KR19980077626A - 표준 vhs 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 입력되는 한 필드(field)분 영상신호를 라인마다 교번적으로 배분하여 2개의 필드로 분리하고, 분리된 각각의 신호를 시간축으로 신장시켜 낮은 주파수대역의 신호로 변환한 후, 표준 VHS 비디오테이프의 2채널에 기록하여 기존의 표준 VHS 비디오테이프와 비디오헤드에 의한 대역폭제한을 극복하여 주파수대역의 손실없이 고화질로 녹화하고, 이와 같이 녹화된 2채널의 신호를 재생할 수 있도록 각각의 2채널용 헤드가 취부되어 있는, 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 헤드드럼(10c)은, 조합후 신장처리된 두 필드의 신호를 녹화하고, 녹화된 신호는 시차를 두고 재생하는 주헤드(1c)와; 부헤드(2c); 그리고 하이파이(Hi-Fi) 오디오 신호를 기록/재생하는 Hi-Fi헤드(3c); 가 상호 동일한 취부각(60°)을 갖도록 설치되어 있어, 영상신호의 고화질 녹화 및 재생, 그리고 2개의 영상신호원을 동시에 녹화하고 재생할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 2쌍의 헤드를 120°의 취부각으로 설치함으로써, 하이파이 오디오 헤드를 취부하는 경우에 중량의 균등분배가 이루어지게 하고 이에 따라 중량불균등에 따른 회전속도의 편차를 극소화할 수가 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼

본 발명은 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력되는 한 필드(field)분 영상신호를 라인마다 교번적으로 배분하여 2개의 필드로 분리하고, 분리된 각각의 신호를 시간축으로 신장시켜 낮은 주파수대역의 신호로 변환한 후, 표준 VHS 비디오테이프의 2채널에 기록하여 기존의 표준 VHS 비디오테이프와 비디오헤드에 대한 대역폭제한을 극복하여 주파수대역의 손실없이 고화질로 녹화하고, 이와 같이 녹화된 2채널의 신호를 재생할 수 있도록 각각의 2채널용 헤드가 취부되어 있는, 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼에 관한 것이다.

통상의 비디오테이프를 사용하여 수신되는 영상신호를 녹화하는 경우에는 헤드와 비디오테이프의 특성으로 인하여 약 4.2MHz의 NTSC 방식 영상신호 전대역을 녹화하지 못하고 약 3MHz의 대역만이 녹화되게 되고, 이에 따라 급격한 신호변화가 있는 고역의 신호는 녹화 및 재생이 되지 않게 된다. 따라서, 녹화 후 재생되는 신호는 원 영상신호에 비해 선명도가 낮아짐으로써 화질이 저하되게 된다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 많은 연구가 진행되었고 또한 진행되고 있는 바, 요시토미 나가오카 등이 1989년8월의 IEEE의 가전 트랜섹션, 제35권 제3번에 『직교배치된 헤드를 사용하는 2채널 기록 브이씨알』을 발표 게재하였고, 수신되는 영상신호를 2채널의 신호로 나누어 녹화함으로써 고화질의 녹화 및 재생을 가능하게 하는 방법이 미쯔오 등에 의해 1994년 8월의 IEEE의 가전 트랜섹션, 제40권 제3번에 『HDTV 방식을 포함하는 다목적 기록을 위한 새로운 시스템의 W-VHS의 브이씨알』로서 게재되었다.

그러나, 요시토미 나가오카 등의 2채널 기록 브이씨알의 경우에는 영상신호를 고화질로 기록할 수 있기는 하나, 이 방볍의 경우에는 1H의 영상신호를 2H의 시간대로 신장하여, 칼라버스트 신호, 2.7배 압축된 2개의 색차신호 그리고 1.5배 신장된 휘도신호로서 시분할선택하여 구성함으로 인해서, 색신호와 휘도신호를 위한 시간축 할당영역이 감소되고 또한 상기의 시분할 선택시 시각적으로 덜 민감한 색차신호를 모두 포함함으로써, 화질을 크게 좌우하는 휘도신호를 충분히 신장시키지 못해 주파수대역이 크게 감소하지 않게 됨으로써 고역의 휘도신호는 기록되지 않고 손실되게 된다. 상기 방법에서는 이러한 단점을 보완하기 위해, 기록하는 주파수변조 반송파를 기존의 브이씨알에서 사용되는 주파수변조 반송파를 사용하지 않고 새로운 고주파를 사용해야만 하였으며, 이에 따라 새로운 휘도 및 색신호 처리회로를 설계하여야 하며, 보다 고대역의 신호기록이 가능한 매질의 비디오테이프를 제작하여야 하는 문제점이 있었다.

그리고, 미쯔오 등의 W-VHS의 브이씨알은 휘도신호대역이 현재의 표준 VHS 테이프의 휘도신호대역의 5배정도인 신호를 수용하기 위한, 예를 들어 고품위 방송신호(HDTV)와 같은 고화질신호를 기록하기 위해 제안된 것으로서, 이러한 방법을 수용하기 위해서는 널리 보급되어 사용되고 있는 통상의 녹화/재생장치가 아닌 전혀 새로운 녹화/재생장치를 개발하여야 하며, 기록매체로서는 주파수 기록특성이 훨씬 향상된 다중 코팅된 두께 14.4㎛의 메탈테이프(metal tape)와 같은 고가의 테이프를 사용하여야 하고, 기록헤드 또한 얇은 박막이 겹쳐 제작된 좁은 간극을 갖는 새로운 헤드를 사용하여야 하기 때문에 녹화/재생장치의 가격이 지나치게 상승하는 문제점과 현재의 NTSC방식의 칼라 텔레비젼 방송 신호와는 다른 고품위의 방송신호원을 입력해야 하는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 표준 VHS 비디오테이프를 사용하여 현재 방송되고 있는 영상신호를 대역손실없이 고화질로 녹화하고 재생할 수 있도록 하는 고화질 녹재장치가 제안되어 본 출원인에 의해 출원된 바 있으며, 이를 위해서는 특정각으로 배치되어 취부된 헤드를 포함하는 헤드드럼이 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위해 장착된 것으로서, 통상의 VHS 비디오테이프를 사용하여 현재 방송되고 있는 영상신호를 대역손실없이 고화질로 녹화하고 재생할 수 있도록 하는 고화질 녹재장치에 적합하도록 취부된 헤드를 갖는 헤드드럼을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼의 바람직한 실시예의 평면도이고

도 2는 본 발명에 따른 헤드드럼이 사용되는 고화질 녹재장치의 녹화부를 도시한 구성도이고,

도 3은 도 2의 영상신호 디코더에 의해 분리출력된 휘도신호와 색차신호를 개략적으로 도시한 것이고,

도 4는 휘도 및 색차정보를 갖는 디지탈 데이타가 도 2에서 분리처리되는 과정을 도시한 것이고,

도 5는 휘도 및 색차정보를 갖는 디지탈 데이타가 분리처리된 후 4:1의 시간비율로 합성된 파형을 도시한 것이고,

도 6은 본 발명에 따른 고화질 녹재장치의 헤드드럼을 통해 영상신호가 테이프에 기록된 형태를 도식화한 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1c:주헤드2c:부헤드

3c:Hi-Fi 헤드10a:신호선택기

10c:헤드드럼20a:영상신호 디코더

30a:절환스위치41a,42a:아날로그/디지탈 변환기

50a:디멀티플렉서(de-multiplexer)61a,62a,63a:메모리

71a,72a:멀티플렉서(multiplexer)80a:필드메모리

91a,92a:디지탈/아날로그 변환기100a:제어부

210,220:Y/C 신호처리부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼은, 두 개의 신호를 동시에 녹재하게 위한 헤드드럼에 있어서, 한 쌍의 주헤드와 한쌍의 부헤드가 취부되어 구성되되, 취부된 다른 헤드와 함께 하중이 균배되도록 배치된 것에 특징이 있는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹화장치의 헤드드럼은, 두 필드의 영상신호가 조합되어 신장된 후 선입되는 신호는 상기 주헤드를 통해 기록하고, 상기 주헤드가 테이프에 접촉된 후 상기 부헤드가 테이프에 접촉될 때까지의 소정의 시간만큼 지연된 지연신호는 상기 부헤드를 통해 기록하게 된다.

이하, 본 발명에 다른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼의 바람직한 실시예의 구성과 작용에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼의 바람직한 실시예의 평면도로서, 상기의 헤드드럼(10c)은, 조합후 신장처리된 두 필드의 신호를 녹화하고, 녹화된 신호는 시차를 두고 재생하는 주헤드(1c); 와 부헤드(2c); 그리고 하이파이(Hi-Fi) 오디오 신호를 기록/재생하는 Hi-Fi 헤드(3c)가 상호 동일한 취부각(60°)을 갖도록 설치되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 헤드드럼이 사용되는 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 바람직한 실시예 중 녹화부의 구성을 도시한 것으로서, 입력되는 복수 영상신호중 하나를 선택하여 휘도와 색신호로 분리출력하는 신호선택기(10a); 상기 신호선택기(10a)에서 분리된 휘도신호와 색신호 중 색신호만을 2개의 색차신호로 분리하는 영상신호 디코더(20a); 상기 2개의 색차신호를 제어신호(CTL0)에 따라 교번적으로 선택하여 출력하는 절환스위치(30a); 상기 영상신호 디코더(20a)에서 출력되는 아날로그 휘도신호와 상기 절환스위치(30a)에 의해 교번적으로 선택되어 출력되는 아날로그 색차신호를 디지탈 데이타로 각각 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(41a,42a); 휘도 신호를 디지탈 데이타로 변환하는 상기 아날로그/디지탈 변환기(41a)의 출력데이타를 상기 제어신호(CTL0)에 따라 교번적으로 분배하여 출력하는 디멀티플렉서(50a); 상기 디멀티플렉서(50a)의 양 출력데이타를 각각 저장하는 메모리(61a,62a); 색차신호를 디지탈 데이타로 변환하는 상기 아날로그/디지탈 변환기(42a)의 출력데이타를 저장하는 메모리(63a); 상기 휘도데이타가 저장된 메모리(61a)와 상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)에서 각각 판독되는 데이타를 제어신호(CTL1)에 따라 일정시간비율로 선택하여 순차적으로 출력하는 제1멀티플렉서(71a); 상기 휘도데이타가 저장된 메모리(62a)와 상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)에서 각각 판독되는 데이타를 제어신호(CTL2)에 따라 일정시간비율로 선택하여 순차적으로 출력하되 상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)의 선택출력시점이 상기 제1멀티플렉서(71a)와는 보수(補數) 관계에 있는 제2멀티플렉서(72a); 상기 제2멀티플렉서(72a)의 출력데이타를 일정시간 저장하는 필드 메모리(80a); 상기 제1멀티플렉서(71a)의 출력데이타와 상기 필드 메모리(80a)에서 판독되는 데이타를 아날로그 신호로 각각 변환하여 Y/C 신호처리부(210,220)에 입력하는 디지탈/아날로그 변환기(91a, 92a); 및 입력되는 동기신호에 따라 상기 제어신호(CTL0, CTL1, CTL2)를 출력하고 상기 필드 메모리(80a)의 데이타 저장시간을 조정하는 제어부(100a);를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 고화질 녹재장치의 녹화부에서는, 먼저 상기 신호선택기(10a)에 의해 복수의 영상신호중 하나가 선택되어 휘도신호와 색신호로 분리되고, 분리된 휘도신호는 상기 영상신호 디코더(20a)를 그대로 통과하고 색신호는 2개의 색차신호(R-Y, B-Y)로 분해되어 출력된다. 분해된 2개의 색차신호는 상기 절환스위치(30a)에 의해 교번적으로 하나씩 선택되게 되는 데, 이 때 교번선택은 상기 선택된 영상신호의 수평동기신호에 연동되어 출력되는 상기 제어부(100a)의 제어신호(CTL0)에 의해 이루어지게 된다. 즉, 도 3과 같이 상기 영상신호 디코더(20a)에 의해 분해된 휘도신호와 색차신호중 색차신호는 상기 도 4의 (가)와 같이 상기 절환스위치(30a)에 의해 번갈아 하나씩 출력되게 된다. 상기와 같이 교번선택되어 단일신호로 출력된 색차신호는 상기 아날로그/디지탈 변환기(42a)에 의해 fsc(=3.58MHz) 클럭에 따라 샘플링되고 같은 속도로 상기 메모리(63a)에 저장되게 된다. 한편, 상기 선택된 휘도신호도 상기 아날로그/디지탈 변환기(41a)에 의해 4fsc(=14.32MHz) 클럭에 따라 샘플링되고 이와 같은 속도로 상기 메모리(61a, 62a)에 저장되게 되는 데, 이 때 저장되는 메모리의 선택은 상기 제어부(100a)의 수평동기신호에 연동된 제어신호(CTL0)에 의해 교번선택됨으로써 한 필드 걸러서 동일 메모리내에 저장되게 된다. 이에 따라 상기 메모리(61a, 62a)에 저장되는 데이타는 각각 도 4의 (나)와 같은 신호가 된다. 상기와 같은 휘도데이타와 색차데이타의 저장이 이루어지고 있는 동안 상기 제어부(100a)는 상기 메모리(61a, 62a, 63a)에서 독출하여 휘도데이타와 색차데이타를 시분할합성하게 되는 데, 그 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 제어부(100a)는 상기 제1멀티플렉서(71a)에 제어신호(CTL1)를 인가하여 입력단을 상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)에서 520f_h의(520×15.748kHz=8.189MHz) 클럭에 의해 독출되는 데이타를 선택하여 출력하도록 한 후 다시 상기 제어신호(CTL1)를 반전시켜 상기 휘도데이타가 저장된 메모리(61a)에서 520f_h클럭에 의해 독출되는 데이타를 입력으로 선택하여 출력하게 한다. 상기와 같은 클럭주파수에 의해 상기 메모리(61a,63a)에서 독출되는 휘도데이타와 색차데이타는 각각 1.749배(14.32MHz/8.189MHz=1.749) 정도 신장, 43.7%(3.58MHz/8.189MHz=0.437)로 압축(2.28배 압축)되어 도 4의 (다)와 같은 신호가 된다. 도 4의 (다)와 같은 신호값을 갖는 데이타는 상기 제어부(100a)에 의해, 색차신호 대 휘도신호의 비가 1:4가 되도록 하는 시간비율로 선택되어 도 5의 (가)와 같은 신호의 데이타를 출력하게 되고 이 데이타는 상기 디지탈/아날로그 변환기(91a)에 의해 도 5의 (가)와 같은 휘도신호와 색차신호가 시분할 조합된 아날로그 신호가 된다.

상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)에서 1H 신호내의 색차데이타가 모두 독출되어 압축신호로 변환되면, 상기 제어부(100a)는 상기 제2멀티플렉서(72a)에 제어신호(CTL2)에 인가하여 상기 색차데이타가 저장된 메모리(63a)에서 독출되는 압축신호(도 4의 (라))가 상기 제2멀티플렉서(72a)를 통해 일정시간 출력되도록 한 후, 상기 제어신호(CTL2)를 반전시켜 휘도데이타가 저장된 다른 메모리(62a)에서 신장되어 독출되는 휘도신호(도 2의 (라))를 상기에서와 동일한 시분할 비율로 선택하여 출력하도록 한다. 이와 같이 시분할 선택되어 출력되는 데이타는 상기 필드 메모리(80a)에 잠시 저장되게 된다. 상기 디지탈/아날로그 변환기(91a)에 의해 변환된 신호는 기존의 Y/C신호처리부(210)에서 종래의 주파수를 갖는 반송파에 의해 주파수 변조되어 상기 주헤드(1c)에 의해 비디오테이프에 기록되는 반면, 뒤이은 필드의 휘도신호와 색차신호에 해당하는 상기 제2멀티플렉서(72a)의 출력데이타는, 헤드드럼(10c)에 취부된 헤드 하중의 균등분배를 위해 상기 주헤드(1c)와 120°의 취부각 차이를 두고 있는 부헤드(2c)에 의해 기록되기 때문에, 상기 주헤드(1c)가 테이프의 기록트랙에 도달한 후 상기 부헤드(2c)가 기록트랙에 도달하는 시간간격 만큼의 신호를 지연시킬 필요가 발생한다. 따라서, 헤드드럼의 120° 각에 해당하는 지연시간은 11.1ms이므로 상기 필드 메모리(80a)에 저장된 데이타는, 상기 주헤드(1C)를 통해 신호가 기록되기 시작한 시점으로부터 정확히 11.1ms 후에 기록시와 동일 속도로 독출되어 상기 디지탈/아날로그 변환기(92a)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 도 5의 (나)와 같이 휘도신호와 색차신호가 시분할 조합된 신호가 된다. 상기 조합된 신호는 앞서 설명한 과정과 동일하게 부 Y/C 신호처리부(220)를 거쳐 상기 부헤드(2c)를 통해, 현재 상기 주헤드(1c)에 의해 기록되고 있는 첫번째 필드신호에 이웃하여 영상트랙에 기록되게 된다. 전술한 과정에 의해 영상신호가 분해되어 테이프상에 기록된 형태를 도식화하여 도 6에 나타내었다. 도 6에서 '주'-A, -B는 상기 주헤드(1c)에 의해 '부'-A, -B는 상기 부헤드(2c)에 의해 기록된 것임을 나타낸다.

상기와 같은 영상신호의 기록이 이루어지고 있는 동안에 상기 주헤드(1c)와 부헤드(2c)의 사이에 취부되어 있는 Hi-Fi헤드(3c)는 별도로 분리되어 입력되는 오디오 신호를 테이프에 심층기록하게 된다.

도 6과 같이 기록되어 있는 영상신호를 재생하는 경우에는, 상기 주헤드(1c)가 재생한 신호와 상기 부헤드(2c)가 재생한 신호는 11.1ms의 시차가 존재하므로 상기 주헤드(1c)에 의해 재생된 신호는 상기 시간만큼 지연된 후, 상기 부헤드(2c)에 의해 재생되는 신호와 함께 기록시의 역과정을 거쳐 고화질의 두 필드의 신호로 복원되게 된다.

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 헤드드럼(10c)은 두 개의 영상신호원을 각각 상기 주헤드(1c)와 부헤드(2c)를 통해 기록하고, 이를 재생함으로써, 2채널의 영상신호원을 기록/재생하는 경우에도 사용될 수가 있으며, 기록하는 경우에는 상기 부헤드(2c)로 입력되는 영상신호원은 상기 주헤드(1c)로 입력되는 신호에 비해 11.1ms 시간 동안 지연된 후 입력되어야 하지만, 재생하는 경우에는 별도의 지연과정없이 상기 주헤드(1c)와 부헤드(2c)에 의해 재생된 신호를 동시에 Y/C 신호 처리과정을 거친 후 출력하면 된다.

상기와 같이 구성되어 작용하는 본 발명에 따른 표준 VHS 비디오테이프를 사용하는 고화질 녹재장치의 헤드드럼은, 영상신호의 고화질 녹화 및 재생, 그리고 2개의 영상신호원을 동시에 녹화하고 재생할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 2쌍의 헤드를 120°의 취부각으로 설치함으로써, 하이파이 오디오 헤드를 취부하는 경우에 중량의 균등분배가 이루어지게 하고 이에 따라 중량불균등에 따른 회전속도의 편차를 극소화할 수가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 두 개의 신호를 동시에 녹재하기 위한 헤드드럼에 있어서,

   한 쌍의 주헤드와 한상의 부헤드가 취부되어 구성되되, 취부된 다른 헤드와 함께 하중이 균배되도록 배치된 헤드드럼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주헤드와 부헤드간의 취부각이 120°인 것을 특징으로 하는 헤드드럼.