JPS6129063B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオ信号形式のような所定形式に
よるPCM方式信号記録再生装置、特に利用され
るビデオテープレコーダ、磁気テープ等の記録・
再生手段によるバラツキに対応しうるようにした
ものに関する。

一般に、PCM方式によりアナログ信号をデイ
ジタル信号に変換して、磁気テープ等の記録媒体
に記録する際、変換されたデイジタル信号はもと
のアナログ信号に比し周波数占有帯域が大幅に広
がることが知られている。例えば周波数帯域０〜
20KHzの通常のステレオ・オーデイオ信号をPCM
方式でデイジタル信号に変換した場合、1MHz以
上の周波数帯域を必要とするので、記録再生手段
として代表的なものにビデオテープレコーダ（以
下VTRと略記する）が使用されている。

第１図はVTRを使用したPCM方式信号記録再
生装置の概略図を、第２図は各部の動作を説明す
る電圧波形を示している。

第１図において、１は例えばマイクに接続され
る入力端子、２はローパスフイルター、３はサン
プル・ホールド回路、４はアナログ・デイジタル
変換器（以下AD変換器と略記する）、５はメモリ
ー、６は変調側同期信号発生回路、７はビデオア
ンプであつて、これらで変調信号処理系（記録
系）が構成されている。

８はVTRである。

９は信号分離回路、１０はメモリー、１１はデ
イジタル・アナログ変換器（以下DA変換器と略
記する）、１２はサンプル・ホールド回路（以下
SH回路と略記する）、１３はローパスフイルタ
ー、１４はバツフアアンプ、１５は出力端子、１
６は復調側同期信号発生回路であつて、これらで
再生側信号処理系（再生系）が構成されている。

上記構成による動作は次の通りである。

アナログ信号Soは入力端子１を経てローパス
フイルター２により帯域制限され、更に変調側同
期信号発生回路６において水晶発振器の発振周波
信号の分周により得られた信号S₁に応答してSH
回路３で標本化され信号S₂として出力される。

信号S₂はAD変換器４において変調側同期信号
発生回路６に関連して得られる信号のタイミング
でｎビツトのパラレルデイジタル信号S₃₁，S₃₂…
に変換されてそのまま或いはシフトレジスタ等に
よつてシリアル（直列）に変換され変調側同期信
号発生回路６によつて形成されたタイミングパル
スである信号に応じてメモリー５へ入力する。な
お、パラレルデイジタル信号S₃₁，S₃₂…のシリア
ルへの変換は、変調側同期信号発生回路６によつ
て上記変換のタイミングのために信号のｎ倍の周
波数で形成される信号に応じて実行するようにす
ることができる。

メモリー５に書き込まれた信号は変調側同期信
号発生回路６によつて形成された信号S₄に応じ
て、読み出されて信号S₅が得られる。

なお、以上ではアナログ信号Soとして片チヤ
ンネルについて述べたが、他のチヤンネルについ
ても同様にメモリー５に書き込まれ、これらチヤ
ンネルの信号が交互に読み出されるようすること
ができる。

この信号S₅はビデオアンプ７において、変調側
同期信号発生回路６からの信号に応じて複合映像
信号（ビデオ信号）S₆の垂直同期信号ａ−ｂ、水
平同期信号ａ−ａ、等化パルスａ−ｃ、等を除い
た映像信号部分ａ−ｄにデータであるデイジタル
信号として与えられる。

このようにして、ビデオ信号の映像信号部に信
号S₅が与えられる信号S₇がビデオアンプ７の出力
として得られ、これがVTRに供給されて記録さ
れる。

再生時には、VTRからの再生信号即ち信号S₇
は信号分離回路９において、復調側同期信号発生
回路１６へ供給される同期信号S₉とメモリーへ供
給されるデータS₈とに分離される。

復調側同期信号発生回路１６は信号分離回路９
からの同期信号から垂直同期区間を検出して位相
制御部（PLL）を制御して再生に必要なクロツク
を形成し、又水平同期パルスの周波数の信号を、
水平同期パルス、等化パルス、垂直同期パルスか
ら形成し、これによつて位相制御部を制御して、
再生に必要なクロツクを形成する。

データS₈は再生側同期信号発生回路１６からの
信号で読み取りメモリー１０へ書き込まれる。

メモリー１０から読み出されたデータはシフト
レジスタ等によつて直列形式（シリアル）から並
列形式（パラレル）に変換されて信号₁₀，S₁₀…
が得られる。

この信号₁₀，S₁₀…は、復調側同期信号発生回
路１６からの信号のタイミングによつて等間隔で
DA変換装置１１に入力されて、ここで復調側同
期信号発生回路１６からの信号のタイミングでデ
イジタル・アナログ変換が実行される。

このDA変換装置１１の出力である信号S₁₁は
SH回路を通して復調側同期信号発生回路１６か
らの信号₁₂に応じて巾とタイミングを規定され
PAMである信号S₁₃が得られる。

信号S₁₃はローパスフイルター１３を通してア
ナログ信号S₁₄として得られ、更にはバツフアア
ンプ１４により増巾され出力端子１５に出力され
る。

なお、１７はビデオ信号の出力端子、１８はビ
デオ信号の入力端子である。

本発明はこのようなPCM方式信号記録再生装
置における信号分離回路に関する。

第３図は、PCM方式信号記録再生装置におけ
るビデオ信号の一形式例の一水平同期区間の波形
を原理的に示す説明図である。ここで、fpnはフ
ロントポーチ、ａ−anは水平同期信号、bpnはバ
ツクポーチ、Pnは頭出し信号、CnはPCMデータ
即ちデイジタル信号、Pnは白基準信号に相当す
る。なお、このようなビデオ信号の形式について
は、特願昭53−29070「PCM方式記録再生方式」
に提案されている。

所がVTRから再生される実際の再生信号であ
るビデオ信号（再生ビデオ信号という。）は、使
用するVTRの性能により方形波的ではなく一般
的には、第４図に示すように、変形したものとな
る。なお、第４図において第３図に相当するとこ
ろは同一符号で示している。

このような再生ビデオ信号からPCMデータ
（デイジタル信号）を分離する場合、再生ビデオ
信号を予め設定した基準に対して大小判定するこ
とにより信号を得ることにより実現される。即
ち、第５図中ａのレベルで示される直流レベルを
基準にして再生ビデオ信号の大小判定を行うこと
により、例えば第６図中Saで示す波形の信号を
得、これをPCMデータとして利用する。

第６図中Seで示す波形の信号は、データ打抜
用パルスであつて、このパルスの立上がりのタイ
ミングで上記波形Saについて、“１”，“０”の判
定を行うのに利用する。従つて、この波形Seの
立上りは、波形Saのデータ反転位置の丁度中間
に位置するようにされているものである。

波形Sa及びSeにジツター成分がない又は非常
に小さい場合波形SaとSeとは±1/2ビツト期間の
許容誤差まであればデータ抜取による誤りは起ら
ないが、実際にはジツター成分があるためにこれ
よりもう少し狭い範囲の許容誤差に抑えられなけ
れば誤りを生じることになる。

所が、一般には再生ビデオ信号ａに相当するレ
ベルで正しく分離することは困難である。なぜな
らば、VTRの違いによつて波形にバルツキ例え
ば信号レベルの相違等があるため、第５図中のｂ
又はｃに相当するレベルで再生ビデオ信号を判定
し分離することになる場合が生じる。この場合、
分離されて得たPCMデータは例えば第６図中Sb
又はScに示す波形の信号となるため、許容誤差
はいちじるしく小さく抑えられなければならなく
なり、ジツターを含む実際の信号については誤り
率が増加する。

この事は、再生ビデオ信号の波形のバラツキに
相応して分離のための判定レベルを最適値にでき
れば、誤り率の低減に役立つことを意味する。

そこで、本発明は、判定レベルが最適値乃至そ
れに近いはを検出する手段の提供を目的とする。

PCM方式信号記録再生装置においては採用さ
れる変調方式では一般的にはNRZ（nonreturn−
to−zero）信号であり、一般的にこの場合の波形
はデータ転送レートの1/2，1/3，…1/nの周波数
の基本波成分と高調波を含んでいる。なお、ここ
でNRZ信号は“０”又は“１”をランダムに取り
得るものとする。

そして、上記第６図中Saに示す波形のよう
に、デユーテイが正確な方形波は偶数次高調波を
含まないものとなるためそれぞれの基本波に奇数
次高調波を伴つた周波数成分からなり、従つて周
波数スペクトルは例えば第７図で示される。な
お、_Tは入出力時（ビデオ信号形成時）のデー
タ転送レートの周波数に相当する。

この事は、デユーテイが正確なNRZ信号は転送
レートの周波数成分及びその高調波成分を含まな
いことを意味する。

所が、上記第６図中Sb，Scに示す波形のよう
に、デユーテイが正確でない方形波は基本波の偶
数次高調波をも含むものとなり、第７図における
ような_T及びそれの高周波にデイプを生じるこ
とがない。即ち転送レートの周波数成分及びその
高周波成分が含まれる。、なお、偶数次高調波の
成分の大小はデユーテイのずれ方に関連して変化
する。

従つて、NRZ信号の基本波の最高周波数の偶数
次高調波、換言すればデータ転送レート又はその
整数倍の周波数の成分を検出することは、第６図
中Sc，Sb又はSaに示される波形であるか否かに
関連する情報を得ることになる。

この事は、再生ビデオ信号を判定レベルを基準
として大小判定して“０”又は“１”に分離して
得る分離信号について、その基本波の最高周波数
の偶数次高調波成分換言するとデータ転送レート
又はその整数倍の成分の大小を検することにより
最適の判定レベルで分離されるかどうかを判定す
ることができる。即ち、分離信号中のデータ転送
レート又はその整数倍の周波数成分が極小を示す
とき、最適の判定レベルで分離が実行されたと見
ることができる。

本発明はこの原理に基づいてデータの分離のた
めに判定レベルの最適値を検出する手段を提案す
るもので、以下にその一実施例である最適レベル
検出部の回路を示す第８図を参照しながら説明す
る。

信号分離回路９に含まれる比較器９′は、例え
ばVTRから再生された再生信号（再生ビデオ信
号に相当する。）を判定レベルＥに対する大小を
判定して“０”又は“１”に分離して出力（分離
信号Ｓ）する。ここで、再生信号に対して判定レ
ベルＥが第５図中のｂ，ｃ又はａのいずれかに相
当するかにより、分離信号は第６図中のSb，Sc
又はSaのような波形となる。

この分離信号はコンデンサC₁で直流分を阻止
され、抵抗R₂を通じて同調用トランスT₁に導入
される。このトランスT₁の１次側とコンデンサ
C₂とは転送レート周波数_Tに同調するよう同調
回路を構成されている。

このトランスT₁の２次側に選択的に得られる
転送レート周波数_T成分は、トランジスタＴ_r1
を含む増巾回路で増巾される。増巾された信号が
コンデンサC₃，ダイオードD₁，D₂及びコンデン
サC₄よりなる整流回路で整流されてコンデンサ
C₄に充電される。コンデンサC₄に並列の抵抗R₇
は十分に大きい負荷抵抗とすると、コンデンサ
C₄にはピーク値が充電されることとなる。この
抵抗R₇に得られる電圧は、上記分離信号Ｓにお
けるデータ転送レート周波数成分が小さい程小さ
いなり、ひいては判定レベルが最適判定レベルで
あつて第６図中Saに示すようなデユーテイの正
確な波になると最小となるため、判定レベルＥが
最適判定レベルであるかに関連する情報を得るこ
とが可能である。

この電圧に相応して報知手段により量的報知例
えばアナログ的表示，デイジタル的表示等を行な
わせるように構成しておき、比較器９′の判定レ
ベルＥを可変手段例えば可変低抗VRで変化する
ことにより、上記電圧が最小となる点を量的報知
例えばアナロ的表示から読み取ることにより、最
適判定レベルの検出及びセツトを実現することが
できる。なお、この電圧に関連して上記判定レベ
ルを最適判定レベル方向に制御する帰還ループを
設け、例えば上記電圧が最小になつたときの判定
レベルに保持させることにより自動的に最適判定
レベルにセツトすることも可能である。

又、データ転送レート周波数成分の検出回路構
成は、上記実施例に限定されるものではなく、所
定の周波数又はそれを中心とする或る帯域の成分
を検出する公知の検出手段を用いることができる
のは理解される。

一般にパルス幅τを一定に保ちパルス間隔Ｔを
大きくすると多数のスペクトラム成分が生じその
振幅の包絡線はsinx／ｘ（ｘ＝ｎ〓〓／Ｔ）で表
わされ、極限としてＴを無限大とすると単一矩形
パルスの連続周波数スペクトラムが得られる。そ
して＝ｎ／τ（ｎは整数）の周波数成分は０（零） である。

この事は矩形パルスのパルス幅が予め定められ
た単一乃至複数を取り得るような系にあつては、
パルス幅の比が単純である場合には周波数成分が
０（零）であるような周波数がありうることを意
味する。このような系のパルス幅をτ₁，τ₂，…
τ_nとし、 τ₀＝τ_１／ｘ_１＝τ_２／ｘ_１＝…＝τ_ｎ／ｘ_ｎ（但
しｘ_nは整数） なるτ₀がある場合、_０＝１／τ_０及びその整数倍の 周波数のスペクトルムは０（零）となる。

例えば、PCM方式により得られるデイジタル
的信号が単純なパルス幅の系列τ₀，２₀，３τ
₀，又は２τ₀，３τ₀，４τ₀，であるとすれば
＝１／τ_０と、その整数倍の周波数成分は０（零）で ある。

従つて、上記パルス幅τ₁，…τ_nの矩形波パル
スをそれぞれ取り得るようにした系の信号を媒体
を通じて伝送、記録再生等した信号について判定
レベルで大小比較して“０”又は“１”に分離す
るような場合があり、分離して得られる分離信号
の周波数成分として＝１／τ_０とその整数倍を含む ときは、分離信号ではパルス幅が元のものと異な
つたものとなつていることが原因の一つと考えら
れる。従つて、この判定レベルを変化させて分離
信号中の＝１／τ_０の周波数成分或いはそれを中心 とする或る帯域で成分が減少ないしは０になるよ
うにすれば、パルス幅が元のものと極めて近いか
一致していると考える根遽とするに役立つ。

それ故、伝送、記録再生等の系のためにジツタ
ー成分やレベルシフト等が信号に生じるような場
合、この信号から分離して得た分離信号の周波数
成分のうち＝１／τ_０、それの整数倍又はそれらを 中心とする所定帯域の成分が少ないのを検出した
ことをもつて上記判定レベルが最適のもの即最適
判定レベルであると決定することができる。

この事から、本発明は上記NRZ信号の他の信号
についても適用できることも理解される。

本発明によれば、叙上のように或る信号を判定
レベルを基準として０又は１に分離して得たデイ
ジタル的信号の周波数成分により判定レベルの良
否についての情報を得ることができるため、判定
レベルの調整に有効に利用でき、ひいては分離の
不適による誤り率の増加を抑えることができ、
PCM信号処理において極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はPCM方式信号記録再生装置の概略構
成図を、第２図は同上の動作を原理的に説明す
る。各部波形図を示し、第３図及び第４図は同上
において採用される信号形式及び採用された信号
のアイパターンを説明する図を示し、第５図及び
第６図は信号の分離のための判定レベル及び分離
後の信号の波形を示す説明図を、第７図はPCM
信号のスペクトル図を、第８図は本発明の一実施
例の構成図をそれぞれ示す。 ９：信号分離回路、９′：比較器、T₁：トラン
ス、Ｔ_r1：トランジスタ、D₁及びD₂：ダイオー
ド、C₄：コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アナログ信号をPCM方式により変換して得
   るデイジタル信号をビデオ信号形式等のような所
   定形式の信号の設定区間に挿入して記録し又再生
   された再生信号からデイジタル信号を得てこれか
   らアナログ信号に戻すようにしたPCM方式信号
   記録再生装置において、 上記再生信号からデイジタル信号を得るための
   信号分離回路に含まれてなり上記再生信号を判定
   レベルを基準として０又は１に分離してデイジタ
   ル的信号を得る手段の出力であるデイジタル信号
   についてデータ転送レート又はその整数倍の周波
   数成分の特定周波数成分の検出情報に関連して上
   記判定レベルが適当であるか否かの目安に役立ち
   得る情報を得る手段を有することを特徴とする
   PCM方式信号記録再生装置。