JPH022201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は周波数変調（FM変調）音声信号と映
像信号とを重畳して記録する磁気記録再生装置に
おける隣接記録トラツクからのクロストークに基
づく雑音を低減する音声信号の再生装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より、映像信号の輝度信号を周波数変調
（FM変調）し、色度信号を上記FM変調輝度信号
の下側に周波数変換して記録する磁気記録再生装
置（以下、VTRと言う。）における音声信号の記
録方法の１つとして、FM変調した音声信号を上
記映像信号に重畳して記録する方法（以下、音声
FM重畳方式という。）が知られている。ところ
で、近年の記録密度向上は目覚ましいものがあ
り、約十年前のVTRに比べて17倍もの高密度記
録を達成している。そして、このような高密度記
録技術の進歩にともない、カセツトの小型化や回
転シリンダ径の小型化などにより、コンパクト化
を計つたVTRが開発され始めている。これら小
型VTRでは、小型・軽量化や磁気テープ走行速
度の低速度化等のため、磁気テープ走行系の慣性
力が小さくなり今までの固定ヘツドを用いる音声
信号録再方式では、ワウ・フラツタ特性、再生
Ｓ／Ｎや再生周波数帯域等の点で十分な性能を得
る事が困難となつてきており、上述した音声FM
重畳方式などの新たな音声記録再生方式を採用す
る必要性が増している。音声FM重畳方式の特徴
としては、 (1) テープ走行速度むらによる時間軸変動の影響
を受けにくいのでワウ・フラツタ特性が良い。

(2) 再生周波数帯域がテープ走行速度に依存して
おらず、広帯域化が可能である。

などがあげられる。

ここで、上述した音声信号を映像信号に重畳し
て記録再生するVTRの記録周波数スペクトラム
について考えてみる。

音声信号搬送波の中心周波数は、輝度信号及び
色度信号に与える影響が最小になるように決めな
くてはならない。また、小型VTR、特に回転シ
リンダ径の小さいVTRでは、テープとヘツドの
相対速度が低くなるため記録周波数帯域が狭く、
輝度信号搬送波の中心周波数をあまり高く設定で
きない。そこで、輝度信号及び色度信号に重畳す
る音声信号搬送波の中心周波数は、FM変調輝度
信号の下側で、できるだけ低い周波数とせざるを
えない。

第１図および第２図に映像信号とFM音声信号
との周波数スペクトラムの一例を示す。第１図
は、FM変調輝度信号Y₁と周波数変換色度信号C₁
の間にFM変調音声信号A₁を配した一例で、第２
図は周波数変換色度信号C₁の下側にFM変調音声
信号A₂を配した一例である。しかしながら、記
録時のテープ速度と異なるテープ速度にて再生す
る、いわゆる可変速再生を行なうためや、トラツ
キング余裕度を得るためにビデオトラツク幅に対
してヘツド幅を広くした場合、及びトラツキング
ずれが生ずると隣接ビデオトラツクの信号をも再
生することになり、再生音声信号中に隣接ビデオ
トラツクのFM音声信号の影響（以下、隣接妨害
と言う。）のため、雑音が生じ大変耳障りである。
特に、高記録密度化を計る場合、ビデオトラツク
幅が狭くなるため、トラツキングずれが多く発生
し隣接妨害が音声FM重畳方式では問題となつて
くる。第３図は磁気テープ２１に形成されるビデ
オトラツクT₁，T₂と、ビデオヘツドＨの位置を
模式的に示す平面図である。

ここで、上記隣接妨害により生ずる雑音Ｄ（ｔ）
は、第３図に示すごとくトラツキングがずれた場
合、ビデオヘツドＨがトレースしようとしている
ビデオトラツクT₁から得られる第１のFM音声信
号（第３図Ａの部分より得られる信号で、以下、
希望FM音声信号という。）のレベルをａ、隣接
ビデオトラツクT₂から得られる第２のFM音声信
号（第３図Ｂの部分より得られる信号で、以下、
防害FM音声信号という。）のレベルをｂとし、
希望FM音声信号と妨害FM音声信号との差周波
数を△ωとすると、 Ｄ（ｔ）∝ｂ／ａ△ω（cos△ωt） ……(1) と表わされる。ここでｔは時間を表わす。すなわ
ち、隣接妨害雑音Ｄ（ｔ）は、希望FM音声信号
と妨害FM音声信号との差周波数△ω（ビート周
波数）の正弦波として出力され、その振幅は妨害
FM音声信号と希望FM音声信号との振幅比ｂ／
ａとその差周波数△ωとに比例するものと考えら
れる。そこで、上述のVTRにおける隣接妨害を
軽減するため、幾つかの方法が考えられており、
その１つの方法としてビデオトラツクとその隣接
ビデオトラツクとの間に無記録部分（ガードバン
ド）を形成する方法がある。しかしながら、ガー
ドバンドを形成する方法では、磁気テープの利用
効率が極めて低く、高密度記録を計ることは不可
能である。他の方法として１本のビデオトラツク
を描く１走査毎にヘツドギヤツプの傾き（アジマ
ス角度）の異なる回転ヘツドにより映像信号を
記録し、アジマス損失を利用してガードバンド及
び隣接妨害雑音をなくす方法（アジマス記録方
式）がある。ここで、アジマス損失Laは、テー
プ上のビデオトラツク幅Ｗ、アジマス角度、記
録波長λとすると La＝20log₁₀［πW／λtan2／sin（πW／λtan2）］
（dB）……(2) と表わせる。ここで、πは円周率を表わす。した
がつて、このアジマス記録方式では、記録波長が
短くなるほど、また一般的にビデオヘツドが隣接
トラツクをトレースする幅が狭いほど、そしてア
ジマス角度を大きくするほど、アジマス損失
Laが大きくなり隣接妨害を軽減できる。ここで、
第４図にアジマス記録方式により隣接妨害が軽減
されることを示すアジマス角度、周波数対アジマ
ス損失の特性の一特性例を示す。これはトラツク
幅Twが58μｍ、相対速度ｖが5.8ｍ／Ｓの場合で、
記録信号の周波数が629KHzと3.4MHzの特性例で
ある。ところで、音声FM重畳方式における音声
搬送波の中心周波数は、上述したごとくあまり高
い周波数に設定できず、かつ、高記録密度化を計
るためにはビデオヘツドが隣接ビデオトラツクを
トレースする幅をあまり狭く出来ないので、実用
上問題のないレベルまで隣接妨害を減じるには、
上述したごとくアジマス角度を大きくするしか
ない。上記の数値例でFM音声搬送波周波数を
1.3MHzとした場合、アジマス角度は20度以上必
要となる。しかしながら、アジマス角度をあま
り大きくすると、磁気テープとヘツド間の相対的
な出力がcos倍となつて、再生能力が減少して
しまうことと、歩留り等のビデオヘツド製造上の
問題が生じる。またトラツキングずれによりヘツ
ド切換時点等での再生信号の時間軸不連続、いわ
ゆるスキユーが生じてしまう。

ここで、スキユー量ｔは、トラツキングずれ量
ｘ、アジマス角度、ヘツド・テープ間相対速度
Vhとすると ｔ＝ｘ・2tan／Vh ……(3) と表わせ、アジマス角によつて大きく変化する。
また、特に、テープ速度を高速にして再生する、
いわゆるサーチ再生時は、画面上に数多くのスキ
ユーが発生し、画質劣化が大きな問題となる。ゆ
えに、アジマス記録方式で音声FM重畳方式にお
ける隣接妨害を減じるには限度があり、実用上十
分なレベルであるとは言えない。

さらに他の方法として、特開昭53−80208号公
報では、ビデオトラツク幅より狭いヘツド幅の再
生ヘツドを専用に設け、この再生専用ヘツドが隣
接トラツクにかからないようにトラツキング制御
を行う例が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特開昭53−80208号公報に示された磁気記
録再生装置では、クロストーク妨害を防止するた
め、別つに再生専用ヘツドを必要とし、しかもこ
の再生専用ヘツドは隣接する２トラツクにまたが
らないように位置制御されなければならないた
め、非常に高精度のトラツキング制御が必要であ
り、さらにヘツド幅が狭いため可変速再が困難と
なる。

本発明の目的は、隣接する２つのトラツクが同
時にトレースされたときに生じる音声クロストー
ク防害を減じることができる音声信号の再生回路
を提供するにある。

〔課題の解決手段〕

本発明では、周波数変調音声信号を磁気トラツ
クから読出す磁気記録読出手段と、読出された信
号を周波数復調する復調器と、復調された信号を
伸張する伸張器とが設けられる。

〔作用〕

圧縮された音声信号が周波数変調音声信号とし
て磁気テープの各トラツクに記録されており、こ
の記録信号が磁気記録読出手段から読出される。
読出された信号は復調器より周波数復調され、圧
縮された音声信号が再生される。この圧縮された
音声信号は伸張器により伸張されるため所望の音
声信号が再生される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第５
図は本発明の磁気記録再生装置の音声信号記録回
路の一実施例を示すブロツク図、第６図は本発明
の磁気記録再生装置の音声信号再生回路の一実施
例を示すブロツク図である。第５図において、入
力端子１から入力された音声信号は1/2圧縮回路
２にて、第７図に示す圧縮−伸張特性に従い、大
振幅部分は小さいレベルに、小振幅部分はノイズ
レベルよりも大きくなるようにレベルが大きくさ
れ、第８図に示すごとくダイナミツクレンジが1/
２に圧縮される。第７図において、Rdは音声信号
のダイナミツクレンジ、Lnは雑音レベルを示す。
圧縮回路２は、これに入力される音声信号の信号
レベルを検出するレベル検出器とレベル検出器の
出力信号で利得が変化する可変利得増幅器で構成
することができる。そして可変利得増幅器は第８
図の圧縮特性に従つてこれに供給される音声信号
の信号レベルが所定のレベルの場合はそのままの
信号レベルで音声信号を出力し、入力される音声
信号の信号レベルが所定のレベル以下となると可
変利得増幅器の利得を増大させて出力音声信号の
信号レベルを大きくする。また入力される音声信
号の信号レベルが所定のレベルを越える場合には
可変利得増幅器の利得を低下させ、即ち可変利得
増幅器を減衰器として動作させ出力音声信号の信
号レベルを小さくする。このようにして音声信号
のダイナミツクレンジを圧縮する。

上記1/2圧縮回路２の出力信号は、FM変調器
３でFM変調される。ここで、FM変調器３は、
搬送波中心周波数約1.3MHz、周波数偏移量約±
50KHzで動作するが、小振幅音声信号の周波数偏
移量は、1/2圧縮回路２によりレベルが増加した
分だけ1/2圧縮回路２を通る前の信号に比べて大
きくなる。該FM変調器３の出力信号は、加算器
４で入力端子７より入力される映像信号と加算さ
れたのち、回転磁気ヘツド５にて磁気テープ６に
その長手方向に対して斜めに記録される。例え
ば、回転磁気ヘツドは17゜のアジマス角をもち、
ヘツド幅は25μｍであり、18.5μ幅のトラツクが形
成される。

再生時に隣接妨害雑音が発生する原因は再生時
に隣接トラツクに記録されているFM音声信号が
クロストークし、再生トラツクのFM音声信号の
瞬時搬送波信号とクロストークしたFM音声信号
の瞬時搬送波信号の差の周波数が可聴周波数帯域
にあるからであり、瞬時搬送波信号の周波数が高
い周波数であれば、差の周波数が高くなりこれが
可聴周波数帯域より高い周波数となれば、もはや
隣接妨害雑音は聞えなくなる。1/2圧縮回路２で
音声信号のダイナミツクレンジを1/2に圧縮し、
この圧縮した音声信号で搬送波を周波数変調する
と小振幅の音声信号に対応するFM音声信号の搬
送波信号の周波数偏移は大きくなり、搬送波信号
の側帯波信号の多くは高い周波数帯域に存在する
ようになる。

また記録されたFM音声信号の瞬時搬送波信号
の位相及び周波数は隣接トラツク間で相関がない
ので、再生時に隣りのトラツクに記録されたFM
音声信号がクロストークしても、再生トラツクに
記録されたFM音声信号の搬送波信号の瞬時周波
数とクロストークしたFM音声信号の搬送波信号
の瞬時周波数との差の周波数は可聴周波数より高
い周波数となる場合が多く、妨害雑音は聞えなく
なる。

すなわち、FM変調器３は音声入力信号が0dB
のとき±50KHzの周波数偏移が生じるように動作
するので、例えば、−14dBの音声入力信号が1/2
圧縮回路２により圧縮されずにそのままFM変調
器３によりFM変調されると±10KHz（＝±50×
10^-14/20ＫHz）の周波数偏移が生ずる。このFM変
調信号が隣接するビデオトラツクT1、T2として
記録され、ビデオヘツドＨにより同時に再生され
ると、ビデオトラツクT1，T2から読出された２
つの再生信号の瞬時周波数の差周波数は０から
20KHzの範囲となり、すべての隣接妨害雑音が
20KHz以下の可聴周波数帯域内となる。しかし、
−14dBの音声入力信号が1/2圧縮回路２により−
7dBの信号に圧縮されてFM変調されるとその周
波数偏移は±22KHzの周波数偏移となり、隣接妨
害雑音の周波数（２つの再生信号の瞬時周波数の
差周波数）は０から44KHzの範囲に分布すること
になり、大半の隣接妨害雑音を20KHz以上の可聴
周波数帯域外の周波数にすることができる。換言
すれば、０から20KHzに分布する隣接妨害雑音が
０から44KHzの範囲に分布する隣接妨害雑音に周
波数的に拡散されるので、可聴周波数帯域内の雑
音エネルギが減少して隣接妨害雑音はほとんど感
知されなくなる。仮りにこの場合差周波数が正弦
波状に変化したとすると全期間の約70％が可聴周
波数以上となる。これを一般的に表すと、入力信
号が0dBのときの周波数偏移が±θKHzであるFM
変調器３に対して、周波数偏移がすべて±10KHz
以内（差周波数が20KHz以下）となる上限の入力
レベルは20log10／θdBであるのに対し、この上限 の入力レベルが1/2圧縮回路２により10log10／θdB に圧縮されてFM変調器３に入力されるとその周
波数偏移は±θ×10^1/2log10/〓ＫHz以内（差周波数
では２×θ×10^1/2log10/〓ＫHz以下）となる。した
がつて、圧縮されないときは差周波数すべてが可
聴周波数帯域内となる20log10／θdBのような入力 信号レベルでも圧縮されてFM変調器３に入力さ
れると、隣接するビデオトラツクT1，T2から同
時に再生された２つの信号の瞬時周波数の差周波
数が可聴周波数20KHz以上となるような周波数偏
移がFM変調信号に生じることになり、隣接妨害
が軽減できるという本発明の効果が得られる。

また記録された音声信号はその信号レベルが所
定レベル以下の場合には搬送波信号の周波数偏移
を広げ、逆に所定レベル以上の場合には周波数変
移を狭くして記録されているためFM音声信号の
周波数帯域を狭くすることができる。

以上は音声信号のダイナミツクレンジを単に圧
縮させただけで、音声信号の振幅周波数特性を変
化させるものではないが、その他の方法、例えば
振幅周波数特性をも変化させて雑音除去の動作を
するものなどでも良い。また音声信号の特定の帯
域の信号レベルに応じて振幅、振幅周波数特性を
変化させて雑音除去の動作するものでもよい。即
ち音声信号の周波数が低い場合には隣接妨害信号
の周波数が可聴周波数帯域内の周波数になり易
い。また音声信号の周波数が高い場合には隣接妨
害信号の周波数は可聴周波数帯域より高い周波数
になり易い。そこで1/2圧縮回路２の振幅周波数
特性に変化を持たせ、低い周波数の音声信号のみ
その信号レベルを増大させることにより隣接妨害
信号の多くを可聴周波数帯域外の周波数にするこ
とができる。また音声信号周波数が低くかつ信号
レベルが小さい場合のみその信号レベルを増大さ
せるようにしても隣接妨害信号の多くを可聴周波
数帯域外の周波数にすることができる。

次に第６図の音声信号再生回路において、磁気
テープ６より磁気ヘツド５にて再生された信号
は、帯域通過フイルタ（BPF）８に入力される。
上記BPF８は、再生信号よりFM音声信号を抽出
する。ここで、抽出されたFM音声とのレベル比
は、たとえば、アジマス角度17度、周波数1.3M
Hz、トラツク幅18.5μｍ、ビデオヘツド幅25μｍと
すると、約22dBである。また、磁気ヘツド５に
て再生された信号は、出力端子１２より映像信号
再生回路（図示せず）へも出力される。上記抽出
されたFM音声信号は、FM復調器９にて音声信
号に複調される。復調された音声信号は、ダイナ
ミツクレンジを1/2に圧縮されたままなので、２
倍伸張回路１０にて圧縮されたダイナミツクレン
ジを第７図に従つて元のレンジに伸張する。

元のダイナミツクレンジに戻された再生音声信
号は、第８図に示すごとくノイズレベルも同じ伸
張動作を受け小さい雑音レベルとされるため、雑
音の抑えられた信号として出力端子１１より出力
される。

ここで、上記VTRにてFM音声信号を再生し
た場合の隣接妨害雑音の雑音周波数スペクトラム
の一特性例を、上記した1/2圧縮回路２及び２倍
伸張回路１０よりなる雑音除去回路を用いた場合
と用いない場合とに分けて第９図に示す。

第９図において、は雑音除去回路がない場
合、は雑音除去回路を用いた場合をそれぞれ示
す。第９図より明らかなように、上記雑音除去回
路を用いた場合は、隣接妨害雑音を約20dB程度
改善できることがわかる。

なお２倍伸張回路１０は1/2圧縮回路２と全く
逆の特性を持つており、この伸張回路１０も圧縮
回路２と同様に入力される音声信号の信号レベル
を検出するレベル検出器と、レベル検出器の出力
信号で利得が変化する可変利得増幅器とで構成す
ることができる。なお可変利得増幅器は減衰器と
して動作し、第８図の伸張特性に従つて入力音声
信号を減衰させることにより、音声信号のダイナ
ミツクレンジを伸張し元の音声信号のダイナミツ
クレンジに戻すことができる。

このように本発明はFM音声信号の周波数偏移
量を実効的に増加させるものであるから、FM音
声信号の周波数帯域を広げることなく実用上十分
なレベルまで隣接妨害を低減することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いれば、以下
に示すように、 １ 簡単な回路構成にて実用上十分なレベルまで
隣接妨害を低減できる。

２ ビデオトラツク幅をさらに狭くすることがで
きるため高密度記録が行なえる。

３ 隣接妨害雑音以外のノイズも同時に低減でき
る。

４ 見かけ上の音声信号の周波数偏移量を増加さ
せ、差周波数を可聴帯域外とする方法であるの
で、記録に必要な周波数帯域幅が小さくてよ
い。

５ 必要な周波数帯域幅が小さくてよいことか
ら、回転シリンダ径を小さくできる。

６ 複雑な機構、回路を用いなくとも良好な音質
の可変速再生が行なえる。

７ 音声占有帯域が小さくてよいことから、映像
信号の影響、いわゆる映像バズによる音質劣化
が生じにくい。

など数多くの特徴を有し、VTRの小形化に対し
てその効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、音声FM重畳方式におけ
る信号周波数スペクトルの例を示す周波数スペク
トル図、第３図は隣接妨害の説明のための磁気テ
ープの平面図、第４図はアジマス角度、記録波長
対アジマス損失の特性を示す特性図、第５図及び
第６図は本発明を用いた音声信号記録回路及び再
生回路の一実施例を示す回路構成図、第７図は1/
２圧縮回路及び２倍伸張回路の動作の説明のため
のレベル説明図、第８図は同じく入出力特性図、
第９図は隣接妨害雑音減少の効果を示す隣接妨害
雑音振幅の周波数特性図である。 ２……1/2圧縮回路、１０……２倍伸張回路、
５……ビデオヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音声信号が圧縮され、周波数変調されて、磁
   気テープ上にその長手方向に対して一定の角度傾
   斜した音声トラツクとして順次記録された音声記
   録信号を読出す磁気記録読出手段と、磁気記録読
   出手段から読出された再生信号を周波数復調する
   復調器と、復調器からの復調音声信号を伸張する
   伸張器とからなり、上記音声信号の圧縮は、隣接
   する２つのトラツクから同時に読出された２つの
   再生信号の瞬時周波数の差周波数が可聴周波数以
   上となるような周波数偏移が上記周波数変調によ
   り生じるようになされていることを特徴とする音
   声信号の再生装置。 ２ 上記伸張器の伸張比が２に選ばれることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の音声信号の
   再生装置。 ３ 上記伸張器の振幅周波数特性が変化されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   音声信号の再生装置。 ４ 上記磁気記録読出手段はアジマス角が異なる
   複数のヘツドを備えた回転ヘツドからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音声信号
   の再生装置。 ５ 音声信号が圧縮され、周波数変調されて、磁
   気テープ上にその長手方向に対して一定の角度傾
   斜した音声トラツクとして順次記録された音声記
   録信号を読出す磁気記録読出手段と、磁気記録読
   出手段から読出された再生信号を周波数復調する
   復調器と、復調器からの復調音声信号を伸張する
   伸張器とからなり、上記伸張器の伸張比が２に選
   ばれることを特徴とする音声信号の再生装置。