JPS62285592A - 映像信号記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、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、ビデオテープレツ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
ーク型、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５Ｂ、　５９゜６０、６Ｌ　６２および可変抵抗
６３．６４より成るマルチバイブレーク形のＦＭ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クで搬送波を直接発振させ、こ
れを映像信号で変調してＦ　Ｍ　−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（ａｌに示したような関係に
ある一種の■（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６
６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変調波はへフド
６７により再生されスイッチ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（ｂｌ
　輌示すように、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７
２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」中用省三テレビジ
ョン学会誌第３４巻第１２号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のもで、これはＦＭ変調
器とＦＭ復調器の両方で発生する。回路梼成や回路部品
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。変調器やリミタの
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（ｆ　ｃ）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（ａｌ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６信号中に大きく混入し
てきて大きなビート妨害を生ずる。（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（ｆ　ｃ）が高く設
定されるため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。

ｆ　ｃ　＞　１．５　ｆ　ｍ　　　　　　　　　　−四
回−（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ｌ−ＦＭ記録方弐の第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
よってシフタを生ずる。このジッタは再生信号に時間軸
変動を与え、特にカラ−７君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ょリジング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 本発明は、入力信号をＦＭして記録、再生する場合に、
デジタル信号形態で周波数変調する手段を存する第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変動補正手段を
有する第２の系とから成るものである。

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、人力信号は端
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ｔａｎ−’や５ｉｎ−’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１　　　　　　　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 ％式％ 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器カスベクトルであり
、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のローバンド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ｆ　ｃ　＜　１．５　ｆ　
ｍ　　　　　　　　　−・−＝−−−−（３１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
波数偏移）ｆｄの情報と束算器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は入力θに対し、ｃｏｓ　θ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し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１
６と９０°移相器１５に至り、９０°移相器１５の出力
はまた除算器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大入力ａ　ｓｉｎ　θである
とすると９０°移相器１５の出力はａ　ｃｏｓ　θであ
り商をとればｔａｎ　θとなり振幅環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ｊａｎ　−’のテーブルを出力すればよく
、ＲＯＭなどで構成される。求まりた瞬時位相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２
０に出力される。

第４図に示した復調器はｊａｎ　　回路を用いたが、入
力ＦＭ信号を高速ＡＧＣ（自動利得側？ａｌｌ）を用い
て振幅を一定にし、５ｉｎ−“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コ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４Ｉで作
られた安定な基準信号から続出クロック発生器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。なお続
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を経てヘット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
えられるとヘッド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４
２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フ）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をする第２の系と
から構成しているので、映像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図は零発第５図は本癲明
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。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第３図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）映像信号をディ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、ディ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
   の時間軸変動補正手段を有する第２の系とから構成する
   ことを特徴とする映像信号記録再生方法。
2. （２）映像信号をＡＤ変換し、ディジタル周波数変調し
   たのちＤＡ変換する第１の系で記録し、再生された信号
   をＡＤ変換し、ディジタル信号形態で逆三角函数を用い
   て復調するとともにディジタルメモリを用いて時間軸変
   動を除去し、ＤＡ変換する第２の系より再生信号を得る
   よう構成した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。
3. （３）ベースバンドの複合カラー信号をディジタル信号
   に変換して第１の系および第２の系により記録再生する
   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。
4. （４）ベースバンドの複合カラー信号に含まれる最大周
   波数ｆｍとするとき、キャリア周波数ｆｃをｆｃ≦１．
   ５ｆｍなる関係に設定してディジタル周波数変調する第
   １の系とディジタル信号形態で逆三角函数を用いて復調
   するとともにディジタルメモリを用いて時間軸変動を除
   去する第２の系とから構成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。