图像信号的记录方法和录放装置的制作方法

专利名称:图像信号的记录方法和录放装置的制作方法
本发明涉及螺旋扫描方式的磁带录像机(以下简称VTR)。
特别是在记录宽频带图像信号时，本发明提供一种把一场分成若干条磁迹而进行记录的分段记录方式的新方法，并提供利用此新方法进行录、放的装置。
旋转两磁头螺旋扫描磁带录像是以VHS和β方式为代表的大多数VTR中所采用的技术。
这一方式的基本结构、记录格式和录放画面分别示于图1、图2(a)和(b)。
在图1中，1是磁带，2和3是磁头，4是旋转磁鼓。图2(a)中，5是记录磁迹，T是磁带运行方向，H是磁头移动方向。一条记录磁迹是在旋转磁鼓转动180°的过程中，利用磁头2或磁头3记录下来的。因此，P是当被记录的信号以2∶1隔行时，在一帧(两场)期间磁带走过的距离。A、B、C、D各点与图2(b)中的A、B、C、D各点相对应。
这样，这一方式的基本点就是把一场图像信号记录在一条磁迹上，旋转磁鼓的转速与帧频相等。
为了利用设计成记录NTSC图像信号的两磁头螺旋扫描VTR的结构系统，来记录宽频带图像信号，譬如高清晰度电视信号，有以下两种方法(1)把输入信号分为多个信道进行记录;
(2)为增大磁头与磁带的相对速度，可提高安装着磁头的磁鼓转速。
为了完成上述课题，可根据兼顾输入信号的带宽与VTR结构系统的实际功能，来决定采用方法(1)或方法(2)，或者两种方法都采用。采用方法(2)时，必然变成称为分段记录的方式。
下面，说明两段记录方式的情况。为了记录具有NTSC信号两倍带宽的信号，必须使磁鼓以两倍转速进行旋转。另外，磁带也必须以两倍带速运行。
这时的记录格式和画面示于图3(a)和(b)。这时，P′是在一场期间磁带走过的距离。SG1和SG2是把一场一分为二而得到的段。
这样，在两段方式的情况下，把一场图像信号分为两段后分别记录在不同的磁迹上。这种方式有以下问题(1)对于重放时切割若干条磁迹的特技情况，例如慢放、静帧和速进，重放时把一个画面中的SG1段和SG2段掺混在一起了。
(2)通常，VTR中RF信号的重放输出在磁带边缘上是不稳定的，因此，与其对应的重放信号的信杂比也不稳定。在这种方式中，该部分将出现在画面中央。
下面，详细说明上述两个问题。先说明第一个问题。图4是采用图3所示分段方式时的记录模式图。其中，6和6′是当进带速度提高到4倍时，由位于180°位置处的两个磁头在磁带上分别描出的轨迹。图4(b)的F1～F8是在正常带速下，第1场～第4场重放时的样子。其中，用斜线表示的部分S1～S8，表示4倍带速时图(a)中的轨迹6和6′重放的部分。图4(c)表示4倍带速重放时的一个画面。这个画面是以高度为整个画面高度八分之一的带状图像为单位，在上半部图像和下半部图像中交替转换而形成的，所以，难于判别图像的内容。
以上虽然是以4倍带速进行高速重放的例子，但是，对于以任意n倍带速或1/n倍带速进行变速重放的情况，重放时同样是以段为单位，把画面某些位置上的信号掺混在一起了。并且，根据以上说明可知，段的重放序号随磁带的运行速度而发生各种各样的变化。因此，重放时，即使通过适当的处理可以得到正确的重放画面，也必须根据磁带运行速度的不同而进行不同的信号处理，这样变得非常复杂。
在下列情况下，第二个问题将变得突出。VTR中RF重放信号包络的形状通常变成如图5所示。该图是两段的包络，A、B、C、D分别与图3中的各点位置相对应。如上所述，这是由于磁头在磁带边缘上，磁头与磁带接触不稳定的缘故。结果，在重放画面的中央便出现信杂比差的部分B与信杂比好的部分C相邻。这种现象所造成图像质量劣化的印象，好象比实际情况更为严重。
以上是以两段方式说明的，段数越多，这些问题越严重。也就是说，对于第一个问题，段数越多，重放时就有更多的段掺混在一起;对于第二个问题，段数越多，在重放画面上将出现更多的接缝。
本发明的目的是提供一种记录方法和录放装置，其记录格式可以克服分段记录方式的缺点，进行特技重放时，通过简单的信号处理也能得到正常的重放画面;并且使得在磁带边缘上记录的信号在重放画面内不出现。
本发明图像信号的记录方法是，通过在磁带上扫描N次，把一场图像信号用n·N条倾斜磁迹来记录，这时，全部记录磁迹从扫描开始处到扫描终了处是连续的，这种磁迹顺序地记录从画面开始部分到画面终了部分的扫描行。
此外，本发明的图像信号记录装置是利用上述方法进行记录和重放的(n≥1，N≥2)。
图1示出先有技术中旋转两磁头螺旋扫描VTR内旋转磁鼓的结构。
图2示出先有技术中旋转两磁头螺旋扫描VTR的记录格式。
图3示出利用先有技术中旋转两磁头螺旋扫描VTR进行分段记录的格式。
图4是利用先有技术中旋转两磁头螺旋扫描VTR进行分段记录时，变速重放的说明图。
图5示出普通VTR中RF重放信号包络的例子。
图6示出本发明第一个实施例的记录格式。
图7示出利用本发明第一个实施例的记录格式进行记录和录放装置。
图8是本发明第一个实施例的记录装置的工作说明图。
图9是在本发明第一个实施例的记录格式下变速重放的说明图。
图10示出本发明第二个实施例的记录格式。
图11示出本发明第二个实施例的旋转两磁头螺旋扫描VTR中，旋转磁鼓的结构。
图12是本发明第二个实施例的信号处理方式的说明图。
图13示出在本发明第二个实施例中，采用图12的信号处理方式时的记录格式。
图14示出本发明第三个实施例的录放装置。
图15是本发明第三个实施例的工作说明图。
本发明的第一个实施例示于图6。该实施例是将扫描行数为1125、场频为60赫(2∶1隔行)的高清晰度电视信号，在旋转两磁头螺旋扫描VTR上，使磁鼓转速为60赫而进行记录的例子。
图6(a)是磁带上的记录模式，A、B、C、D与图(b)所示画面上的位置相对应。这个实施例的情况与先有技术的例子相同，一场是由两条磁迹构成的。G1、G2、……表示各条磁迹。图(c)表示构成各磁迹的扫描行序号。为了用这种格式进行记录，必须以扫描行为单位把图像信号的顺序加以转换。
图7(a)是用来进行这种信号处理的硬件结构的例子。Vi是图像信号的输入端，7是模/数(A/D)转换器，8是帧存储器，9是D/A转换器，10是FM调制器，11是记录放大器，14是重放放大器，15是FM解调器，16是A/D转换器，17是帧存储器，18是D/A转换器，Vo是图像信号的输出端。
下面说明它的工作。把输入图像信号加到输入端Vi，通过A/D转换器7变为数字化信号。然后将此信号送入帧存储器8。帧存储器8的详细情况示于图7(b)。帧存储器8由场存储器19和20，与开关SW1和SW4构成。场存储器19由半场存储器21和22，与开关SW2和SW3构成。场存储器20的结构与场存储器19相同。
把帧存储器8的输入信号送到输入端Fi。SW1是每场反转一次的开关。把第一场的信号送入场存储器19。SW2是每行反转一次的开关，把每行交替地写入半场存储器21和半场存储器22。一场写入结束后，SW1反转，把第二场写入场存储器20。在第二场期间，场存储器19处于读出状态。首先，在前半场期间读出半场存储器21;在后半场期间读出半场存储器22。根据上述动作，SW3半场反转一次。关于上述场存储器19的工作时序图示于图8。
场存储器20在第二场期间进行写入，在下一个第一场期间按上述同样的动作进行读出。关于时序图，此处省略。SW4的反转方向始终与SW1的反转方向相反。通过以上的信号处理，作为帧存储器8的输出，可以得到用图6所示的格式记录的时序信号。把帧存储器8的输出送入D/A转换器9，变成模拟图像信号。此信号通过FM调制器10、记录放大器11、录放转换开关12、磁头转换开关13、磁头2和3，记录到磁带1上。
重放时，通过磁头2和3、开关13和14、重放放大器14、FM解调器15，把磁带1上记录的信号变成模拟图像信号后，再通过A/D转换器16把它变成数字化信号，送入帧存储器17。帧存储器17的结构与帧存储器8一样，但由于必须通过逆处理得到原来的信号，所以帧存储器17的动作与帧存储器8不同。也就是说，SW1每场反转一次，SW2每半场反转一次，SW3每行反转一次，而SW4每场反转一次且与SW1的反转方向相反。
结果，帧存储器17的输出得到与输入图像信号相同的数字图像信号。此信号通过D/A转换器18变成模拟图像信号而输出。在上述说明中省略了进行这种信号处理所必需的低通滤波器、时钟发生器和存储器控制电路等。此外，由于A/D转换器、D/A转换器、帧存储器在记录和重放时可以通用，所以各有一个就够了。
还有，在图6(c)和图8中，虽然不记录第1125行，但通常一帧的最后一行处于场逆程期间内，所以并无特殊影响。
其次，通过与正常带速重放的情况相对比，说明用这种格式记录的磁带在变速重放时的情况。
图9(a)和(b)是用正常带速重放的情况。图(a)的G1和G2是用各磁头重放出来的粗糙图像(如图6(c)所示，是隔行的图像)，用图7所示的重放电路对此图像进行处理，可以得到正常的重放信号，但图(b)示出未经重放处理而输出的重放图像。这时，虽然通过两次磁头扫描可以得到整个一场的信息，但第一次扫描得到的G1和第二次扫描得到的G2也包括整个画面的信息，所以如果把用两次扫描得到的重放图像信号照原样显示在CRT上，则得图(b)所示的画面。
与此相反，对于以4倍带速重放的情况，磁头在磁带上按图6(a)所示6和6′运行。这时，如图9(c)所示，第一次扫描重放G1～G4各部分信号，第二次扫描重放G5～G8各部分信号。如与上述一样，将此重放信号显示在CRT上，则得图(d)所示的画面，这种信号与正常带速时的图(b)类似。因此，以4倍带速重放时，利用与正常带速重放时相同的信号处理方法也能再现出正常的画面。显然，上述看法对其他变速重放的情况也同样成立。
另外，实际上如果把相邻磁迹中的行同步信号的位置在磁带上排列起来，则用这种格式进行记录的方法能够把画面上相邻扫描行的信息相邻地记录下来，从而避免了串扰对图像质量的不良影响。在先有技术的分段记录方式中，不可能进行这样的记录，与同类方式相比，本发明可以得到良好的重放图像。
还有，即使VTR中RF重放信号的包络成为图5所示的形状，由于B点和C点分别与画面的下端和上端相对应，所以在图像中央不会产生先有技术分段方式中信杂比差的不连续部分，这是本发明具有的优点。
下面，利用图10～图13说明本发明的第二个实施例。本实施例把扫描行数为1125、场频为60赫(2∶1隔行)的高清晰度电视信号，通过频带压缩使其频带成为NTSC带宽的4倍左右;并且通过时基扩展把它分为两个信道，把两组(每组两个磁头)两个信道的磁头，以组间为180°的位置安装在旋转磁鼓上，使这种旋转磁头螺旋扫描VTR中磁鼓的转速为60赫而进行记录。下面，对于这种情况加以说明。
本实施例示于图10。图(a)是磁带上的记录模式，A～H与图(b)所示画面上的位置相对应。A、B、E、F分别表示磁迹T1、T2、T3、T4的第一行，C、D、G、H分别表示它们的最后一行。图(c)示出构成各磁迹的行扫描序号。
进而，图11示出本实施例所使用的旋转磁鼓的结构。图中，2和2′是为了同时记录分成了两个信道的信号的一组磁头，3和3′是同样的另一组磁头。譬如，T1和T2由2和2′同时记录，T3和T4由3和3′同时记录。
这样，通过以1H为单位来扩展时基，改变图像信号在一场内的排列，从而使所有磁迹在扫描开始的位置上记录画面上方的扫描行，然后随着磁头在磁带上前进依次运行到画面下方的扫描行，在扫描终了的位置上记录画面下方的扫描行。这样，通过改变信号的排列，可按图10所示的磁迹模式进行记录。对于这种图形模式进行特殊重放时，画面上方、下方的信号不会掺混在一起。由于一次扫描便可得到整个画面的信息，所以，如果进行与通常重放时相同的处理，即可得到正常的画面了。上面的说明对亮度信号和色信号未作区别，下面，作更详细的说明。
高清晰度电视信号由亮度信号(Y)和色信号(Cw、CN)三个分量组成。为了把这些分量多路复用作成一个信道的信号，有一种方式是对色信号进行时基压缩而在亮度信号的行消隐期间进行多路复用，这种方式叫做TCI方式(时间压缩信号合成方式)。这种方式是把色信号按行顺序进行传送，因为能够实现窄频带传送，所以是一种很有希望的方式。
制作这种信号的过程示于图12。图(a)是输入图像信号，图(b)是根据输入图像信号制作的TCI信号。图中的序号是行序号。记录模式示于图13。这样，通过把同时平行记录的色信号按同类进行排列，即CW按CW类排列，CN按CN类排列，Y和C均在相邻磁迹内记录类似的信号。
对于这种两个信道的信号，可应用上述第二个实施例。这时，可得到与上述说明完全相同的效果。进而，由于在同一段内相邻磁迹的相邻位置上记录了分别与亮度信号和色信号类似的信号，所以，相互之间的串扰对重放图像质量的影响小。并且，即使在不同段之间的相邻磁迹内，由于记录的是在画面上相邻的扫描行，所以也有同样的效果。
另外，通过使用两个场存储器，与第一个实施例一样，能够很容易地实现图12所示扫描行排列的改变。还有，以扫描行为单位进行时基扩展并改变输入图像信号排列的方法，并不限于上述实施例，另外还有以2H为单位进行时基扩展的方法，和使奇数行与偶数行在b、c间转换的方法等，如果在各个磁迹内扫描行的顺序满足保持原来图像中顺序这一条件，则不论哪种方法都可以。
本实施例说明的是分成两个信道和磁鼓以两倍转速旋转的情况，但通常对于分成n个信道和以N倍转速旋转的情况，按照同样的处理，可望获得同样的效果。通常，在使磁鼓以N倍转速旋转而记录的情况下，画面内将发生(N-1)次磁头转换。这个问题能够这样来解决，在转换点前后通过时间移位处理而产生消隐，重放时，由TBC(时基校正器)进行去除。
下面，利用图14～图15说明本发明的第三个实施例。
本实施例与第一个实施例相同，是为了记录扫描行数为1125、场频为60赫(2∶1隔行)、频带约为NTSC带宽2倍的信号，利用特殊的摄像装置得到记录信号后，使旋转两磁头螺旋扫描VTR中磁鼓的转速为60赫而进行记录。下面，对于这种情况加以说明。
图14示出本发明实施例中图像信号录放装置的框图。在图14中，23是摄像管或摄像部件，10是FM调制器，11是记录放大器，12是录放转换开关，13是磁头转换开关，2和3是磁头，14是重放放大器，15是FM解调器，16是A/D转换器，17是帧存储器，18是D/A转换器。下面说明按上述构成的本实施例图像信号录放装置的工作。
用摄像管23得到的图像信号，经过FM调制器10调制后，通过记录放大器11、开关12和13、磁头2和3，记录到磁带1上。
图14中摄像管23的靶示于图15。先有技术如图(a)所示，在摄像管23的靶上进行2∶1隔行扫描，即在1/60秒内扫描第1、2、3……等行，然后在下一个1/60秒内，在上述扫描行之间扫描第563、564、565……等行。而在本实施例中，是使摄像管23的场频为120赫，进行4∶1隔行扫描。这时，得到图(b)所示从靶上扫描出来的4场信号。
用图14所示的录放装置把上述4∶1隔行扫描的图像信号记录到磁带1上时，如前所述，由于使磁鼓的转速为60赫，所以把图15的一个场记录到图6(a)所示磁带1上的一条记录磁迹5上，各磁迹与图6(c)所示的记录格式相同。
由于记录格式相同，所以图14所示图像信号录放装置的重放部分与图7(a)所示的第一个实施例的图像信号录放装置的重放部分相同即可。
也就是说，如果按照本实施例，并且像摄录一体式或移动式VTR那样具有摄像部分的话，则在使磁鼓转速为60赫而记录图像信号的方式中，使摄像管的扫描为4∶1隔行扫描，在记录部分中不使用A/D转换器、D/A转换器和帧存储器，就能实现可进行良好的变速重放的记录格式，并且可望使装置体积小、重量轻、价格低。只须改变电路就能比较容易地实现使摄像管的扫描成为4∶1隔行扫描。
本实施例说明的是使磁鼓的转速为两倍帧频的情况，但通常对于N倍帧频的情况，通过使摄像管的扫描为2N∶1隔行扫描，可望得到完全相同的效果。
另外，虽然本实施例考虑的是高清晰度电视信号，但对其他方式的图像信号也同样。此外，对于亮度信号和色信号的多路复用方法，可考虑采用TCI信号方式、复合信号方式和分量信号方式等，不论哪种情况都是同样的。
如上所述，如果按照本发明，在摄录一体式或移动式VTR中，采用将一场图像信号分为若干条磁迹进行记录的方法时，只改变摄像管隔行扫描的比例，在记录部分中不使用A/D转换器、D/A转换器和帧存储器，就能实现可进行良好的变速重放的记录格式，并且可望使装置体积小、重量轻、价格低。
权利要求
1.一种图像信号记录方法，其特征在于通过在磁带上扫描N次，把一场图像信号用N条倾斜磁迹来记录，这时，全部记录磁迹从扫描开始处到扫描终了处是连续的，这种磁迹顺序地记录从画面开始部分到画面终了部分的扫描行(N≥2)。
2.根据权利要求
1的图像信号记录方法，其中图像信号的特征是将频带较窄的第1色信号和第2色信号按行顺序化，对这样得到的行顺序色信号进行时基压缩，把压缩后的信号与频带较宽的亮度信号进行时基多路复用。
3.一种图像信号记录方法，其特征在于以行扫描周期为单位，把图像信号的时基扩展大约n倍，把图像信号分为n个信道，在磁带上同时记录n条磁迹，与此同时，通过N次扫描，把一场图像信号用n·N条倾斜磁迹来记录，这时，全部记录磁迹从扫描开始处到扫描终了处是连续的，这种磁迹顺序地记录从画面开始部分到画面终了部分的扫描行(n≥2，N≥2)。
4.根据权利要求
3的图像信号记录方法，其中图像信号的特征是将频带较窄的第1色信号和第2色信号按行顺序化，对这样得到的行顺序色信号进行时基压缩，把压缩后的信号与频带较宽的亮度信号进行时基多路复用。
5.根据权利要求
4的图像信号记录方法，其中n＝2，两条磁迹同时进行记录，这时，第1色信号与第2色信号在所述两条磁迹之间是相邻记录的。
6.一种图像信号记录方法，其特征在于分为两步，第一步通过N次场扫描摄取一场图像信号;第二步把通过所述1次场扫描所得到的图像信号用1条倾斜磁迹记录到磁带上，磁带上的全部记录磁迹从扫描开始处到扫描终了处是连续的，这种磁迹顺序地记录从画面开始部分到画面终了部分的扫描行。
7.一种图像信号录放装置，其特征在于包括把输入图像信号数字化的部件、将所述已数字化的图像信号暂时记忆下来的第一存储部件、控制所述第一存储部件的第一存储控制部件、对所述第一存储部件的输出进行数/模转换的D/A转换部件、对所述D/A转换部件的输出进行FM调制的FM调制部件、将FM调制信号记录到磁带上的记录部件、对于从磁带重放出来的FM信号进行FM解调而得到模拟图像信号的FM解调部件、将所述模拟图像信号数字化的部件、将所述已数字化的图像信号暂时记忆下来的第二存储部件、控制所述第二存储部件的第二存储控制部件和对所述第二存储部件的输出进行数/模转换的D/A转换部件;所述第一存储控制部件把已数字化的输入图像信号顺序写入第一存储部件，每隔(N-1)行，连续读出一定行数(约等于每场行数的1/N倍)的行信号，通过把这样的操作重复N次，把一场图像信号分为N组分别连续的图像信号输出;所述记录部件把数/模转换后并经FM调制的所述1组图像信号，作为1条磁迹顺序记录到磁带上;所述第二存储控制部件把从磁带重放出来、并经FM解调后已数字化的所述N组重放信号，写入所述第二存储部件，然后经存储控制而读出，以恢复原来行扫描的排列。
8.一种图像信号录放装置，其特征在于包括把输入图像信号数字化的部件、将所述已数字化的图像信号暂时记忆下来的第一存储部件、控制所述第一存储部件的第一存储控制部件、对所述第一存储部件的输出进行数/模转换的D/A转换部件、对所述D/A转换部件的输出进行FM调制的FM调制部件、将FM调制信号记录到磁带上的记录部件、对于从磁带重放出来的FM信号进行FM解调而得到模拟图像信号的FM解调部件、将所述模拟图像信号数字化的部件、将所述已数字化的图像信号暂时记忆下来的第二存储部件、控制所述第二存储部件的第二存储控制部件和对所述第二存储部件的输出进行数/模转换的D/A转换部件;所述第一存储控制部件把已数字化的输入图像信号写入第一存储部件，从相互不连续的n组中，连续读出一定行数(约等于每场行数的1/nN倍)的行信号，通过把这样的操作重复N次，把一场图像信号分为n·N组分别连续的图像信号输出;所述记录部件把数/模转换后并经FM调制的所述1组图像信号，作为1条磁迹顺序记录到磁带上;所述第二存储控制部件把从磁带重放出来并经FM解调后已数字化的所述N组重放信号写入所述第二存储部件，然后经存储控制而读出，以恢复原来行扫描的排列。
9.一种图像信号录放装置，其特征在于包括把帧周期为Tf的一帧图像信号，用2N∶1(N≥2)的隔行扫描分为2N组图像信号的摄像部件;对所述图像信号进行FM调制的FM调制部件;利用相隔180°安装在以Tf/N为周期旋转的旋转磁鼓上的两个磁头，在磁带上顺序地把所述一组经过FM调制的图像信号分配给所述1条磁迹，把一帧信号用2N条磁迹来记录和重放的录放部件;对重放出来的、经过所述FM调制的重放图像信号进行FM解调的FM解调部件;把经过解调的所述重放图像信号转换为数字量的A/D转换部件;把所述转换为数字量的2N条磁迹的所述重放图像信号暂时记忆下来的记忆部件;控制所述记忆部件，以扫描行为单位，改变在该记忆部件中记忆的所述重放图像信号的排列，使之成为2∶1隔行图像信号的控制部件;把所述记忆部件的输出转换为模拟量的D/A转换部件。
专利摘要
本发明是一种图像信号的记录方式和录放装置，通过在磁带上扫描N(N≥2)次，把一场图像信号用n·N(n≥1)条倾斜磁迹来记录，这时，全部记录磁迹从扫描开始处到扫描终了处是连续的，这种磁迹顺序地记录从画面开始部分到画面终了部分的扫描行，这样当进行变速重放时，使得信号处理简单，并且，在画面内没有信杂比不连续的部分。
文档编号H04N5/7824GK87100725SQ87100725
公开日1987年9月2日 申请日期1987年2月18日
发明者佐佐木清志, 千葉光雄, 坂内逹司, 粟本繁 申请人:松下电器产业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan