DE4127541C2 - Schaltung und Verfahren zum Aufzeichnen eines Luminanzsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum adaptiven Falten und Aufzeichnen eines Luminanz­ signals nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 3.

Die Erfindung befaßt sich somit mit einer Schaltung und einem Verfahren zum Aufzeichnen eines Videosignals, die bei der Wiedergabe eine Kompatibilität zwischen verschiedenen Videosy­ stemen gewährleisten, und insbesondere mit einer Schaltung und einem Verfahren zum Aufzeichnen eines Luminanzsignals für eine Videosignalaufzeichnungsanordnung, die in der EP 471517 A2 be­ schrieben ist, mit denen in kompatibler Weise ein Luminanzsignal von einem Videoband wiedergegeben werden kann, das mit einem weiterentwickelten Videosignalaufzeichnungssystem einer anderen bestehenden Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabeanordnung aufgezeichnet worden ist.

Bestehende Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabegeräte für den Hausgebrauch zeichnen Videosignale auf ein Videokasset­ tenband unter Verwendung eines von mehreren Videosignalaufzeich­ nungssystemen auf. Herkömmliche Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabesysteme für den Hausgebrauch, die im folgenden als Standard-VHS-Systeme bezeichnet werden, haben eine unzureichende horizontale Auflösung, was zu einer Beeinträchtigung der Bild­ qualität führt. Ein weiterentwickeltes VHS-Verfahren, das im folgenden als Super-VHS-System bezeichnet wird, zeichnet Video­ signale mit voller Bandbreite auf das Videokassettenband auf und gibt Videosignale mit voller Bandbreite von dem Videokassetten­ band wieder, was eine höhere Bildqualität ergibt.

Derartige Systeme benötigen Bänder und Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte mit hoher Qualität. Das oben erwähnte Super- VHS-System ist jedoch mit einem Videokassettenbandgerät VCR mit Standard-VHS-System inkompatibel. Ein VCR mit Super-VHS-System kann Videobänder abspielen, die sowohl mit dem Super-VHS- als auch mit dem Standard-VHS-System bespielt sind, ein VCR mit Standard-VHS-System kann jedoch keine Videosignale wiedergeben, die mit dem Super-VHS-System aufgezeichnet sind.

In der EP 471517 A2 ist daher ein weiterentwickeltes Video­ signalaufzeichnungssystem beschrieben, das so ausgebildet ist, daß sich eine Kompatibilität mit dem Standard-VHS-System ergibt, so daß die oben beschriebenen Mängel herkömmlicher Systeme be­ seitigt sind.

Wenn insbesondere bei dem obigen System ein adaptiv gefal­ tetes Signal durch eine Voranhebungs- oder Vorverzerrungseinheit geht, die dem Kodierer nachgeschaltet ist, dann werden die ge­ falteten Hochfrequenzanteile zusammen mit dem nicht gefalteten hochfrequenten Signal angehoben. Während der Wiedergabe eines derartigen angehobenen Signals mittels eines herkömmlichen Vi­ deosignalaufzeichnungs- und -wiedergabegerätes ist jedoch die Bildqualität beeinträchtigt, wenn die Rückentzerrung oder Ab­ senkung nicht exakt durchgeführt wird.

Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn hochfrequente Luminanzanteile, die adaptiv in niederfrequente Luminanzanteile gefaltet sind, zusammen mit nicht gefalteten hochfrequenten Luminanzanteilen verstärkt werden, bei der Wiedergabe der Video­ signale mit einem üblichen Videosignalaufzeichnungs- und -wie­ dergabegerät künstliche Effekte wie beispielsweise wandernde Punkte auf dem Bildschirm auftreten, was die Bildqualität beein­ trächtigt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demge­ genüber darin, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3 zu schaf­ fen, die während der Wiedergabe eine Kompatibilität mit ver­ schiedenen Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 bzw. 3 angegeben ist.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine Luminanzsignalauf­ zeichnungsschaltung eines herkömmlichen Videosignalaufzeich­ nungs- und -wiedergabesystems,

Fig. 2 das Schaltbild eines Kodierers der in Fig. 1 darge­ stellten Schaltung im einzelnen,

Fig. 3 das Blockschaltbild eines adaptiven Faltungsteils der in Fig. 2 dargestellten Schaltung im einzelnen,

Fig. 4 das Blockschaltbild eines adaptiven Faltungsteils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung zum Aufzeichnen eines Luminanzsignals im einzelnen,

Fig. 5 in einem Diagramm die Ausgangssignalwellenform einer Nachschlagtabelle des adaptiven Faltungsteils, der in Fig. 4 dargestellt ist,

Fig. 6 in einem Diagramm die Wellenform eines Signals, das mit der herkömmlichen Luminanzsignalaufzeichnungsschaltung auf­ gezeichnet wurde, die in Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 7A in einem Diagramm die Wellenform des Signals, das unter Verwendung eines Frequenzfaltungsverfahrens durch den adap­ tiven Frequenzfaltungsteil gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgezeichnet wurde, und

Fig. 7B in einem Diagramm die Wellenform eines normalen Ausgangssignals ohne Beeinträchtigung der Hochfrequenzbänder, wenn ein Signal mit der in Fig. 7A dargestellten Wellenform über ein übliches Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabesystem wiedergegeben wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zum Aufzeichnen eines Luminanzsignals beschrieben, die für eine Kompatibilität bei der Wiedergabe zwischen verschiede­ nen Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen sorgt.

Bevor die erfindungsgemäße Schaltung zum Aufzeichnen eines Luminanzsignals zur Gewährleistung der genannten Kompatibilität beschrieben wird, wird kurz eine herkömmliche Luminanzsignalauf­ zeichnungsschaltung beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Luminanzsignalauf­ zeichnungsschaltung bei einer herkömmlichen Videosignalaufzeich­ nungs- und -wiedergabeanordnung, bei der das Videosignalgemisch durch eine nicht dargestellte Verstärkungsregelschaltung und eine Klemmschaltung 1 geht und an einem Kodierer 2 liegt.

Der Kodierer 2 empfängt Standardvideosignale mit voller Bandbreite, beispielsweise NTSC-Signale und erzeugt ein Chromi­ nanz/Bewegungssignalgemisch C+Mr und ein Luminanzsignal Lr. Das Luminanzsignal Lr, das vom Kodierer 2 ausgegeben wird, geht durch ein Tiefpaßfilter 3 und wird in einer Voranhebungseinheit 4 vorangehoben. Das von der Voranhebungseinheit 4 ausgegebene Signal wird in einem FN-Modulator 5 FM moduliert und ausgegeben. Der FM-Modulator 5 gibt das FM modulierte Signal an einen nicht dargestellten Aufzeichnungsmagnetkopf aus.

In Fig. 1 ist der Einfachheit halber der Verarbeitungsweg der Chrominanzsignale weggelassen und ist nur der Verarbeitungs­ weg der Luminanzsignale dargestellt.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild des Kodierers 2 der in Fig. 1 dargestellten Schaltung im einzelnen.

Wenn gemäß Fig. 2 ein Videosignalgemisch anliegt, dann wird dieses durch den Analog-Digital-Wandler 21 in ein digitales Signal umgewandelt. Das digital umgewandelte Signal wird in ein Luminanzsignal L, ein Bewegungssignal N und ein Chrominanzsignal C an der adaptiven Luminanzsignaltrennstufe 22, an der Laufbild­ signaltrennstufe 23 und an der Chrominanzsignaltrennstufe 24 jeweils aufgeteilt.

Gemäß Fig. 2 wird das Luminanzsignal L, das in der adapti­ ven Luminanzsignaltrennstufe 22 abgetrennt wurde, im adaptiven Faltungsteil 25 gefaltet, wie es später beschrieben wird, und dann in einem Digital-Analog-Wandler 27 in ein analoges Signal Lr umgewandelt. Der Digital-Analog-Wandler 27 gibt das analog umgewandelte Signal Lr aus. Das analog umgewandelte Signal Lr vom Digital-Analog-Wandler 27 geht durch ein Tiefpaßfilter 3, das dem Kodierer 2 nachgeschaltet ist. Die hochfrequenten Antei­ le des analog umgewandelten Luminanzsignals werden im Voranhe­ bungsteil 4 vorangehoben. Das Chrominanzsignal C und das Bewe­ gungssignal M, die in der oben beschriebenen Weise abgetrennt wurden, werden in einer Chrominanz/Bewegungssignalmischschaltung 26 miteinander gemischt und in einem Digital-Analog-Wandler 28 in ein analoges Signal C+Nr umgewandelt.

Wenn das durch einen herkömmlichen adaptiven Faltungsteil 25 mit einer adaptiven Absenkungseinheit 6, einem Modulator 7 und einem Addierer 8 gemäß Fig. 3 adaptiv gefaltete Signal durch die Voranhebungseinheit 4 geht, die dem Tiefpaßfilter 3 nach­ geschaltet ist, dann werden die gefalteten hochfrequenten Antei­ le sowie die nicht gefalteten hochfrequenten Anteile gleichzei­ tig angehoben. Das heißt gemäß Fig. 6, daß die gefalteten hoch­ frequenten Anteile so angehoben werden, daß die Verstärkung des Signals vom ursprünglichen Wert A auf den höheren Wert B wan­ dert. Wenn daher ein magnetischer Aufzeichnungsträger, der unter diesen Bedingungen bespielt wurde, mit einem herkömmlichen Stan­ dard-Videosignal-Wiedergabesystem abgespielt wird, dann ergibt sich eine Beeinträchtigung der Bildqualität, wenn eine genaue Absenkung oder Rückentzerrung nicht erfolgt.

Um diese Nachteile zu beseitigen, umfaßt gemäß Fig. 4 der adaptive Faltungsteil gemäß der Erfindung einen adaptiven Anhe­ bungsteil 10, einen adaptiven Absenkungsteil 20, einen Addierer 30, einen Modulator 40, ein Tiefpaßfilter 50 und einen Digital- Analog-Wandler 60. Der adaptive Anhebungsteil 10 umfaßt eine programmgesteuerte Mischeinrichtung 11 zum Mischen der Luminanz­ signalanteile in einem Verhältnis nach Maßgabe des Pegels der hochfrequenten Luminanzsignalanteile der eingegebenen Luminanz­ signalanteile, ein Horizontalhochpaßfilter 12, das die hochfre­ quenten Horizontalanteile in den Luminanzsignalanteilen durch­ läßt, ein Horizontaltiefpaßfilter 13, das die niederfrequenten Horizontalanteile in den Luminanzsignalanteilen durchläßt, einen Pegeldetektor 14, der mit dem Horizontalhochpaßfilter 12 ver­ bunden ist und Anteile erfaßt, deren Pegel über einem bestimmten Wert liegt, und eine Nachschlagtabelle 15, die mit dem Pegel­ detektor 14 verbunden ist und nur die hochfrequenten Anteile im nicht gefalteten Signal anhebt. Gemäß Fig. 4 dient der adaptive Absenkungsteil 20 dazu, den Pegel der hochfrequenten Luminanzsi­ gnalanteile zu dämpfen. Der Addierer 30 ist dazu vorgesehen, das Luminanzsignal vom adaptiven Anhebungsteil 10 und das modulierte Luminanzsignal vom Modulator 40 zu addieren. Der Modulator 40 moduliert ein Trägersignal Ff mit dem adaptiv abgesenkten Lumi­ nanzsignal vom adaptiven Absenkungsteil 20, und ein Tiefpaßfil­ ter 50 läßt nur Frequenzen durch, die beim Aufzeichnen des fre­ quenzgefalteten Luminanzsignals auf einen bestimmten Aufzeich­ nungsträger benutzt werden. Das vom Tiefpaßfilter 50 ausgegebene Signal wird anschließend durch den Digital-Analog-Wandler 60 in ein analoges Signal umgewandelt und ausgegeben.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltung beschrie­ ben.

Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Schaltung dadurch, daß der adaptive Anhebungsteil 10 und das Tiefpaßfilter 50 dem Digital- Analog-Wandler 60 vorgeschaltet sind und mit digitalen Signalen arbeiten und daß die Amplitude der adaptiv gefalteten hochfre­ quenten Anteile eingestellt und gleichzeitig die Amplitude des ursprünglichen Signals nach Maßgabe der hochfrequenten Anteile und ihrer Amplituden geändert wird. Es werden daher nur die nicht gefalteten Anteile des Luminanzsignals geändert, wobei dann, wenn das Videosignal in einer herkömmlichen Videosignal­ aufzeichnungs- und -wiedergabeanordnung wiedergegeben wird, das Signal durch den Absenkungsteil in der Vorrichtung geht. Dement­ sprechend werden künstliche Effekte auf dem Bildschirm verrin­ gert, die sonst aufgrund adaptiv gefalteter hochfrequenter An­ teile auftreten könnten. Da das Luminanzsignal als digitales Signal und nicht als analoges Signal verarbeitet wird, wie es bei der herkömmlichen Schaltung der Fall ist, kann darüber hin­ aus eine genaue Voranhebung oder Vorverzerrung erfolgen.

Wenn daher das Luminanzsignal durch das Horizontalhochpaß­ filter 12 zum Extrahieren der hochfrequenten Luminanzanteile des nicht gefalteten Signals und durch den Pegeldetektor 14 zum Erfassen des Pegels des hochfrequenten Luminanzsignals geht und zur Nachschlagtabelle 15 ausgegeben wird, um das Luminanzsignal anzuheben, dann gibt die Nachschlagtabelle 15 ein Signal mit einer Wellenform gemäß Fig. 5 an die programmgesteuerten Misch­ einrichtung 11 aus, die durch das Ausgangssignal des Pegeldetek­ tors 14 bestimmt ist.

Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, mischt die Mischeinrich­ tung 11 einen Teil des Luminanzsignals vom Horizontaltiefpaßfil­ ter 13 und einen Teil des Luminanzsignals vom Horizontalhoch­ paßfilter 12 nach Maßgabe des Signalpegels des Ausgangssignals der Nachschlagtabelle 15 mit der in Fig. 5 dargestellten Wellen­ form und gibt die Mischeinrichtung 11 das Ergebnis an den Ad­ dierer 30 aus.

Das heißt, daß dann, wenn gemäß Fig. 4 das in der adaptiven Luminanzsignaltrennstufe 22 abgetrennte Luminanzsignal am adap­ tiven Faltungsteil in Fig. 2 liegt, das Eingangssignal am Ad­ dierer 30 in einer Form ausgegeben wird, bei der die hochfre­ quenten Anteile adaptiv durch den adaptiven Anhebungsteil 10 angehoben sind, der die Stärke der hochfrequenten Anteile nach Maßgabe der Frequenz und des Pegels reguliert, und das Signal zu den gefalteten hochfrequenten Anteilen addiert wird, die durch den adaptiven Absenkungsteil 20 und den Modulator 40 ausgegeben werden, und in Form der in Fig. 7A dargestellten Wellenform ausgegeben wird.

Das heißt mit anderen Worten, daß gemäß Fig. 7A das Lumi­ nanzsignal, das durch den adaptiven Anhebungsteil 10 angehoben wurde, bis zu einem Teil A angehoben ist und daß das Maß an Anhebung des gefalteten Signals verglichen mit der herkömmlichen Wellenform in Fig. 6 verringert ist.

Der adaptive Faltungsteil 25, der bei der erfindungsgemäßen Schaltung verwandt wird, verarbeitet daher das nicht gefaltete Signal, um ein Signal zu erzeugen, bei dem bestimmte hochfre­ quente Anteile angehoben sind, wobei die hochfrequenten Anteile des Signals mit geringerer Verstärkung in niederfrequente Antei­ le gefaltet und die sich ergebenden Signale gemischt werden. Wenn somit die Signale in einer herkömmlichen Videosignalauf­ zeichnungs- und -wiedergabeanordnung wiedergegeben werden, wird eine Beeinträchtigung der Bildqualität infolge der gefalteten hochfrequenten Anteile vermieden, obwohl die Charakteristik des Absenkungsteils 20 in der Anordnung erniedrigt sind.

Da mit anderen Worten das Signal, das durch den adaptiven Anhebungsteil 10 gemäß der Erfindung gegangen ist, in seinen hochfrequenten Anteilen angehoben ist, wie es im Teil DA von Fig. 7A dargestellt ist, geht das Signal durch den Absenkungs­ teil 20 in der Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabeanord­ nung gemäß EP 471517 A2, wenn das in dieser Weise aufgezeichnete Signal durch diese Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabe­ anordnung wiedergegeben wird. Das hat zur Folge, daß das Signal in das ursprüngliche normale Videosignal gemäß Fig. 7B zurück­ verwandelt werden kann. Wenn andererseits das in der oben be­ schriebenen Weise aufgezeichnete Signal von einer herkömmlichen Videosignalaufzeichnungs- und -wiedergabeanordnung wiedergegeben wird, dann geht das Signal durch den herkömmlichen Absenkungs­ teil, so daß das adaptiv gefaltete Signal unter einen Teil A in Fig. 7B fällt. Das hat zur Folge, daß das Signal ohne Beein­ trächtigung der Bildqualität und in kompatibler Weise mit ver­ schiedenen Systemen wiedergegeben werden kann.

Der adaptive Anhebungsteil 10 im adaptiven Faltungsteil 25 gemäß der Erfindung hat einen Aufbau, der grundsätzlich dem Aufbau herkömmlicher adaptiver Absenkungsschaltungen ähnlich ist, die Ausgangswellenformen sind dadurch verschieden, daß die Proportionalkoeffizienten in der Nachschlagtabelle verschieden festgesetzt sind.

Selbst wenn weiterhin bei der Aufzeichnung eines Video­ signals durch adaptives Anheben gemäß der Erfindung ein Rauschen auf den magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird, dann wird das hochfrequente Rauschen am Absenkungsteil des Wie­ dergabeterminals gedämpft und daher automatisch verringert.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum adaptiven Falten und Auf­ zeichnen eines Luminanzsignals derart, daß es in verschiede­ nen Videosystemen wiedergegeben werden kann, mit

• - einem adaptiven Faltungsteil, der die hochfrequenten Anteile des Luminanzsignals adaptiv in niederfrequente An­ teile faltet, um Videosignale mit voller Bandbreite auf einen Aufzeichnungsträger mit einer bestimmten begrenzten Bandbreite aufzeichnen zu können, und
• - einem Aufzeichnungsteil, der das Luminanzsignal mit den in dieser Weise gefalteten Anteilen zusammen mit einer Freguenzfaltungsinformation auf den Informationsträger auf­ zeichnet, wobei der Faltungsteil
• - einen Absenkungsteil, der die hochfrequenten Anteile des Luminanzsignals im Pegel absenkt,
• - einen Modulator, der ein Trägersignal mit dem Lumi­ nanzsignal moduliert, dessen hochfrequenten Anteile im Pegel abgesenkt wurden, und
• - einen Addierer (30) umfaßt, der das nichtgefaltete Luminanzsignal zum modulierten Trägersignal addiert und das addierte Signal zum Aufzeichnungsteil ausgibt, gekennzeich­ net durch
• - einen adaptiven Anhebungsteil (10), der das nicht­ gefaltete Luminanzsignal nach Maßgabe des Pegels seiner hochfrequenten Anteile adaptiv anhebt, und
• - ein Tiefpaßfilter (50), das zwischen dem Ausgang des Addierers (30) und dem Aufzeichnungsteil liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der adaptive Anhebungsteil (10)

• - ein Horizontalhochpaßfilter (12), das die hochfre­ quenten Horizontalanteile des Luminanzsignals durchläßt,
• - ein Horizontaltiefpaßfilter (13), das die niederfre­ quenten Horizontalanteile des Luminanzsignals durchläßt,
• - einen Pegeldetektor (14), der mit dem Horizontalhoch­ paßfilter (12) verbunden ist und Signalanteile mit einem Pegel über einen bestimmten Wert erfaßt,
• - eine Nachschlagtabelle (15), die mit dem Pegeldetek­ tor (14) verbunden ist und ein entsprechendes Steuersignal zum Anheben nur der hochfrequenten Anteile des Luminanzsi­ gnals erzeugt, und
• - eine programmierbare Mischeinrichtung (11) umfaßt, an der die Ausgangssignale des Horizontalhochpaßfilters und des Horizontaltiefpaßfilters (12, 13) und das Steuersignal der Nachschlagtabelle (15) liegen und die ein Gemisch aus den hochfrequenten und den niederfrequenten Signalanteilen aus­ gibt, dessen Mischverhältnis durch das Steuersignal von der Nachschlagtabelle (15) bestimmt ist.

3. Verfahren zum adaptiven Falten und Aufzeichnen eines Luminanzsignals derart, daß es in verschiedenen Videosyste­ men wiedergegeben werden kann, bei dem

• - die hochfrequenten Anteile des Luminanzsignals adap­ tiv in niederfrequente Anteile gefaltet werden, um Videosig­ nale mit voller Bandbreite auf einem Aufzeichnungsträger mit einer bestimmten begrenzten Bandbreite aufzeichnen zu kön­ nen, und
• - das Luminanzsignal mit den in dieser Weise gefalteten Anteilen zusammen mit einer Frequenzfaltungsinformation auf­ gezeichnet wird, wobei
• - die hochfrequenten Anteile des Luminanzsignals da­ durch gefaltet werden, daß sie im Pegel abgesenkt werden und ein Trägersignal mit dem Luminanzsignal moduliert wird, dessen hochfrequente Anteile im Pegel abgesenkt wurden, und das modulierte Trägersignal zum nichtgefalteten Luminanzsi­ gnal addiert und das addierte Luminanzsignal aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das nichtgefaltete Luminanzsignal vor seiner Addition zum modulierten Trägersignal adaptiv nach Maßgabe des Pegels der hochfrequenten Anteile des Luminanzsignals im Pegel angehoben wird, und
• - das addierte Luminanzsignal vor seiner Aufzeichnung tiefpaßgefiltert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtgefaltete Luminanzsignal vor seiner Addition zum modulierten Trägersignal dadurch im Pegel angehoben wird, daß es horizontal hochpaß- und tiefpaßgefiltert wird, die hochpaßgefilterten hochfrequenten Anteile mit einem Pegel über einen bestimmten Wert erfaßt werden, und die hochpaßgefilterten hochfrequenten und die tiefpaßgefilterten niederfrequenten Anteile in einem Verhältnis, das vom Pegel der erfaßten hochfrequenten Anteile abhängt, derart gemischt werden, daß nur die hochfrequenten Anteile des Luminanzsig­ nals im Pegel angehoben werden.