專利名稱:一種視頻信號的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種視頻信號記錄裝置，特別是一種在停止或以慢速運動的磁帶上記錄視頻信號的裝置。
已有技術(shù)的描述迄今為止，在磁帶錄像機(jī)中，倘若要隨心所欲地重現(xiàn)慢速或快速運動的圖像，就要求帶速能隨意變化。為此曾作了很多改進(jìn)，而最主要的是現(xiàn)在的某些發(fā)明人前曾提出的動態(tài)軌跡技術(shù)。根據(jù)動態(tài)軌跡技術(shù)，在任何所規(guī)定的不同帶速情況下，能實現(xiàn)不同速度的再現(xiàn)，以便重提各種不同速度的圖像。
然而，就磁帶錄像機(jī)記錄端的靈活性而言，目前，在時間操作上磁帶記錄端幾乎不具有這種靈活性。例如，在分別記錄一些短記錄部分然后將它們相互編排或剪輯，以便制成一種記錄磁帶，在這種磁帶上依次記錄了視頻信號時，為了適應(yīng)這種記錄，對于磁帶錄像機(jī)只有采用電子編輯技術(shù)，即組裝和插入技術(shù)。當(dāng)然，這種技術(shù)需要復(fù)雜而困難的程序，如預(yù)轉(zhuǎn)動、同步、成幀(伺服鎖定)、重審(檢查播放)等等。
更確切地說，例如只需要記錄一幀的視頻信號時，需要來回轉(zhuǎn)動帶長超過幾秒的磁帶，這樣壓著錄帶的機(jī)械力被增加者導(dǎo)致時間損失達(dá)到10秒以上。在這種限制下，當(dāng)需要在每一幅規(guī)定畫面處記錄視頻信號時，當(dāng)畫面記錄編輯需10秒時，假設(shè)磁帶錄音機(jī)的彩色畫面同步時間和最短轉(zhuǎn)動時間均選擇為5秒，磁帶短暫受力達(dá)600次以上，而目前需要的記錄時間均為2小時。
另一個缺點是當(dāng)發(fā)出記錄視頻信號的預(yù)定部分的指令時，磁帶錄像機(jī)不能立即進(jìn)入記錄模式，而需要幾秒到數(shù)十秒的時間。因此，可以毫不夸張地說，實時記錄很難實現(xiàn)。
因此，用磁帶錄像機(jī)制造視頻磁盤的主磁帶是非常麻煩的，這種磁盤新近投入使用，用于記錄活動的和靜止的圖像資料。
另一方面，對于上述目的，已有人提出不同種類的磁帶錄像機(jī)，這些錄像機(jī)即使其記錄圖像的質(zhì)量很差，視頻信號仍以專門的走帶速度和穩(wěn)定的記錄時間被記錄在磁帶上。一種型號的磁帶錄像機(jī)裝有快速磁帶驅(qū)動記錄系統(tǒng)，這種驅(qū)動記錄系統(tǒng)曾經(jīng)在家用手提式磁帶錄像機(jī)中被使用過。如果不需要考慮同步和辨認(rèn)地址，按照該記錄系統(tǒng)，能得到跟原來圖像類似的記錄圖像。在這種磁帶錄像機(jī)中，當(dāng)發(fā)出記錄指令時，旋轉(zhuǎn)主導(dǎo)軸立即跟磁帶緊密接觸，以便使磁帶速度迅速上升到標(biāo)準(zhǔn)帶速，因而視頻信號立即被記錄在磁帶上。
然而，由于拉力不穩(wěn)定，而且走帶速度也不穩(wěn)定，這類磁帶錄像機(jī)，不能以高的準(zhǔn)確性完成記錄，也不能免于圖像斷開、相位偏移、圖像質(zhì)量降低等等。因此，這類磁帶錄像機(jī)僅被用于簡單的式樣，這一點是已知的。
另一類系統(tǒng)作為所謂監(jiān)視型磁帶錄像機(jī)是眾所周知的。在這類磁帶錄像中，主導(dǎo)軸由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，以使磁帶間歇運動，由此在磁帶上完成間歇式記錄。此時，圍繞磁鼓的磁帶角度通過可動磁帶導(dǎo)軌或者改變導(dǎo)向鼓軸的斜度來校正。
然而，由于很難保證這種系統(tǒng)的機(jī)械精度或結(jié)構(gòu)精度，所以傾斜磁道的幀面不能完全跟標(biāo)準(zhǔn)帶速時所形成的傾斜磁道的幀面相等。
然而，就監(jiān)視型磁帶錄像機(jī)而言，當(dāng)在觀察中發(fā)生不正常的現(xiàn)象時，只要圖像能重現(xiàn)并能詳細(xì)地檢查就足夠了。因此在大多數(shù)情況下，圖像的質(zhì)量沒有改善。
發(fā)明目的及概述本發(fā)明的目的是提供一種能夠在預(yù)定時間和預(yù)定帶速條件下可靠地記錄視頻信號的記錄裝置。
根據(jù)本發(fā)明的觀點，借助于記錄磁頭，視頻信號被順序地記錄在記錄磁帶的傾斜磁道上，該記錄磁帶以規(guī)定的帶速(例如停止模式或慢速運動模式)運動;記錄磁頭被安裝在可動部件如雙壓電晶片上，雙壓電晶片可以在垂直于傾斜磁道的方向上運動?？蓜硬考奈恢糜煽刂齐妷嚎刂疲率乖谝?guī)定帶速下記錄磁頭所形成的傾斜磁道的斜度將等于標(biāo)準(zhǔn)傾斜磁道的斜度。
在上面已描述過的那類裝置中，記錄磁頭在停止模式或慢速運動模式中記錄的傾斜磁道的開始位置、傾斜度和線性度必須跟標(biāo)準(zhǔn)傾斜磁道完全相等。眾所周知，包括雙電壓晶片的可動部件具有電-磁轉(zhuǎn)換器所特有的滯后特性。所以，很難以高的精確度控制記錄磁頭的位置。
所以本發(fā)明的另一目的是提供一種上述改進(jìn)型的裝置，在該裝置中，記錄磁頭的位置被控制到能形成與標(biāo)準(zhǔn)傾斜磁道完全相同的傾斜磁道。
本發(fā)明的其他目的、特色和優(yōu)越性將通過下述附圖表示出來，附圖中相同的標(biāo)號表示相同的元件和部分。
附圖簡述圖1為視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置的實例方框圖;
圖2和圖3分別為俯視圖和主視圖，它們表示裝置中所采用的磁頭的具體結(jié)構(gòu);
圖4和圖5分別表示磁帶上被記錄的曲線;
圖6是用于解釋圖1所示裝置的矢量圖;
圖7、圖8A和圖8B分別為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器特性的曲線圖;
圖9表示按照本發(fā)明用于移動磁頭的驅(qū)動裝置的實施例方框圖;
圖10為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件實例的透視圖，磁頭就附在此元件上;
圖11表示用于本發(fā)明中的陷波濾波器的物性曲線;
圖12A和12B分別表示本發(fā)明的負(fù)反饋回路的特性曲線;
圖13表示反饋回路的Nyquist頻率曲線。
最佳實施例的描述參照圖1，一個按照本發(fā)明的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置實施例(該裝置以SMPTE型e規(guī)格磁帶錄像機(jī)為基礎(chǔ))將被詳細(xì)地描述。
圖1中，標(biāo)號1表示磁帶，它斜繞在磁帶導(dǎo)向鼓2上，成Ω形。預(yù)先記錄在磁帶1側(cè)面上的是一個控制信號。磁帶1環(huán)繞磁帶導(dǎo)向鼓2的帶纏繞角約為360°，纏繞狀態(tài)，即纏繞傾斜度和纏繞角度由二根傾斜導(dǎo)向軸5和6限制。
磁帶導(dǎo)向鼓2由旋轉(zhuǎn)上鼓3和固定下鼓4組成。標(biāo)號7a代表記錄和重現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁頭，標(biāo)號7b表示清除旋轉(zhuǎn)磁頭。磁頭7a和7b通過一個普通電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8，例如雙片電晶片及與其類似的元件安裝在旋轉(zhuǎn)上鼓3上，所以它們能在基本上垂直于磁道的方向移動。標(biāo)號9表示帶動旋轉(zhuǎn)上鼓3旋轉(zhuǎn)的磁鼓電機(jī)，此導(dǎo)向鼓電機(jī)9通過旋轉(zhuǎn)軸10跟旋轉(zhuǎn)上鼓3相連。字母r代表旋轉(zhuǎn)上鼓3的旋轉(zhuǎn)方向。
如圖2和圖3所示，磁頭7a和7b分別被形成，以致于線圖LLa纏繞在環(huán)形磁芯RCa上，成平衡狀;與此同時，線圈Lb以單邊形式纏繞在環(huán)形磁芯RCb上。在這種情況下，為了避免消除信號和記錄信號之間相互影響，線圈Lb纏繞在磁芯RCb的側(cè)邊，此處高磁頭7a遠(yuǎn)些。磁頭7a的間隙Ga設(shè)在磁芯RCa的中部，而磁頭7b的間隙Gb設(shè)在磁芯RCb靠近磁頭7a的一邊。磁頭7b的間隙Gb相對于磁頭7a的間隙Ga有一個方位角，且比磁頭7a的間隙Ga寬。磁芯RCa和RCb的相對部分之間的距離d大約選擇為2mm，磁芯RCa和RCb最好安排在彼此靠近的適當(dāng)位置。
再回到圖1來描述本發(fā)明的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置。標(biāo)號11表示一個控制磁頭(一種寬型磁頭)。標(biāo)號12代表主導(dǎo)軸，標(biāo)號13代表帶動主導(dǎo)軸12旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。標(biāo)號14是壓輪，它通過磁帶1跟主導(dǎo)軸12旋轉(zhuǎn)接觸。磁帶1被壓在主導(dǎo)軸12和壓輪14之間，當(dāng)主導(dǎo)軸和壓輪都轉(zhuǎn)動時，帶1以跟主導(dǎo)軸電機(jī)13的轉(zhuǎn)數(shù)相對應(yīng)的預(yù)定走帶速度被傳送，其傳送方向用箭頭α表示。本發(fā)明的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置可以采用雙主導(dǎo)軸系統(tǒng)，在那種情況下，磁帶1能夠在正反兩個方向上以預(yù)定的速度運動。
標(biāo)號15表示提供給記錄面的時基擴(kuò)展和縮短線路，輸入視頻信號通過輸入16送入該時基擴(kuò)展和縮短線路15。線路15包含一個同步信號分離線路，以便垂直的同步信號(在NTSC系統(tǒng)的情況中，頻率為60Nz)跟作用在輸入端16的輸入視頻信號(不被調(diào)整成時時基擴(kuò)展和縮短的視頻信號)分開。垂直同步信號是一個參考同步信號，它由同步器產(chǎn)生，在記錄和重現(xiàn)時均有該信號。
標(biāo)號17表示用于導(dǎo)向鼓電機(jī)9的伺服線路。導(dǎo)向鼓電機(jī)9裝有信號發(fā)生器〔用電極(磁化磁輪)和磁頭(例如薄膜型磁通探測頭)制成〕，以用于分別產(chǎn)生與導(dǎo)向鼓電機(jī)9，即旋轉(zhuǎn)上鼓3的轉(zhuǎn)動相應(yīng)的頻率信號和相位信號。這些頻率信號和相位信號分別提供給伺服線路17。此外，由處理線路15的同步分離線路15a產(chǎn)生的垂直同步信號(參考垂直同步信號)也輸入到伺服線路17。所以導(dǎo)向鼓電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)由該伺服線路17控制，以致于由導(dǎo)向鼓電機(jī)9的信號發(fā)生器發(fā)出的各種信號可以跟這種垂直同步信號同步。
18.表示輸入端，為了規(guī)定磁帶1的傳送速度，提供給該端一個速度控制信號，該信號由操作壓力按鈕或象操作員操作速度控制器那樣產(chǎn)生。速度控制信號由輸入端18輸送到微處理器19和磁帶傳送速度控制脈沖發(fā)生器20，以便分別控制它們。由脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生的脈沖輸入主導(dǎo)軸電機(jī)13的伺服線路21。此外，從微處理器19輸出的控制信號送進(jìn)脈沖發(fā)生器20。
22代表位置探測器，它適于檢測磁帶1的傳送位置(磁帶在軸向的傳送位置)。由控制磁轉(zhuǎn)換器磁頭11再生的控制信號和由頻率信號發(fā)生器〔它由磁極(磁化磁輪，例如它具有96個磁極，圍成一圈)和磁轉(zhuǎn)換器磁頭(如薄膜型磁通探測頭)組成〕產(chǎn)生的頻率信號送到位置探測器22，頻率信號發(fā)生器裝在導(dǎo)向軸電機(jī)13中，以用于產(chǎn)生一個與電機(jī)13的轉(zhuǎn)數(shù)即與主導(dǎo)軸12相應(yīng)的頻率信號。在位置探測器22中，在用頻率信號對磁帶1的行進(jìn)位置進(jìn)行精測的同時，還通過控制信號對其進(jìn)行粗測。由位置探測器22發(fā)出的位置探測信號分別送到微處理器19和伺服線路21。
在記錄面的時基擴(kuò)展和縮短線路15接收由裝在主導(dǎo)軸電機(jī)13中的頻率發(fā)生器發(fā)出的頻率信號以及與該頻率信號的頻率相應(yīng)的時基被擴(kuò)展或被縮短了的視頻信號，并根據(jù)由主導(dǎo)軸伺服線路21發(fā)出的誤差信號校正全部視頻信號的相位。
標(biāo)號SW1，SW2和SW3分別表示錄/放轉(zhuǎn)換開關(guān)，每一個開關(guān)在記錄和播放邊都有可動觸頭m和固定觸頭p和r，這些開關(guān)彼此聯(lián)動。
23代表磁頭驅(qū)動線路。該線路通過輸出端24將驅(qū)動信號送到電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8，元件8安裝在轉(zhuǎn)動磁頭7a，7b上，并隨磁頭7在基本上垂直于磁頭的磁道方向上移動。
磁頭驅(qū)動線路23接收由導(dǎo)向鼓伺服線路17產(chǎn)生的回掃脈沖，并根據(jù)此回掃脈沖產(chǎn)生一個相位固定的三角波驅(qū)動信號。在磁頭驅(qū)動線路23中，記錄時，三角波驅(qū)動信號的斜度根據(jù)頻率信號的頻率差，通過開關(guān)SW1來控制，該頻率信號由安裝在導(dǎo)向軸電機(jī)13中的頻率信號發(fā)生器產(chǎn)生;重現(xiàn)時，三角波驅(qū)動信號的斜度根據(jù)水平同步信號的頻率差，通過開關(guān)SW1控制，該水平同步信號由磁頭位移控制線路34和磁道誤差信號的磁道誤差量產(chǎn)生。此外，在磁頭驅(qū)動線路23中，記錄時，三角形驅(qū)動信號的補(bǔ)償電壓根據(jù)誤差信號的誤差量來控制，該誤差信號由主導(dǎo)軸伺服線路21通過開關(guān)SW2提供;重現(xiàn)時，三角波驅(qū)動信號的補(bǔ)償電壓根據(jù)水平同步信號的相位控制，該同步信號由磁頭移動控制線路34通過開關(guān)SW2提供。
記錄時間控制線路將被描述如下。25表示調(diào)頻(頻率調(diào)制)一調(diào)制器和記錄放大器，它接收由時基擴(kuò)展和縮短線路15產(chǎn)生的視頻信號，并調(diào)頻調(diào)制這種視頻信號，放大被調(diào)頻調(diào)制的視頻信號，然后將此信號也通過開關(guān)SW3、輸出端26和旋轉(zhuǎn)變換器(未畫出)作為記錄信號送給記錄/重現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁頭7a。標(biāo)號37表示消除信號發(fā)生線路(振蕩器)，該線路產(chǎn)生的消除信號(其頻率為頻率調(diào)制載頻的二倍略小一點)通過輸出端38被提供給旋轉(zhuǎn)磁頭7b。調(diào)頻調(diào)制器和記錄放大器25以及消除信號發(fā)生線路37分別由門信號發(fā)生器27發(fā)出的門信號控制，從而控制記錄/消除時間和記錄/消除周期。而門信號發(fā)生器27由微處理器19控制。28和29分別代表成幀鑒別線路，在這些線路中，28表示奇數(shù)和偶數(shù)鑒別線路，它接收由輸入端16(也可以是時基擴(kuò)展和時基縮短線路15)產(chǎn)生的視頻信號，以便確定視頻信號的奇數(shù)和偶數(shù)范圍。而29代表彩色成幀鑒別線路，它接收由輸入端16(也可以是時基擴(kuò)展和時基縮短線路15)發(fā)生的視頻信號，以便確定視頻信號的彩色幀。由鑒別線路28和29發(fā)出的鑒別過的輸出分別輸送到微處理器19。由時基擴(kuò)展和時基縮短線路15的同步分離線路15a產(chǎn)生的垂直同步信號(參考垂直同步信號)也被提供給微處理器19。
39是一個探測線路，重現(xiàn)模式時，它探測由控制磁頭11產(chǎn)生的控制信號數(shù)據(jù)(包括涉及跟每條傾斜磁道相應(yīng)的彩色幀數(shù)據(jù)和涉及奇數(shù)和偶數(shù)范圍的數(shù)據(jù))。由此所探測的輸出被輸入到微處理器19。
來自記錄/重現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁頭7a的重現(xiàn)信號，通過開關(guān)SW3被送到重演放大器和調(diào)頻解調(diào)器31，在31中，重現(xiàn)信號被放大，而被調(diào)頻調(diào)制的視頻信號被解調(diào)，從而獲得視頻信號。該信號被提供給重演邊的時基擴(kuò)展和時基縮短線路32，從而按時基校準(zhǔn)，然后在輸出端33被改善。
從重演放大器和解調(diào)器31產(chǎn)生的彩色視頻信號中的水平同步信號被送到磁頭位移控制線路34。通過輸入端35和36，由記錄/重現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁頭7a產(chǎn)生的重現(xiàn)信號(高頻信號)的包絡(luò)信號以及由機(jī)械-電轉(zhuǎn)換器元件(未畫出)，如安裝在電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8上的應(yīng)變儀產(chǎn)生的失真探測信號(用于探測元件8的畸變狀態(tài)的探測信號)輸入到磁頭位移控制線路34。
記錄模式時，圖1中所示的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置的動作將參見圖4來描述。在記錄邊，開關(guān)SW1到SW3的每個可動觸頭m都轉(zhuǎn)到固定觸頭r位置上。在這種情況中，假定磁帶1以低于標(biāo)準(zhǔn)速度Sn的速度運動，若以標(biāo)準(zhǔn)速度的 1/(m) 運動，并在磁帶1上記錄了由輸入端16送來的視頻信號。圖4中標(biāo)號1代表磁帶1，這跟圖1中一樣，而CTL表示控制信號，它以相等的間距事先被記錄在磁帶1上。T表示當(dāng)磁帶1以標(biāo)準(zhǔn)速度Sn運動時，磁頭所形成的傾斜磁道(實線所示)，而T′表示當(dāng)磁帶1以標(biāo)準(zhǔn)速度Sn的 1/(m) 的速度運動時，磁頭所形成的傾斜磁道(虛線所示)。
順便提一下，在視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置中(視頻磁帶記錄器)，視頻信號被記錄，以便于當(dāng)磁帶的行進(jìn)速度是 1/(m) Sn時，傾斜磁道T按順序在磁帶1下形成，該傾斜磁道具有跟那些磁帶1以標(biāo)準(zhǔn)速度Sn運動時所形成的傾斜磁道相同的斜度和長度。圖4中，α表示磁帶1的行進(jìn)方向，而β表示磁頭7的軌道方向。
這樣，供給輸入端18的是速度命令信號，它命令磁帶1的行進(jìn)速度為 1/(m) Sn(m可以任意選擇)。于是，脈沖發(fā)生器20產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖的頻率為磁帶1以標(biāo)準(zhǔn)速度運動時所產(chǎn)生的脈沖頻率Fn的 1/(m) ，并將此脈沖送到主導(dǎo)軸伺服線路21。結(jié)果，借助于主導(dǎo)軸12和壓輪14，磁帶1以 1/(m) Sn的速度連續(xù)運動。直到從微處理19產(chǎn)生的用于改變帶速的控制信號被輸入到脈沖發(fā)生器20以前，磁帶1的帶傳送速度 1/(m) Sn是不變的。
在這種情況中，主導(dǎo)軸12在轉(zhuǎn)動狀態(tài)中被控制，以致于帶速處于某一確定速度中，該帶速低于標(biāo)準(zhǔn)記錄和重現(xiàn)帶速，因此相對于轉(zhuǎn)動磁頭，磁帶1從靠近某一確定的記錄磁道位置運動到下面鄰近磁道位置。此時，主導(dǎo)軸的控制必須滿足如下條件相對于旋轉(zhuǎn)磁頭，磁帶1很快就運動到鄰近磁道位置。此外，磁帶1一定不能超過標(biāo)準(zhǔn)磁道間距，并且一定不越過上述位置;磁帶1到達(dá)鄰近磁道前后的帶速須勁恒定(包括停止)，該帶速略低于標(biāo)準(zhǔn)記錄和重現(xiàn)帶速。
在時基擴(kuò)展和時基縮短線路15中，輸入視頻信號時基被擴(kuò)展，以致于當(dāng)磁帶1以低速運動或停止運動時，每個輸入視頻信號的單位信號數(shù)，即半幀數(shù)(也可能是一幀)正好被記錄在圖4所示的傾斜磁道上。此外，為了用磁帶1上的控制磁道CTL作為標(biāo)準(zhǔn)，使傾斜磁道T所達(dá)到的位置在時間上與記錄在傾斜磁道T上的視頻信號一致，時基已擴(kuò)展了的視頻信號的相位按主導(dǎo)軸伺服線路21產(chǎn)生的誤差信號來控制。
磁頭驅(qū)動線路23由導(dǎo)向鼓伺服線路17、主導(dǎo)軸電機(jī)13的頻率信號發(fā)生器以及用于確保磁頭7a和7b完全跟蹤傾斜磁道T的主導(dǎo)軸伺服線路21控制，并將驅(qū)動信號提供給電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8。當(dāng)磁頭7a跟蹤確定的傾斜磁道T以便記錄某一半幀的視頻信號，然后再跟蹤近鄰的傾斜磁道T以便記錄另一半幀的視頻信號時，只要磁頭7a和7b的移動沒有準(zhǔn)確地跟蹤傾斜磁道，微處理器19就控制脈沖發(fā)生器20，因此，磁帶1的速度比 1/(m) Sn稍有改變，以使磁頭7a和7b能跟蹤規(guī)定的傾斜磁道T。按此，磁帶1在傳送中被控制，以致于預(yù)先確定的傾斜磁道T能確實被磁頭7a，7b跟蹤，7a，7b各自能在其可能的范圍移動。
在調(diào)制和記錄放大器25中，記錄放大器的合上或斷開狀態(tài)由門信號發(fā)生器27(它由微處理器19控制)產(chǎn)生的門信號控制，該信號控制記錄放大器是否將視頻信號提供給記錄/重現(xiàn)磁頭7a，此視頻信號已被時基擴(kuò)展和時基壓縮處理線路15進(jìn)行了時基擴(kuò)展和時基壓縮。換句話說，在由處理線路15處理過的視頻信號中，總場接近m的半幀視頻信號由每半幀產(chǎn)生，然后通過開關(guān)SW3供給磁頭7a。
當(dāng)在磁帶1上記錄彩色視頻信號時，為了將彩色視頻信號順序地記錄在每條傾斜磁道T上，同時保持彩色半幀的連續(xù)性，根據(jù)彩色半幀鑒別線路29產(chǎn)生的鑒別輸出，對處理線路15產(chǎn)生的視頻信號按半幀單位進(jìn)行選擇。
此外，當(dāng)單色視頻信號被記錄在磁帶1上時，為了將單色視頻信號順序地記錄在每條傾斜軌道T上，同時保持奇數(shù)場和偶數(shù)場的半幀連續(xù)性，根據(jù)奇數(shù)場和偶數(shù)場鑒別線路28產(chǎn)生的鑒別輸出，對處理線路15產(chǎn)生的視頻信號按半幀單位進(jìn)行選擇。
圖5和圖6分別是矢量圖，這些圖表明，在記錄模式時，即使磁帶速度和磁帶位置是處在任意一種所需狀態(tài)，它們都能被恢復(fù)到正常圖像，并通過容易控制的磁頭高度矢量P和信號相位矢量φ被記錄下來。
參考記錄速度矢量Vr是磁頭軌道矢量Vh和磁帶速度矢量Vt的合矢量。現(xiàn)在，如果在要求位置有一個被要求的記錄速度矢量Vr，矢量(Vr)能夠通過將速度校正矢量Δf加到該被要求的記錄速度矢量Vr上而得到。
另一方面，磁帶1的位置位移矢量Δφ能夠由視頻信號相位矢量分量(Δφ)和軌道垂直方向可動磁頭位移矢量(Δp)來校正。
顯然，從圖6中可知，通過Δp和Δφ對時間求導(dǎo)可得到速度校正矢量Δf。速度校正矢量Δf能表示為
，其中a＝- (dp)/(dt) ，b＝- (dφ)/(dt) 。
于是，當(dāng)磁帶1以一定速度(低于標(biāo)準(zhǔn)速度)運動時，形成的不是傾斜磁道T′，而可能形成跟磁帶1以標(biāo)準(zhǔn)速度運動所形成的傾斜磁道相同的磁道。
磁帶運動系統(tǒng)的摩擦力將在下面描述。實際上，當(dāng)磁帶停止運動或以相反方向運動時，摩擦力的問題對控制磁帶張力和磁帶的導(dǎo)向可能是致命的。
例如，在具有一種格式的磁帶錄像機(jī)中，該格式是根據(jù)電影和電視工程協(xié)會(SMPTE)規(guī)定的C類格式，假定磁帶以正方向運動，此時，在磁帶導(dǎo)向鼓上的張力T(Q)的分布能從下式推算出T ( Q ) = TO· e( μ θ-μ θ22θm a x]]>其中T0是磁帶入口段的張力，μ是該固定位置的摩擦系統(tǒng)，而θmax是整個磁帶的纏繞角。
然后，磁帶一反方向運動，張力T(θ)的分布就完全變了，它按下述方程分布。
T ( θ ) = T1· eμ θ22θm a x]]>
讓我們考慮磁帶停止運動瞬時到磁帶反向運動的時間周期中，張力T(θ)的分布。簡而言之，張力分布處在一種能產(chǎn)生無數(shù)分布曲線的狀態(tài)中。也就是說，由于摩擦力而使跟固體摩擦表面接觸的彈性部件產(chǎn)生畸變時，該畸變分布在由等效摩擦力和等效彈性模量所確定的最大分布斜率范圍內(nèi)能維持一種自由分布狀態(tài)。
例如，在磁帶停止運動瞬間，其張力分布應(yīng)為上述分布方程中的任一種。然而，對于磁帶導(dǎo)向鼓，在磁帶入口端或出口端的張力(任一端的張力或兩端的張力)相應(yīng)于磁帶停止運動時的張力應(yīng)有所改變，其張力分布會如何變化呢？然而，在這種情況下，要容易地得到一種跟入口端和出口端之間施加的張力連續(xù)地有關(guān)的新的分布曲線是不可能的。
換句話說，其形狀由摩體摩擦維持的延伸部件具有滯后現(xiàn)象，所以延伸部件的形狀能具有無限制的不確定性(可變性)。此外，還可以認(rèn)為，該滯后現(xiàn)象被外來的微小震動、外部干擾等等抹掉，然后回到原始狀態(tài)。
如果要求導(dǎo)向鼓表面的張力分布跟記錄模式中標(biāo)準(zhǔn)速度的張力分布完全相等，則必須保持下列條件。這就是說，在記錄時，或就在記錄前一瞬間，磁帶的摩擦力方向完全不變。為了確實保證此條件，必須在磁帶以低速運動或者磁帶絕對禁止走過來，而且磁帶逐漸停止的期間內(nèi)記錄信號，以及在張力放松以前，立即記錄信號。
順便提一下，在連續(xù)以低速運動的磁帶上記錄信號時，通常認(rèn)為不能正常記錄。而通常認(rèn)為信號被記錄在或是以標(biāo)準(zhǔn)速度運動，或者完全停止運動的磁帶上。因此，信號被記錄在低速運動的磁帶上還沒有提出來過。本發(fā)明所提到的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置使得這樣的記錄成為可能。
記錄時，磁帶的運動不限制為作恒定的低速運動，而可以是間歇運動。在這種情況中，記錄所要求的信號流中，被記錄的只是半幀、一幀或者其他信號順序的信號組間隔。信號組被記錄后，立即停止記錄，或者至少出現(xiàn)脈沖間隔。此外，至少在記錄了一系列信號組后，立即命令停止驅(qū)動主導(dǎo)軸，因而在距離至少小于以標(biāo)準(zhǔn)走帶速度連續(xù)記錄所形成的磁道間距時，磁帶停止運動，并處在等待指令的模式，此被等待的指令是在下一個位置，實現(xiàn)下一磁道的記錄。在等待位置的等待模式以后，依據(jù)繼續(xù)記錄指令，進(jìn)行下一磁道的記錄。
下面將解釋圖1所示裝置的一種操作，在該操作中，已記錄在記錄磁帶上的視頻信號的一部分被新的視頻信號重新寫入。這種記錄過的磁帶可以是這種磁帶當(dāng)磁帶以低速運動或處在如上所述的停止模式時，由圖1中所示的裝置將視頻信號記錄在該磁帶上;或者是另一種磁帶當(dāng)磁帶以標(biāo)準(zhǔn)速度運動時，由具有SMPTEC類規(guī)格的已有技術(shù)的磁帶錄像機(jī)將視頻信號正常地記錄在此磁帶上。
圖1中，在記錄端，轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1至SW3的每個可動觸頭m都變到固定觸頭P的位置，借此視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置處于播放模式狀態(tài)。按此，對于按一幀單位的靜止圖像，被記錄在記錄磁帶上的視頻信號順序地被重現(xiàn)，并確定被重寫的視頻信號。在這種情況下，提供給輸入端18的是磁帶間歇運動命令信號，根據(jù)此信號，脈沖發(fā)生器20發(fā)出間歇脈沖，致使磁帶1按每兩個半幀或在每兩條磁道上間歇運動。
在這種情況中，為了驅(qū)動電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8，以使磁頭7a，7b確實跟蹤傾斜磁道T，而在此磁道上，曾記錄了磁帶1處在停止?fàn)顟B(tài)下的視頻信號，磁頭驅(qū)動線路23由導(dǎo)向鼓伺服線路17和磁頭位移控制線路34控制。
由磁頭7a產(chǎn)生的重現(xiàn)信號，通過開關(guān)SW3輸送到重演放大器和解調(diào)器31，在31中，被調(diào)頻調(diào)制的視頻信號被放大并被解調(diào)。
如此處理過的信號再送到時基擴(kuò)展和時基壓縮處理線路32，在該線路中，信號按時基校準(zhǔn)，然后在輸出端33被改善，再被顯示在鑒測電視接收器上(未畫出)。記錄在記錄磁帶上的部分視頻信號被重寫以后，例如一幀的一定的視頻信號被確定后，磁帶1在停止運動的狀態(tài)下，視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置改變?yōu)橛涗浤Ｊ?，并且，在記錄端，轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1到SW3的每一個可動觸頭m變到固定觸頭r的位置。記錄模式時，圖1所示的裝置的操作大體上如上所述。然而，在這種情況中，被重寫的一幀的視頻信號在記錄前不得不被抹掉。所以，由消除信號發(fā)生線路37發(fā)出的消除信號基本上跟記錄信號同時產(chǎn)生，然后提供給消除磁頭7b。
磁帶1在停止?fàn)顟B(tài)下，為了順序地跟蹤兩條傾斜磁道T，在這些磁道上記錄了一幀被重寫的視頻信號，記錄/重寫磁頭7a和消除磁頭7b由電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8驅(qū)動，這樣一幀的視頻信號被抹掉，同時又被記錄。在這一周期間，一幀的視頻信號的整個記錄周期中，磁頭驅(qū)動線路23產(chǎn)生斜率恒定的磁頭驅(qū)動信號，然后將該信號送到電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8上。
當(dāng)在磁帶1上重寫和記錄彩色視頻信號時，為了將彩色視頻信號順序地記錄在保持彩色幀的連續(xù)性的每條傾斜磁道T中，根據(jù)由探測線路39探測的已記錄的視頻信號的彩色一幀數(shù)據(jù)，按半幀單位，選擇處理線路15發(fā)出的信號。
此外，當(dāng)在記錄磁帶1上記錄單色視頻信號時，為了將單色視頻信號順序地記錄在保持該段奇數(shù)和偶數(shù)幀的連續(xù)性的每條傾斜磁道T上，根據(jù)由探測線路39探測的已記錄的視頻信號的半幀的奇數(shù)和偶數(shù)數(shù)據(jù)，按半幀單位，選擇處理線路15發(fā)出的信號。
視頻信號被重寫和記錄在記錄磁帶1上以后，在磁帶1保持在停止模式情況下，如果視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置再轉(zhuǎn)變到播放模式，這樣，重寫和記錄的視頻信號作為靜止圖象被重現(xiàn)，并能受到檢驗。不用說，這樣重寫和記錄過的視頻信號能一次又一次地被重寫，然后被記錄。
旋轉(zhuǎn)磁頭數(shù)(如2)、圍繞帶導(dǎo)向鼓的磁帶纏繞角(如180°)等等不受上述實例的限制，而可以分別按需要選擇。
記錄和重現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁頭，不一定局限在既要作為記錄又要作為播送的旋轉(zhuǎn)磁頭，它們可以是各自獨立的磁頭。在這種情況下，其上附有這些磁頭的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件可以做成普通式樣，或者做成各自獨立的。
上述視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置特別適于形成視頻盤、活動的圖像、靜止圖像存貯信息等等。
電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8由雙壓電晶片制成，它以基本上垂直于旋轉(zhuǎn)磁頭7a，7b磁道的方向移動上述旋轉(zhuǎn)磁頭，該元件8具有相對于位移量特征的驅(qū)動曲線，其滯后特征如圖7中曲線α所示。驅(qū)動電壓與位移量關(guān)系曲線受傳播波的振動影響很大，這種傳播波具有基波自然諧振頻率f0，并相對于驅(qū)動電壓的頻率有一個相位轉(zhuǎn)移，如圖8A和8B所示。
用于圖1中所示的視頻信號記錄和重現(xiàn)裝置的磁頭位置控制線路將參考圖9進(jìn)行描述。
電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8由雙壓電晶片制成，在雙壓電晶片的一端安裝旋轉(zhuǎn)上鼓3的固定部分，在它的自由端，裝有磁頭7a和7b。裝在電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的二個表面上的是機(jī)械-電轉(zhuǎn)換器元件(機(jī)械消除檢測元件和位移檢測元件)40和41，它們由應(yīng)變儀形成。從這些機(jī)械-電轉(zhuǎn)換器元件40和41發(fā)出的二個檢測到的輸出通過橋線路BR差動地輸入到差分放大器44。標(biāo)號+B和-B分別表示電源的正負(fù)極，標(biāo)號42和43分別表示二個電阻，它們跟機(jī)械-電轉(zhuǎn)換器元件40和41一起，組成橋線路BR。這樣，在橋線路BR的幾個對角頂點產(chǎn)生的輸出差動地送到差分放大器44。
差分放大器44的輸出通過減法器46和47送到積分放大器(積分器)48。積分器48的輸出通過陷波濾波器49輸入到驅(qū)動放大器(驅(qū)動線路)50。然后，由驅(qū)動放大器50產(chǎn)生的驅(qū)動電壓供給雙壓電晶片制成的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的二個電極。
標(biāo)號45表示記錄模式的位移控制線路，由它產(chǎn)生的位移控制信號分別輸入減法器46和47。位移控制線路45包括圖像線性校準(zhǔn)信號發(fā)生線路45A和磁頭位移信號發(fā)生線路45B。從每個線路產(chǎn)生的相應(yīng)信號分別供給減法器線路46和47，在減法器線路中，將線路45A和45B的輸出減去差分放大器44的輸出。線路45A由存貯器〔RAM(隨機(jī)存取存貯器)或ROM(只讀存貯器)〕，一個D/A(數(shù)字-模擬)變換器以及它們的輔助線路組成，存貯器中存貯了磁頭7a，7b如何跟蹤磁帶1的程序，而數(shù)字-模擬變換器將讀出輸出進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。數(shù)字/模擬變換器的輸出送到減法器46。線路45B產(chǎn)生位置校準(zhǔn)信號(三角波信號)，此信號校準(zhǔn)磁頭7a，7b對磁帶1的跟蹤軌道(記錄磁道)的斜度，并校準(zhǔn)在磁帶1軸向跟蹤軌道開始時，磁頭7a，7b的位置。這個信號被提供給減法器47。
如前所述，均由應(yīng)變儀構(gòu)成的機(jī)械-電轉(zhuǎn)換器元件40和41，跟電阻42和43組成橋線路BR，在橋路BR的諸對角頂點產(chǎn)生的輸出差動地分別輸入差分放大器44，以致使差分放大器44在其輸出邊產(chǎn)生位移檢測輸出，此輸出具有電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件的無失真和好的線性度，即磁頭7a和7b的位移檢測輸出。
積分放大器48是補(bǔ)償器，它為包括直流的低頻范圍的信號提供足夠的放大系數(shù)，它的斜率特征為6dB/oct。
如圖11所示，陷波濾波器49有中心頻率，它等于由雙壓電晶片制成的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的基波自然諧振頻率f0(如1.3KHz)，在中心頻率的兩邊，陷波特性寬度較窄。陷波濾波器49的轉(zhuǎn)換函數(shù)F(S)下面的方程式表示。
F(S)= (AS2+ BS + 1)/(CS2- DS + 1)圖10給出了由雙壓電晶片構(gòu)成的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的結(jié)構(gòu)實例。兩片雙壓電晶片8A和8B大體上為五邊形，且彼此排列基本平行，它們的端部裝有U-型橫截面的磁頭支承部件52，磁頭7a和7b裝在支承件52上。雙壓電晶片8A和8B各自的后面部分用另外的雙壓電晶片8C，8D和8E，8F夾緊，8A到8F的所有雙壓電晶片安裝在磁頭底板51上。標(biāo)號53表示螺孔，磁頭底板51被擰入旋轉(zhuǎn)上鼓3中(見圖1)。
圖9中所示的磁頭位移驅(qū)動線路或裝置將參照圖12A和12B而被描述。圖9中，當(dāng)選擇位移控制線路45的輸出為一個與頻率變化無關(guān)的恒定電平(OdB)，差分放大器44的輸出端斷開時(開口回路)，差分放大器44的輸出信號的頻率特性(絕對值增蓋特性)由圖12A中曲線a表示。當(dāng)將差分放大器44的輸出端連到減法器46時，如圖9中(閉合回路)所示，頻率特性(絕對值增益特性)由圖12A中曲線b表示。
再者，圖12B中曲線C表示當(dāng)選擇位移控制線路45的輸出信號的相位為0°時，在開口回路和閉合回路情況下，差分放大器44的輸出信號的相位頻率特性。
在圖9所示的裝置中，由于此閉合回路，在頻率范圍小于頻率f0時，絕對增益的頻率特性基本上是平的，如圖12A中曲線b所示。也就是由于積分放大器(積分器)48的存在，在低頻范圍，足夠的負(fù)反饋(NFB)加在電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8上，以致曲線b的低頻部分相對于曲線a的低頻部分電壓降低，且變得平緩。此外，在中頻范圍，通過增益相位反相，將正反饋(PFB)加在電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8上，致使曲線b的中頻部分相對于曲線a的中頻部分電壓上升，且變得平緩。
當(dāng)積分放大器48加進(jìn)閉合回路時，可能會使增益的頻率特性變壞。在這種情況中，由于陷波濾波器49加進(jìn)閉合回路，用開口回路校準(zhǔn)能防止電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的共振，避免了增益頻率特性變壞(磁頭7a和7b位移的二次失真)。此外，當(dāng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)積分放大器48的增益時，可以調(diào)節(jié)曲線b的平頂特性曲線的電平。
在頻率范圍小于中心頻率時，增益頻率特性變得平緩，如圖12A中曲線b所示，從圖13的Nyquist曲線圖清楚地說明了這一事實。在圖13中，橫座標(biāo)表示增益的實數(shù)部分，縱座標(biāo)表示增益的虛數(shù)部分。圖13中，曲線d表示開口線路增益矢量的軌跡(頻率隨箭頭方向增高)。當(dāng)軌跡接近輪廓線e，在輪廓線中閉路增益的絕對值是1時，可能得到閉合增益特性，其頻率特性是平的。這是因為正反饋而造成頻率特性性平緩。此外，由于在低頻范圍采用負(fù)反饋，非線性和滯后特性(如圖7中曲線α和直線β)能被改善。正反饋對這種改善不會產(chǎn)生壞的影響，而且，由于在中頻圍采用了正反饋，就可以在低頻范圍采用足夠夠的負(fù)反饋。
圖13中標(biāo)號f表示參考矢量，g代表振蕩面積，虛線表示閉路中增益絕對值的輪廓線。
如上所述，由于圖9的閉路中，增益頻率特性在頻率小于電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件8的基波自然諧振頻率f0范圍內(nèi)基本上是平的，高精度地移動和驅(qū)動磁頭7a和7b是可能的，這樣，在磁道1的軸向開始記錄磁道、被記錄的磁道的斜率、斜率的線性度和被控制的磁道長度都是符合要求的。
上面描述的是本發(fā)明的一個最佳實施例，但顯然有專業(yè)技術(shù)的人還能實現(xiàn)很多改進(jìn)和變化，而不會脫離本發(fā)明的新概念的精神和范圍，因此本發(fā)明范圍應(yīng)僅由權(quán)項來確定。
權(quán)利要求
1.用于記錄視頻信號以便順序地在記錄磁帶上，形成傾斜磁道的裝置，其記錄磁帶以預(yù)定的帶速運動，此預(yù)定的走帶速度跟重現(xiàn)模式中的標(biāo)準(zhǔn)走帶不同，該裝置包括安裝在可動部件上的記錄磁頭，該可動部件垂直于上述傾斜磁道方向偏轉(zhuǎn)；根據(jù)速度參考信號控制磁帶速度的裝置，以便在記錄時獲得預(yù)定的走帶速度；磁頭位置控制裝置，致使在預(yù)定走帶速度下，記錄磁頭所形成的傾斜磁道的斜度將等于在標(biāo)準(zhǔn)走帶速度時，記錄磁頭所形成的傾斜磁道的斜度。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所規(guī)定的裝置，該裝置中，位置控制裝置包括產(chǎn)生供給上述可動部件控制電壓的裝置，此控制電壓的大小正比于上述傾斜磁道與上述標(biāo)準(zhǔn)磁道之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所規(guī)定的裝置，該裝置中，位置控制裝置還包括用控制電壓探測可動部件位移的裝置，以便產(chǎn)生與上述位移相應(yīng)的一輸出電壓;用于將該輸出電壓求積分的裝置，它跟上述探測裝置相連;以及除控制電壓外，將上述輸出電壓提供給可動部件的裝置，以便形成負(fù)反饋回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所規(guī)定的裝置，該裝置中，可動部件包括雙壓電晶片以及包括應(yīng)變儀的位移探測裝置，應(yīng)變儀被安裝在雙壓電晶片的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所規(guī)定的裝置，該裝置中，一對應(yīng)變儀被安裝在雙壓電晶片的二個表面上，每個應(yīng)變儀跟其相應(yīng)的電阻串聯(lián)，上述輸出電壓由每個應(yīng)變儀與其相應(yīng)的電阻之間的連接點產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所規(guī)定的裝置，該裝置中，上述位置控制裝置還包括跟積分裝置串聯(lián)的陷波濾波器，此陷波濾波器的中心頻率基本上跟可動部件的共振頻率相一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所規(guī)定的裝置，該裝置中，積分裝置具有在頻率低于上述共振頻率范圍內(nèi)，減少輸出電壓的增益的截止頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所規(guī)定的裝置，該裝置還包括時基擴(kuò)展或時基縮短裝置，上述視頻信號根據(jù)上述傾斜磁道與標(biāo)準(zhǔn)傾斜磁道的長度之間的差而被記錄。
專利摘要
被公開的是用于記錄視頻信號，以便順序地在記錄磁帶上形成傾斜磁道的裝置。其記錄磁帶以一種預(yù)定的速度運動，此速度與在重現(xiàn)模式中的標(biāo)準(zhǔn)走帶速度不同。該裝置包括記錄磁頭，記錄磁頭安裝在一個可在垂直于傾斜磁道方向偏轉(zhuǎn)的可動部件上；帶速控制線路，它按速度參考信號控制帶速，以便以預(yù)定帶速進(jìn)行記錄；記錄磁頭位置控制線路，致使在規(guī)定的帶速時，由記錄磁頭形成的傾斜磁道的斜度等于標(biāo)準(zhǔn)走帶速度時記錄磁頭所形成的傾斜磁道的斜度。
文檔編號G11B15/46GK85101734SQ85101734
公開日1987年1月31日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者坂本齊 申請人:索尼公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan