JP2593219B2

JP2593219B2 - ディジタル信号の記録再生方法

Info

Publication number: JP2593219B2
Application number: JP12944689A
Authority: JP
Inventors: 好昭保坂
Original assignee: アイワ株式会社
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPH02308476A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ディジタルオーディオテープレコーダに
適用して好適なディジタル信号の記録再生方法に関し、
特にオーディオ信号に悪影響を与えることなく同時にビ
デオ信号の記録再生できるようにしたディジタル信号の
記録再生方法であって、さらに詳しくは再生ビデオ信号
の再生オーディオ信号への影響をほぼ無視できるように
したものである。

［従来の技術］現行のディジタルオーディオテープレコーダ（以下DA
Tという）は、オーディオ信号のみを記録再生すること
ができるようになっている。

しかし、オーディオ信号のみならず他の信号、例えば
静止画用のビデオ信号も同時に記録再生できれば非常に
便利である。

ここで、ビデオ信号を記録再生するには、例えば奇数
トラックにオーディオ信号を記録し、偶数トラックにビ
デオ信号を記録するというように、夫々の信号を片チャ
ネルずつに記録することが考えられる。

あるいは、現行の音声フォーマット以外のフォーマッ
トで記録することが考えられる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、片チャネルにオーディオ信号を、他方のチャ
ネルにビデオ信号を、夫々現行の音声フォーマットによ
って記録した場合には、ビデオ信号をも再生できる再生
装置を使用しない限り、ビデオ信号をも同時に再生され
てしまう。

オーディオ信号再生装置のみを有するDATではビデオ
信号が再生されると、これが過大なノイズとなって再生
されることになるから使用に耐えられない。

現行の音声フォーマット以外のフォーマットでビデオ
信号を記録した場合には、現行のDATとの互換性がない
ため、一般のDTAではオーディオ信号までも再生するこ
とができなくなる。

そこで、この発明では上述したような課題を構成簡単
に解決したものであって、現行機種との互換性をとりな
がら、オーディオ信号に悪影響を与えないでビデオ信号
を記録再生できるようにしたディジタル信号の記録再生
方法を提案するものである。さらに詳しくは、再生ビデ
オ信号の再生オーディオ信号への影響をほぼ無視できる
ようにしたディジタル信号の記録再生方法を提案するも
のである。

［課題を解決するための手段］上述の課題を解決するため、この発明においては、入
力信号を所定ビット数Ｎ（Ｎは整数）のディジタル信号
に変換したのち、このディジタル信号を回転磁気ヘッド
を使用して記録し、またこれよりディジタル信号を再生
するに際し、オーディオ信号とビデオ信号が使用されると共に、オーディオ信号がＭビット（ただし、Ｍは整数であっ
て、Ｎ＞Ｍ）のディジタルオーディオ信号に変換され、ビデオ信号が（Ｎ−Ｍ）ビットのディジタルビデオ信
号に変換されると共に、変換されたディジタルビデオ信号の最下位ビット側が
上記ディジタルオーディオ信号の最下位ビット側に付加
されて、トータルＮビットのディジタル信号となされた
状態で記録再生されるようになされたことを特徴とする
ものである。

［作用］ディジタルオーディオ信号DS_Oとディジタルビデオ信
号DS_Vとは混合分離手段90において混合され、混合され
たディジタル信号DSが回転磁気ヘッドによって記録再生
される。

回転磁気ヘッドによって記録再生されるディジタル信
号は、DATの音声フォーマットに則ったPCM信号であり、
Ｎビット構成である。

そのうち上位Ｍビットはディジタルオーディオ信号DS
_Oが占有し、残りの（Ｎ−Ｍ）ビット、つまり下位（Ｎ
−Ｍ）ビットはディジタルビデオ信号DS_Vが占有する。
下位（Ｎ−Ｍ）ビットのディジタルビデオ信号DS_Vを挿
入する場合、その下位ビット側がディジタルオーディオ
信号DS_Oの下位ビット側となるように付加される。

現行のDATによってこのディジタル信号を再生する
と、ビデオ信号Svもオーディオ信号Soとして再生され
る。しかし、ビデオ信号Svはオーディオ信号Soの下位ビ
ット側に付加されるものであるから、オーディオ信号So
とビデオ信号Svとの再生レベル差は6MdB程度となる。

そのため、Ｍ＝10程度に設定すれば、オーディオ信号
Soとビデオ信号Svとの再生レベル差が大きくなる。しか
も、ディジタルビデオ信号DS_Vの下位ビットがディジタ
ルオーディオ信号DS_Oの下位ビット側にくるように付加
されている。

その結果、オーディオ信号Soと同時にビデオ信号Svが
再生されても、ビデオ信号Svがノイズとして耳障りにな
ることは殆どない。

［実施例］続いて、この発明に係るディジタル信号の記録再生方
法の一例を第１図以下を参照して詳細に説明する。

第１図はオーディオ信号Soとビデオ信号Svが混合され
たディジタル信号DSのフォーマット（ビット構成）の一
例を示す。

この発明においては、従来機種との互換性と、オーデ
ィオ信号の再生品質の夫々を考慮して、第２図のように
DAT本来のディジタル信号DSのビット数を使用するも、
これが同図及び第１図Ａ〜Ｃに示すように２つに分割さ
れ、その上位ビット側にはディジタルオーディオ信号DS
_Oが、下位ビット側にはディジタルビデオ信号DS_vが夫々
当てがわれる。

音声フォーマットに準拠すれば、ビット数Ｎ（Ｎは整
数）を、Ｎ＝16、ディジタルオーディオ信号DS_Oのビッ
ト数をＭ（Ｍは整数）とし、そして残りのビット数（Ｎ
−Ｍ）をディジタルビデオ信号DS_Vとしたとき、Ｍは、Ｍ≧1/2N に選定した方がよい結果が得られる。その中でも実用的
な値は、Ｍ＝８〜10程度である（第１図Ａ）。これによ
って、ディジタルビデオ信号DS_Vは６〜８ビット構成と
なる（第１図Ｂ）。

そして、ディジタルオーディオ信号DS_Oが上位ビット
側にくるように、ディジタルオーディオ信号DS_Oとディ
ジタルビデオ信号DS_Vとを混合すれば、上位10ビットが
ディジタルオーディオ信号DS_Oの領域となり、下位６ビ
ットがディジタルビデオ信号DS_Vの領域となる（第１図
Ｃ）。

そして、ディジタルビデオ信号DS_Vを付加する場合、V
0が最下位ビットデータ、V5が最上位ビットデータとし
たとき、ディジタルビデオ信号DS_Vの下位ビット側がデ
ィジタルオーディオ信号DS_Oの下位ビット側となるよう
に、通常はビットが逆転した状態で付加される。

つまり、第１図Ｂに示すようにディジタルビデオ信号
DS_Vそれ自体に注目すると、そのMSBが最下位ビットデー
タV0で、そのLSBが最上位ビットデータV5となるよう
に、各ビットの位置を入れ替え、ビットの重みの方向を
逆転した状態でディジタルオーディオ信号DS_Oに付加さ
れてディジタル信号DSが構成される（第１図Ｃ）。

このようにビットの重み関係を変更して付加する理由
は後述する。

オーディオ信号Soに対してノイズリダクションなどの
ノイズ対策を施した状態でビデオ信号Svと混合する場合
には、オーディオ信号Soとビデオ信号Svとの関係は上述
した関係式にとらわれることはなく、オーディオ信号So
のビット数をさらに少なくしてもよい。

このようなビット構成のディジタル信号DSが回転磁気
ヘットに供給されて記録され、またこれより再生され
る。

さて、第３図はこのような信号形態のディジタル信号
DSを記録再生するためのDAT10の要部の一例を示す。

オーディオ信号Soの信号処理系から説明する。ただ
し、オーディオ信号Soにはノイズリダクションは施され
ていないので、Ｍ＝10の場合について例示する。

オーディオインの端子12に供給されたオーディオ信号
Soはアンプ14を経てローパスフィルタ16に供給されて帯
域制限されたのち、A/D変換器18に供給されて10ビット
のディジタルオーディオ信号DS_Oに変換される。

ディジタルオーディオ信号DS_Oは混合分離手段90を構
成する混合手段20に供給されて後述するディジタルビデ
オ信号DS_Vと混合される。混合されたディジタル信号
（第１図Ｃ）はディジタルアウト処理回路22に供給され
て、音声フォーマットに準拠した形態のディジタル信号
DSに変換される。

ディジタルアウト処理回路22には、周知のようにビッ
トクロック生成用のクロック発生手段などが設けられて
いる。

所定フォーマットにフォーマット化されたディジタル
信号DSは端子24を経て最終的には回転磁気ヘッドに供給
されてこれが記録される。

回転磁気ヘッドより再生されたディジタル信号DSは再
生端子32を経てディジタルイン処理回路34に供給され
て、ディジタルイン処理される。例えば、PLL回路（図
示しない）が駆動されて再生ビットクロックBCKに同期
したマスタクロックなどが生成される。

このマスタクロックに基づいてディタルオーディオ信
号DS_Oとディジタルビデオ信号DS_Vとを分離するための分
離信号が生成され、次段の分離手段36からはディジタル
オーディオ信号DS_Oとディジタルビデオ信号DS_Vとが分離
された状態で出力される（第１図A,B）。

分離された10ビットのディジタルオーディオ信号DS_O
はD/A変換器38でアナログ信号に変換されると共に、ロ
ーパスフィルタ40で所定帯域に制限され、その後アンプ
42を経てオーディオアウト端子44に出力される。

ビデオ信号Svに対する信号処理系は次のような構成と
なる。

ビデオイン端子50に供給された例えば、静止画用のビ
デオ信号Svはアンプ52を介してA/D変換器54に供給され
て、この例では６ビットのディジタルビデオ信号DS_Vに
変換される。

ディジタルビデオ信号DS_Vは信号切替スイッチ56を経
てメモリ手段60に供給される。

このメモリ手段60はディジタルビデオ信号DS_Vをディ
ジタルオーディオ信号DS_Oと結合するため、ビットクロ
ックBCKに同期してディジタルビデオ信号を読み出すと
きの時間軸伸張用として、及び再生されたディジタルビ
デオ信号DS_Vの時間軸圧縮用として使用される。

メモリ手段60は一対のメモリ62,64を有し、それらの
前段に設けられた入力切換スイッチ66によってディジタ
ルビデオ信号DS_Vが交互に切り替えられて１フィールド
（若しくは１フレーム）ずつ対応するメモリ62,64にメ
モリされる。

メモリ62,64の後段には連動して切り替えられる一対
の出力切換スイッチ68,70が設けられ、メモリ62,64から
交互にディジタルビデオ信号が読み出されるようになっ
ている。

一方の出力切換スイッチ68は信号記録時に使用され、
他方の出力切換スイッチ70は信号再生時に使用されるス
イッチである。

ここで、76はメモリなどの制御手段76であって、これ
にはまず、サブキャリヤ抽出回路78で抽出されたアナロ
グビデオ信号のサブキャリヤfscが供給される。制御手
段76ではこのサブキャリヤfscに基づいて、例えば3fsc
の書き込みクロックWCKが形成される。この書き込みク
ロックWCKに基づいてディジタルビデオ信号DS_Vが対応す
るメモリ62,64に書き込まれる。

制御手段76には、さらにディジタルアウト処理回路22
及びディジタルイン処理回路34からビットクロックBCK
が供給される。したがって、このビットクロックBCKに
基づいてメモリ62,64に対する読み出しクロックRCKが生
成され、この読み出しクロックRCKに同期してディジタ
ルビデオ信号DS_Vが読み出される。

その結果、ディジタルオーディオ信号DS_Oとディジタ
ルビデオ信号DS_VとはこのビットクロックBCKに完全に同
期した状態で混合手段20に入力する。

また、デイジタルアウト処理回路22では、その詳細な
説明は省略するが、ビットクロックBCKに基づいで10ビ
ットと６ビットのビット切替信号BSが作成され、このビ
ット切替信号BSが混合手段20に供給されて、10ビットの
ディジタルオーディオ信号DS_Oと６ビットのディジタル
ビデオ信号DS_Vとが、第１図Ｃのように混合される。

この場合、本例では１フィールドのディジタルビデオ
信号を約２秒間で読み出して、ディジタルオーディオ信
号DS_Oに混合されるようになっている。

メモリ62,64から読み出されたディジタルビデオ信号D
S_Vはさらに垂直同期信号の分離回路74にも供給され、デ
ィジタルビデオ信号DS_Vより抽出分離された垂直同期信
号Ｖ・SYNCに基づいて切換スイッチ66〜70の切り替え状
態が制御される。これによって、メモリ62,64には常に
１フィールド分のディジタルビデオ信号DS_Vが垂直同期
信号Ｖ・SYNCを基準にしてメモリされることになる。

なお、最初にディジタルビデオ信号DS_Vをメモリする
場合には、例えばメモリ62にディジタルビデオ信号DS_V
をメモリするときには、他方のメモリ64には信号がメモ
リされていないため、分離回路74から必要な切替信号が
得られない。

そのため、分離回路74の内部にはタイマ（図示しな
い）が設けられ、初期状態において読み出し開始してか
ら所定時間が経過しても垂直同期信号Ｖ・SYNCが得られ
ないときには、切換スイッチ66〜70を強制的に切り替え
るようにしている。

ディジタル信号の再生時には、分離手段36においてデ
ィジタルオーディオ信号DS_Oとディジタルビデオ信号DS_V
とに分離される。

そのため、ディジタルイン処理回路34でも上述したと
同様な切替信号BSが再生ディジタル信号に基づいて形成
され、これが分離手段36に供給される。

分離されたディジタルビデオ信号DS_Vは信号切換スイ
ッチ56に供給されると共に、上述した垂直同期信号の分
離回路74にも供給され、これより分離された垂直同期信
号Ｖ・SYNCに同期して切換スイッチ66〜70が制御され
る。

再生ディジタルビデオ信号DS_VはビットクロックBCKに
同期した書き込みクロックWCKによって書き込まれ、固
定のサブキャリヤfscに関連した読み出しクロックRCKに
基づいて読み出される。また、メモリ手段60の後段には
垂直同期信号の分離回路86が設けられ、抽出分離された
垂直同期信号Ｖ・SYNCが制御手段76に供給されて、メモ
リ手段60への書き込み開始タイミング（書き込みイネー
ブル信号）が形成される。

メモリ62,64より読み出された６ビットのディジタル
ビデオ信号DS_VはD/A変換器80でアナログのビデオ信号に
変換され、これがアンプ82を介してビデオアウト端子84
に出力される。

88はビデオモニタ用のスイッチである。

以上の構成によって、オーディオ信号Soとビデオ信号
Svとを、現行の音声フォーマットに適合させて混合する
ことができる。この場合、オーディオ信号Soは現行の16
ビット構成から10ビット構成に、その量子化数が減少す
るが、この量子化数の減少に伴う音質の劣化は殆んどな
い。また、映像は静止画であるため、６ビットの量子化
で十分である。

そして、オーディオ信号Soとビデオ信号Svとが混合さ
れたディジタル信号DSを現行のDATで再生する場合、つ
まり、第４図に示すように、ビデオ再生系のないDATを
用いて、このディジタルビデオ信号DS_Vをディジタルオ
ーディオ信号DS_Oとして再生した場合のオーディオ信号S
oへの影響も殆んどない。

その場合、オーディオ信号Soにとってビデオ信号Svは
ノイズ成分に他ならない。しかし、第１図Ｃから明らか
なように、ディジタルビデオ信号DS_Vはディタルオーデ
ィオ信号DS_Oの下位ビット側に挿入されるものであるか
ら、オーディオ信号Soは6MdB以上のS/N比がとれる。し
たがって、上述したように、量子化数Ｍを10ビット程度
に選定すれば、コンパクトカセット、ドルビーＢ（商
標）録再程度のS/N比となる。このようなことから、同
時にビデオ信号Svが再生されても、オーディオ信号Soへ
の影響は殆んどなく、音質の劣化は生じない。

しかも、ディジタルビデオ信号DS_Vを合成してディジ
タル信号DSとする場合においても、その上位ビットと下
位ビットとを逆転させてディジタルオーディオ信号DS_O
に付加しているので、再生ビデオ信号Svの再生オーディ
オ信号Soへの影響をほぼ完全に除去できる。

以下に、その理由を説明する。

ディジタルオーディオ信号DS_Oの下位ビット側にディ
ジタルビデオ信号DS_Vを付加する場合、通常では第５図
B,Cに示すようにそのMSB側にディジタルビデオ信号DS_V
の最上位ビットデータV5が、そのLSB側に最下位ビット
データV0がくるように付加されるから、ディジタル信号
DSとしては第６図のような構成となる。

そして、ビデオ信号Svをディジタル化する場合には、
第７図のように中間的な輝度レベル（鎖線図示）を基準
として、それよりも高い輝度レベルは、そのMSB（＝V
5）が「１」、以下が「０」となるようにディジタル化
される。

一方、ビデオ信号Svは水平周期を単位として繰り返さ
れる周期性の信号である。そして、１水平周期はほぼ6
3.5μsecで、その112倍に時間軸が伸張されて記録され
るものであるから、そのときの再生周波数はほぼ140Hz
｛1/（63.5μsec×112）＝140Hz｝となる。

第８図はこの再生周波数のスペクトルを示すもので、
ほぼ140Hzごとにノイズのピークが存在することが判
る。第９図はこれを20KHzまで測定したときのスペクト
ラムである。

再生時、再生信号レベルの−60dB程度がノイズとして
再生オーディオ信号So中に混入する。

したがって、僅かではあるがこの再生ビデオ信号がノ
イズとして耳鳴りに聞こえることがある。

これに対して、上述したようにビットの重みを入れ替
えた状態でディジタルビデオ信号DS_Vをディジタルオー
ディオ信号DS_Oに付加したときには、以下のようにな
る。

つまり、本来の最上位ビットデータV5が最下位ビット
側に、最下位ビットデータV0が最上位ビット側となるよ
うにビットを入れ替えたときには、最上位ビットデータ
V5が再生されても再生レベルが極めて小さいために、全
く問題にはならない。

また、最下位ビットデータV0自体は１水平周期のうち
でも非常に激しく変化するので、その最下位ビットデー
タV0が再生されたときには、その再生周波数が非常に高
く、ホワイトノイズとなって出力される。

しかし、再生周波数が非常に高く、しかも再生出力レ
ベルが非常に小さいので、これまた全く問題にはならな
い。これによって、オーディオ信号So中に混入する再生
ノイズを、第５図Ｃの構成とした場合よりも大幅に軽減
できる。

なお、第10図及び第11図は夫々第１図の構成としたと
きの再生周波数スペクトルであって、第10図は第８図に
対応し、第11図は第９図に対応する。

上述では、Ｎ＝16,M＝10として説明したが、上述した
ようにN,Mの値はこれに限るものではない。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、オーディオ
信号の他に、静止画などのビデオ信号も同時に記録再生
するに際し、現行の音声フォーマットに則って両者を混
合するようにしたものである。その場合、特に現行機種
との互換性はもとより再生オーディオ信号の音質が劣化
しないように工夫したものである。

これによれば、現行機種、専用機種の双方で記録再生
することが可能になると共に、オーディオ信号への影響
も実用上無視することができるから、イベント用のDAT
などにおけるディジタル信号の記録再生に適用して極め
て好適である。

さらに、ディジタルオーディオ信号に対してディジタ
ルビデオ信号のビットの位置を変更して付加したもの
で、再生オーディオ信号中に混入するノイズ（再生ビデ
オ信号）を大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るディジタル信号の記録再生方法
において採用できるディジタル信号の音声フォーマット
の一例を示す構成図、第２図はDATの音声フォーマット
の構成図、第３図はこの発明を具体化したディジタルオ
ーディオテープレコーダの一例を示す要部の系統図、第
４図は現行のDATの一例を示す系統図、第５図及び第６
図はこの発明の説明に供する図、第７図はビデオ信号の
波形図、第８図〜第11図はこの発明の説明に供する特性
図である。 10……ディジタルオーディオテープレコーダ（DAT） 20……混合手段 22……ディジタルアウト処理回路 34……ディジタルイン処理回路 36……分離手段 60……ビデオ信号のメモリ手段 74,86……垂直同期信号分離回路 So……オーディオ信号 DS_O……ディジタルオーディオ信号 Sv……ビデオ信号 DS_V……ディジタルビデオ信号

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を所定ビット数Ｎ（Ｎは整数）の
ディジタル信号に変換したのち、このディジタル信号を
回転磁気ヘッドを使用して記録し、またこれよりディジ
タル信号を再生するに際し、オーディオ信号とビテオ信号が使用されると共に、オーディオ信号がＭビット（ただし、Ｍは整数であっ
て、Ｎ＞Ｍ）のディジタルオーディオ信号に変換され、ビデオ信号が（Ｎ−Ｍ）ビットのディジタルビデオ信号
に変換されると共に、変換されたディジタルビデオ信号の最下位ビット側が上
記ディジタルオーディオ信号の最下位ビット側に付加さ
れて、トータルＮビットのディジタル信号となされた状
態で記録再生されるようになされたことを特徴とするデ
ィジタル信号の記録再生方法。