JP2962426B2 - ディジタルビデオ記録再生装置 - Google Patents

ディジタルビデオ記録再生装置

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JP2962426B2
JP2962426B2 JP40374490A JP40374490A JP2962426B2 JP 2962426 B2 JP2962426 B2 JP 2962426B2 JP 40374490 A JP40374490 A JP 40374490A JP 40374490 A JP40374490 A JP 40374490A JP 2962426 B2 JP2962426 B2 JP 2962426B2
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  • Digital Magnetic Recording (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタルビデオ信号の
記録方式に関する。
【0002】
【従来の技術】業務用VTRの分野では高画質化の要求
により、従来のアナログ信号記録方式のVTRからディ
ジタル信号記録方式のVTRへの移行が進められてい
る。現在使用されているディジタルVTRのうち、ビデ
オ信号を輝度信号と色信号に分けて別々に記録をするコ
ンポーネント信号記録方式のディジタルVTRの規格と
してD1フォーマットがある。D1フォーマットは、テ
レビジョン学会誌 Vol.40,No.6(1986
年)第457頁から第464頁に論じられているよう
に、輝度信号を13.5MHzで、B−Y,R−Yのそ
れぞれの色差信号を輝度信号の半分の6.75MHzで
サンプリングし、それぞれ3つの信号を8ビットで量子
化したものを記録するディジタルVTRのフォーマット
である。
【0003】このときの伝送ビットレートは216Mb
psにも及ぶ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】D1フォーマットは画
質を最優先にした記録フォーマットであるため、テープ
の使用量が家庭用VTRに比べて1桁以上多くなり、ラ
ンニングコストを考えると使用目的はおのずと限定され
がちである。そこで普及化のためにも、ランニングコス
トをなるべく低く抑えることができるコンポーネント信
号記録方式のディジタルVTRフォーマットの出現が望
まれる。テープのランニングコストを低く抑えるには、
記録信号の短波長化や狭トラック化などによる記録の高
密度化、記録信号の低ビットレート化などの技術が考え
られる。本発明はビデオ信号情報の圧縮技術により記録
信号の情報量を低減したうえで、現行方式のD1フォー
マットとの整合性に優れ、かつ回路規模を小さく構成で
き、業務用VTRの重要な機能である可変速再生に適し
たコンポーネント信号記録方式のディジタルVTRの記
録フォーマットを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】現行方式であるD1フォ
ーマットとの整合性をよくするためには、D1フォーマ
ットによるコンポーネントビデオ信号の標本化、及び量
子化を行って生成した輝度信号、及びB−Y,R−Yの
色差信号のディジタルビデオ信号に対して信号圧縮処理
を行う。このときの信号圧縮処理は、輝度信号の信号圧
縮後のデータレートと2つの色差信号の信号圧縮後のデ
ータレートが等しく、かつ2つの色差信号の信号圧縮処
理方式が同一である。そして、信号圧縮処理において輝
度信号の処理のために1系統の信号処理回路を設け、2
つの色差信号の処理については1系統の信号処理回路を
共用する。また、効果的な可変速再生を可能にするため
には、ビデオ信号を構成する1つの画面を複数のエリア
に分割し、さらにエリアを構成する画素データ群を1つ
のブロック単位として、信号圧縮処理やデータの並び替
え、エラー訂正符号化処理などの信号処理を行い、ブロ
ック間のデータを用いての信号処理を行わずにテープに
記録する信号を生成するものである。
【0006】
【作用】D1フォーマットに準拠して符号化されたディ
ジタルビデオ信号に対して信号圧縮処理を行うことによ
り、特に信号変換処理に関する外部装置や回路付加など
を必要とせずに、現行のD1フォーマットVTRと組ん
で容易にシステム化が可能なディジタルVTRが構成で
きる。
【0007】信号圧縮処理後の輝度信号のデータレート
と2つの色差信号のデータレートを等しくし、かつ2つ
の色差信号の信号圧縮方式が同一であることにより、信
号処理回路の共有化が図れる、回路の構成が簡易になる
ので、回路規模やコストの削減ができる。
【0008】ビデオ信号を構成する1つの画面を複数の
ブロックに分割し、ブロックに属する画素データ群を1
つの単位として上記信号処理を行って記録信号を生成
し、これを回転ヘッドにより磁気テープに対して記録お
よび再生を行うVTRにおいて、可変速再生することを
考える。このとき可変速再生を行うと再生ヘッドは磁気
テープに記録されたトラックに対して横切るように磁気
テープ上を走査する。この時、再生ヘッドで走査したト
ラックの一部が再生されるが、これらの再生信号から同
じ信号圧縮処理を行ったブロックを構成する画素データ
のすべてが再生されないと正しくビデオ信号が再現でき
ず、可変速再生を行ったときに画質のよい再生ビデオ信
号が得られない。よって、信号圧縮処理が行われるブロ
ック単位で完結させて記録信号を生成する記録フォーマ
ットを採用すれば、可変速再生時の画質がよくなる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例であるビデオ信号
の信号処理方法を説明する記録信号処理ブロック図であ
る。以下、図1の構成を説明する。
【0010】1はR信号入力、2はG信号入力、3はB
信号入力である。R信号入力1、G信号入力2、B信号
入力3はそれぞれ、赤色成分、緑色成分、青色成分のビ
デオ信号入力である。4は色差信号エンコーダ、5はY
信号入力、6はCb信号入力、7はCr信号入力であ
る。Y信号入力5、Cb信号入力6、Cr信号入力7は
それぞれ、輝度信号成分、青色成分から輝度信号成分を
差し引いたもの、赤色成分から輝度成分を差し引いたも
ののビデオ信号入力である。色差信号エンコーダ4は、
R信号入力1、G信号入力2、B信号入力3をマトリッ
クス演算により、Y信号入力5、Cb信号入力6、Cr
信号入力7を合成するものである。8、9、及び10は
ローパスフィルタ、11、12、及び13はA/D変換
器、14は輝度信号データ、15はCb信号データ、1
6はCr信号データである。Y信号入力5はローパスフ
ィルタ8により帯域制限され、A/D変換器11により
13.5MHzでサンプリング、8ビットで量子化が行
われ、輝度信号データ14が得られる。る。Cb信号入
力6はローパスフィルタ9により帯域制限され、A/D
変換器12により6.75MHzでサンプリング、8ビ
ットで量子化が行われ、Cb信号データ15が得られ
る。Cr信号入力7はローパスフィルタ10により帯域
制限され、A/D変換器13により6.75MHzでサ
ンプリング、8ビットで量子化が行われ、Cr信号デー
タ16が得られる。17は色差信号データ合成回路、1
8は色差信号データ、19は輝度信号データ圧縮回路、
20は色差信号データ圧縮回路、21は輝度信号圧縮デ
ータ、22は色差信号圧縮データである。色差信号デー
タ合成回路17により、Cb信号データ15とCr信号
データ16を時分割で多重化させ、色差信号データ18
が得られる。このとき輝度信号データ14と色差信号デ
ータ18は同じデータ伝送レートとなる。輝度信号デー
タ14は輝度信号データ圧縮回路19により輝度信号圧
縮データ21が生成される。色差信号データ18は色差
信号データ圧縮回路20により色差信号圧縮データ22
が生成される。23は合成回路、24はシャフリング回
路、25はエラー訂正符号エンコーダ、26は同期信号
付加回路、27は記録信号データである。合成回路23
は輝度信号圧縮データ21と色差信号圧縮データ22を
合成して信号処理を1系統にまとめるものである。シャ
フリング回路24によりデータの並び替えが行われ、再
生時における再生信号の欠落による画質劣化への影響を
減らすことができる。エラー訂正符号エンコーダ25に
より再生時にエラー訂正を行うためのパリティをビデオ
信号データに付加する。さらに同期信号付加回路26に
より同期信号やID信号の付加を行う。再生時には同期
信号やID信号の検出を行い、これをもとにビデオ信号
の再構成が行われる。これらの信号処理の後、記録信号
データ27が生成される。28は変調回路、29は記録
アンプ、30は記録信号である。変調回路28は記録信
号データ27をテープ−ヘッド系における伝送特性を考
慮して、信号の伝達が可能なスペクトラム特性を持つ信
号に変換するものである。例えばロータリートランスを
介して回転ヘッドに記録信号30を導き磁気テープに記
録する場合は、DC成分が少ない信号に変換することが
通常行われる。さらに記録アンプ29により信号が増幅
され記録ヘッドに導く記録信号30を生成する。
【0011】図2は、本発明の一実施例であるビデオ信
号の信号処理方法を説明する再生信号処理ブロック図で
ある。以下、図2の構成を説明する。
【0012】31は再生信号、32はプリアンプ、33
は再生イコライザ、34はPLL、35は復調回路であ
る。再生ヘッドから再生された再生信号31は、プリア
ンプ32により増幅され、再生イコライザ33にてテー
プ−ヘッド系の伝送における信号特性の劣化が補正され
る。PLL34では信号のエッジ情報をもとに信号に同
期したクロックを生成し、クロックを用いて信号をスト
ローブしてディジタル信号を再生する。復調回路35
は、記録信号処理における変調回路28の逆変換を行
う。36はエラー訂正処理回路、37はデシャフリング
回路である。エラー訂正回路36は、記録時に同期信号
付加回路26で付加された同期信号やID信号をもと
に、エラー訂正符号エンコーダ25で付加されたパリテ
ィを用いてエラー訂正の処理を行う。デシャフリング回
路37は、記録信号処理におけるシャフリング回路24
の逆変換を行う。38は分配回路、39は輝度信号デー
タ伸張回路、40は輝度信号データ、41は色差信号デ
ータ伸張回路、42は色差信号データ、43は色差信号
データ分配回路、44はCb信号データ、45はCr信
号データである。分配回路38は信号を輝度信号と色差
信号のデータに分配し、別々に信号処理を行うようにす
る。輝度信号データ伸張回路39は記録信号処理の輝度
信号データ圧縮回路19の逆変換を行い、輝度信号デー
タ40を生成するものである。色差信号データ伸張回路
41は記録信号処理の色差信号データ圧縮回路20の逆
変換を行い、色差信号データ42を生成するものであ
る。色差信号データ分配回路43は色差信号データ42
からCb信号データ44とCr信号データ45を分離す
る回路である。46、47、及び48はD/A変換器、
49、50、及び51はローパスフィルタ、52はY信
号出力、53はCb信号出力、52はCr信号出力であ
る。輝度信号データ40はD/A変換器46によりアナ
ログ信号に変換され、ローパスフィルタ49により不要
信号成分を除去しY信号出力52を生成する。Cb信号
データ44はD/A変換器47によりアナログ信号に変
換され、ローパスフィルタ50により不要信号成分を除
去しCb信号出力53を生成する。Cr信号データ45
はD/A変換器48によりアナログ信号に変換され、ロ
ーパスフィルタ51により不要信号成分を除去しCr信
号出力54を生成する。55は色差信号デコーダ、56
はR信号出力、57はG信号出力、58はB信号出力で
ある。Y信号出力52、Cb信号出力53、及びCr信
号出力54を色差信号エンコーダ55に入力すると演算
処理によりR信号出力56、G信号出力57、及びB信
号出力58を生成する。
【0013】図3は、本発明の一実施例であるテープ−
ヘッド系の動作を説明するテープ−ヘッド系ブロック図
である。以下、図3の構成を説明する。
【0014】61はシリンダ、62は磁気テープ、63
はガイドピンである。磁気テープ62は、ガイドピン6
3によりシリンダ61に180度程度巻き付けられてい
る。64はシリンダ回転方向、65はテープ走行方向、
66はシリンダモータ、67はキャプスタン、68はピ
ンチローラ、69はキャプスタンモータである。シリン
ダ61はシリンダモータ66によりシリンダ回転方向6
4に回転する。キャプスタン67はキャプスタンモータ
69の回転軸である。磁気テープ62はピンチローラ8
6とキャプスタン67によって挟まれ、キャプスタンモ
ータ69が回転することにより移動が行われ、記録時や
通常再生時にはテープ走行方向65に走行する。70は
キャプスタンFG、71はシリンダPG、72はコント
ロールヘッド、73はコントロール信号、74はサーボ
回路、75はシステムコントロール回路である。キャプ
スタンFG70は、キャプスタンモータ69の回転数に
比例した周波数の信号を出力するものである。サーボ回
路74はキャプスタンFG70を検出することによりキ
ャプスタンモータ69に与える電圧を設定し、テープ走
行速度を制御する。シリンダPG71はシリンダ61が
1回転するうちに一定の回転位相のもとで1回パルス信
号を発生するものである。サーボ回路74はシリンダP
G71を検出することによりシリンダモータ66に与え
る電圧を設定し、シリンダ61の回転位相を制御する。
コントロール信号73は、記録時にはシリンダPG71
に同期したパルスとしてサーボ回路74より生成し、コ
ントロールヘッド72を介して磁気テープ62の長手方
向トラックに記録される。また、再生時にはコントロー
ル信号73は磁気テープ62よりコントロールヘッド7
2を介して再生されサーボ回路74に入力される。サー
ボ回路74はコントロール信号73とシリンダPG71
の位相関係を検出してキャプスタンモータ69に与える
電圧を設定し、キャプスタン67の回転位相を制御す
る。システムコントロール回路75は動作モード情報を
サーボ回路74に与え、サーボ回路はそれに応じた動作
を行う。RA、RBは記録ヘッド、PA、PBは再生ヘ
ッドである。記録ヘッドRAとRBは180度離れてシ
リンダ61に設置されている。再生ヘッドPAとPBも
180度離れてシリンダ61に設置されている。記録ヘ
ッドRAとRB、さらに再生ヘッドPA、PBは異なる
アジマス角を持っている。記録時には記録ヘッドRAと
RBに記録信号30が導かれ、磁気テープ62上を走査
することにより記録される。再生ヘッドPAとPBは、
磁気テープ62上を走査することにより再生信号31が
再生される。
【0015】図4に磁気テープの記録パターンを示す。
TA、TBはトラックである。トラックTAは記録ヘッ
ドRAにより記録が行われ、再生ヘッドPAにより再生
が行われる。トラックTBは記録ヘッドRBにより記録
が行われ、再生ヘッドPBにより再生が行われる。コン
トロール信号73はトラックTAが記録され始めると同
時に磁気テープ65に記録されるものとする。
【0016】次に記録時の信号処理方式について詳しく
説明する。
【0017】ビデオ信号データの圧縮方式として様々な
方式が検討されているが、ここでは525ライン/60
Hz系のビデオ信号方式において、1つのフィールド画
面を複数のブロックにわけて、ここのブロックを1単位
にしてデータ圧縮処理をする方式を採用することにす
る。さらに具体的には、D1フォーマットのディジタル
符号化方式にもとづいてディジタル化されたビデオデー
タについて、有効画素1ラインあたり輝度信号データ1
4が720画素、Cb信号データ15、及びCr信号デ
ータ16がそれぞれ360画素、1フィールド当り有効
ライン数が256ラインとし、1フィールド画面を8ラ
イン×8画素のブロックに分割して、そのエリア単位で
データ圧縮を行う方式を採用したとする。図5にフィー
ルド画面に対してブロック分割を行う様子を示した。こ
れによりフィールド画面は縦方向に32分割、横方向に
90分割される。ここでこれらのブロックをBmn(0
≦m≦31,0≦n≦89)と表すことにする。さら
に、輝度信号データ14をYij、Cb信号データ15
をCbik、Cr信号データ16をCrik(0≦i≦
255,0≦j≦719,k=2(int(j/
2)))と表すことにする。BmnにはYij8画素×
8ライン×8ビット=64バイト、Cbikが4画素×
8ライン×8ビット=32バイト、Crikが4画素×
8ライン×8ビット=32バイト(8m≦i≦8(m−
1)−1,8n≦j≦8(n−1)−1,k=2(in
t(j/2)))の信号が含まれる。そこでブロックB
mnに含まれる輝度信号データ群、Cb信号データ群、
及びCr信号データ群をそれぞれYmn、Cbmn、及
びCrmnと表すことにする。
【0018】本発明では、輝度信号データ14を輝度信
号データ圧縮回路19によりデータ圧縮を行ったときの
輝度信号圧縮データ21のデータレートRy(bps)
と、Cb信号データ15とCr信号データ16を色差信
号合成回路17で色差信号データ18を合成し、色差信
号データ圧縮回路20によりデータ圧縮を行ったときの
色差信号圧縮データ22のデータレートRc(bps)
が一致するように、輝度信号データ21と色差信号デー
タ18のそれぞれにおけるデータ圧縮方式を採用するも
のである。本実施例の場合、輝度信号データ14のデー
タレートは、Cb信号データ15及びCr信号データ1
6のデータレートのちょうど2倍であるため、データレ
ートRyとデータレートRcを等しくするためには、輝
度信号データ圧縮回路19と色差信号データ圧縮回路2
0におけるデータ圧縮方式のデータ圧縮率を同じにして
やればよい。ここではこれらのデータ圧縮率を1/4と
する。Ymn、Cbmn、及びCrmnをデータ圧縮し
たときの信号データ群をYmn’、Cbmn’、および
Crmn’と表すと、Ymn’は16バイト、Cbm
n’とCrmn’は、色差信号データ圧縮回路19にて
同じデータ圧縮方式で処理するのでそれぞれ8バイトの
データ量になる。同様にデータ圧縮後のブロックBij
をデータ圧縮ブロックBij’と表すことにする。
【0019】データ圧縮処理後、合成回路23により輝
度信号圧縮データ21と色差信号圧縮データ22を合成
する。輝度信号圧縮データ21のデータレートRyと色
差信号圧縮データ22のデータレートRcは等しいの
で、合成回路23における処理に用いられるタイミング
クロックは1系統だけで済み回路の簡略化が図れる。シ
ャフリング回路24ではデータ圧縮ブロックBij’の
並び替えが行われる。ここでトラックTA、TBが4本
で1フィールドのビデオデータが記録されるものとする
と、1トラック当り256/4=64ライン分に相当す
る。これはブロックBijが縦方向が8ブロック、横方
向が90ブロック、合計720ブロックに相当する。こ
こでは1トラック内の720ブロックの間でデータ圧縮
ブロックBij’の並び替えを行うこととする。並び替
えを行ったデータ圧縮ブロックをシャフリングブロック
Bl(0≦l≦719)と表す。また、シャフリング回
路によるデータ圧縮ブロックBij’の並び替えのパタ
ーンをフィールドごとに変えることによって、例えば磁
気テープ62の長手方向の傷などの信号の欠損による画
質劣化への影響を小さくすることができる。
【0020】次にエラー訂正符号エンコーダ25でパリ
ティの付加が、同期信号付加回路26で同期信号とID
信号が付加され、記録信号データ27が生成される。図
6は、本発明の一実施例である記録信号データ27の構
成を示す図である。SYは同期信号、IDはID信号P
ARはパリティである。記録信号データ27は、同期信
号SYに続きID信号ID、3つのシャフリングブロッ
クBl、Bl+1、Bl+2、パリティPARから構成
される同期ブロックSBの連続を含むものからなる。同
期信号SYは、再生時に同期ブロックSBの始まりを認
識させ、同期ブロック単位でエラー訂正処理を行うこと
を可能にするものである。ID信号IDは、シャフリン
グブロックBl、Bl+1、Bl+2のフィールド画面
におけるブロックの位置情報が含まれており、再生時に
はID信号IDをたよりにして正しい画面上の位置にビ
デオ信号を復元させることを可能にするものである。可
変速再生時には同期ブロックSBを構成する信号をすべ
て再生できればシャフリングブロックBl、Bl+1、
Bl+2のデータが再生可能になる。シャフリングブロ
ックBl、Bl+1、Bl+2は記録時にはおのおの独
立してビデオ信号から信号処理により生成されたので、
再生されたシャフリングブロックBl、Bl+1、Bl
+2から正しくビデオ信号を再生することが可能とな
る。これにより、可変速再生におけるビデオ信号の画質
がよくなる。
【0021】図7は、本発明の一実施例である記録信号
処理回路の構成を示す図である。前記実施例では、合成
回路23以降の信号処理を1系統にまとめて行うもので
あったが、図7において合成分配回路71で輝度信号圧
縮データ19と色差信号圧縮データ20からブロックB
mnを構成した後、2系統に分けて以降の処理を行い、
磁気テープ62に2つの隣接した記録ヘッドRA’とR
B’で一度に2つのトラックを形成するシステムが考え
られる。この時にブロックBmnをm+nが奇数になる
ものと、m+nが偶数になるものに分配し、別系統にて
以降信号処理を行う。これによると、片方の系統で扱わ
れるブロックはフィールド画面上で格子状に分布するこ
とになる。これによれば記録ヘッドあるいは再生ヘッド
の一部が不能になった場合にも画質劣化を少なくするこ
とができる。また、ブロックBmnの分配の仕方を固定
せずに例えばフィールドが変わるごとに合成分配回路7
1以降に送るm+nが奇数であるものと偶数であるもの
の流れを切り換えることにより、ヘッドの不良による画
質劣化をより抑えることができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、データ圧縮技術により
ランニングコストを抑えたコンポーネント記録ディジタ
ルVTRにおいてデータ圧縮回路の共用化によりを回路
規模を小さく構成でき、低コスト化が図れる。また、フ
ィールド画面を複数のブロックに分けてブロック単位で
データ圧縮処理を行い、エラー訂正処理を行う単位であ
る同期ブロック上記ブロックにて構成することにより、
可変速再生における画質を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】記録信号処理ブロック図である。
【図2】再生信号処理ブロック図である。
【図3】テープ走行系ブロック図である。
【図4】テープパターン図である。
【図5】フィールド画面分割処理説明図である。
【図6】記録信号データ構成図である。
【図7】2系統方式記録信号処理ブロック図である。
【符号の説明】
14…輝度信号データ、15…Cb信号データ、16…
Cr信号データ、18…色差信号データ、19…輝度信
号データ圧縮回路、20…色差信号データ圧縮回路、2
3…合成回路、61…シリンダ、62…磁気テープ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−172393(JP,A) 特開 平1−171383(JP,A) 特開 昭64−34076(JP,A) 特開 昭63−229984(JP,A) 特開 平4−86195(JP,A) 特開 平4−37293(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 9/79 - 9/898 H04N 5/91 - 5/956

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ(61)と、上記シリンダ(6
    1)の側面に設けられた磁気ヘッドと、上記シリンダを
    回転させる手段と、磁気テープ(62)を上記シリンダ
    (61)に巻き付ける手段と、上記磁気テープ(62)
    を走行させる手段と、ディジタルコンポーネントビデオ
    信号を構成する輝度信号データ(14)と第一の色差信
    号データ(15)と第二の色差信号データ(16)をデ
    ータ圧縮処理する手段と、フィールド画面を複数のブロ
    ック(Bmn)に分割する手段と、上記ブロック(Bm
    n)に含まれる上記輝度信号データ(14)と上記第一
    の色差信号データ(15)と第二の色差信号データ(1
    6)を単位として上記データ圧縮する手段を備えて成る
    ディジタルビデオ記録再生装置において、 上記ブロック(Bmn)を圧縮したブロック(Bm
    n’)のうちブロック行番号mとブロック列番号nの和
    が偶数になるものと奇数になるものに合成分配回路(7
    1)で分けて信号処理を行い、隣り合ったトラックT
    A、TBに夫々の信号を記録することを特徴とするディ
    ジタルビデオ記録再生装置。
JP40374490A 1990-12-05 1990-12-19 ディジタルビデオ記録再生装置 Expired - Fee Related JP2962426B2 (ja)

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