JPH07107727B2 - Ｐｃｍ記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気記録再生装置に係り、特にオーディオ信
号をディジタル符号化し記録媒体に多重記録する場合に
好適なPCM信号記録再生装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、オーディオ信号をディジタル符号化（PCM化）し
てテープに記録再生する方法としては、社団法人 日本
電子機械工業会で1983年９月制定の日本電子機械工業会
技術基準CPZ−105「民生用PCMエンコーダ・デコーダ」
に記載のようにオーディオ信号をディジタル化して家庭
用VTRの輝度信号帯域に記録できることが知られてい
る。

近年、CDプレーヤの普及および衛星放送開始などオーデ
ィオ信号のディジタル化の普及にともない、オーディオ
信号をディジタル化して記録する装置の要求が高まり、
さらに記録するオーディオ信号入力チャネル数の増加や
長時間化が必要な時代となって来た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような時代の要求に応じて、家庭
用VTRにおけるディジタル録音の記録容量を増加する方
法およびその記録再生装置を提供することにある。特に
VHS VTRのようにアジマス角度が６度と少なく隣接した
トラック間の干渉の多い記録再生媒体で有効な装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、オーディオ信号を変換した後のPCMデ
ィジタル信号をさらに、時間軸圧縮した後にディジタル
変調し記録波長を下げるかあるいはディジタル変調した
後に記録媒体と磁気ヘッドとの相対速度を下げて記録波
長を下げるかして、記録密度を上げ、領域分割して記録
することで、隣接したトラックからの妨害を少なくし、
かつディジタル録音の記録容量を増加することにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。第１図は
本発明の一実施例である。1,2はオーディオ信号の入力
端子、３はアナログ・ディジタル変換回路（以下ADCと
略す）、４は記録用のディジタル信号処理回路、５は時
間軸圧縮回路、６はディジタル変調回路、７は記録用の
スイッチ、８は記録用の制御回路、9A,9Bは記録再生用
の磁気ヘッド、10は記録媒体、11は再生用のスイッチ、
12はディジタル変調の復調回路13は時間軸伸長回路、14
は再生用のディジタル信号処理回路、15はディジタル・
アナログ変換回路（以下DACと略す）、16は再生用の制
御回路、17,18はオーディオ信号の再生出力端子であ
る。L,Rのオーディオ信号をADC3でディジタル信号に変
換し、記録用のディジタル信号処理回路４で同調信号、
誤り検出訂正用の符号などを付加し、インタリーブを施
こす。この時のデータの伝送レイトはディジタル・オー
ディオの一般的なもので２〜3Mbpsである。このデータ
を時間軸圧縮回路５で時間軸で圧縮して、バースト状に
する。例えば２倍に圧縮するのであれば、ある一定周期
の1/2は信号が無く、残りの1/2周期にはデータの伝送レ
イトの２倍の４〜6Mbpsの信号とする。このバースト状
の信号をPSK変調などのディジタル変調をディジタル変
調回路６で行ないベースバンド方式から変調方式とす
る。このバースト状の信号の存在する期間のみを記録用
のスイッチ７で選択して磁気ヘッド9Aおよび9Bで記録媒
体10に記録する。ADC3の変換タイミングから記録用のス
イッチ７までのタイミングおよび磁気ヘッド9A,9Bの取
りつけられている回転シリンダの回転速度制御や磁気ヘ
ッド9Aと9Bの切替タイミング発生および記録媒体10の送
り速度などの記録系のタイミングなどの制御を制御回路
８で行なう。

以上の記録を連続して行なった後に、他のオーディオプ
ログラムなどを記録する時など別のエリアに記録する場
合にも同様に時間軸圧縮しスイッチ７で選択して磁気ヘ
ッド9Aおよび9Bで記録媒体に記録するのであるが、磁気
ヘッド9Aと9Bの切換タイミング基準パルス（一般的にス
イッチ30と呼ばれる）を基準として、前述の記録信号と
重ならないように別の期間に入れることで記録媒体10上
の別のエリアに記録できる。なお２つの信号を２つのエ
リアに分割する場合にはジッタ，ヘッド切換タイミング
などのマージンをとって時間軸圧縮を２倍より大きめの
2.1倍あるいは2.2倍にする。

再生においては、記録再生用の磁気ヘッド9A,9Bで記録
媒体10に記録された信号を取り出し再生用のスイッチ11
で選択し、ディジタル変調の復調回路12で復調した後デ
ィジタル符号に変換し、時間軸伸長回路13で元の伝送レ
イトに戻す。再生用のディジタル信号処理回路14で誤り
検出訂正やデインタリーブ処理し、DAC15でアナログ信
号に戻し再生出力端子17,18に得る。再生用のスイッチ1
1からDAC15までのタイミングおよび磁気ヘッド9A,9Bの
切替タイミングや磁気ヘッド9A,9Bの取りつけられてい
る回転シリンダの回転速度制御などの再生用のタイミン
グ生成など制御を再生用の制御回路16で行なう。

次に記録媒体10上への記録パターンおよび時間軸圧縮伸
長タイミングについて説明する。

第２図に説明用に簡略化した時間軸圧縮などデータの圧
縮タイミング図を示す。第３図にVHS方式の家庭用VTRの
テープ上に記録した簡略化したパターンを示す。19はあ
るデータ列、20は他のデータ列、21は磁気ヘッド切換用
のタイミングパルス、22は時間軸圧縮したあるデータ
列、23は時間軸圧縮した他のデータ列、201はデータ列2
2とデータ列23を同一テープに記録した場合のデータ列
である。24は磁気テープ、25,26はビデオトラックの一
部分、27,28はオーディオトラック、29,30はビデオトラ
ックである。あるデータ列19がE₁〜E₁₃に示すように連
続して入ってきた場合、タイミングパルス21に合せてあ
る一定比（この場合約２倍）に時間軸圧縮してあるデー
タ列22のようにし、ディジタル変調して記録する。その
結果、第３図のビデオトラックの一部分25に記録され
る。また別のデータ列20を記録する場合に前のデータ列
を消さずに別のエリアに入れる場合に、タイミングパル
ス21に合せてある一定比（この場合約２倍）に時間軸圧
縮してデータ列23のようにして記録する。その場合前の
データ列がテープ上に在るため、第３図のビデオトラッ
クの一部分25に加えて26の領域にも記録される。再生に
おいては、このようなテープを再生するとデータ系201
のようにＤとＥのデータが交互に出力されるため、タイ
ミングパルス21に合せて第１図のスイッチ11を切替えて
希望するデータ列を再生する。なお、第３図はテープ上
に２分割して記録するパターンであるが、第１図のスイ
ッチ７の導通期間によって２分割以上に設定することも
可能である。

次に時間軸圧縮したデータをQPSK変調などディジタル変
調する利点について考える。その最大の利点はアジマス
損失による隣接間トラックのクロストークである。すな
わち第３図のビデオトラックの29（ch1）と30（ch2）と
のクロストークによる妨害の除去である。第４図にアジ
マスによる妨害振幅の周波数特性を示す。この図はVHS
テープの値を用いて計算したものであり、アジマス角度
のあるテープを角度θ（度）ずれたヘッドが再生する場
合の周波数（Hz）に対する出力振幅Ｓは、 で示される。ここで、Twにビデオトラック幅58μm,υは
ヘッドとテープとの相対速度5.8m/s。θはヘッドとテー
プとの角度差であり、隣接チャネルの信号を計算する場
合アジマス角度６度の２倍の12度を入れる。第４図の点
線31はヘッドがすべて隣接トラック上、実線32はヘッド
の1/2が隣接トラック上、破線33はヘッドの1/4が隣接ト
ラック上、一点鎖線34はヘッドの1/8が隣接トラック上
をトレースした場合であり、Twをおのおの58,29,14.5お
よび7.25μｍで計算した値である。第４図からヘッドが
隣接トラック上に多くある34より33,32,31の場合の方が
振幅が大きく、低周波領域の方が振幅が大きいことが分
る。すなわち、隣接トラックからの妨害はアジマス効果
により低周波領域に多く、VHSのようにアジマス角度６
度のものは2MHz以下の領域に多い。第４図をもとに、デ
ィジタル信号をテープ上に記録すること考える。ディジ
タルデータが時間軸圧縮された後6Mbpsとなったとす
る。このディジタル信号をベースバンド方式で伝送する
には最低０〜3MHzの帯域を必要とする。一方、２相PSK
変調すると、変調される搬送波の両側波帯3MHzを必要と
する。さらに４相PSK（QPSKと呼ぶ）変調すると、両側
波帯1.5MHzすなわち帯域幅3MHzを必要とする。

このことを利用してベースバンド方式と搬送波4MHzのQP
SK方式を比較して第５図に示す。破線35はベースバンド
方式の必要帯域、実線36はQPSK方式の必要帯域を示す。
第４図と比較してQPSK方式の方が隣接チャネルからの妨
害に強いことが分る。なおVHS方式の家庭用VTRの信号は
6MHz近傍まであり、QPSK方式の必要帯域を満足している
ことは明らかである。

なお記録された信号を新しい信号に記録しなおす場合に
は、記録再生用の磁気ヘッド9A,9Bを用いて新しい信号
を記録すれば前に記録した信号を消去できる。いわゆる
オーバーライトすることが出来る。このオーバーライト
においてディジタル変調をQPSK方式とすると、データの
変化点で信号振幅が変化し、有効に前記録信号を消去で
きない場合には、QPSKの２系統のデータの変化点を時間
的にずらしてオフセットQPSK方式あるいは、オフセット
QPSK変調後の信号の振幅をリミッタしたディジタル変調
方式を用いると、さらに有効にオーバーライトで前記録
信号を消去できる。また磁気ヘッド9A,9Bに前置して消
去ヘッドを同一回転シリンダに設け、記録に前もって消
去することも可能である。

第６図に本発明の他の実施例を示す。第１図の磁気ヘッ
ド9A,9Bに加えてアジマス角度を異にした磁気ヘッドを
設け、テープの深層にも記録することを考える。37はス
イッチ、38は時間軸圧縮回路、39はディジタル信号変調
回路、40は記録用の制御回路、41A,41Bは記録再生用の
磁気ヘッド、42はディジタル変調の復調回路、43は時間
軸伸長回路、44はスイッチ、45は再生用の制御回路であ
り、第１図と同一符号のものは同一機能を示す。テープ
の深層に記録したテープの表層に重ね書きをすると、表
層消去効果により周波数特性の劣化が生じ特に２〜3MHz
以上の高周波領域の出力レベルが下がり、表層ほど伝送
帯域を広く取れないため、時間軸圧縮は磁気ヘッド41A
と41Bとの切換期間を除く程度にする。第１図の場合と
同様に記録用のディジタル信号処理された出力をスイッ
チ37を介して時間軸圧縮38にて磁気ヘッド41Aと41Bの切
換期間を除く程度に圧縮し、ディジタル変調回路39でQP
SK変調して磁気ヘッド41A,41Bで磁気媒体10に記録す
る。その信号を再生する場合は復調回路42および時間軸
伸長回路43を介して記録時と同一伝送レイトのディジタ
ル信号に戻してスイッチ44を経て、出力端子17,18に得
る。さらに他のオーディオ信号を記録する場合に第１図
の説明と同様にスイッチ37を介して時間軸圧縮回路５の
信号はテープの表層に記録され再生される。この時磁気
ヘッド41A,41Bは磁気ヘッド9A,9Bのアジマス６度角度よ
り大きい角度例えば30度程度つけるため、隣接トラック
間および表層深層間の妨害は少ない。

第７図に表層消去効果を示す。46は重ね書きをしない場
合の出力レベルの曲線、47は重ね書きをした後の出力レ
ベルの曲線である。曲線46が3MHz程度までしかない点は
深層に記録するために、磁気ヘッド41A,41Bのギャップ
を磁気ヘッド9A,9Bより広げているためである。重ね書
きをした後の出力レベルが曲線47のようになり、信号を
記録再生する場合にはディジタル変調の復調回路42に前
置して波形等化回路を重ね書きしない場合の曲線46の場
合より、高域を強調する方が信号再生の品質が良くな
る。

第８図に3MHzの伝送レイトの信号を搬送波1.5MHzのQPSK
変調して深層に記録し、6MHzの伝送レイトの信号を搬送
波4MHzのQPSK変調して表層に記録した場合の信号帯域を
示す。表層信号は第４図に示すようにアジマスの効果に
より隣接トラックからの妨害の少ないことは明らかであ
り、深層信号は磁気ヘッドのアジマス角度が30度とすれ
ば、式（１）のθが第４図の場合の計算値12度から60度
になり、第４図の信号振幅が約3MHz付近までの妨害信号
が、約0.4MHz付近までに減少するため第８図の1.5MHz±
0.75MHzの信号も隣接トラックからの妨害の少ないこと
が分る。このように第６図の実施例で第８図の信号帯域
のように多重する時は、最初に1.5±0.75MHzの帯域の深
層に約3Mbpsのディジタル化された２チャネルのステレ
オ信号を記録し、その後に４±1.5MHzの帯域のテープ表
層のテープ上の片側のエリアに約3Mbpsのディジタル化
された２チャネルのステレオ信号を、さらにテープ表層
のテープ上のもう一方の片側のエリアに約3Mbpsのディ
ジタル化された２チャネルのステレオ信号を記録する。
このように多重記録できるので長時間記録できる効果が
ある。なお、テープ表層に記録した信号を新しく記録す
る信号で更新するオーバーライトや記録再生ヘッドに前
置して消去専用ヘッドを設けたフライングイレースで消
去した後に新しく記録することは独自に可能であるが、
テープ深層に記録した信号を消去あるいは新しく記録す
る時にはテープ表層に記録した信号も消去される。

第９図に本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例
は第１図の実施例と同様にテープ上に第３図のように記
録するための他の実施例を示すものである。9C,9Dは記
録再生用の磁気ヘッド、49は時間軸圧縮回路、50はスイ
ッチ、51は記録用の制御回路、52はスイッチ、53は時間
軸伸長回路、54は再生用の制御回路である。第１図の同
一符号のものは同一機能を示す。本実施例は第１図にお
いて、時間軸圧縮回路で２倍にする代りにテープとヘッ
ドとの相対速度を1/2に遅くし等価的に記録波長を短か
くし、記録エリアをテープの片側の1/2にするために磁
気ヘッド9Aと同一アドレス角度の磁気ヘッド9Cと磁気ヘ
ッド9Bと同一アジマス角度の磁気ヘッド9Dとを増設し
て、磁気ヘッド9Aが記録エリアをはずれる点で磁気ヘッ
ド9Bが記録エリアに入り磁気ヘッド9Aの記録トラックに
隣接したトラックに記録する。

なおテープ上のエリアを２分割して記録する場合は以上
の構成で良いが、３分割する場合には磁気ヘッドを６個
必要とする。

また、第６図のように深層記録との組合せをすれば、さ
らに記録容量を増加できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ディジタル変調して記録波長を短かく
して記録することができるため、隣接トラックからの妨
害を少なく、さらに記録容量を増加できるので、オーデ
ィオ信号をディジタル化して記録するチャネル数の増加
あるいは記録時間の長時間化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図はデータ圧
縮を説明する図、第３図はテープ上の記録パターン図、
第４図はアジマスの効果を説明する図、第５図は記録必
要帯域例を示す図第６図は本発明の他の実施例を示す
図、第７図は表層消去効果を説明する図、第８図は記録
信号帯域例を示す図、第９図は本発明のさらに他の実施
例図である。 1,2……入力端子 ３……ADC 4,39……記録用ディジタル信号処理回路 5,38,49……時間軸圧縮回路 ６……ディジタル変調回路 7,11,37,44,50,52……スイッチ 12,42……ディジタル変調復調回路 13,43,53……時間軸伸長回路 14……再生用のディジタル信号処理回路 15……DAC 17,18……出力端子 8,16,40,45,51,54……制御回路 10……記録媒体 9A,9B,9C,9D,41A,41B……磁気ヘッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル信号をフォーマッティング処理
   する記録系信号処理回路と、 前記記録系信号処理回路の出力信号を時間軸圧縮する圧
   縮回路と、 前記圧縮回路の出力信号をPSKあるいはFSKなどディジタ
   ル変調するディジタル変調回路と、 回転ドラム上に180度対向して配置され、互いに異なる
   アジマス角を有して、前記ディジタル変調回路の出力信
   号を磁気テープに記録再生する複数の磁気ヘッドと、 前記複数の磁気ヘッドにより前記磁気テープから再生し
   た信号を復調するディジタル復調回路と、 前記ディジタル復調回路の出力信号を時間軸伸長して時
   間軸圧縮前のデータに戻す伸長回路と、 前記伸長回路の出力信号をデフォーマッティング処理し
   て元のディジタル信号に戻す再生系信号処理回路と を備え、１本のトラックに時間軸圧縮された複数のディ
   ジタル信号を領域分割して多重記録することを特徴とす
   るPCM記録再生装置。
2. 【請求項２】フォーマット化されて時間軸圧縮されたデ
   ィジタル信号をPSKあるいはFSKなどディジタル変調する
   第１のディジタル変調回路と、 フォーマット化されて時間軸圧縮されたディジタル信号
   をPSKあるいはFSKなどディジタル変調する第２のディジ
   タル変調回路と、 回転ドラム上に180度対向して配置され互いにアジマス
   角が異なる２つの磁気ヘッドからなるヘッド対が２組設
   けられ、一方のヘッド対に前記第１のディジタル変調回
   路の出力信号が供給されて磁気テープの磁性層浅層部に
   記録再生し、他方のヘッド対に前記第２のディジタル信
   号変調回路の出力信号が供給されて前記磁気テープの磁
   性層深層部に記録再生する記録再生部と、 前記一方のヘッド対により前記磁気テープの磁性層浅層
   部から再生された信号を復調する第１のディジタル復調
   回路と、 前記他方のヘッド対により前記磁気テープの磁性層深層
   部から再生された信号を復調する第２のディジタル復調
   回路と、 前記第１のディジタル復調回路の出力信号を時間軸伸長
   して時間軸圧縮前のデータに戻す第１の伸長回路と、 前記第２のディジタル復調回路の出力信号を時間軸伸長
   して時間軸圧縮前のデータに戻す第２の伸長回路と、 前記第１の伸長回路の出力信号と前記第２の伸長回路の
   出力信号とを切り換える切換回路と、 前記切換回路の出力信号をデフォーマッティング処理し
   て元のディジタル信号に戻す再生系信号処理回路と を設け、１本のトラックに時間軸圧縮された複数のディ
   ジタル信号を領域分割して多重記録するとともに、さら
   に前記磁気テープの磁性層深層部にも別のディジタル信
   号を多重記録することを特徴とするPCM記録再生装置。
3. 【請求項３】磁気テープが180度螺旋状に巻き付けられ
   た回転ドラム上に、正のアジマス角と負のアジマス角の
   磁気ヘッドが180/N度（但し、Ｎは２以上の整数）の間
   隔で交互に配置され、180度対向して配置される２つの
   前記磁気ヘッドを１組のヘッド対として、Ｎ組のヘッド
   対が形成されており、 前記回転ドラムは所定の1/Nの速度で回転し、 ディジタル信号をフォーマッティング処理する記録系信
   号処理回路と、 前記記録系信号処理回路の出力信号をPSKあるいはFSKな
   どディジタル変調するディジタル変調回路と、 前記ディジタル変調回路の出力信号を順次Ｎ系統の信号
   に切り換えて、前記回転ドラムが180/N度回転する毎
   に、前記Ｎ系統の信号を順番に前記回転ドラム上の異な
   る前記ヘッド対に供給し、前記磁気テープに記録再生さ
   せる第１の切換回路と、 前記Ｎ組のヘッド対により前記磁気テープから順番に再
   生されるＮ系統の信号を１系統の信号に切り換える第２
   の切換回路と、 前記第２の切換回路の出力信号を復調するディジタル復
   調回路と、 前記ディジタル復調回路の出力信号をデフォーマッティ
   ング処理して元のディジタル信号に戻す再生系信号処理
   回路と を備え、１本のトラックに複数のディジタル信号を領域
   分割して多重記録することを特徴とするPCM記録再生装
   置。