способ формирования информации о свертывании по частоте видеосигналов, устройство для вставки информации о свертывании по частоте при видеозаписи и устройство для выделения информации о свертывании по частоте при видеовоспроизведении

Формула изобретения

1. Способ формирования информации о свертывании по частоте видеосигналов, заключающийся в свертывании по частоте высокочастотного видеосигнала яркости в низкочастотный видеосигнал, записи свернутого видеосигнала с полной полосой частот на носителе записи с ограниченной полосой частот, выделении сигналов синхронизации по горизонтали и вертикали из свернутого видеосигнала яркости, формировании последовательности стандартных тактовых импульсов, отличающийся тем, что из полученной последовательности стандартных тактовых импульсов, частота которых в заданное число раз превышает частоту сигналов синхронизации по горизонтали, определяют период сигнала синхронизации по горизонтали, полученное значение периода сравнивают с величиной, соответствующей полупериоду сигнала синхронизации по горизонтали с момента начала гашения сигнала синхронизации по вертикали в процессе определения периода сигнала синхронизации по горизонтали, по результатам сравнения формируют сигнал обнаружения четного или нечетного поля видеосигнала с заданным логическим значением, в соответствии с которым формируют информацию о свертывании по частоте и устанавливают положение строки развертки для вставки полученной информации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информацию о свертывании по частоте увеличивают на единицу информации с каждой инверсией логического значения сигнала обнаружения четкого или нечеткого поля видеосигнала.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что информация о свертывании по частоте принимает значение "0" после достижения установленного значения.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что информация о свертывании по частоте принимает значение "0" после достижения значения "3", соответствующего периоду четырех полей видеосигналов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что информация о свертывании по частоте представлена в виде импульса с незначительным изменением положения вставки этого импульса для каждого поля видеосигнала или в виде кодового слова с фиксированным положением вставки.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что информацию о свертывании по частоте формируют для вставки лишь для любого одного, или любых двух, или любых трех из имеющихся четырех полей видеосигналов.

7. Устройство для вставки информации о свертывании по частоте при видеозаписи, содержащее входную клемму свернутого по частоте видеосигнала яркости, блок записи, блок разделения синхросигналов, входом связанный с входной клеммой, генератор стандартных тактовых импульсов, сумматор, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные детектор четных и нечетных полей видеосигнала, блок формирования информации о свертывании по частоте и блок установки положения, выход которого подключен к одному входу сумматора, другой вход которого соединен с входной клеммой, а выход с входом блока записи, при этом первый и второй выходы синхронизации по вертикали и горизонтали блока разделения синхросигналов соединены с первым и вторым входами детектора четких и нечетких полей видеосигнала, а также с вторым и третьим входами блока установки положения соответственно, а выход генератора стандартных тактовых импульсов с третьим входом детектора четных и нечетных полей видеосигнала и с четвертым входом блока установки положения.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что блок установки положения выполнен с возможностью вставки информации о свертывании по частоте между двумя последовательными сигналами синхронизации по вертикали или между двумя последовательными сигналами синхронизации по горизонтали на интервале между последовательными сигналами синхронизации по вертикали или в течение любого произвольного отрезка развертки по горизонтали.

9. Устройство для выделения информации о свертывании по частоте при видеовоспроизведении, содержащее блок воспроизведения свернутого видеосигнала яркости, блок развертывания по частоте видеосигналов, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные детектор положения вставки информации о свертывании по частоте, входом подключенный к выходу блока воспроизведения, блок выделения информации о свертывании по частоте, выходом связанный с одним входом блока развертывания по частоте, другой вход которого соединен с выходом блока воспроизведения.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что детектор положения вставки информации о свертывании по частоте выполнен с возможностью выделения сигналов синхронизации из воспроизводимого видеосигнала яркости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для вставки и выделения информации о свертывании по частоте с применением несущей свертывания, а также к способам получения информации о свертывании по частоте в устройстве для записи и воспроизведения видеосигналов, где за счет свертывания видеосигнала с высокочастотными составляющими в видеосигнал с низкочастотными составляющими достигается увеличение количества информации при записи и воспроизведении.

Устройства записи и воспроизведения видеосигналов осуществляют запись или воспроизведение видеосигнала с помощью носителя записи, при этом полоса частот видеосигнала ограничивается качеством носителя записи.

Чтобы улучшить разрешающую способность по горизонтали в устройстве записи или воспроизведении видеосигнала в эту ограниченную полосу частот надо ввести весьма большой объем информации.

После выявления и ослабления тех составляющих видеосигнала, что лежат выше полосы частот, ограниченной носителем записи /далее называемой основной полосой/, ослабленные высокочастотные составляющие видеосигналов смешивают с несущей свертывания для их переноса в основную полосу частот, а затем их путем смешивания вводят вместе с другими составляющими видеосигнала в основную полосу частот /1/. В данном случае выбор несущей свертывания выполняют из условий максимизирования расстояний между сигналом яркости и несущей свертывания по времени, по вертикали и горизонтали в основной полосе частот. Поэтому частота несущей свертывания находится на половине максимальной частоты по полю и на половине максимальной частоты по строкам и по времени /т.е. в окне Фукинуки/ приблизительно на 5 МГц.

В результате частота несущей свертывания у различных полей отличается на обусловленную величину. Из-за этого частоту несущей свертывания у различных полей приходится записывать вместе с видеосигналами, чтобы во время воспроизведения развернуть свернутую в низкочастотную составляющую видеосигнала высокочастотную составляющую и получить видеосигнал в исходной полосе частот.

Задача изобретения создание устройства для вставки информации о свертывании по частоте, предназначенной для вставки информации о частоте несущей свертывания в видеосигналы в устройстве видеозаписи для регистрации видеоинформации в полосе частот, превышающей основную полосу частот носителя записи, за счет свертывания видеоинформации, лежащей в полосе частот, превышающей основную полосу частот носителя записи, в составляющие видеосигнала, помещающиеся в основной полосе частот, чтобы улучшить разрешающую способность по горизонтали.

Другой задачей изобретения является создание схемы выделения информации о свертывании по частоте, которая при использовании в устройство воспроизведения видеосигналов способна выделить информацию по частоте несущей свертывания от считываемых видеосигналов с тем, чтобы считать с носителя записи и воспроизвести видеосигналы, высокочастотные составляющие которых лежат за пределами основной полосы частот и свернуты в видеосигнальные составляющие основной полосы частот.

Еще одной задачей изобретения является создание способа получения информации о свертывании по частоте, при котором вырабатывается информация о свертывании по частоте, представляющая состояние свертывания по частоте у свернутого видеосигнала в устройстве записи видеосигналов для свертки высокочастотного видеосигнала в низкочастотный видеосигнал и записи свернутого видеосигнала для сохранения на носителе записи с ограниченной полосой частот видеосигнала с полой полосой частот.

Для этого в состав схемы вставки информации о свертывании по частоте согласно изобретению входят детектор четных и нечетных полей, выявляющий нахождение видеосигнала, присутствующего на входной клемме, в четном или нечетном поле; генератор информации свертывания по частоте, генерирующий информацию свертывания по частоте, представляющую состояние свертывания по частоте в соответствии с результатом обнаружения; поступившим от детектора четных и нечетных полей, сумматор для вставки информации о свертывании по частоте в видеосигнал, приходящий на входную клемму, и установщик положения, подключенный между сумматором и генератором информации о свертывании по частоте для подачи на сумматор информации о свертывании по частоте в произвольный момент времени.

Для достижения указанной выше второй задачи изобретения в состав схемы выделения информации о свертывании по частоте согласно данному изобретению входят детектор положения, предназначенный для выявления положения, где в воспроизводимом сигнале была вставлена информация о свертывании по частоте, и выделитель информации свертывания по частоте, предназначенный для выделения содержащейся в воспроизводимом видеосигнале информации о свертывании по частоте в соответствии с результатами обнаружения, поступающими от детектора положения.

Для достижения указанной выше третьей задачи изобретения предусматривается создание способа получения информации о свертывании по частоте с тем, чтобы представить состояние свертывания по частоте в свернутом видеосигнале в устройстве видеозаписи для свертывания высокочастотного видеосигнала в низкочастотный видеосигнал и для записи свернутого видеосигнала с полой полосой частот на носитель записи с ограниченной полосой частот, содержащего этапы, на которых отделяют сигнал синхронизации по вертикали от свернутого видеосигнала, содержащего сигналы синхронизации; генерируют последовательность стандартных тактовых импульсов, частота повторения которых в заданное число раз превышает частоту сигнала синхронизации по горизонтали; рассчитывают период сигнала синхронизации по горизонтали в соответствии с упомянутой последовательностью стандартных тактовых импульсов; сравнивают рассчитанную величину с величиной, соответствующей половине периода сигнала синхронизации с момента начала гашения сигнала синхронизации по вертикали на протяжении упомянутого этапа подсчета; генерируют сигнал обнаружения четного или нечетного поля по определенному логическому состоянию в соответствии с результатом от упомянутого этапа сравнения; генерируют информацию о свертывании по частоте в соответствии с логическим состоянием упомянутого сигнала обнаружения четных и нечетных полей и устанавливают положение строки развертки для вставки упомянутой информации о сверлении по частоте.

На фиг. 1 показана блок-схема одного из вариантов реализации схемы вставки информации о свертывании по частоте согласно изобретению; на фиг. 2 - то же, вариант реализации; на фиг. 3 форма сигналов, содержащих информацию о свертывании по частоте; на фиг. 4 блок-схема системы видеозаписи, где применима схема вставки информации о свертывании по частоте по изобретению; на фиг. 5- блок-схема системы видеовоспроизведения, где применяется схема выделения информации о свертывании по частоте.

На фиг. 1 представлена блок-схема одного из вариантов реализации схемы для вставки информации о свертывании по частоте по данному изобретению. Входная клемма 1 соединена со схемой, осуществляющей свертку по частоте /не показана/ для приема свернутых сигналов яркости, содержащих сигналы синхронизации. Входная клемма 5 также соединена с первым входом сумматора 2 и входом схемы 3 выделения синхросигналов. Выход генератора 4 стандартных тактовых сигналов подсоединен к третьему входу стандартных тактовых сигналов подсоединен к третьему входу детектора 5 четных и нечетных полей /далее называется просто детектором полей/ и к третьему входу установщика 6 положения. Первый и второй выходы схемы 3 соединены с первым и вторым детектором 5 полей и с первым и вторым входом установщика 6 положения. Выход детектора полей соединен с входом генератора 7 информации о свертывании по частоте. Выход генератора 7 соединен с четвертым входом установщика 6 положения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 2. Выход сумматора 2 соединен с входом блока 8 записи сигнала яркости, выход которого соединен с магнитной головкой 9.

Во время работы схема 3 выделения синхросигналов отделяет сигнал синхронизации по горизонтали и вертикали HS и VS от свернутого сигнала яркости, содержащего сигналы синхронизации, и подает выделенные синхросигналы на детектор 5 полей и установщик 6 положения.

Генератор стандартных тактовых сигналов генерирует последовательность стандартных тактовых сигналов RC, частота которых значительно превышает частоту сигналов синхронизации по горизонтали HS. Например, частота стандартных тактовых импульсов принимает значения 320f_H или 640f_H. Здесь f_H- частота сигнала синхронизации по горизонтали.

Детектор 5 полей рассчитывает период сигнала синхронизации по горизонтали HS с помощью последовательности стандартных тактовых импульсов RS и в момент начала гашения сигнала синхронизации по вертикали VS, во время расчета он проверяет, превышает ли насчитанное число величину, соответствующую полупериоду сигнала синхронизации по горизонтали HS. Детектор полей вырабатывает сигнал FCS с определенным логическим состоянием, представляющим свернутый сигнал яркости, поступивший на входную клемму 1 на четном поле, когда насчитанное значение больше полупериода сигнала синхронизации HS, и наоборот, сигнал FCS с противоположным логическим состоянием, представляющий сигнал яркости, приходящий на входную клемму на нечетном поле, когда насчитанное значение меньше половины периода сигнала синхронизации по горизонтали HS.

Генератор 7 информации о свертывании по частоте вырабатывает информацию о свертывании по частоте DF, увеличивающуюся на единицу с каждой инверсией логического состояния сигнала FCS с выхода детектора полей. Информация о свертывании по частоте принимает величину "0" после достижения установленного значения /в данном случае это "3"/. То есть генератор информации о свертывании по частоте, примененяемый в схеме вставки информации о свертывании по частоте по изобретению, генерирует информацию о свертывании по частоте DF, увеличивающуюся на единицу с каждым полем видеосигналов по рассмотренной выше процедуре. Соответственно в определенные строки развертки видеосигналов можно вставить информацию о свертывании по частоте DF, повторяющуюся на интервале из четырех полей. В соответствии с другим вариантом реализации изобретения генератор информации о свертывании по частоте можно выполнить так, что он станет вырабатывать информацию о свертывании по частоте DF лишь для любого одного из четырех полей видеосигнала.

Возможен и иной вариант реализации, когда генератор 7 информации свертывания по частоте вырабатывает информацию о свертывании по частоте DF лишь для любых двух или трех из имеющихся четырех полей видеосигналов.

Установщик 6 положения подсчитывает число сигналов синхронизации по горизонтали HS, чтобы выбрать положение строки развертки для вставки информации о свертывании по частоте из сигнала синхронизации по вертикали VS, а по достижении заданной строки развертки подсчитывают стандартные тактовые импульсы для установки положения для введения информации о свертывании по частоте. Информация о свертывании по частоте вставляется между двумя соседними сигналами синхронизации по вертикали, что показано на фиг. 3, а наиболее предпочтительное вставляется между двумя соседними сигналами синхронизации по горизонтали на интервале между двумя соседними сигналами синхронизации по вертикали. Как только это положение установлено, установщик 6 положения подает на второй вход сумматора 2 информацию о свертывании по частоте DF, полученную от генератора 7 информации о свертывании по частоте. В данном случае информация о свертывании по частоте DF, подаваемая на второй вход сумматора 2, может представлять собой, как это показано на фиг. 3, импульс, причем положение вставки этого импульса незначительно меняется для каждого пола. Форма импульса может быть любой, например он может быть прямоугольным. Кроме того, информация о свертывании по частоте DF может представлять собой кодовое слово с фиксированным положением вставки.

Сумматор 2 суммирует информацию о свертывании по частоте DF, поступившую от установщика 6 положения со свернутым сигналом яркости FL, поступившим на входную клемму 1, и подает результирующий сигнал к блоку 8 записи яркостного сигнала.

Блок 8 записи модулирует частоту свернутого сигнала яркости, включая и информацию о свертывании по частоте, и подает результирующий сигнал на магнитную головку 9.

На фиг.2 представлена блок-схема варианта реализации схемы для выделения информации о частотном свертывании согласно изобретению. Как видно на фиг.2, магнитная головка 10 соединена со входом блока 11 воспроизведения сигнала яркости.

Выход блока 11 соединен с первой выходной клеммой 12, входом детектора 13 положения и первым входом выделителя 14 информации о частотном свертывании. Выход детектора 13 соединен с вторым входом выделителя 14 информации о частотном свертывании. Выход выделителя 14 информации соединен с второй выходной клеммой 15. Вторая выходная клемма 15 соединена с входом управления схемы по частотному развертыванию /не показана/. Первая выходная клемма 12 соединена со входом аналого-цифрового преобразователя /не показана/.

Во время работы схемы по фиг.2 магнитная головка 10 считывает информацию, записанную на магнитной ленте и подает результирующий сигнал на блок 11 воспроизведения сигнала яркости.

Блок 11 осуществляет частотную демодуляцию информации и вырабатывает сигнал яркости. В данном случае немодулированный сигнал яркости представляет собой сигнал, у которого высокочастотные составляющие свернуты в низкочастотные составляющие, и кроме того, он содержит информацию о частотном свертывании.

Детектор 13 положения отделяет сигналы синхронизации по вертикали и горизонтали от сигнала яркости FL + DF, поступающего от блока 11, выявляет число выделенных сигналов синхронизации по горизонтали на протяжении хода выделенного сигнала синхронизации по вертикали и генерирует сигнал обнаружения положения в виде импульса с определенным логическим состоянием в момент времени, когда подходит строка развертки по горизонтали, где вставлена информация о свертывании частоты.

Детектор 14 информации о частотном свертывании осуществляет выборку информации о частотном свертывании DF, содержащуюся в сигнале яркости FL+DF в соответствии с сигналом обнаружения положения в виде импульса определенного логического состояния, и после декодирования подает результирующий сигнал на выходную клемму 15.

На фиг.4 представлена блок-схема системы видеозаписи, в которой применена схема вставки информации о частотном свертывании согласно изобретению. Как видно из фиг.4, схема 6 вставки информации о частотном свертывании подключена между цифроаналоговым преобразователем 17 и блоком 18 записи сигнала яркости.

Кроме того, схема 16 вставки информации о частотном свертывании может размещаться между схемой 19 свертывания по частоте и цифроаналоговым преобразователем 17 в системе видеозаписи, содержащей схему 16, при этом эффект от схемы 16 не меняется.

Рассмотрим работу системы видеозаписи по фиг. 4 в рамках данного описания. Аналого-цифровой преобразователь 20 осуществляет выборку полного видеосигнала при частоте квантования приблизительно 10 МГц с последующим кодированием сигнала для получения цифрового полного видеосигнала. Выделитель 21 сигнала движения отделяет сигнал движения, представляющий величину перемещения элементов изображения на экране из полного цифрового видеосигнала.

Выделитель 22 сигнала яркости отделяет от полного цифрового видеосигнала сигнал пространственный яркости и сигнал временной яркости, смешивает оба выделенных сигнала яркости в соответствии с сигналом движения и затем подает смешанный яркостной сигнал на схему 19 свертывания по частоте.

Выделитель 23 сигнала цветности выделяет сигнал цветности из полного цифрового видеосигнала.

Схема 19 свертывания по частоте ослабляет высокочастотные составляющие сигналов яркости /сигналы яркости выше 2,5 МГц/, поступивших от выделителя сигнала яркости, и выполняет субдискретизацию по Найквисту ослабленных высокочастотных составляющих с помощью несущего колебания. В схеме 19 свертывания по частоте также смешиваются квантованные высокочастотные сигналы яркости с низкочастотными яркостными сигналами, генерируется свернутый яркостный сигнал, выполняется фильтрация нижних частот свернутого яркостного сигнала с тем, чтобы достичь среза на частоте 2,5 МГц, в результате чего и получается требуемый свернутый яркостной сигнал.

Цифроаналоговый преобразователь 17 преобразует цифровой свернутый яркостной сигнал, поступающий от схемы 19 свертывания по частоте в аналоговую форму.

Схема 16 вставки информации о частотном свертывании вводит информацию о частотном свертывании согласно полям во время n-го интервала развертки по горизонтали аналогового свернутого сигнала яркости из цифроаналогового преобразователя 17.

В блоке 18 записи сигнала яркости аналоговый свернутый сигнал яркости, поступивший от схемы 16 вставки, модулируется по частоте для подготовки к записи на носитель информации.

В смесителе 24 сигналов цветности и движения сигнал движения смешивается с сигналом цветности и результирующий сигнал подается на цифроаналоговый преобразователь 25.

Цифроаналоговый преобразователь 25 преобразует сигнал цветности, смешанный с сигналом движения в цифровой форме в смесителе, в аналоговую форму.

В блоке 26 записи сигнала цветности сигнал цветности, поступающий от цифроаналогового преобразователя 27, модулируется по амплитуде в соответствии с несущим колебанием приблизительно 629 МГц.

В смесителе 27 сигналов цветности и яркости частотно-модулированный сигнал яркости и амплитудно-модулированный сигнал цветности смешиваются и результирующий сигнал подается на записывающую головку 28.

На фиг.5 представлена блок-схема системы видеовоспроизведения, где применяется схема выделения информации о частотном свертывании по изобретению. Схема 29 выделения информации о частотном свертывании включена между выходом блока 30 воспроизведения сигнала яркости и входом управления схемы 31 развертывания по частоте.

Кроме того, схема выделения информации о частотном свертывании по изобретению может помещаться между аналого-цифровым преобразователем 32 и фильтром 33 нижних частот в системе видеовоспроизведения, где применяется схема 29, при этом эффект от схем 29 не меняется.

Рассмотрим работу системы видеовоспроизведения по фиг.5.

Магнитная воспроизводящая головка 34 считывает информацию, записанную на видеоленте, и подает результирующий сигнал на выделитель 15 сигналов яркости и цветности.

Выделитель 35 выделяет частотно-модулированный сигнал яркости и амплитудно-модулированный сигнал цветности из информации, поступающей от магнитной воспроизводящей головки.

В схеме 30 получения яркости осуществляется частотная демодуляция частотномодулированного сигнала яркости, выделенного схемой 35 и вырабатывается сигнал яркости.

Аналого-цифровой преобразователь 32 преобразует демодулированный яркостный сигнал в многоразрядный цифровой видеосигнал.

Фильтр 33 нижних частот осуществляет фильтрацию цифрового яркостного сигнала и выделяет сигнал яркости, распределенный в пределах ограниченной полосы частот /2,5 МГц/. В схеме 29 выделения информации о частотном свертывании из сигнала яркости, поступающего от схемы 30, отделяется информация о свертывании по частоте и результирующий сигнал подается на схему 31 развертывания по частоте.

Схема 31 развертывает высокочастотные яркостные составляющие, свернутые в отфильтрованном яркостном сигнале, занимающем ограниченную полосу частот и поступающем от фильтра 33 нижних частот до начального частотного диапазона в соответствии с информацией о свертывании частоты, поступающей от схемы 29 выделения информации о частотном свертывании, при необходимости смешивают с низкочастотным яркостным сигналом и высокочастотным яркостным сигналом в соответствии с величиной сигнала движения, поступающего от схемы выделения сигналов цветности и движения 41, и вырабатывает сигнал яркости со всеми частотными составляющими в полном диапазоне частот. Цифроаналоговый преобразователь 36 преобразует развернутый цифровой сигнал, поступающий от схемы 31 развертывания по частоте, в аналоговую форму.

В схеме 37 получения сигнала цветности осуществляется амплитудная демодуляция амплитудно-модулированного сигнала цветности, в результате чего получают сигнал цветности. В сигнале цветности содержатся сигналы движения, когда воспроизводится видеолента, где записаны видеосигналы, полученные от устройства видеозаписи, в котором применены схемы согласно изобретению.

Аналого-цифровой преобразователь 38 преобразует демодулированный сигнал цветности в цифровой сигнал.

Схема 39 выделения сигналов цветности и движения осуществляет разделение цифрового сигнала цветности на сигнал движения и сигнал цветности и подает сигнал движения на схему 31 развертывания по частоте, а сигнал цветности на цифроангалоговый преобразователь 40.

В генераторе 41 полного видеосигнала осуществляется смешение выходного сигнала яркости от цифроаналогового преобразователя 40 для получения стандартного полного видеосигнала.

От генератора 41 полного видеосигнала стандартный полный видеосигнал подается на устройство визуального отображения.

Как было сказано выше, изобретение позволяет записывать информацию о частоте, несущей свертывания, меняющейся в соответствии с полем для вставки информации в сигнал яркости, выделять информацию о свертывании по частоте и точно развертывать высокочастотные составляющие яркостного сигнала, содержащиеся в низкочастотных составляющих, в исходную полосу частот за счет записи информации о свертывании по частоте вместе с сигналом яркости.