Устройство записи видеоинформации Советский патент 1992 года по МПК H04N5/92 

сл С

Изобретение относится к видеотехнике. Целью изобретения является повышение качества воспроизведения видеоинформации путем снижения временных искажений. Поставленная цель достигается введением последовательно соединенных делителя частоты 9, формирователей импульсов облучения 11 и реверсивного счетчика 10, причем выход делителя частоты 9 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 10. 5 ил.

X

Ю

00

Јь о

Изобретение относится к приборостроению, в частности к видеотехнике, и может быть использовано для записи видеоинформации.

Известно устройство записи видеоинформации, в котором видеосигнал на магнитный носитель записывается в виде поперечных магнитных дорожек, образующих с краем ленты заданный угол.

Известно устройство, обеспечивающее воспроизведение видеоинформации с компенсацией временных искажений типа азимутальных ошибок.

Однако это устройство не позволяет осуществлять коррекцию временных искажений, вызванных растяжением магнитной ленты при переходе от записи к воспроизведению в момент коммутации видеоголовок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство записи/воспроизведения видеоинформации, включающее в себя в канале записи последовательно соединенные источник qnrHana и аналого-цифровой преобразователь, последовательно включенные цифро-аналоговый преобразователь, частотный модулятор и усилитель, по- следовательно соединенные опорный генератор и запоминающее устройство, причем выход опорного генератора соединен также с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход усилителя соединен с входом блока вращающихся головок.

В известном устройстве в режиме записи телевизионный сигнал с помощью построчного коммутатора распараллеливается на два запоминающих устройства объемом информации на 1/2 телевизионного поля, а затем поочередно из каждого запоминающего устройства подается на ЧМ-модулятор и видеоголовки. В режиме воспроизведения эти блоки используются для обработки воспроизводимого сигнала. При этом демоду- лированный ЧМ-сигнал поочередно записывается в два запоминающих устройства, каждое из которых имеет объем, равный 1/2 телевизионного поля. Выходной телевизионный сигнал формируется путем выборки информации из запоминающих устройств с частотой телевизионных строк. Известное устройство обеспечивает смещение искажений изображения типа азимутальных ошибок или искажений, связанных с растяжением магнитной ленты и проявляющихся в моменты коммутации видеоголовок, в верхнюю и нижнюю части экрана.

Недостатком известного устройства является наличие на изображении указанных временных искажений, смещенных на края

экрана и присутствующих на нём, что снижает качество воспроизведения видеоинформации.

Цель изобретения - повышение качества воспроизведения видеоинформации путем уменьшения временных искажений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство записи видеоинформации, включающее в себя блок вращающихся го0 ловок, усилитель, частотный модулятор, опорный генератор, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, запоминающее устройство и источник сигнала, причем выход источника сигнала соединен

5 с входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого подключен к выходу опорного генератора и к управляющему входу запоминающего устройства, выход цифроаналогового преобразователя

0 соединен через последовательно соединенные частотный модулятор и усилитель с входом блока вращающихся головок, введены делитель частоты, реверсивный счетчик и формирователь импульсов обнуления, при

5 этом выход опорного генератора подключен к тактовому входу реверсивного счетчика, N выходов которого соединены с N адресными входами запоминающего устройства, М выходов которого подключены к М входам

0 цифроаналогового преобразователя, причем первый выход блока вращающихся головок соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика и к входу фор5 мирователя импульсов обнуления, выход которого соединен с входом обнуления реверсивного счетчика, М выходов АЦП подключены к М информационным входам запоминающего устройства, а второй выход

0 блока вращающихся головок является выходом устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства записи видеоинформации; на фиг.2 - схема блока вращающихся головок; на

5 фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.4 - сигналограм- ма расположения видеодорожек на магнитной ленте при работе устройства; на фиг.5 - укрупненная сигналограмма, поясняющая

0 принцип азимутальной записи.

Устройство записи видеоинформации (фиг.1) содержит блок 1 вращающихся головок (БВГ), усилитель 2, частотный модулятор 3, опорный генератор 4, аналого-цифровой

5 преобразователь (АЦП) 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) б, запоминающее устройство 7, источник 8 сигнала, делитель 9 частоты, реверсивный счетчик 10 и формирователь 11 импульсов обнуления. Блок 1 вращающихся головок, в свою очередь, состоит из блока видеоголовок 12 и датчика 13 оборотов (фиг.2).

При этом выход источника 8 сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 5, тактовый вход которого подключен к выходу опорного генератора 4 и к управляющему входу запоминающего устройства 7. Выход цифроаналогового преобразователя 5 соединен через последовательно соединенные частотный модулятор 3 и усилитель 2 с входом блока 1 вращающихся головок 1. Выход опорного сигнала генератора 4 подключен к тактовому входу реверсивного счетчика 10, N выходов которого соединены с N адресными входами запоминающего устройства 7. М выходов последнего подключены к М входам цифро- аналогового преобразователя. Причем первый выход блока 1 вращающихся головок соединен с входом делителя 9 частоты, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 10 и к входу формирователя 11 импульсов обнуления, выход которого соединен с входом обнуления реверсивного счетчика. М выходов аналого-цифрового преобразователя 5 подключены к М информационным входам запоминающего устройства 7, а второй выход блока вращающихся головок является выходом устройства.

Устройство может быть реализовано на стандартных элементах, в частности АЦП 5 может быть выполнен на базе ИС КРП08ПВ1; ЦАП 6 может быть выполнен на базе ИС КР1Ю8ПА1; в качестве ЗУ 7 может быть использовано динамическое оперативное запоминающее устройство на базе ИС серии КР 565 РУ5; реверсивный счетчик 10 может быть выполнен на основе ИС КР155ИЕ17; делитель 9 частоты может быть выполнен на основе D-триггера КР155ТМ2, включенного в режиме деления на два; формирователь 11 импульсов обнуления счетчика 10 выполнен на основе ИС КР155АГ1.

Устройство записи видеоинформации работает следующим образом.

Входной видеосигнал, подлежащий записи с выхода источника 8 сигнала, поступает на информационный вход АЦП 5, на М выходах которого под действием тактовых импульсов FT, поступающих с выхода опорного генератора 4 на тактовый вход АЦП 5 (фиг.За), формируются М-разрядные цифровые коды отсчетов входного видеосигнала. Тактовая частота FT с выхода опорного генератора 4 имеет форму меандра и используется также для тактирования реверсивного счетчика 10 и управления режимами (запись-считывание) запоминающего устройства (ЗУ) 7. С выходов АЦП 5 М-разрядные

цифровые коды параллельно поступают на информационные входы ЗУ 7, к N адресным входам которого подключены N выходов реверсивного адресного счетчика 10. При этом

разрядность управляющего кода определяется так

М I092 К,(1)

где К - количество ячеек (бит) ЗУ 7.

Реверсивный счетчик 10 работает в режиме счета до К. При включении устройства на входах счетчика 10 и соответственно на адресных входах ЗУ 7 устанавливается N- разрядный код начального адреса, который определяется состоянием на выходах реверсивного счетчика 10 в момент включения (в процессе реализации может быть введено принудительное обнуление счетчика 10).

В момент прихода переднего фронта тактовых импульсов FT на выходах АЦП 5

появляется очередной отсчет в виде М-раз- рядного цифрового кода, которому соответствует определенный адрес, установленный на адресных входах ЗУ 7 этим же фронтом. Поступая на управляющий вход ЗУ 7, меандр тактовой частоты FT напряжением высокого уровня устанавливает его в режим считывания. Поскольку трактирование системы осуществляется передним фронтом опорных импульсов сразу же после установки адреса, то из соответствующей ячейки ЗУ 7, независимо от состояния на информационных входах, считывается информация, появляющаяся затем на выходах ЗУ 7. Через

время, определяемое величиной п ,. . на

Ј.

управляющем входе ЗУ 7 появляется напряжение низкого уровня; соответствующее режиму записи в ЗУ 7. Информация, которая была установлена на М информационых входах ЗУ 7 передним фронтом тактовых импульсов, заносится в освободившуюся ячейку.

Таким образом, на выходной шине ЗУ 7 цифровые отсчеты появляются с частотой FT. Объем ЗУ 7 данном случае определяется выражением:

К М п Т стр.-FT,(2)

где М - разрядность цифрового преобразователя;п - число строк в сегменте;

Тстр длительность телевизионной строки;

FT - частота дискретизации.

На вход делителя 9 частоты подается последовательность импульсов, следующих с частотой fg и формируемых на выходе системы автоматического регулирования (не показана) после вхождения в синхронизм с входным видеосигналом блока 1 вращающихся головок (БВГ)(Фиг.Зб). Эти импульсы в системе автоматического регулирования формируются из сигнала датчика 13 оборотов, причем частота следования импульсов определяется числом оборотов блока виде- оголовок (фиг.2) в единицу времени, а половина периода этой частоты - соответствует

времени одного сегмента видеоинформации ta. На выходе делителя 9 частоты, рабо- тающего в режиме деления на два, формируются импульсы в форме меандра, период следования которых определяется величиной 4ta. Это переменное напряжение, поступая на управляющий вход ревер- сивного счетчика 10, используется для его реверсирования (фиг.Зв). Высокий уровень напряжения на управляющем входе счетчика 10 соответствует режиму прямого счета, а низкий - режиму обратного счета (ревер- су). На входе формирователя 11 импульсов обнуления из импульсов, поступающих с выхода делителя 9 частоты в момент перепада напряжения на входе с низкого уровня на высокий, т.е. по переднему фронту, форми- руются короткие импульсы, используемые для обнуления счетчика 10. Эти импульсы позволяют осуществить синхронизацию процесса адресации ЗУ 7 с процессом нанесения магнитных дорожек на ленту.

Таким образом, один раз за два оборота блока видеоголовок 12 осуществляется принудительное обнуление счетчика 10 в моменты входа видеоголовок в контакт с магнитной лентой. Это позволяет осуществ- лять реверсирование видеоинформации в определенные моменты, соответствующие началу магнитной дорожки. Кроме того, периодическое обнуление адресного счетчика 10 позволяет исключить накопление оши- бок в адресации, которые могли бы возникнуть, например, при кратковременном сбое питания. Управление режимом реверсирования счетчика 10 в данном случае позволяет производить инверсию во времени каждого второго сегмента видеоинформации, так как подлежащие инверсии сегменты записываются в ЗУ 7 по возрастающим адресам, а считываются - по убывающим. Сегменты, не изменяющие своего располо- жения во времени, записываются в ЗУ 7 по тем же адресам, по которым осуществляется считывание. В результате на информационных выходах ЗУ 7 появляется последовательность цифровых отсчетов ви- деосигнала, причем видеоинформация, подлежащая регистрации, на каждой второй магнитной дорожке инвертирована во времени.

Далее цифровые отсчеты видеосигнала поступают на информационные входы ЦАП 6, на выходе которого формируется аналоговый видеосигнал. В частотном модуляторе 3, на вход которого поступает сигнал с выхода ЦАП 6, осуществляется перенос спектра видеосигнала в высококачественную область путем частотной модуляции несущей. Частотно-модулированный сигнал с выхода частотного модулятора 3 поступает на вход усилителя 2, в котором усиливается до определенного значения и поступает на БВГ 1 для записи на магнитную ленту. Наклон БВГ 1 и угол его охвата магнитной лентой выбирается из тех соображений, чтобы видеоинформация записывалась на магнитную ленту в виде магнитных дорожек, образующих с краем ленты заданный угол. При этом смежные сегменты видеоинформации располагаются на ленте таким образом, что начало последующего сегмента располагается на одном краю ленты с окончанием предыдущего.

В устройстве записи видеоинформации вращение БВГ 1 осуществляется в.одном направлении и смежные магнитные дорожки записываются в одном направлении. При этом, однако, за счет использования ЗУ 7, обеспечивающего инвертирование во времени соответствующих сегментов информации, возможно расположить их на магнитных дорожках определенным образом.

Рассмотрим процесс устранения временных искажений.

Известно, что для перемещения магнитной ленты, охватывающей барабан блока вращающихся головок, создается механическая разность натяжений ленты на выходе и входе барабана. Эта разность натяжений уравновешивается силой трения, вследствие чего, по мере движения ленты по барабану БВГ, натяжение ленты экспоненциально увеличивается: и а

F FBX( (e -1)),(3)

где (.1 - коэффициент трения;

а- угол охвата барабана БВГ магнитной лентой.

Поскольку упругие деформации ленты пропорциональны ее натяжению, то относительное удлинение ленты определяется, как

AL-L(я

i Е (4)

где F - натяжение ленты Н/мм2,

Е - модул ь упругости ленты Н /мм ), то в начале магнитной дорожки растяжение ленты мало, а к ее концу возрастает. При этом, в начале магнитной дорожки растяжение ленты практически определяется величиной FBX, тогда как на выходе блока, т.е. в конце магнитной дорожки, растяжение в значительной мере зависит от коэффициента трения fi , изменяющегося под действием температуры и влажности окружающей среды, а также зависящего от чистоты поверхности и являющегося в общем-случае функцией времени. Естественно, что при переходе от записи к воспроизведению неизбежно будет происходить растяжение ленты, т.е. изменение длины магнитных дорожек, которым в конечном счете и определяется величина скачка фазы синхроимпульсов в момент коммутации видеоголовок. В силу неспособности системы строчной развертки видеоконтрольного устройства скомпенсировать этот скачок врз- никают временные искажения изображения. Скачок фазы возникает при воспроизведении в момент переключения магнитных видеоголоеок, находящихся на разных краях магнитной ленты: одна из них находится на входе ленты на блок, а другая - на выходе.

В отличии от известных предлагаемое устройство позволяет осуществлять запись видеоинформации на магнитную ленту таким образом, что начало последующего сегмента видеоинформации располагается на одном краю ленты с окончанием предыдущего (каждый сегмент соответствует одной магнитной дорожке). В данном случае растяжение магнитной ленты приводит к одинаковому изменению длины соседних телевизионнных строк, расположенных на соседних магнитных дорожках на одном краю ленты. Таким образом, при переходе с одной магнитной дорожки на другую в процессе воспроизведения не возникает скачка фазы строчных синхроимпульсов.

Для сохранения высокой плотности записи в известном устройстве применяется азимутальная запись двумя магнитными головками, однако смещение видеоголовок в процессе воспроизведения со своих дорожек приводит к фазовым сдвигам, имеющим противоположные знаки для соседних сегментов видеоинформации (ф иг.ба). Если предположить, что головки при воспроизведении смещаются от центра дорожки, то для головки А временная ось сигнала воспроизведения продвигается на At, а временная ось сигнала, воспроизводимого головкой В, опаздывает на такую же величину At. В этом случае в воспроизводимом сигнале происходит изменение направления сдвига временной оси в каждом поле. На экране ВКУ это проявляется в виде искривления вертикальных линий в момент коммутации

видеоголовок, причем величина этих искажений во многом определяется характеристиками схемы автоматической подстройки

-частоты строчной развертки.

Предлагаемое устройство позволяет ус гранить временные искажения при сохранении высокой плотности записи. Поскольку информация на смежных магнитных дорожках расположена во встречных направлени0 ях, то смещение временной оси на At, имевшее место в известном устройстве и изменявшееся на противоположное в каждом сегменте, в данном случае имеет один знак (смещается, например, только вперед)

5 (фиг.56). При этом в момент коммутации видеоголовок смещения вертикальной оси не происходит, поскольку постоянный набег временной оси в обоих сегментах позволяет системе строчной развертки ВКУ, однажды

0 настроившейся на сдвиг, постоянно отслеживать его.

Технические преимущества предлагаемого устройства заключаются в повышении качества воспроизведения видеоинформа5 ции путем уменьшения временных искажений, а также в снижении габаритно-весовых показателей; что будет способствовать повышению качества видеоаппаратуры. Формула изоб ретенйя

0 Устройство записи видеоинформации, содержащее блок вращающихся видеоголовок, последовательно соединенные источник сигнала и аналого-цифровой преобразователь, последовательно вклю5 ченные цифроаналоговый преобразователь, частотный модулятор и усилитель, последовательно соединенные опорный генератор и запоминающее устройство, причем выход опорного генератора соединен с вторым

0 входом аналого-цифрового преобразователя, выход усилителя соединен с входом блока вращающихся видеоголовок, отличающееся тем, что, с целью повышения качества воспроизведения видеоинформа5 ции путем снижения временных искажений, в него введены последовательно соединенные делитель частоты, формирователь импульсов обнуления и реверсивный счетчик, причем вход делителя частоты соединен с

0 первым выходом блока вращающихся головок, выход- с вторым входом реверсивного счетчика, третий .вход которого соединен с выходом опорного генератора, N выходов реверсивного счетчика соединены с N ад5 ресными входами запоминающего устройства, М входов которого соединены с М выходами аналого-цифрового преобразователя, а второй выход блока вращающихся головок является выходом устройства записи видеоинформации

4

Запись б) Г- 1I

AL Фиг

ФИГ. 3

ФИГ. 4