CN1080079A - 反向兼容的高清晰度电视录放系统 - Google Patents

Abstract

一种磁带记录制式和按该制式进行的录放设备， 该制式是将第一信息信号作为第一种彼此之间具有 预定间隙的平行倾斜磁道进行记录，第二信息信号则 作为宽度比所述第一种磁道两侧的第一种倾斜磁道 宽度较窄的第二种倾斜磁道进行记录。所述第二种 磁道安置在各所述第一种磁道之间。所述第一种磁 道的方位角在先后两磁道不同的预定值之间交替出 现，所述第二磁道的方位角不同于其间的第一种磁道 的方位角，也不同于第二种磁道的方位角。

Description

本发明涉及磁带录放制式和设备，更具体地说，涉及一种与其它制式（例如标准VHS电视信号录制制式）反向兼容的HDTV录放磁带制式和设备。

1990年10月16日颁发给Honjo的美国专利4，963，991公开了一种磁带录制制式和录制设备，这种制式和设备既能以窄带宽制式（例如带宽约4兆赫的一般NTSC信号）又能以宽带宽制式[例如带宽为8-20兆赫的高清晰度电视（HDTV）信号]录放电视信号。这是通过每一次只录制窄带宽信号或宽带宽信号实现的。录制宽带宽信号时，不是提高录象带的转速而是采用两个较小的磁头来数字地录制宽带宽信号的时间扩展信道，且里面装有记录头的转鼓其转速相应增加。这样，两种制式的磁带转速相同。但由于每次只在磁带上录制一种制式，因而其装备不是用来重放所选择的准备录制在磁带上的电视信号的录象带播放机就不能使用这些磁带。

1990年7月10日颁发给Fujimoto的美国专利4，941，055公开了一种在软录象是磁盘上磁记录分成两个信号的宽带视频信号的制式，该两个信号，一个是频率范围低于4兆赫的低频分量，另一个是则在4-6兆赫的高频范围。低频分量记录在多个彼此之间有间隙的主倾斜磁道，高频分量则记录在该各主磁道之间的保护带，其方位角与主磁道不同，为的是使磁头在误循迹过程中拾取毗邻磁道信息的程度减小到最小。虽然该专利公开的是在两个磁道上进行的记录，但只录放一个电视信号制式。因此不能同时与另一种电视信号记录制式兼容，因此使用者在用多种电视信号制式进行预录时更加希望和要求这种磁带。此外，由于单个信号的整个频率内容被分配到两个信道和两个录放磁头上，本发明人认为这样重放信号之间必然会出现时基误差，这些误差甚至用最佳时基校正器也不可能得到校正，从而使HDTV的性能达到不能容许的程度。

1989年6月27日颁发给Reitmeter的美国专利4，843，485公开了一种记录制式和录放设备，该制式和设备能在磁带上录放宽带宽（演播室质量）信号或窄带宽（便携式质量）电视信号。这里，磁带在纵向上分成上半部和下半部。各半部承接数字记录下来的宽带宽信号的一半信号分量，从而只拾取一个纵向磁道中的信息时就重放出低质量信号，而当同时拾取两个磁道中的信息时就重放出高质量信号。

1990年5月22日颁发给松本（Matsamoto）等人的美国专利4，928，186公开了一种能在软录象磁盘的主磁道上记录视频信号还能在主磁之之间的保护带间隙上记录辅加（声频）信号的磁带记录制式和录放设备。该专利的另一个方面要求保护带信号只用主磁道中所使用的电动势的40-80%来记录，为的是在保护带磁道上记录时使主磁道的磨损减小到最小程度。

本发明的目的是提供一种磁媒体记录制式，该制式使我们可以在一个媒体上记录两种不同制式的两种不同信号，并可根据该两种制式中的任一种制式有选择地重放信号。

本发明的另一个目的是提供一种较容易记录信号然后又可将其重放的记录制式。

从下面有关本发明最佳实施例的详细说明、附图和权利要求书可以清楚了解本发明的上述和其它目的。

一种磁记录媒体，媒体上采用这样一种记录制式，该制式包括多个记录在磁媒体上的第一种平行倾斜磁道，该第一种磁道之间具有预定的间隙，磁道宽度和方位角均已知。

该制式上还包括录制在磁媒体上的多个第二种倾斜磁道，该第二种磁道平行于第一种磁道，其各磁道宽度基本上为第一种磁道的相邻磁道之间预定间隙的一半，从而使第二种磁道的两个磁道处在各第一种磁道之间。

此外，本发明用以在记录媒体上记录信号的设备包括第一装置和第二装置，第一装置用以在作为具有预定间隙、给定带宽和给定方位角的多个第一种平行倾斜磁道的媒介上记录第一信息信号，第二装置用以在作为多个平行于第一种磁道的第二种倾斜磁道的媒体上记录第二信息信号，第二种磁道的宽度基本上等于第一种磁道相邻磁道之间间隙的一半，从而使两个第二种磁道记录在各第一种磁道之间。

按照本发明的一个方面，第二种磁道的方位角与第一种磁道的方位角相反，且至少为第一种磁道方位角的两倍。

按照本发明的另一个方面，第一信息信号包括标准模拟VHS（家用视频系统）信号，第二信息信号包括数字化随机化的HDTV信号。

按照本发明的又另一个方面，第二种磁道开始时是采用较宽的磁头形成的，第一种磁道则是通过将较窄的磁头安置在较宽磁头所产生的磁道中心形成的，从而使第二种磁道处在第一种磁道两侧。

图1    示出了双磁头VHS    VTR（磁带录象机）在录象带上形成的常规磁道制式。

图2    示出了本发明的磁道制式，该磁道制式的辅助磁道跨设在标准VHS磁道两侧，用以按照本发明录放辅助信息信号。

图3    示出了形成图2所示的磁道制式的一种方法。

图4    示出了本发明的录象设备。

图5    示出了用以播放图2制式的磁带的播放设备。

图1示出了双磁头VHS    VTR在两小时制式进行录象时在其录象带10上的常规磁道制式。双磁头VTR的磁头宽34微米，能描出平行的倾斜磁道12，并在磁道12之间留下24微米宽的未使用间隙或保护带14。熟悉VTR技术的人士都知道，录放磁头都是按预定的方位角排列的，其目的在于防止在播放过程中拾取头扫描到毗邻的磁道（误循迹）从而拾取毗邻磁道的信号。从图1中可以看到，这里采用了两个方位角彼此相反分别为+6度和-6度的记录磁头，应该指出，四磁头设备通常有两个记录磁头，各个宽58微米，供两小时录象制式用。在此情况下，各平行倾斜磁道之间可能就没有保护带了。众所周知，58微米宽度的磁道完全可以兼容34微米宽的磁头，供四小时和六小时录象制式用。

本发明利用了如下事实：即在两个小时VHS录象制式中，只需要34微米磁道来兼容VHS系统，因而可以在磁带的主磁道记录标准VHS信号的同时在磁带未使用的保护带部分录下辅助信息。因此本发明提供了一种既能录放辅助信号又能与标准的VHS系统反向兼容的磁带。在本发明的最佳实施例中，辅助信息不是标准VHS信号的部分带宽分量增加或提高其清晰度，而是诸如数字HDTV信号、宽屏TV信号或其它清晰度比标准VHS好的TV信号之类的独立信号，且标准VHS信号是记录在主磁道上。

图2示出了记录在录象带20上的新的磁道制式，该磁道制式的标准VHS磁道22-28宽各为34微米，它们的方位角依次按+6度和-6度相邻交替变化着。因此这些磁道兼容于磁头宽为34微米或58微米的VTR对标准VHS信号的录放过程。此外，磁带20还有成对的辅助信息磁道29-40跨设在各标准VHS磁道两侧。因此有两个相应于每个标准VHS磁道的辅助磁道相关联，可利用它来录放辅助信号，最好是HDTV信号。跨设在各标准磁道两侧的各辅助磁道采用与被其跨设的VHS标准磁道所使用的相反的方位角可以在磁头在标准VHS制式误循迹的过程中使上述磁道“隐蔽”起来，使其中的信息不致为磁头所拾取。方位角给定的VHS磁道和两个跨设在该VHS磁道、等方位角但不同于介于它们间的VHS磁道的方位角不同的较窄的磁道，这三种磁道组合成的磁道叫做复合磁道。

有了这种制式就可以达到下列三个主要目标。首先，保持前后两VHS磁道的方位角使其与标准VHS兼容。其次，VTR用作VHS播放机时，它不会涉及辅助磁道的，因为这些辅助磁道的方位角都不同（最好是相反）。第三，达到了所有先后两磁道（无论是VHS或是辅助磁道）之间各方位角正负交替出现的目的。第二和第三个目标确保各辅助磁道在播放过程中具有相同的方位角排斥能力，这一点对窄磁道录象是很重要的。方位角排斥作用在录象频率较低时不太有效，因而必须预先调整各辅助磁道的信息信号，使其不含低频。数字记录系统一般都采用倾斜缝隙磁头。在重放辅助磁道信号的过程中，没有用到低频部分。将辅助磁道的方位角增加到+6度以上可以提高对较低频的排斥能力。这样就可以利用辅助磁道的较低频带边缘，从而进一步增加辅助磁道中可利用的带宽。VHS重放和辅助磁道重放时都可以保持同样的方位角排斥能力。扩大辅助磁道方位角的另一个好处是提高了制式的反向兼容性。就是说，在播放过程中，+6度磁头读取+6度VHS磁道时如果严重误循迹则可能会从最近的+6度磁道（离原磁道两个磁道）拾取信号，从而在VSH信号中出现波纹干扰图形。+6度VHS磁头也会出现这种情况。将辅助磁道的方位角分别增加到例如+18度和-18度基本上可以解决这个问题。

可间有人会认为图2的磁道制式可能需用至少一对磁头来录制辅助磁道，但按照图3所示的本发明的另一方面，辅助磁道是这样形成的：先用辅助信息录制较宽的磁道（即58微米磁道），然后在宽辅助磁道中间录制方位角相反的34微米标准VHS磁道，于是形成复合三磁道制式。

按照本发明的另一个特点，为进一步减少磁头误循迹过程中的交叉拾取程度，可令宽磁道的方位角与窄磁道的方位角相差一倍甚至二倍。

按照本发明的又另一个特点，为进一步减少标准VHS信号与辅助信号之间因误循迹引起的“串话”干扰，辅助信号最好是不含可能会干扰模拟VHS信号的低频分量的数字信号。

按照本发明的又另一个特点，如果将数字信号在时间上加以随机化（这是熟悉数字信号处理技术的人们周知的方法），则有进一步提高减少信号因误循迹引起的信号质量恶化的效果。辅助信号的信息内容经过随机化后，通常可能会使辅助信号中的某些信息丢失的严重误循迹就不会反复使图象在同一点处信息内容的信号恶化，如果不采取上述措施，这样可能会产生肉眼可见的干扰带。

图4示出了本发明用以录制制式如图2所示的磁带的录象设备。鉴于VTR线路是众所周知的，因而我们认为只需简单的方框图和简要的说明就够了。

标准VHS编码器41由图中未示出的一个信号源提供标准NTSC彩色视频信号，即含有亮度分量和色度分量的525行隔行扫描TV信号。大家都知道，编码器41按“彩色下置”技术处理NTSC信号，即将FM调制的亮度信号与较低频的副载波混合起来。在编码器41的输出端将上述信号加在一起，然后通过记录放大器42使其幅值达到适当的水平。旋转变压器43将这些信号加到装设在转鼓（图中未示出）上的记录磁头44a和44b上，转鼓则安置得使磁带与转鼓转动接触，然后用FM调制的亮度信号作为偏压将色度副载波记录到录象带上。

拾取头44a和44b安置在转鼓（图中未示出）上，其取向使其所形成的标准VHS磁道其方位角如周知的那样分别以例如+6度和-6度的方式交替出现，如图2所示。这些拾取头宽34微米。但如谈到图3录制方法时所说过的那样，这些磁道是在录制辅助磁道之后录制的，且相对于辅助磁道的录制来说是处于中心位置。

辅助磁道的信息（最好是数字化和随机化的HDTV信号）加到数据压缩器和磁带制式器的处理方框45上。由于辅助磁道在带宽上的限制需要进行图象压缩编码。周知的不同类型的数字图象压缩法有好几种，例如应用离散余弦变换（DST）的JPEG（联合照相专家组）法和DST帧内和帧间压缩算法结合使用的MPEG（电影专家组）法。有关HDTV信号压缩的其它资料可参看Ang等人在1991年10月在《IEEE系而》第16-19页上写的题为“Video    Compression    Makes    Big    gains”的文章。

数字化信号的格式化可以采用一些周知的任何制式进行，即将待记录的数据流分成若干含例如同步数据、识别码和图象信息的子数据流或组。这里可使用的其中一个这类制式为周知的SMPTE（电影和电视工程学会）建议的D1标准。

此外，由于高密度录制（例如HDTV辅磁道）时播放信号强度较小，而且播放还会因磁头误循迹和磁头/磁带间隙的变化而甚至进一步恶化因而也可以采用NRI（不归零制）记录制式。中泽人等人在1980年元月份第MAG-16卷第1期的《IEEE磁学学报》第1-4-110页上发表的题为“NRZ记录检测法的研究”一文中讨论了各种形式的NRZ记录制式的技巧和优点。

然后调整经数字化、数据压缩和制式化的HDTV信号使其幅值达到适宜用记录放大器46记录的水平，并由旋转变压器47将信号加到方位角相反的记录头48a和48b上。按照图3的记录方法，磁头48a和48b各个为58微米宽且装在具有磁头44a和44b的转鼓（图中未示出）上，配置得使其信号先录制在各早先录制出的磁道的中间部分。这样就形成制式如图2和图3所示的磁带。不然也可以由处理方框50将信号分成两个分量并各个分别但同时地用另一对辅助磁道头记录，各对辅助磁道头产生12微米宽的磁道，如图2中所示。但目前本发明人不喜欢采用这种方法，因为这种方法为录制四个记录磁道竟采用了四个记录头，非常复杂。

图5示出了用以播放制式如图2所示的磁带的播放设备，这基本上是与图4中所示录象设备作用相反的设备。拾取磁头51a、51b将标准VHS磁道信息转换成电信号，然后经旋转变压器52a和52b加到播放放大器53a和53b上，由该放大器放大已恢复信号的幅值大小。放大器53不仅放大了已恢复信号的幅值，而且还校正磁记录过程中固有的幅值跌落和相移特性。磁头51a和51b所恢复的信号由一个多路合成器用磁头开关信号合成单个信号，这是众所周知的。标准VHS解码码器54将亮度和色度信号复原并再合成为标准NTSC信号。

拾取头55a和55b各个将记录在其各自方位角的辅助磁道信息转换电信号，旋转变压器56a和56b则将这些信号加到播放放大器57a和57b上。放大器57不仅放大了已恢复信号的幅值，还校正了磁记录过程中固有的幅值跌落和相移特性。时钟恢复电器58a和58b用以复原来自恢复信号的时钟信号，来自电路58的时钟信号和来自放大器57的已恢复数据都加到同步恢复、去制式、去压缩和输出制式处理方框59上。方框59分析已恢复的数字化辅助信号并根据与在录制HDTV信息过程中应用的制式化和压缩过程相反的方法重建HDTV信号，从而在其输出端产生已恢复的HDTV信号。上面在谈到任意使用两对记录头来记录辅助磁道时说过，拾取头也可作为两对拾取头配置，各拾取头仅12微米宽，但这种配置方式目前因复杂而不受欢迎。

请注意，在目前的消费市场上，播放设备可能只用来恢复VHS式或HDTV式的记录信号。如果将来，录制出的信号应经过混合才能形成所显示的图象，则播放设备的全播放结构如图5中所示。

这样，到此为止我们已展示和介绍了一种新型的磁录放媒体制式和设备，根据这种制式和设备可以满足为其所寻求的所有目的和优点。但熟悉本技术领域的行家们在研究了公开了本发明的最佳实施例的本说明书和附图之后都知道，是可以对上述实施例进行种种更改、修改、改变并了解到本发明的其它用途和用场的。举例说，可以将标准VHS信号记录到主磁道上，将辅助信号录在辅助磁道上，辅助信号可与VHS信号混合形成HDTV信号或宽图象宽高比信号。在此情况下，播放设备能复原各种类型的录制信号。所有这些更改、修改、改变和本发明的其它用途和应用场合都应视为属于下面权利要求书的范围。

Claims (13)

1、一种磁记录媒体，媒体上采用这样一种记录制式，该制式包括：

多个第一种平行倾斜磁道，录制在磁媒体上，该第一种磁道之间具有预定的间隙，给定的磁道宽度和方位角；

多个录制在上述媒体上的第二种倾斜磁道，各磁道平行于第一种磁道，第二种磁道的宽度基本上为相邻两个第一种磁道之间预定间隙的一半，从而使两个第二种磁道处在相邻两个第一种磁道之间。

2、如权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，一对其间配置有所述第一种磁道的所述第二种磁道，其方位角相等，但不同于第二磁道间的所述第一种磁道的方位角。

3、如权利要求2所述的磁记录媒体，其特征在于所述第一种磁道的先后两个方位角以两个相反的角度交替变化，且所述第二种磁道的方位角至少比所述第一种磁道的方位角大1倍。

4、一种用以在记录媒体上记录信号的设备，包括：

第一装置，用以在所述作为多个其间具有预间隙、给定带宽和方位角的第一种平行倾斜磁道的媒体上记录第一信息信号;和

第二装置，用以在所述作为多个平行于第一种磁道的第二种磁道的媒体上记录第二信息信号，所述第二种磁道的宽度基苯上等于光后所述第一磁道之间间隙的一半，从而使两个所述第二种磁道记录在各所述第一种磁道之间。

5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第二记录装置用较宽的磁道在所述媒体上记录所述第二信息信号，所述第一记录装置用基本上位于各较宽磁道中间的较窄磁道在所述媒体上记录所述第一信息信号，从而使所述第二种磁道录制在所述第一种磁道两侧。

6、根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一记录装置有一个标准VHS记录系统，所述第二记录装置有一个高清晰度电视信号记录系统。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二记录装置包括一个数字数据压缩器和磁带制式器。

8、根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第二记录装置包括用以对高清晰度电视信号进行随机化的装置。

9、根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一和第二记录装置各个包括磁记录头装置，该磁记录头装置有一个相应的给定的方位角，相应于其间配置有第一种磁道的所述第二种磁道的各方位角相等但不同于介于其间的所述第一种磁道的方位角。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一种磁道的先后两方位角彼此在两个反向角之间交替，各对的所述第二种磁道的方位角比所述第一种磁道的方位角至少大1倍。

11、一种用以将来自记录媒体的信号进行复原的设备，包括

第一种复原装置，用以将记录在所述作为多个其间具预定间隙、带宽和方位角已知的第一种平行倾斜磁道的媒体上的第一信息信号进行复原;

第二复原装置，用以将记录在所述作为多个平行于所述第一种磁道的第二种倾斜磁道的媒体上的第二信息信号进行复原，所述第二种磁道的宽度基本上等于先后所述第一种磁道之间间隙的一半，从而使使两个所述第二种磁道记录在各所述第一种磁道之间。

12、根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第二复原装置用较宽的拾取头复原所述媒体上的所述第二信息信号，所述第一复原装置用安置得使其基本上在各较宽拾取头的中间的较窄拾取复原所述媒体上的所述第一信息信号。

13、一种从记录媒体上复原信号的设备，其特征在于，它包括：

信息信号复原装置，用以将记录在所述作为多个平行于多个也记录在所述媒体上的第一种倾斜磁道的第二种倾斜磁道的媒体上的信息信号进行复原，所述第二种磁道的宽度基本上等于先后所述第一种磁道之间的间隙的一半，从而使两个所述第二种磁道记录在各所述第一种磁道之间。

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