JPH07121996A

JPH07121996A - ディジタル信号再生装置

Info

Publication number: JPH07121996A
Application number: JP26870593A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Morioka; 芳宏森岡; Mutsuyuki Okayama; 睦之岡山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】再生信号のＳＮ比を飛躍的に改善し、高密度
記録においてもエラーレートを十分実用可能なレベルに
保つことができるＶＴＲを提供する。【構成】サンプリング・クロック信号を用いて再生信
号をＭビットのディジタル信号に量子化するＡ／Ｄ変換
器と、前記Ｍビットの出力信号を同期信号を基準に決め
た特定の番地に記憶し、かつ、記録媒体上の同じ信号が
繰り返して再生される毎に、同期信号を基準に決めたメ
モリ回路８上の特定の番地に記憶されているＭビットの
データを呼び出してＡ／Ｄ変換器６の出力信号と加算
し、かつ加算回数分の平均値を算出してメモリ回路８上
の特定の番地に記憶させる演算回路７と、メモリ回路８
の出力を用いて記録媒体に記録された信号のレベル検出
を行うディジタル復調回路９を具備した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気テープ、磁気ディス
クまたは光ディスクなどの記録媒体に記録されたカラー
映像信号、音声信号または各種データにより構成される
デイジタル信号を高ＳＮ比化するディジタル信号の再生
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像信号の帯域圧縮技術や高能率
符号化などディジタル信号処理技術の進歩に伴い、アナ
ログ方式のＶＴＲの発展システムとしてディジタルＶＴ
Ｒの開発が盛んに行われている。たとえば、山光長寿郎
著、「画像情報記録技術の将来ー民生用ディジタルＶＴ
Ｒー」、テレビジョン学会、Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１
０，ｐｐ１２２２〜１２２９、１９９２年や江藤、三
田、土居著、「ディジタルビデオ記録技術」に詳しく解
説されているディジタルＶＴＲである。これらは従来の
１インチ方式、ＶＨＳ（登録商標）方式または８ｍｍ方
式などを基本として改良したディジタルＶＴＲである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在、
これらのディジタルＶＴＲは記録密度の低さに問題があ
る。すなわち、近年のメタル蒸着テープやメタル塗布型
テープなどにおけるテープ性能アップにより、テープの
みの再生ＳＮ比として、ヘッド・トラック幅が５ミクロ
ンメートル以下でも十分実用的に記録再生できる様にな
ってきた。

【０００４】しかし、ＶＴＲ再生信号のＳＮ比は、テー
プノイズよりむしろヘッドアンプ回路の熱雑音などによ
り制限されており、高密度記録を阻害している。

【０００５】また、ＶＨＳ方式や８ｍｍ方式などを基本
として改良したディジタルＶＴＲにおいては、記録時お
よび再生時にヘッドがトラックを走査する直線性が悪
く、たとえば、記録時間を増加させるためにトラック幅
を５ミクロンメートルにした場合、デッキ間の互換再生
時などに再生出力が１０ｄＢ以上も低下してしまい、再
生が不可能になるという課題がある。すなわち、ＶＴＲ
においては、トラック幅が１０ミクロンメートル未満の
ものはなく、トラック幅を５ミクロンメートル以下にす
るにはＳＮ比向上のブレークスルーが必要である。

【０００６】本発明はかかる点に鑑み、再生信号のＳＮ
比を飛躍的に改善し、高密度記録においてもエラーレー
トを十分実用可能なレベルに保つことができるＶＴＲを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、記録媒体より再生された再生信号より同期信号
を検出する同期信号検出回路と、サンプリング・クロッ
ク信号の位相を前記同期信号に同期させるクロック同期
回路と、前記クロック同期回路の出力であるサンプリン
グ・クロック信号を用いて前記記録媒体より再生された
再生信号をＭビット（Ｍは自然数）のディジタル信号に
量子化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器のＭビッ
トの出力信号を前記同期信号を基準に決めた特定の番地
に記憶し、かつ、前記記録媒体上の同じ信号が繰り返し
て再生される毎に、前記同期信号を基準に決めたメモリ
回路上の特定の番地に記憶されているＭビットのデータ
を呼び出して前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号と加算し、か
つ加算回数分の平均値を算出して前記メモリ回路上の特
定の番地に記憶させるディジタル信号処理回路と、前記
メモリ回路の出力信号を用いて前記記録媒体に記録され
た信号のレベル検出を行うディジタル復調回路を具備し
た構成である。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成により、記録媒体より複
数回に渡り再生されたディジタル信号を、ＰＬＬ回路な
どを用いて時間基準とする同期信号に対して一定の位相
で複数回サンプリングした後、メモリ回路で同一信号の
加算平均をとることによりＳＮ比の飛躍的な改善を図
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけ
るディジタル信号の再生装置を具現化したディジタル信
号再生回路の要部ブロック図である。

【００１０】図１において、ディジタルＶＴＲの磁気ヘ
ッドの再生信号がロータリー・トランスフォーマーなど
を通して、再生信号入力端子１より入力され、再生ヘッ
ドアンプ２に至る。ここで、再生された信号は”ハイレ
ベル１”レベル、および”ローレベル０”レベルの２値
の信号が再生されている。なお、ここで、ディジタルＶ
ＴＲのテープ／ヘッド系におけるディジタル信号の記録
容量は３０Ｍｂｐｓ、また、ＮＴＳＣ方式映像信号およ
び音声信号は３Ｍｂｐｓに圧縮され記録されているとす
る。

【００１１】この３Ｍｂｐｓの信号としては、たとえ
ば、１９９３年１０月現在標準化作業が行われているＭ
ＰＥＧ−２方式の信号を当てはめることができる。ま
た、回転シリンダは映像信号の１フレームに１回転し、
かつ、磁気テープの送り速度は５フレームで１トラック
分とすることにより、磁気テープ上の１つのトラックに
５フレーム分のディジタル信号がメモリを介して間欠的
に記録されているとする。磁気テープにおけるディジタ
ル信号の記録トラック配置を図２に示す。

【００１２】図２において、磁気テープ１２が矢印１３
の方向に走行している。また、磁気テープ１２上をトラ
ック幅が１５ミクロンメータの磁気ヘッド１４が矢印１
５の方向に走査し、記録時にはトラック幅が１０ミクロ
ンメータのディジタル信号記録トラックを形成し、再生
時にはディジタル信号記録トラック上を走査しディジタ
ル信号を再生する。ここでは、磁気ヘッド１４のトラッ
ク幅HTWは、磁気テープ１２上の記録トラック幅の１．
５倍とし、隣接トラックの記録アジマスとはお互いに逆
アジマスの関係となる様に磁気ヘッドのアジマス角度を
設定する。また、磁気テープの幅ｗは1/4インチとし、
記録トラックが磁気テープ走行方向１３となす角度θを
６度とする。

【００１３】前述した様に、１本のトラックには、５フ
レーム、すなわち、１０フィールド分のディジタル映像
信号が、図２に示すＦo1、Ｆe1、Ｆo2、Ｆe2、・・・Ｆ
o5、Ｆe5のごとく記録されている。ただし、Ｆo1は５つ
のフレームのうちの１番目フレームの奇数フィールドで
あること、また、Ｆe1は５つのフレームのうちの１番目
フレームの偶数フィールドであることを意味する。そこ
で、磁気テープが１本のトラック分の長さだけ矢印１３
の方向に走査する時間ｔ_trackは、10／59.94＝0.167
［秒］となる。

【００１４】一方、記録トラック上の信号アジマス角度
と等しいアジマス角度を持った磁気ヘッドは、回転シリ
ンダの１回転、すなわち、2/59.94＝0.0333［秒］毎に
そのトラック上を走査するので、(1.5・HTWーHTW)/HTW＝
0.5より、記録トラック幅全体の信号をエンベロープ獲
得率１００％で約５回は繰り返し再生することができ、
この繰り返し再生信号を加算利用できる。エンベロープ
獲得率が７０％以上でよいならば、繰り返し再生による
加算回数をより大きくすることができる。

【００１５】図１に示すように、再生ヘッドアンプ２に
おいて約６０ｄＢ程度の増幅が行われた再生ＲＦディジ
タル信号は、同期信号検出回路３に入力し、同期信号が
分離される。この同期信号検出回路３において検出され
た同期信号はサンプリング・クロック同期回路４に入力
し、連続的に発生するサンプリング・クロックの位相を
同期信号の時間軸基準に対して一定に制御する。なお、
同期信号の検出は非常に重要であり、ひとたび同期信号
が検出できれば、シリンダ回転に対して一定位相で発生
させる同期信号検出ゲート信号を用い、より検出精度を
高めることができる。また、サンプリング・クロック周
波数は、ディジタル信号の最高繰り返し周波数の２倍に
設定する。

【００１６】一方、再生ヘッドアンプ２の出力である再
生ＲＦディジタル信号は、遅延回路５においてタイミン
グ調整をされた後、Ａ／Ｄ変換器６に入力され、サンプ
リング・クロック同期回路４の出力であるサンプリング
・クロックにより１０ビットに量子化され、この量子化
データ（その１）は演算回路７を通過してメモリ回路８
の決められたアドレス上に一時的に記憶される。

【００１７】ここで、磁気ヘッドが磁気テープより同じ
信号トラック上を２回走査し、同じ信号を複数回再生す
る場合を考える。すなわち、前述した信号を再び再生
し、前述の動作を行い量子化データ（その２）を得る。
そして、この量子化データ（その２）は、前回メモリ回
路８上に一時的に記憶した量子化データ（その１）と算
術加算を行い算術平均をとり、再びメモリ回路８内の決
められたアドレス上に一時記憶する。

【００１８】以上の単純な動作、すなわち、磁気テープ
より複数回に渡り再生されたＲＦディジタル信号を、同
位相で複数回サンプリングした後、メモリ上で同一信号
の加算平均をとるという動作によりＳＮ比の飛躍的な改
善を行うことができる。ここで、ＶＴＲの典型的なＲＦ
系の信号およびノイズの周波数特性を示した図３を用い
てその原理を説明する。図３において、横軸は周波数で
あり、縦軸はレスポンスである。Ｃtapeは、磁気ヘッド
の再生効率を含んだ磁気テープの信号出力を表す。Ｎta
peは、磁気ヘッドの再生効率を含んだ磁気テープのノイ
ズ出力を表す。Ｎsysは、磁気ヘッドおよび再生ヘッド
アンプ回路の熱雑音を表す。

【００１９】Ｃtapeが大きい領域ではＮtapeも大きい。
しかし、Ｃtapeが小さい領域ではＮtapeも小さく、この
領域ではトータルノイズＮtotalは、Ｎsysにより制限さ
れているのが現状である。ＶＴＲ設計において、一般に
議論されるＣＮ比は、ＣtapeとＮtotalの比であり、Ｓ
Ｎ比はＣＮ比を使用するＲＦ帯域に渡り積分した平均値
である。そこで、ＳＮ比は、低域および高域における低
ＣＮ比の悪影響を受け、中域でＣＮ比が良いにもかかわ
らず、低い値となる。すなわち、従来のテープ／ヘッド
系では、テープの持っている潜在的な優れたＣＮ比を引
き出し活用することができない。

【００２０】しかし、本実施例においては、前述した様
に、１トラックに５フレーム分の信号が記録されている
ので、再生ＲＦディジタル信号を同位相で複数回サンプ
リングし算術平均を取ることは容易である。そこで、特
に、Ｎsysを低減することができる。２回走査の算術平
均をとるとＮsysを約３［ｄＢ］低減し、３回走査の算
術平均をとるとＮsysを約４．７［ｄＢ］低減し、Ｎを
整数として、Ｎ回走査の算術平均をとるとＮsysを10・lo
g10（Ｎ）［ｄＢ］低減することができる。

【００２１】そこで、特に、低域と高域のＣＮ比を改善
できるので、総合ＳＮ比を大きく改善し、エラーレート
を低減できる。本実施例において、ヘッドのトラック幅
を記録トラック幅の約１．５倍に設定すると、Ｎを３回
から５回に設定することは容易であり、最大約７ｄＢの
ＣＮ比改善が可能となる。

【００２２】さて、図１において、以上の様に算術平均
によりＳＮ比が改善されたメモリ内の量子化データはデ
ィジタル復調回路９に入力し”ハイレベル１”および”
ローレベル０”の信号検出が行なわれる。ディジタル復
調回路９の出力信号は、誤り訂正回路１０に入力し誤り
訂正が行われる。その後、ディジタル信号は出力端子１
１より出力され、映像信号、音声信号または、各種デー
タに復号される。

【００２３】次に、本発明の第２の実施例について、図
４を参照しながら説明する。図４において、光ディスク
１６の各トラックに記録されたディジタル信号は、矢印
１７の方向に再生されていくとする。本実施例において
は、各トラックは光ディスク１６の回転中心１８より円
周方向に円周状に閉じた形で独立して形成されている
が、回転方向にらせん状に連続する様にトラックが形成
されている場合について基本的に同じである。

【００２４】本実施例においても、第１の実施例と同様
に、同じトラックを複数回再生して得たＲＦディジタル
信号を、図１における入力端子１に入力することによ
り、再生信号のＳＮ比を飛躍的に向上することができ
る。以下の信号処理は、第１の実施例と同様である。

【００２５】次に、本発明の第３の実施例について、図
５を参照しながら説明する。図５では、第１の実施例の
ＶＴＲにおいて１つの記録トラック上に記録された信号
を２つの磁気ヘッドが複数回再生する場合についての構
成例について説明する。

【００２６】まず、第１の磁気ヘッドおよび第２の磁気
ヘッド（図示せず）の再生信号が、それぞれ、第１の入
力端子２０及び第２の入力端子２１より入力される。２
つの入力信号は、それぞれ第１の再生ヘッドアンプ２２
および第２の再生ヘッドアンプ２３において増幅された
後、それぞれ第１の同期化サンプリング回路２４および
第２の同期化サンプリング回路２５において再生同期信
号に同期した位相を持ったサンプリング・クロックによ
り１０ビットに量子化される。ここで、第１の同期化サ
ンプリング回路２４および第２の同期化サンプリング回
路２５は、それぞれ、図１において点線で囲んだ同期化
サンプリング回路ブロック１９を表している。

【００２７】次に、第１の同期化サンプリング回路２４
および第２の同期化サンプリング回路２５の出力である
２系統の量子化信号は、それぞれ、２つのバッファー回
路２６および２７において適切な遅延を与えられ、それ
ぞれ同じ再生信号が同じタイミングで演算回路２８に入
力される。演算回路２８では、第１の実施例において説
明した原理により２つの入力信号を加算平均し、再生デ
ィジタル信号のＳＮ比を改善することができる。演算回
路２８の出力はメモリ回路８において一定期間記憶さ
れ、そのままディジタル復調回路２９に出力される。

【００２８】また、ここで、メモリ回路８に記憶された
信号は、第１の実施例と同様に演算回路２８で再び再生
された信号と加算平均された後、ディジタル復調回路２
９に出力することによりＳＮ比をさらに改善することが
可能である。ディジタル復調回路２９の出力は、誤り訂
正回路３０に入力され、誤り訂正が行われた後、出力端
子３１より出力される。

【００２９】なお、本発明の大きな特徴は、ディジタル
信号の再生に際して、サンプリング・クロックの位相を
再生された同期信号に対して一定に保ちつつ、算術平均
を取るところにあり、本実施例で説明した構成例以外の
構成にも適用可能である。たとえば、同期信号検出やＰ
ＬＬ回路をディジタル方式としてＡ／Ｄ変換器の後に配
置した構成に適用することができる。また、複数の磁気
ヘッドや光ヘッドからの複数の再生信号に本構成の信号
処理を行うことによりＳＮ比の改善を行うこともでき
る。

【００３０】また、本発明は、磁気テープ、ハードディ
スクまたは光ディスクだけでなく、ＩＳＤＮやＢ−ＩＳ
ＤＮなど電線や光ケーブルを使用する一般の信号伝送シ
ステムに適用してもその効果を発揮することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の様に、磁気テープや光ディスクな
どの記録媒体より複数回に渡り再生された同一のＲＦデ
ィジタル信号を、ＰＬＬ回路などを用いて時間基準とす
る同期信号に対して一定の位相で複数回サンプリングし
た後、メモリ上で同一信号の加算平均をとることにより
ＳＮ比の飛躍的な改善を図れる。そこで、現在は実現不
可能なトラック幅が５ミクロンメートル以下の狭トラッ
ク記録ＶＴＲなどが実現可能となる。

【００３２】また、磁気テープや光ディスクの記録密度
を極めて高くするとともに実用信頼性も向上することが
可能となるので、記録時間の長時間化、記録容量の増
大、記録メディアの小型化による記録再生機器の小型化
などが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における要部ブロック図

【図２】本発明の第１の実施例における記録トラックパ
ターンを示す図

【図３】本発明の第１の実施例におけるＣＮ比改善効果
を示す図

【図４】本発明の第２の実施例における記録トラックパ
ターンを示す図

【図５】本発明の第３の実施例における要部ブロック図

【符号の説明】

２再生ヘッドアンプ３同期信号検出回路４サンプリング・クロック同期回路５遅延回路６Ａ／Ｄ変換器７演算回路８メモリ回路９ディジタル復調回路１０誤り訂正回路１２磁気テープ１３磁気テープの走行方向１４磁気ヘッド１５磁気ヘッドの走査方向１６光ディスク１７光ディスクの記録ディジタル信号の再生方向１８光ディスクの回転中心１９、２４、２５同期化サンプリング回路２２、２３再生ヘッドアンプ２６、２７バッファー回路２８演算回路２９ディジタル復調回路３０誤り訂正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 20/14 ３４１Ｂ 9463−5Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上に記録されたディジタル信号を
複数回再生する磁気再生装置において、前記記録媒体よ
り再生された信号より同期信号を検出する同期信号検出
回路と、サンプリング・クロック信号の位相を前記同期
信号に同期させるクロック同期回路と、前記クロック同
期回路の出力であるサンプリング・クロック信号を用い
て前記記録媒体より再生された信号をＭビット（Ｍは自
然数）のディジタル信号に量子化するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器のＭビットの出力信号を前記同期信号
を基準に決めた特定の番地に記憶し、かつ、前記記録媒
体上の同じ信号が繰り返して再生される毎に、前記同期
信号を基準に決めたメモリ回路上の特定の番地に記憶さ
れているＭビットのデータを呼び出して前記Ａ／Ｄ変換
器の出力信号と加算し、かつ加算回数分の平均値を算出
して前記メモリ回路上の特定の番地に記憶させるディジ
タル信号処理回路と、前記メモリ回路の出力信号を用い
て前記記録媒体に記録された信号のレベル検出を行うデ
ィジタル復調回路を具備したディジタル信号再生装置。
【請求項２】クロック同期回路は、位相同期ループ（Ｐ
ＬＬ）方式の同期回路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。
【請求項３】サンプリング・クロックの周波数は、ディ
ジタル復調回路より復調されたディジタル信号の最高繰
り返し周波数の２倍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。
【請求項４】Ｎを１６以上の整数として、サンプリング
・クロックの周波数はディジタル復調回路より復調され
たディジタル信号の基本クロック周波数のＮ倍以上であ
り、１サンプリング周期をＮで均等に割った期間毎に位
相がゼロとなるＮ個のサンプリング・クロックを持ち、
前記Ｎ個のサンプリング・クロックより最も前記同期信
号の再生位相に近いものを選択する位相同期ループであ
ることを特徴とする請求項２記載のディジタル信号再生
装置。
【請求項５】同期信号は”ハイレベル”と”ローレベ
ル”を組み合わせて構成されており、再生時に同期信号
およびその前後の信号を選択するゲート信号により抜き
出された後、同期信号に変換され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。
【請求項６】同期信号は”ハイレベル”と”ローレベ
ル”を組み合わせて構成されたバースト状の信号であ
り、再生時に同期信号およびその前後の信号を選択する
ゲート信号により抜き出された後、帯域通過フィルタに
入力され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。
【請求項７】記録媒体は磁気テープであり、前記磁気テ
ープをその円周上に約１９０度に渡り巻き付けた回転シ
リンダと、前記回転シリンダの円周上にほぼ１８０度対
称に取り付けられていて前記磁気テープ上を斜めに走査
して記録トラックを形成する２つの磁気ヘッドと、前記
磁気ヘッドが１つのトラック上を複数回走査する様に前
記磁気テープの走行速度を制御するテープ送り速度制御
回路を具備した請求項１記載のディジタル信号再生装
置。
【請求項８】記録媒体はディスク状記録媒体であり、前
記ディスク状記録媒体の信号記録面に円周状に形成され
た信号トラックに記録された特定データ群を複数回再生
する様に前記ディスク状媒体および前記ディスク状媒体
の再生デバイスの位置関係を制御する制御回路を具備し
た請求項１記載のディジタル信号再生装置。
【請求項９】ディスク状記録媒体は光ディスクであるこ
とを特徴とする請求項８記載のディジタル信号再生装
置。
【請求項１０】ディスク状記録媒体はハードディスクで
あることを特徴とする請求項８記載のディジタル信号再
生装置。
【請求項１１】ディスク状記録媒体はフロッピーディス
クであることを特徴とする請求項８記載のディジタル信
号再生装置。
【請求項１２】記録媒体上に記録されたディジタル信号
を２個の再生デバイスにより再生する磁気再生装置にお
いて、前記記録媒体より第１の再生デバイスにより再生
された信号より同期信号を検出する第１の同期信号検出
回路と、連続的に発生するサンプリング・クロック信号
を前記同期信号に同期させる第１のクロック同期回路
と、前記第１のクロック同期回路の出力である第１のサ
ンプリング・クロック信号を用いて前記記録媒体より再
生された信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ
変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号を前記同
期信号を基準に決めたメモリ回路上の特定の番地に記憶
するメモリ回路と、前記記録媒体より第２の再生デバイ
スにより再生された信号より同期信号を検出する第２の
同期信号検出回路と、連続的に発生する第２のサンプリ
ング・クロック信号を前記同期信号に同期させる第２の
クロック同期回路と、前記クロック同期回路の出力であ
るサンプリング・クロック信号を用いて前記記録媒体よ
り再生された信号をディジタル信号に変換する第２のＡ
／Ｄ変換器と、前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号を前
記同期信号を基準に決めた前記メモリ回路上の特定の番
地に加算平均して記憶させる前記メモリ回路と、前記メ
モリ回路の出力信号を用いて前記記録媒体に記録された
信号のレベル検出を行うディジタル復調回路を具備した
ディジタル信号再生装置。