JP2621873B2 - ディジタル音声データの記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、PCM音声信号等のディジタル音声信号をい
わゆるビデオフォーマット信号に多重して記録する方法
に関する。

背景技術 いわゆるビデオフォーマット信号は、復号ビデオ信号
或いは近時提案されているMUSE（Multiple Sub−Nyquis
t Sampling Encoding）と称される方式によって帯域圧
縮された高品位ビデオ信号（以下、MUSE信号と称す）な
どのように、情報（通常映像情報）を坦う映像期間と、
同期信号を含む帰線期間部とを有する連続したフィール
ド信号からなり、通常一対のフィールド信号は、１つの
フレーム信号を形成している。

かかるビデオフォーマット信号にPCM音声信号等のデ
ィジタル音声信号を多重して記録媒体に記録する方法と
しては、信号帯域の有効利用や、信号間の相互干渉の点
から垂直帰線期間にベースバンド時分割多重する方法が
優れているといえる。

一方、音声方式は用途により音質を重要視した２チャ
ンネル方式と、チャンネル数を重要視した４チャンネル
方式とのいずれかを選択できるものが好ましい。この
際、音声サンプリング周波数は48KHz,32KHzの２種類が
標準的に使用されていることを考慮すると、PCM音声信
号としては、 （ａ） サンプリング周波数が48KHzであり、量子化ビ
ット数が16ビットであり、音声チャンネル数が２である
信号。

（ｂ） サンプリング周波数が32KHzであり、量子化ビ
ット数が12ビットであり、音声チャンネル数が４である
信号。

の２種類が考えられる。

これら２種類のPCM音声信号をフィールド周波数が60H
zのテレビジョン信号の垂直帰線期間中の各水平走査期
間に多重して記録すると、（ａ）の信号を記録する場合
は、１チャンネル、１フィールド当りのサンプル数が80
0になるのに対し、（ｂ）の信号を記録する場合は、１
チャンネル、１フィールド当りのサンプル数が1600/3と
なり、３フィールドで１サンプルの半端はサンプルが生
じることとなる。

しかしながら、１フィールド当りのデータ量は、 （48KHz＊16bit＊2ch）/60field ＝（32KHz＊12bit＊4ch）/60field ＝25.6kbits/field ＝3200byte/field となり（ａ）、（ｂ）共に等しくなる。

従って、（ａ）及び（ｂ）の信号を共通のフォーマッ
トでビデオディスク等の記録媒体に記録し再生できるこ
とが望ましい。

発明の概要 本発明は、上記した点に鑑みなされたものであって、
２種類のPCM音声信号を共通のフォーマットで記録媒体
に記録することができるディジタル音声データの記録方
法を提供することを目的とする。

本発明によるディジタル音声データの記録方法は、所
定のサンプリング周波数によって音声信号のサンプリン
グを行って得られるディジタル音声データをビデオフォ
ーマット信号の垂直帰線期間に多重して記録媒体に記録
するディジタル音声データの記録方法であって、前記所
定のサンプリング周波数が前記ビデオフォーマット信号
のフィールド周波数の1/nのｋ倍（n:2以上の整数、k:1
以上の整数）であり、かつ前記フィールド周波数の整数
倍（１倍以上）でないときは、前記ｎの整数倍（１倍以
上）のフィールドで一巡するように前記音声データを配
列してこれを前記記録媒体に記録すると共に前記ｎの整
数倍（１倍以上）のフィールド各々におけるデータ配列
を示す識別コードを前記記録媒体に記録することを特徴
としている。

実 施 例 以下、本発明の実施例につき添附図面を参照して詳細
に説明する。

第１図において、ビデオフォーマット信号としてのMU
SE信号がプリエンファシス回路１に供給され、エンファ
シスがなされたのち時分割多重回路２に供給される。

一方、所定のクロック周波数、量子化ビット数によっ
てA/D変換されたディジタル音声信号データが時間軸圧
縮回路３に供給されて時間軸圧縮がなされる。この時間
軸圧縮回路３から出力されたディジタル音声信号データ
は、ディスクコード（ディスク情報、プレーヤコントロ
ールコード等）、コードデータ等のディジタルデータと
共にマルチプレクサ４に供給される。

マルチプレクサ４は、例えばＸ方向に100バイト、Ｙ
方向に32バイトのデータが配列でき、計3200バイトのデ
ータを格納し得るメインデータエリヤと、304バイトの
データを格納し得るサブデータエリヤとからなるメモリ
を６つ有し、これら６つのメモリに後述する如くディジ
タルデータを書き込んだのち所定の順序で順次読み出し
て送出する構成となっている。このマルチプレクサ４に
おける各メモリのメインデータエリヤは、第２図に示す
如くＸ方向に１シンボル（１バイト）単位で４シンボル
おきにとった４つのチャンネルＡ〜Ｄに分割されてい
る。そして、48KHz、16ビットで直線量子化した２チャ
ンネルの音声を記録する場合には、各チャンネルのサン
プルデータは時間的に早いものから順に左上からＹ方向
に順次配列される。ただし、16ビットのサンプルデータ
のうちの第１チャンネルの上位８ビットはチャンネルＡ
に、第１チャンネルの下位８ビットはチャンネルＢに、
第２チャンネルの上位８ビットはチャンネルＣに、第２
チャンネルの下位８ビットはチャンネルＤにそれぞれ配
列される。このとき、奇数番目のサンプルデータは第３
図（Ａ）に示す如く１つのメモリのメインデータエリヤ
に配列され、偶数番目のサンプルデータは同図（Ｂ）に
示す如く他のメモリのメインデータエリヤに配列され
る。そして、１つのメモリのデータが奇数フィールドに
多重されるべきデータとして送出され、他のメモリのデ
ータが偶数フィールドに多重されるデータとして送出さ
れる。

尚、第３図（Ａ）及び同図（Ｂ）において、Ｕは、サ
ンプルデータの上位８ビットを示し、Ｌは、サンプルデ
ータの下位８ビットを示し、Ｕ又はＬの左側に付加され
ている数字は、チャンネル番号を示し、Ｕ又はＬの右側
に付加されている数字は、サンプルデータの順番を示し
ている。

また、32KHz、12ビットで直線量子化した４チャンネ
ルの音声を記録する場合には、各チャンネルの12ビット
２サンプルの24ビットが８ビット３シンボルに変換され
る。すなわち、連続した２サンプルは、先のサンプルの
上位８ビットで１シンボルが形成され、先のサンプルの
下位４ビットと後のサンプルの上位４ビットとで１シン
ボルが形成され、後のサンプルの下位８ビットで１シン
ボルが形成されて合計３シンボルとなる。そして、第１
チャンネルのデータはチャンネルＡに、第２チャンネル
のデータはチャンネルＢに、第３チャンネルのデータは
チャンネルＣに、第４チャンネルのデータはチャンネル
Ｄに時間的に早いものから順に左上からＹ方向にそれぞ
れ配列される。このときのデータ構成を12ビットサンプ
ルでみると、各フィールドに記録されるサンプル数には
端数が生じるが、３フィールドで切りのよいサンプル数
となり、３フィールドで１巡するデータ配列となる。

この32KHz、12ビットで直線量子化した４チャンネル
の音声を48KHz、16ビットで直線量子化した２チャンネ
ル音声の記録時と同様に奇数番目のサンプルを奇数フィ
ールドに、偶数番目のサンプルを偶数フィールドに記録
されるように配列を行なうと共に偶数サンプルは偶数サ
ンプル同士で、又奇数サンプルは奇数サンプル同士で前
述の２サンプル→３シンボル変換を行なうと、６フィー
ルドで切りのよいサンプル数となり、６フィールドで１
巡するデータ配列となる。この場合のデータ配列の例と
して第１フィールド〜第６フィールドに記録されるデー
タ群を第４図（Ａ）〜同図（Ｆ）に示す。尚、第４図
（Ａ）〜同図（Ｆ）において、yyy＝xxx＋２としたと
き、nCxxxは、第ｎチャンネルのxxx番目のサンプルデー
タの上位８ビットを表し、nCxxx/yyyは、第ｎチャンネ
ルのxxx番目のサンプルデータの下位４ビットとyyy番目
のデータの上位４ビットを表し、nCyyyは、第ｎチャン
ネルのyyy番目のサンプルデータの下位８ビットを表し
ている。

また、以上の如き６つのメモリのうちの２乃至６つの
各メインデータエリヤ内に格納されるデータに関する情
報がコード化され、２乃至６つのメモリの各サブデータ
エヤ内に格納されて２乃至６つのデータブロックが形成
される。但し、サブデータエリヤは、フレームナンバー
等のディスクコード、メインデータエリヤに記録されて
いるデータが音声データであるか他のディジタルデータ
であるかを示すコード、メインデータエリヤ内のデータ
配列を示す識別コードとしてのフィールドコード或いは
メインデータエリヤに音声データを記録したときに任意
のディジタルデータ等を記録するエリヤである。

メインデータエリヤに書き込まれるデータの内容とし
ては音声データでも他の任意のデータでもよいが、音声
データを書き込む場合には、48KHz、16ビット直線量子
化された２チャンネルの音声データの場合も、32KHz,12
ビット直線量子化された４チャンネルの音声データの場
合も、１フィールド当りのデータ量は、（48KHz＊16bit
＊2ch）/60＝（32KHz＊12bit＊4ch）/60＝25.6ビット＝
3200バイトとなり、このメインデータエリヤのデータ容
量に等しくなる。

マルチプレクサ４によって形成された各データブロッ
クは、符号化回路５に転送され、２重リードソロモン符
号による積符号の形の訂正符号が付加される。すなわ
ち、第５図に示す如くメイデータ、サブデータ及び96バ
イトのデータ“00"が配列されたのち、訂正符号がＰ及
びＱで示す如く８ビットを１シンボルとしてＸ方向に８
シンボル、Ｙ方向に４シンボルの訂正が可能な積符号の
形を構成するように付加される。この訂正符号として
は、最も符号化効率のよいリードソロモン符号が用いら
れる。但し、このＲ−Ｓ符号はガロアフィールドGF（２
＊＊８）で定義される。

メインデータ、サブデータ及びデータ“00"を含む36
＊100＝3600バイトにおいて、C1方向（Ｘ方向）の100シ
ンボルに対して16シンボル、C2方向（Ｙ方向）の36シン
ボルに対して８シンボルの訂正符号（パリティ）が付加
される。そうすると、C2方向でイレージャー訂正を行な
うとすると、８シンボルまでの訂正が可能であり、最長
８ライン、最低７ラインまでの長さのバーストエラーに
対して訂正可能である。尚、このとき、C1方向のデータ
を４分割し、100シンボルのデータを４シンボルおきに
とった25シンボルに４パリティを付加した（29、25）リ
ードソロモン符号及びC2方向のデータを２分割し、36シ
ンボルのデータを２シンボルおきにとった18シンボルに
４パリティを付加した（22、18）リードソロモン符号と
を組み合わせることによって長いバーストエラーに対す
る訂正能力を確保すると共に符号化及び復号化のプロセ
スを簡略化することができる。

第５図に示すデータブロックのＸ方向に配列された各
データ群は、後述する如く１フィールド内の垂直帰線期
間の各ラインに順次多重されて記録される。尚、４×24
＝96バイトの00データの部分の映像信号上には、Ｃ信号
が記録されているので、符号化及び復号化のときのみ、
この部分のデータを00と見なして符号化及び復号化を行
ない、この部分のデータは実際の映像信号には多重記録
しない。

符号化回路５による誤り訂正符号化によって１ライン
に８シンボルの訂正が可能であるので、１μ秒（16クロ
ック＝４バイト）程度の小さなドロップアウトに対して
十分対応することができる。また、ラインに対して垂直
な方向に４シンボルの訂正が可能であるので比較的長い
数μ秒〜数十μ秒以上のドロップアウトに対しても十分
対応できる。

符号化回路５によって符号化されたデータは、４値符
号化回路６によって２ビットずつに区切られたのち４値
符号系列に変換される。すなわち、４値符号化回路６に
おいて２値符号00、01、10、11の各々は、それぞれ０、
１、２、３の各値に変換される。４値符号化されたデー
タは、４レベル化回路７に供給される。４レベル化回路
７は、４値符号０、１、２、３をそれぞれ互いに異なる
４つのレベルに対応させる。すなわち、ビデオ信号は、
１つのサンプル値が８ビットのレベル（256レベル）で
表わされるのに対し、データは、第６図に示す如くビデ
オ信号の約90％の範囲を使用して表わされるようになさ
れており、４値符号０、１、２、３は、それぞれ29レベ
ル、95レベル、161レベル、227レベルの各々に対応す
る。

時分割多重回路２は、プリエンファシス回路１から出
力される256レベルのビデオフォーマット信号と４レベ
ル化回路７から出力される４レベルのディジタルデータ
とを時分割多重する。すなわち、音声データ等のディジ
タルデータは、ビデオ信号の第１フィールドの垂直帰線
期間内の第３ラインから第42ラインまでの各ライン及び
第43ラインから第46ラインまでの各ラインの後半と、第
２フィールドの第565ラインから第604ラインまでの各ラ
イン及び第605ラインから第608ラインまでの各ラインの
後半の計88ラインの各々に第７図に示す如く構成された
データ区間に挿入されるようになっている。

ビデオフォーマット信号としてのMUSE信号へのディジ
タルデータの多重は、MUSE信号のサンプリングクロック
によって行なわれるようになっている。MUSE信号のサン
プリングクロックの周波数は、16.2MHzであり、１ライ
ン当りのクロック数は、480である。また、各ラインの
最初の12クロック分の区間にはHD信号（水平同期信号）
が存在する。

第３ラインから第42ラインまでの各ライン（第565ラ
インから第604ラインまでの各ラインも同様）において
は、第８図に示す如くHD信号区間から２クロック分のガ
ード区間を隔てて存在する464クロック分の区間がデー
タ区間になっている。尚、このデータ区間の直後にも２
クロック分のガード区間が設けられている。

また、第43ラインから第46ラインまでの各ライン（第
605ラインから第608ラインまでの各ラインも同様）にお
いては、第９図に示す如くHD信号区間に続く区間にＣ信
号（色信号）が記録されるので、このＣ信号が記録され
る区間から４クロック分のガード区間を隔てて存在する
368クロック分の区間がデータ区間になっている。尚、
このデータ区間の直後にも２クロック分のガード区間が
設けられている。このように、データ区間の直前及び直
後に設けられているガード区間は、HD信号への干渉を低
減させるためのものである。

また、データは４値信号として記録されるので、１ク
ロック当り２ビットのデータが記録できることになる。
従って、464クロック分のデータ区間が設けられている
第３ラインから第42ラインまでの各ラインには116バイ
トのデータが記録でき、368クロック分のデータ区間が
設けられている第43ラインから第46ラインまでの各ライ
ンには92バイトのデータが記録できることになり、符号
化回路５によって形成されたデータブロック（第３図参
照）をそのままの形で記録することができ、Ｘ方向に配
列された各データ群が２つのラインにまたがって記録さ
れることはない。また、それと同時に符号化回路５によ
って形成されたデータブロックが２つのフィールドの垂
直帰線期間にまたがって記録されることもない。この結
果、１水平走査期間毎及び１垂直帰線期間毎に完結する
データブロックが得られることとなる。

時分割多重回路２の出力は、例えばFIRディジタルフ
ィルタで構成された送信フィルタ８に供給され、その周
波数帯域が所定の幅に制限される。送信フィルタ８の出
力は、D/Aコンバータ９によってアナログ信号に変換さ
れる。D/Aコンバータ９の出力は、プリエンファシス回
路10によりエンファシスがなされたのちFM変調回路11に
供給される。FM変調回路11においては、供給された信号
により所定周波数の搬送波が周波数変調される。このFM
変調回路11の出力は、リミッタ12を介してE/O変調器
（図示せず）等に供給され、ビデオディスク等に記録さ
れる。

第10図は、以上の如き記録装置によってビデオディス
クに記録された情報を再生する再生装置の一部を示すブ
ロック図である。同図において、ビデオディスクから読
み取られたRF信号は、FM復調回路21に供給されて周波数
復調される。復調出力は、ディエンファシス回路22に供
給されて記録時に強調された成分のレベルが元のレベル
に戻される。このディエンファシス回路22の出力は、受
信フィルタ23に供給されて帯域が制限されたのちA/Dコ
ンバータ24に供給される。

A/Dコンバータ24にはPLL（Phase Locked Loop）タイ
ミング信号発生回路25からリサンプリングのためのクロ
ックパルスが供給されている。A/Dコンバータ24におい
て、受信フィルタ23の出力のリサンプリング処理が行な
われて受信フィルタ23の出力がディジタルデータに変換
される。このA/Dコンバータ24の出力は、PLLタイミング
信号発生回路25及び時分割分理回路26に供給される。PL
Lタイミング信号発生回路25は、A/Dコンバータ24の出力
から垂直同期信号（フレームパルス）及び水平同期信号
（HD信号）を検出し、PLLによってクロックパルスを発
生するように構成されている。また、時分割分離回路26
においては映像（情報）信号とディジタルデータとが時
分割分離される。映像（情報）信号は、ディエンファシ
ス回路27に供給されて記録時に強調された成分のレベル
が元のレベルに戻される。このディエンファシス回路27
の出力は、MUSEデコーダ（図示せず）等に供給される。

一方、ディジタルデータは、４レベル識別回路28に供
給され、記録時に設定された４つのレベルのいずれのレ
ベルに対応するのかが識別され、４値符号に変換され
る。４値符号に変換された信号は、４値復号化回路29に
供給され、４値符号から通常の２値符号に変換される。
この４値復号化回路29の出力は、復号化回路30に供給さ
れる。４値復号化回路29から出力されるデータ列におけ
る各データブロックは、１水平走査期間毎及び１垂直帰
線期間毎に完結するので、復号化回路30は１水平期間毎
に又は１垂直帰線期間毎にブロック毎の誤り検出、訂正
を行なうと共に訂正不能誤りが生じたデータである場合
にはそのデータに対して訂正不能フラグを立て、その情
報を送出するように構成されている。この復号化回路30
の出力は、デマルチプレクサ31に供給される。

デマルチプレクサ31において、ディジタルデータは音
声データ、識別コードデータ、ディスクコードデータ等
に分離されると共に隣接する２フィールドに亘って記録
されていた音声データは１つにまとめられて時間順に並
び替えられる。このデマルチプレクサ31から出力された
ディスクコードデータは、例えばプレーヤコントローラ
（図示せず）に供給される。また、識別コードデータ
は、フィールド検出回路32に供給される。フィールド検
出回路32は、フィールドコードによって再生中のフィー
ルドを識別し、識別結果を示すデータを送出するように
構成されている。

また、デマルチプレクサ31から出力された音声データ
は、音声処理回路34に供給される。音声処理回路34は、
フィールド検出回路32の出力データで各フィールドのデ
ータ配列を検知し、その配列に従って例えば２フィール
ドに亘って記録されたサンプルや２サンプル→３シンボ
ル変換されたサンプルを元の正しい12ビットデータに戻
してやる。また、復号化回路30から送出された訂正不能
フラグ情報に基づいて訂正不能フラグが立てられたデー
タについて誤りの程度に応じて平均値補間、前値ホール
ド、ミュート等の方法によってデータの補間を行なう。
又、常にフィールド検出回路32の出力データを検知する
ことで各フィールドのデータ配列に適した補間等の処理
方法を選択するように構成されている。この音声処理回
路34の出力は時間軸伸長回路33によって時間軸伸長され
たのちD/Aコンバータ35に供給されてアナログ音声信号
に変換されたのちLPF（ローパスフィルタ）36を介して
アンプ（図示せず）等に供給される。

以上の構成における音声処理回路34において、例えば
ディスク上の任意の位置から再生を開始した場合などに
も、最初のフィールドデータ配列が検知され、半端なデ
ータが読み飛ばされたのち音声データの処理が開始され
るので、例えば先頭データとしてxxx番目のサンプルデ
ータの下位４ビットとyyy番目のサンプルデータの上位
４ビットとからなるデータが配置された第４図（Ｅ）又
は同図（Ｆ）に示す如きフィールドが最初に再生された
場合、或いはyyy番目のサンプルデータの下位８ビット
からなるデータが配置された第４図（Ｃ）又は同図
（Ｄ）に示す如きフィールドが最初に再生された場合に
も例えば前者は頭の２データを後者は頭の１データを読
み飛ばすことによって正しく音声を再生することができ
る。

尚、上記実施例においては音声処理回路34は、最初の
フィールドの先頭に半端なデータが存在する場合は、半
端なデータを読み飛ばしたのち処理を開始するように構
成されているとしたが、最初のフィールドの先頭に半端
なデータが存在する場合は、データ配列の第１番目のフ
ィールドまで待ってデータの処理を開始するように構成
してもよい。但し、この場合は、数フィールド間に亘る
無音期間が生じることがある。

発明の効果 以上詳述した如く本発明によるディジタル音声データ
の記録方法は、サンプリング周波数がフィールド周波数
の1/nのｋ倍（n:2以上の整数、k:1以上の整数）であ
り、かつフィールド周波数の整数倍（１倍以上）でない
ときは、上記ｎの整数倍（１倍以上）のフィールドで一
巡するように音声データを配列してこれを記録媒体に記
録すると共に上記ｎの整数倍（１倍以上）のフィールド
各々における配列を示す識別コードをもかかる記録媒体
に記録するので、サンプリング周波数がフィールド周波
数の1/nのｋ倍（n:2以上の整数、k:1以上の整数）であ
り、かつフィールド周波数の整数倍（１倍以上）でない
音声データを１フィールド当りのサンプル数が１以上の
整数値となるようなサンプリング周波数を有する音声デ
ータと同一のデータブロック構成で記録することができ
ると共に誤りなく再生することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法によりディジタル音声信号を記録
する記録装置を示すブロック図、第２図は、メインデー
タエリヤのチャンネル割り当てを示す図、第３図は、
（ａ）の信号を記録する場合の第１フィールド及び第２
フィールドのデータ配列を示す図、第４図は、（ｂ）の
信号を記録する場合の第１フィールドから第６フィール
ドまでのデータ配列を示す図、第５図は、データブロッ
クの構成を示す図、第６図は、記録信号のレベルを示す
図、第７図乃至第９図は、第１図の装置によって記録さ
れるディジタルデータの多重形式を示す図、第10図は、
第１図の装置によって記録された信号を再生する装置を
示すブロック図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のサンプリング周波数によって音声信
   号のサンプリングを行って得られるディジタル音声デー
   タをビデオフォーマット信号の垂直帰線期間に多重して
   記録媒体に記録するディジタル音声データの記録方法で
   あって、 前記所定のサンプリング周波数が前記ビデオフォーマッ
   ト信号のフィールド周波数の1/nのｋ倍（n:2以上の整
   数、k:1以上の整数）であり、かつ前記フィールド周波
   数の整数倍（１倍以上）でないときは、 前記ｎの整数倍（１倍以上）のフィールドで一巡するよ
   うに前記音声データを配列してこれを前記記録媒体に記
   録すると共に前記ｎの整数倍（１倍以上）のフィールド
   各々におけるデータ配列を示す識別コードを前記記録媒
   体に記録することを特徴とするディジタル音声データの
   記録方法。