VIDEO RECORDING APPARATUS FOR A HIGH RESOLUTION TELEVISION SYSTEM

Abstract: The information corresponding to the broadband input signal is expanded in time and distributed to n channels. The information items supplied to the n channels are recorded simultaneously by means of n magnetic video heads. Suitable head arrangement and suitable track geometry have the result that even conventional home video cassettes can be reproduced by means of the video recorder according to the invention. <IMAGE>

Description: VIDEORECO?DER FUR FERNSEHEN ERHÖHTER AUFLÖSUNG BESCHREIBUWG Die vorliegende Erfindung betrifft einen Videorecorder zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen, deren Bandbreite grösser ist als die begrenzte Bandbreite herkömmlicher genormter Farbvideosignale, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Mittels handelsüblicher Heimvideorecorder, die nach dem VI1S-, Beta- oder V 2000-System arbeiten, ist eine Aufzeichnung von Signalen hoher Bandbreite (beispielsweise 10 MHz) nicht möglich, da die Aufzeichnungsbandbreite der Heimvideorecorder begrenzt ist, um den Preis für einen Heimvideorecorder akzeptabel zu gestalten. Aus dem professionellen Bereich, in dem die Kostenfrage eine weniger bedeutende Rolle spielt, sind bereits Videorecorder zur Aufzeichnung von Signalen mit hoher Bandbreite bekannt. Diese professionellen Videorecorder arbeiten üblicherweise mit einer sehr hohen Band- und Band-Kopf Relativ-Geschwindigkeit, so dass sowohl das Band als auch die Köpfe einer hohen mechanischen Abnutzung ausgesetzt sind. Weiterhin ist die Aufzeichnungskapozität solcher Recorder wegen des hohen Bandverbrauchs beschränkt. Ein Abspielen handelsüblicher, bespielter Heimvideokassetten ist mit diesen professionellen Videorecordern nicht möglich. Aus der von der SMPTE herausgegebenen Vortragssammlung "Tomorrow's Television", 1982, Seiten 237-247, ist ein von der Japan Broadcasting Corporation (JHK) entwickelter Videorecorder zur Aufzeichnung von sog. "High-Definition- Television"-Signalen bekannt, der eine Bandbreite von 30 MIiz aufweist. Dieser Videorecorder arbeitet ebenso wie die oben genannten professionellen Videorecorder mit einer sehr hohen Bandlaufgeschwindigkeit (97,6 cm/s) und einer sehr hohen Schreib- bzw. Band-Kopf-Relativ-Geschwindig- keit (51,7 m/s), so dass auch dort Band und Köpfe mechanisch stark beansprucht sind. Zur Aufzeichnung der breitbandigen Signale werden - wie aus der dortigen Figur hervorgeht die von einer HDTV-Kamera kommenden RGB-Signale in einer Matrixschaltung umgewandelt in eine Luminanzkomponente mit einer Bandbreite von 20 MHz und zwei Chrominanzkomponenten mit Bandbreiten von 7 bzw. 5,5 MHz. Die Luminanzkomponente wird zeitkomprimiert, frequenzmoduliert und auf einer ersten, vergleichsweise breiten Spur des Magnetbandes aufgezeichnet. Die Chrominanzkomponenten werden in einem Parallel-Serien-Wandler zusammengefasst, zeitkomprimiert, frequenzmoduliert und auf einer zweiten, vergleichsweise schmalen Spur des Magnetbandes aufgezeichnet. Aus der DE-OS 31 14 273 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen und/oder Wieder geben von digitalen Signalen bekannt, wobei zum Zwecke der Bandbreitenreduktion der Datenstrom in einzelne Signalabschnitte aufgeteilt wird, welche einer Zeittransformation unterliegen. Diese zeittransformierten Signalabschnitte werden von am Umfang eines rotierenden Kopfträgers befestigten Magnetköpfen in unterschiedlichen Schrägspuren des Magnetbandes aufgezeichnet. Eine Anordnung der Videoköpfe und der von den Videoköpfen geschriebenen Spuren derart, dass mit dem Videorecorder auch bereits bespielte herkömmliche Heim-Videokassetten abgespielt werden können, ist jedoch nicht Gegenstand der DE-OS 31 14 273. Aus der DE-PS 31 31 853 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von breitbandigen Farbvideosignalen bekannt, wobei die Signale bei der Aufzeichnung in eine Komponente mit grösserem und eine Komponente mit kleinerem Bandbreitenbedarf aufgespalten sowie ausserdem einer zeitlichen Unterteilung in Abschnitte bestimmter Länge unterworfen werden. Die Komponente mit grösserem Bandbreitenbedarf (Luminanz) wird zeitexpandiert und die Komponente mit kleinerem Bandbreitenbedarf (Chrominanz) wird zeitkomprimiert. Die in der Zeitbasis geänderten Signalabschnitte werden in wenigstens zwei benachbarten Spuren eines Magnetbandes aufgezeichnet. Auch dieser Druckschrift ist nicht zu entnehmen, mittels welcher spezieller Massnahmen in Bezug auf die Anordnung der Videoköpfe und der von den Köpfen geschriebenen Spuren ein Abspielen herkömmlicher Heimvideokassetten möglich ist. Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Videorecorder zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen zu schaffen, deren Bandbreite grösser ist als die begrenzte Bandbreite herkömmlicher genormter Farb videosignale und mit dem eine Wiedergabe handelsüblicher, bespielter Heimvideokassetten möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte 'weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 - 5. Der Vorteil des beanspruchten Videorecorders besteht vor allem darin, dass mit dem zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen hoher Bandbreite geeigneten Videorecorder aufgrund des bzw. der gewählten Spurbilder auch eine Wiedergabe bespielter herkömmlicher Heimvideokassetten möglich ist. Weitere vorteilhafte Eigenschaften des Videorecorders nach der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche im folgenden anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild zur aufzeichnungsseitigen Signalverarbeitung, Fig. 2 ein Blockschaltbild zur wiedergabeseitigen Signalverarbeitung, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der zeitlichen Koordination von Einschreib- und Auslesevor gängen in den Speicher von Fig. 1, Fig. 4 die Verteilung der aus dem Speicher 2 ausge lesenen Signale auf die Kanäle 1 und 2 von Fig. 1, Fig. 5 ein Spurbild des Videorecorders nach der vor liegenden Erfindung, Fig. 6 ein Spurbild eines herkömmlichen Heimvideo recorders Fig. 7 ein Beispiel für eine Anordnung der Videomagnet köpfe auf dem rotierenden Kopfträger zur Erzielung eines Spurbildes nach Fig. 5 Die Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild zur aufzeichnungsseitigen Signalverarbeitung. Dem Eingang E der Schaltung wird ein analoges Signal mit einer Bandbreite, die grösser ist als die begrenzte Bandbreite herkömmlicher genormter Farbvideosignale (5 MHz), zugeführt, beispielsweise mit 10 Milz . Dieses Signal kann von einer hochauflösenden Kamera oder einer beliebigen anderen Signal- oder Datenquelle erzeugt werden. Dieses Signal wird in einem Analog-Digital-Wandler 1, dessen Abtastfrequenz beispielsweise 22 MHz ist, in ein Digitalsignal umgewandelt. Dieses gelangt an eine Speichereinheit 2, wird dort zeitexpandiert und beispielsweise auf 2 Kanäle aufgeteilt. Ein Beispiel für den Aufbau und die Arbeitsweise des Speichers 2 wird später im Zusammenhang mit den Figuren 3a und 3b näher erläutert. Das dem Kanal 1 zugeleitete zeitexpandierte Signal wird in einem D/A-liandler 3 in ein zeitexpandiertes Analogsignol ruckgewandelt, welches in einem Frequenzmodulator 5 frequenzmoduliert und den Videomagnetköpfen A und B zugeführt wird. Der Kopf A hat Bandkontakt und zeichnet das Signal auf. Der Kopf B hat keinen Bandkontakt und ist abgeschaltet (siehe auch Fig. 7). Das dem Kanal 2 zugeleitete zeitexpandierte Signal wird in einem D/A-Wandler 4 in ein Analogsignal rückgewandelt, welches in einem Frequenzmodulator 6 frequenzmoduliert und den Videomagnetköpfen A' und B' zur Aufzeichnung in Schrägspuren eines Magnetbandes zugeführt wird. Der Kopf A' hat Bandkontakt und zeichnet das Signal auf. Der Kopf B' hat keinen Kontakt und ist abgeschaltet (siehe auch Fig. 7). Beispiele für ein erhaltenes Spurbild und die Anordnung der Videomagnetköpfe A, A', B, B' auf dem rotierenden Kopfträger werden unten im Zusammenhang mit den Figuren 5 und 7 näher erläutert. Die Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild zur wiedergabeseitigen Signalverarbeitung. Das vom Videomagnetkopf A wiedergegebene Signal wird in einem Verstärker 11 verstärkt und einem Entzerrer 12 zur Entzerrung des ungleichmässigen Frequenzgangs des Kopfes A zugeführt. Vom Ausgang des Entzerrers 12 gelangt das entzerrte Signal an den Anschluss a eines Schalters 15. Das vom Videomagnetkopf B wiedergegebene Signal wird in einem Verstärker 13 verstärkt und einem Entzerrer 14 zur Entzerrung des ungleichmässigen Frequenzganges des Kopfes B zugeführt. Vom Ausgang des Entzerrers 14 gelangt das entzerrte Signal an den Anschluss b des Schalters 15. Der Anschluss c des Schalters 15 wird-von den Kopfumschaltimpulsen HI des Videorecorders entweder mit dem Anschluss a oder mit dem Anschluss b verbunden, so dass entweder das vom Kopf A oder das vom Kopf B wiedergegebene Signal an einen Frequenzdemodulator 16 weitergeleitet wird. Das demodulierte Signal wird in einem A/D-Wandler 17 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches einem ersten Eingang einer Speichereinheit 25 zugeführt wird. Das vom Videomagnetkopf A' wiedergegebene Signal wird in einem Verstärker 18 verstärkt und einem Entzerrer 19 zur Entzerrung des ungleichmässigen Frequenzganges des Kopfes A' zugeführt. Vom Ausgang des Entzerrers 19 gelangt das entzerrte Signal an den Anschluss a eines Schalters 22. Das vom Videomagnetkopf B' wiedergegebene Signal wird in einem Verstärker 20 verstärkt und einem Entzerrer 21 zur Entzerrung des ungleichmässigen Frequenzgangs des Kopfes B' zugeführt. Vom Ausgang des Entzerrers 21 gelangt das entzerrte Signal an den Anschluss b des Schalters 22. Der Anschluss c des Schalters 22 wird von den Kopfumschaltimpulsen HI des Videorecorders entweder mit dem Anschluss a oder mit dem Anschluss b verbunden, so dass entweder das vom Kopf Ar oder das vom Kopf B' wiedergegebene Signal an einen Frequenzdemodulator 23 weitergeleitet wird. Das demodulierte Signal wird in einem A/D-V;andler 24 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches dem zweiten Eingang der Speichereinheit 25 zugeführt wird. Im Speicher 25 werden die Signale zeitkomprimiert und von Zeitfehlern befreit. Ausserdem werden die beiden parallelen Signale in ein serielles Digitalsignal rückgewandelt. Dieses wird in einem D/A Wandler 26 analogisiert und steht am Ausgang A der Schaltung als breitbandiges Signal (10 MHz) zur Verfügung. Die Figur 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der zeitlichen Koordination von Einschreib- und Auslesevorgängen in den Speicher 2 von Figur 1. Dieser Speicher besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus drei parallel angeordneten RAM's, von denen jedes eine Speicherkapazität von 2 k x 8 bit aufweist. Das am Eingang des Speichers 2 anliegende kontinuierliche, den einzelnen Zeilen des ersten Halbbildes des breitbandigen Signals zugehörige, digitalisierte Signal ist in a) gezeigt. Die Schreib- und Lesevorgänge des ersten RAM's zeigt b), wonach in das erste RAM die 1. Zeile des Eingangssignals eingeschrieben und unmittelbar darauf zeitexpandiert wieder ausgelesen wird, wie es durch die Abschnitte "1S" und "all" in der Zeichnung angedeutet ist. Anschliessend wird die 4. Zeile des Eingangssignals eingeschrieben und unmittelbar darauf zeitexpandiert wieder ausgelesen (siehe "45" und"4L" in der Zeichnung). Die Schreib- und Lesevorgänge des zweiten RAM's zeigt c) und die Schreib- und Lesevorgönge des dritten RAM's sind aus d) ersichtlich. Die Figur 4 zeigt die Verteilung der aus der Speichereinrichtung 2 bzw. aus den 3 parallelen RAM's ausgelesenen, zeitexpandierten Signale auf die Kanäle 1 und 2 von Figur 1. Dem Kanal 1 werden die zeitexpandierten Signale aller ungendzahligen Zeilen des ersten Halbbildes des Signals hoher Bandbreite zugeführt, wie es aus a) ersichtlich ist. Dem Kanal 2 werden die zeitexpandierten Signale aller geradzahligen Zeilen des ersten Halbbildes des Signals hoher Bandbreite zugeführt, wie es aus b) ersichtlich ist. Folglich werden die beiden Kanäle 1 und 2 gleichzeitig mit Signalen versorgt, so dass die Köpfe A und A' bzw. B und B' jeweils gleichzeitig zwei Schrägspuren des Magnetbandes beschreiben, wie es im folgenden im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläutert wird, während die anderen Magnetköpfe in diesem Zeitintervall nicht im Bandkontakt stehen. Die Figur 5 zeigt ein Spurbild des Videorecorders nach der vorliegenden Erfindung. Daraus geht hervor, dass benachbarte Spuren unterschiedliche Azimutwinkel aufweisen. Die Schrägspur 1 des Magnetbandes enthält die vom Kopf A aufgezeichneten ungeradzahligen Zeilen des 1. Halbbildes des breitbandigen Signals und die Schrägspur 3 die vom Kopf Aiaufgezeichneten geradzahligen Zeilen des 1. Halbbildes des breitbandigen Signals. Die Schrägspur 2 des Magnetbandes enthält die vom Kopf B aufgezeichneten ungeradzahligen Zeilen des 2. Halbbildes des breitbandigen Signals und die Schrägspur 4 die vom Kopf B' aufgezeichneten geradzahligen Zeilen des 2. Halbbildes des breit bandigen Signals. Folglich ist die einem Halbbild des breitbandigen Signals entsprechende Information auf zwei örtlich voneinander entfernten Schrägspuren des Magnetbandes aufgezeichnet. Die Schrägspuren 1 - 4 beinhalten demnach ein Vollbild des breitbandigen Eingangssignals. Die Schrägspuren 5 - 8 enthalten das zweite, die Schrägspuren 9 - 12 das dritte Vollbild des breitbandigen Eingangssignals, usw. Beim Aufzeichnungsvorgang werden die demselben Halbbild des breitbandigen Signals entsprechenden aufeinanderfolgenden ungeradzahligen oder geradzahligen Zeilen gleichzeitig aufgezeichnet, also beispielsweise die Spuren 1 und 3 oder 2 und 4, usw. (siehe auch Fig. 4). Die Breite b der Schrägspuren wird dabei erfindungsgemäss so gewählt, dass sie höchstens die halbe Spurbreite eines herkömmlichen Heimvideorecorders ist. Beispielsweise beträgt die gewählte Spurbreite 24/um, während die Spurbreite der bekannten Grundig-VHS-Heimvideorecorder d = 49um beträgt, wie es die Figur 6 zeigt. Bei einer derartigen Wahl der Spurbreite wird - wie es aus einem Vergleich der Figuren 5 und 6 ohne weiteres ersichtlich ist - ein Abspielen herkömmlicher bespielter Heimvideokassetten mit Hilfe des erfindungsgemässen Videorecorders möglich, da die einander entsprechenden Spurkanten der Schrägspuren gleichen Azimutwinkels (beispielsweise Spurkanten x und y in Fig. 5) senkrecht zur Spurrichtung um genau die Breite d einer Schrägspur eines herkömmlichen Heimvideorecorders beabstandet sind. Folglich kann beispielsweise die Spur 1 des bekannten Spurbildes (Fig. 6), die die einem Halbbild des aufgezeichneten Signals entsprechende Information enthält, vom Kopf A des Videorecorders nach der vorliegenden Erfindung, die Spur 2 des bekannten Spurbildes vom Kopf B, usw., gelesen werden. Diese Informationen können auf einem herkömmlichen Fernsehempfänger dargestellt werden. Die Figur 7 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung der Videomagnetköpfe auf dem rotierenden Kopfträger zur Erzielung eines Spurbildes nach Figur 5. Dabei ist ein erster Doppel-Videomagnetkopf DK 1 an einer Stelle des Aussenumfangs einer rotierenden Kopftrommel befestigt, während ein zweiter Doppel-Videomagnetkopf DK 2 um 1800 versetzt auf der gegenüberliegenden Seite der Kopftrommel angebracht ist. Der Doppelkopf DK 1 weist 2 Köpfe A und A' gleichen Azimutwinkels auf, die um die Breite zweier Schrägspuren(2b) des erfindungsgemässen bzw. um die Breite einer Schrägspur (d) eines herkömmlichen Videorecorders gegeneinander höhenversetzt sind (siehe Fig. 7). Der Doppelkopf DK 2 weist ebenfalls 2 Köpfe B und 8' gleichen, aber vom Azimutwinkel der Köpfe A, A' unterschiedlichen Azimutwinkels auf. Auch die Köpfe 8 und B' sind um die Breite zweier Schrögspuren (2 b) des erfindungsgemässen bzw. um die Breite einer Schrägspur (d) eines herkömmlichen Videorecorders gegeneinonder höhenversetzt (siehe Fig. 7). Die Köpfe A und A' bzw. B und B' können selbstverstündlich auch von zwei übereinander bzw. am Umfang der Kopftrommel unmittelbar nebeneinander angeordneten, höhenversetzten Einzelköpfen gebildet werden, deren Herstellung einfacher ist als die Herstellung eines Doppelkopfes. Durch die im Zusammenhang mit der Figur 5 beschriebenen Aufteilung der einem Halbbild des breitbandigen Eingangssignals entsprechenden Information auf räumlich voneinander getrennte Schrägspuren ist auch in einfacher Weise die Kompensation von Dropouts möglich, welche sich über höchstens zwei Spuren des in Figur 5 gezeigten Spurbildes erstrecken. Die von einem Dropout zerstörte Information kann durch Information aus einer oder aus mehreren, auf dem Bildschirm benachbarten Zeilen ersetzt werden, welche an einer vom Dropout nicht erfassten Stelle des Elagnetbandes aufgezeichnet ist. Auch ist bei einer totalen Verschmutzung bzw. einem Totalausfall eines Kopfes, was bei einem herkömmlichen Videorecorder zu einer unzumutbaren Bildstörung führen würde, eine zufriedenstellende Wiedergabe möglich. Die Aufteilung des Signals auf mehr als zwei Kanäle ist zur weiteren Erhöhung der Signalbandbreite möglich. Ferner versteht es sich von selbst, dass die aufzuzeichnenden bzw. wiedergegebenen Signale mit Synchronisiersignalen versehen sein müssen. Dies ist der Fachwelt allgemein bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, so dass diesbezüglich von Erläuterungen abgesehen werden kann

Claims: VIDEORECORDER FUR FERNSEHEN ERHÖHTER AUFLÖSUNG P,iTEt'TANSPRUCllE 1. Videorecorder zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen, deren Bandbreite grösser ist als die begrenzte Bandbreite herkömmlicher genormter Farbvideosignale, bei dem auf einem rotierenden Kopfträger 2 n Videomagnetköpfe befestigt sind, bei dem das Eingangssignal hoher Bandbreite auf n Kanäle aufgeteilt wird, bei dem das Signal jedes der n Kanäle zeitexpandiert, einer Frequenzmodulation unterworfen und das frequenzmodulierte Signal den Videomagnetköpfen zugeführt wird, und bei dem das wiedergegebene Signal demoduliert, zeit- komprimiert und zu einem kontinuierlichen Ausgangssignal zusammengefasst wird, d o d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - das einem Halbbild des breitbandigen Signals ent sprechende Signal von n ersten Videomagnetköpfen gleichen Azimutwinkels gleichzeitig für n aufeinander folgende Signalabschnitte auf n voneinander beabstandete erste Schrägspuren (1, 3, ...) und - das dem anderen Halbbild des breitbandigen Signals entsprechende Signal von den n weiteren Videomagnet köpfen ebenfalls gleichen Azimutwinkels, der sich vom Azimutwinkel der n ersten Videomagnetköpfe unter scheidet, ebenfalls gleichzeitig für n aufeinander folgende Signalabschnitte, aber in den aufzeichnungs freien Zeitabschnitten der ersten Videomagnetköpfe, auf n weitere voneinander beabstandete, mit den ersten Schrägspuren (1, 3, ...) räumlich verschachtelte Schrägspuren (2, 4, ...) geschrieben wird, wobei - die Spurbreite jeder Schrugspur (1, 2, 3, 4, ...) kleiner oder höchstens gleich dem n-ten Teil der Breite einer Spur eines herkömmlichen Heimvideorecorders ist und - die einander entsprechenden Spurkanten der Schräg spuren gleichen Azimutwinkels senkrecht zur Spur richtung um den n/2-ten Teil der Breite einer Spur eines herkömmlichen Heimvideorecorders voneinander beabstandet sind. 2. Videorecorder nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Halbbild von einem n-Kopfspalte gleichen Azimutwinkels aufweisenden Mehrfach Videomagnetkopf aufgezeichnet bzw. gelesen wird. 3. Videorecorder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zeitexpansion bzw. -kompression in einer digitalen Speichereinrichtung erfolgt. 4. Videorecorder nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die digitale Speichereinrichtung aus einzelnen RAM's besteht, die nach dem Wechselpufferprinzip arbeiten, so dass der zur Verfugung stehende Zeitrahmen einerseits voll ausgenutzt wird, sich andererseits aber Einschreib- und Auslesevorgönge eines jeden RAM's nicht überschneiden. 5. Videorecorder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er zum Abspielen handelsüblicher bespielter Videokassetten verwendet wird.

Inventors: OPELT, CHRISTIAN
Applicants: GRUNDIG E.M.V. ELEKTRO-MECHANISCHE VERSUCHSANSTALT MAX GRUNDIG HOLLAEND. STIFTUNG & CO. KG.
Application year: 1986
Main classification: H04N5
IPC codes: H04N5