JPH0578994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、高品位テレビジヨン（MUSE）信
号および現行テレビジヨン信号のいずれにも適用
可能な、同一ビツト構成を有するデイジタル録画
信号の形成方法に関するものである。 さらに詳述すれば、本発明は、高品位テレビジ
ヨン信号と現行３：１：１方式テレビジヨン信号
の両方を記録・再生することができる共用形デイ
ジタル録画再生装置（以下、VTRと略す）に適
用可能な、デイジタル録画信号の形成方法に関す
るものである。 ［従来技術およびその問題点］ サブナイキスト標本化時間軸圧縮多重方式によ
る高品位テレビジヨン信号を、走査線数525本の
２：１：１コンポーネント符号化方式現行デイジ
タルVTRもしくはコンポジツト符号化方式現行
デイジタルVTRに録画・再生するためのアダプ
タないしインタフエース回路が本願人により提案
されている（特願昭59−65209号）。 しかし、MUSE（Multiple Sub−Nyquist
Sampling Encoding）方式による高品位テレビ
ジヨン信号と現行３：１：１符号化方式テレビジ
ヨン信号の両方を記録・再生することができる共
用形デイジタルVTRは未だ開発されていない。 ［目的］ 本発明の目的は、上述の点に鑑み、高品位テレ
ビジヨン信号と現行テレビジヨン信号の両方をデ
イジタル信号の形態にて記録・再生する共用形デ
イジタルVTRに適用可能な、デイジタル録画信
号の形成方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、高品
位テレビジヨン信号および現行テレビジヨン信号
のいずれにも適用可能な、同一ビツト構成を有す
るデイジタル録画信号を形成するにあたり、500
ビツト以上1000ビツト以下の情報ビツトからなる
データを単一の情報ブロツクとして選定し、前記
情報ブロツクを複数個配列することにより、記録
ヘツドにて記録すべきデイジタル信号の１行を形
成し、少なくとも、３：：１：１コンポーネント
符号化方式テレビジヨン信号における250ライン
分を収容し得るよう、ほぼ正方形状に配列した複
数の前記デイジタル信号の列方向ブロツク数を10
の整数倍に選定して、高品位テレビジヨン信号お
よび現行テレビジヨン信号の１フイールドをそれ
ぞれ記録信号に変換し、さらに水平および垂直パ
リテイブロツクを付加して、デイジタルVTRに
記録可能な信号とするものである。 ［実施例］ 本発明に係るデイジタル録画信号の形成方法を
具体的に分説すると、次の通りである。 本発明によるデイジタル録画信号は、所謂
３：１：１符号化方式（輝度信号と２つの色差
信号の標本化周波数の比が３：１：１であつ
て、“４”が13.5MHzに相当する）による映像
信号の１フイールドのみならず、MUSE方式
による高品位テレビジヨン信号の１フイールド
をも記録し得るようなビツト構成を有するもの
である。 ３：１：１符号化方式における１フイールド
信号を記録するために、まず、１ラインを複数
の情報ブロツクに分割する。この情報ブロツク
の大きさとしては、500ビツト〜1000ビツトを
有するように分割する。その理由は、バースト
誤りに対する誤り検出および訂正能力の観点か
ら、500ビツト〜1000ビツトのブロツク長であ
れば誤り訂正を適切に行い得ることが実験的に
確かめられたからである。 ３：１：１符号化方式によるテレビジヨン信
号の１ライン（7200ビツト）を500〜1000ビツ
トの情報ブロツクに分割する場合には、 7200／500〜7200／1000 ＝14〜８（ブロツク） となる。例えば、１ラインを10ブロツクに分割
したときには、720ビツトをもつて１ブロツク
が構成されることになる。 また、本発明に係るデイジタル録画信号を記
録するためのVTR（以下、本発明に係るVTR
と略称する）では、いずれの方式によるテレビ
ジヨン信号であつても１フイールドの情報を１
単位として記録することを主眼としているの
で、現行３：１：１符号化方式のテレビジヨン
信号（１フレームの走査線525本、１フイール
ドの有効走査線数は約245本）を少なくとも250
本ぶん記録することができる記録信号を形成す
る必要がある。従つて、現行テレビジヨン信号
の１ラインをＮブロツクに分割した場合、記録
すべき信号の１フイールドに少なくとも250×
Ｎブロツクの画像情報が含まれることになる。 記録した信号に対する誤り訂正能力を最大限
に発揮するために、本発明に係るVTRに記録
すべき信号のマトリクス配列については、情報
ブロツク全体がほぼ正方形となるように構成す
るのが好適である。長方形のブロツク配置とし
た場合には、長手方向の誤り訂正能力が低下す
ることになる。 そして、このような情報ブロツク配列に対し
て、水平・垂直方向に誤り訂正用パリテイブロ
ツクを２〜４ブロツク設けるのが好適である。
すなわち、現在のテープの誤り率とテレビジヨ
ン信号の伝送に必要とされる誤り訂正後の誤り
率とに基づき、必要な冗長ブロツク数が決定さ
れるわけであり、本発明に係るVTRでは、２
〜４ブロツクのパリテイブロツクを設けるのが
適切である（実験的にも証明されている）。 テープに記録すべき情報ブロツクの配列をほ
ぼ正方形に設定するのに際して、本発明では、
縦方向のブロツク数が10の整数倍となるように
選定してある。 第１の理由：記録ヘツドの数を“２”とした場
合には、縦方向のブロツク数は偶数（２の整数
倍）であることが必要である。 第２の理由：日本における走査線数525本（60
フイールド／秒）のみならず、ヨーロツパにおけ
る走査線数625本（50フイールド／秒）の画像も
共通して記録し得るデイジタルVTRを実現する
ために、いずれの方式についてもトラツクの切れ
目とフイールドの切れ目とを一致させる必要があ
る。例えば、１個のヘツドを用いて１秒間に300
トラツク（300は50と60の最小公倍数に該当する）
を記録する場合、 525本の走査線方式に対しては、 300（トラツク／秒）／60（フイールド／秒）＝５
（トラツク／フイールド） となり、５トラツクを用いて１フイールドを記録
することができることになる。 他方、625本の走査線方式に対しては、300（ト
ラツク／秒）／50（フイールド／秒）＝６（トラツ
ク／フイールド） となり、６トラツクを用いて１フイールドを記録
することができることになる。 よつて、本発明に係るVTRに記録すべき縦方
向の情報ブロツク（ライン）が、１トラツクにつ
いてｎライン（ｎ＝１，２…）ぶんだけ記録され
るものと仮定した場合には、１フイールドあた
り、5nライン（525本走査線方式）あるいは6nラ
イン（625本走査線方式）が必要となる。換言す
れば、本発明に従つて記録すべき縦方向の情報ブ
ロツク数を５の整数倍（例えば、50ブロツク）に
設定しておくことにより、625本走査線方式の画
像を録画する場合は6n−5n＝ｎ（ライン）の情報
ブロツクを新たに追加して6nライン（例えば60
ブロツク）とすることにより、フイールド情報を
区切りよく記録することが可能となる。 かくして、本発明に従つて記録すべき情報ブロ
ツクの縦方向ライン数は、５の整数倍とする必要
がある。 上述した第１および第２の理由に基づき、本発
明では、縦方向の情報ブロツク数を10の整数倍に
選定してある。 第１図は、本発明を適用したMUSE方式／現
行３：１：１符号化方式共用形デイジタルVTR
の概略構成を示す。本図において、２は機構部、
４は記録・再生信号処理回路であり、現行テレビ
ジヨン方式およびMUSE方式において共通に使
用する部分である。６はMUSE方式による高品
位テレビジヨン信号（以下、MUSE信号という）
を導入して、所定のビツト構成を有する記録信号
に変換するインタフエース回路である。また、８
は現行テレビジヨン信号を導入して、上記記録信
号に変換するインタフエース回路、１０は方式切
換え手段である。この現行テレビジヨン信号とし
ては、４：２：２符号化方式（次に示す第１表に
CCIRの符号化規格を示す）、２：１：１符号化方
式、３：１：１符号化方式、２：１：１符号化方
式に輝度信号の高域成分を追加した符号化方式
（２：１：１＋YH符号化方式と呼び、後に詳述
する）、４：１：０符号化方式、３：１：０符号
化方式に輝度信号の広域成分を付加した符号化方
式等によるデイジタル映像信号を扱うことができ
る（詳細な理由は後に詳述する）。

【表】

【表】 本実施例では、MUSE信号および現行テレビ
ジヨン信号のいずれに対しても、同一のビツト構
成を有する記録信号に変換して記録・再生を行う
ものである。そこで、まず、MUSE信号および
現行テレビジヨン信号の概略内容を第２表として
次に示す。

【表】 第２表に示すMUSE信号では、７ビツトを用
いて１サンプルを符号化する場合について例示し
たが、８ビツト／サンプルとしても何ら差し支え
ない。ここでは、本実施例への適用を容易にする
ために、７ビツト／サンプルとしたにすぎない。
また、本実施例では３：１：１符号化方式を基準
にして変換を行うので、現行テレビジヨン信号と
して、３：１：１符号化方式によるサンプル数を
示した。すなわち、４：２：２符号化方式（第１
表参照）における輝度信号のサンプル数が720点
であるので、３：１：１符号化方式における輝度
信号のサンプル数は、720×（３／４）＝540、色差
信号のササンプル数は720×（１／４）＝180となつ
ている。 １フイールドの有効ライン数としてMUSE信
号では519ラインと規定されているが、現行テレ
ビジヨン方式における“241.5”ラインはとりわ
け規格化されている数値ではない。 次に示す第３表は、本実施例における記録信号
のビツト構成を示す。

【表】 MUSE信号と現行テレビジヨン信号の走査線
数比は 1125ライン：525ライン＝15：７ である。そこで、第２表に示した有効ライン数に
近く且つそれらの値を越えるライン数を選定する
と、第３表に示す如く、525ライン（MUSE信
号）および245ライン（現行テレビジヨン信号）
となる。このことにより、走査線数比15：７を維
持することが可能である。また、本実施例では
MUSE信号の１サンプルを７ビツトで表すこと
としてあるので、１ラインにつき3360ビツトを要
する。これに対し、現行テレビジヨン信号では、
CCIRの規格どおり８ビツト／サンプルとしてあ
るので、１ラインにつき7200ビツトを要すること
になる。よつて、１フイールドのライン数に着目
すれば、必要とされるビツト数は 3360（ビツト／ライン）×525（ライン） ＝7200（ビツト／ライン）×245（ライン） となり、所要ビツト数としても一致することにな
る。 第２図に、かかるライン数変換の様子を模式的
に示す。ここでは、現行テレビジヨン信号の１ラ
イン7200ビツトを10個のブロツクに分割してあ
る。すなわち、１ブロツクの大きさを720ビツト
に選定することにより、バーストエラーに対する
誤り訂正能力を向上させている。また、このよう
にブロツク数を偶数に設定することにより、使用
すべきヘツド数を２とした場合にもそのまま記
録・再生を行うことが可能となる。 第３図は、本実施例により記録すべき信号の１
フイールド構成を示す図である。また、第４図は
第３図に示す１ブロツク（720ビツト）の信号構
成を示す。すなわち、第４図に示すようにブロツ
ク単位ごとにハードウエア（図示せず）による誤
り訂正を行うと共に、記録すべき１フイールドの
信号に対しては誤り訂正用の垂直・水平パリテイ
ブロツク（２ブロツク）を設けてある。このよう
なブロツク配列を行うことにより、53×48ブロツ
クから成る情報エリアには、1831680ビツト（＝
53×48×720）のデータを記録することができる。
この1831680ビツトは、第３表の最下行に示す総
ビツト数1831680ビツトと一致しており、現行テ
レビジヨン信号のみならずMUSE信号の１フイ
ールドを完全に一致して収容し得る大きさであ
る。 従つて、第３図に示す情報エリアに含まれる
2544ブロツク（53×48ブロツク）を基本単位とし
て、記録・再生信号処理回路４（第１図参照）で
は各種の信号処理を実行する。 第５図Ａは、現行テレビジヨン信号（３：１：
１符号化方式）を本実施例によるVTRに記録す
るための１ライン当りのビツト配分を示す。ま
た、第５図Ｂは画像上のサンプル点（丸印で示
す）と輝度信号、色差信号との関係を説明する図
である。 これら両図面および第３表から明らかなよう
に、輝度信号ＹについてはY₁〜Y₅₄₀までの540サ
ンプルが８ビツト／サンプルで記録され（８×
540＝4320ビツト）、色差信号についてはＲ−Y₁
ないしＲ−Y₅₃₈までの180サンプルが８ビツト／
サンプルで記録され（８×180＝1440ビツト）、他
の色差信号についてもＢ−Y₁ないしＢ−Y₅₃₈ま
での180サンプルが８ビツト／サンプルで記録さ
れる（８×180＝1440ビツト）。よつて、現行テレ
ビジヨン信号の１ライン情報が総計7200ビツト
（10ブロツク）の領域に記録される。 次に、MUSE信号を本VTRに記録する手法に
ついて説明する。第３表から明らかなように、
MUSE信号についても３：１：１符号化方式に
よる記録の場合と同様、１フイールドの情報をそ
のまま記録・再生することができる。しかし、
MUSE信号については、デコード時における演
算処理を受けるたびに画面の端部付近が削られて
しまうことがあるので、記録すべき原信号として
なるべく広い範囲の画像情報を備えていることが
好ましい。 そこで、MUSE信号を水平および垂直方向に
拡大して本VTRに記録する手法について次に説
明する。 第６図は、MUSE信号を水平方向に拡張して
記録する手法を説明した図である。MUSE信号
の１ライン（480サンプル）には、輝度信号（374
サンプル）および色信号（94サンプル）のほかに
同期信号（12サンプル）を含んでいる。しかし、
この同期信号部分には、通常のアナログ伝送回線
等を介してMUSE信号を伝送する際に用いられ
る同期波形が含まれているので、本VTRの如く
デイジタル記録を行う場合には不要である。 また、MUSE信号に本来的に含まれている輝
度信号と色信号との比率は374サンプル：94サン
プルであり、ほぼ４：１と考えることができる。 そこで、上述の同期信号部分には、両面両端の
サンプル点に対応して２個のカラー信号CT，CB
および10個の輝度信号YH１〜YH５，YB１〜
YB５を追加して記録することが可能である。追
加したこれらの信号は、必要に応じて利用すれば
よい。 第７図は、519ラインのMUSE信号に対し、上
下方向に３ラインずつ拡張した記録を行う手法を
示すものである。これにより実質的に走査線は
245ラインとなり（第３表参照）、追加した信号は
必要に応じて利用することが可能となる。 なお、MUSE方式の制御信号については、垂
直ブランキング内の別の領域に記録しておく（第
３表参照）。また、音声信号については、通常の
音声チヤネルに分離して記録を行う。 本VTRに記録することができる信号のひとつ
として、輝度信号の高域補償を行つた方式（２：
１：１＋YH符号化方式）による信号について説
明する。 これまで述べてきたように、本VTRでは３：
１：１符号化方式の信号（１ラインにおけるサン
プル数900；第３表参照）を記録し得る情報エリ
アを備えているので、低レベルの符号化フアミリ
ーのひとつである２：１：１符号化方式による信
号（１ラインにおけるサンプル数720）を記録し
た場合には、１ラインにつき８×（900−720）＝
1440ビツトぶんが余ることになる。そこで、この
記録領域（1440ビツト＝２ブロツク）に対して輝
度信号の高域成分を記録しようとするものであ
る。 第８図Ａ〜Ｃに、２：１：１＋YH符号化方式
の伝送スペクトルを示す。 ここで、第８図Ａは輝度信号Ｙの占有周波数帯
域（4＝13.5MHz）を示している。これは、
２：１：１符号化方式に従つて、標本化周波数s
を2（＝6.75MHz）にしたことによるものである。
また、輝度信号Ｙの高域周波数成分を抽出するた
めに、第８図Ｂに示すように、標本化周波数sを
s＝1.5として画像を標本化する。この高域成分
YHは占有周波数帯域として1.5／２を有するが、
標本化周波数s＝1.5の1/2であるので、伝送す
ることが可能である。 そして、第８図Ｃに示すように、高域輝度成分
YHを加算することにより、より解像度を上げる
ことが可能となる。 しかし、２：１：１符号化方式による信号を記
録した場合に生じる残余ビツト数は、既述の如く
1440ビツト／ラインであるので、第９図に示す如
く高域輝度成分を非線形量子化し、５ビツト／サ
ンプルとして記録しなければならない。その理由
は、次に示すとおりである。 第８図Ｂに示した高域輝度成分は標本化周波数
s＝1.5（4＝13.5MHz）で標本化してあるので、
そのサンプル数は１ライン当り、 180×1.5＝270サンプル／ライン となる。この270サンプルを上記1440ビツト／ラ
インに割り当てなければならないので、1440／
270＝5.33ビツト／サンプルとなる。 よつて、第９図に示すとおり、高域輝度成分
YHを５ビツト／サンプルで表すこととした。な
お、第９図に示す非線形量子化では、入力信号レ
ベルが大になるに従つて粗い量子化を行つている
が、これは視覚の特性に鑑みて、十分に容認し得
ることである。 かかる２：１：１＋YH符号化方式による１ラ
インのビツト配分を第１０図に示す。本図におい
て、高域輝度成分YH−α，YH−β，YH−γ，
…を除いた場合には、通常の２：１：１符号化方
式によるビツト配列となる。また、これら高域成
分は、第９図に関して説明したとおり５ビツト／
サンプルであるので、第１０図の下方に示すよう
に５ビツトを１単位として記録を行う。従つて、
第２の高域成分YH₂は前半の３ビツトがYH−α
に、後半の２ビツトがYH−βに記録されること
になる。なお、YH−βにおける残りの１ビツト
については、本実施例では記録のエリアとして用
いない。 ４：２：２符号化方式（第１表参照）による符
号化信号を本VTRに記録するためには、記録情
報量を減少させる必要がある。そのために、２：
１：１符号化方式あるいは２：１：１＋YH符号
化方式の信号に変換する必要がある。 第１１図は、４：２：２符号化方式による符号
化信号を２：１：１＋YH符号化方式による信号
に変換するための回路構成を示す。本図におい
て、１２は遮断周波数c＝1.5（4＝13.5MHz）
のローパスフイルタ、１４はc＝1.0のローパス
フイルタ、１６は4→2へのサンプル変換を行う
サンプル変換器、１８は加算器、２０は4→1.5
へのサンプル変換を行うサンプル変換器、２２は
８ビツト入力を５ビツト出力に変換する非線形量
子化器（第９図参照）である。入力信号として
は、４：２：２符号化方式により符号化された輝
度信号（８ビツト）が導入される。また、ローパ
スフイルタ１２および１４の出力信号、加算器１
８の出力信号については、その出力特性を図中に
グラフで示してある。 本回路の動作については、第１１図中の出力特
性図を参照することにより明らかとなるので、詳
細な説明は省略する。但し、特に注目すべき点
は、加算器１８の出力信号YH（占有周波数帯域
＝1.5／２）を伝送するために、サンプル変換器
２０を用いて1.5の標本化周波数に変換している
ことである。かくして、２：１：１符号化方式に
よる輝度信号Ｙと、高域輝度成分YHとを得るこ
とができる。 色差信号についても同様に得得ることができ
る。すなわち、４：２：２符号化方式で符号化さ
れた色差信号を遮断周波数c＝0.5（4＝13.5M
Hz）のローパスフイルタに導入し、このローパス
フイルタの出力信号を2→1にサンプル変換すれ
ばよい。 最後に、低レベルの符号化フアミリーとして知
られている３：１：０符号化方式を記録・再生す
る場合について述べる。この３：１；０符号化方
式は、第１２図に示すように色差信号を線順次に
て伝送する方式であり、かかる方式による信号を
記録する場合には、単にＲ−Ｙ信号もしくはＢ−
Ｙ信号を無視して情報エリア（第３図参照）に書
き込まれないよう制御をするか、または記録され
ていても再生側で利用しなければよい。 この３：１：０符号化方式により符号化された
信号を記録する場合には既述の２：１：１符号化
方式と同様、180サンプル（８×180＝1440ビツ
ト）ぶんの情報エリアが余つてしまうので、輝度
信号の高域成分を併せて記録することも可能であ
る。その手法は、２：１：１＋YH符号化方式に
おける場合と同様であるので、詳しい説明は省略
する。 これに対し、第１３図に示す４：１：０符号化
方式により符号化した信号を記録する場合には、
３：１：１符号化方式による符号化信号を記録す
る場合と同一の情報エリア（53×48ブロツク；第
３図参照）を必要とするので、輝度信号の高域成
分まで併せて記録する余地はない。 ［効果］ 以上詳述したとおり、本発明によれば、高品位
テレビジヨン信号および現行テレビジヨン信号の
１フイールドを基本単位として同一のビツト配列
を有する記録信号に変換することができるので、
高品位テレビジヨン方式と現行テレビジヨン方式
とに共通して使用し得るデイジタルVTRを実現
することが可能となる。 かかる共用形デイジタルVTRの実現により、
製造工程にあつては製造コストを廉価にし、ま
た、放送局などにおいては放送設備の効率的運用
ならびに番組保存設備の効率的かつ経済的利用を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である共用形デイジ
タルVTRの概略構成図、第２図は本発明に係る
走査線数変換過程の説明図、第３図は本実施例に
記録すべき１フイールドの信号構成図、第４図は
第３図に示す信号構成の基本単位である１ブロツ
クのビツト構成を示す図、第５図Ａおよび第５図
Ｂは３：１：１符号化方式によつて符号化した信
号のビツト構成図、第６図は高品位テレビジヨン
信号のビツト構成図、第７図は本実施例に記録さ
れる高品位テレビジヨン信号の走査線数を示す
図、第８図Ａ〜Ｃは２：１：１符号化方式による
符号化信号に対して高域輝度成分を付加する過程
を示す線図、第９図は非線形量子化処理を説明す
る線図、第１０図は第８図Ａ〜Ｃに示す過程に基
づいて得られる信号のビツト構成図、第１１図は
４：２：２符号化方式による信号を本実施例に記
録するための信号変換回路図、第１２図は３：
１：０符号化方式を説明する図、第１３図は４：
１：０符号化方式を説明する図である。 ２……機構部、４……記録・再生信号処理回
路、６，８……インタフエース回路、１０……方
式切り換え手段、１２，１４……ローパスフイル
タ、１６，２０……サンプル変換器、１８……加
算器、２２……非線形量子化器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高品位テレビジヨン信号および現行テレビジ
   ヨン信号のいずれにも適用可能な、同一ビツト構
   成を有するデイジタル録画信号を形成するにあた
   り、 500ビツト以上1000ビツト以下の情報ビツトか
   らなるデータを単一の情報ブロツクとして選定
   し、 前記情報ブロツクを複数個配列することによ
   り、記録ヘツドにて記録すべきデイジタル信号の
   １行を形成し、 少なくとも、３：１：１コンポーネント符号化
   方式テレビジヨン信号における250ライン分を収
   容し得るよう、ほぼ正方形状に配列した複数の前
   記デイジタル信号の列方向ブロツク数を10の整数
   倍に選定して、高品位テレビジヨン信号および現
   行テレビジヨン信号の１フイールドをそれぞれ記
   録信号に変換し、 さらに水平および垂直パリテイブロツクを付加
   して、デイジタルVTRに記録可能な信号とする
   ことを特徴とするデイジタル録画信号の形成方
   法。