JPH01105365A - デイジタル磁気記録再生装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力信号のダイナミックレンジをデジタル処
理ノイズリダクションによって圧縮したのちデジタル信
号として記録し、再生時には再生デジタル信号を再び上
記デジタル処理ノイズリダクションにて元のダイナミッ
クレンジに伸張するデジタル磁気記録再生装置に関する
。

〔従来の技術〕

音声信号を磁気記録再生により記録する場合、ダイナミ
ックレンジを圧縮し、再生する場合は伸張するようなノ
イズリダクション（以下ＮＲと略す）を用いて、本来磁
気テープが持っているダイナミックレンジな疑似拡張す
るような方法が従来より知られている。

特に磁気テープへ記録する信号がパルス符号質ｐｌ（以
下ＰＣＭと略す）方式の場合に本デジタルＮＲを適用す
ると、従来よりも少ないｂｉｔ数で広いダイナミックレ
ンジの音声記録が可能となる。

この−例として特開昭５９−６６２０８号が提案されて
いる。これはアナログ信号をデジタル信号に変換後デジ
タル信号処理によりダイナミックレンジを圧縮し再生時
にダイナミックレンジをデジタル信号処理により伸張し
た後、アナログ信号に変換する方式である。

以下上記方式の基本動作を第２図〜第３図を用いて説明
する。

第２図にデジタル信号処理によるダイナミックレンジ圧
縮回路を示す。２５はＰＣＭ信号化された音声信号が入
力される端子、２６は除算回路、２７は検波回路であり
除算回路２６の出力信号を検波し振幅情報信号を出力す
る。２８は圧縮されたＰＣＭ信号が出力される端子であ
る。以下第２図の伝達関数を求め、入力端子２５から入
力されま た信号が対数で−に圧縮される動作を説明する。

いま端子２５より入力されるＰＣＭ信号の振幅値をＸ、
除算回路２６より出力されるＰＣＭ信号の振幅値をｙと
すると、検波回路２７からは値ｙが出力されることにな
るので、圧縮回路の出力端子２８には、 ｙ＝ｘ／ｙ　　　　　・・・・・・・・・（１）従って
　　　”ｆ＝ｎ−・・・・・・・・・＋２１なる振幅の
信号が出力されることになる。（２）式の両辺の対数を
とると 臆ｙ−−！−瞳Ｘ　・・・・・・・・・（３）となるの
で、この圧縮回路は入力信号の振幅な対数でＩに圧縮す
ることがわかる。

次に検波回路は、第３図に示すように、ディジタル信号
で表わされる値の絶対値をとる絶対値回路３０と、絶対
値回路３０の出力を振幅情報に変換するための低域通過
形フィルタ（以下ＬＰＦと略す。）３１で構成されてい
る。

第４図にデジタル信号処理によるダイナミックレンジの
伸張回路の基本構成を示す。第４図において３３はダイ
ナミックレンジの圧縮されたＰＣＭ信号が入力される端
子、３５は乗算回路である。

端子３３より入力されたＰＣＭ信号は検波回路３４によ
り振幅を検波された後乗算回路３５に入力される。乗算
回路で端子６３からの信号を検波回路３３の出力信号を
掛算して端子３６に信号な出３　・ 力する。

以下第４図の伝達関数を求め、入力端子３３から入力さ
れた信号が対数で２倍に伸張される動作を説明する。い
ま端子３３より入力されるＰＣＭ信号の振幅値をＸ、乗
算回路３５より出力される振幅値をｙとすると検波回路
３４からは値ｙが出力されることになるので伸長回路の
出力端子３６には ｙ＝ｘ２　　　　　・・・・旧・・（４）なる振幅の信
号が出力されることになる。（４）式の両辺の対数をと
ると ｋｇ　７　＝　２　ｋｇ　ｘ　　−−−・・・−・−＋
５１となるので、この伸張回路は入力信号の振幅を対数
で２倍に伸張する動作を行なうことになる。上記従来例
では、アナログ方式のＮＲと比較して、外付は回路の大
幅な削減ができると共に、素子ばらつきや経時変化によ
る特性劣化等がなく、常に同一の特性が得られるという
特長を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例のデジタル磁気記録再生装置では、４　・ エラー発生時のデジタルＮＲ伸張動作については述べら
れていない。

一般にデジタル磁気記録再生装置では、再生時に、テー
プ上のゴミ、キズ等により、データの読み取りエラーを
発生する。

エラー発生の少ないものに対しては、エラー訂正処３ｍ
によｚてデータは復元されるが、エラー量が大きい場合
は、エラー訂正しきれない。したがって、このまま再生
してしまうと、第１７図に示す様に、雑音を発生してし
まう。そこで雑音を軽減するたの第１８図、第１９図に
示す様に、エラー発生期間のみを前値ホールドする手段
、エラー発生期間の前後を直接近似する手段等が考えら
れている。

しかし、上記前値ホールド及び直線近似した補正波形に
は、高調波成分が含まれており、デジタルＮＲで伸張し
た場合、検波に誤検波を生じ、誤伸張してしまう問題を
生ずる。

ここで検波とは、第５図に示す様に入力信号波形を第６
図に示す様に絶対値変換し、その波形ビ−ク値な検波レ
ベルとし、この検波レベルに応じて、ＮＲが伸張動作を
する。

しかし、先にも述べた第１８図等の補正波形を、検波し
た場合、第１５図のＷＢ回路５４により高域強調され第
８図に示すごとくリンキングを発生する。次に、高域強
調された信号は、検波回路５６にて検波レベルのピーク
値を検出し、該ピークレベルに応じてＮＲの伸張動作を
行う。しかしながら上記リンギングを生じた波形をピー
ク検波した場合、ＮＲは、誤伸張してしまう。

本発明の目的は、再生時に訂正不能な符号誤りが発生し
ても、誤伸張しないデジタルＮＲを備えたデジタル磁気
記録再生装置を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、振幅検波回路
の検波帯域をエラー数に応じて切換え、エラー数が設定
値以上発生した場合は検波帯域を下げる構成とした。ま
た、高域強調回路であるエンファシス回路を含むデジタ
ルＮＲにおいては、エラー数に応じて、該エンファシス
特性を決定している係数値を切り換え、高域強調特性を
変化できる様に構成した。

〔作用〕

このような構成とすることで、エラー発生頻度に応じて
、デジタルＮＲの検波レベルの調整が行える。

また、エラー発生頻度に応じて、デジタルＮＲの高域強
調特性が切換えられる。

したがって、再生時のエラー発生が生じても、デジタル
ＮＲ誤伸張がない、再現性の良い音声が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。第１図は本発明であるデジタルノイズリダクショ
ンを用いたデジタル磁気記録再生装置の一実施例である
。１は音声入力端子である。

２は低域通過形フィルタ（以下ＬＰＦと略す。）、３は
アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤ変換器と略す。）
、４はデジタルＬＰＦ、５はデジタル・　７　・ 信号処理によるノイズリダクション（以下デジタルＮＲ
と略す。）、６はビット圧縮器であり、１０ビツトのデ
ジタル音声信号を８ビツトのデジタル音声信号に圧縮す
る。７は２０Ｍ変調器、８は記録増幅器、９は再生増幅
器、１ｏは音声出方端子、１１はＬＰＦ、１２はデジタ
ル−アナログ変換器（以下ＤＡ変換器と略す。）、１６
はデジタルＬＰＦ、１４はデジタルＮＲ（伸長器）、１
５は、１４のデジタル音声信号のデジタルＬＰＦの係数
を変えるための係数制御器、１６はビット伸張器であり
８ビツトのデジタル音声信号を１０ビツトのデジタル音
声信号に伸張する、２１は再生データのエラーを検出す
るＥＲＲ検出器、１８はＰＣＭ復調器、１９はクロック
再生器、２ｏは波形等化器、２１ａと２１ｂは記録再生
ヘッド、２２は磁気テープ、１７はエラーカウンタであ
る。

それではｇｇ１図の信号の流れを説明する。

端子１より入力された音声信号は、折り返し雑音防止用
のＬＰＦ２にて帯域制限されたあとＡＤ変換器３に入力
される。ＡＤ変換器３は９０ｄＢ以８　・ 上のダイナミックレンジの信号を扱うため１６ビツト程
度の量子化ビット数を必要とする。ＡＤ変換器３により
アナログ信号を標本化及び量子化された信号は、デジタ
ルＬＰＦ４通過後デジタルＮＲ５にてダイナミックレン
ジが圧縮され１０ビツトの信号として出力される。

デジタルＮＲ５より出方された信号は、ビット圧縮器６
にて、１０ビツトデータが８ビツトデータに圧縮されＰ
ＣＭ変調器７に入力される。ＰＣＭ変調器７に供給され
たディジタル音声信号は誤り検出・訂正のための符号化
及び変調等の処理がほどこされた後、記録増幅器へ記録
信号が送出され、磁気ヘッド２１ａ及び２１ｂにて磁気
テープ２２へ信号が記録される。

一方再生信号は、磁気ヘッド２１ａ、２１ｂより再生増
幅器９に入力される。再生増幅回路９からの出力は、波
形等化器２ｏに入力され、符号量干渉をなくし、クロッ
ク再生回路１９にてＰＣＭデータを抽出し、ＰＣＭ復調
器１８で復調される。

復調されたデータはエラー訂正が行われたのちビット伸
張器１６にてビット伸張し、デジタルＮＲ１４にてダイ
ナミックレンジを伸張する。

また復調されたデータが完全にエラー訂正できない場合
は、データ補間され以下同様にダイナミックレンジが伸
張される。

ＥＲＲ検出器２１では、ＰＣＭ復調回路１８から送信さ
れてくるデータから、訂正不能データ個数を検出し、Ｅ
ＲＲカクンタ１７にて、エラー発生頻度を計数する。

ＥＲＲカウンタ１７からは、現在の復調データの読み取
りエラー頻度を示す情報が係数制御器１５へ送出される
。上記したＥＲＲカウンタ１７は、ある一定期間を単位
として処理されるため、上記処理後にはＥＲＲカウンタ
はクリアされる。

係数制御器１５は、デジタルＮＲ１４の高域減衰回路の
ＥＭ１５２及び、高域強調回路のＷ３Ｓｉのそれぞれの
係数値を切換える。例えば訂正不能データ量がある設定
値以上になった場合、高域減衰回路のＥＭＩ５２のカッ
トオフが下る様に係数器を切換える。また、ＷＦｉ５４
の検波出力レベルは、検波レベルが下がる様に切換える
。

次に、デジタルＮＲ１４で元のダイナミックレンジにも
どされた信号は、ＤＡ変換器１２にてデジタル信号をア
ナログ信号に変換してＬＰＦｌｌにて高調波成分を取り
除き、端子１０よりアナログ信号を出力させる。

次に、本発明で最も重要な、デジタルＮＲ（圧縮系）５
と（伸張系）１４の構成について、第１５〜１６図を用
いて説明する。

第１９図は、デジタルＮＲ伸張係のブロック図である。

５１のＥＭ−１は８２．８４の加算器、８３の遅延器、
８６．８７の係数器から構成されている。５２のＢＭ−
１は８８．８９の加算器、９０の遅延器、９１，９２．
９３の可変係数器から構成されている。５４のＷＥは、
９５．９６の加算器、９７の遅延器、９８．９９の係数
器、１００の可変係数器から構成されている。５６のＤ
ＥＴは、１０１の絶対値変換器、１０２，１０５の加算
器％１０４の遅延器、１０！ｉ、１０６の係数器から構
成されている。

−１１・ ９４は、乗算器、１０７，１０８，１０９゜１１１は係
数制御用入力端子、１１Ｇは伸張音声出力端子である。

上記デジタルＮＲの伸張系において、ＦｔＭ−１゜ＥＭ
−１は高域減衰特性のデジタルフィルタで構成されてお
り入力端子８１から入力された信号は、端子１１０より
ダイナミックレンジ及び周波数特性が元に戻されて出力
される。

特にデジタル、ＮＲ伸張係では、ＥＭ−１のエンファシ
ス特性を変化させるため、９１〜９３の係数器を可変係
数器とし、係数制御端子１０７〜１０９にて係数値を切
換える。また、訂正不能エラー発生時の誤検波を防止す
るために、検波感度を変えられる様に、係数１００を可
変係数器とし、係数制御端子１１１で係数値を切換える
様にした。

次に第１６図のデジタルＮＲの圧縮系ブロック図におい
て、１１９のＫＭ−Ｉは、１１２，１１３の加算器、１
１４の遅延器、１１５，１１Ｓ、１１７の係数器から構
成されている。１２０のＥＭ−１は、１２１，１２５の
加算器、１２３の遅延器、１２　・ １２２．１２４，１２６の係数器から構成されている。

１１３０ＤＨ’Ｆは、１２８，１２９の加算器、１３０
の遅延器、１２７　、１３１の係数器、１３２の絶対値
変換器から構成されている。

１４０のＷＥ’ｌ’は、１３５，１３６の加算器、１３
７の遅延器、１３４，１３８，１３９の係数器から構成
されている。１１Ｂは除算器、１１１は音声入力端子、
１１４は圧縮音声出力端子である。

ＫＭ−１の１１９と、ＥＭ−１の１２０と、ＷＥの１４
０は、それぞれ高域強調特性を有するフィルタ回路であ
る。ＥＭ−１１２０とＷＥ１４０は同一の周波数特性を
有しており、ＷＥ１４０が帰還路に入っているため定状
振幅時の応答ではＥＭ−１１の１２０とＷＥの１４０の
特性は相殺されてＥＭ−１の１１９の周波数特性のみが
出力に現われる。

入力端子より中域成分を多く含んだ振幅変化のある音源
を入力した場合、中域成分の振幅変化に応じた高域成分
の雑音変動（ブリージング）が目立ってくる。振幅変化
が早い場合は、検波回路のＬＰＦの時定数によりＷ１５
２の特性は除算回路に伝達されなくなりＦｉＭ−１の１
１９とＩＭ−１ｔ１２０両方の特性を有し、プリージン
グが発生する箇所では、高域周波数が強調される事にな
る。

しかしＷ］４１４０を備えた圧縮回路を通す事で高域の
量子化雑音を相対的に軽減することができる。

次に再生信号の読み取りエラー時の補正波形がデジタル
ＮＲ誤伸張に影響する理由を第５図〜第８図を用いて説
明する。

第５図に読み取りエラーの無い場合の音声データを示し
、第６図に検波器５６の出力を示す。

検波器５６は、入力信号の絶対値のピーク信号を検出し
、検波ホールド期間ｔＨホールドし検波信号を出力する
ピーク検波方式である。

乗算器３５では、検波信号レベルに応じて伸張動作を行
う。しかし第７図に示す様に読み取りエラーが発生し、
前値保持補正を行った場合、補正部分に高調波成分を含
んでいるため、検波前段のＷＥ５４出力は第８図に示す
様なリンギングを発生する。したがってピーク検波を行
ったのでは、検波誤差を生じてしまいデジタルＮＲ伸張
動作が正常に行われない問題がある。

そこで本実施例では、再生時にエラーが発生し、第８図
の様なリンギングが発生する場合は、リンギングの発生
を抑える様に、ＷＥ５４の検波出力レベルを係数１００
にて変化させてデジタルＮＲの誤伸張を低減することが
できる。

次に、上記デジタルＮＲの誤伸張を低減させる検波回路
の第２実施例として、第９図に示す検波回路がある。

第９図検波回路では、検波レベルを保持する回路４５の
検波保持と、切換えスイッチ４７を具備し、常に検波保
持４５には、現在の時刻ｔの検波レベルより１つ前の時
刻ｔ−１の検波レベルを保持するように、検波保持制御
端子で制御する。スイッチ４７は、第１０図に示すＥＲ
ＲＧＴ信号が入力され、エラーが発生した時だけスイッ
チ４７が検波保持４５に切換わる。通常はＬＰＦ４３側
に接続されている。

第１０図に検波部のタイムチャートを示す。検１５・ 波波形に示す様に読み取りエラーが発生した時刻ｔ２で
検波レベルをホールドすると、■に示す検波レベルとな
り、デジタルＮＲは誤伸張する。

そこで、エラー発生期間を示すＥＲＲＧ’ｌ’信号がＨ
Ｉレベル期間のみ検波ホールドを行わないで、前回検波
ホールドした値を代用する。

以上の様な処理により、エラー発生時のＷＥ４１の影響
による検波誤差が第１０図の■の検波レベルの様に少な
くなり、ＮＲの誤伸張を低減できる。

＄１３図に上記処理課程をフローチャートに示す。最初
に処理１５０で検波レベルを検出し、処理１５１で検波
レベルを保持する。次に処理１５２で上記検波レベルに
応じた伸張動作を行い、処理１５３でエラー発生状況を
調べる。エラー発生量がある設定値以上を越えたならば
検波レベルは、前回ホールドした値を使って伸張動作を
行う。またエラー発生が無い場合は最初の状態にもどる
。

次に、上記デジタルＮＲの誤伸張を低減させる検波回路
の＄３実施例として、第１１図に示す検１６・ 波回路がある。

第１１図の検波回路において、５０は入力端子、５１は
ＥＭ−１，５２はＥＭ−１［，５５は乗算器、５４はＷ
Ｅ、５５は絶対値交換器、５６はＬＰＦ。

５７は検波保持、５８は係数切換え器、５９はエラー検
出器、６０はＥＲＲＧ’［’信号入力端子、６１は出力
端子である。

本実施例では、エラー発生期間の補正波形に発生するリ
ンギングレベルを抑えや手段に、５４のＷＥで行う高域
強調レベルを下げる様な構成とした。

端子６０から入力されるエラーパルスを５９のエラー検
出器にて読み取りエラー発生頻度を計数し、５８の係数
切換え器へエラー発生頻度を伝え、５４０ＷＨの係数値
を切換え、高域強調を抑える。

第１２図に、上記実施例の検波器の波形を示す。

検波波形の時刻ｔ２に示す様に、実際は点線波形である
が、エラーが発生したため、係数値をＡからＢに切換え
、高域強調を抑えて、■の検波レベルにする。

第１４図に上記処理過程のフローチャートを示す。処理
１５４で検波レベルを検出し、処理１５５で検波レベル
を保持する。次に処理１５６で検波レベルに応じた伸張
動作を行い、処理１５７でエラー発生頻度を調査し、も
しエラー発生頻度が設定レベルを越えた場合は、５４０
ＷＥの係数を切換えて、高域強調度を下げる。

以上説明したとうり再生データの読み取りエラー発生頻
度に応じてデジタルＮＲ内のデジタルフィルタ係数値を
切換える事により従来問題となっていたエラー発生時の
補正波形歪みに起因する折り返し雑音及び、ＮＲの誤伸
張を、デジタルＮＲに簡単な付加装置を加える事で防止
できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したとうり、本発明によれば、再生時に符号誤
りが発生した場合でもデジタルＮＲ内のデジタルフィル
タ係数を切換える事により従来問題となっていた補正歪
みに起因し発生する折り返し雑音及び、ＮＲの誤伸張を
防止でき、その効果は大である。

・１９　・

【図面の簡単な説明】

図は検波回路図、第１０図はＥＲＲＧ’［’信号の波形
図、第１１図は検波回路図、第１２図はＥＲＲＧＴ信号
の波形図、第１３鼠、第１４図は処理過程Ｒ伸張系の曲
線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルス符号化された音声信号を入力とし該入力信号
   のダイナミックレンジを制御信号に応じて圧縮又は伸張
   する演算回路と、該演算回路の入力又は出力信号のレベ
   ルを検出して上記制御信号を出力する検波回路と、上記
   演算回路の入力又は出力信号の高域周波数成分を強調又
   は減衰させるフィルタ回路より構成されるディジタル信
   号処理方式のノイズリダクションを有するデジタル磁気
   記録再生装置において、再生時に復調デジタル信号の符
   号誤りを検出するエラー検出回路と、該エラー検出回路
   の出力を入力として誤り検出回数を計数するカウンタと
   該カウンタの計数値に従つて上記ノイズリダクションの
   フィルタ回路の周波数特性を可変させる手段を有する事
   を特徴とするデジタル磁気記録再生装置。