JP4479851B2 - ディジタル信号記録方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル映像信号を記録再生するディジタル映像信号記録再生装置に関し、特にディジタル圧縮映像信号を記録再生する記録方法及び装置に関するものである。

回転ヘッドを用いて磁気テープ上にディジタル圧縮映像信号を記録するディジタル信号記録装置が、特開平５−１７４４９６号（特許文献１）に記載されている。

特開平５−１７４４９６号

しかしながら、異なる種類の記録信号への対応については考慮されていない。

本発明の目的は、伝送レートあるいは記録信号の形式が異なる場合にも対応可能なディジタル信号記録方法及び装置を提供することにある。

上記目的は、一例として、特許請求の範囲記載の発明によって達成される。

本発明によれば、１トラックに記録するデータ量を所定バイト数のパケット単位で制御し、また、ｍ個のパケットをｎ個のブロックに配置して記録することにより、パケットの配置がｎブロック単位で完結するので、伝送レートあるいは記録信号の形式が異なる場合にも効率よく記録することができる。

ディジタル信号記録再生装置の構成図である。 １トラックの記録パターン図である。 各領域のブロック構成図である。 ＩＤ情報２１の構成図である。 データ記録領域７における１トラックのデータの構成図である。 データ記録領域７のヘッダ４４の構成図である。 フォーマット情報３１の構成図である。 可変速再生用データの記録例を示す図である。 付加情報３２の構成の構成図である。 １８８バイトのパケット形式で伝送されたディジタル圧縮映像信号をデータ記録領域４１に記録する時のブロックの構成図である。 パケット７１の長さを１４０バイトとした時のブロックの構成図である。 パケット７１の長さを１４０バイトとした時のブロックの他の構成図である。 図１０、図１１または図１２のパケットの他の構成図である。 ブロック情報３３の構成図である。 ブロック情報３３の記録例を示す図である。 ブロック情報３３の他の記録例を示す図である。 入出力回路１０７の構成図である。 入出力信号のタイミング図である。 図１のディジタル信号記録再生装置とディジタル放送受信機との接続図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本発明のディジタル信号記録方法を用いた記録再生装置の構成である。図１は記録再生兼用の装置であるが、もちろん、記録と再生が独立していても同様である。１００は回転ヘッド、１０１はキャプスタン、１０２は記録時の記録信号の生成及び再生時の再生信号の復調を行う記録再生信号処理回路、１０４は記録再生モード等の制御を行う、例えば、マイクロプロセッサのような制御回路、１０５は回転ヘッド１００の回転等の基準となるタイミング信号を生成するタイミング生成回路、１０６は回転ヘッド及びテープの送り速度を制御するサーボ回路、１０７は記録信号の入力または再生信号の出力を行う入出力回路、１０９は記録時のタイミングを制御するタイミング制御回路、１１０は基準クロックを生成する発振回路、１１１はテープ、１１２はアナログ映像信号の記録再生回路である。

記録時には、入出力端子１０８からパケット形式の記録データが任意の時間間隔で入力される。入出力端子１０８より入力されたパケットデータの一部は、入出力回路１０７を介して制御回路１０４に入力される。制御回路１０４では、パケットデータに付加されている情報あるいはパケットデータとは別に送られてきた情報によりパケットデータの種類、最大伝送レート等を検出し、検出結果によって記録モードを判断し、記録再生信号処理回路１０２及びサーボ回路１０６の動作モードを設定する。入出力回路１０７では、記録するパケットデータを検出し、記録再生信号処理回路１０２に出力する。記録再生信号処理回路１０２では、制御回路１０４で判断された記録モードに応じて、１トラックに記録するパケット数を判断し、誤り訂正符号、ＩＤ情報、サブコード等の生成を行い、記録信号を生成して回転ヘッド１００によりテープ１１１に記録する。

再生時には、まず任意の再生モードで再生動作を行い、記録再生信号処理回路１０２でＩＤ情報を検出する。そして、制御回路１０４でどのモードで記録されたかを判断し、記録再生信号処理回路１０４及びサーボ回路１０６の動作モードを再設定して再生を行う。記録再生信号処理回路１０４では、回転ヘッド１００より再生された再生信号より、同期信号の検出、誤り検出訂正等を行い、データ、サブコード等を再生して入出力回路１０７に出力する。入出力回路１０７では、タイミング生成回路１０５で生成されたタイミングを基準として再生データを入出力端子１０８より出力する。

記録時には、入出力端子１０８より入力された記録データのレートを基準としてタイミング制御回路１０９により記録再生装置の動作タイミングを制御し、再生時には、発振回路１１０により発振されたクロックを動作基準として動作する。

また、アナログ映像信号の記録再生を行う場合には、記録時には入力端子１１３より入力されたアナログ映像信号をアナログ記録再生回路１１２で所定の処理を行って回転ヘッド１００によりテープ１１１に記録し、再生時には回転ヘッド１１１によって再生された映像信号をアナログ記録再生回路１１２で所定の処理を行った後に出力端子１１４より出力する。この場合には、図示していないが、アナログ映像信号のフレーム周期を基準としてサーボ回路１０６を制御する。なお、アナログ記録用のヘッドはディジタル記録用のヘッドと兼用としてもよいし、独立に設けてもよい。

図２は、１トラックの記録パターンである。３は音声信号等の付加情報記録領域、７はディジタル圧縮映像信号を記録するデータ記録領域、１２は時間情報、プログラム情報等のサブコードを記録するサブコード記録領域、２、６及び１１はそれぞれの記録領域のプリアンブル、４、８及び１３はそれぞれの記録領域のポストアンブル、５及び９はそれぞれの記録領域の間のギャップ、１及び１４はトラック端のマージンである。このように、各記録領域にポストアンブル、プリアンブル及びギャップを設けておくことにより、それぞれの領域を独立にアフレコを行うことができる。もちろん、記録領域３及び７にはディジタル圧縮映像信号、音声信号以外のディジタル信号を記録してもよい。また、領域７にディジタル圧縮映像信号と共にディジタル圧縮音声信号を記録してもよい。

図３は各領域のブロック構成である。図２（ａ）は、付加情報記録領域３及びデータ記録領域７のブロック構成である。２０は同期信号、２１はＩＤ情報、２２はデータ、２３は第１の誤り検出訂正のためのパリティ（Ｃ１パリティ）である。例えば、同期信号２０は２バイト、ＩＤ情報２１は３バイト、データ２２は９９バイト、パリティ２３は８バイトで構成されており、１ブロックは１１２バイトで構成されている。図２（ｂ）は、サブコード記録領域１２のブロック構成である。サブコード記録領域のブロックでは、同期信号２０及びＩＤ情報２１は図２（ａ）と同一にし、データ２２は１９バイト、パリティ２３は４バイトで構成されており、１ブロックは図２（ａ）のブロックの１／４の２８バイトで構成されている。このように、１ブロックのバイト数も整数比となるようにし、さらに全ての領域で同期信号１１及びＩＤ情報１２の構成を同一とすることにより、記録時のブロックの生成及び記録時の同期信号、ＩＤ情報の検出等の処理を同一の回路で処理することができる。

図４は、ＩＤ情報２１の構成である。３１はシーケンス番号、３２はトラックアドレス、３３は１トラック内のブロックアドレス、３５はシーケンス番号３１、トラックアドレス３２及びブロックアドレス３３の誤りを検出するためのパリティである。ブロックアドレス３３は、各記録領域でのブロックの識別を行うためのアドレスである。例えば、データ記録領域７では０〜３３５、付加情報記録領域３では０〜１３、サブコード記録領域１２では０〜１５とする。トラックアドレス３２は、トラックの識別を行うためのアドレスであり、例えば、１トラックまたは２トラック単位でアドレスを変化させ、０〜５または０〜２とすることにより、６トラックを識別することができる。シーケンス番号３１は、例えば、トラックアドレス３２で識別する６トラック単位で変化させ、０〜１１とすることにより、７２トラックを識別することができる。トラックアドレスは、後述する第２の誤り訂正符号の周期、シーケンス番号は、後述する可変速再生用データの記録周期と同期させておけば、記録時の処理及び再生時の識別を容易にすることができる。

図５は、データ記録領域７における１トラックのデータの構成である。なお、同期信号２０およびＩＤ情報２１は省略している。データ記録領域７は、例えば、３３６ブロックで構成されており、最初の３０６ブロックにデータ４１を、次の３０ブロックに第２の誤り訂正符号（Ｃ２パリティ）４３を記録する。

Ｃ２パリティ４３は、例えば、６トラック単位で、３０６ブロック×６トラックのデータを１８分割し、それぞれの１０２ブロックに１０ブロックのＣ２パリティを付加する。誤り訂正符号は、例えばリードソロモン符号を用いればよい。

各ブロック９９バイトのデータは、３バイトのヘッダ４４と９６バイトのデータ４１により構成されている。図６は、データ記録領域７のヘッダ４４の構成である。ヘッダ４４は、フォーマット情報３１、付加情報３２及びブロック情報３３により構成される。

図７はフォーマット情報３１の構成である。フォーマット情報３１は、記録フォーマットに関する情報であり、例えば１２ブロックの６バイトで１つの情報を構成している。そして、この情報を複数回多重記録することにより、再生時の検出能力を向上させている。６ブロックのデータは、例えば、１ブロックのサイズ、付加情報記録領域３の有無、記録するプログラムの数、回転ヘッドの回転数、誤り訂正符号の方式、記録モード、記録するデータの形式等よりなっている。

記録モードは、例えば、最大記録容量を規定している。本実施例では、４ヘッドの回転ヘッドを用い、回転数１８００ｒｐｍで２チャンネル記録を行った場合、約２５Ｍｂｐｓのデータを記録可能である。ここで、２回に１回の割合で記録を行えば、記録容量は約１２．５Ｍｂｐｓとなる。また、４回に１回の割合で記録を行えば、記録容量は約６．２５Ｍｂｐｓとなる。この場合、テープの送り速度を１／２または１／４にすれば、テープ上のトラックパターンはほぼ同一となる。同様にして、最大記録容量を２５Ｍｂｐｓの１／ｎにすることが可能である。記録時には、記録データの伝送レートを識別し、最適な記録モードを設定して記録する。そして、どのモードで記録したかをフォーマット情報３１に記録しておく。例えば、２５Ｍｂｐｓの時には”１”、１２．５Ｍｂｐｓの時には”２”、６．２５Ｍｂｐｓの時には”３”等とする。

記録するデータの形式は、例えば、記録するパケットのパケット長を規定する。１トラックに記録するデータの量をパケット単位で制御し、記録した数を記録しておくことにより、任意の伝送レートに対応することができる。なお、制御は、１トラックあるいは複数トラック毎に行えばよい。また、パケット長を記録しておくことにより、任意の長さのパケットに対応することができる。

再生時には、フォーマット情報３１を検出して記録モード等を識別し、再生処理回路をそのモードに設定して再生を行えばよい。

また、フォーマット情報３１の可変速再生用データの記録情報を記録しておいてもよい。図８のように、可変速再生時のヘッドの奇跡に対応した所定の位置に可変速再生専用のデータ５０を記録しておくことにより、可変速再生時にも良好な再生画像を再生することができる。そこで、このデータが記録されているかどうか、あるいはどのような種類のデータが記録されているかを記録しておき、再生時にそれを識別することにより、可変速再生への対応を容易にすることができる。

図９は、付加情報３２の構成である。付加情報３２は、たとえば、６ブロックの６バイトで一つの情報を構成し、最初の１バイトが情報の種類を表すアイテムコード、残りの５バイトをデータとすることにより、いろいろな種類のデータを記録することができる。例えば、記録時間等の情報や記録信号の種類等を記録しておく。ここにフォーマット情報３１に関連して可変速再生データに関する明細な情報を記録しておいてもよい。

図１０は、１８８バイトのパケット形式で伝送されたディジタル圧縮映像信号をデータ記録領域４１に記録する時のブロックの構成例である。この場合には、４バイトの時間情報２５を付加して１９２バイトとし、２ブロックに１パケットを記録する。１パケットのデータを２ブロック、すなわち、Ｃ１の１符号系列に対応させて記録することにより、テープ上のドロップアウト等によるバーストエラーによってブロック単位での訂正不能が発生した時に、エラーが伝送の単位であるパケットの複数個にまたがることがない。

図１１は、パケット７１の長さを１４０バイトとした時のブロックの構成である。この時には、２個のパケット７１を３ブロックに記録する。また、パケットが１個しかない場合には、図１２のように、２ブロックに１個のパケットを配置すればよい。すなわち、１．５ブロックに１パケットを配置し、残りの０．５ブロックはダミーデータとすればよい。

図１３は、図１０または図１１、図１２のパケットの他の構成例である。パケットは、例えば、３バイトの時間情報２５と、１バイトのパケットに関連した制御情報７２とを１８８バイトまたは１４０バイトのパケットデータ７１により構成される。なお、パケットデータ７１の数がこれより少ない場合、例えば１３０バイトの場合には、ダミーデータを付加して記録するか、あるいは、制御情報の領域を多くしてもよい。

時間情報２５は、パケットの伝送された時間の情報である。すなわち、パケット（の先頭）が伝送された時の時間またはパケット間の間隔を基準クロックでカウントし、そのカウント値をパケットデータと共に記録しておき、再生時にその情報を基にしてパケット間の間隔を設定することにより、伝送された時と同一の形でデータを出力することができる。

このように、１パケットのバイト数と１ブロックの記録領域のバイト数の比が簡単な整数比ｎ：ｍで表されるようにし、ｍ個のパケットをｎブロックに記録するようにすれば、パケット長が１ブロックの記録領域と異なる場合にも効率よく記録することができる。さらに、パケットの数がｍ個単位になっていない場合、例えば、ｍ’（ｍ’＜ｍ）個の場合には、このｍ’個のパケットをｍ’×ｎ／ｍブロックに配置して記録するようにすれば、効率よく記録することができる ｎ及びｍは、それぞれ１パケットのバイト数及び１ブロックの記録領域のバイト数より小さい値であり、１０以下程度の整数で表すことができれば処理を容易にすることができる。なお、１パケットの長さが１ブロックの記録領域より長い（ｎ＞ｍ）場合も同様にして記録することができる。さらに、異なる長さのパケットでも時間情報等の情報は同一形式にしておけば、記録再生処理が容易となる。パケットの長さが異なる場合の識別は、フォーマット情報３１で行えばよい。

図１４は、ブロック情報３３の構成である。ブロック情報３３は、ブロック単位でのデータの識別を行うための情報である。データ情報７４は、このブロックに記録されているデータの種類を識別する情報である。例えば、通常のパケットデータが記録されているブロックでは０、有効なデータが記録されていないブロックでは１、可変速再生用データが記録されているブロックでは２とすればよい。

ブロック番号７５は、パケットデータを２ブロックあるいは３ブロック単位で記録した時のブロックの順序を識別する情報である。例えば、２ブロック単位で記録する場合には０〜１、３ブロック単位で記録する場合には０〜２とする。さらに、これらの情報により記録領域の終わりが識別できるようにしておけば、再生時の処理が容易となる。

図１５は、図１１または図１２の配置でパケットを記録したときのブロック情報３３の記録例である。５１は通常のパケットデータを記録したブロック、５２は可変速再生用データを記録したブロック、５３は未使用領域である。このように、可変速再生用データ以外は前詰で記録することにより、任意の間隔で入力されたパケットデータを効率よく記録することができる。なお、間に無効なブロックが生じた場合には、そのブロックのデータ情報７４を１としておけばよい。未使用領域５３では、データ情報７４を１とすると共に、ブロック番号７５を３としておくことによりデータの終わりが検出できるようにしている。

再生時には、ブロック単位でデータ情報７４を識別し、０以外の場合にはそのブロックをとばして出力すればよい。これにより、可変速再生用データや無効データがどこに記録されていても再生時の互換を保つことができる。また、それ以外の特殊データが記録されている場合でも、そのブロックに異なるデータ情報を割り当てておけば問題ない。さらに、データ情報７４が１でかつブロック番号が３であるブロックを識別することにより、記録領域の終わりを検出できる。これにより、不要な領域をアクセスする必要がないため、再生時の負担を軽減することができる。 図１６は、前詰にしない場合、すなわち、記録するパケットを入力された位置に対応して記録する場合の例である。この場合には、未使用領域がトラック全体に分散して生じるため、特にデータの終わりを識別する必要はない。

図１７は、入出力回路１０７の構成である。３００はパケット検出回路、３０１は時間情報確認回路、３０２は出力制御回路、３０３はバッファ、３０４は時間制御回路である。なお、入出力端子１０８Ａより入出力されるパケットの時間情報を生成しているクロックの周波数は、発振回路１１０で発信される記録再生装置の基準クロックと同一であるとしている。

記録時は、図１８のようなタイミングで入出力端子１０８Ａ及び１０８Ｂよりデータ及び同期クロックが入力される。入力されたデータ及び同期クロックは、パケット検出回路３００に入力され、入力端子３０７より入力されるタイミング生成回路１０５から出力されたクロックによりパケットの検出が行われる。そして、検出されたパケット７１は出力端子３０５Ａより記録再生信号処理回路１０２に出力される。記録再生信号処理回路１０２では、記録の１トラックに相当する期間に入力されたパケット７１にブロック情報３３等を付加して記録する。パケットに付加して送られてきた制御信号等は、出力端子３０６Ａより制御回路１０４に出力され、パケットの種類の判別、記録モードの決定等が行われる。また、各パケットに付加されている時間情報２５は、時間情報確認回路３０１に出力される。

時間情報確認回路３０１では、時間情報２５と入力端子３０７より入力されたクロックにより計数したパケット間の間隔を比較する。両者にずれがある場合には、出力端子３０８より出力する制御信号により、そのずれを補正するようにタイミング制御回路１０９で記録処理タイミング及び回転ヘッド１００の回転数を制御する。

再生時は、入力端子３０６Ｂより入力される制御回路１０４からの制御信号により出力制御回路３０２を出力モードに制御し、再生されたパケット７１を発振回路１１０で発信された基準クロックに同期して出力する。記録再生信号処理回路１０２では、再生されたブロックブロック情報３３等を識別し、誤りなく再生され、かつ、有効なパケットのみを出力する。入力端子３０５Ｂより入力されたパケットは、バッファ３０３に記憶される。また、パケット中の時間情報２５は時間制御回路３０４に入力される。時間制御回路３０４では、時間情報２５及び入力端子３０７より入力されたクロックにより、バッファ３０３からパケットを読み出して出力するタイミングの制御及び同期クロックの生成を行い、図１８のタイミング、すなわち、記録データの入力された時のタイミングと同一のタイミングで出力する。これにより、ディジタル圧縮映像信号の復号装置や他のディジタル信号記録再生装置等の再生されたパケットを受け取って処理する装置では、記録する前の信号をそのまま処理する場合と同一の処理で記録再生後の信号を処理することができる。

図１９は、図１のディジタル信号記録再生装置とディジタル放送受信機との接続の例である。２００は図１のディジタル信号記録装置、２０１はディジタル放送受信機、２０２はアンテナ、２０６は受像機である。また、２０３はチューナ、２０４は選択回路、２０５は復号回路、２０６はインターフェース回路である。アンテナ２０２で受信されたディジタル放送信号は、チューナ２０３で復調された後に、選択回路２０４で必要なディジタル圧縮映像信号を選択する。選択されたディジタル圧縮映像信号は、復号回路２０５で通常の映像信号に復号されて受像機２０６に出力される。また、受信信号にスクランブル等の処理が行われているときは、復号回路２０５においてそれを解除した後に復号処理を行う。 ディジタル放送受信機２０１は、通常の受信時には、受信した信号より、いわゆるＭＰＥＧ信号のようなディジタル圧縮信号を復調し、このディジタル圧縮信号をデコーダにより通常の映像信号および音声信号にデコードしてテレビ等に出力する。このディジタル圧縮信号は、通常パケット形式で伝送される。パケットの伝送レートは、放送の内容によって変化する。また、パケットの伝送間隔もエンコード時の処理に応じて変化する。デコーダでは、このパケット形式のデータの中に含まれている情報及びパケットの送られてきた間隔よりエンコード時のフレーム周波数を再生して映像信号のデコードを行う。
ディジタル放送受信機２０１からの記録時には、インターフェース回路２０６において、パケット形式のディジタル圧縮信号にパケットの伝送間隔を示す時間情報を付加し、図１６の形式に変換して出力する。そして、入出力端子１０８よりディジタル信号記録装置２００に入力され、記録される。なお、時間情報が付加されないで伝送された場合には、記録再生装置１０８で時間情報を付加して記録すればよい。 また、ディジタル信号記録再生装置２００で再生されたディジタル圧縮映像信号等は、時間情報を用いて記録時と同一の間隔で入出力端子１０８よりインターフェース回路２０６に出力する。インターフェース回路２０６では、入力された信号より、通常の受信時と同様の処理を行って、受像機２０６に出力する。そして、映像信号及び音声信号のデコードを行ってテレビ等に出力する。

なお、図１０の入出力回路については、ディジタル放送受信機２０１等の他の装置の入出力回路についても同様に適用することができる。

また、実施例では入力と出力を兼用の端子を用いて行っているが、入力と出力を独立した端子を用いて行ってもよい。

７…データ記録領域、２０…同期信号、２１…ＩＤ情報、２２…データ、２３…Ｃ１パリティ、２５…時間情報、３１…フォーマット情報、３２…付加情報、３３…ブロック情報、４１…映像信号データ、４３…Ｃ２パリティ、４４…ヘッダ、５０…可変速データ、５１…、通常のパケットデータ５２…可変速再生用データを記録したブロック、５３…未使用領域、７１…パケット、７２…制御情報、７４…データ情報、７５…ブロック情報、１００…回転ヘッド、１０１…キャプスタン、１０２…記録再生信号処理回路、１０４…制御回路、１０５…タイミング生成回路、１０６…サーボ回路、１０７…入出力回路、１０９…タイミング制御回路、１１０…発振回路、１１２…アナログ信号記録再生回路、３００…パケット検出回路、３０１…時間情報確認回路、３０２…出力制御回路、３０３…バッファ、３０４…時間制御回路。

Claims (3)

1. ディジタル映像圧縮信号を記録媒体より再生するディジタル映像信号再生装置において、
   前記ディジタル映像圧縮信号は、ａバイトの固定長のパケット形式の記録データよりなる前記ディジタル映像圧縮信号に、前記ディジタル映像圧縮信号のレートを基準として前記パケット形式の記録データが伝送された時間を示す第1の情報と前記パケット形式の記録データに関連した付加情報である第２の情報とが付加されたａ’バイト（ａ’＞ａ）の情報として、領域の大きさがａ’×ｎバイト（ｎは整数）であるディジタル信号記録領域に配置されて前記記録媒体に記録された信号であり、
   前記記録媒体の前記ディジタル信号記録領域に配置された前記第1の情報と前記第２の情報と前記ディジタル映像圧縮信号よりなるディジタル信号を再生する再生手段と、
   前記再生手段で再生した前記ディジタル映像圧縮信号を前記第1の情報と記録時の動作の基準となるものとは異なる基準クロックにより前記パケット形式の記録データよりなるディジタル映像圧縮信号を入力したタイミングで出力する出力手段とを備えたことを特徴とするディジタル信号再生装置。
2. 前記ａバイトは１８８バイトであり、前記ａ’バイトは１９２バイトであることを特徴とする請求項１記載のディジタル信号再生装置。
3. ディジタル映像圧縮信号を記録媒体より再生するディジタル映像信号再生方法において、
   前記ディジタル映像圧縮信号は、ａバイトの固定長のパケット形式の記録データよりなる前記ディジタル映像圧縮信号に、前記ディジタル映像圧縮信号のレートを基準として前記パケット形式の記録データが伝送された時間を示す第1の情報と前記パケット形式の記録データに関連した付加情報である第２の情報とが付加されたａ’バイト（ａ’＞ａ）の情報として、領域の大きさがａ’×ｎバイト（ｎは整数）であるディジタル信号記録領域に配置されて前記記録媒体に記録された信号であり、
   前記記録媒体の前記ディジタル信号記録領域に配置された前記第1の情報と前記第２の情報と前記ディジタル映像圧縮信号よりなるディジタル信号を再生し、
   再生した前記ディジタル映像圧縮信号を前記第1の情報と記録時の動作の基準となるものとは異なる基準クロックにより前記パケット形式の記録データよりなるディジタル映像圧縮信号を入力したタイミングで出力することを特徴とするディジタル信号再生方法。

Images