专利名称:具有带状磁记录介质的录象机的制作方法
本发明涉及一个具有带状磁记录介质的录象机，在该机中，把色度信号从解调了的彩色全电视信号中分离出来后，转换为频率比标准色度付载波频率低的载波信号;把全电视信号进行频率调制;把降低了载频的色度信号与调频的全电视信号之和通过磁头系统存贮在记录介质上，在重放时，通过磁头系统从该介质上读出后转换回彩色全电视信号。该机还带有控制电路，它用于控制磁记录介质和磁头系统的马达。
现在通常用的三种录象机系统，VHS、Video 2000和Betamax，正是以上述的方式构成的。对于VHS系统，在逐行倒相制(PAL)中，“低”色度付载频为627KHZ;而在美国国家电视系统委员会(NTSC)的制式中，这个频率为629KHZ;这两个“低”色度付载频率分别为PAL和NTSC制式的水平扫描频率的40和40、125倍。在重放中，这些载频与各自的水平扫描频率的耦合使它能补偿带速偏差甚至能达到使原色度付载波频率的同相再生的精确程度。
因此，很明显，在录象机中除了电视中常用的电路外还需要附加电路。在通常的录象机中，这些附加电路主要由分立元件构成，只有少量的执行模拟信号处理功能的单块集成电路。本发明的总目的是提高集成度，即运用对三种彩色电视制式，PAL、NTSC和SECAM都适用的新型统一电路的设计思想，来增加应用单片集成电路的范围，也就是说只需进行少量修改就可适用于各自制式的电路设计思想。具体来说，这些修改只对总体电路设计有很少的影响，于是可给出一个对三种彩色电视制式都适用的最佳电路设计思想。
本发明的解决方案是基于这样的设计思路，用高速数字电路来执行各种录象机系统中的信号处理，但不是将这些数字电路的输出信号以数字的形式存贮在磁带上，而是，在存贮之前将这些数字信号转换回相应的模拟信号。根据本发明，第一模数转换器对所有三种彩色电视制式给出一个固定频率的取样信号。本发明的另一个基本设计思路是，在色度频道中的数字信号处理，对所有三种彩色电视制式都是在一个固定的付载波频率上进行的，这个付载波频率是取样频率的整数次谐波。
于是录象和重放过程中的信号处理都是由数字电路完成的，这使得录象机的集成度可以大大提高。
现在，通过参照附图来详细说明本发明和它的其它优点。
图1是本发明总电路的实施方案的方框图;
图2是本发明的色度电路实施方案的方框图;
图3是本发明的视频信号处理电路实施方案的方框图;
图4是图3电路中所需的数字频率检波器的最佳实施方案的方框图;
图5是为处理SECAM信号在图2电路中需要的附加分电路的框图;
图6表示一个最佳第一标准带通滤波器的方框图和频响曲线;
图7表示一个最佳信号形成带通滤波器的方框图和频响曲线;
图8表示一个最佳的第一插入器的方框图和频响曲线;
图9是一个最佳的正弦波产生器的方框图。
图1以框图形式表示了本发明的总体实施方案。通过第一转换开关u1，高速模数转换器aw的模拟输入，在录象方式R时与彩色全电视信号输入fse相连，或者在重放方式P时与磁头系统KS的双向放大装置ZV的输出相连。这里，以两个磁头简略表明了磁头系统KS。由于模数转换器aw是高速的，最好采用瞬时(flash)转换器，它的输出给出了以取样信号fc的脉冲重复频率FC为速率的多位并行数字字。取样信号fc由取样振荡器os产生，对所有三种彩色电视制式PAL、NTSC和SECAM，该振荡器都振荡在一个固定的频率上。在最佳实施方案中，这个频率是在大约从18MHZ到20MHZ的范围内，例如，18MHZ。
在录象方式R，出现在模数转换器aw的输出端的数字字代表了数字化的彩色全电视信号fs′。在三个高速数字电路db、dc和dm中处理这个信号，这些数字电路相互联系并且至少是部分地并行处理信号。数字电路db主要处理全电视信号，并从视频信号中分离出同步信号，因此它的输出给出纯粹的数字亮度信号LS。它还从彩色全电视信号fs′中分离出色度信号cs。在数字电路dc中按照相应的制式处理色度信号。数字电路dm接受馈给的校正信号cr，提供磁头马达和磁带驱动装置的控制信号Sm。这三个快速数字电路db、dc、dm也都是由固定频率的取样信号同步的。
图1还表明了由取样信号fc同步的控制单元Se与录象机控制键的连接，并把从控制键来的信号或命令传输到高速数字电路db、dc、dm。
db和dc两个数字电路的输出分别连接到第二数模转换器dw2和第一数模转换器dw1，模拟加法器aa把数模转换器和dw2的输出信号相加，形成上述的存入磁介质的模拟信号。在录象方式R，模拟加法器aa经第二转换开关u2连接到放大器ZV。通过线VL数字电路db依据录象机的工作方式是录象还是重放可以控制放大器ZV的增益特性。在重放方式P，模数转换器aw的输入经过第一转换开关u1连接到放大器ZV，同时，模拟加法器aa的输出经过第二转换开关u2连接到彩色全电视信号的输出端fsa。
在图1的表示中，对模拟信号传输线和数字信号传输线做出了区分。前者以通常的实线画出;后者以带状表示，代表总线，它至少包括与要处理的数字字的位数的一样多的并行导线。
图2以框图形式表示色度信号处理电路的一个实施方案。为了叙述的完整清楚，在电路图中信号通道从模数转换器aw开始，信号从转换开关u1加到模数转换器aw。图2的电路既适用于录象方式也适用于重放方式，只是改变一些个别的操作参数而不是信号的流通方向。
模数转换器aw的输出端与第一和第二数字乘法器m1和m2的第一输入端连接，乘法器m1和m2的第二输入端分别连到第一频率可置可控数字正弦波发生器sg1的余弦输出端ca和正弦输出端sa。通过一个产生与第一90°数字相移器h1的延迟相等的第一数字延迟组件V1，把第一乘法器m1的输出连接到第一数字加法器a1的第一输入端;而通过第一90°相移器h1，把第二乘法器m2的输出连接到第一数字加法器a1的第二输入端。对于VHS系统，在录象方式R，第一正弦波发生器sg1的频率设置输入端fe为第一数字信号ds1，这个频率等于取样频率FC的四分之一与各自的色度付载波频率之差;在重放方式，输入端fe为第二数字信号ds2，这个频率等于取样频率FC的四分之一与行频的一定倍数之和，在NTSC制式中这倍数为40，而在PAL和SECAM制式中这倍数为40、125。于是，根据传输的电视信号的不同彩色电视制式，使相应的色度付载波频率或行频进入第一正弦波发生器sg1。图2里的两个寄存器r1，r2表示了这一过程，r1和r2根据从输入端标明的三种不同制式PAL、NTSC、SECAM中所选择的制式来计算、存贮数字信号ds1，ds2并把它们给出。再把行同步脉冲SS输给第二寄存器r2。在录象和重放方式，对于正弦波发生器sg1、sg2，数字信号ds1、ds2的不同使用，是以第三和第四电子转换开关u3和u4来完成的。
在Video 2000和Betamax系统中，必须根据各自的“低”色度付载波频率来选定数字信号ds1、ds2。
由两个乘法器m1、m2，延迟部件v1，90°相移器h1，加法器a1和数字正弦波发生器sg1组成的分电路代表一个数字正交混频器，对于所有三种彩色电视制式，这混频器将彩色全电视信号的色度付载波频率改变成取样频率FC的准确的四分之一。在图2的实施方案中，这个取样频率FC就是付载波频率Zt。
加法器a1的输出连到标准带通滤波器nb1的输入，滤波器nb1的通带是根据各个彩色电视制式设置的。如寄存器r1和r2一样，标准带通滤波器nb1也有一个设置输入端，为了简化未在图2中画出。通过数字抽样器dZ(decimator)，把标准带通滤波器nb1的输出连接到第三乘法器m3的第一输入端，dz的取样频率f1为取样频率FC的三分之一。第三乘法器m3的输出连到数字信号形成带通滤波器fb的输入端，fb的输出经过数字梳状滤波器kf连接到第一数字内插器ip1的输入端，内插器ip1由时钟信号fc同步。在录象方式，开关es接通，以使数字梳状滤波器kf仅在重放方式P时工作。
抽样器dz和第一内插器ip1的作用是使处理色度信号分电路在一个更合适的较低的时钟频率f1之下工作，而不是在高的取样频率FC。其结果，使这些处理工作有足够的时间，并大大地减少了梳状滤波器所需的电路数量。
通过第二数字标准带通滤波器nb2和延迟量等于第二90°相移器h2的第二数字延迟组件v2，把内插器ip1的输出连接到第四数字乘法器m4的第一输入端，并通过第二标准带通滤波器nb2把内插器ip1的输出连接到第二90°相移器h2的输入端，第二相移器h2的输出连接到第五数字乘法器m5的第一输入端。把第四和第五乘法器m4和m5的第二输入端分别连接到第二频率可置正弦波发生器sg2的余弦输出端ca和正弦输出端Sa，而m4和m5的输出端经过第二加法器a2输给第一数模转换器dw1的输入。
在录象方式R，第二正弦波发生器sg2的频率设置输入fe为第二数字信号ds2;在重放方式P，频率设置输入fe为第一数字信号ds1。
正如模数转换器aw后的对应分电路v1、h1、m1、m2、a1和sg1一样，延迟组件v2、90°相移器h2、两个乘法器m4和m5、加法器a2和正弦波发生器sg2，这些也形成了一个正交混频器。两个混频器的不同在于先前描述的混频器分电路的排列是第二个混频器分电路排列的镜象，这一点可以说这是本发明的重要特征，这大大地简化了色度通道的全部电路，因为，否则就需要能转换的复杂滤波器。而在常规设计的由分电路v2、h2、m4、m5、a2和sg2组成的第二正交混频器中，首先产生相位差正好为90°的两个待混频信号，然后分别与来自正弦波振荡器sg2的余弦波和正弦波混频，最后相加起来;而第一正交混频器首先将输入信号分别与来自正弦波振荡器的正弦波和余弦波混频，且仅在此时，从余弦相乘信号中产生正交信号。
除了频率设置输入端fe以外，第一正弦波发生器sg1还具有相位控制端fr，fr与数字锁相环路pr的输出端相连。数字锁相环路pr把数字行同步信号SS与来自数字行偏转振荡器h。的信号进行比较。因此，正弦波发生器类似于一个模拟锁相环路(PLL)振荡器，且它的频率稳定度相当于常规的晶体振荡器。
第三乘法器m3的第二输入端与数字自动彩色控制级ac的输出端相连，ac的信号输入端连接到梳状滤波器kf的输出端，ac的时钟输入为行同步脉冲SS。
彩色控制级ac将彩色同步信号的幅度保持为恒定值，以使在录象时获得最佳电平控制，在重放时补偿幅度波动，例如磁带性能变化引起的幅度波动。它还根据不同的彩色电视制式来提高或降低彩色同步信号的幅度。
录象机通常具有两个磁头，交替地与记录介质接触。在彩色控制级ac中，分别地确定两个磁头的控制参数，以补偿两个通道的系统差别。为此，给彩色控制级输入一个附加信号(未画出)指出正在与磁带接触的磁头。
工作在降低了的取样频率f1的信号形成带通滤波器fb，在色度支路中，建立一个准确的标准通带特性;而带通滤波器nb1只起一个精略预选的作用，因而易于实现。
在重放时，梳状滤波器kf增加了记录介质相邻磁迹间的串扰衰减;在录象时，采用色度信号逐行相位改变的通常方法来增加这个串扰衰减。根据不同的电视制式，色度信号相位的逐行改变以如此方式进行，即在重放时，使串扰分量在一个适当的梳状滤波器中刚好互相抵消。在图2中，录象时，这些相位改变是通过在正弦波发生器sg2的频率设置输入端fe上加上一个适当的信号产生的;重放时，通过在正弦波发生器sg1的频率设置输入端fe加上一个对应的信号来抵消这个相位改变。
图3表示视频信号处理电路的一个实施方案方框图。它与色度信号处理电路不同，不可能用一个单一的通道来解决录象和重放这两个任务。第一分通道r用于录象R，而第二分通道P用于重放。取样信号还是信号fc，它的固定频率FC最好大约在18至20MHZ的范围内，模数转换器aw还是位于信号通道的始端。除了控制图2的乘法器m1、m2以外，还把模数转换器aw的输出馈给第五电子转换开关u5，开关u5根据所选择的工作方式是R或P来确定信号去分通道r或去分通道P。
在分通道r中，模数转换器aw的输出加到了低通滤波器tp的输入，tp的上限截止频率为3MHZ，tp的输出进入数字同步分离器级ha，并经过数字预加重和限幅器级Pb进到数字压控振荡器Vo的输入端，振荡器Vo作为一个频率调制器。把第三数字信号ds3输给数字压控振荡器Vo，ds3根据不同的电视制式来确定振荡器的载波频率。振荡器Vo的输出经过第一数字高通滤波器hp1和第六电子转换开关u6连接到第二数模转换器dw2的输入，滤波器hp1的低截止频率大约为1.5MHZ。
在第二分通道P中，通过转换开关u5把模数转换器aw的输出信号加到第二数字高通滤减器hp2，hp2的低截止频率大约为1.5MHZ。hp2的输出与第二数模转换器dw2的输入端耦合，在图3的特定实施方案中，这一耦合的实现如下，频率检波器fd的输出端连接到数字抽样(decimating)低通滤波器dt的输入，dt的上限截止频率大约为3MHZ，并把带有一半取样频率FC/2的时钟信号f2加到低通滤波器dt，于是数字字以这个时钟速率f2出现在滤波器dt的输出。跟着数字抽样低通滤波器dt的是数字去加重和降噪级du，du的输出经过第七电子转换开关u7的第一输入输出通路连接到第三加法器a3的第一输入端，并经过第七电子转换开关的第二输入输出通路连接到数字相关器KL的第一输入端。相关器KL的第二输入连接到第三加法器a3的输出端，相关器KL的输出连到加法器a3的第二输入端。转换开关u7的输出还与延迟级VS的输入连接，延迟VS提供的延迟等于该电视制式的一个行周期。以取样信号fc同步的第二数字内插器ip2连接到第三加法器a3的输出端，经过第六电子转换开关u6，内插器ip2的输出连接到第二数模转换器dw2的输入端。转换开关u7的控制输入端连接到失落检测器dk的输出端，dk的输入是通过第二高通滤波器hp2激励的。
失落检测器dk是一个比较电路，当输入电平低于一个预定值时，它启动转换开关u7，用来自延迟级VS的前一扫描行的信号来代替这来自记录介质的弱的，噪声很大的信号。
降低噪音也是由相关器KL完成的。在这个常规电路中，逐行扫描线信号的微量偏移产生的噪音是通过滤波器来降低的，当偏移大时，把滤波器的移动检测器断开，以防止由高速垂直图象变化产生的干扰。
图4表示图3的频率检波器fd的最佳实施方案的方框图。这检波器的输入经过第三延迟组件V3和第一数字绝对值级bb1连接到减法器st的减数输入端S和电子多路中间开关kr的第一信号输入端，第三延迟组件V3的延迟量等于第三90°数字相移器h3。第三90°数字相移器h3位于频率检波器的输入端和第二数字绝对值级bb2的输入端之间。第二数字绝对值级bb2的输出端连接到减法器st的被减数输入端m和多路中间开关Kr的第二信号输入端。开关Kr的控制输入端连接到减法器st的符号输出端Va，Kr的两个信号输出端分别连到数字除法器d的被除数输入端dd和除数输入端dr，除法器的输出连接到只读存贮器rm的地址输入端，只读存贮器rm存贮着第一个半象限的反正切值。
把第三延迟组件V3的输出信号和第三90°相移器h3的输出信号的最高有效位分别给到第一异或组件ex1的第一和第二输入端，异或组件ex1的输出加到第二异或组件ex2的第一输入端，第二异或组件ex2的第二输入端连接到减法器st的符号输出端。
只读存贮器rm的每个输出连到第一多路反相器Vi1中的一个反相器，多路反相器Vi1的诸输入端连接到第一多路开关vu1的各个开关的第一输入端。这些开关的第二输入端连接到多路反相器Vi1的输出端，这些开关的共同控制输入端连接到第二异或门ex2的输出端，而第一多路开关的vu1的输出端连到数字微分器dg。
多路开关vu1输出信号位中的高位一边，通过第二异或组件ex2的输出补充以后作为次较高位，第一异或组件ex1的输出作为次最高位，而把第三延迟组件V3输出信号的符号位作为最高位。多路开关vu1的输出接到数字微分器dg。
中间开关kr以这样的方式由减法器st的符号输出端va来控制，把一个信号一直加在除法器d的被除数输入端dd，这个信号小于或最多等于在除数输入端dr的信号，以使除法器d有一个固定位数的输出，它不可能有相反的情况，而是说，如果允许一个较大的数被一个较小的数来除，在极限的情况下可能达到无限。通过两个绝对值级bb1和bb2，延迟组件V3和90°相移器h3的输出信号去掉了它们的符号。由于这个结果和刚刚描述过的对除法器d的措施，只读存贮器rm只需包括在第一个半象限，即，从0°到45°的那些反正切值。因此使只读存贮器的容量减到最小。
通过两个异或组件ex1和ex2，把需要补充到360°角的存贮单元数也加到了只读存贮器rm的输出信号中。多路开关VU1的输出给出了要进行频率检测的输入信号的相位检测信号，通过微分器dg从这个相位检测信号中获得频率检测信号。
不是通过分电路V3、h3产生两个相位正交的信号，而是通过奇次横向(transversal)滤波器获得这些信号。这个奇次是很重要的，因为，如果滤波器的次数给定，频带与横向滤波器的时钟频率的 1/4 对称时，在它的频响特性中有一个特别小的振幅误差。
分电路V3和h3的输入为8位，在中间开关kr以后为7位，输出为10位。在上述情况下，图4的频率检波器的Mos集成电路所需的芯片面积估计为6mm2。
图5表示包括处理SECAM信号的附加分电路的图2装置的一个实施方案。第一数字滤波器df1连接到第一标准带通滤波器nb1的输出端，滤波器df1的特性可以从录象时的钟形变换为重放时的倒钟形，为简单未把这个特性表示在图5中。附加数字频率检波器fd′连接到第一数字滤波器df1的输出，检波器fd′之后为数字频率调制器fm，调制器fm的频率偏可从录象时的第一值变换为重放时的第二值。仅在色度信号存在的期间，通过水平同步脉冲ss启动调制器fm。频率调制器fm之后是第二数字滤波器df2，滤波器df2的特性可从重放时的钟形变换为录象时的倒钟形(图中未画出变换特性)。在SECAM制式时，滤波器df2的输出端经过第8电子转换开关u8的第一输入输出通路连接到第二标准带通滤波器nb2的输入端;在PAL或NTSC制式时，转换开关u8的第二输入输出通路将第一内插器ip1的输出端与第二标准带通滤波器nb2的输入端连接。
在SECAM制式中，工作的不是分电路dz、m3、fb、kf和ip1，而是上面刚谈的分电路df1、fd′、fm和df2。图5的其它分电路图与图2相同。
图6表示第一标准带通滤波器nb1的最佳设计方案的方框图和频响特性。与其它可用作这一带通滤波器的数字滤波器相比，考虑到所用的加法器ad和减法器sb的数目，图6的数字滤波器具有非常优越的结构。它的传递函数是H(Z)＝ ((1＋Z－10)(1－Z－8)(1＋Z－6))/((1＋Z－2)3)正如所示，图6的数字滤波器由加法器ad、减法器sb和延迟组件v组成，每一延迟组件的延迟量等于滤波器取样信号周期的一个倍数。这个倍数等于以Z为底的各个指数的正值。
正如图6的框图所示，实现项(1+Z-6)的分电路在抽样器dz的后面，抽样器dz的取样信号f1的频率F1等于取样信号fc的频率Fc的三分之一。当频率Fc为18MHZ时，则这个分电路工作在频率Fc/3即6MHZ。因此，在dz后面的以符号Z＊和指数-2表示的分电路，如果给出的延迟为2Fc/3，就等于是6Fc。
图6给出了以dB为单位的规范化衰减g作为以MHZ为单位的频率F的函数的频响曲线。曲线的最大值在4.5MHZ，它等于上述的付载波频率zt。
图7为图2或图5的信号形成带通滤波器fb的最佳设计方案的框图和频响曲线。除了上述的基本单元ad、sb和v，这个数字滤波器还含有乘法器mp，mp产生了传递函数H(Z)的常数因子0.375。这个传递函数为H(Z)＝(1-Z-2)5(0.375+Z-2)(1+0.375Z-2)这个数字滤波器，根据需要的加法器和减法器的数目，也有一个优越的结构。它的特性是对1.5MHZ对称，这是由于滤波器以频率为Fc/3的取样信号f1同步，因此4.5MHZ的付载波频率也变为三分之一。
图8为第一内插器ip1最佳设计方案的框图和频响曲线，它的传递函数为H(Z)＝ ((1＋Z－2)(1－Z－4)(1＋Z－6)2)/((1＋Z－2)2)在图8数字滤波器输入端的数字乘法器mX将每一数字输入码e变换为三单元序列e、o、-e。这个三单元序列相当于实现(1-Z-2)项。
图8的数字滤波器频响曲线的图示被中断了，即在3.0MHZ和4.0MHZ之间压缩了。这个数字滤波器由取样信号fc同步，若用18MHZ的取样频率则最小衰减(odB)在4.5MHZ。
图9表示图2和图5中带有分别与之关联的乘法器m2和m5的两个正弦波发生器sg1和sg2的最佳实施方案的方框图。这样的一个发生器包括一个j位数字累加器ak，在图9的实施方案中j＝14。众所周知，累加器是同步的加法电路，在它收到每一时钟脉冲时，将同样的数目加到用前一个时钟脉冲时所获得的结果上。频率设置输入端fe为从图2或图5的两个寄存器r1、r2之一取出的两个数字信号ds1或ds2。加到累加器ak上的钟信号是取样信号fc。
累加器ak的输出信号中比第(j-2)位小的q个位是通过第二多路反相器vi2的各个反相器馈给的，这里q小于或等于j-2。在图9的实施方案中q＝6，所以包括了权为26至211的这些位(假定使用直接二进制)。
各个反相器的输入端连接到第二多路开关vu2的各个开关的第一输入端，而这些开关的第二输入端连接到各个反相器的输出端，这些开关的共同控制输入端连接到第(j-1)位的输出端。第二多路开关vu2的输出连到附加只读存贮器rm′的地址输入端，存贮器rm′保存着第一象限的正弦值，它的输出连接到乘法器m2或m5的第一输入端。乘法器的第二输入端是信号输入端，乘法器的输出连接到第三多路反相器vi3的各个反相器，这些反相器的输入连接到第三多路开关vu3的各个开关的第一输入端，而这些开关的第二输入端连接到这些反相器的输出端。第三多路开关vu3的这些开关的共同控制输入端连接到累加器ak的第j位输出，第三多路开关vu3的输出端给出被正弦波相乘了的输入信号。
两个多路反相器vi2、vi3和两个多路开关vu2、vu3还用于从保存在只读存贮器rm′中的第一象限正弦值中获得第二到第四象限的正弦值。以类似的方法(在图9中未画出)，可以在正弦波发生器sg1、sg2的余弦输出端Ca获得余弦值。为此设置了一个附加只读存贮器，两个附加多路反相器和两个附加多路开关。然而，也可利用正弦函数和余弦函数的关系，也就是说两者有90°相位差，所以图9的附加只读存贮器只需存贮第一象限的正弦值。
在图2至图9中，所有各电路间的联接皆以单线画出。这只是为了与表示总线的带状线不混。因为，根据本发明中的原则，图2至图9中的分电路皆是以并行方式处理数字信号的分电路，除了个别例外，各个分电路间的相互连接必须认为是总线，例如各种转换开关和多路开关的控制线。在图9中，总线中导线的数目以斜划上的数字表示。
如开始所述，本发明可用单片集成电路来完成。根据需要可把整个电路做成一个单片集成电路，或者分成几个集成电路。因为所有的分电路都是数字电路，采用绝缘栅型场效应晶体管即所谓MOS技术特别有利，但高速双极数字电路技术也适用。
在色度通道中运用的原则即通过正交混频对时钟频率的次谐波进行位移数字处理，而不考虑色度付载频对制式的依赖，于是使之对所有的彩色电视制式都能运用同一个固定的取样频率，即产生取样信号只需具有一个固定频率的单一的时钟产生器，这是一个很大的优越性。由于这个时钟产生器通常为一个晶体振荡器，所以只需一个单一的晶体就够了，而如果把时钟频率和与制式相关的四重色度付载频联系在一起，则需三个分别用于PAL、NTSC和SECAM制式的晶体振荡器和一个具有三个可变晶体的振荡器。因而，本原理的应用不限于录象机，它可成功地用于对任何多制式的彩色电视信号的数字处理。
权利要求
1.具有带状磁记录介质的录象机，在该机中把色度信号从解调了的彩色全电视信号中分离出来后，转换为频率比标准色度付载波频率低的载波信号；把全电视信号进行频率调制；把降低了载频的色度信号(CS′)与调频的全电视信号(bs′)之和通过磁头系统存贮在记录介质上，在重放(P)时，通过磁头系统从该介质上读出后，把它转换回彩色全电视信号(fs)；该机还带有控制电路(dm)，它用于控制磁记录介质和磁头系统(ks)的马达；其特征在于一个高速模数转换器(aw)经过第一电子转换开关(u1)与彩色全电视信号输入端(fse)或磁头系统(ks)相联，同时，对于所有三种彩色电视制式(PAL、NTSC、SECAM)都是以一个固定频率的取样信号馈给模数转换器(aw)；分离成色度信号(cs)和全电视信号(bs)、将这些信号变成数字色度信号和数字全电视信号的数字处理、从全电视信号(bs)中分离同步信号、将这些同步信号变为数字同步信号(ss)的数字处理和产生马达控制数字信号(sm)，所有这些工作都是通过高速数字电路(db、dc、dm)且至少是部分地以并行处理方式完成的；对所有三种彩色电视制式，色度信号(cs)的数字处理都是在一个固定的付载波频率(zt)上完成的，这个固定的付载波频率(zt)接近于标准付载波频率，且为取样信号(fc)的频率(FC)的整数倍；把处理了的数字色度信号(cs)和处理了的全电视信号(LS)分别馈给第一和第二数模转换器(dw1、dw2)，每个数模转换器的输出端连接到一个模拟加法器(aa)的输入端；模拟加法器(aa)的输出，经过第二电子转换开关(u2)与录象机的彩色全电视信号输出(fsa)或磁头系统(ks)连接。
2.权项1所述的录象机其中包含一个数字色度电路(dc)，其特征在于设置了一个用于录象方式(R)和重放方式(P)的一个共同通道;取样信号(fc)的固定频率范围大约从18MHZ到20MHZ且最好是18MHZ;模数转换器(aw)的输出连接到第一和第二数字乘法器(m1、m2)的第一输入端，乘法器(m1、m2)的第二输入端分别连接到第二频率可置可控数字正弦波发生器(sg1)的余弦输出端(ca)和正弦输出端(sa);第一乘法器(m1)的输出经过延迟量等于第一90°数字相移器(h1)的第一数字延迟组件(v1)连接到第一数字加法器(a1)的第一输出端，而第二乘法器(m2)的输出经过第一90°相移器(h1)连接到第一加法器(a1)的第二输入端，加法器(a1)的输出经过第一数字标准带通滤波器(nb1)和一个数字抽样器(dz)(decimator)连接到第三数字乘法器(m3)的第一输入端，dz的取样频率(f1)是一个次谐波，它最好为固定取样频率(Fc)的三分之一;第三乘法器(m3)的输出端连接到数字信号形成带通滤波器(fb)的输入端，滤波器(fb)的输出经过数字梳状滤波器(kf)连接到由取样信号(fc)同步的第一数字内插器(ip1)的输入端，梳状滤波器(kf)仅在录象方式时被电子开关(es)旁路;数字内插器(ip1)的输出，经过第二数字标准带通滤波器(nb2)和延迟量等于第二90°相移器(h2)延迟量的第二数字延迟组件(v2)，连接到第四数字乘法器(m4)的第一输入端，同时，经过第二标准带通滤波器(nb2)连接到第二90°相移器(h2)的输入端，第二90°相移器(h2)的输出连接到第5数字乘法器(m5)的第一输入端;第四和第五乘法器(m4、m5)的第二输入端分别连接到第二频率可置数字正弦波发生器(sg2)的余弦输出端(ca)和正弦输出端(sa);第四和第五乘法器(m4、m5)的输出端，每个与第二数字加法器(a2)的一个输入端连接，加法器(a2)的输出连接到第一数模转换器(dw1)的输入端;第三乘法器(m3)的第二输入端连接到数字自动控制级(ac)的输出端，ac的信号输入端连接到梳状滤波器(kf)的输出，同时把同步脉冲(ss)加到ac的时钟输入端;对于VHS制式，第一数字信号(ds1)等于 1/4 取样频率(FC)和各自的色度付载频之差，在录象方式时把ds1加到第一正弦波发生器(sg1)的频率设置输入端(fe);第二数字信号(ds2)等于取样频率(FC)的 1/4 与所关联行频的一定倍数之和，在NTSC制式这个倍数为40，在PAL和SECAM制式这个倍数为40.125，在重放方式(P)时，把ds2加到第一正弦波发生器(sg1)的频率设置输入端(fe);第一正弦波发生器(sg1)的相位控制输入(fr)为从数字相位控制电路(pr)来的相位控制信号，相位控制电路(pr)把数字同步信号(ss)与来自数字水平偏转振荡器(ho)的信号进行比较;在录象方式(R)时，第二正弦波发生器(sg2)的频率设置输入(fe)为第二数字信号(ds2);在重放方式(P)时，输入端(fe)为第一数字信号(ds1)。
3.权项1所述的录象机包含一个数字视频信号处理电路(db)，其特征在于设置了一个用于录象方式(R)的第一分通道(r)和一个用于重放方式(P)的第二分通道(p);取样信号(fc)的固定频率大约从18MHZ到20MHZ，最好为18MHZ;录象(R)时，在第一分通道(r)中，模数转换器(aw)的输出端连接到上限截止频率约为3MHZ的数字低通滤波器(tp)，滤波器(tp)的输出供给数字同步分离器级(ha)，并且通过数字去加重和限幅级(pb)连接到数字压控振荡器(vo)的输入端，振荡器(vo)作为一个频率调制器，vo接受第三数字信号(ds3)，而第三数字信号(ds3)根据这电视的制式来决定它的载波频率;振荡器(vo)的输出，经过下限截止频率约为1.5MHZ的第一数字高通滤波器(hp1)连接到第二数模转换器(dw2)的输入端;重放方式(P)时，在第二分通道(P)中，模数转换器(aw)的输出，经过下限截止频率约为1.5MHZ的第二数字高通滤波器(hp2)，连接到数字频率检波器(fd)的输入，数字频率检波器(fd)的输出耦合到第二数模转换器(dw2)的输入。
4.权项3所述的录象机其特征在于在频率检波器(fd)的输出和第二模数转换器(dw2)的输入之间，按照信号流的方向设置了以下的附加分电路一个抽样(decimating)数字低通滤波器(dt)，它的上限截止频率大约为3MHZ，它是由频率等于取样频率一半(FC/2)的一个时钟信号(f2)同步的，一个数字去加重和噪声抑制级(du)，第七电子转换开关(u7)的第一输入输出通路，第三数字加法器(a3)的第一输入输出部分，由取样信号(fc)同步的第二数字内插器(ip2);第二高通滤波器(hp2)的输出经过失落检测器(dk)送到第七转换开关(u7)的控制输入端，转换开关(u7)的输出连接到延迟量等于一个行周期的延迟级(vs)的输入端;延迟级(vs)的输出端连接到第七转换开关(u7)的第二输入端和数字相关器(kL)的第一输入端，数字相关器(kL)的第二输入端连接到第三加法器(a3)的输出端，而KL的输出端加到第三加法器(a3)的第二输入端。
5.权项3或4所述的录象机，其数字频率检波器(fd)的特征在于该数字频率检波器(fd)的输入，通过延迟量等于第三90°数字相移器(h3)的第三延迟组件(v3)和第一数字绝对值级(bb1)，连接到减法器(st)的减数输入端(s)和电子多路中间开关(kr)的第一信号输入端;第三90°相移器(h3)位于频率检波器(fd)的输入和第二数字绝对值级(bb2)的输入之间，第二数字绝对值级(bb2)的输出端连接到减法器(st)的被减数输入端(m)，并连接到多路中间开关(kr)的第二信号输入端;多路中间开关(kr)的控制输入端连接到减法器(st)的符号信号输出端(va)，而kr的两个信号输出端分别连接到数字除法器(d)的被除数输入端(dd)和除数输入端(dr)，除法器(d)的输出端连到保存第一个半象限正切值的只读存贮器(rm)的地址输入端;第三延迟组件(v3)输出信号的最高有效位和第三90°相移器(h3)输出信号的最高有效位分别连接到第一异或组件(ex1)的第一和第二输入端，第一异或组件(ex1)的输出连接到第二异或组件(ex2)的第一输入端，第二异或组件(ex2)的第二输入端连接到减法器(st)的符号输出端(va);只读存贮器(rm)的每个输出端连接到第一多路反相器(vi1)的反相器中的一个，多路反相器的输入端还连接到第一多路开关(vu1)的各个开关的第一输入端，而这些开关的第二输入端连接到这些反相器的各自的输出端，这些开关的共同控制输入端连接到第二异或组件(ex2)的输出端;多路开关(vu1)输出信号的高位一边，通过第二异或组件(ex2)的输出补充以后作为次较高位，第一异或组件(ex1)的输出作为次最高位，而把第三延迟组件v3输出信号的符号位作为最高位;多路开关(vu1)的输出接到数字微分器(dg)。
6.权项2所述的录象机，包含一个用于SECAM制式的附加电路，其特征在于第一标准带通滤波器(nb1)的输出端连接到第一数字滤波器(df1)，滤波器(df1)的特性可以从录象(R)时的钟形变换为重放(P)时的倒钟形，第一数字滤波器(df1)的输出端连接到附加数字频率检波器(fd′);附加数字频率检波器(fd′)之后为数字频率调制器(fm)，调制器(fm)的频偏可以从录象(R)时的第一值变换为重放(P)时的第二值，且仅在色度信号存在的期间，通过水平同步脉冲ss启动调制器(fm);数字频率调制器(fm)之后是第二数字滤波器(df2)，它的特性可从重放(P)时的钟形变换为录象(R)时的倒钟形，在SECAM制式时滤波器(df2)的输出经过第8电子转换开关(u8)的第一输入输出通路连接到第二标准带通滤波器(nb2)的输入端;在PAL或NTSC制式时，转换开关(u8)的第二输入输出通路将第一内插器(ip1)的输出与第二标准带通滤波器nb2的输入端连接。
7.权项2或权项6所述的录象机，其特征在于，第一标准带通滤波器(nb1)对于取样信号(fc)的频率(FC)有如下的传递函数H(Z)＝ ((1＋Z－10)(1－Z－8)(1＋Z－6))/((1＋Z－2)3) ，其中，项(1+Z-6)是通过抽样器(dz)后面实现项(1+Z※-2)的分电路实现的，这必须是在抽样器(dz)的取样信号(f1)的频率(F1)上才能成立。
8.权项2、6或7所述的录象机，其特征在于，信号形成带通滤波器(fb)对于它的取样信号(f1)的频率(F1)有如下传递函数H(Z)＝(1-Z-2)5(0.375+Z-2)(1+0.375Z-2)。
9.权项2或权项6到8中任何一个所述的录象机，其特征在于，第一内插器(ip1)对于取样频率(FC)有如下的传递函数H(Z)＝ ((1＋Z－2)(1＋Z－4)(1＋Z－6)2)/((1＋Z)2) ，其中，项(1-Z-2)是用一个数字乘法器(mx)实现的。
10.从1到9的任何一个权项所述的录象机，都是以数字正弦波发生器(sg1、sg2)的最少组合为特征的，图2中的数字正弦波发生器(sg1)和图5中的(sg2)分别带有相关的乘法器(m2和m5);第一或第二数字信号(ds1、ds2)和取样信号(fc)加到j位数字累加器(ak)上;累加器ak的输出信号中比第(j-2)位小的q个位，是通过第二多路反相器(vi2)的各个反相器送出的，这里q小于或等于j-2，反相(vi2)的输入端连接到第二多路开关(vu2)的各个开关的第一输入端，而这些开关的第二输入端连接到各个反相器的各自输出端，这些开关的共同控制输入端连接到第(j-1)位累加器输出端;第二多路开关(vu2)的输出连接到附加只读存贮器(rm′)的地址输入端，存贮器(rm′)存贮着第一象限的正弦值，它的输出连接到第二乘法器(m2)或第五乘法器(m5)的第一输入端;第二或第五乘法器(m2、m5)的输出端，每个连接到第三多路反相器(vi3)的一个反相器上，这些反相器的输入端还连接到第三多路开关(vu3)的各个开关的第一输入端，而这些开关的第二输入端连接到这些反相器的输出端，这些开关的共同控制输入端连接到累加器(ak)的第j位输出端，而第三多路开关(vu3)的输出连接到第一90°相移器(h1)或第二加法器(a2)的输入端。
专利摘要
对三种彩色制式(PAL，NTSC，SECAM)具有统一电路设计思想的一种带状磁记录介质录相机。对信号进行高速数字处理，经数一模转换后存贮在记录介质上，对彩色全电视信号进行数字化的模数转换器(aw)的取样频率(F
文档编号H04N5/782GK85101451SQ85101451
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者申克·门埃加特, 彼得·弗莱姆, 托马斯·菲舍尔, 海因里希·普法伊弗尔 申请人:德国Itt工业有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan