Устройство для записи цветового видеосигнала и звуковых сигналов и устройство для воспроизведения цветового видеосигнала и звуковых сигналов Советский патент 1988 года по МПК H04N9/80 

СП

с

ы

ритетности, контроллер 10, Г тактового сигнала, ТВ-камеру, матрицу, три АЦП, три преобразователя развертки, сумматор, блок регистрации, три Г, Г низкочастотной синхронизации. Записанный данным устр-вом сигнал

м.б. воспроизведен ТВ-системой любого типа. Цветоразностные сигналы в одинаковой мере м.б. комбинацией G-Y составляющей и R-Y или В-Y составляющей, так же как и комбинаций 1 и Q сигналов. 2 с.п. ijr-лы, 9 ил.

Изобретение относится к ТВ и расширяет функциональные возможности за счет записи и воспроизведения дополнительной видеоинформации. Устр- во содержит АЦП 1-1 - 1-3, эл-ты 2-1 - 2-4 памяти, тактовый генератор (Г) 3, мультиплексор 4, частотный модулятор 5, блок 6 оптической записи, Г 7 кадрового синхросигнала, Г 8 контрольных кодов, Г 9 слов па

1

Изобретение относится к телевидению и может использоваться для сов- местиой записи на диск звуковой и видеоинформации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет записи и воспроизведения дополнительной видеоинформации.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для записи цветового видеосигнала и звуковых сигналов; на фиг.2 - то же,части устройства для записи цветового видеосигнала и звуковых сигналов, ко торая обеспечивает преобразование цвтового видеосигнала;на фиг.З - временная структура цифрового сигнала; на фиг.4 - структурная электрическая схема преобразователя разверток уст- ро 1ства для записи; на фиг. 5 - функциональная оптическая схема устройства для записи; на фиг.6 - датчик видеосигнала; на фиг.7 - структурная электрическая схема устройства для воспроизведения цветового видеосигнала и звуковых сигналов; на фиг.8 - то же, преобразователя строчного формата; на фиг.9 - то же, преобразователя разверток устройства для вое- произведения.

Устройство для записи цветового видеосигнала и звуковых сигналов содержит аналого-цифровые преобразователи АЦП 1-1, 1-2 и 1-3, элементы памяти 2-1, 2-2, 2-3 и 2-4, тактовый генератор 3, мультиплексор 4, частотный модулятор 5, блок 6 оптической записи,.генератор 7 кадрового синхросигнала, генератор 8 контрольных ко- дов, генератор 9 слов паритетности, контроллер 10, генератор 11 тактового сигнала, телевизионную камеру 12, матрицу 13, АЦП 14-1, 14-2 и 14-3,

преобразователи 15-1, 15-2 и 15-3 развертки, сумматор 16, блок 17 регистрации, генераторы 18-1, 18-2, 18-3, генератор 19 низкочастотной синхронизации.

Преобразователи 15-1 развертки (i 1, 2, 3) содержат блоки 20-i памяти, входные дешифраторы 21-i, выходные дешифраторы 22-i-j (j 1, 2) блоки управления, состоящие из детекторов 23-i, 24-i и 25-i, триггеров 26-i и 27-i и вентильных элементов 28-i.

Блок 6 оптической записи содержит щелевые диафрагмы 29-1, 29-2 и 29-3, выпуклые линзы 30-1, 30-2, 30-3 и 30-4, зеркала 31-1, 31-2 и 31-3, приму 32, светоделительное зеркало 33, блок 34 обработки сигнала, блок 35 слежеьшя, трехгранную призму 36, лазер 37, модуляторы 38-1,.38-2 и 38-3 света, эталонный диск 39, состоящий из подложки 40 с нанесенным на нее светочувствительным слоем 41, причем на .поверхности эталонного диска 39 лучи света фокусируются и создают круглое и прямоугольное поля 42 и 43 Блок 6 содержит также цилиндрические линзы 44-1 и 44-2 и светорасщепи- тель 45.

Дисковая пластина 46 содержит информационные дорожки, состоящие из расположенной по спирали последовательности впадин 47, и дорожки путевого сигнала, образованные впадинами 48 и 49. По поверхности дисковой пластины 46 скользит датчик видеосигнала, выполненный в виде штифта 50, на одну грань которого нанесен эдектрод 51.

Устройство для воспроизведения цветового видеосигнала и звуковых сигналов содержит генераторы 52-1 и

31

52-2 синхронизации и вспышки, кронштейн 53, на одном конце которого закреплен датчик видеосигнала, а на другом конце - постоянный магнит 5А катушки 55 и 56, блок 57 преобразования емкости в частоту, блок 58 серво управления, блок 59 коррекции ошибок демодулятор 60, преобразователь 61 строчного формата, преобразователи 62-1, 62-2 и 62-3 развертки, цифро- аналоговые преобразователи (НАЛ) 63-1, 63-2 и 63-3, матрицу 64.

Преобразователь 61 строчного формата содержит блок 65 памяти, регули руемые аттенюаторы 66-1 и 66-2, сумматор 67, контроллер 68 и синхронизатор 69 строчной развертки.

Преобразователи 62-i (i 1, 2,3) развертки содержат входные дешифра- торы 70-i-j (j 1, 2), блоки 71- памяти, выходные дешифраторы 72-i, блоки управления, состоящие из детекторов 73-i, 74-i и 75, триггеров 76и 77 и вентильных элементов 78-i,

Кроме того, устройство для воспроизведения цветового видеосигнала и звуковых сигналов содержит генератор 79 импульсов записи и генераторы 80- и 80-2 импульсов считывания.

Устройство работает следующим образом.

Трехканальные аналоговые стереофонические сигналы поступают на входы АЦП 1-i, где i 1, 2, 3. Входные сигналы поступают из правого и левого микрофонов, а третий сигнал исхо- -дит от микрофона, установленного между правым и левым микрофонами, поэтому он содержит информацию, помогаю- .щую локализации звукового образа у слушателя. Устройство для записи содержит набор кодово-импульсных модулирующих шифраторов или АЦП 1-i (i 1, 2, 3) для выполнения выборок мгновенных значений аналоговых сигналов с частотой 47,25 кГц, например в ответ на строб-импульсы, поступающие от тактового генератора 3, и квантования фиксированных мгновенных значений аналоговых сигналов в 16- битные (разрядные двоичные цифровые сигналы. Квантованные звуковые сигналы запоминаются в элементах памяти 2-i. От блока 17 на уплотняющий по времени элемент памяти 2-4 поступает 16-битный цифровой видеоснгнал цветного неподвижного изображения. Для объединения звуковых и видеосиг-

0

5

о

5

0

5

0

5

налов с кадровыми синхронизирующими и избыточными сигналами от генераторов 7, 8 и 9 в кадр синхронизации из 130-битных цифровых слов колированные цифрами сигналы последовательно считываются из элементов 2-i, 2-4 мультиплексором 4 по тактовым сигналам, поступающим от контроллера 10 с частотой, которая выше той частоты, с которой они записывались. Кадровый синхронизирующий сигнал фиг.З) представляет собой 10-битное слово, мированное генератором 7, а избыточные сигналы содержат 23-битный код проверки циклической избыточности, формируемый генератором 8 контрольных кодов циклической избыточности, и 16-битные слова Р паритетности, формируемые генератором 9 слов паритетности. Генератор 7 запускается тактовыми сигналами, поступающими от контроллера 10, таким образом, что их выходы комбинируются с цифровыми звуко- и видеосигналами в формат, представленный на фиг.З.К комбинированным цифровым словам приставляется однобитный адресный код формируемым контроллером 10.

Выходной сигнал мультиплексора 4 поступает на частотный модулятор 5, где он подвергается модуляции, известной под названием модицифирован- ная частотная модуляция, и далее поступает на блок 6 оптической записи.

Сигнал цветного изображения преобразуется телевизионной камерой 12 с 625-строчным форматом в красный, зеленый и синий аналоговые основные цветовые сигналы, причем каждый сигнал формируется нечетным полем и четным полем, которые перемежены известным образом. Эти сигналы поступают на матрицу 13, где входные сигналы преобразуются в яркостный сигнал Y, первый цветоразностный сигнал R-Y и второй цветоразностный сигнал В-Y, которые соответственно подаются на АЦП 14-1, 14-2 и 14-3. Цветоразност- ные сигналы R-Y и B-Y формируются известным образом так, что каждая из их полос составляет 1/4 полосы яркост- ного сигнала, чем реализуются преимущества того, что человеческий глаз менее чувствителен к цветовой инфор- -мации, чем к яркостной. Яркостный сигнал, обладающий полосой 5 МГц, стробируется и его мгновенные значения квантуются в 8-битные цифровые

513

слова при 12 МГц АЦП 14-1 в ответ на стробирующие импульсы, поступающие от генератора 18-1, в то время как цветоразностные сигналы R-Y и B-Y индивидуально стробируются и их мгновенные значения квантуются в 8-битные цифровые слова из 3 МГц АЦП 14-2 и 14-3 в ответ на строб-импульсы, поступающие от генераторов 18-2 и 18-3

Цифровые яркостный и цветоразностные сигналы поступают на преобразователи 15-1, 15-2 и 15-3 соответственно со своими частотами стробирования и последовательно считываются с пониженной частотой 94,5 кГц таким образом, что цифровой яркостный сигнал может быть извлечен за интервал в 4 с и каждый цветоразностный сигнал Может быть извлечен за интервал в 1 с. Цифровые слова от преобразователей 15-i последовательно комбинируются в сумматоре 16 для образования последовательности уплотненных во времени (мультиплексированных) цифровых слов, которая поступает на блок 17 регистрации.

Цреобразователь 15-i содержит блок 20-i, обладающий некоторым bjHo- жеством ячеек, организованных в матрицу из строк и столбцов. Входной дешифратор 21-i и пара выходных дешифраторов 22-i-l и 22-1-2 подсоединены к блоку 20-i. Входной дешифратор 21-i принимает строб-импульсы от генератора 18-i для адресации запоминающих ячеек при записи нечетного поля в первую половину блока 20-i, а при записи четного поля - во вторую секцию, в результате чего информационные бц ты каждой строчной развертки запоминаются в соответствуюпщх ячейках столбца. Детектор 23-i подсоединен к выходу генератора 18-i для определения момента, когда все биты яркост- ного кадра оказываются запомненными в блоке 20-i и для переброса триггера 26-i в состояние сброса для отключения гененатора 18-i. В это же время триггер 27-i запускается для отпирания вентиля 28-i, чтобы обеспечить подачу считывающих импульсов от генератора 19 на выходные дешифрато- ры 22-1- и 22-i-2 одновременно.

Выходные дешифраторы 22-i-l и 22-i-2 соответственно сопоставлены с первой и второй половинами блоков 20-i для считывания нечетного и четного полей данных. Детектор 24-i сое-

1515

0

5

5

0

5

0

5

0

5

динен с выходом вентильного элемента 28 для подсчета пропускаемых вентилем импульсов для создания нечетного выхода дпя дешифратора 22-i-l и четного выхода для дешифратора 22-i-2. Нечетный выход детектора 24-i в исходном состоянии имеет высокий потенциальный уровень.Детектор 25-i соединен с выходом вентильного элемента 28-i для опознания момента, когда все биты яркостной информации оказываются считанными из блока 20-i, |чтобы сбросив триггер 27-i,прекратить поступление считывающих импульсов.

Поэтому каждый из сигналов развертывающих преобразователей представляет собой последовательность 8-бит- ных слов с частотой 94,5 кГц, которая ниже тех частот, с которыми производилось квартование в цифровые сигналы и которая пригодна для уплотнения (мультиплексирования) с 16- битными словами звуковых сигналов, появляющихся с частотой 47-25 кГц. Поэтому выходные сигналы преобразователей 15-i оказываются уплотненными по времени в сумматоре 16 и записанными блоком 17 регистрации, генератором 1 1 , I

Сигнал, записанный блоком 17, последовательно воспроизводится для создания цифровых яркостного и цвето- разностных сигналов 625-строчного формата. Последние поступают на элемент 2-4 и считываются из него по синхронизирующему сигналу, идущему от контроллера 10 с частотой 47,25 кГц для создания последовательности 16-битных слов и последовательно, комбинируются с трехканальными цифровыми звуковыми сигналами вместе с кодами кадровой синхронизации и циклической избыточности.

Блок 6 содержит лазер 37 для излучения лазерного луча на модулятор 38-1, к которому приложен компенсационный сигнал для устранения дрейфа и шумовых составляющих. Луч, исходящий из модулятора 38-1, отражается зеркалом 31-2 на светорасщепитель 45. Первый луч, разделенный светораспре- делителем 45, направляется на модулятор 38-2, где он модулируется сигналом, поступающим от генератора 7. Второй лазерный луч направляется на модулятор 38-3 и модулируется первым и вторым путевыми сигналами fp, и fp. поочередно появляюш 1мися синхронно с

7

вращением записывающего эталонного диска 39. Модулированный первый лазерный луч отражается зеркалом 31-3 на цилиндрические линзы Д4-1 и 44-2

и П1елевую диафрагму 29-2, где он становится прямоугольным, после чего этот луч проходит через выпуклую линзу 30-3 и фокусируется на эталонном диске 39 в виде прямоугольного поля 43. С другой стороны, модулированный второй лазерный луч, создающий круглое поле 42, пропускается через выпуклую линзу 30-2, щелевую диафрагму 29-1 и выпуклую линзу 30-1 и стано- вится круглым в сечении лучом, который отражается зеркалом 31-1, направляется на призму 32 поляризатора,где лучи совмещаются по оси и проходят через светоделительное зеркало 33 на трехгранную призму 36 и далее к ще:ле- вой диафрагме 29-3. Далее лучи фокусируются выпуклой линзой 30-4 на поверхности эталонного диска 39, который состоит из стеклянной подложки 40 и светочувствительного слоя 41, нанесенного на эту подложку. Эталонный диск 39 вращается с постоянной угловой скоростью.

Части лазерных лучей отражаются поверхностью эталонного диска 39, проходят через выпуклую линзу 30-4 и разделяются на два луча, из которых один направлен на блок 34, который наблюдает за отклонением лучей от правого тракта, а дургой направлен на блок 35, который наблюдает за расстоянием между двумя лучами на поверхности эталонного диска 39. Блоки 34 и 35 формируют управляющие сигналы, регулирующие положение цилиндрических линз 44-1 и 44-2 с целью минимизации рассогласования (ошибок).

Эталонный диск 39 обрабатывается известньм способом для получения оп- тического изображения, создаваемого падающими лучами, для образования последовательности микроскопических впадин вдоль спиральной дорожки.Использованием последовательности из- вестных способов можно получить матрицу по эталонному диску для массового тиражирования записанных дисков. В емкостных опознающих системах дисковая пластина 46 содержит проводя- щий материал, который образует электрод, и диэлектрический слой, на который накладьшается матрица для образования последовательности поперечных

t-j

IQ15 20 25зо45gQg35

Ш

158

впадин 47, располагающихся по спирали и несущих информационные сигналы, последовательность продольных впадин 48 и 49, несущих путевой сигнал. При воспроизведении дисковая пластина 46 помещается на поворотную платформу, вращающуюся со скоростью 900 об/мин, щтифт 50, имеющий электрод 51, скользит при этом по нескольким дорожкам. Штифт 50 закреплен на свободном конце кронштейна 53. Постоянный магнит 54, закрепленный на другом конце кронштейна 53, окружен катушкой 55 и компенсирующей дрожание катушкой 56, имеющей две катушечные секции, намотанные раздельно в том смысле, что они создают усилие притяжения или отталкивания, перемещающее кронштейн 53 в вертикальном направлении, в ответ на компенсирующий дрожание сигнал, поступающий на нее, для компенсации нерегулярностей поверхности. С другой стороны, катушка 55 создает усилие, которое перпендикулярно к магнитному потоку постоянного магнита 54, в ответ на сигнал путевого рассогласования, поступающий от блока 58, для перемещения штифта 50 горизонтально с целью удержания его на правильной дорожке.

Блок 57 содержит колебательный контур, резонансная частота которого изменяется в соответствии с изменениями емкости, которые возникают между дисковой пластиной 46 и электродом 51 штифта 50, генератор для подачи высокочастотного сигнала переменной частоты на колебательный контур, детектор для обнаружения амплитуды высокочастотного сигнала, которая изменяется в функции изменения резонансной частоты, и предусилитель для усиления выходного сигнала детектора. Выходной сигнал блока 57 поступает на демодулятор 60 для восстановления информационного сигнала, записанного на главной дорожке. Сигнал, об- наруженный блоком 57, также подается на блок 58.

Блок 58 извлекает путевые сигналы из сигнала, поступающего от блока 57, посредством частотного разделения, опознает амплитуду первого и второго путевых сигналов детектированием огибающей и сравнивает одну амплитуду с другой, формируя сигнал рассогласования для подачи на катушку 55.

С другой стороны, демодулирован- ный цифровой сигнал, формируемый демодулятором 60, поступает на блок 59, где информационные слова разбиваются на 16-битные слова и проверяется наличие ошибки по контрольному коду циклической избыточности, а если обнаруживается ошибка, то выполняется ее коррекция по битам паритет- ности. Видеосигнал поступает на преобразователь 61 строчного формата, где формат 625-строчной развертки преобразуется в 625-строчный формат. Сигнал, поступающий на преобразова- тель 61, представляет собой последовательность строчных сигналов поочередно появляющихся нечетных и четных полей, причем преобразование строчного формата начинается с момента, когда преобразователь 61 принимает сигнал на первой строке развертки

четного поля. 1

Преобразователь 61 строчного фор-

мата содержит блок 65 памяти 200, емкость которого равна одной строке, первый регулируемый аттенюатор 66-1, посредством которого входной сигнал масштабируется некоторым взвешивающим коэффициентом и подается на блок 65 и второй регулирующий аттенюатор 66-2, подсоединенный к выходу блока 65 для масштабирования выходного сигнала некоторым взвешивающим коэффициентом. Сумматор 67 соединен с вы- ходом регулируемых аттенюаторов 66f1 и 66-2 для формирования выходного 525-строчного формата. Контроллер 68 соединен с аттенюатором 66-1 и 66-2. Взвешивающие коэффициенты управляют- ся таким образом, что части последовательных строчных сигналов на нечетных и четных полях уменьшаются в одинаковой мере, и комбинируются в сумматоре 67 Так, что масштабированные части строчных сигналов оказываются соответствующими целым кратным (25/21)- развертывающей строке. Например, первая строка 525-строчного формата формируется масштабированием сигналов 625-строчного формата, которые занимают около 20% интервала первых строк нечетного и четного полей, в регулируемых аттенюаторах 66-1 и 66-2 и комбинированием их в суммато- ре 67. Вторая строка 525-строчного формата формируется масштабированием сигналов, которые занимают около 50% интервалов вторых строк нечетного и

четного полей, и комбинированием их в сумматоре 67.

Цифровые яркостный и цветоразност- ные сигналы 525-строчного формата, формируемые преобразователем 61, последовательно .записываются в преобразователи 62-1, 62-2 и 62-3 соответственно .

Сигналы, поступающие на преобразователи 62-i, обрабатываются способом который является обратным относительно способа работы преобразователей 15-i, для возврата сигнала к исходному чересстрочному формату.

Каждый из преобразователей 62-i (фиг.9) содержит блок 71-i памяти, пару входных дешифраторов 70-i-l и 70-1-2 и выходной дешифратор 72-i. Входные дешифраторы 70-i-l и 70-1-2 поочередно приводятся в действие выходными сигналами детектора 73-i,подсоединенного к выходу вентильного элемента 78-i. Он открывается по вьг ходному сигналу триггера 76-i, чтобы пропустить тактовые импульсы частотой 47,25 кГц от генератора 79 импульсов записи, когда триггер 76-i перебрасывается в установленное состояние детектором 75. Детектор 75 запускает входной дешифратор 70-1-1, позволяя ему принимать импульсы от вентильного элемента 78-1, когда яркостный строчный сигнал каждого иечетного поля подается на блок 71-1 и переключается на входной дешифратор 70-1-2, позволяя ему принимать импульсы, когда входной яркостный сигнал последовательно переходит на четное поле. Детектор 74-1 предназначен опознавать момент, когда все кадровые биты яр- костного сигнала оказываются записанными в блок 72-1, чтобы сбросить триггер 76-1, который прекращает поступление импульсов записи входные

дешифраторы 70-1-1 и 70-1-2. I

Сигнал от детектора 74-1 конца кадра также поступает на вход установки триггера 76-1-1, чтобы записать начало поступления импульсов записи на входные дешифраторы 70-1-1 и 70-1-2. В момент окончания one- рации записи преобразователем 62-3 детектор 74-3 сбрасывает триггер 76-3 и устанавливает триггер 77 для одно- временного запуска пары генераторов 80-1 и 80-2 импульсов считывания, которые соответственно формируют тактовые импульсы частотой 12 и 3 МГц.

Считывающие импульсы частотой 12 МГц поступают на выходной дешифратор 72-1 для инициации первоначального считывания всей информации нечетного поля и последующего считывания всей информации четного поля, причем считываемая информация представляет собой 8-битные слова, которые поступают на ЦАП 63-1. Одновременно считывающие импульсы частотой 3 МГц поступают на выходные дешифраторы 72-2 и 72-3 преобразователей 62-2 и 62-3 для первоначального считывания нечетных полей цветоразност- ных сигналов и последующего считывания четных полей, так чтобы выходные сигналы оказывались бы организованными в 8-битные слова, которые поступают соответственно на ЦАП 63-2 и 63-3. Когда все кадровые биты яркост- ного сигнала оказываются считанными из блока 71-1, детектор 75 подает выходной сигнал для сброса триггера 77, чтобы прекратилось поступление считывающих импульсов на преобразователи 62-i и установка триггера 76-1, что влечет возобновление описанного процесса.

Аналоговые яркостный и цветораз- ностные сигналы поступают на матрицу 64, где они перемножаются с импульсами кадровой и строчной синхронизации, поступающими от генераторов 52-1 и 52-2 для образования составного NTSC цветового телевизионного сигнала.

При воспроизведении 625-строчного PAL или SECAM сигнала преобразователь 61 строчного формата не используется. Вместо этого выход блока 59 непосредственно подсоединяется к преобразователям 62-i. ,1 .

Таким образом, видеосигнал, записанный предложенным способом, может быть воспроизведен телевизионной сис темой любого типа без существенной модификации схемной части. Кроме того, цветоразностные сигналы в одинаковой мере могут быть комбинацией G-Y составляющей и R-Y или B-Y составляющей так же, как и комбинацией 1 и Q сигналов.

Формула изобретения

образователей, последовательно соединенные мультиплексор, частотный модулятор и блок оптической записи, причем к входам мультиплексора подключены выходы соответственно генератора кадрового синхросигнала и генераторов контрольных кодов и слоев паритетности, входы первых двух аналого-

цифровых преобразователей являются входами звуковых аналоговых сигналов, а входы остальных трех аналого-цифровых преобразователей - входами трех аналоговых цветовых видеосигналов,

отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет записи дополнительной видеоинформации, введены матрицы, три преобразователя развертки, сумматор, блок регистрации и генератор низкочастотной синхронизации, причем выходы матрицы подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены через соот-

ветствующие преобразователи развертки к входам сумматора, выход которого через блок регистрации подключен к входу мультиплексора, выходы введенных трех генераторов подключены к уп-

равляющим входам соответственно первых, вторых и третьих аналого-цифровых преобразователей и преобразователей развертки, каждый преобразователь развертки содержит последова-

тельно соединенга 1е входной дещифратор, блок памяти и выходной дешифратор, а также блок управления, соответствующие выходы которого подключены к уп- fравляющим входам блока памяти, вход-

ному и выходному дешифраторам, при этом вход входного и выход выходного дешифраторов являются соответственно входом и выходом преобразователя развертки, управляющим входом которого

является вход блока управления.

модулятор и блок коррекции ощибок, матрицу, генераторы синхронизации и вспышки, выходы которых подключены к соответствующим входам матрицы, отличающееся тем, что, с це-

лью расщирения функциональных возможностей за счет воспроизведения дополнительной видеоинформации, введены генераторы импульсов записи и считывания, три преобразователя развертки.

/J,

ff-r

B Y

ij

2S31-J

/

fP О-ПВ-ПО-2 ЧЧ-2

32 30-3 29-г

33

47

vy

3J-2

37

}-

31-3

Фиг. 5

50

сриг.6

фуг. 7

Фие.З

75-/