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Verfahren und Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen und Wieder.
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geben von zwei Signalen Priorität 11. Dezember 1967 Vereinigte Staaten
von Amerika US-Serial Number 689 539 Zusammenfassung: Das videomodulierte Trägersignal
und das Tonfrequenzsignal, die beide gewöhnlich bei der Videobandaufzeichnung verwendet
werden, werden im gleichen Flächenbereich des magnetisohen Aufzeichnungsbandes aufgezeichnet,
und eine Störung während der Wiedergabe dieser beiden Signale wird dadurch vermieden
daß das aufzuzeichnende Tonsignal auf Frequenzen begrenzt wird die naoh Nultiplikatioi
mit dem Verhältnis der Schreibgeschwindigkeiten unter der tiefsten gewünschten Frequenz
des wiedergegebenen videomodulierten Trägersignale liegen, und das wiedergegebene
videomodulierte Trägersignal wird auf Frequenzen oberhalb dieser niedrigsten Frequenz
begrenzt.
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Auf diese Weise liegt Jedes Tonsignal, das vom Videokopf aufgenommen
und frequenzmässig durch das Verhältnis der Schreibgeschwindigkeiten multipliziert
wird, unterhalb der Frequenzen des wiedergegebe nen videomodulierten Trägersignals.
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Stand der Technik: Die Erfindung betrifft Geräte zur magnetischen
Banduurzeiohnung und -wiedergabe, und insbesondere ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung,
die
es ermöglichen, Videosignale und tonfrequente Signale im gleichen Teil des Magnetbandes
in der Weise aufzuzeichnen, daß sich bei der Wiedergabe keine Störung zwisohen diesen
beiden Signalen ergibt.
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Bekanntlich werden zur Aufzeichnung von Videosignalen wegen des auftretenden
breitbandigen Frequenz spektrums spezielle Bandtransportmechanismen benötigt, bei
denen dafür gesorgt wird, daß das Magnetband sich relativ zum magnetisohen Aufzeichnungskopf
mit sehr hohen Geschwindigkeiten bewegt. Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem
Magnetband und dem Aufzeichnungsmagnetkopf, die gewöhnlich als Schreibgeschwindigkeit
bezeichnet wird, muss genügend hoch sein, um den hohen Videofrequenzen Rechnung
zu tragen. Das Videosignal überstreicht einen grossen Bereich von Oktaven, und mit
Rücksicht auf die begrenzte Bandbreite des Aufzeichnunge und Wiedergabesystems wird
das Videosignal gewöhnlioh auf einen Träger moduliert, duroh dessen Verwendung die
Anzahl der zu verarbeitenden Oktaven erheblich verringert wird. Ublicherweise reicht
ein Videosignal von einigen Hz bis zu etwa 4 MEz, und daraus ergibt sich nach Modulation
mit einem Träger von 5 MHz ein unteres Seitenband von etwa 1 MEz bis 5 MEz.
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Um das Aufzeichnen mit solch hohen Frequenzen zu erreichen, von beispielsweise
5 MHz, kann die erforderliche hohe Schreibgeschwindigkeit nach einer von swei bekannten
Techniken erhalten werden.
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Bei der ersten Technik ist der Transportmechanismus des Bandes so
ausgelegt, daß sich das Band in seiner eigenen Längsrichtung bewegt, und die Magnetköpfö
sich quer über das Band bewegen, so daß sich querliegende Videospuren ergeben, die
unter einem Winkel von etwa 800 oder mehr zur Längsachse des Bandes liegen. Bei
der zweiten Teohnik ist der Bandtransportmechanismus eo ausgelegt, daß das Band
um einen zylindrischen Kern gewickelt wird, der eine rotierende Scheibe enthält,
die wenigstens einen Magnetkopf trägt, der sich
schräg über das
Band bewegt, so daß sich schräg liegende Videospuren ergeben, die unter einem Winkel
von etwa 50 zur Längsachse des Bandes verlaufen. Die erste Technik wird allgemein
als Querabtastungs-Aufzeichnungssystem bezeichnet, und die zweite Technik als wendelförmiges
Abtastungssystem.
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Sowohl bei der Querabtastung als auch bei der Wendelabtastung wird
eine genaue Gesohwindigkeitskontrolle des Abtastkopfes in Beziehung zur Bandbewegung
während der Wiedergabe erforderlich, um zu gewährleisten, daß der Wiedergabekopf
zuverlässig der Videospur folgt.
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Dazu ist ein Steuer- oder Bezugssignal auf dem Magnetband erforderlich,
dessen Frequenz gewöhnlich im Tonfrequenzbereich liegt. Zusätzlich muss eine Vorkehrung
dafür getroffen werden, daß das zum Videosignal gehörige Tonsignal aufgezeichnet
und wiedergegeben wird, wenn das Aufzeichnungsgerät zur Wiedergabe von üblichen
Fernsehsendungen verwendet werden 8oll.
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Es ist bisher allgemein üblich gewesen, das videomodulierte Trägersignal
im Mittelteil des Magnetbandes aufzuzeichnen, und das Steuer-und/oder Tonsignal
längs der Bandränder. Bei dieser Anordnung, bei der der Mittelteil des Bandes von
den quer oder schräg verlaufenden Videospuren besetzt ist und die Ränder des Bandes
mit Steuer- und Tonspuren besetzt sind, wird ein breites Band benötigt und das Verfahren
ist auch in anderer Beziehung sehr aufwendig. Wenn die Tonr und/oder Steuerspuren
im gleichen Bandbereich aufgezeichnet werden können wie die Videospuren, dann kann
entweder das Magnetband erheblich schmaler gemacht werden, oder es kann mehr Information
in die Video spuren gebracht werden, weil sie länger gemacht werden können.
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Es sind bisher zwei Verfahren bekannt geworden, die die Ausnützung
des gleichen Aufzeichnungsbereiches für die Video- (tatsächlich videomodulierte
Träger-) und Ton-Signale bezwecken. Eines dieser Verfahren (US-Patentschrift 2 020
356) betrifft ein Querabtastungssystem,
und es wird dort beschrieben,
daß die Tonspur über die Videospur gebracht wird, sofern dafür gesorgt wird, daß
der Videokopf und der Tonkopf richtig mit Bezug aufeinander orientiert sind.
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Es geht zwar aus der Beschreibung der erwähnten Patentschrift nicht
klar hervor, die einzig mögliche Erklärung scheint jedoch zu sein, daß, weil die
Videospuren bei Querabtastung orthogonal zueinander sind, die Spalte des Magnetkopfes
und des Tonkopfes in gleicher Weise orthogonal zueinander stehen, oder stehen sollen,
und dementsprechend ist der Videowiedergabekopf im wesentlichen unempfindlich für
die Tonspur, und es ergibt sich keine Störung. Es ist nicht bekannt, daß ein solches
System praktisch gearbeitet wird.
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Das bekannte System ist jedoch auch bei wendelförmiger Abtastung unwirksam,
weil dort die Videospuren fast parallel zu den Tonspuren verlaufen.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren (US-Patentschrift 3 283 085),
das eine wendelförmige Abtastung betrifft, wird in der Weise vorgegangen, daß zunächst
das Tonsignal längs irgendeines Teils des Bandes aufgezeichnet wird, und danach
wird das Videosignal über das Tonsignal mit so hohem Pegel geschrieben, daß das
Videosignal das magnetische Medium sättigt und daduroh das darunterliegende Tonsignal
löscht. Da das Tonsignal in dem Bereich, der durch die Videospuren eingenommen wird,
gelöscht worden ist wird vom Videokopf kein Tonsignal aufgenommen, eo daß auch keine
Störung entsteht.
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Da die Videospuren bei der Wendelabtastung im wesentlichen parallel
zur Längsachse des Bandes verlaufen, wird vorgesehen, daß die Tonspur ausreichend
breit gemacht wird, eo daß ein Teil des Tonsignals in Richtung quer zum Band nicht
gelöscht wird und deshalb zwischen den Videospuren zur Abtastung stehen bleibt.
In der erwähnten Patentsohrift wird zwar gesagt, daß das System sowohl mit wendelförZ
miger als auoh mit Querabtastung arbeitet, es scheint Jedoch so zu sein, daß bei
Querabtastung die Spuren stärker als gewöhnlich geneigt sein müssen, so daß mehrere
Schutz spuren in Richtung quer zum Band vorhanden sind.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
verfügbar gemacht werden, die ein Aufzeichnen des videomodulierten Träger- und Tonsignals
im gleichen Bereich des Bandes ermöglicht, und das sowohl bei Quer- als auch bei
Wendelabtastung verwendet werden kann.
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Weiter soll durch die Erfindung ein Magnetbandsystem verfügbar gemacht
werden, bei dem die Video- und Tonsignal-Spuren übereinander liegen können und bei
dem eich keine Störung zwischen den Signalen bei der Wiedergabe ergibt.
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Weiter soll durch die Erfindung ein verbessertes Magnetband-Aufzeiohnungs/Wiedergabe-System
verfügbar gemacht werden, bei dem mehr Information pro Flächeneinheit des Bandes
gespeichert werden kann, als es bisher möglich war. Genauer gesagt, ermöglicht das
Verfahren und die Schaltungsanordnung nach der Erfindung, daß die Videospuren von
einem Rand des Bandes zum anderen reichen, unabhängig davon, ob eine wendelförmige
oder Querabtastung verwendet wird, und die Ton-oder Steuerspuren erstreoken sich
längs des Bandes ohne Rücksicht auf die Videospuren.
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Zusammenfassung der Erfindung: Erfindungsgemäss wird die Videospur
von Bandkante zu Bandkante auf dem Band aufgezeichnet und die Tonspuren und/oder
die Steuerspur werden an irgendeiner geeigneten Stelle längs des Bandes aufgezeichnet.
Um zu gewährleisten, daß das Ton- und/oder Steuersignal das Videosignal bei der
Wiedergabe nicht stört, wird das Ton- und/oder Steuersignal vor dem Aufzeichnungsvorgang
durch einen Tiefpass geschickt, um dieses von allen Frequenzen zu befreien, die
bei Multiplikation mit dem Verhältnis der Video- zu Ton-Schreibgeschwindlgkeiten
in das Frequenzband fallen würden, das für das videomodulierte rl'rägersignal von
Interesse ist. Das wiedergegebene Trägeraignal wird ferner durch einen Hochpass
geschickt, um von diesem irgend
welche Frequenzen zu entfernen,
die unterhalb des interessierenden Frequenzbandes liegen.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen: Fig.
1 eine schematische Darstellung eines Bandgerätes mit wendelförmiger Abtastung mit
Merkmalen der Erfindung zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Magnetband, den
Signalwand lern und den Steuer- und Bandantriebsmechanismen, und Fig. 2 ein Frequenz
diagramm, das zur Erläuterung einiger Aspekte der Erfindung dient.
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In Fig. 1 ist sohematisoh ein Bandtransportmechanismus für wendelförmige
Abtastung dargestellt, mit dem ein Magnetband 10 von einer Vorratsspule 12, die
mit einem Vorratsspulenmotor 12t angetrieben wird, an Führungsetiften 14& und
14B vorbei um einen zylindrischen Kern 16 gefördert wird, an einem weiteren Führungsstift
14C an einer Antriebstrommel 18 vorbei, die mit einem Trommelmotor 18A getrieben
wird, zu einer Aufnahmespule 20, die mit einem Aufnahmespulenmotor 20A angetrieben
wird.
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Der zylindrische Kern 16 besteht gewöhnlich aus einem oberen Teil
16A und einem unteren Teil 16B, die mit einem scheibenförmigen Spalt 96C getrennt
sind, in dem keine rotierende Scheibe 22 angeordnet ist, die einen Videomagnetkopf
24 trägt. Die Scheibe 22 wird mit einem Videokopfmotor 22A angetrieben.
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Die Längsgeschwindigkeit des Bandes 10 wird vom Trommelmotor 18A kontrolliert,
der beispielsweise ein Synchronmotor sein kann, der mit einem Steuersignal gesteuert
wird, das auf einer Mo tors teuerleitung 26 erscheint. Die Geschwindigkeit des Magnetkopfes
24 wird
vom Videokopfmotor 22A gesteuert, der ein Synchronmotor
sein kann, der mit einem Steuersignal gesteuert wird, das auf einer Motorsteuerleitung
27 erscheint. Beide Motorsteuersignale für die Motoren 18A und 22A werden mit einer
Geechwindigkeitssteuerung 28 entwickelt, die auch eine Reihe Eingangssignale erhält,
aus denen die Motorsteuersignale abgeleitet werden. Beispielsweise wird ein der
Geschwindigkeit des Videokopfes 24 entsprechendes Signal über Leitung 29 an die
Geschwindigkeitssteuerung 28 gelegt, und auch ein Bezugssignal von einer Quelle
30. Schliesslich wird während der Aufzeichnung ein der Videokopfgeschwindlgkeit
und der Spurenlage entsprechendes Signal über ein an Leitung 32 stehendes Steuersignal
auf dem Band aufgezeichnet, und während der Wiedergabe wird dieses Steuersignal
durch Leitung 31 an die Geschwindigkeitssteuereinheit 28 geliefert. Die hier in
Verbindung mit der Geschwindig keitssteuerung erläuterte Anordnung ist bekannt und
bildet keinen Teil der Erfindung.
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Erfindungsgemäss wird das aufzuzeichnende Videosignal an den Videoeingang
41 eines Frequenzmodulators 42 gelegt, in dem es auf einen Träger frequenzmoduliert
wird. Das frequenzmodulierte Videosignal wird dann über einen geeigneten Verstärker
43 an die Klemme R eines Schalters S1 gelegt; die Klemme R bezeichnet die Aufzeichnungsstellung.
Die Ausgangsseite des Schalters S1 ist über eine Leitung 44 direkt mit dem Videokopf
24 verbunden. Beim Wiedergabevorgang wird das wiedergegebene Videosignal über Leitung
44 und die Klemme P des Schalters S1 über einen geeigneten Verstärker und einen
Roohpass 46 an einen Demodulator 47 gegeben, der an den Videosignalausgang 48 angeschlossen
ist. Die Kleine P des Schalters S1 deutet die Wiedergabestellung an. Der Zweck des
Hochpaßses 46 wird noch erläutert.
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Es sind ferner eine Reihe Nagnetköpfe zu. Aufzeichnen und Wiedergeben
von Ton- und/oder Steuersignalen auf das Band 10 vorgesehen.
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Genauer gesagt, der Magnetkopf 50 dient dasu Steuersignale
von
der Leitung 31 aufzuzeichnen bzw. an die Leitung 32 bei Wiedergabe abzugeben, der
Magnetkopf 51 dient dazu das Tonsignal aufzuzeichnen und wiederzugeben, und der
Magnetkopf 52 kann für irgendeinen anderen Zweck verwendet werden und wird als Hilfskopf
bezeichnet. Es ist zu erwähnen, daß di. Köpfe 50, 51 und 52 gleichen förmig quer
über das Band angeordnet rind, so daß die Signale in Längsrichtung längs des Mittelteils
des Bandes 10 aufgezeichnet werden. Die Breite der einzelnen Köpfe und die relative
Lage der Köpfe, die das Ton- und Steuersignal aufzeichnen, sind nur intoweit von
Bedeutung, als ein Übersprechen zwischen ihnen betroffen wird. Wie nooh erläutert
wird, ist ihre Lage unabhängig ton den Videospuren.
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Der Steuerkopf 50 wird über eine Leitung 54 und die Klemme P des Schalters
82 mit der Gezohwindigkeitteuerungseingangßleitung 31 verbunden. Bei diesem Anschluss
wird die Geschwindigkeitssteuerungsinformation, die auf dem Band aufgezeichnet ist,
zur VerwenZ dung in der Geschwindigkeitssteu@rungseinrichtung 28 zur weiteren Verarbeitung
wiedergegeben. Im Aufzeichnungsb@trieb wird das Steuersignal von der Geschwindigkeitssteuereinheit
28 an die Ausgangeleitung 32 gegeben und wird über einen Tiefpass 55 an die Klemme
R des Schalters 82 geliefert, und von dort über Leitung 54 zum Steuerkopf 50. Auf
diese Weise wird das Steuersignal von der Geschwindigkeitssteuereinheit 20 vor der
Aufzeichnung auf dem Band mit einem Tiefpass 55 gefiltert, der Zweck dieser Filterung
wird noch erlOutert.
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In ähnlicher Weise wird während des Wiedergabevorgangs der Tonkopf
51 über Leitung 56 und die Klemme P des Schalters 83 mit einem Verstärker 57 verbunden,
der zum Tonausgang 58 führt. Während des Aufzeichnungsvorganges fliesst dar Tonsignal
tom Toneingang 99 über einen Verstärker 60 und einen Tiefpass 61 zur Klemme R des
Schalters S3.
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Wenn der Schalter 83 in der Wiedergabestellung iat, liegt das Tonsignal
auf den Aufzeichnungskopf 51 über Leitung 56 und wird aufgezeichnet. Der iopf 52
ist ersichtlich über ein. Leitung 63 mit einem Hilfseingang 64 verbunden, der seinerseits
über einen geeigneten Schalter iit einem Kanal verbunden werden kann, der ähnlich
dem in Verbindung nit dem Tonkanal beschriebenen aufgebaut sein kann.
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Das erfindungsgemässe Verfahren soll nunme@hr in Verbindung mit dem
Frequensdiagramm uch Fig. 2 erläutert werden. Da die Schreibgeschwindigkeit des
Videokopfes 24 erh@blich höher ist als die Schreibgeschwindigkeit der Ton. (und
Steuer-)-Köpfe, ist leicht einsusehen, daß Jedes Tonsignal, das vom Tonkopf auf
das Band aufgezeichnet wird, vom Videokopf aufgenommen und frequensmässig mit einem
Faktor transponiert wird, der gleich den Verhältnissen der Schreibgeschwindigkeiten
ist. Wenn ein Schreibgeschwindigkeitsverhältnis von 100:1 angenommen wird, und ein
Tensignal von 10 kHs von Kopf 51 auf das Band 10 aufgezeichnet wird, ergibt sich
bei der Abnahme durch den Videokopf ein Signal mit einer Frequens von 1000 kHs.
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Erfindungsgemäss wird das an irgendeinen der Magnetköpfe für niedrige
Schreibgeschwindigkeiten gegebene Signal auf eine obere Frequenz begrenzt, die bei
Multiplikation mit dem Verhältnis der Schreibgeschwindigkeit kleiner ist als die
niedrigste Frequenz des Signals, das normalerweise vom Magnetkopf für hohe Schreibgeschwindigkeiten
aufgenommen wird.
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Bei Anwendung auf magnetische Fernsehaufseichnung bedeutet das, daß
die obere Frequensgrense des Ton und/oder Steuersignals vor den Aufzeichnen auf
eine Frequenz begrenzt wird, die gleich oder kloiner ist als die niedrigste Frequenz
dir frequenzmodulierten Videosignals, geteilt durch das Schreibgeschwindigkeitsverhältnis.
Auf diese Weise liegt Jedes Signal, das von Videokopf aufgenemmen wird,
unter
der tiefsten Frequenz des Videofrequenzbandes und stört deshalb das Videosignal
am Ausgang des Aufzeichnungssystems nicht, oder kann wenigstens duroh Filtern vom
Video signal entfernt werden, ohne daß irgendwelche Frequenzen innerhalb des Videobandes
entfernt werden. Die Filter 55 und 61 sind Tiefpässe, die die Frequenz an der oberen
Kante des Tonfrequenzbandes begrenzen, und der Filter 46 ist ein Hochpass, der alle
Frequenzen unterhalb der gewählten tiefsten Frequenz vom Videosignalband entfernt.
Die Abrohneldefrequenzen der Tief- und Hoohpässe stehen derart miteinander in Beziehung,
daß ein Frequenzband unterdrückt wird, dessen Breite wenigstens dem Schreibgeschwindigkeitsverhältnis
multipliziert mit der höchsten Tonfrequenz entspricht.
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Es soll beispielsweise ein Videosignal mit einem Frequennband von
einigen Hz bis zu 4 NEz angenommen werden. Wenn dieses Videosignal auf einen Träger
von 5 MHz moduliert wird, ist die Frequenz der unteren Kante des unteren Seitenbandes
1 MHz, und die obere Kante des oberen ersten Seitenbandes beträgt 10 MHz. Da ist
in Fig. 2 mit den Linien 100 und 101 angedeutet. Es wird angenommen, daß zur einwandfreien
Videosignalwiedergabe die tiefste notwendige Frequenz 1 MEz beträgt. Es soll ferner
angenommen werden, daß die Sohreibgeschwindigkeit des Tonkopfes 50 bei etwa 17,8
cm/Sek. (7 Zoll/Sek.) und die des Videokopfes 24 bei etwa 17,8 m/Sek. (700 Zoll/Sek.)
liegt, so daß sich ein Sohreibgesohwindigkeitsverhältnie von 100 ergibt. Da erfindungsgemäss
jede vom Videokopf aufgenommene Tonfrequenz mit 100 multipliziert wird, ist es erforderlich,
zu vermeiden, daß mit dem Kopf mit niedriger Schreibgeschwindigkeit irgendwelche
Signale aufgezeichnet werden, die zwischen den Linien 99 und 100 liegen, wobei die
Linie 99 einer Frequenz entspricht, die gleich der der Linie 100 ist, geteilt durch
das Verhältnis der Schreibgeschwindigkeiten, d.h. 10 kHz. Dementsprechend sind die
Tiefpässe 55 und 61 so aufgebaut, daß sie bei 10 kHz abschneiden, so daß irgendwelche
ton- oder Steuersignale, die auf das Band aufgezeichnet sind, frei von Frequenzen
gleich oder über 10 kEs sind.
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Das Frequenzband der Tonsignale reicht im allgemeinen von etwa 100
Hz, wie durch Linie 98 gezeigt, bis zu etwa 10 kRz, wie durch Linie 99 angedeutet.
Irgendeine der Frequenzen innerhalb dieses Bandes kann selbstverständlich vom Videokopf
24 aufgenommen werden, so daß sie durch das Verhältnis der Schreibgeschwindigkeiten
multipliziert werden Um zu verhindern, daß diese Frequenzen am Videosignalausgang
erscheinen, kann ein Hoohpass 46 in den Videosignalausgangskanal gebracht werden,
der eine untere Abschneidefrequenz entsprechend der Linie 100, d.h. 1 MEz hat.
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Selbstverständlich kann daa Betriebsverhalten des Hochpasses 46 in
Wirklichkeit durch die Videosignalausgangsschaltung erreicht werden, da diese Schaltung
eine endliche Bandbreite hat. Mit anderen Worten, die Ausgangeschaltung kann von
selbst Frequenzen unterhalb der minimalen erwünschten Frequenz abschneiden, und
in diesem Falle ist kein getrennter Hochpass erforderlich0 Selbstverständlich ist
ferner das hier beschriebene Verfahren und die entsprechende Schaltungsanordnung
unabhängig von der speziellen Bandtransport- oder Abtastmethode, da die Verhinderung
einer Störung zwischen wiedergegebenen Signalen unabhängig von der Breite der Spuren,
der Orientierung der Magnetköpfe, der Schiefe der Videospuren oder dem Winkel zwischen
den Videospuren und den Tonspuren ist.
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Das hier beschriebene Verfahren und die entsprechende Schaltungsanordnung
hängen ausschliesslich von Verhältnis der Schreibgeschwindigkeiten der Video- und
Tonköpfe ab. Wenn der Eingang für den Aufzeichnungskopf mit niedriger Schreibgeschwindigkeit
auf eine Frequenz beschränkt wird, die bei Aufnahme durch den Magnetkopf hoher Schreibgeschwindigkeit
noch kleiner ist als jene des normalen Ausgangs des Magnetkopfes mit hoher Schreibgeschwindigkeit,
wird Jede Störung vermieden.
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Aus diesem Grunde kann die Erfindung nioht nur auf magnetische Aufzeichnungsköpfe
für wendelförmige oder Querabtastung angewandt werden> sondern auf Jede Art Aufzeichnungs/Wiedergabe-System,
bei dem verschiedene Frequenz bänder mit Köpfen unterschiedlicher Schreibgeschwindigkeit
verwendet werden.