JPH0748874B2

JPH0748874B2 - 映像信号記録再生方法

Info

Publication number: JPH0748874B2
Application number: JP61128659A
Authority: JP
Inventors: 雅夫富田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPS62285592A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ビデオテープレコーダなどの信号の記録再生
装置における映像信号記録再生方法に関するものであ
る。

従来の技術映像信号のように直流成分を含む信号を、磁気テープの
ように振幅変動の多い伝送系を通す場合、一般には信号
を周波数変調（FM）して伝送するのが有効であるとされ
ている。事実、ビデオテープレコーダにおける映像信号
の記録にはほとんどFMが用いられているのは周知の通り
である。

現在、ビデオテープレコーダに使用されているFM変調器
およびFM復調器ははアナログ信号形態で処理されるもの
であり、その方式も変調器に無安定マルチバイブレータ
型、復調器にパルスカウント型が広く用いられている。
第７図にそれらの一構成例を示す。破線枠で囲まれた記
録系51は入力端子52に与えられた映像信号を、コンデン
サ53,54,55、トランジスタ56,57、抵抗58,59,60,61,62
および可変抵抗63,64より成るマルチバイブレータ形のF
M変調でFMし、その出力を記録増幅器65で増幅する。FM
変調器はマルチバイブレータで搬送波を直接発振させ、
これを映像信号で変調してFM−RF信号をトランジスタ57
のコレクタに得るもので、接点Ｐの入力電圧と出力の発
振周波数が第８図（ａ）に示したような関係にある一種
のＶ（電圧）−Ｆ（周波数）変換器である。可変抵抗64
は搬送周波数を設定するものであり、63はFM変調のバラ
ンスを調整するものである。記録増幅器65の出力である
FM変調波は記録再生切換スイッチ66を経て磁気ヘッド67
により磁気テープ68に記録される。磁気テープ68に記録
されたFM変調波はヘッド67により再生されたスイッチ66
を介して再生系69の再生増幅器70に与えられ増幅され
る。リミタ71、遅延回路72、EXOR回路73およびローパス
フィルタ74はFM復調器を形成する。その動作は第８図
（ｂ）に示すように、リミタ出力である振幅一定のFM波
（イ）に対し一定時間遅延させた信号（ロ）を遅延回路
72により作り、両信号のEXORをとることにより、（ハ）
に示すようなパルス密度信号に変換し、ローパスフィル
タ74で信号成分（ニ）を取り出し、出力端子75に映像信
号出力を得ている。このように従来、映像信号の記録再
生にはFM変復調が用いられ、その信号処理はアナログ形
態で行なわれていた。（例えば「ビデオ信号の記録と再
生」中川省三テレビジョン学会誌第34巻第1102−1110ペ
ージ参照）発明が解決しようとする問題点上述したような従来のアナログ変復調器を用いて映像信
号を記録する場合、２つの大きな問題点がある。その第
１は再生して得られた復調信号帯域中に変調信号以外の
ビート成分が現われる。この不要なビート成分は再生画
像中に目障りなノイズとなって現われ画質を劣化させる
大きな原因の一つとなっている。特にベースバンドの複
合カラー信号の場合が顕著で、輝度信号の高域側に周波
数間挿多重（インタリーブ）されたカラー信号のエネル
ギーが非常に強く、画面に縞模様となってビート成分が
現われる。ビート成分の発生原因は種々あるが、主なも
のとして次の三つが挙げられる。その一つは、映像信号
と変調信号間の相互漏洩によるもので、これはFM変調器
とFM復調器の両方で発生する。回路構成や回路部品の配
置、配線により軽減できるが、完全には無くすことがで
きずアナログ処理での一つの宿命となっている。第２に
回路系のひずみ、特に偶数次ひずみによるものであり、
変調器では第６図に示した可変抵抗63によるバランス調
整が不十分な場合や経時変化を起こした場合に発生し、
復調器でもリミタ71のバランスが悪いと発生する。アナ
ログ回路ではこのため微妙な調整を必要とする。第３は
復調動作機構によるものであってパルスカウンタ形の復
調器では避けることができない問題である。第９図を用
いてその妨害を説明する。変調器やミリタのバランスが
良ければ、復調器の出力にはもとのキャリア成分（fc）
はなくなり、2fc,4fcを中心とするサイドバンドスペク
トルが現われる。周知のようにFMでは第１サイドバンド
だけでなく高次のサイドバンドも含まれるので２逓倍さ
れたFM信号の下側帯波が復調された映像信号帯域中に混
入してきていわゆるモアレ現象のビートを生ずる。第８
図（ａ）は、入力映像信号の最大周波数fmに近いところ
にキャリアfcをもってきた場合の例で、図から明らかな
ように２倍のキャリアの下側帯波が映像信号中に大きく
混入してきて大きなビット妨害を生ずる。（ｂ）は入力
信号の最大周波数fmに対し、キャリアを２倍に選んだ場
合の例であり、この場合には２逓倍によるキャリアの下
側帯波でもとの映像信号中に降りてくる成分は非常に小
さくなっている。しかしながらキャリア（fc）を高く設
定しなければならないため、FM信号の伝送（記録再生
系）には広帯域が必要である。

一般に、映像信号のFM記録再生における２逓倍によるビ
ートの許容限は最大周波数fmの第２下側波がもとの映像
信号帯域に入らない程度が目安とされており、この場合
キャリア周波数は次式の関係に選ばれる。

fc1.5fm ……（１）つまり（１）式よりfcを下げることは不可能であり、fc
を高く選べば伝送系が広帯域となり高価なものとなって
しまうという問題があった。

第８図の例では映像信号にカラー信号が含まれていない
が輝度信号の高域部分にエネルギーの強いカラー信号が
重畳された複合カラー信号であればビート成分の影響が
さらに顕著となるのは明らかである。

従来例のようなダイレクトFM記録方式の第２の問題点は
ジッタ補正である。周知のようにビデオテープレコーダ
の伝送系は回転体の回転むらやテープの振動などによっ
てジッタを生ずる。このジッタは再生信号に時間軸変動
を与え、特にカラー信号はその位相に情報をもつため何
らかの形でジッタ補正をしないと再生画面に色がつかな
い。現在普及している家庭用VTRではカラー信号を低域
に変換して記録することによりジッタの影響を受けにく
くするなどの考慮が払われている。しかしながらダイレ
クトFM方式ではカラー信号は高域部になるためジッタの
影響を受けやすく、これを除去するような補正方法をア
ナログ回路で実現するのは困難であり、できたとしても
回路が複雑で高価なものとなっていた。

問題点を解決するための手段本発明の映像信号記録再生方法は、映像信号をディジタ
ル信号形態で周波数変調する周波数変調手段を有する第
１の系と、ディジタル信号形態で復調する手段と時間軸
変動を補正する手段とを有する第２の系とから成り、複
合カラー信号を記録・再生する方法であって、前記第１
の系は、デジタル化された入力信号に変調指数およびキ
ャリア周波数の情報を与えて演算器にてデジタル演算
し、前記演算器出力を積分し、前記積分出力に対して周
波数変調波を発生し、前記第２の系は、周波数変調され
たデジタル信号とこれを90゜移相した信号に対して除算
を施し、逆三角関数回路を用いて周波数変調波の瞬時位
相を算出し、前記瞬時位相を微分器にて微分するデジタ
ル信号形態の周波数復調手段にて復調されたディジタル
復調信号に対して、デジタルメモリを用い時間軸変動に
追随した書き込みクロックと固定の読出しクロックとに
より時間軸変動を補正することを特徴とするものであ
る。

作用入力信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号形態で
FMすることにより、変調信号と被変調信号間の相互漏洩
を皆無にすることができるとともにバランスのための微
妙な調整を削除できる。また、デジタル信号形態で逆三
角函数を利用した復調を行なうことにより、パルスカウ
ント形復調器で発生するような２逓倍下側帯波成分のベ
ースバンドへの漏れ込みを除去することができるととも
にFM変調波と復調信号の相互漏洩やアンバランスによる
ひずみ発生なども回避することができ、比較的狭い帯域
でもって高品質な記録再生を可能にする。さらに再生系
でディジタルメモリを利用し、ディジタル信号形態で時
間軸変動を補正することができるため複合カラー信号に
対しても有効な記録再生を可能ならしめるものである。

実施例以下、本発明の一実施例について図面とともに説明す
る。第１図は本発明の原理的構成図であり、入力信号は
端子１に与えられADコンバータ２によりデジタル信号に
変換される。ADコンバー２で時間軸、振幅軸とも離散的
な値に変換された信号はデジタル周波数変調器３により
FM変調される。FM変調器３は、入力された信号に変調指
数およびキャリア周波数の情報を与えデジタル演算によ
り直接FM変調波を発生するものである。デジタル変調さ
れた信号は記録再生系（破線で示す）を経て逆三角函数
復調器４に導かれる。逆三角函数復調器４はデジタル信
号形態で処理され、入力された変調信号の瞬時位相をta
n^-1やsin^-1など逆三角函数を用いて求め、その瞬時位相
から元信号を復調するものである。復調されたデジタル
信号は時間軸補正器37に導かれ、ディジタルメモリの書
込クロックを時間軸変動に追随したものとし、読出しク
ロックを一定周波数の信号とすることにより時間軸変動
が除去された信号が得られる。この信号はDAコンバータ
５によりアナログ信号に戻され出力端子６に出力され
る。

第１図の構成において変復調はいずれもデジタル信号形
態で行なわれる。したがってベースバンド信号とFM変調
波信号間の漏洩は全くない。つまりアナログ式の場合の
ように電源やグランドラインを通じての相互影響や直接
とび込みによってビートが発生することは全くない。ま
たバランス調整の微妙なズレによってひずみを発生する
心配も皆無であり、その経時変化もほとんど生じない。

逆三角函数を用いた復調は、FM変調波を示す式Ｆ（_nT）＝cos〔２πfcT＋２πf_dV_i（_nT）θ｛（_ｎ−１）Ｔ｝〕
……（２）から直接変調信号を出力するよう演算するわけであるか
ら、アナログ式パルスカウント形復調器で生じたような
２逓倍キャリアの下側帯波が変調信号ベースバンド帯域
内に落ち込みモアレ妨害を発生するようなことはない。
第２図は逆三角函数復調器の復調出力スペクトルであ
り、入力最大周波数fmに近いキャリア周波数fcを選んで
もビート妨害が生じることはない。これはFM変調波を狭
帯域の伝送系で伝送できることを意味している。換言す
ればモアレ妨害を受けないローバンドFMが可能である。
したがって本発明によればキャリア周波数fcを次式の関
係のように選ぶことが可能 fc1.5fm ……（３）となるのである。

第３図、第４図は、デジタル変調器および逆三角函数復
調器の構成例である。第３図において端子７に与えられ
た映像信号入力は変調指数を決めるデビエーション（周
波数偏多）fdの情報と乗算器８により乗算され、キャリ
ア周波数fcの情報と加算される。この信号は加算器10と
遅延回路11により積分され、変調信号の瞬時位相θを出
力する。12はθに対し、cosθを発生する回路でROMなど
を用いて構成される。したがって端子13には瞬時位相θ
に対応した正弦波、つまり映像信号入力の瞬時振幅に応
じて周波数が変化するFM出力が得られる。これを式で表
現すれば（２）式のFM波となる。

第４図において端子14に与えられたFM波は除算器16と90
゜移相器15に至り、90゜移相器15の出力または除算器16
に加えられる。90゜移相器15は入力信号の位相を90゜変
化させる回路でヒルベルト変換器が用いられる。今、FM
入力がa sinθであるとすると90゜移相器15の出力はa c
osθであり商をとればtanθとなり振幅項ａが相殺され
た形となる。これを逆三角函数回路17を通せば瞬時移相
θが求まる。すなわち逆三角函数回路17は与えられるデ
ータに対するtan^-1のテーブルを出力すればよく、ROMな
どで構成される。求まった瞬時位相θは遅延回路18およ
び差演算器19により微分され、第３図に示した変調器と
は逆の操作で映像信号が復調され端子20に出力される。

第４図に示した復調器はtan^-1回路を用いたが、入力FM
信号を高速AGC（自動利得制御）を用いて振幅を一定に
し、sin^-1回路を用いて復調することもできる。この場
合、90゜移相器は必要ない。もちろんキャリア逓倍のビ
ート成分を生じない効果は同じである。

第５図は時間軸補正器の構成例である。復調されたディ
ジタル映像信号はメモリ38に一時記憶される。この場
合、ADコンバータに加えるサンプル周波数およびメモリ
38への書き込みクロックは例えば入力映像信号のバース
トにロックし入力の時間軸変動に追随した信号を書込ク
ロック発生器39により得る。すなわち再生された映像信
号はΔｔなる時間軸変動を伴なっているが、再生バース
ト信号をもとに発生させたサンプル周波数および書込ク
ロックも同様の時間軸変動を伴なっているため、再生カ
ラー信号と書込クロックは常に一定の位相関係を保つこ
とになる。したがって、メモリのアドレスも再生カラー
信号も全く同じ時間軸変動をもつことになって、メモリ
38へ書き込まれた時点で時間軸変動は打消されてなくな
ることになる。そこで基準信号発生器41で作られた安定
な基準信号から読出クロック発生器40で発生される読出
クロックによりメモリ38から読出せば時間軸変動の除か
れたカラー映像信号が得られる。なお読出クロックはDA
変換器のクロックとしても与えられるよう構成してい
る。このように第５図の実施例ではディジタル処理によ
って時間軸変動を補正することができ、補正範囲が広く
温度変化や経時変化、外乱などに対し安定な性能を得る
ことができ、ダイレクトFM記録方式を可能とする。

第６図は、本発明による一実施例を示す構成図である。
端子21に与えられた映像信号はADコンバータ22によりデ
ジタル信号に変換されエンファシス回路23でエンファシ
スされる。エンファシスはFM伝送系における三角雑音
（この場合、映像信号の高域雑音）の影響を少なくする
ため映像信号の高域エネルギーが小さくことを利用して
高域をもちあげておく。（複合カラー信号の場合はカラ
ー信号成分のため小さめに設定する）エンファシスされ
た信号はW/Dクリップ回路24によりホワイトおよびダー
ク部分がクリップされ周波数変調器25に加えられFMされ
たあとDAコンバータ26でアナログ信号に戻される。この
FMアナログ信号は記録増幅器27、切換スイッチ28を経て
ヘッド29、テープ30により記録される。スイッチ28が再
生モードに切り換えるとヘッド29で拾われた信号は再生
増幅器31で増幅され、ADコンバータ32によりデジタル信
号に変換される。これはFM復調器33によって逆三角函数
を利用して復調され、エンファシス特性と逆の周波数特
性をもつデエンファシス回路34を経て時間軸補正器42に
より時間軸が補正されたのちDAコンバータ35によりアナ
ログ信号に戻され、端子36に再生映像信号を出力するこ
とになる。この実施例では記録系でデジタル信号形態で
のFMを行ない、再生系で逆三角函数復調を行なっている
ため変復調過程での映像信号とFM波の漏洩やひずみに対
する問題がなく、またFMキャリア周波数を入力信号最大
周波数の1.5倍以下に選ぶことができ、かつ時間軸補正
も容易に行なえるのでカラー信号を含む映像信号をダイ
レクトFM記録することができるのでテープ、ヘッド系の
記録帯域が狭くて済み、小規模で高品質な再生画像を得
るVTRが実現できる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明はデジタル信号
形態で周波数変調する手段を有する第１の系とデジタル
信号形態で逆三角函数を用いて復調する手段と時間軸変
動を除去するための時間軸補正手段を有する第２の系と
から構成しているので、複合カラー信号の記録再生など
で問題となるビート成分の発生や時間軸変動が大幅に軽
減されるという優れた効果が得られる。その効果により
VTRにおいては画質の大幅向上を実現することができ
る。

また、本発明を用いると入力信号の最大周波数に対して
キャリア周波数1.5倍以下に選ぶことができるため狭帯
域で高画質なVTRを実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成図、第２図は本発明による
復調出力のスペクトル図、第３図は本発明に用いるデジ
タル周波数変調器の一実施例の構成図、第４図は本発明
に用いる逆三角函数復調器の構成図、第５図は本発明に
用いる時間軸補正器の一実施例の構成図、第６図は本発
明を磁気記録再生装置に応用した実施例の構成図、第７
図は従来のFM変復調回路の回路図、第８図はそれらの動
作原理図、第９図は復調器のスペクトル図である。２……ADコンバータ、３……デジタル周波数変調器、４
……逆三角函数復調器、５……DAコンバータ、9,10……
加算器、８……乗算器、11……遅延回路、12……cos θ
発生器、15……90゜位相器、16……除算器、17……逆三
角函数回路、18……遅延回路、19……差演算回路、37…
…時間軸変動補正器、38……メモリ、39……書込クロッ
ク発生器、40……読出クロック発生器。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０４Ｎ 5/922 9/804 9/808

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号をディジタル信号形態で周波数変
調する周波数変調手段を有する第１の系と、ディジタル
信号形態で復調する手段と時間軸変動を補正する手段と
を有する第２の系とから成り、複合カラー信号を記録・
再生する方法であって、前記第１の系は、デジタル化された入力信号に変調指数
およびキャリア周波数の情報を与えて演算器にてデジタ
ル演算し、前記演算器出力を積分し、前記積分出力に対
応して周波数変調波を発生し、前記第２の系は、周波数変調されたデジタル信号とこれ
を90゜移相した信号に対して除算を施し、逆三角関数回
路を用いて周波数変調波の瞬時位相を算出し、前記瞬時
位相を微分器にて微分するデジタル信号形態の周波数復
調手段にて復調されたディジタル復調信号に対して、デ
ジタルメモリを用い時間軸変動に追随した書き込みクロ
ックと固定の読出しクロックとにより時間軸変動を補正
することを特徴とする映像信号記録再生方法。
【請求項２】複合カラー信号に含まれる最大周波数をfm
とするとき、キャリア周波数fcをfc≦1.5fmなる関係に
設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
映像信号記録再生方法。