JP2550099B2

JP2550099B2 - Ｐｃｍ信号記録装置

Info

Publication number: JP2550099B2
Application number: JP62243714A
Authority: JP
Inventors: 弘道田中; 清一斉藤; 敏文竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPS6488968A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、磁気テープにPCM信号を記録する装置に係
り、特に映像信号とPCM音声を記録再生するVTRに関す
る。

〔従来の技術〕

映像信号とPCM音声を対にして磁気テープに記録ある
いは再生する装置（VTR）として、例えば8mmビデオがあ
る。8mmビデオの規格については、「小型と記録特性の
両立を図った８ミリビデオ標準規格」日経エレクトロニ
クス（1983.5.23）に記載されている。ここでPCM音声の
性能を示すものとして、音声再生帯域に係わる標本化周
波数ｓと、信号対雑音比（以下S/Nと記す）、歪に係
わる量子化ビット数Nsがあり、それぞれｓ＝31.5KHz,
Ns＝10ビット（10−８圧伸）である。また、放送衛星bs
−２を用いた衛星放送においては、Ａモード,Bモード２
種のPCM音声があり、Ａモードでs32KHz,Ns＝14ビット
（14−10準瞬時圧伸）、Ｂモードでｓ＝48KHz,Ns＝16
ビット（リニア）である。

一方オーディオ専用のPCMの音声としてコパクトディ
スクではｓ＝44.1KHz,N＝16ビット（リニア）であ
る。また記録再生が可能なディジタルオーディオテープ
レコーダ（以下DATと記す）は「DAT標準化の概要」電子
情報通信学会Vol.70No.１（1987−１）に記載されてい
るように、ｓ＝48KHz,Ns＝16ビット（リニア）を標準
とし、他にｓ＝32KHz,44.1KHzにも対応できる。

前記した8mmビデオのｓは映像信号の水平同期信号
ｈ（≒15.75KHz）の２倍としたもので、他のディジタ
ル音声フォーマットより低い周波数となっている。Nsに
おいても、PCM音声の記録エリアの制限から10ビットと
低くなっている。またDATの場合、s,Nsを衛星放送と
同じくし、ディジタル的に同期化が可能であるから、デ
ィジタルダビングができる。しかし、8mmビデオの場合
ｓが他のディジタル音声機器とは独立していることか
ら、ダビング等に対する配慮が無い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、音声再生帯域、S/N歪に対
するディジタルオーディオとしての高音質に関し不十分
であり、他の音源との接続に対しディジタルダビングの
配慮がされていないという問題があった。

本発明は、ディジタルオーディオとしての高音質と、
ディジタルダビングを可能とすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、音声アナログ信号を48KH_Zの標本化周波
数で標本化し、16ビットのディジタル信号に変換し、前
記16ビットの信号を10ビットにディジタル瞬時圧縮し、
前記12ビット信号を上位８ビットと下位４ビットに分割
し、８ビットを１シンボルデータとする為に、前記上位
８ビットを１シンボルデータ、下位４ビットは他のデー
タの下位４ビットと組み合わせ８ビットとして１シンボ
ルデータを構成し、このシンボルデータを分散（インタ
ーリーブ）させると同時に誤り訂正符号，同期信号，制
御信号を付加して映像信号のフィールドに同期したデー
タフレームを生成し、前記８ビットのシンボルデータを
10ビットに符号変調して、磁気記録媒体に記録すること
により達成される。

〔作用〕

上記手段において、48KHz標本化の16ビットディジタ
ル信号を12ビットのデータにすることにより、密度を４
分の３に下げることができ、２つのデータを８ビット単
位３シンボルとすることにより、符号変調を容易にし、
インターリーブ、誤り訂正符号付加により、再生時の信
号誤りを低減し、データフレーム構成において、シンボ
ルデータをフレームごとに増減する余裕をもたせること
により映像フィールド周期と標化周波数の非同期吸収が
でき、符号変調により低域スペクトルを低減し、記録再
生信号の信頼性を高めるとともに高密度記録を行うこと
ができるので、高音質ディジタルダビング可能なPCM信
号記録再生ができる。

〔実施例〕

第１図は、音声信号とビデオ信号を磁気テープ上でエ
リア分割して記録する8mmVTRに本発明を用いた実施例の
ブロック図である。１は音声アナログ信号入力端子、２
は音声ディジタル信号入力端子である。３はアナログ／
ディジタル変換回路（ADC）、５は圧縮シンボル生成回
路、６はコントロールデータ（CD）生成回路、８はブロ
ック生成回路、８はインターリーブ回路、９は誤り訂正
符号生成回路、10はフレーム生成回路、11は時間軸圧縮
回路、12は符号変調回路、13は記録アンプ、14は非同期
吸収回路、15は基準同期信号端子、16はビデオ信号入力
端子、17はビデオ信号処理回路、18はビデオ変調回路で
ある。また、19は記録再生ロータリーヘッドを内蔵する
シリンダ、20は磁気テープ、100は制御ライン、101はシ
ステムコントローラである。

以下基本動作を示す。アナログ信号入力端子１から入
力されたアナログ信号は、あらかじめ定めた周期（標本
化周波数）で標本化し、標本化されたアナログ信号は、
Nsビットに量子化してディジタル信号に変換する。例え
ば標本化周波数を48KHzとし、量子化ビット数Nsを16ビ
ットとすると、ADC3の出力は16ビット単位のディジタル
信号となる。この16ビットのディジタル信号を、次の圧
縮シンボル生成回路５に入力する。圧縮シンボル生成回
路５にはもう一つディジタル信号入力２が接続されてお
り、ディジタルダビング等のディジタル信号の入力を可
能としている。圧縮シンボル生成回路５の動作を第２図
の信号パターン図で説明する。入力される16ビット単位
の標本化データ21はＬチャンネル,Rチャネルが交互にシ
リアル信号形式となっている。この16ビット単位のデー
タは伝送（記録）上の密度を下げる為に12ビット単位の
圧縮データ22にディジタル圧縮する。（これは、元のア
ナログ信号の性質を損わないよう瞬時圧縮するものでそ
の手法は公知のものである。）つづいて圧縮された12ビ
ット単位のデータ22をディジタル信号処理が容易で、後
述する符号変調に摘応する為に８ビット単位のシンボル
データ23に変換する。この８ビット単位のデータを１シ
ンボルとする。８ビットの生成は第２図に示すように、
Ｌチャンネル上位８ビットで１シンボル（L₀u,L₁u,
…）、Ｒチャンネル上位８ビットで１シンボル（RR₀u,R
₁u…）とする。またＬチャンネル下位４ビットとＲチャ
ンネル下位４ビットを合わせ１シンボル（LR₀l,LR₁l,
…）を生成し、データ23に示すような時系列となる。つ
づいて第１図より動作説明を続ける。

８ビット,1シンボル化したシンボルデータはブロック
生成回路７に入力される。ここで、記録媒体で発生する
バーストエラーに対処するため、シンボルデータは、イ
ンターリーブ回路８によって分散させられるとともに、
同期信号を先頭にしてブロックを構成する。ブロック
は、同期信号，制御信号（ID）ブロックアドレス，パリ
ティン信号，シンボルデータ及びデータフレーム構成後
に付加する誤り訂正符号から成る。

以上のブロックは、記録フォーマットの基準となる基
準同期信号の周期（ビデオ信号のフィールド周期）に従
ってデータフレームを構成する。ここでフレーム生成回
路は、ブロック間に渡って誤り訂正符号C2を生成し、そ
の後ブロック内の誤り訂正符号C1を付加する。

非同期吸収回路14は、入力されるシンボルデータの周
期（標本化周期）と、記録上の基準同期信号15との周期
をデータフレーム内のシンボルデータ量で同期化するた
めのものである。（詳細は後述する。）データフレームの信号は、第３図に示す磁気テープ上
のPCMエリア25に圧縮して記録するため、時間軸圧縮回
路11で圧縮を行う。

次にデータフレーム内の各シンボルを符号変調回路12
で変調し、記録アンプ13介して磁気テープ20にその変調
信号を記録する。その際、ビデオの変調信号と音声デー
タ変調信号とを切り替えながらヘッドに信号を送る。

つぎに第４図の再生系回路ブロック図を用いて再生動
作を説明する。102はプリアンプ、103はクロック再生回
路、104はデータ検出回路、105はビデオ信号処理回路、
106はビデオ信号出力端子、107は符号復調回路、108は
時間軸伸長回路、109は、デ・インターリーブ、誤り訂
正処理を行うディジタル信号処理回路、110は制御信号
検出回路、111はシンボルデータの復合及びディジタル
伸長も行うシンボルデータ伸長回路、112はディジタル
／アナログ変換回路（DAC）、113は音声（オーディオ）
出力端子、114はディジタル信号出力端子である。また1
16は制御ライン、115はシステムのコントローラであ
る。

磁気テープ20から検出した信号はプリアンプで増幅
し、信号をクロック再生回路103、データ検出回路104、
ビデオ信号処理回路105に送る。データ検出回路104は、
前記信号から再生されたクロックを基に前記信号をディ
ジタル信号に変換する。このディジタル信号は符号復調
回路107によってシンボルデータに変換される。その後
時間伸長回路108で時間軸伸長した（シンボル）データ
をディジタル信号処理回路109、及び制御信号検出回路1
10に入力する。ディジタル信号処理回路109では、デー
タフレームを再構成し、デ・インターリーブ、誤り訂正
処理を行った後シンボルデータ伸長回路111にデータを
送る。シンボルデータ伸長回路111では、８ビットのシ
ンボルデータを12ビットのチャンネル単位のデータに変
換し、これを16ビットの元信号にディジタル伸長する。
16ビット単位に再生された音声データはディジタル信号
出力端子114に出力される。あるいはDAC112によってア
ナログの音声信号に変換し、音声出力端子113に出力さ
れる。以上ブロック図を用いて基本動作を説明した。つ
づいて各ブロックの動作あるいは信号フォーマットにつ
いて詳しく説明する。

第５図は、ブロック生成回路７で生成するブロックを
示した図である。ブロック26はコントロールデータ（C
D）27とシンボルデータ32（又は外符号C2）とC1内符号3
3から成る。CD27は同期信号（SYNC）28、制御信号（I
D）29、ブロックアドレス（B.ADDR.）30、パリティ（PA
RITY）31のそれぞれ１シンボル、計４シンボルから成
る。パリティ31は、ID29とB.ADDR.30をデータとする符
号である。シンボルデータ32は27シンボル、C1内符号33
は３シンボルで、１ブロックは34シンボルで構成され
る。C1内符号は例えばリードソロモン符号を用い、シン
ボルデータ27シンボルに対し符号構成RS（30,27）を用
いることができる。あるいは、シンボルデータ27シンボ
ルとＢ・ADDR1シンボル計28シンボルに対し符号構成RS
（31,28）を用いることができる。

上記ブロック26を用いて構成したデータフレーム構成
例の図を第６図に示す。３４はデータフレーム、35はシ
ンボルデータＩ、36はシンボルデータII、37はC2符号の
ブロック、38は内符号C1である。データフレームはシン
ボルデータＩを含む46ブロックと、シンボルデータIIを
含む46ブロックと、C2外符号を含む16ブロック計108ブ
ロックから成る。シンボルデータＩは入力された音声デ
ータの時系列順において偶数番目のデータ、シンボルデ
ータIIは同じく奇数番目のデータの集合であり、データ
を分散して記録することにより、連続誤りを低減する効
果がある。C2外符号はブロック間に渡り、シンボルデー
タ23シンボルに対し符号４シンボルを組み合せたRS（2
7,23）を４組用いている。

次にデータフレーム内のシンボルデータ数について説
明する。

データフレーム内の必要とする音声のデータ量は、音
声データの標本化周波数と、映像のフィールド周波数に
等しいデータフレーム周波数によって決まる。本実施例
では標本化周波数を48KHzとし、ビデオ信号のフィール
ド周波数（＝データフレーム周波数）をNTSCのカラーフ
ォーマットに対応した60/1.001Hzとすると、音声はステ
レオ２チャンネルであり、第２図に示すように、２標本
化データに対し３シンボルとするのでとなる。ここで生じる0.4の端数の処理は後述する。

一方第６図における１データフレーム内のシンボルデ
ータの容量（シンボル数）は容量＝27×46×２＝2484 であり、前記１データフレームに必要なシンボル数を効
率よくカバーできる。

次にシンボルデータのフレーム内の配置について説明
する。第７図は第６図のデータフレーム34シンボルデー
タI35の左上の始まりの部分を拡大したデータ配列図で
ある。第２図で示したように、ＬはＬチャンネルデー
タ、ＲはＲチャンネルデータを示す。添字の数字は時系
列の順番を、ｕは上位ビット、ｌは下位、ビットをそれ
ぞれ示している。L,Rチャンネル０番目のデータは第０
ブロックに含まれ、同一標本化データの上位，下位デー
タは同一のC1符号列に含まれるようにし、上位データと
下位データの誤りが分散しないように配列してある。こ
こで、L,Rの１標本化データが３シンボルであることを
考慮し、１ブロックのシンボルデータ量を３シンボルデ
ータの整数倍（27シンボルデータ）としている。ブロッ
ク間（横方向）においては、L₀uデータが第０ブロッ
ク、次のL₂uは第２ブロックというぐあいに１ブロック
飛びなっており、データの分散を行っている。（データ
L₁uはデータフレームの右側のシンボルデータII36に含
む）ここでC2外符号は、横方向４ブロック単位に飛び、
例えば（L₀u,L₄u〜…）の組み合わせとなる。

第８図は、シンボルデータ配置の他の実施例を示す図
である。第８図の配置は、第７図における隣接する２ブ
ロックのシンボルデータを１シンボルデータ単位でスク
ランブルしたものであり、C1内符号を含めて２ブロック
で完了する。隣接２ブロックで完結することにより、再
生時にブロックアドレスを誤りそのブロックだけが別の
エリアに飛んだ時C1内符号によりアドレスの誤りを検出
することができる。

第６図に示すデータフレームの図は、C1内符号とC2外
符号が直交した型式である。つぎにC1内符号とC2外符号
を斜交させたデータフレームの構成図を第９図，第10図
を用いて説明する。第９図はブロック構成を示す図であ
る。コントロールデータCD43は前列（CD27）と同じ構成
である。ブロック39はコントロールデータCD43（４シン
ボル）と、シンボルデータ40（27シンボル）とC2外符号
41（４シンボル）及びC1外符号42（３シンボル）の計38
シンボルから成る。このブロック39を92ブロック合成し
たデータフレームの構成図を第10図に示す。C2外符号は
ブロック間に渡って斜め方向（外符号ライン）のシンボ
ルデータを情報データとして例えばリードンロモン符号
を用い、符号構成RB（31,27）を生成する。又、C1内符
号は、前記外符号48と、シンボルデータを情報データと
して例えば符号構成RS（34,31）を生成することができ
る。前記C1内符号の構成は、情報にブロックアドレス30
を加えるとRS（35,32）が生成できる。ブロックアドレ
スをC1内符号の構成に含めることにより再生時のブロッ
クアドレス誤検出に対処できる。

上記斜交型の符号構成におけるC2外符号生成のデータ
配列の例を第11図で説明する。第11図は第７図と基本的
に同じである。50のラインは、偶数データと奇数データ
の境界ラインである。縦方向のC1符号ラインは前例直交
と同様になる。斜方向は図に示すように１ブロックおき
に下へ移動する。第０ブロック第０シンボルデータ（L₀
u）でスタートイタラインは、第54ブロックの最終シン
ボルまでの27シンボルデータを情報とし、以下斜め方向
のブロックに４シンボルのC2外符号の生成配列する。つ
づいて１ブロックシフトして同様に符号を生成し、右端
第91ブロックを越えると第０ブロックに復帰して斜め方
向に符号を構成する。

以上のデータフレームの構成及び、符号生成の形式、
ライン方向は一例であり後述するテープ上の記録密度に
対応して応用展開が可能である。第12図は他の実施例の
フレーム構成図である。これは前例同様ブロック内のシ
ンボルデータを３の倍数で24シンボルとし、データフレ
ーム内総シンボルデータ数は24×104＝2496シンボルで
ある。

次に、基準同期信号の周期（フィールド周期）と標本
化周期との非同期吸収について説明する。前記したよう
に１データフレームに必要なシンボルデータ数は計算に
より2402.4シンボルである。今、説明を分りやすくする
ため端数の0.4シンボルを省略すると、2402シンボルが
必要シンボル数で第６図のデータフレーム例ではその容
量は2484シンボルである。つまりその差82シンボルが空
領域となる。ところで、このデータフレーム周期は、同
時に記録するビデオ信号のフィールド周期に同期させて
テープ上に記録する必要がある。一方音声データ量は標
本化周期できまる。フィールド周期と標本化周期はもと
もと非同期であるからフィールド周期を基準に音声デー
タを分割しても、必ず2402シンボルになるとは限らな
い。そこで、フレームごとに記録するシンボルデータ数
を増減させることで長い周期から見て同期化する非同期
吸収回路を設ける。前記した空領域（82シンボル）にお
いて、フレーム単位でシンボルデータを数十シンボル増
減させることにより目的を達成できる。この点から言う
と、前記計算で生じた0.4シンボルをも吸収（無視でき
る量）できる。データフレームごとに書き込むシンボル
データ量を変えると、再生側でそのシンボルデータ量を
識別する必要がある。そこでCD34内のID29のエリア等を
用いて識別符号を書き込めば再生側でシンボルデータ量
を知ることが可能である。

次に上記した実施例のデータフレームをビデオ信号と
エリア分割したVTR、例えば8mmビデオへ応用した例を示
し、記録波長を求めることで実現性を実証する。NTSCフ
ォーマットを用い、第６図のデータフレーム構成図よ
り、１データフレームの全シンボル数は108×34＝3672
シンボルである。１シンボル８ビットを８−10符号変調
することによって１データフレームの総ビット数は、36
720ビット；となる。テープ上のPCMエリ圧縮率は（ビデ
オ対PCMがテープのラップ角で180゜対26.32゜より）約
0.1462であり、データフレーム周波数はフィールド周波
数に等しい60/1.001Hzであることから、伝送レートは、となる。

また記録波長は伝送ビット２ビット周期であり、テー
プとヘッドの相対速度が3.752m/sであるので最短記録波
長λminは、となる。

またPCMエリアをPCMエリア前後のガードバンドエリア
に拡張すると、上記波長をより長くすることは可能であ
る。

以上8mmビデオを応用例とすると、量子化ビット数16
ビットを12ビットにすることにより3/4の圧縮し、信号
処理上８ビット/1シンボルにデータ変換し、訂正符号を
付加してデータフレームを構成し、かつ８−10符号変調
を用いることにより、テープ上の最短記録波長が約0.5
μｍと、従来のCCIR8mmビデオ（0.54μｍ）に近いレベ
ルで実現することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、データの圧縮，高能率の誤り訂正符
号を付加し、かつ冗長度をおさえたフレーム構成、およ
び信号処理を容易にする８ビットデータと符号変調によ
って、限られたエリアに音声データを高密度記録するこ
とができ、高音質音声の記録再生を可能とする。さらに
標準の標本化周波数を使用し、ビデオ信号のフィールド
周波数と独立しているので、PCM音声のディジタルダビ
ングが可能という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録系の実施例を示すブロック図、第
２図シンボルデータの構成図である。第３図は8mmビデ
オのテープフォーマットを示すパターン図、第４図は本
発明の再生系の実施例を示すブロック図である。第５図
はデータのブロックを示す構成図、第６図はデータフレ
ームを示す構成図、第７図，第８図はデータの配列を説
明するデータフレームの拡大図、第９図はデータのブロ
ックを示す構成図、第10図はデータフレームを示す構成
図、第11図は訂正符号生成ラインを説明するデータフレ
ームの拡大図である。第12図は他のデータフレームを示
す構成図である。（符号の説明）１……音声アナログ信号入力端子２……音声ディジタル信号入力端子５……圧縮シンボル生成回路６……コントロールデータ（CD）生成回路７……ブロック生成回路８……インターリーブ回路９……誤り訂正符号生成回路 10……フレーム生成回路、12……符号変調回路 14……非同期吸収回路、20……磁気テープ 101……システムコントローラ 21……標本データ、22……圧縮データ 23……シンボルデータ26 ，39……データブロック、27……コントロールデータ 32,40……シンボルデータ、33,42……C1内符号34 ，45，51……フレームデータ 38,49,55……C1内符号、37,48,54……C2外符号 50……境界ライン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル情報信号をシンボルデータに変
換し、複数個の前記シンボルデータからブロックを構成
して媒体に記録する記録装置において、前記ディジタル情報信号の１ワードがｎビットから成
り、上位ｌビットを１シンボルデータとし、（ｎ−ｌ）
ビットの下位データのｋ組でｌビットの１シンボルデー
タとしてそれぞれ生成するシンボル生成回路と、前記シンボルデータを用いてブロックを生成する際に、
前記シンボルデータのデータ数をｋ＋１の整数倍として
ブロックを生成するブロック生成回路を設けたことを特
徴とするPCM信号記録装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の記録装置に
おいて、前記ブロック生成回路が、ｋ＝２として前記シンボルデ
ータ数を27としてブロックを生成することを特徴とする
PCM信号記録装置。