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Schaltungsanordnung zur Ableitung von Farbfernsehsignalen und Gerät
zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe der Signale Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Ableitung pon Farbfernsehsignalen sowie ein Gerät zur Aufzeichnung und/oder
Wiedergabe der Signale.
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Es gibt zahlreiche Vorschläge'für die Konstruktion von Geräten zur
Aufzeichnung von Farbfernsehsignalen auf Magnetband
und zur Wiedergabe
der aufgezeichneten Signale. Die in Fernsehstudios und Sendestationen verwendeten
Geräte haben ein hohes Maß an Vollkommenheit erreicht, jedoch bestehen nach wie
vor Schwierigkeiten, ein für Heimzwecke geeignetes einfaches und zuverlässiges Gerät
herzustellen. Bei Heimgeräten ist es nicht nur erwtLnscht, die Möglichkeit zur Wiedergabe
von bereits bespielten Bändern, sondern auch zur Aufzeichnung von anderweitig empfangenen
Signalen (von Signalen die "off-airn empfangen wurden) zu haben, so daß diese Signale
ie nach Wunsch wiedergegeben werden können.
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Aus wirtschaftlichen Grunden ist es ferner erwünscht, daß die bei
Wiedergabe gewonnenen Signale so sind, daß sie einem genormten Heimfernsehempfänger
zugeführt und von diesem wiedergegeben werden können. Diese Möglichkeit macht es
erforderlich, daß die bei der Wiedergabe gewonnenen Signale von solcher Form sind,
daß sie dem Antennenanschluß des Pernsehempfängers zugeführt werden können, da es
nicht üblich ist, einen anderen Anschluß für die Zuführung irgendwelcher Signale
in Fernsehempfängern vorzusehen.
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Wenn das Heimaufnahme- und Wiedergabegerät für die Verarbeitung von
Farbfernsehsignalen eingerichtet ist, wird ein hohes Maß an Phasen- und BrequenzRtabilität
gefordert. Ferner arbeiten die meisten Heim-Video-Magnetbandgeräte nach dem sogenannten
"helical scan" Prinzip, d.h.
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mit relativ zum Magnetband rotierenden Köpfen, die zur Magnetbandlängsrichtung
geneigte Spuren beschreiben, damit die erforderliche Bandbreite verarbeitet werden
kann. Dieses Abtastprinzip macht jedoch nicht nur das Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät
kompliziert, sondern erschwert auch die Verwendung von Magnetbandkassetten.
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Probleme der zuvor genannten Art sind nicht nur bei der Magnetbandaufzeichnung
und -wiedergabe vo ernsehsignalen vorhanden. Ähnliche Probleme treten auch bei anderen
Aufzeichnungsträgern auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für Heimzwecke
geeignetes Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für Pernsehsignale durch Anwendung
einer verbesserten Schaltungsanordnung zur Kompression des Frequenzbandes von Barbfernsehsignalen
zu schaffen.
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Eine Schaltungsanordnung zur Ableitung von Farbfernsehsignalen ist
gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um während
nicht aufeinanderfolgender Zeilenperioden ein verhältnismäßig breitbandiges Xelligkeitssignal
und während der dazwischen liegenden Zeilenperioden ein verhältnismäßig schmalbandiges
Relligkeitssignal sowie ein die Farbinformation enthaltendes Signal abzuleiten,
wobei das die Farbinformation enthaltende Signal in dem Teil des Erequenzbandes
des verhältnismäßig breitbandigen Helligkeitssignals liegt, der bei dem verhältnismäßig
schmalbandigen Helligkeitssignal nicht belegt ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind INittel zur Gewinnung eines Farbfernsehsignals
aus Rundfunksignalen, Elltermittel zur Ableitung des XelligkeitssSgnals aus dem
arbfernsehsignal, Filtermittel zur Ableitung des Chrominanzsignals aus dem Barbfernsehsignal
sowie Mittel zur Umsetzung der Frequenz des Chrominanzsignals in das die Farbinformation
enthaltende Signal vorgesehen.
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Der Einsatz der erfinaungsgemäßen Schaltungsanordnung ermöglicht
die Ubertragung und Aufzeichnung in einem verhältnismäßig schmalbandigen Kanal,
so daß als Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät ein Magnetbandgerät mit linearem
Spurverlauf, d.h. Spurverlauf in Bandlängsrichtung, verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeitung näher erläutert.
In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 ein Blockschaltild eines zur Aufzeichnung und
Wiedergabe von Farbfernsehsignalen dienenden Gerätes, bei dem als Aurzeichnungsträger
ein Magnetband verwendet wird; Fig. l(a) ein Scnaltbild eines kleinen Teils eines
PAL Farbfernsehempfängers, der zur Erläuterung von Fig. 1 dient und Fig. 2 ein erläuterndes
Frequenzspektrum, das mit der Anordnung gemäß Fig. 1 erzeugt wird.
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Bei dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält das Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät eine Schaltungsanordnung
zur Kompression eines Farbfernsehsignals in eine begrenzte Bandbreite mit dem Ziel,
eine qualitativ gute Farbaufzeichnung und -wiedergabe mit einem linear abtastenden
Magnetkopf bei einer brauchbaren Bandgeschwindigke it von beispielsweise 130 cm/Sek.
zu ermöglichen. Daher können die für die wendelförmige Abtastung benötigten komplizierten
Vorrichtungen entfallen, und das Gerät ist dadurch für den Heimgebrauch besser geeignet.
Bei dem beschriebenen Beispiel wird das Videosignal auf eine Bandbreite von 2,5
MH reduziert.
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Das dargestellte Gerät ist zur Aufzeichnung und Wiedergabe von PA1-Farbfernsehsignalen
bestimmt, und ist auch für die Aufzeichnung von drahtlos empfangenen Signalen eingerichtet.
Drahtlos empfangene Signale werden der Eingangsklemme 1 zugeführt und in der Schaltung
2 verstärkt und demoduliert, so daß am Ausgang 3 der Schaltung 2 ein normgerechtes
PAl-Videosignal erzeugt wird. Die Bandbreite des am Ausgang 3 der Schaltung 2 erscheinenden
Videosignals liegt in der Größenordnung von 5,5 MHz , so daß das in dem Helligkeitssignal
verschachtelte Chrominanzsignal mit voller Bandbreite vorhanden ist. Dieses die
volle Bandbreite aufweisende Signal wird parallel Die paßfiltern 4 und 5 und einem
Bandpaßfilter 6 zugeführt. Die Grenzfrequenz des Filters 4 liegt bei 2,5 MHz, und
die Grenzfrequenz des Filters 5 ist mit 0,5 tEz wesentlich geringer. Andererseits
besitzt das Bandpaßfilter 6 einen Durch laßbereich von 4,43 MHz + 0,5 MHz. Es sei
bemerkt, daß die Filter 4 und 5 nur Helligkeitskomponenten des Videosignals mit
dem Zeilensynchronimpulsen auswählen. Das Filter 6 dagegen
wählt
die Farbträgerfrequenz und deren Seitenbänder aus. Der Ausgang des Filters 6 wird
einer Prequenzumsetzerschaltung 7 zugeführt, die in bekannter Weise die Frequenz
der Farbträgerschwingung auf 1,25 MEz und die Frequenz der Seitenbänder entsprechend
reduziert. Ferner ist ein Oszillator 8 vorgesehen, der von der Farbhilfsträgerfrequenz
eine 2,5 MEz-Schwingung erzeugt, die als Bezugsträger dient und dem Ausgang der
Frequenzumsetzerschaltung 7 zugefügt wird. Die Ausgänge des Tiefpaßfilters 5 , der
Frequenzumsetzerschaltung 7 und des Oszillators 8 werden in einer Schaltung 9 addiert
und als kombinierte Wellenform einem Tor 10 zugeführt. Der Ausgang ies anderen Tiefpaßfilters
4 wird unmittelbar einem weiteren Tor II zugeführt.
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In einer Synchronsignal-Abtrennschaltung 12 werden die Zeilensynchronimpulse
von der Wellenform am Ausgang 3 der Schaltung 2 getrennt. Diese Impulse werden einem
Element 13 zugeführt, das jeweils in Koinzidenz mit dem Ende eines jeden Zeilensynchronimpulses
einen Impuls erzeugt. Die auf diese Weise erzeugten Impulse werden parallel zwei
Toren 14 und 15 zugeführt und die Ausgänge dieser beiden Tore werden einer bistabilen
Schaltung 16 zugeführt, wobei der Ausgang des Tors 14 über ein Verzögerungselement
17 geleitet wird. Das Element 17 erzeugt eine Zeitverzögerung , die gerade die Zeit
zwischen dem Ende de s Ze ilensynchronimpulse s und dem Ende des Farbsynchronsignals
des PAI-BarbSernsehsignala übersteigt. Die Tore 14 und 15 sind mit den Ausgängen
der bistabilen Schaltung 16 gekuppelt, und hierdurch wird erreicht, daß die Impulse
von dem Element 13 die bistabile Schaltung während abwechselnder Zeilenperioden
direkt und während der dazwischenliegenden
Zeilenperioden über das
Verzögerungselement 17 triggern.
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Die beiden Ausgänge der bistabilen Schaltung werden jeweils den Toren
10 und 11 zugeführt, so daß diese Tore abwechselnd öffnen und ihre jeweiligen Eingangssignale
durchlassen. Wenn sich die bistabile Schaltung 16 in dem in der Zeichnung mit "0"
dargestellten Zustand befindet, ist das Tor 11 geöffnet, während das Tor 10 geöffnet
ist, wenn sich die bistabile Schaltung in dem mit "1" gekennzeichneten Zustand befindet.
Die Ausgänge der Tore 10 und 11 werden zusammengefaßt und einer Ausgangsschaltung
18 zugeführt.
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Bei der beschriebenen Schaltung wird während jeder zweiten Zeile
, beispielsweise während der ungeraden Zeilen nur das Helligkeitssignal einschließlich
i.equenskonponenten bis hinauf zu 2,5 MHz zur Ausgangsschaltung 18 durchgelassen.
In den dazwischenliegenden geraden Zeilen besteht das zu der Schaltung 18 durchgelassene
Signal aus der Kombination der Ausgänge vom Filter 5, der Frequenzumsetzerschaltung
7 und des Oszillators 8. Das Ergebnis zeigt Fig. 2, in der das Spektrum der der
Ausgangsschaltung 18 jeweils während der geraden und ungeraden Zeilen zugeführten
Signale dargestellt ist.
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Wie man sieht, wird während der ungeraden Zeilen ein verhältnismäßig
breitbandiges Hellig:ceitssignal übertragen, und während der geraden Zeilen werden
niederfrequente Komponenten des Helligkeits-signals bis hinauf zu 0,5 ICiz, das
Farbsignal mit seinem auf 1,25 SEz umgesetzten Träger und der BezugstrXger bei 2,5
IeEz übertragen. Die durch das Verzögerungselement 17 in der Wirkungsweise der bistabilen
Schaltung 16 erzeugte Asymmetrie stellt sicher, daß alle von der Schaltung 7 in
ihrer
Frequenz umgesetzten Farbsynchronsignale durch das Tor 10
gelangen. Der Zwischenraum in dem Frequenzspektrum zwischen dem Ohrominanzsignal
und dem Bezugsträger kann ggfs . für Tonfrequenzsignale ausgenutzt werden. Stattdessen
kann aber auch das Tonsignal in der Schaltweg 2 ausgefiltert und unmittelbar einem
Magnetkopf zugeführt werden, dervon gleichem oder unterschiedlichem Aufbau wie der
für die Videosignale benutzte Magnetkopf sein kann. Der Zwischenraum in dem Freuqenzspektrum
kann aber auch für andere Zwecke benutzt werden. Beispielsweise kann er dazu dienen,
frequenzmodulierte Träger mit der Summe und Differenz sehr niederfrequenter Helligkeitskomponenten
(beispielsweise bis hinauf zu 50 KXz) in aufeinanderfolgenden Zeilen zu übertragen,
wodurch das niederfrequente Rauschen,wo es ein Problem darstellt, verbessert werden
kann.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die niederfrequenten Helligkeitskomponenten
bis hinauf zu 0,5 MEz in jeder Zeile vorhanden sind, und daß das Chrominanzsignal
und die höherfrequenten Helligkeitskomponenten nur in jeder zweiten Zeile vorhanden
sind. Das Farbsynchronsignal ist ebenfalls in jeder Zeile vorhanden, jedoch ist
dies in Fig. 2 nicht dargestellt.
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Die Ausgangsschaltungl8 enthält einen Verstärker und kann ferner eine
Modulationsschaltung enthalten, um in bekannter Weise einen höherfrequenten Träger
mit dem kombinierten Ausgang der Tore 10 und 11 in der Frequenz zu modulieren. Diese
Art der Frequenzmodulation ist jedoch nicht wesentlich für die Erfindung.
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Dsr verstärkte Ausgang der Schaltungl8 wird zusammen mit einem Vormagnetisierungssignal
dem Auf ze ichnungskopf 19 eines Magnetbandgerätes zugeführt. Das Magnetbandgerät
ist ein linear arbeitendes Gerät, worunter verstanden wird, daß die Relativbewegung
zwischen Magnetband und Magnetkopf linear ist, so daß
die Fernsehsignale
fortlaufend auf eiae einzelne, sich in Längsrich-<ng des Magnetbandes erstreckende
Spur aufgezeichnet werden. Das Magnetband ist in einer Kassette 20 untergebracht,
in der Spulen oder Wickelkörper 21 und 22 vorgesehen sind, auf die das Magnetband
23 bei der Aufzeichnung und Wiedergabe aufgewickelt wird. Der Magnetkopf 19 wirkt
mit dem Band in der Nähe einer Antriebswelle 24 zusammen, die das Magnetband am
Kopf vorbeibewegt und ihrerseits von einem Motor 25 angetrieben wird.
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Der untere Teil von Fig. 1 zeigt den zur Wiedergabe von auf das Band
23 aufgezeichneten Fernsehsignalen bestimmten Teil des Gerätes. Die meisten der
im unteren Teil von Fig. 1 dargestellten Komponenten sind dieselben wie im oberen
Teil und werden bei der Wiedergabe lediglich entsprechend umgeschaltet. Der Übersicht
halber wurden aber diese Deile im unteren Teil der Zeichnung gesondert dargestellt.
Für gleiche Teile ist im unteren Teil der Zeichnung jeweils das gleiche Bezugszeichen
verwendet worden, jedoch unter Hinzufügung eines na??. Ein Wiedergabekopf 26, der
einen schmaleren Arbeitsspalt als der Aufzeichnungskopf 19 besitzt, dient in der
Wiedergabestellung des Gerätes zur Abtastung der auf dem Magnetband 23 aufgezeichneten
Signale. Diese Signale werden vom Magnetkopf 26 parallel zwei Toren 10a und 11a
über eine Schaltung 27 zugeführt, die Verstärkerkomponenten und - falls erforderlich
- auch Demodulationskomponenten enthält. Diese Tore werden während jeder zweiten
Zeile durch eine bistabile Schaltung 16a geöffnet, so daß die während der ungeraden
Zeilen vom Magnetband abgetanteten Signale dem Filter 4a zugeführt werden, das nur
die Helligkeitskomponenten im Frequenzbereich zwischen Null und 2,5 MEz durchläßt.
Entsprechend ist während der geraden Zeilen
das Tor IOa geöffnet
und läßt die vom Stand abgetasteten Signale zum Filter 5a und einem weiteren Filter
46 durch, das einen Durchlaßbereich von 0,5 bis 2,5 z besitzt. Der Ausgang des Filters
4a wird während ungerader Zeilen direkt einer Addierschaltung 28 und ebenfalls einem
Bandpaßfilter 29 zugeführt, desen Durchlaßbereich sich von 0,5 bis 2,5 MEz erstreckt.
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An den Ausgang des Filters 29 ist eine Verzögerungsleitung 30 angeschlossen,
die eine Verzögerung von einer Zeilendauer erzeugt. Der Ausgang der Verzögerungsleitung
30 , der die Helligkeitskomponenten der ungeradzahligen Zeilen im Frequenzband zwischen
0,5 und 2,5 NHz enthält, wird während der gradzahligen Zeilen der Additionsschaltung
28 zugeführt.
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Während der gleichen Zeilen werden Helligkeitskomponenten unmittelbar
der Additionsschaltung 28 vom Tiefpaßfilter 5a zugeführt, die in einem Frequenzbereich
zwischen Null und 0,5 MHz liegen.
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Das Filter 5 (5a) muß so bemessen sein, daß es an die Charakteristik
des Filters und der Verzogerungsleitung 29, 30 im Übergangsbereich angepaßt ist.
Es wird somit während jeder Zeilendauer ein Helligkeitssignal rekonstruiert, das
sich von sehr niedrigen Frequenzen bis zu 2,5 13gZ erstreckt. Die Relligkeitskomponenten
im Bereich bis zu 0,5 MEz sind jeweils diejenigen, die unmittelbar drahtlos empfangen
werden, und dieses Verfahren zur Wiederherstellung des HOlligkeitssignals hat den
Vorteil, daß die vertikale Auflösung im Vergleich zu einer Anordnung verbessert
wird, bei der alle Helligkeitskomponenten nur in abwechselnden Zeilen übertragen
und bei der Wiedergabe in den dazwischenliegenden Zeilen durch eine Verzögerungsleitung
wiederholt werden.
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Der Ausgang des Filters 26, der das in der Frequenz umgesetzte Chrominanzsignal
enthält und nur während
gradzahliger Zeilen auftritt, wird einer
Frequenzumsetzerschaltung 31 zugeführt, die die ?arbhllfsträgerfrequenz und deren
Seitenbänder wieder in die genaue Frequenz für die PAL-Übertragung umwandelt, nämlich
4,43 MHz 0,5 MHz und zugleich in bekannter Weise Geschwindigkeitsfehler beim Magnetbandtransport
kompensiert. Der Ausgang der Frequensumsetzerschaltung 31 wird der Additionsschaltung
28 zugeführt. Der Ausgang der Additionsschaltung 28 besteht daher aus einem Signal,
das in jeder Zeile die Helligkeitskomponenten ausweist und eine Chrominanzkomponente
nur in jeder zweiten Zeile. Es sei jedoch bemerkt, daß alle Farbsynchronsignale
vorhanden sind. Eine auf 2,5 MEz abgestimmte Schaltung 34 hoher Güte selektiert
den Bezugshilfsträger aus dem ausgang des Filters 4b. Der Bezugshilfsträger kann
zu Steuerung des Motors 25 und auch für andere Synchronisierungszwecke verwendet
werden.
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Es ist erforderlich, daß die bistabile Schaltung 16 (16a) bei der
Aufzeichnung und Wiedergabe mit der gleichen Phase arbeitet , so daß bei der Wiedergabe
der Tor 11a nur bei ungeradzahligen Zeilen und das Tor10a nur während gradzahliger
Zeilen offen ist. Bei der Wiedergabe wird die bistabile Schaltung mit denselben
Schaltungskomponenten getriggert , die zur Triggerung der bistabilen Schaltung 16
während der Aufnahme dienen. Diese Komponenten sind in dem Kästchen 32 enthalten.
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Das In-Phase-bringen des Betriebs der bistabilen Schaltung kann in
bekannter Weise unter Verwendung der PAL-Farbsynchronsignale bewirkt werden.
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Das Ausgangssignal der Additionsechaltung 28 wird einer weiteren
Schaltung 53 zugeführt, die dazu dient, das Signal einer Trägerschwingung au£zuprägen,
so daß es für eine direkte Zufuhrung zum Antennenanschluß eines Farbfernsehempfängers
brauchbar wird.
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Fig. 1a zeigt einen kleinen TeQl des Chrominanzkanals eines PA1-Farbfe
rnsehempfänge rs. Das Chrominanzsignal wird nach Trennung vom Helligkeitssignal
der PAL-Verzögerungsleitung 35 , einer Additionsschaltung 36 und einer Subtrastionsschaltung
37 zugeführt. Der Ausgang der Additionsschaltung verläuft zu der (B-Y) Demodulationsschaltung
38, und der Ausgang der Subtraktionsschaltung verläuft zur (R-Y) Demodulationsschaltung
39. Wenn der Empfänger Signale von dem in Fig. 1 gezeigten Gerät wiedergibt, wird
ein Chrominanzsignal nur während gradzahliger Zeilen empfangen. Dieses Signal wird
jedoch durch die Verzögerungsleitung 35 wiederholt, so daß der (B-Y) Demodulator
38 das gleiche Chrominanzsignal mit der gleichen Phasenlage während zwei aufeinanderfolgender
Zeilen empfängt.
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In gleicher Weise empfängt die (R-Y) Demodulationsschaltung 39 das
gleiche Chrominanzsignal während aufeinanderfolgender Zeilenpaare , aber weil das
Signal in jeder zweiten Zeile über die Verzögerungsleitung und den Subtraktlonsanschluß
der Schaltung 37 empfangen wird, wird es in diesen Zeilen in der Phase umgedreht.
Daher entspricht das dem (R-Y) Demodulator zugeführte Signal einem Norm-PAI-Chrominanzsignal,
und es ist keine Änderung der Arbeitsweise der Demodulationsschaltung erforderlich,
wenn der Empfänger Signale drahtlos oder Signale von dem Gerät gemäß Fig. 1 empfängt.
Es ist natürlich in beiden Fällen erforderlich, daß die Farbsynchronsignale empfangen
werden.
Im Empfänger werden die ChromInanzignale den Demodulatoren 35 und 36 nur mit halbrichtiger
Amplitude zugeführt.
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Dieser Effekt kann dadurch kompensiert werden, daß die Verstärkung
des Chrominanzsignals in der Wiedergabeschaltung oder im PAL-Empfänger erhöht wird.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das PAl-System beschränkt.
Sie kann ebenso beim NTSC und anderen Systemen angewendet werden. Im Falle des NTSC-Systems
enthält der Empfänger jedoch nicht die Verzögerungsleitung 35, und daher kann das
Chrominanzsignal in den Zeilenperioden, in denen es sonst nicht vorhanden wäre,
durch eine Verzögerungsleitung im Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät wiederholt
werden. Hierfür kann die Verzögerungsleitung 30 unter Verwendung einer entsprechenden
Schaltvorrichtung verwendet werden, oder aber es wird eine gesonderte Verzögerungsleitung
vorgesehen.
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Bei einer gegenüber Fig. 1 abweichenden Ausführungsform ist das Filter
4 ein Bandpaßfilter mit einem Durchlaßbereich von 0,5 bis 2,5 MEz , das so bemessen
ist, daß es an die Charakteristik des Filters 5 im Ubergangsbereich angepaßt ist.
In diesem Falle sollte der Ausgang des Filters 5 mittels der Additionsschaltung
9 dem Ausgang des Tors 10 und nicht dem Eingang zugefügt werden.
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-Patentansprüche-