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1973 kam SONY mit einem neuen Kassettensystem raus

In der FKTG Zeitschrift Nr. 3 aus 1974 wird es genauer beschrieben. Dipl.-Ing. Woltgang Weinlein ist Stellvertretender Leiter der Abteilung Fernseh-Meßtecnnik beim Siidwestfunk, Baden-Baden.
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Ein neues Video-Kassettensystem für PAL-Signale

Der Beitrag beschreibt eine neue Generation von 3/4"-Video-Kassettenrecordern. Neben einer allgemeinen Vorstellung der Geräte wird vor allen Dingen auf die wichtigsten Video- und Servof unkt innen eingegangen.

Neu in Montreux im Mai 1973

Auf der fernsehtechnischen Ausstellung in Montreux im Mai 1973 wurde der Fachwelt das neue Video-Kassettensystem von Sony vorgestellt [1], das Kassetten des neuen U-Typs, die zusammen mit Japan Victor und National entwickelt wurden, aufnimmt.

Die U-Kassetten sind untereinander kompatibel und auch auf Kassettengeräte anderer Hersteller, die mit dem gleichen Kassettenformat arbeiten, abspielbar. Da bei der U-Kassette im Gegensatz zu anderen VCR-Kassetten die beiden Spulenteller nebeneinander angebracht sind und ein 3/4" breites Videoband verwendet wird, ergeben sich äußere Abmessungen der Kassette von 221mm : 32mm : 140 mm (B x H x T).

Das 3/4" breite Chromdioxidband ermöglicht außer der Bildsignalaufzeichnung noch die Aufzeichnung von zwei gleichwertigen, voneinander unabhängigen Tonspuren. Die Kassetten können mit Bandlängen von 10 bis 60min Spieldauer konfektioniert werden. Es ist möglich, die Kassette an jeder Stelle des Programms in das Gerät einzusetzen oder herauszunehmen.

Nach dem Einlegen der Kassette in das Kassettenfach senkt sich das Fach automatisch in eine Bereitschaftsposition. Sobald die Taste „Play" betätigt wird, zieht eine mechanische Zunge eine bestimmte Länge des Videobands aus der Kassette und führt es um die Kopftrommel in einer 180°-Schleife herum.
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Zwei „U-matic-color"-Video-Kassettengeräte

Als Nachfolgetypen der in Montreux vorgestellten Modelle brachte Sony nun zwei „U-matic-color"-Video-Kassettengeräte. die speziell für das PAL-System entwickelt wurden, auf den europäischen Markt. Für Aufnahme und Wiedergabe ist der Video-Kassettenrecorder „VO-1810" konzipiert; das Modell „VP 1210" ist ein reines Wiedergabegerät.

Zur Funkausstellung in Berlin im Herbst 1973 stellte die Japan Victor Company, vertreten durch Bell & Howell, ebenfalls zwei Video-Kassettengeräte dieses U-VCR-Systems vor. Es handelt sich um das Aufnahme-Wiedergabe-Gerät „CR-6000" und um das Abspielgerät „CP-5000".
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1. Technische Daten

Die Einrichtungen und die technischen Einzelheiten der vergleichbaren Geräte der beiden Hersteller sind im wesentlichen die gleichen, so daß die folgenden Ausführungen, soweit nicht besonders darauf hingewiesen wird, für die Systeme beider Hersteller gültig sind.

Bei den Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten wird die bekannte Schrägspuraufzeichnung nach dem Zweikopf-Helical-scan-Verfahren angewendet. Die Bandgeschwindigkeit liegt bei 9,5cm/s. Bei einer Abtastgeschwindigkeit von 10,7m/s und einem Spurneigungswinkel von 4,9° ergibt sich eine Spurlänge von 173mm je Halbbild.

Als Eingangssignal ist ein BAS- oder FBAS-Videosignal erforderlich, das „CR-6000'-Gerät kann aber auch über einen zwischengeschalteten Tuner unmittelbar HF-Signale empfangen. Ausgangsseitig steht ein Videosignal (BAS oder FBAS) von 1V an 75 Ohm zur Verfügung. Für die horizontale Auflösung werden von den Herstellern Werte von 3,8 MHz bei Schwarz-Weiß und 3,0 MHz bei Farbe angegeben (der Frequenzgangabfall des Helligkeitssignals liegt bei 26dB beziehungsweise 3dB).

Das Signal-Rausch-Verhalten bei Videosignalen soll bei der Verwendung von Chromdioxidband besser als 40 dB sein.

Die Toneingänge und -ausgänge sind bei den beiden Fabrikaten unterschiedlich:

Sony-Geräte:
Mikrophoneingang: - 65 dBm... -30 dBm an 10 kOhm
unsymmetrisch, Line-Eingang: - 25 dBm... I 10 dBm an 10 kOhm
unsymmetrisch, NF-Ausgang: 0 dBm an 10 kOhm unsymmetrisch,
Kopfhörerausgang: umschallbar 24 / 34 dBm an 8 Ohm
unsymmetrisch;

JVC-Geräte:
Mikrophoneingang: -64 dBm...-34 dBm an 600 Ohm
unsymmetrisch. Line-Eingang: - 20 dBm.,.+ 10 dBm an 50 kOhm
unsymmetrisch, NF-Ausgang: 0 dBm an 3 kOhm unsymmetrisch.
Die folgende Beschreibung des Auf- und Wiedergabeverfahrens, sowie der Servosteuerung stützt sich auf Unterlagen von Sony [2]
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2. Aufzeichnungsverfahren

Wegen der geringen Frequenzbandbreite ist es nicht möglich, das gleiche Modulationsverfahren wie bei den Studiomaschinen anzuwenden. Es wird deshalb ein Verfahren benutzt, das es erlaubt, innerhalb der zur Verfügung stehenden Bandbreite ein gutes Farbbild aufzuzeichnen beziehungsweise wiederzugeben.

Das Helligkeitssignal wird von der Farbinformation getrennt, bandbegrenzt und in der bekannten Weise frequenzmoduliert. Bei einem Hub von 1,6 MHz liegt die Bezugsfrequenz für den Synchronboden bei 3,8 MHz und für Bildweiß bei 5,4 MHz.

Das Chrominanzsignal mit seinem Träger bei 4,43 MHz wird durch Mischung mit einer Hilfsfrequenz in einen neuen Frequenzbereich transponiert. Bei unterdrücktem Träger liegt die neue Farbinformation bei 688 kHz. Das modulierte Helligkeitssignal und das transponierte Farbsignal werden addiert und den Aufsprechverstärkern zugeführt.

Bild 1 zeigt den Frequenzbereich dieses Signalgemisches. Im Bild 2 ist stark vereinfacht die Blockschaltung der Luminanz-Chrominanz- Separierung dargestellt.

3. Wiedergabeverfahren

Bei der Wiedergabe tasten die um 180° versetzten zwei Videoköpfe das auf das Band aufgezeichnete HF-Signal ab. Jeder Kopf liefert die Information eines Halbbilds zuzüglich einer Überlappungszeit, während der beide Köpfe mit dem Band Kontakt haben. Nach einer Vorverstärkung und Entzerrung eines jeden Kopfkanals werden die von den beiden Köpfen gelieferten Signale mittels eines elektronischen Schalters zu einem kontinuierlichen HF-Signal zusammengesetzt. Anschließend erfolgt die Trennung des frequenzmodulierten Helligkeitsanteils von der transponierten Chromainformation.

Das Helligkeitssignal wird in bekannter Weise über einen Zähldiskriminator [Pulse counter) mit integrierendem Tiefpaßfilter zurückgewonnen [3],

Das Chrominanzsignal muß wieder in seine ursprüngliche Lage als Seitenbänder des 4.43-MHz- Farbträgers transponiert werden. Frequenz- und Phasenfehler, mit denen das Chrominanzsignal behaftet ist - bedingt durch unvermeidbare mechanische Schwankungen des Abtastsystems —, würden bei der Frequenzumsetzung ebenfalls mittransponiert werden. Das hätte zur Folge, daß ein solchen Schwankungen unterworfenes Farbsignal im Empfänger nicht störungsfrei demoduliert werden könnte.

Es mußte demnach eine Möglichkeit gefunden werden, die Frequenz- und Phasenfehler bei der Umsetzung des Chrominanzsignals zu kompensieren. Man hat es bei den U-matic-Anlagen dadurch realisiert, daß man die 688-kHz-Seitenbänder mit einer Frequenz mischt, die die gleichen Fehler wie das umzusetzende Signal hat.

Bei dieser Umsetzung entstehen dann als konstante Differenzfrequenz fehlerkompensierte Seitenbänder um den PAL-Farblräger von 4,43 MHz.

Bild 3 zeigt das Blockschaltbild der Chrominanzumsetzung mit Fehlerkompensation.

Das vom Band kommende 688-kHz-Farbsignal wird in der Mischstufe 7 mit einer quarzgesteuerten Hilfsfrequenz von 4,43 MHz in die Frequenzlage um 5,1 MHz transponiert.

Gleichzeitig wird das 688-kHz-Signai mit seinen Seitenbändern der als Ringmodulator geschalteten Mischstufe 2 zugeführt. Eine Mischstufe 3 erzeugt eine 5,1-MHz-Schwingung, die den gleichen Schwankungen wie das 688-kHz-Chromasignal unterworfen ist. Das wird durch Mischung der 4,43-MHz-Quarzfrequenz mit einer von den Schwankungsfehlern abhängigen 688-kHz-Schwingung erreicht.

In einem Phasendedektor wird durch Vergleich des Burstes des in Mischstufe 7 umgesetzten Chrominanzsignals mit der in Mischstufe 3 erzeugten 5,1-MHz-Trägerfrequenz die Abweichung der Frequenz- und Phasenlage festgestellt und als Regelspannung dem 688-kHz-Oszillator zugeführt.

Über die in Mischstufe 3 erhaltene Hilfsfrequenz von 5,1 MHz wird letztlich die Umsetzung des Chrominanzsignals in Mischstufe 2 vorgenommen. Aus dem Ausgangsprodukt dieser Stufe wird das untere Seitenband herausgefiltert, das als Differenzsignal frei von den eingangs vorhandenen Schwankungen ist und genau das gewünschte mit 4,43 MHz geträgerte PAL-Chrominanzsignal repräsentiert. Dieses Chromasignal wird zu dem demodulierten Helligkeitssignal addiert und ergibt somit das komplette FBAS-Signal.
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4. Servosteuerung

Die Geschwindigkeit der Kopftrommel wird mit Hilfe einer Wirbelstrombremse gesteuert, während die Capstangeschwindigkeit nicht nachgeregelt wird.

Bei der Wiedergabe wird, wenn der Kopf A beginnt, das erste Halbbild abzutasten, von der Kontrollspur im Kontrollspurkopf ein Impuls induziert. Dieser Kontrollimpuls wird mit einem 25Hz-Tachometersignal verglichen, das in einem Positionsimpulskopf beim Passieren eines an der Kopfscheibe angebrachten Magneten erzeugt wird.

Die Aufgabe dieser Schaltung ist, die Position des Videokopfes A so zu steuern, daß er in richtiger Relation zu dem aufgezeichneten Kontrollimpuls steht. Ist also der Kopf zu früh gegenüber dem Kontrollspursignal, so ist die Kopftrommelgeschwindigkeit zu hoch und in der Vergleichsstufe (Sampler) entsteht eine der Abweichung proportionale Spannung, die nach entsprechender Verstärkung den Strom in der Bremsspule ansteigen läßt und die Kopftrommel abbremst. Bei zu geringer Kopftrommelgeschwindigkeit wird der Bremsstrom verringert, was eine Beschleunigung der Kopftrommel nach sich zieht. Ein zweiter geschlossener Regelkreis reduziert den Jitter auf ein Minimum.

Hierzu wird in einer weiteren Samplingstufe der mit Jitter behaftete Kontrollspurimpuls mit dem Tachometersignal verglichen. Die daraus resultierende Fehlerspannung steuert die Verzögerung des Samplingimpulses für die Positionsbestimmung so, daß er mit der mittleren zeitlichen Lage des Kontrollimpulses übereinstimmt.

Durch diese Nachführungsschaltung wird erreicht, daß schneller Jitter weitgehend kompensiert wird.
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Bild 4 zeigt ein Blockschema dieser beiden beschriebenen Servokreise bei Wiedergabe. Bei Aufnahme dient das Synchronsignal des aufzuzeichnenden Videosignals als Timing-Bezug für die Kopftrommelsteuerung. Gleichzeitig wird durch den Kontrollspurkopf der vom V-Impufs abhängige Kontrollimpuls aufgezeichnet.

5. Allgemeines

Eine Reihe technischer Raffinessen (wir sind noch im Jahr 1974 !), mit denen die Recorder dieser neuen Generation ausgestattet sind, eröffnen dem Anwender praktisch unbegrenzte Möglichkeiten [4]. Zu erwähnen ist die automatische Schwarzblende (Bild und Ton), die beim Anlauf oder bei Bildausfall in Funktion tritt.

Ferner sind die Geräte mit Drop-out-Kompensatoren versehen, die Bandmatertal bedingte Fehlinformationen auf elektronischem Wege unsichtbar machen.

Automatische Aussteuerungskontrolle bei Aufnahme und automatische Pegel- und Chroma- Kontrolle bei Wiedergabe gehören zur Selbstverständlichkeit.

Möglichkeiten zum elektronischen Schneiden sind vorhanden (Japan Victor) oder geplant (Sony). Weiteres Zubehör wie Fernbedienung, Zeitschaltuhr, HF-Modulator usw. können auf Wunsch eingebaut werden. Bild 5 zeigt den U-VCR-Video-Kassettenrecorder „CR-6000".

Bildunterschriften

Bild 1. Frequenzlage des transponierten Chrominanzsignals und des geträgerten Helligkeitssignals ?
Bild 2. Blockschaltbild der Luminonz-Modulation und der Chroma-Transponierung bei Aufnahme
Bild 3. Rückgewinnung der PAL-Chromainformafion bei Wiedergabe
Bild 4, Blockschaltbild der Servosteuerung bei Wiedergabe
Bild 5. U-VCR-Video-Kassettenrecorder „CR-6000"
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