JPH07109678B2 - デイジタル信号記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は情報信号をデイジタル化して記録媒体上に記録
するデイジタル信号記録方法に関し、特に、複数のディ
ジタル情報信号を各トラックの互いに異なる領域に別々
に記録するディジタル信号記録方法に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 近年、回転ヘッドで磁気テープをトレースして信号の記
録再生を行う装置に於いては、アナログ信号ではなくデ
イジタルデータを記録再生するデイジタルテープレコー
ダの研究開発が活発に行われる様になってきた。この様
なデイジタルテープレコーダに対し、標準テレビジヨン
信号の如きビデオ信号をリアルタイムで記録再生する場
合、符号化したデータ量は膨大になり高密度磁気記録が
要求されている。

例えば水平走査線数が1125本の所謂高品位テレビジヨン
信号の様な膨大な情報量の信号をリアルタイムでPCM化
して得たデイジタル信号を周知のヘリカルスキヤンタイ
プの磁気記録再生装置にて記録を行い、且つ従来のアナ
ログVTRと同等のテープ消費量に抑えることを考える
と、現状の磁気記録再生技術の限界に近い記録密度が要
求される。

膨大な情報量を少しでも減らす為に画像情報の統計的性
質、視覚特性などを巧みに利用することにより、サンプ
リングして得たデータのビツト数を1/2程度に減らし、
再生側で補間技術を用いることで標本点の数を減少させ
ることにより更に数分の１程度に情報量を減らすことが
できる。

また、テレビジヨン信号の数フイールド分を記憶可能な
メモリを用意し、フイールド間フレーム間等の時間軸方
向のデータの統計的性質、視覚特性などを利用すること
により、さらに大幅な情報量削減を行うことができる。

ところが、元来高品位テレビジヨンなどでは情報量が多
いので、１フイールド分を記憶可能なメモリであって
も、膨大な装置となってしまう。また大幅な情報量削減
を行った場合には画像の水平方向、垂直方向、時間方向
の情報の欠落分を信号処理技術によって補うことが必要
となり、これに必要な装置量もまた膨大なものとなる。
従って、ある程度の装置の小型化を必要とする民生機器
を考慮した場合は、大幅な情報量の削減は現実的でなく
なる。そこで従来のアナログVTRと同程度のテープ消費
量で高品位テレビジヨンのデイジタルVTRを構成しよう
とした場合、トラツク幅を1/nとし、１フイールド分の
データをｎトラツクに分割記録し、テープ走行速度は従
来通りとすることが考えられる。この場合ｎケのヘツド
を回転ドラム上に配置し、１フイールドに対応する期間
にドラムを１回転させることで、記録波長等を現実的な
値とすることができる。

上述の如きトラツク幅の狭い磁気記録再生装置に於いて
は、再生時に記録トラツク上をヘツドが正確にトレース
する様トラツキングの制御を行うことが重要な課題の１
つとなっている。

従来よりVTR等の回転ヘツド型の磁気記録再生装置に於
いてトラツキング制御を行う手法としては、テープの端
部に於いて長手方向にトラツキングのためのコントロー
ル信号（CTL）を記録する手法、情報信号に４種類のパ
イロツト信号を重畳する所謂４周波方式と呼ばれる手法
等がある。

〈発明の解決しようとする問題点〉 ところが、CTLを用いる手法にあっては、専用のトラツ
クを設けねばならず、高密度磁気記録を行う装置には適
していない。また実際の記録トラツクとCTLとの不整合
が生じることにより、正確なトラツキング制御が期待で
きない。

これに対して４周波方式の如くトラツキング用パイロツ
ト信号を情報信号に周波数多重する方式にあっては、ト
ラツキング制御の為の専用ヘツドを必要とせず高精度の
トラツキングが行えるが、デイジタルビデオ信号にパイ
ロツト信号を周波数多重する場合、デイジタルビデオ信
号の変調波に悪影響を与える為、記録再生時のエラーレ
ートが高くなるという問題がある。

また、トラツキング用パイロツト信号をデイジタルビデ
オ信号に時分割多重することも考えられるが、この場合
にはデイジタルビデオ信号用の記録領域を減らすことに
なるため、好ましいものではない。

〈問題点を解決するための手段〉 かかる目的下において、本発明のディジタル信号記録方
法にあっては、ディジタル主情報信号及び該ディジタル
主情報信号に比し情報量の少ないディジタル副情報信号
を、記録ヘッドにより並列するトラックの夫々に記録す
るディジタル信号記録方法であって、各トラックにおい
て、前記記録ヘッドによりトレースされる第１の領域に
前記ディジタル副情報信号を記録し、各トラックにおい
て、前記第１の領域及びガード領域に引き続いて前記記
録ヘッドによりトレースされる第２の領域に前記ディジ
タル主情報信号を記録する共に、少なくとも一部のトラ
ックについて前記第２の領域の直前に設けられた領域
に、前記ディジタル主情報信号と同期したクロック−ラ
ン−インに該クロック−ラン−インに比し周波数の低い
トラッキング制御用パイロット信号を重畳してなる信号
を記録する。

〈作用〉 上述の如く構成することにより、トラツキング制御用に
特別な記録領域及び記録手段を設ける必要がなく、且、
各トラックの比較的中央よりに記録される狭帯域のクロ
ック−ラン−インにトラツキング制御用パイロツト信号
を周波数多重しているので、情報データの記録再生時の
エラーレートが高くなることもない。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について説明する。

以下の実施例は本発明を所謂デイジタルVTR、特に極め
て高密度の記録を必要とするタイプ、例えば１フイール
ドが1/60秒水平走査線数1125本の高品位テレビジヨン信
号を磁気テープ上に記録するデイジタルVTRに適用した
場合の例である。

第２図は本実施例のデイジタルVTRに於ける、磁気記録
再生部の構成を示す図、第３図は第２図の構成による磁
気テープ上の記録パターンを示す図である。第２図に於
いて１は磁気テープ、2,3は夫々磁気テープを不図示の
テープカセツトから引き出し、回転磁気ヘツドを具える
回転ドラム４に対し180°以上の角範囲に亘って巻装す
るテープガイド部材、HA,HB,HC,HD,HE,HFは夫々回転磁
気ヘツドである。

第２図に示す如くヘツドHA,HB,HCに対しヘツドHD,HE,HF
は180°の位相差をもって回転する。またヘツドHAとヘ
ツドHD、ヘツドHBとヘツドHE、ヘツドHCとヘツドHFは夫
々互いに同一の回転面上を回転するものとする。またヘ
ツドHAとヘツドHB、ヘツドHBとヘツドHCの回転位相差を
とし、回転面の高さの差をｄとする。

ここでヘツドHA〜HFで夫々形成されるトラツクTA〜TFを
全て第３図に示す様に一様に形成しようとした時の及
びαについて考察する。今、記録時のテープ速度をυと
し、TA〜TFの６本のトラツクで１フイールドの高品位テ
レビジヨン信号を記録するとすればドラムの回転数は毎
秒60回転となるので、１トラツク形成するのに必要なテ
ープ長はυ/360となる。また、トラツクの傾き角をθと
すると、トラツクピツチTpはυ sinθ/360、隣接トラツ
ク間のトラツク長さ方向のずれｘはυ cosθ/360とな
る。

今、トラックTA,TB,TCを同時に形成することを考えた
時、各ヘツドHA,HB,HC間の位相差は、ドラム４の半径
をｒとした時ほぼυ cosθ/360r［rad］となり、各
ヘツドHA,HB,HCの回転面の高さの差ｄは、 で与えられる。但し、これでは各ヘツドHA,HB,HCのドラ
ム４上の取付け間隔が狭くなり、取付けが難しくなった
場合はを大きくし各ヘツドの記録タイミングをシフト
してやれば良い。この時ｄは上記説明から明らかな様に
小さくなり、＝π/3でｄが０となる。尚、以下の説明
はυ cosθ/360であるものとして行うものである。

第１図は本実施例のデイジタルVTR全体の概略構成を示
す図である。図中、第２図、第３図と同様の構成要素に
ついては同一番号を付す。本実施例は第３図の如きトラ
ツクパターンを形成するためのもので、６本のトラツク
に１フイールド分のビデオ信号及びオーデイオ信号を分
割して記録し、各トラツクの前半にオーデイオ信号、ガ
ードスペース挾んで後半にビデオ信号を記録する。

第１図に於いて、11はアナログビデオ信号の入力される
端子で、このアナログビデオ信号としては複合テレビジ
ヨン信号、輝度信号と色差信号とを時分割多重した所謂
TCI信号等が考えられる。A/D（アナログ−デイジタル）
変換器12は入力されたビデオ信号をサブナイキストサン
プリング等のサブサンプリング法にてサンプリングし、
更にこうして得たデータはDPCMエンコーダ13で差分符号
化される。これらによってデータ量を1/4程度にまで圧
縮する。

他方、端子14より入力されるアナログオーデイオ信号
は、A/D変換器15にてA/D変換され、クロスインターリー
ブ符号化回路16にて例えば非線形量子化したオーデイオ
データの順序を適宜入れ換えた後、誤り検出用パリテイ
ワードをパリテイ付加回路17にて付加する。

これらオーデイオデータとビデオデータは夫々バツフア
を介して1/6フイールド分づつ交互に誤り訂正符号付加
回路18に供給され誤り訂正符号が付加されて後、更に同
期付加回路19にて情報データと同期したクロツクデータ
としての同期データが付加される。同期データの付加さ
れた記録用データは変調回路でスクランブルNRZ方式等
によりデジタル変調され、スイツチ21、スイツチング回
路22を介して適宜、混合器10A〜10Fに振り分けられヘツ
ドHA〜HFによってテープ１上に記録される。

この時の各トラツクの記録パターンの一例を第５図に示
す。この第５図については後に詳説する。再生時は各ヘ
ツドHA〜HFより再生された信号はスイツチング回路22、
スイツチ21を介して復調回路23に供給されデイジタル復
調されて後、TBC（タイムベースコレクタ）24にて時間
軸変動が除去される。時間軸変動が除去された再生デー
タに誤り訂正回路25にて誤り訂正を施す。誤り訂正の施
されたビデオデータはDPCMデコーダ11でサブサンプリン
グによりサンプリングされなかった画素（標本点）のデ
ータを補間回路321にてフレーム内もしくはフレーム間
補間により得て後、D/A変換器33にてアナログビデオ信
号とされ端子34より出力する。

誤り訂正の施されたオーデイオデータは誤り修正回路26
で誤りの修正をされた後、インターリーブ複合回路27で
元のデータ配列とされ、更に補間回路28にて前置補間も
しくは平均値補間等の補間が行われる。こうして復元さ
れたオーデイオデータはD/A変換器29にてアナログ信号
とされ端子30より出力される。

次に本実施例のデイジタルVTRに於けるトラツキングに
ついて説明する。本実施例のVTRに於いては３トラツク
に１種類づつ所謂４周波方式で用いられる４種類のパイ
ロツト信号を順次記録する。その記録位置の例を第５図
に示している。第５図に於いて各ヘツドは左から右へト
レースするものとし、第５図に於いては、a,b,c,d,e,f,
g,の順に記録される。図中、a,d,gはそれぞれガードス
ペース（ガード領域）、ｂはオーディオデータ用クロッ
ク−ラン−インの記録領域、ｃはディジタル副情報信号
たるオーディオデータの記録領域（第１の領域）、ｅは
ビデオデータ用クロック−ラン−インの記録領域、ｆは
ディジタル主情報信号たるビデオデータの記録領域（第
２の領域）である。

ｅはパイロツト信号が重畳されたクロツクランインであ
るがクロツクランインは記録帯域が狭くかつ、パイロツ
ト信号の周波数を十分低くすることにより、全く互いに
悪影響は及ぼさない。尚、クロツクランインｂにパイロ
ツト信号を重畳することも考えられるが、各トラックの
中央付近でトラッキング制御信号が得られることが望ま
しいため、本実施例ではビデオ信号用のクロック−ラン
−インにパイロット信号を重畳した。

このパイロツト信号の記録されるエリアの長さについて
は第３図の如き記録パターンを想定した場合、隣接トラ
ツク間のトラツク長さ方向のずれｘの数倍程度は必要と
なる。尚、以下の説明は第５図に示すトラツクパターン
でパイロツト信号を記録するものとして説明する。

第１図に於いて41はドラム４の回転位相検出器であり、
回転ドラムの回転に同期した60Hzの矩形波信号（以下60
PGと称す）を出力する。パイロツト信号発生器43は60PG
に応じて1/60秒毎に４種類のパイロツト信号（以下、そ
の周波数をf₁,f₂,f₃,f₄とし、夫々単にf₁,f₂,f₃,f₄と称
す）を１種類ずつf₁→f₂→f₃→f₄の順に発生する。スイ
ツチング回路42はf₁,f₂,f₃,f₄を各ヘツドに対し所望の
タイミングで出力する。

第６図は本実施例のVTRに於ける記録時のタイミングチ
ヤートである。図中（ａ）は記録ヘツド、（ｂ）は回路
43が発生するパイロツト信号、（ｃ）は各ヘツドの記録
信号を模式的に示す図である。第６図（ｃ）に於いて、
V,Aは夫々ビデオ信号（第２のディジタル信号）、オー
デイオ信号（第１のディジタル信号）f₁〜f₄はクロツク
ランインに重畳されたパイロツト信号の記録タイミング
を示している。第６図（ｄ）は第５図に示す如きトラツ
クパターンを実現するための各ヘツドに対する共通のパ
イロツト信号の供給タイミングを示している。

第１図に於いて44はテープ１から各ヘツドにより再生さ
れたパイロツト信号をトラツキング信号処理回路45に適
宜供給するためのスイツチング回路であり、トラツキン
グ信号処理回路45では再生パイロツト信号を用いてトラ
ツキングエラー（ATF）信号を出力する。ATF信号はキヤ
プスタン制御回路46に入力され、キヤプスタン48の回転
位相を制御することになる。47はキヤプスタン48のフラ
イホイール、49はピンチローラである。

第４図は第１図に於けるトラツキング制御系の具体的な
構成の一例を示す図である。図中第１図と同一の符号を
付した部分は第１図の構成要素に対応するものである。

図中106はf₁,f₂,f₃,f₄をパラレルに発生するパイロツト
信号発生器であり、f₁,f₂,f₃,f₄は夫々切換回路108に供
給される。切換回路108は60PGと、これを分周器107で1/
2分周した30Hzの矩型形波信号との４つの論理レベルに
より、1/60秒毎にf₁→f₂→f₃→f₄の順にパイロツト信号
を発生するものである、ここでこの４種のパイロツト信
号の周波数は周知の如く、f₂−f₁＝f₄−f₃＝f_A,f₄−f₁
＝f₃−f₂＝f_Bとなる様設定されている。

カウンタ101は60Hzに比べて十分高いクロツクパルス（C
LK）をカウントし、エツジ検出回路105で換出された60P
Gのエツジでリセツトされる。このカウンタ101の出力デ
ータがデータD_AとデータＢとの間にある時、コンパレー
タ102,103の双方がハイレベルを出力して、アンドゲー
ト104の出力がハイレベルとなり、ゲート109を開ける。
このデータD_A,D_Bはゲート109を開けるタイミングが前述
の第６図（ｄ）に示すゲートタイミングとなる様設定さ
れる。この時のパイロツト信号のゲート期間については
前述した隣接トラツクのトラツク長方向のずれ量ｘを考
慮して5x程度の長さに亘ってパイロツト信号が記録され
る様に設定する。

上述の如くゲートされたパイロツト信号は60PGにより1/
60秒毎に接続が切換えられるスイツチ110、記録時にオ
ンされるスイツチ111を介して各ヘツドHA〜HFに供給さ
れることになり、第６図（ｃ）に示す如く、オーデイオ
信号Ａ及びビデオ信号Ｖと共にビデオ信号のクロック−
ラン−インに重畳されて時分割で記録される。

次にスイツチング回路44、トラツキング信号処理回路45
について説明する。各ヘツドHA〜HFより再生された信号
は、再生時にオンされるスイツチ130、アンプ121〜126
を介して混合器127,128に供給される。混合給器127では
ヘツドHA,HB,HCの出力を混合し、混合器128ではヘツドH
D,HE,HFの出力を混合する。本実施例にあっては３トラ
ツク毎に１種類のパイロツト信号が記録されているか
ら、３トラツクを１つの単位とすれば、混合器127,128
の出力中制御目標の３トラツクの両側に隣接する３トラ
ツクに記録されているパイロツト信号成分を比較すれば
トラツキングエラーが検出できる。

スイツチ129は混合器127,128の出力を1/60秒毎に交互に
出力してBPF131に入力し、バンドパスフイルタ（BPF）1
31で分離されたf₁,f₂,f₃,f₄のパイロツト信号は乗算器1
32に供給される。乗算器132には切換回路108より記録時
と同様のローテーシヨンでf₁,f₂,f₃,f₄がリフアレンス
信号として供給されている。f₁,f₂,f₃,f₄のリフアレン
ス信号が供給されている時、制御目標トラツクは夫々
f₁,f₂,f₃,f₄のパイロツト信号が記録されている３トラ
ツクということになる。

BPF133,134は夫々制御目標となる３トラツクに記録され
ているパイロツト信号と、その両側に隣接するトラツク
に記録されているパイロツト信号との差の周波数f_A,f_B
成分を抽出するためのもので、これらの出力は夫々検波
回路135,136で夫々検波され、比較器137に供給される。
テープ１上に於いてf_A成分の得られる向きと、f_B成分の
得られる向きとは制御目標となる３トラツクが切換わる
毎に反転するので、比較器137の出力は反転アンプ138を
介したものと介さないものとが１フイールド毎にスイツ
チ139で交互に切換えられ択一的に出力される。

140はスイツチ139の出力信号をサンプルホールド（S/
H）するS/H回路であり、この出力はATF信号として前述
のキヤプスタン制御回路46に供給されたトラツキング制
御が行われることになる。このS/Hタイミングは各ヘツ
ドにより制御目標となる３トラツクの両側に隣接する３
トラツクに記録されているパイロツト信号が再生されて
いるタイミングとする。具体的にはエツジ検出回路105,
カウンタ101と同様のエツジ検出回路141,カウンタ142を
用い、カウンタ142の出力がD_AとD_Bの中間値であるD_cと
一致したタイミングをS/Hタイミングとする。即ちコン
パレータ143の立上りにてS/H回路140は動作するもので
ある。

上述の如き実施例のデイジタルVTRにあっては特別にパ
イロツト信号用の記録領域を設けることなく、かつ記録
される情報データに何ら悪影響も与えることなく、良好
なトラツキングが行えるものである。

また別途トラツクや固定ヘツドを設ける必要もなく、消
去ヘツドを回転ヘツドにすれば回転ヘツドのみでデイジ
タルVTRを構成できテープ走行上の負荷を著しく軽減で
きるものである。

尚、上述に実施例に於いては３トラツクを１つの単位と
してf₁,f₂,f₃,f₄を順次クロツクランインに周波数多重
する構成としたが、トラツキング制御用パイロツト信号
としてはこれに限られたものではない。

例えばヘツドHA,HFによりf₁を、ヘツドHC,HDによりf₂を
記録し、再生時にはヘツドHB,ヘツドHEにより得られるf
₁成分とf₂成分とをレベル比較してトラツキング制御を
行う手法に本発明を適用しても同様の効果が得られるも
のである。

また、実施例では隣接する３トラツク全てにパイロツト
信号を記録しているが、３トラツク中両端のトラツクの
みにパイロツト信号を記録しても同様のトラツキング制
御が行えるものである。

また、トラツキング制御は複数のヘツドの再生信号を混
合した信号を用いて行ったが、例えばヘツドHA,ヘツドH
Fの再生信号を択一出力した信号から分離したf_B成分
と、ヘツドHC,ヘツドHDの再生信号を択一出力した信号
から分離したf_A成分とを比較する構成とすることも可能
である。この場合S/Hタイミングを双方で若干ずらすこ
とによりパイロツト信号を記録する期間を短縮すること
ができる。

また、f₁,f₂,f₃,f₄のリフアレンス信号の発生順序は記
録時と同じとしたが、例えば記録時f₁→f₂→f₃→f₄のロ
ーテーシヨンであればf₁→f₄→f₃→f₂とすることも可能
で、この場合反転アンプ138,スイツチ139は不要とな
る。

〈発明の効果〉 以上、説明した様に本発明の方法によれば特別に専用の
記録手段や記録領域を設けることなく、かつ情報データ
に何ら悪影響も及ぼすことなく各トラツクの比較的中央
よりにトラツキング制御用パイロツト信号を記録するこ
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としてのデイジタルVTRの全
体の概略構成を示す図、 第２図は本発明の一実施例としてのデイジタルVTRに置
ける磁気記録再生部の構成を示す図、 第３図は第２図の構成による磁気テープ上の記録パター
ンを示す図、 第４図は本発明の一実施例としてのデイジタルVTRの要
部の具体的構成を示す図、 第５図は各トラツクの記録パターンの例を示す図、 第６図は第４図に示すデイジタルVTRに於ける記録時の
タイミングチヤートである。 図中１は記録媒体としての磁気テープ、４は回転ドラ
ム、10A〜10Fは夫々混合回路、111はビデオ信号入力端
子、14はオーデイオ信号入力端子、19は同期付加回路、
42はスイツチング回路、43はパイロツト信号発生回路、
44はスイツチング回路、45はトラツキング信号処理回
路、46はキヤプスタン制御回路、48はキヤプスタン、10
6はf₁〜f₄発生器、108は切換回路、109はゲート回路、1
27,128は夫々混合回路、131はバントパスフイルタ、137
はコンパレータ、140はサンプルホールド回路、HA,HB,H
C,HD,HE,HFは夫々ヘツドである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上月 進 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 高橋 宏爾 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−201558（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル主情報信号及び該ディジタル主
   情報信号に比し情報量の少ないディジタル副情報信号
   を、記録ヘッドにより並列するトラックの夫々に記録す
   るディジタル信号記録方法であって、 各トラックにおいて、前記記録ヘッドによりトレースさ
   れる第１の領域に前記ディジタル副情報信号を記録し、 各トラックにおいて、前記第１の領域及びガード領域に
   引き続いて前記記録ヘッドによりトレースされる第２の
   領域に前記ディジタル主情報信号を記録する共に、 少なくとも一部のトラックについて前記第２の領域の直
   前に設けられた領域に、前記ディジタル主情報信号と同
   期したクロック−ラン−インに該クロック−ラン−イン
   に比し周波数の低いトラッキング制御用パイロット信号
   を重畳してなる信号を記録することを特徴とする ディジタル信号記録方法。