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System und Schaltungsanordnungen zur Übertragung, insbesondere zur
Aufzeichnung/Wiedergabe von Farbvideosignalen Die Erfindung betrifft ein System
und Anordnungen zur schmalbandigen Übertragung, insbesondere zur Aufzeichnung/lXiedergabe,
von Farbvideosignalen, bei dem das Frequenzspektrum der Farbsignale vor Übertragung
(vor Aufzeichnung) mit dem Frequenzspektrum des Helligkeitssignals verkämmt wird
und die Farb-und Helligkeitssignale in zeilensequentielle kodierte Form gebracht
werden und nach Übertragung (vor Wiedergabe) in unverkämmte und dekodierte Signalform
zurückverwandelt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner Aufzeichnungsträger mit nach dem erfindungsgemässen
System kodiert aufgezeichneten Farbvideosignalen.
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Die Erfindung umfaßt die Verarbeitung, insbesondere die Aufzeichnung
und/oder Wiedergabe, von Farbvideosignalen vorzugsweise innerhalb einer beschränkten
Bandbreite von etwa 3 MHz ohne einen gesonderten Kanal für die Farbinformation.
Im einzelnen betrifft die Erfindung ein System sowie Methoden und Schaltungsanordnungen
zur Verwandlung eines NTSC-(National Television Systems Committee)- bzw. eines PAL-(Phase
Alternate Lines)- oder eines anderen Sendenormformates in ein kodiertes Signal zur
Aufzeichnung auf einem geeigneten Träger, insbesondere auf Magnetband. Bei der Wiedergabe
wird das erforderliche Farbvideoformat des Senders aus dem aufgezeichneten, kodierten
Signal wiederhergestellt. Obwohl die Erfindung auch die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe
von Farbvideosignalen betrifft, ist sie generell bei Übertragung beliebiger anderer
modulierter Breitbandsignale anwendbar, falls diese Signale einen modulierten Hilfsträger
verwenden.
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Es ist bekannt, dass verschiedene Farben durch die Kombination der
drei Grundfarben Rot, Grün und Blau im entsprechenden Verhältnis erzeugbar sind.
Die Farbvideo- bzw. Farbinformation
wird übertragen, indem ein modulierter
Hilfsträger, der die Farbdifferenzsignale enthält, einem Schwarzweiß-Fernsehsignal
überlagert wird. Die NTSC- und PAL-M-Systeme verwenden einen 3,58-MHz-Hilfsträger
zur Farbübertragung, während PAL-B einen 4,43-MHz-Hilfsträger verwendet. Diese Systeme
benutzen alle quadratur-modulierte Farbdifferenzsignale.
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Bei der Videoaufzeichnung stellt die Aufzeichnung der FarbhilSsträger
stets ein Problem dar. Es handelt sich dabei um hochfrequente Hilfsträger, oft mit
hohen Amplituden, und ihre Aufzeichnung und spätere Wiedergabe darf keine Phasenfehler
verursachen, die sich als Farbänderungen auswirken würden. Die Aufzeichnung von
Farbhilfsträgern ist besonders bei Heimvideoaufzeichnungsgeräten problematisch,
da diese mit einer beschränkten Bandbreite arbeiten, um die Herstellungskosten zu
mindern Viele dieser Videoaufzeichnungsgeräte eliminieren den Hilfsträger mit seiner
Farbinformation, reduzieren seine Frequenz durch Überlagerung auf 500 kHz und zeichnen
dann dieses Signal auf Band auf. Es werden zwei Kanäle benutzt, wovon einer die
berlagerte Farbinformation und der andere das Helligkeitssignal enthält. In einem
derartigen System wird die Farbinformation in Form eines amplitudenmodulierten Signals
- ohne Frequenzmodulation - aufgezeichnet.
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Bekannte Systeme dieser Art, bei denen die Frequenz des Farbhilfsträgers
durch Heruntersetzen des Farbhilfsträgers reduziert wird, sind minderwertig hinsichtlich
der Farbenstabilität und der Bandbreite bei der Wiedergabe - wenn man bedenkt, dass
der wiedergewonnene Farbhilfsträger das ursprüngliche Signal mit hoher Genauigkeit
hinsichtlich Frequenz und Phase darstellen muß, falls eine korrekte Demodulation
im Fernsehempfänger sichergestellt werden soll.
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Es sind zeilensequente Farbfernsehsysteme bekannt, bei denen die NTSC-Farbdifferenzsignale
nach den Phasenwinkeln ihrer Farbhilfsträger in vorgegebener Beziehung zum Phasenwinkel
des im von der Fernsehstation übertragenen Farbvideosignal enthaltenden
Farbburstsynchronisiersignal
demoduliert werden. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die deutsche
Auslegeschrift DAS 1 256 686 und die US-Patentschrift 3 560 635 hingewiesen. Zur
Demodulation bi- oder trisequentieller Signale werden zwei bzw. drei Demodulatoren
benötigt. Nach erfolgter Demodulation milssen die Farbdifferenzsignale über zwei
bzw.
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mehrere Filter ausgefiltert und mit Hilfe eines Schalters in zeilensequente
Farbdifferenzsignale umgewandelt werden. Danach werden diese Farbdifferenzsignale
dem Helligkeitssignal zwecks sequentieller Aufzeichnung auf Magnetband oder -platte
hinzugefügt. Während der Wiedergabe wird die Neubildung des Videosignals über einen
Modulator erreicht, sowie über eine oder mehrere Verzögerungsleitungen, die der
Zusammensetzung der modulierten Farb- und Helligkeitssignale dienen.
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Der hauptsächliche Nachteil des zeilensequenten Aufzeichnungssystems
ist die Einbuße an vertikaler Auflösung. Dieser Verlust ist noch schwerwiegender
in Gebieten, in denen das Ubertragungssystem 525 Zeilen pro Bild - wie in den Vereinigten
Staaten -benutzt, und nicht 625 Zeilen pro Bild wie in Europa. Da eine Farbkomponente
jeweils in mehr als einer Zeile aufgezeichnet wird, m5-ssen sich sprunghafte Helligkeitsübergänge
in Farbbalken auswirken, das das System mehr als eine Zeile braucht, um sich zu
erholen und zu "verstehen", dass sich der Helligkeitspegel geändert hat.
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In der deutschen Offenlegungsschrift DOS 2 319 820 sind eine Methode
und Schaltungsanordnungen beschrieben, die diese Einbuße an vertikaler Auflösung
in einem trisequentiellen Farbkodiersystem reduzieren sollen. Nach dieser bekannten
Methode werden die ursprünglichen Farbsignale R, G, B derart kodiert, dass eine
Helligkeitsinformation und drei Farbdifferenzsignale erhalten werden. Während der
Kodierung werden die drei Farbdifferenzsignale mit besonderen Faktoren multipliziert,
die verschieden von den üblichen Standard-Faktoren sind. Anschliessend werden die
Farbdifferenzsignale trisequentiell einem Tiefpaß zugeführt, um derart zum Helligkeitssignal
addiert
zu werden, dass eine Frequenzverkämmungder Farbspektrallinien mit den Helligkeitsspektrallinien
erreicht wird.
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Bei diesem System wird ein erste, schon kostspieliges Farbvideo-Kodierverfahren
mit einem weiteren, ebenfalls kostspieliegen Kodiersystem kombiniert. Der hier für
die Elektronik anfallende hohe Kostenaufwand bietet jedoch nicht so wesentliche
Vorteile, dass das System auf ein wirtschaftliches Farbvideoaufzeichnungsgerät anwendbar
wäre.
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Andererseits erfordern die Probleme der Austauschbarkeit jedes trisequentiellen
Systems speziell mit Bezug auf die verschiedene Anzahl der Zeilen, aus denen sich
das komplette Fernsehschirmbild zusammensetzt, unbedingt einen zusätzlichen technischen
Aufwand, In dem bekannten System stellt die Verwendung zahlreicher Verzögerungsleitungen
einen wesentlichen Nachteil auf dem Weg zu einer wirtschaftlichen Farbvideoverarbeitung
bzw. einem wirtschaftlichen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabesystem dar. Das bekannte
System leidet unter dem weiteren wesentlichen Nachteil, dass die komplette Farbvideoinformation
erst nach vier bzw. drei Zeilenabtastperioden verfügbar wird.
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Eine weitere Methode zur Verarbeitung des Farbvideosignals für Aufzeichnungs-
und Wiedergabezwecke ist in der deutschen Auslegeschrift DAS 2 110 104 beschrieben.
Bei diesem System zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbvideosignalen wird ein
Träger mit dem Helligkeitssignal frequenzmoduliert und ein Hilfsträger unterhalb
des FM-Frequenzbereichs des Helligkeitssignals wird mit mindestens einem Farbsignal
moduliert. Das frequenzmodulierte Helligkeitssignal und das modulierte Farbtonsignal
werden miteinander kombiniert und zusammen frequenzmoduliert. Der Zweck dieser doppelten
Modulation der Helligkeits- und Farbsignale ist es, Übersprechen zwischen Farbhilfsträgern
und Helligkeitssignal zu vermeiden. Diese Methode hat den wesentlichen Nachteil,
dass sie zwei Modulationsschritte, mit all den hiermit verbundenen Störmöglichkeiten
und erhöhtem Kostenaufwand erfordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und eine Anordnung
zur Übertragung von Farbvideosignalen bereitzustellen, das gegenüber bekannten Systemen
und Anordnungen merkliche Vorteile aufweist, und das die Nachteile der bekannten
Systeme vermeidet.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen zweckmässig
kodierten Aufzeichnungsträger bereitzustellen.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einem System der eingangs näher bezeichneten
Art, dadurch gelöst, dass die kodierten Farb- und Helligkeitssignalkomponenten in
zwei aufeinanderfolgenden Horizontalzeilenperioden in einer Form enthalten sind,
in der die Hälfte der Summe der Informationen zweier Horizontalzeilenperioden die
Helligkeitssignalkomponente für die zweiten der besagten zwei Zeilenperioden und
die Hälfte der Differenz der Informationen zweier Horizontalzeilenperioden die Farbsignalkomponenten
der zweiten Zeilenperiode ergibt. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, ein System
und Schaltungsanordnungen zu schaffen, welche die sehr akurate Übertragung, insbesondere
die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Farbvideosignalen auf einfache und wirtschaftliche
Art und Weise gestatten.
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Es werden damit ferner ein universell einsetzbares System und Anordnungen
dafür zur Farbsignalkodierung bereitgestellt, die auf alle international benutzte
Standardnormen für die Videosignalaussendung austauschbar anwendbar sind.
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Das erfindungsgemässe System verwendet vorteilhaft eine bisequentielle
Übertragungstechnik. Dadurch wird das System phasenunempfindlich und überwindet
die hauptsächlichen Probleme der bekannten Systeme.
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Eine vorteilhafte Ausbildung des Systems besteht darin, dass von den
zwei Farbsignalkomponenten zumindest eine Komponente ein mittels Amplitudenmodulation
auf einen unterdrückten Farbhilfsträger aufmoduliertes Farbsignal ist, wobei die
Frequenz des Farbhilfsträgers ein ungerades Vielfaches der halben Horizontalzeilenfrequenz
ist.
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In weiterer Ausgestaltung können beide Komponenten mittels Amplitudenmodulation
auf je einen separaten unterdrückten Farbhilfsträger aufmodulierte Farbsignale sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die
unmodulierte Farbsignalkomponente mit ständig von 0° auf 1800 umgeschalteter Phase
übertragen wird0 Damit wird in einfacher Weise nach Übertragung oder vor Wiedergabe
eine einfache Trennung der zwei Farbsignale voneinander erreicht Eine zweckmässige
Ausbildung des erfindungsgemässen Systems liegt auch in der Vornahme der folgenden
Verfahrensschritte, Trennen des Helligkeitssignals des Farbvideosignals von den
Farbsignalen, Demodulieren der Farbsignale des Farbvideosignals und Aufspalten in
ein erstes und ein zweites Farbsignal, Übertragen des ersten Farbsignals sequentiell
mit umgeschalteter Phase und des zweiten Farbsignals als Amplitudenmodulation einer
unterdrückten Farbhilfsträgerfrequenz, die ein ungerades Vielfaches der halben Horizontalzeilenfrequenz
beträgt) Zusammenfassen der zwei Farbsignalkomponenten und der Helligkeitssignalkomponente
zur Bildung des bisequentiellen Signals vor Übertragung, Rückumwandeln der übertragenen
bisequentiellen Signalkomponenten durch Signalverzögerung über eine Horizontalzeilen-Zeitdauer
sowie Summieren und Subtrahieren der verzögerten und unverzögerten Signalkomponenten
und wodurch das Helligkeitssignal erhalten wird und Filtern der Farbsignalkomponenten
wodurch das erste Farbsignal und nochmaliges Filtern und Demodulieren des Farbhilfsträgersignals,
wodurch das zweite Farbsignal erhalten wird.
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Eine Anordnung für ein System nach der vorliegenden Erfindung ist
zweckmssig gegeben durch: Einrichtungen zum Kodieren der Farbvideosignale, bestehend
aus: einem Filter zum Trennen des Helligkeitssignals des Farbvideosignals von dessen
Farbsignalen, zur Bildung der Helligkeitssignalkomponente,
einem
Demodulator zum Demodulieren der Farbsignale und Filteranordnungen zur frequenzmässigen
Trennung in ein erstes und ein zweites Farbsignal, Einrichtungen zur sequentiellen
Übertragung des ersten Farbsignals mit zeilenweise umgeschalteter Phase zur Bildung
der einen Farbsignalkomponente, Einrichtungen zum Amplidudenmodulieren eines unterdrückten
Farbhilfsträgers von der oder eines ungeraden Vielfachen der halben Horizontalzeilenfrequenz
mit dem zweiten Farbsignal zur Bildung der anderen Farbsignalkomponente, einer Anordnung
zur Kombination der Helligkeitssignal- und Farbsignalkomponenten zur Bildung der
kodierten Signalkomponenten, einer Übertragungseinrichtung, insbesondere einem Aufzeichnungsträger
zur Übertragung der kodierten Signalkomponenten sowie durch Einrichtungen zum Rückumwandeln
der übertragenenbisequentiellenJ kodierten Signalkomponenten.
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Wie aus den vorstehenden Merkmalen des Systems und der Anordnung hervorgeht,
werden das Helligkeitssignal sowie das erste und das zweite Farbsignal miteinander
kombiniert, um kodierte Signalkomponenten zu bilden, die auf einem geeigneten Aufzeichnungsträger,
z.B. Magnetband oder -platten bzw. piezoelektrisch abtastbaren Platten oder andersartigm
Videoplatten aufgezeichnet werden können.
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Es können auch, wie oben gesagt, sowohl das erste als auch das zweite
Farbsignal sequentiell über amplidudenmodulierte, unterdrückte Träger übertragen
werden. Da jedoch die zur Übertragung entweder eines oder beider Farbsignale angewendete
Technik, die einen amplidudenmodulierten, unterdrückten Träger benutzt, im wesentlichen
dieselbe ist, soll im erfindungsgemässen vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer
Schaltungsanordnung nachfolgend der Fall beschrieben werden, in dem das erste Farbsignal
sequentiell mit wechselnder Polarität, und das zweite Farbsignal mit Hilfe eines
amplidudenmodulierten, unterdrückten Trägers übertragen wirde
Die
Mittelung der kodierten Signalkomponenten zweier aufeinanderfolgender Abtastzeilen
ergibt die Helligkeitsinformation, und die halbe Differenz zwischen zumindest zwei
benachbarten Abtastzeilen der kodierten Signalkomponenten enthält die beiden Farbsignale
in gesonderten Frequenzzonen. Die Polarität des in der Phase gewendeten Farbsignals
wird wie an sich bekannt mit Hilfe eines Markierimpulses oder -bursts übertragen0
Die Frequenz des unterdrückten Trägers muss ein ungerades Vielfaches der Hälfte
der Horizontalzeilenfrequenz sein Diese Definition der Trägerfrequenzen ermöglicht
es, dass die Spektrallinien der Frequenzen beider Farbsignale mit den Frequenzspektrallinien
der Helligkeitsinformation verkämmbar werden.
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Die Dekodieranordnung arbeitet mit einem einfachen Kammfi lt er -dessen
Addierstufe die Helligkeitsinformation und dessen Subtrahierstufe die Farbinformation
liefert. Die Polarität des ersten Farbsignals wechselt zeilensequentiell. Das zweite
Farbsignal kann zweckmässig mit Hilfe eines lokal neu zu erzeugenden, mit einem
Markiersignal synchronisierten Farbhilfsträgers demoduliert werden. Die drei Signale
können einer Matrix zugeführt bzw. nochmals verschlüsselt werden, um das örtliche
Standard Sende format herzustellen.
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Ein Aufzeichnungsträger für ein erfindungsgemässes System, auf dem
die Farbvideosignalkomponenten zeilensequentiell und in einer Form aufgezeichnet
sind, in der die Frequenzspektren der Farbsignale und des Helligkeitssignals miteinander
verkämmt sind und in kodierter Signalform vorliegen, ist gegeben, wenn die kodierten
Farb- und Helligkeitssignalkomponenten in zwei aufeinanderfolgenden Horizontalzeilenperioden
in einer Form enthalten sind, in der die Hälfte der Summe der Informationen zweier
Horizontalzeilenperioden die Helligkeitssignalkomponente für die zweite der besagten
zwei Zeilenperioden und die Hälfte der Differenz der Informationen zweier Horizontalzeilenperioden
die Farbsignalkomponenten der zweiten Zeilenperiode ergibt.
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Durch die Aufzeichnung eines solcherart erfindungsgemässen Aufzeichnungsträgers
wird die Wiedergabe auf Geräten ermöglicht, die für andere Sendenormen als die bei
der Aufzeichnung verwendete Norm ausgebildet sind. Im aufgezeichneten Signal ist
vorteilhaft,wie auch in den verschiedenen zweckmässigen Ausgestaltungen des Systems
nach der Erfindung bereits angegeben,zumindest ein Farbsignal in Form eines amplitudenmodulierten
Farbhilfsträgers enthalten, Das zweite Farbsignal kann vorteilhaft als in der Phase
fortlaufend umgeschaltetes unmoduliertes Signal oder ebenfalls als AM-moduliertes
Signal aufgezeichnet sein0 Weitere Einzelheiten des Systems nach der Erfindung sind
nachfolgend beschrieben anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.
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Die Zeicnungen stellen dar, in Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen
Farbvideo-Kodiersystems.
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Fig. 2 ein Blockschaltbild des Farbvideo-Dekodiersystems.
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Fig. 3 schematisch die Lage der kodierten Farb- und Helligkeitssignale
im Frequenzspektrum.
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Ein Farbvideosignal wird von drei Komponenten komplett dargestellt.
Eine geeignete Wahl umfasst die Helligkeitsformation mit der Bezeichnung Y; eine
erste Farbsignalkomponente Dr, die der Grösse k1(R-Y) entspricht, und eine zweite
Farbsignalkomponente Db, die der Grösse k2(B-Y) entspricht. Die erste Farbsignalkomponente,
Dr, enthält die Rot-Informationa und die zweite Farbsignalkomponente, Db, die Blau-Information.
Aus Dr und Db wird eine dritte Farbsignalkomponente, nämlich Dg, gewonnen, welche
die Grün-Information enthält. Die Konstanten k1 und k2 bestimmen das Amplitudenverhältnis
der Farbkomponenten, das die Farb- und Schwarzweiß-Kompatibilität unter Voraussetzung
derselben Dynamik sicherstellt. Die bekannten Faktoren sind k1 = 0,30 und k2 = 0,11.
Um das Übersprechen zwischen Helligkeits-und Farbinformation auf ein Mindestmaß
zu reduzieren, wird
vorteilhafterweise der Mittelwert der Helligkeitsinformation
von zwei aufeinanderfolgenden horizontalen Abtastzeilen gebildet, bevor das kodierte
Signal gebildet wird.
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Die erste Farbsignalkomponente Dr wird fortlaufend mit wechselnder
Polarität (umgeschalteter Phase) übertragen, so dass das um eine Zeilendauer verzögerte
D signal im Zeitpunkt Null dem negativen Wert von Dr entspricht. Die zweite Farbsignalkomponente
Db wird in Form eines amplidudenmodulierten, unterdrückten Farbhilfsträgers übertragen.
Die Frequenz f des unterdrückten Trägers wird durch die Gleichung fb = (2n+1)fH/2
ausgedrückt.
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Hier ist fH die Horizontalzeilenfrequenz. Der Wert für den Ausdruck
(2n+l) ist derart zu wählen, dass sich ein Farbhilfsträger ergibt, der etwa ein
Drittel der FM-Trägerfrequenz ausmacht, um Störungen auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Ein für (2n+1) geeigneter Wert ist 135 oder 131 mit n = 67 oder n = 650 Er resultiert
in einer Frequenz f für den unterdrückten Farbhilfsträger, die etwa fb = 1 MHz beträgt,
einen Frequenzwert, der beispielsweise in der Mitte der erwünschten Frequenzbandbreite
des Systems liegt, wobei diese Bandbreite schmalbandig bis etwa 3 MHz reicht und
auch nur bis 2 MHz reichen kann. Weiterhin muss die Frequenz fb ein ungerades Vielfaches
von fH sein, um die Verkämmung des frequenzspektrums der Farbsignale mit den Spektrallinien
des Helligkeitssignals zum Übertragungsvorgang zu ermöglichen.
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Bei der zweiten Farbsignalkomponente, die mit Db bezeichnet ist, handelt
es sich um besagten amplitudenmodulierten unterdrückten Farbhilfsträger. D Dby ist
eine Kosinus-Funktion von der Form db* = Db cos#bt, wobei #b die Winkelfrequenz
und t die Zeit bezeichnet. Die Kosinus-Funktion ändert ihr Vorzeichen zwischen den
entsprechenden Zeitpunkten t und t+H, und die Polarität der zweiten Farbsignalkomponente
Dbs muss daher nicht geändert werden.
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Die kodierte Signalkomponente ist damit durch die Gleichung E = Dbs
gegeben.
Die Beziehung zwischen den kodierten Signalkomponenten in zwei benachbarten Zeilen
ist gegeben durch die Gleichungen E(O) = Y+Dr (O) + Db*(O) E(H) = Y-Dr(O) - Db*(O),
da weder Y, Dr noch Db K von einer Horizontalzeile zur nächsten Zeile eine merkliche
Änderungerfahren, Daher liefert der Mittelwert zweier aufeinanderfolgender Zeilen
das Helligkeitssignal Y, weil Dr und DbA ihre Vorzeichen ändern; die Farbsignalanteile
heben sich gegenseitig auf. Die Differenz zwischen den kodierten Signalkomponenten
einer Zeile und der nächsten Zeile liefert die Farbinformation, die in eine erste
und eine zweite Farbsignalkomponente aufzuteilen ist. Das Ergebnis dieser Maßnahmen
ergibt sich aus folgenden Gleichungen: 1/2 [E(O) + E(H) = Y 1/2 EE(0) - E(H)t =
Dr + Db«* Der mit diesen beiden Gleichungen ausgedrückte Vorgang ist mit Hilfe eines
an sich bekannten Kammfilters durchführbar. Die Kennzeichnung der Dr-Polarität in
jeder Zeile kann mit Hilfe eines Impulses entsprechender Polarität übertragen werden,
der einem Burst mit der Hilfsträgerfrequenz f hinzugefügt wird.
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Es wird angenommen, dass die Bandbreite der Signale Dbs und Dr 0,5
MHz beträgt und (2n+1) gleich 135 oder 131 ist, so wird etwa 1 MHz. Dr kann dann
z.B. im Frequenzbereich 0 bis 0,5 MHz, und Dbt z.B. im Frequenzbereich 0,5 bis 1,5
MHz aufgezeichnet werden. Für die richtige Burst-Phase kann eine Kanalbandbreite
für das Helligkeitssignal verwendet werden, die grösser oder etwa gleich 2 MHz ist.
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Fig. 1 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Aufzeichnungs-Wiedergabesystems, das im Aufzeichnungskanal eine Kodiereinrichtung
enthält. Das Norm-Farbvideosignal eines Fernsehsenders, das an der Klemme 1 ansteht,
wird
dem Eingang eines Kammfilters 2 zugeführt, der aus einer oder
zwei Verzögerungsvorrichtungen besteht, von denen ede eine einer Horizontalzeilenperiode
entsprechende Verzögerung erzeugt. Das Farbvideosignal wird über dieses Kammfilter
2 in die Helligkeitssignalkomponente Y an der ersten Ausgangsklemme 3 und eine Farbsignalkomponente
an der zweiten Ausgangsklemme 4 aufgeteilt0 Die Helligkeitssignalkomponente 4 gelangt
sodann in eine Vorbearbeitungsstufe 5, die jedoch nur dann erforderlich ist, wenn
das Kammfilter 1 kein Breitbandfilter ist, wenn also seine Bandbreite beispielsweise
nur 1 MHz beträgt. In diesem Fall muss die Vorbearbeitungsstufe 5 ein zweites Kammfilter
mit einer Bandbreite von mindestens 1,5 MfIz sein.
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Besteht das Kammfilter 2 jedoch aus einer Breitbandverzögerungsleitung,
z.B. einer Glasverzögerungsleitung mit einer Bandbreite von 3 bis 7 MHz, erübrigt
sich eine Vorbearbeitungsstufe 5, und das Y-Signal kann direkt einer ersten von
drei Eingangsklemmen einer Addiervorrichtung 6 zugeführt werden.
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Die Farbsignalkomponente, die am zweiten Ausgang 4 des Kammfilters
2 ansteht, kommt an den Eingang des Demodulators 7, der an seinen Ausgangsklemmen
8, 9 die demodulierten Farbdifferenzsignale (R-YL) und (B-YL) liefert. Die Ausgangsklemmen
8, 9 sind jeweils an einen der beiden Tiefpässe 10, 11 angeschlossen, welche die
Bandbreite der Farbdifferenzsignale (R-YL) und (B-YL) auf einen beispielsweise unterhalb
500 kHz liegenden Frequenzbereich beschränken.
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Die Ausgangsleitung 12 des (R-Y )-Tiefpasses 10 liegt -am Eingang
eines ersten Ringmodulators 13, der das erste Farbsignal Dr = (RYL) zeilensequentiell
mit wechselndem Vorzeichen überträgt. Um dies zu ermöglichen, besitzt der Modulator
13 einen zweiten Eingang 14, dem die halbe horizontale
Abtastfrequenz
fH zugeführt wird. Wie Fig0 1 zeigt, erscheinen die Signale +Dr und Dr auf der Ausgangsleitung
15 des Modulators 13 zeilensequentiell. Die Ausgangsleitung 15 ist an eine zweite
Eingangsklemme einer Addierstufe 6 angeschlossen0 Wie bereits erwähnt, wird auch
das zweite Farbsignal (B-YL) ebenfalls über einen Tiefpaß, und zwar den Tiefpaß
11 und dessen Ausgangsleitung 16 einem zweiten Ringmodulator 17 zugeführt, über
den ein Hilfsträger mit der Frequenz fb mit einer Frequenz von etwa 1MHz - mit dem
Farbsignal (B-YL) amplitudenmoduliert wird. Das modulierte Signal wird mit Db* bezeichnet
und ist, wie bereits erwähnt, ein Kosinus-Signal. Die Farbhilfsträgerfrequenz ist
in ihrem Wert durch die Gleichung f = (2n+1) fH gegeben wobei fH die Horizontalfrequenz
von z.B. 15,73 kHz ist und der Faktor (2n+l) einen Wert von vorzugsweise 135 oder
131 besitzt.
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Auf der Ausgangsleitung 18 des Modulators 17, der an den dritten Eingang
der Addiervorrichtung 6 angeschlossen ist, erscheint das modulierte zweite Farbsignal
Db», das während jeder Zeilenabtastperiode dieselbe Form aufweist und im vorliegenden
Ausführungsbeispiel nicht wie das Signal Dr phasenverschoben sein muss.
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Nach Hinzufügung eines R-Phasen-Identifikationssignals liefert die
Addiervorrichtung 6 auf ihrer Ausgangs leitung 19 die zeilenfrequenten Signale n
+ Drn + Db*n (für die Zeile n) sowie Yn+1 - Drn+1 - Db+n+1 (für die Zeile n+1).
Diese zeilensequenten Signale werden auf einem geeigneten Videoaufzeichnungsträger,
z.B.
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einem Videoband eines Magnetbandgeräts 20, aufgezeichnet, nach einer
geeigneten, der Aufzeichnung unmittelbar vorausgehenden Signalverarbeitung, z.B.
einer FM-Modulation. Yn und Yn+1 sind die kompletten hochfrequenten Y- und niederfrequenten
Y-Signale der Zeile n bzw. der Zeile n+1.
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Wie in Fig. 1 durch punktierte Linien angedeutet ist, können die Ausgangsleitungen
15 und 18 weitere Stufen 21 bis 23 enthalten.
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Diese Stufen können statt der in den Ausgangsleitungen 8, 9 des Demodulators
7 liegenden Tiefpässe 10 und 11 verwendet werden.
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Die in der Ausgangsleitung 15 vorgesehene Stufe 22 ist ein Tiefpaß
und die in der Leitung 18 vorgesehene Stufe 23 ein Bandpaßfilter. Mit diesen beiden
Stufen lässt sich Frequenzbegrenzung der beiden Farbsignale (R-YL) und (B-YL) erreichen
Im beschriebenen Fall werden die Filter 10 und 11 weggelassen0 Es wird jedoch eine
Verzögerungsvorrichtung 21, die eine entsprechende Verzögerung bewirkt, verwendet,
um die zwischen den Leitungen 15 und 18 auftretende Signalverzögerungsdifferenz
auszugleichen.
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Die Dekodierung der kodierten Signalkomponenten nach Aufzeichnung
lässt sich mit Hilfe des in Fig0 2 in Form eines Blockschaltbildes gezeigten Schaltkreises
erreichen. Das vorher kodierte Signal wird einer Verzögerungsvorrichtung, vorzugsweise
einer Breitbandverzögerungsleitung 24, zugeführt und gelangt dann in die Addiervorrichtung
25 und über die Verzögerungsvorrichtung 24 in die Subtrahiervorrichtung 26. Die
Bandbreite der Verzögerungsvorrichtung 24 ist vorzugsweise grösser als 2 MHz, und
die Verzögerungszeit entspricht einer Horizontalzeilendauer.
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Sowohl die Addiervorrichtung 25 als auch die Subtrahiersorrichtung
26 umfassen FrequenzhalbierungsmittelO Auf der Ausgangs leitung 27 der Addierstufe
6 erhält man sodann die halbe Summe der Signale Yn+Drn+Db*n (der um eine Horizontalzeilenperiode
verzögerten Zeile n) plus Yn+l~Dr Db * (der nicht verzögerten Zeile n+1)> also
n+1 1/2 (Yn+Yn+1), falls die Bedingungen Dr ~Dr = 0 und Db Das n+1 = 0 erfüllt sind.
Dieses Helligkeitssignal wird für die Zeile n+1 verwendet. Auf der Ausgangsleitung
28 der Subtrahierstufe 26 erscheint die halbe Differenz der oben erwähnten Signale,
nämlich
1/2 [Drn + Drn+1 + Db + Db n+1l falls die Bedingung Yn-Yn+1
+1 = 0 erfüllt ist. Diese Farbinformation wird ebenfalls für die Zeile n+1 verwendet.
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Zusammengefaßt stellt das Ausgangssignal der Addierstufe 25 die Helligkeitsinformation
zweier benachbarter Zeilen dar, und das Ausgangssignal der Subtrahierstufe 26 stellt
die erste und zweite Farbinformation zweier benachbarter Zeilen dar, Die dekodierte
Helligkeitsinformation Y erscheint am Ausgang 29 der Schaltung Die auf der Leitung
28 verfügbare Farbinformation muss in einem ersten Kanal über einen Tiefpaß 30,
einen Schalter 31 und eine Kippschaltung 32 (Flipflop) sowie in einem zweiten Kanal
durch den Bandpaß 33 und einen aus einem Modulator 34 und einem Tiefpaß 35 bestehenden
Demodulator zurückumgewandelt werden.
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Im ersten Kanal wird das Farbsignal Dr vom Signal D Die über einen
Tiefpaß 30 mit einer oberen Grenzfrequenz von beispielsweise 500 kHz getrennt und
sodann über den Schalter 31 zeilensequentiell geschaltet, wobei dieser Schalter
über den Flipflop (FF) 32 angesteuert wird, um die vorher umgekehrte Phase zu drehen.
Ein Farbdifferenzsignal R-YL wird an der Klemme 36 der Schaltung verfügbar. Aus
obigen Ausführungen wird klar, dass der Flipflop 32 als Bezugsinformation dasselbe
R-Identifikationssignal benötigt, das während des Aufzeichnungsvorgangs (Fig. 1)
zugeführt wurde. Der Flipflop 32 dient als Halbierstufe für die Horizontalzeilenfrequenz
fH und löst den Schalter 31 gerade dann aus, wenn das Rot-Signal die richtige Phase
aufweist.
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Die wieder zusammengesetzte Farbinformation auf der Ausgangsleitung
28 wird auch einem Bandpaß 33 mit einer Bandbreite zwischen 0,5 und 1,5 MHz zugeführt.
Der Bandpaß 33 könnte ebensogut ein Hochpaß sein, der Frequenzen oberhalb des Frequenzbereichs
(z.B.
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500 kHz), in der das erste Farbsignal aufgezeichnet wird, durchlässt.
Der Ausgang des Bandpasses oder Hochpasses 33 wird einem
Modulator
34 und einer phasenstarren Schleife(PLL, Phase Locked Loop) 37 zugeführt0 Die phasenstarre
Schleife 37 kann geeignet mit dem Polaritätsmarkierimpuls oder mit der an der Klemme
38 der phasenstarren Schleife 37 zugeführten Trägerfrequenz synchronisiert werden0
Der Ausgang der phasenstarren Schleife 37 (Leitung 39) triggert den Modulator 34.
Das Ausgangssignal des Modulators 30 wird über einen geeigneten Tiefpaß 35 entzerrt
und einer Ausgangsklemme 40 zugeführt. An der Klemme 40 erscheint das amplitudenmodulierte
D -Signal, falls der bei der Demodulation verfügbare Träger mit dem zur Modulation
beim Aufzeichnungsvorgang verwendeten Träger frequenz- und phasenmässig genau übereinstimmt0
Die drei Signale Y, an der Klemme 29, Dr, an der Klemme 36 und Db, an der Klemme
40 können in einer nicht gezeigten Matrix verarbeitet oder nochmals kodiert werden,
um Standardsignale einer der örtlich verwendeten Sendenormen zu erhalten.
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Zum besseren Verständnis der Frequenzbereiche und Amplituden der kodierten
Signale zeigt Fig. 3 ein Frequenzschema. Aus diesem geht hervor, dass das Dr-Signal
lediglich eine Bandbreit von 0 bis 0,5 MHz benötigt, das D *-Signal im Band 0,50..1,5
MHz liegt und das Helligkeitssignal Y den vollen Frequenzbereich von 0 bis 2 bzw.
3 MHz einnimmt. Die Lage jedes dieser Frequenzbereiche der kodierten Dr und Dbs-Signalkomponenten
kann verändert werden, vorausgesetzt, dass sich die Bereiche nicht gegenseitig überlappen.
Derartige Variationen lassen sich mit Hilfe geeigneter Kombinationen der verwendeten
elektronischen Bauelemente erzielen, z.B. durch die Verwendung von Verzögerungsmitteln
mit anderen Grenzfrequenzen.
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Es wird noch einmal betont, dass das vorliegende Kodier-Dekodier-System
den vordem unerreichbaren Vorteil bietet, dass ein Aufzeichnungsträger mit erfindungsgemäss
kodierten Signalen auf einem Wiedergabegerät abgespielt werden kann, ohne dass eine
Umwandlung dieser Signale zur Wiedergabe auf einem Fernsehschirm nötig wäre, der
bei 60 Hz 525-zeilig abgetastet wird, sogar dann,
wenn die Aufzeichnung
mit einem 625-zeiligen 50-Hz-Fernsehbildwiedergabeeinrichtung für verschiedene Zeilenabtastgeschwindigkeiten
eingerichtet ist. Mit Hinblick auf diesen wesentlichen Vorteil des hier beschriebenen
Systems erweisen sich Aufzeichnungsträger, mit erfindungsgemäß kodierten Signalen,
als ausserordentlich kostengünstig zum Kopieren und zur Wiedergabe und sie sind
ausserdem völlig kompatibel und auswechselbar.
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Bei der Wahl des Faktors (2n+1) als 135 oder 131 zur Festlegung der
Farbhilfsträgerfrequenz fb=(2n+1)fH wurden besonders die charakteristischen Faktoren
der Normen der NTSC, PAL und SECAM-Farbnormen berücksichtigt.