JPS6249794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、映像信号をPCM変調することで形
成されるデジタル映像信号を伝送する際に、伝送
されるデジタル映像信号の直流成分をなるべく零
とするようにしたものである。 本願において、伝送とは送信側及び受信側の双
方を含むものとする。VTRの場合は、磁気テー
プを介して、記録側から再生側へ信号が伝送され
ることとなる。 直流成分を零とすることは、伝送されるデジタ
ル映像信号中に“１”と“０”とが交互に存在す
る信号波形とすることである。このような処理
は、“０”又は“１”が長く続くことによる受信
（又は再生）側の同期抽出の困難さを回避し、受
信（又は再生側）においてデータ分離を正しく行
なううえで必要である。デジタル映像信号伝送装
置の一例として、回転磁気ヘツドによつてデジタ
ル映像信号を磁気テープに記録し、再生するデジ
タルVTR（ビデオテープレコーダ）がある。デ
ジタルVTRにおいては、回転トランスを介して
磁気ヘツドに記録信号（デジタル信号）を供給す
ると共に、回転トランスを介して磁気ヘツドから
再生信号を取り出している。回転トランスの周波
数特性は、第１図に示すようなバンドパス特性を
持つているので、第２図Ａに示すようなNRZI信
号を回転トランスを介して磁気ヘツドに供給した
とき、第２図Ｂに示すように記録電流波形が歪ん
でしまう。磁気記録は、飽和記録をしているため
に、磁化反転するところの電流の反転量が小さい
と、第２図Ｃに示すように再生信号の出力が小さ
くなつてしまう。その結果、再生信号にノイズが
含まれている場合にノイズと区別してデータを振
幅分離するのを誤るおそれが強くなる。NRZI方
式以外にRZ方式、位相変調方式を用いるときに
は、上述の問題点がかなり解決されるけれども、
伝送帯域が広がつてしまう問題が生じる。また、
再生信号に同期したクロツクを抽出する必要があ
るので、１ビツト毎又は数ビツト毎に必ず再生信
号の磁化反転が存在している必要がある。このよ
うな理由で記録信号が直流分（低域成分）を持た
ないことが望ましい。 このような点から、データの１ワードのビツト
長より長いビツト長のコードを用いて、このコー
ドのうちで“１”と“０”とがなるべく交互に存
在するコードに上記のデータの１ワードを対応さ
せるブロツクコーデイングの方法が提案されてい
る。しかし、これは、帯域がもとのものより広が
る欠点がある。また、他の方法としてデジタル映
像信号と擬似ランダム系列例えばＭ系列とをエク
スクルーシブオアゲートに供給することにより、
統計的に直流成分を除去するもの（スクランブル
と呼ばれる）が提案されている。この方法は、記
録帯域が増加しないという利点がある。しかし、
どのような擬似ランダム系列を選択しなければな
らないかの選択基準があるわけでなく、実際の効
果がどの程度得られるかが予測できない欠点があ
る。 本発明は、上述の従来の問題点を解決したもの
である。本発明は、デジタル映像信号が水平相関
及び垂直相関を有していることに注目して確実に
低周波成分除去の効果を得られるようにしたもの
である。 以下、本発明の一例について説明すると、第３
図に示すように１水平区間（1H）分の映像信号
のデータDA₁と時間的に次の1H分のデータDA₂と
を考える。夫々が１サンプル分に相当する
A₁B₁C₁……の各ワードからなるデータDA₁と同
様にA₂B₂C₂……の各ワードからなるデータDA₂
との間には、垂直相関が存在するので、（A₁≒
A₂）（B₁≒B₂）（C₁≒C₂）……と考えられる。第４
図に示すように入力端子１からのデジタル映像信
号が1H遅延回路２及びインバータ３に供給さ
れ、この1H遅延回路２及びインバータ３の出力
がマルチプレクサ４により混合され、出力端子５
に取り出される。 1H分のデータDA₂が入力端子１から直列に供
給されるタイミングでは、出力端子５に（A_1
2B_{1 2}C_{1 ２}……）とデータDA₁の１ワードとデ
ータDA₂の反転された１ワードとが交互に存在す
るデータが現れる。この出力端子５に現れる信号
が記録される。前述のようにデータDA₁及びDA₂
の間で垂直相関が存在することにより記録される
デジタル信号は、“１”又は“０”のみが１ワー
ド以上続くことがなくなり、低周波成分の除去さ
れたものとなる。 また、デジタル信号の1H分のデータには、水
平相関が存在しているので、隣り合うワードが互
いに等しいものと考えられる。つまり、データ
DA₁を例にとると、（A₁≒B₁）（C₁≒D₁）（E₁≒
F₁）……の関係が成立している。従つて第５図に
示するように、マルチプレクサ４に入力デジタル
映像信号とこれがインバータ３により反転された
ものを供給し、マルチプレクサ４により両者から
交互に１ワードずつを取り出して直列化すれば、
出力端子５からは、（A_{1 1}C_{1 １}……）となる
デジタル映像信号を取り出すことができる。この
出力は、“１”又は“０”のみが１ワード以上続
くことがないもので、低周波成分が除去されたも
のである。また、1H遅延回路２を必要としない
利点がある。 また、NTSC方式のカラー映像信号をデジタル
化する場合には、色副搬送周波数（ｆ_sc）の３倍
（3f_sc）又は４倍（4f_sc）のサンプリング周波数
（ｆ_s）を用いることが多い。このようなデジタル
カラー映像信号に対して本発明を適用する場合に
は、色副搬送波の位相を考慮した方が良い。垂直
相関を利用する場合では、色副搬送波の位相が
1H毎に逆相となるので、2H毎に存在する２つの
ラインの一方と他方のインバータ３を介したもの
とをマルチプレクサに供給するようになされる。
水平相関を利用する場合では、（ｆ_s＝3f_sc）のと
きで３サンプルを１組とし、（ｆ_s＝4f_sc）のとき
で４サンプルを１組とし、３サンプル又は４サン
プル毎にデータを反転するようになされる。 前述の説明では、垂直相関が或るラインと次の
（又はその次の）ラインとの間に存在しているも
のとしている。しかし、飛び越し走査を行なつて
いるので、最も垂直相関の強い組は、或るライン
に対し空間的に隣り合つたラインといえる。従つ
てこの空間的に隣り合つたラインの一方のデータ
と他方のラインのデータに関して上述の処理を行
なえば効果的である。NTSC方式のカラー映像信
号をデジタル化するときは、１フレームのライン
数が525本であるから、第１フイールドを262ライ
ンとし、第２フイールドを263ラインとし、サン
プリング周波数（ｆ_s）を色副搬送周波数（ｆ_s
ｃ）の３倍（3f_sc）又は４倍（4f_sc）に選定す
る。従つて1Hのサンプル絵素数は下記の表のよ
うになる。

【表】 このようにしてカラー映像信号をデジタル化し
た場合、あるラインと空間的にその1H下に位置
する前のフイールドのラインとは、サンプル絵素
数及び色副搬送波の位相関係（同相又は逆相）が
同一のものとなる。このことは、サンプリング周
波数ｆ_sを（3f_sc）又は（4f_sc）の何れに選んでも
成立する。従つて上述のような関係を満足する１
組のラインの一方のデータとその他方のデータの
反転されたものをマルチプレクサ４に供給すれば
良い。また、デジタルカラー映像信号を1H遅延
回路及びインバータに供給する前に１フイールド
メモリーに供給し、あるラインと空間的に1H下
に位置する前のフイールドのラインとが時間的に
連続するような処理がなされる。再生側では、記
録時と同様の関係で反転されているデータを元に
戻し、その後に１フイールドメモリーによつても
との時間関係にデジタルカラー映像信号を戻すよ
うになされる。 また、垂直相関又は水平相関を利用すると共
に、擬似ランダム系列を使うようにしても良い。
第６図に示す本発明の他の実施例では、シフトレ
ジスタ回路６により凝似ランダム系列例えばＭ系
列MSを発生させ、入力端子１からのデジタル映
像信号とＭ系列MSとをエクスクルーシブオアゲ
ート８に供給し、1H遅延回路２を介されたデジ
タル映像信号とＭ系列MSとをエクスクルーシブ
オアゲート９に供給し、更にエクスクルーシブオ
アゲート８の出力をインバータ３により反転し、
この反転したものとエクスクルーシブオアゲート
９の出力とをマルチプレクサ４により混合するよ
うにしたものである。 シフトレジスタ回路６に端子７からのリセツト
パルスが供給され、その初期状態が設定されるよ
うになされる。このシフトレジスタ回路６は、第
７図に示すように構成される。第７図において、
d₁〜ｄ_kは、夫々１ビツトタイムの遅延素子を示
し、この遅延素子d₁〜ｄ_kが直列接続され、終段
の遅延素子d₁から出力が取り出される。この出力
端と各遅延素子の段間とから導出されたタツプが
h₀〜ｈ_kで示される係数器に接続される。ｈ_kは、
スイツチSW₂を含む枝路である。係数器h₀の出力
と係数器h₁の出力とが（mod.2）の加算器（エク
スクルーシブオアゲートで実現される）に供給さ
れ、この加算器の出力と係数器h₂の出力とが加算
器に供給されるようにして順次帰還ループが構成
される。入力端から加えられスイツチSW₁を介さ
れた入力とスイツチSW₂を介された帰還ループの
出力とが加算器に加えられてこの加算器の出力が
初段の遅延素子ｄ_kに加えられる。 かかるシフトレジスタ回路においてスイツチ
SW₁は、各遅延素子d₁〜ｄ_kに初期値を与える期
間でリセツトパルスによりオンとされ、この期間
でスイツチSW₂は、オフとされ、次にスイツチ
SW₁がオフ、スイツチSW₂がオンとされ、これ以
後は入力を加えなくとも帰還回路を通じて各遅延
素子d₁〜ｄ_kに適当な値が加えられる。このシフ
トレジスタ回路は、GF(2)上の多項式Ｈ（ｘ）に
対応しており、各係数器h₀〜ｈ_kは、０でないも
ののみが結線される。 Ｈ（ｘ）＝ｈ_kｘ^k＋ｈ_k-1ｘ^k-1＋……h₂x²＋h₁x＋
h₀ そしてシフトレジスタ回路の遅延素子d₁〜ｄ_k
の初期状態のひとつでも“０”でないと、その出
力がある周期をもつ。そしてＨ（ｘ）として原始
多項式を用いたシフトレジスタ回路から発生する
系列がＭ系列（或いは最大長周期系列）と呼ばれ
る。Ｍ系列の周期ｎは、シフトレジスタの段数を
ｋ段とするとき、（ｎ＝２^k−１）である。Ｍ系列
の一周期には、“０”が２^k-1−１個、“１”が２^k
-1個含まれ、Ｍ系列の一周期で“１”が連続する
長さは最大ｋ個であり、“０”が連続する長さは
最大（ｋ−１）個である。また、この原始多項式
Ｈ（ｘ）に応じて構成されたシフトレジスタ回路
６から発生する１周期分のＭ系列は、
〔ｘ^２ｋ−１−１／Ｈ（ｘ）〕の除算（mod.2）の商に
対応したもの となる。 上述の構成において、1Hの最初のタイミング
で端子７からのリセツトパルスがシフトレジスタ
回路６に供給され、このリセツトパルスの期間で
スイツチSW₁がオンとされると共に、スイツチ
SW₂がオフとされ、各遅延素子d₁〜ｄ_kの初期状
態が全て“１”とされ、その後スイツチSW₁がオ
フとされると共に、スイツチSW₂がオンとされ
る。そして、1H内のデジタル映像信号と同期し
たＭ系列MSが発生する。 このように、擬似ランダム系列によつてスクラ
ンブルをかければ、一層確実に低周波成分の除去
を行なうことができる。また、水平相関を利用す
る場合に擬似ランダム系列によるスクランブルを
併用しても良い。第８図は、その場合の構成を示
すもので、入力端子１からのデジタル映像信号と
シフトレジスタ回路６からのＭ系列MSとがエク
スクルーシブオアゲート１０に供給され、このエ
クスクルーシブオアゲート１０の出力及びこれが
インバータ３で反転されたものがマルチプレクサ
４に供給される。マルチプレクサ４の出力端子５
に低周波成分が除去された記録信号を得ることが
できる。 また、デジタル映像信号を記録する場合、記録
帯域が十分でなく多チヤンネルで記録することが
行なわれる。第９図は多チヤンネル例えば２チヤ
ンネルでデジタル映像信号を記録するときの記録
パターンを示すものである。回転２ヘツド形
VTRの２個の磁気ヘツドの夫々を２チヤンネル
磁気ヘツドの構成とする。一方の磁気ヘツドが磁
気テープ１１を摺接することによつて２本の隣接
する記録トラツク１２ａ及び１２ｂが同時に形成
される。デジタル映像信号の１サンプル（１ワー
ド）を８ビツトとすると、そのうちの上位の４ビ
ツトが記録トラツク１２ａとして直列に記録さ
れ、そのうちの下位の４ビツトが記録トラツク１
２ｂとして直列に記録されるようになされる。こ
のような多チヤンネル記録に対して本発明は適用
して好適である。即ち、上位４ビツトと下位４ビ
ツトとを比較した場合、上位４ビツトは、比較的
変化が少ない低周波成分であるから、垂直或いは
水平相関が下位の４ビツトに比して強い。従つて
この上位４ビツトに関して本発明を適用し、第４
図或いは第５図と同様の構成における入力端子１
に上位４ビツトを供給し、出力端子５に現れる記
録信号を記録トラツク１２ａとして磁気テープ１
１に記録すれば良い。また、下位の４ビツトは、
高周波成分であり、垂直或いは水平相関が弱いの
で、そのまま記録トラツク１２ｂとして記録する
か、又は擬似ランダム系列でスクランブルを行な
つて記録すれば良い。 更に、多チヤンネル記録の他の例として３チヤ
ンネル記録が考えられる。つまり、１サンプルを
９ビツトとすると、上位３ビツト、中位３ビツ
ト、下位３ビツトというように分けて記録され
る。このようにすると、上位３ビツトは、２チヤ
ンネルのときよりも更に相関性が強くなるので、
本発明を適用して頗る効果的である。また、中
位、下位の各３ビツトは、高周波成分であり、相
関性が弱いと考えられるので、２チヤンネルの場
合と同様に扱えば良い。 なお、以上の説明では、デジタル映像信号を記
録する場合について説明したが、再生側では、デ
マルチプレクサ、インバータ等を用いてもとのデ
ジタル映像信号に戻せば良い。また、NTSC方式
以外のPAL方式のデジタルカラー映像信号に対
しても本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転トランスの周波数特性を示す図、
第２図は回転トランスを介してNRZI信号を記録
するときの説明に用いる波形図、第３図はデジタ
ルカラー映像信号の説明に用いる略線図、第４図
は本発明の一例のブロツク図、第５図は本発明の
他の例のブロツク図、第６図は本発明の更に他の
例のブロツク図、第７図はシフトレジスタ回路の
ブロツク図、第８図は本発明の他の例のブロツク
図、第９図は本発明を多チヤンネル記録のVTR
に適用するときの説明に用いる記録パターンの図
である。 １は入力端子、２は1H遅延回路、５は出力端
子、６はＭ系列を発生するシフトレジスタ回路で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 映像信号をPCM変調することで形成される
   デジタル映像信号を伝送する際に、上記デジタル
   映像信号のうちの垂直相関又は水平相関のある２
   組のデジタル映像信号のうちの一方の“１”と
   “０”とを反転させ、反転しない他方のデジタル
   映像信号と上記反転させたデジタル映像信号とを
   直列化して伝送するようにしたデジタル映像信号
   伝送装置。 ２ 垂直相関又は水平相関のある２組のデジタル
   映像信号のうちの一方のデジタル映像信号の上位
   の数ビツトのみについて“１”と“０”とを反転
   させるようにした特許請求の範囲第１項記載のデ
   ジタル映像信号伝送装置。