskæringsfrekvensen for det lavfrekvente forbetoningsfilter ligger i området fra 100 » DK 168846 B1 kHz til 1 MHz.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 2 til 5, kendetegnet ved/ at der under gengivelsen af det registrerede signal frem-5 bringes en første referencefrekvens/ der er relateret til nævnte repetitionsfrekvens på 44,1 kHz, til dekodning af det digitale signal, at der frembringes en anden referencefrekvens til behandling af et fuldstændigt farvevideosignal, hvilken anden referencefrekvens 10 er relateret til nævnte videosignals horizontale synkroniseringsfrekvens, og at nævnte første . og anden referencefrekvens begge udledes fra en tredje referencefrekvens.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendete g-15 net ved, at det fuldstændige farvevideosignal er et PAL- farvevideosignal, og at den første og anden referencefrekvens udledes fra den tredje referencefrekvens på n x 4,234375 MHz (n =1, 2, 3, 4, ....), og at den anden referencefrekvens udledes fra nævnte tredje re-20 ferenceffékvens ved deling af nævnte tredje referencefrekvens med n x 271.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det fuldstændige farvevideosignal er et NTSC-farvevideosignal, og at den første og anden re-25 ferencefrekvens udledes fra en tredje referencefrekvens på n x 4, 232518 MHz ( n - 1, 2, 3, 4, ....), og at den anden referencefrekvens udledes fra nævnte tredje refer eneefrekvens ved deling af nævnte tredje referencefrekvens med n x 269.

9. Registreringsbærer forsynet med et registreret signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 8, kendetegnet vedet; spormønster af optisk påviselige områder, som veksler med mellemliggende områder, 35 hvilke områder har en indbyrdes afstand i sporretningen, som er moduleret i overensstemmelse med den øjeblikker. lige periode for det frekvensmodulerede fuldstændige $ DK 168846 B1 farvevideosignal, og en længde, i forhold til de mellemliggende områder, som kan antage i det mindste to forskellige diskrete værdier, og at det digitale signal kodes ifølge nævnte diskrete værdier.

10. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at det omfatter en FM-modulator til modulation af et fuldstændigt farvevideosignal på en bærebølge med en frekvens i området 6,5 - 9,3 MHz 10 og en impulsbreddemodulator til impulsbreddemodulation af nævnte frekvensmodulerede bærebølgesi^nal med et digitalt signal omfattende en bitstrøm af databit, der hver kan antage et begrænset antal diskrete værdier, hvilket digitale signal ligger i et frekvensbånd under 15 det frekvensmodulerede bærebølgesignals førsteordens sidebånd.

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at der foran impulsbreddemodulatoren findes en EFM-modulator.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegne„t ved, at et lavpasfilter med en afskæringsfrekvens i området fra 1,5 til 2 MHz er anbragt mellem EFM-modula-toren og impulsbreddemodulatoren.

13. Apparat ifølge krav 10, 11 eller 12, k e n -25 detegnet ved, at der foran impulsbreddemodulatoren er et lavfrekven forbetoningsfilter, i hvilket signaler med en frekvens, der er lavere end afskæringsfrekvensen forbetones i forhold til signaler med en frekvens, der er højere end nævnte afskæringsfrekvens.

14. Apparat ifølge krav 13, kendetegn- e t ved, at afskæringsfrekvensen for det lavfrekvente forbetoningsfilter ligger i området fra 100 kHz til 1 MHz.

15. Apparat ifølge et hvilket som helst af kraver. 35 ne 10 til 14, kendetegnet ved, at der findes midler til frembringelse . af det modulerede fuldstændige farvevideosignals andenordens nedre sidebåndskomposant. * DK 168846 B1

16. Apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at det omfatter en FM-demodulator til gen-5 vinding af det fuldstændige farvevideosignal og en im-pulsbreddedemodulator til genvinding af det digitale signal·

17. Apparat ifølge krav 16, kendetegnet ved, at impulsbredde-demodulatoren er efterfulgt af 10 en EFM-demodulator.

18. Apparat ifølge krav 16 eller 17, kendetegnet ved, at impulsbredde-demodulatoren er efterfulgt af et højfrekvent forbetoningfilter, i hvilket signaler med en frekvens over afskæringsfrekvensen for- l5 betones i forhold til signaler med en frekvens lavere end nævnte afskæringsfrekvens.

19. Apparat ifølge kray 18, kendetegnet ved, at afskæringsfrekvensen for det højfrekvente forbetoningsfilter ligger i området fra 100 kHz til 1 MHz.

20. Apparat ifølge et hvilket som helst af krave ne 16 til 19, k e n d e t egn e t ved,.:.en. første : kreds til afgivelse af en første referencefrekvens, der er relateret til en repetitionsfrekvens på 44,1 kHz, til dekodning af det digitale signal, en anden kreds til 25 afgivelse af en anden referencefrekvens, som er ela-teret til nævnte videosignals horizontale synkroniserr ingsfrekvens, og en frekvensgenerator, som leverer en tredje referencefrekvens, hvortil den første og anden referencefrekvens er låst.

21. Apparat ifølge krav 20, kendetegnet ved, at frekvensgeneratoren af afstemt til en frekvens på n x 4,234375 MHz (n = 1, 2, 3, 4, ....), og at den anden kreds frembringer den anden referencefrekvens ved deling af den tredje referencefrekvens med n x 271.

22. Apparat ifølge krav 20, kendetegnet ved, at frekvensgeneratoren er afstemt til en frekvens på n x 4,232518 ( n = 1, 2, 3, 4 ....), og at den anden DK 168846 B1 kreds frembringer den anden referencefrekvens ved deling af den tredje referencefrekvens med n x 269.

23. Apparat til gengivelse af et signal, der er kodet overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge et 5 hvilket som helst af kravene 1 til 5, kendetegne t ved, at det omfatter en FM-demodulator til genvinding af det fuldstændige farvevideosignal og en im-pulsbredde-demodulator til genvinding af det digitale signal.

24. Apparat ifølge krav 23, kendetegnet ved, at impulsbreddedemodulatoren er efterfulgt af en EFM-demodulator.

25. Apparat ifølge krav 23 eller 24, kendetegnet ved, at impulsbreddedemodulatoren er efter 15 fulgt af et højfrekvent forbetoningsfilter, i hvilket signaler med en frekvens over afskæringsfrekvensen for-betones i forhold til signaler med en frekvens lavere end nævnte afskæringsfrekvens.

26. Apparat ifølge krav 25, kendetegnet 20 ved, at afskæringsfrekvensen for det højfrekvente forbetoningsfilter ligger i området fra 100 kHz til 1 MHz.

27. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 23 til 26, kendetegnet ved, at en kreds til udledning af et video - tidstaktsignal fra det demor 25 dulerede-. farve video signal, en fasekomparatorkreds til sammenligning af video-tidstakt —signalet med videotidstakt -referencesignalet, og som afgiver et styresignal som funktion af faseforskellen, en hastighedsstyrekreds til styring af registreringsbærerens has-30 tighed som funktion af nævnte styresignal til eliminerr ing af video-tidstakt-fejl,· en styrbar oscillatorkreds til frembringelse af et signal, der er relateret til en repetitionsfrekvens for det digitale signal, og en styresløjfe til aflåsning af nævnte oscillatorkreds til et 35 da ta-tidstakt-signal, ’ - der kan udledes fra det digitale signal, DK 168846 B1

28. Apparat til gengivelse af et registreret siq-nal fra en registreringsbærer, i særdeleshed en optisk læsbar pladeformet registreringsbærer, hvilket registrerede signal omfatter et fuldstændigt videosignal og et 5 yderligere signal kendetegnet ved, at det yderligere signal er et digitalt signal bestående af en bitstrøm af databit, der hver kan antage et begrænset antal diskrete værdier, og hvor nævnte registrerede signal er registreret på registreringsbæreren i form af en 10 bærebølge med en frekvens i området fra 6,5 til 9,3 MHz, hvilken bærebølge er frekvensmoduleret med det fuldstændige farvevideosignal, hvilket frekvensmodulerede signal er impulsbreddemoduleret med det digitale signal, hvor nævnte digitale signal optager et frekvensbårid 15 under det frekvensmodulerede bærebølgesignals sidebånd af første orden, hvilket apparat omfatter en FM-demodu-lator til genvinding af det fuldstændige farvevideosignal og en impulsbredde-demodulator til genvinding af det digitale signal, en generator for et video-tidstakt-20 signal, en kreds til udledning af et video-tidstakt-nal fra det demodulerede farvevideosignal, en fasekom-paratorkreds til sammenligning af video-tidstakt-signalet med video-tidstakt- referencesignalet, og som frembringer et styresignal som funktion af faseforskel— 25 len, en hastigheds styrekreds til styring af registrér?-· ingsbærerens hastighed som funktion af nævnte styresignal til eliminering af mulige video-tidstakt-féjl,.en . styrbar o scillator kreds til frembringelse af et signal, der er relateret til det: digitale sig-113!3 bitfrekvens og en 30 styresløjfe til aflåsning af oscillatorkredsen til et data-tidstakt.--signal, som kan udledes .fra det digitale signal.

29. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere signal omfatter en sekvens 35 på 2 x 12 bit digitalord, hver 8 ord på 2 x 12 bit grupperes i rammer og underkastes EFM-modulation før registrering. DK 168846 B1

30. Fremgangsmåde ifølge krav 29, kendetegnet ved, at de 2 x 12 bit digitale ord i nævnte sekvens har en repetitionsfrekvens på 32 kHz.

31. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden 5 ifølge krav 29 og 30, kendetegnet ved, at det omfatter en FM-modplator til modulation af et fuldstændigt farvevideosignal på en bærebølge med en frekvens i området fra 6,5 til 9,3 MHz og en impulsbredde-modulator til impulsbreddemodulation af nævnte fre-10 kvensmodulerede bærebølgesignal med et digitalt signal omfattende eri bitstrøm af databit, der hver.Jkan antage et begrænset antal diskrete værdier, hvilket digitale signal optager et frekvensbånd under det frekvensmodulerede bærebølgesignals førsteordens nedre 15 sidebånd.

32. Apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge krav 29 og 30, kendetegnet ved, at det omfatter en FM-demodulator til genvinding af det fuldstændige 20 farvevideosignal og en impulsbredde-demodulator til genvinding af det digitale signal.

33. Apparat ifølge krav 32, kendetegnet ved, at impulsbredde-demodulatoren er efterfulgt af en •EFM-demodulator.

34. Apparat til gengivelse af et signal, der er kodet i overensstemmelse medfremigangsmåden ifølge krav 29 og 30, kendetegnet ved, at det omfatter en FM-demodulator til genvinding af det fuldstændige farvevideosignal og en impulsbredde-demodulator til 3Q genvinding af det digitale signal.

35. Apparat ifølge krav 34, kendetegnet ved, at impulsbredde-demodulatoren er efterfulgt af en EFM-demodulator.