JP3250281B2 - デジタル情報の磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタルビデオ信
号、デジタルオーディオ信号、サブデータ等のデジタル
情報をヘリカルスキャン方式の磁気記録装置によって、
磁気テープ上に記録する際に、好適なデジタル情報の磁
気記録再生装置に係り、特にこのような磁気記録再生装
置において記録データを上書きする際にエラーレートを
少なくするデジタルデータの消去手段に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラービデオ信号をデジタル化し
て磁気テープ等の記録媒体に記録するデジタルＶＴＲ
が、特に業務用の分野で普及している。かかるデジタル
ＶＴＲは、従来のアナログＶＴＲと比較して編集やＣ／
Ｓ比の点で優れており、特にダビングを行っても画質の
劣化が生じることがないという利点がある。しかしなが
ら、アナログＶＴＲに比較してより高密度の磁気記録が
要求されるため、長時間の録画を行う際はテープ使用量
が格段に増加し、ＶＴＲの小型化をはかることが困難に
なる。

【０００３】そこで、デジタルデータに変換された画像
データ及び音声データを所定の方式で圧縮し、転送速度
を低下することによって現在の家庭用のＶＴＲに近い小
型化したカセットテープが使用できるような信号処理及
び記録フォーマットが各種提案されている。例えば、入
力された画像信号を複数の画素データからなるブロック
単位のデータに変換すると共に、ブロック化された出力
データをブロック単位で圧縮符号化し、この圧縮符号化
されたデータにパリティを付加する。そして、磁気テー
プの記録特性に対して好適なプリエンコードを行い、回
転ヘッドに供給して磁気テープ上にヘリカルスキャン方
式で記録する。

【０００４】上記のような画像データ処理を行うと、デ
ジタル化したＮＴＳＣ方式の画像データをそのまま記録
する場合に必要とされる情報量２１６Ｍbps に比較して
格段に少ない情報量４０Ｍbps 位で磁気記録が行われる
ことになるが、このような画像処理を行う場合でも、家
庭用の小型のＶＴＲと同程度のサイズにすると磁気テー
プ上の最短記録波長は０．５μｍ程度にすることが必要
になる。そこで、将来的には磁気媒体としては残留磁速
密度Ｂｒ、及び保持力Ｈｃが比較的高い蒸着テープを使
用し、Ｓ／Ｎを向上することによってエラーレートを下
げることが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常のデジタル磁気記
録再生装置では、既にデジタルデータが記録されている
磁気テープ上に新しいデジタルデータを上書きすること
によって古いデータを消去するオーバーライト方式が用
いられるが、磁気テープの特性の違いや磁気ヘッドの記
録能力の差等の原因によって古いデータが十分消去され
なかった場合、この残留データがノイズとなって再生デ
ータのエラーレートが高くなるという問題が生じる。

【０００６】そこで、回転ドラムに対してフライングイ
レーズヘッドを取り付け、このフライングイレーズヘッ
ドによって新しいデータを記録する直前で旧い記録デー
タを消去しながら、新しいデータを回転磁気ヘッドによ
って記録するように構成すればよいが、フライングイレ
ーズヘッドに供給する消去信号が残留現象によって記録
テープ上に残ると再生時にこの消去信号がノイズ成分と
して出力され、エラーレートの劣化の原因になる。特に
メタル蒸着テープ（以下ＭＥテープと言う）の場合に
は、この残留現象が強くなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決するため、入力されたデジタル画像信号を複数の画
素データからなるブロック単位に変換し、該ブロック化
されたデータを圧縮符号化すると共に、制御用の付加コ
ードを加えて、パーシャルレスポンスクラス４に対応す
るプリコードを行い、回転ドラムに設けられている磁気
ヘッドによって、磁気テープの斜め方向の記録トラック
に順次記録するようなデジタル情報の磁気記録装置にお
いて、前記記録トラックに記録されたデジタルデータの
再生信号を、少なくとも１ビット遅延して加算する伝送
（複合）回路を介して復調するチャンネルデコーダを備
えると共に、前記記録トラックに記録されたデジタルデ
ータを消去するための消去信号が供給されるフライング
イレースヘッドを前記回転ドラムの所定位置に設け、前
記フライングイレースヘッドに供給される消去信号の周
波数が前記プリコードされた信号のほぼナイキスト周波
数に設定されているようにしたものである。

【０００８】

【作用】回転ヘッドに供給され磁気テープの斜め方向の
トラックに記録されるデジタルデータの検出方式として
パーシャルレスポンスクラス４をもちいる場合、その周
波数帯域はナイキストの周波数ｆｂ／２付近でほぼ
『０』となる周波数スペクトラムとなる。したがって、
消去信号の周波数が少なくともナイキスト周波数以上と
なるように設定することにより、再生側でこの消去信号
の残留成分を完全に除去することができ、消去信号が残
留していても復調された画像データのエラーレートの劣
化を少なくすることができる。

【０００９】

【実施例】まず、本発明が対象とするデジタル情報の磁
気記録装置の概要を図１で説明する。この図において、
１は入力された画像信号（デジタル情報）から有効情報
を抽出する有効情報抽出部を示し、例えばビデオカメラ
等からの３原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂから形成されたデジタル
輝度信号Ｙ、デジタル色差信号Ｕ、Ｖが入力されてい
る。

【００１０】デジタル輝度信号Ｙ、デジタル色差信号
Ｕ、Ｖはそれぞれ１３．５ＭＨｚ、及び６．７５ＭＨｚ
でサンプリングされ８ビットのデジタル信号とされたも
のであり、その情報量は約２１６Ｍbps となるが、上記
有効情報抽出部１でブランキング期間のデータを除去す
ることによって約１６７Ｍbps に圧縮される。

【００１１】２はデータのブロック化処理部を示し、こ
のブロック化処理部２に入力された前記輝度信号成分は
間引きフィルタ等によってサンプリング周波数が３／４
となるように変換されると共に、所定のブロック単位で
ブロック化される。また、前記色差信号成分はサブサン
プリングによって６．７５ＭＨｚからその半分のサンプ
リングデータに変換され、互いに線順次化されて所定の
ブロック単位でブロック化される。この輝度信号のブロ
ック化は、例えば図２（ａ）に示されているように２フ
レームにわたる画面を分割することにより［４ライン×
４画素×２フレーム］の単位ブロックが多数形成され、
ここで情報量が約８４Ｍbps に減少される。また、色差
信号は図２（ｂ）に示すようにサブサンプリングによっ
てｘの情報が削減され、同様に［４ライン×４画素×２
フレーム］でブロック化される。

【００１２】ブロック化された輝度信号成分と色差信号
成分は、次にブロック符号化及びフレーム化処理部３に
供給される。符号化回路はブロックごとのダイナミック
レンジに適応した方式ＡＤＲＣ（ Adaptive Dynamei Ra
nge Coding）、またはＤＣＴ（Discrete Cosine Transt
orm ）等でデータを圧縮符号化することによって情報量
が約２５Ｍbps に圧縮される。

【００１３】ＡＤＲＣは、例えば特願昭５９−２６９８
６６号に示されており、各ブロックに含まれる複数の画
素データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し、最大
値ＭＡＸと最小値ＭＩＮからブロックのダイナミックレ
ンジＤＲを検出する。そして、このダイナミックレンジ
ＤＲに適応した符号化を行うことにより、原画素データ
のビット数より少ないビット数に再符号化するものであ
る。圧縮符号化されたデータは、画像系のクロックと記
録系のクロックの乗り換えが行われフレーム構造のデー
タに変換される。そして、パリティ付加回路４によりエ
ラー訂正符号が付加される。

【００１４】また、音声信号データＡはオーディオ信号
処理部５においてＤＰＣＭにより同様にデータ量が圧縮
され、パリティ付加回路６においてエラー訂正符号が付
加され、混合回路７に供給される。

【００１５】この混合回路７にはエラー訂正符号化され
ているサブデータが入力されており、前記した画像デー
タ、オーディオデータと共に１セグメントの所定位置に
配置される。

【００１６】混合回路７より出力された記録データは次
にチャンネルエンコーダ８に入力される。チャンネルエ
ンコーダ８は本出願人が先に特願平１−１４３４９１号
として開示したもので、図３に示すように適応型スクラ
ンブル回路８Ａと、パーシャルレスポンスクラス４検出
方式のためのプリコーダ８Ｂで形成されている。

【００１７】適応型スクランブル回路８Ａでは、複数の
Ｍ系列のスクランブル回路が用意され、その中で入力信
号に対して最も高周波成分及び直流成分の少ない出力が
得られるようなＭ系列信号が選択されるようになされて
いる。

【００１８】また、プリコーダ８Ｂは、図４（ａ）に示
すようにビット周期の遅延素子Ｄとモジュロ２の演算を
行う加算器Ｍを使用して１／１−Ｄ² となる演算処理を
するものである。このようなプリコーダ８Ｂはデータ通
信の分野で利用されたものであって、プリコードされた
データはインタリーブドＮＲＺＩ（パーシャルレスポン
スクラス４の伝送系）に対応する。

【００１９】パーシャルレスポンスクラス４に適合する
伝送路の伝達特性は図４（ｂ）に示すように帯域通過型
となり、ナイキスト周波数ｆｂ／２（約２０ＭＨｚ）以
上の周波数成分を有する信号は理論的に『０』とするこ
とができる。なお、点線はロールオフ率Ｋ＝０．５とし
た時のナイキスト条件の振幅特性を示している。

【００２０】ところで、磁気記録装置における電磁変換
系は微分系（１−Ｄ）であるから、後で述べるように再
生側に１ビット遅延素子Ｄの出力を加算する伝送回路
（１＋Ｄ）を有していると、パーシャルレスポンスクラ
ス４の伝送系においてナイキスト周波数信号成分以下の
信号成分を図４（ｂ）の曲線に示すような周波数特性で
供給すれば、再生側で符号間干渉がないデータの抽出を
行うことが可能になる。

【００２１】チャンネルエンコーダ８で、上記したよう
にインターリーブドＮＲＺＩコードに変換されたデータ
は２つの出力アンプ９Ａ、９Ｂに振り分けられ、回転磁
気ヘッド１０Ａ、１０Ｂに供給される。そして、磁気テ
ープＴの斜方向に形成されるトラックに所定のフォーマ
ットで逐次記録されることになる。なお、図示されてい
ないが、１トラック分のデータにはトラッキング用のパ
イロット信号、プリアンブル、ポストアンブル等が記録
アンプの直前で印加させる。

【００２２】本発明の装置では、図５に示すように回転
磁気ヘッド１０Ａ、１０Ｂを備えている回転ドラム１０
に対してフライングイレーズヘッド１０Ｃが設けられて
いる。そして、このフライングイレーズヘッド１０Ｃに
対して消去用の発振器１１から出力アンプ１２を介して
消去信号が供給され、記録トラックのデータを書き換え
る際に、その直前のトラックに記録されているデータを
消去するように構成する。なお、回転ヘッド１０Ａ、１
０Ｂは段差をつけて同一角度位置に配置してもよい。

【００２３】フライングイレーズヘッド１０Ｃに供給さ
れる消去用の信号周波数は、前記した図４（ｂ）に示す
ナイキスト周波数ｆｂ／２か、それ以上の周波数に設定
する。なお、この周波数は記録装置内のクロックを利用
してナイキスト周波数ｆｂ／２と一致させることが好ま
しい。

【００２４】消去信号の周波数をナイキスト周波数近傍
にすると、前述したようにパーシャルレスポンスクラス
４の伝送系で記録したデータではナイキスト周波数以上
の周波数は再生側で十分に減衰させることができるの
で、消去信号が磁気テープ上に残留していてもデータの
検出点で十分に減衰を受けることになり、エラーレート
の劣化をほとんど生じないという優れた効果を得ること
ができる。特に消去信号の残留が多いＭＥテープを用い
る場合に有効な消去手段となる。

【００２５】図６は、本発明のデジタル情報の磁気記録
再生装置の再生系のブロック図を示したものである。録
画系でパーシャルレスポンスクラス４によりプリコード
された記録データは、ＭＥテープＴにおいて最短記録波
長が０．５μｍ程度で記録することが可能であり、テー
プヘッド間の相対速度を約１０ｍ／ｓとすると、約２０
ＭＨｚの周波数帯域であれば４０Ｍbps のデジタルデー
タが転送されることになる。この記録データは１対の回
転ヘッド１０Ａ、１０Ｂ及び再生アンプ３１Ａ、３１Ｂ
を介してチャンネルデコーダ３２に取り込まれる。

【００２６】このチャンネルデコーダ３２では、再生信
号波形が適応型のイコライザ３３により波形整形される
と同時に、１ビットの遅延素子Ｄによって伝達特性が
（１＋Ｄ）となる演算回路３４に供給される。そして、
ビタビデコーダ、ディスクランブル回路等によって構成
されている複合回路３５で前述したナイキスト周波数ｆ
ｂ／２以下の信号が復元され、データ検出器３６で２値
信号に変換される。データ検出器３６にはＰＬＬ回路３
７で形成されたクロック信号が供給される。

【００２７】２値データとされた復調信号は、さらにＴ
ＢＣ３８を介してジッタ成分が除去され、画像系の記録
データはＥＣＣ回路３９Ａでエラー訂正が行われる。同
様に音声系の再生データはＥＣＣ回路３９Ｂでエラー訂
正がなされ、オーディオデータ処理部４１においてオー
ディオ信号が復調される。

【００２８】４０は記録側で帯域圧縮されているデジタ
ル符号（ブロック化、フレーム化等）をエンコードする
と共に、輝度信号成分については記録系のサンプルクロ
ックから信号系のサンプルクロックに乗り換えを行い、
所定の補間処理を行ってデジタル輝度信号Ｙ´及びデジ
タル色差信号Ｕ´、Ｖ´として出力するものである。

【００２９】チャンネルデコーダ３２はパーシャルレス
ポンス・４クラスの信号処理を行うため、図４の（ｂ）
に示すように、低減の通過特性を備えているからナイキ
スト周波数以上の信号成分はデータ検出器３６に供給さ
れない。記録時に前記フライングイレーズヘッド１０Ｃ
に供給される消去信号によって、磁気テープ上の旧いデ
ータを完全に消去しながら新しいデータのを記録するこ
とになり、旧い記録データの残留成分によって再生側の
エラーレートが低下することがない。また、消去信号が
磁気テープ上に残留している場合も、この消去信号がナ
イキスト周波数ｆｂ／２、又はその近傍の周波数に設定
されているため、チャンネルデコーダで消去信号の周波
数成分が除去されるので、例えばＭＥテープを使用する
ことによって残留消去信号が残ったとしても、データ検
出時で消去信号によるエラーレートの悪化を起こすこと
がないようにできる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のデジタル
情報の磁気記録再生装置は電磁変換特性の優れているＭ
Ｅテープを用いてデジタルＶＴＲの小型化を図る場合
に、記録データの信号周波数帯域がナイキスト周波数以
下の信号成分となるパーシャルレスポンスクラス４で記
録し再生するような伝送系とし、かつ再生信号のナイキ
スト周波数を消去信号の周波数とするフライングイレー
ズヘッドを使用して消去信号を除去するようにしている
ので高密度記録が可能なＭＥテープの残留現象に対応す
ることができ、再生時にエラーレートを劣化させること
がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となるデジタル情報の磁気記録系
の一例を示すブロック図である。

【図２】記録データを圧縮する符号化の説明図である。

【図３】チャンネルエンコーダの一例を示すブロック図
である。

【図４】パーシャルレスポンス・４の伝送系に適用され
る伝達回路図（ａ）とその出力を示す周波数特性図
（ｂ）である。

【図５】回転ドラムの磁気ヘッドの配置例を示す説明図
である。

【図６】磁気テープに記録されたデジタル情報を再生す
る再生回路の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

８ チャンネルエンコーダ １０Ａ、１０Ｂ 記録再生用の磁気テープ １０Ｃ フライングイレーズヘッド １１ テスト信号発生器 １２ 出力アンプ ３２ チャンネルデコーダ１

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたデジタル画像信号を複数の画
   素データからなるブロック単位に変換し、該ブロック化
   されたデータを圧縮符号化すると共に、制御用の付加コ
   ードを加えて、パーシャルレスポンスクラス４に対応す
   るプリコードを行い、回転ドラムに設けられている磁気
   ヘッドによって、磁気テープの斜め方向の記録トラック
   に順次記録するようなデジタル情報の磁気記録再生装置
   において、 前記記録トラックに記録されたデジタルデータの再生信
   号を、少なくとも１ビット遅延して加算する複合回路を
   介して復調するチャンネルデコーダを備えると共に、 前記記録トラックに記録されたデジタルデータを消去す
   るための消去信号が供給されるフライングイレースヘッ
   ドを前記回転ドラムの所定位置に設け、 前記フライングイレースヘッドに供給される消去信号の
   周波数が、前記パーシャルレスポンスクラス４でプリコ
   ードされた信号のナイキスト周波数か、それ以上に設定
   されていることを特徴とするデジタル情報の磁気記録再
   生装置。
2. 【請求項２】 デジタル情報が記録される磁気テープと
   して蒸着テープを使用することを特徴とする請求項１に
   記載のデジタル情報の磁気記録再生装置。