JPH0353715B2

JPH0353715B2 -

Info

Publication number: JPH0353715B2
Application number: JP55063599A
Authority: JP
Inventors: Chojuro Yamamitsu; Katsuhiko Yamamoto; Kunio Sekimoto; Kozo Kurashina
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1991-08-15
Also published as: JPS56159810A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は映像信号を磁気テープなどの記録媒体
上に記録再生する映像信号の記録再生装置に関
し、特に、狭トラツク記録・短波長記録などの高
密度記録を行なつても映像信号のＳ／Ｎを向上さ
せ、モワレなどの不要成分を減少せしめ、信号歪
を極力少なくし、高Ｓ／Ｎ、高品質の再生映像信
号を提供することを目的とする。

一般に映像信号の記録再生装置、例えばビデオ
テープレコーダ（VTR）においては、映像信号
を周波数変調（FM）して磁気テープ等の記録媒
体に記録することが行なわれる。この場合、ビデ
オヘツドのトラツク幅を狭くしたり、短波長記録
を行なうと、再生ヘツドの出力低下に起因して再
生のＳ／Ｎが低下する問題があつた。本発明者等
はこの点に鑑み先に、特開昭54−12714号にＳ／
Ｎを向上させる非線形エンコアシス技術を提案し
た。この技術を適用した映像信号記録再生装置の
一実施例を第１図に示し、従来例として概略的に
説明する。

第１図において、入力端１からの映像信号は自
動利得制御回路（AGC）２により一定レベルと
され、低域ろ波器あるいはトラツプ回路３で、色
信号成分が除去され、非線形エンフアシス回路４
で、入力が小信号振幅時ほど周波数の高域が大き
く強調される。

この非線形エンフアシス回路４の出力はさら
に、従来の一定量高域周波数が強調されるエンフ
アシス回路５で、映像信号の高域が強調されたの
ち、クランプ回路６で、同期先端の周波数が常に
所望値になるようクランプされ、記録可能な帯域
に相当するレベルで信号をクリツプ回路７でクリ
ツプし、次のFM変調器８でFM変調され、高域
ろ波器９、記録増幅器１０、ビデオヘツド１１を
介して、磁気テープなどに記録される。

第２図は前記非線形エンフアシス回路の一具体
構成を示しており、R₁，R₂は低抗、C₁，C₂はコ
ンデンサ、D₁，D₂は例えばダイオードで構成さ
れたダイオードリミツタの非線形素子である。Ei
は入力信号振幅、Eoは出力信号振幅である。第
３図はその周波数特性を示している。

第２図において、説明の都合上C₁R₁＝C₂R₂と
する。Ei＝大の時、ダイオードD₁，D₂が導通し、
その導通低抗は略々零であり、その周波数特性は
第３図ａ曲線のように略々平坦な周波数特性を示
す。又、Ei＝小の時、ダイオードD₁，D₂が非導
通となり、その導通抵抗は略々無限大であり、
C₁，R₁，R₂で構成されるエンフアシス回路によ
り第８図ｃ曲線のように、大きく高域周波数が強
調される。又Ei＝中の時は高域周波数の強調も中
程度となり、第３図ｂ曲線のようになる。このこ
とは、映像信号について言えざ、平坦部などの振
幅変化が小さい領域では高域成分が大きく強調さ
れ、（第４図Ａなど参照）又、ペデスタルからホ
ワイトまでの立上りや立下りをもつような輪郭成
分では高域成分がほとんど強調されず、（第４図
Ｂ参照）、ペデスタル−ホワイト間以内の振幅を
もつ輪郭部成分はある程度高域成分が強調され
る。（第４図Ｃ参照）、このようにすればエンフア
シス回路５で高域周波数を所定値だけ強調して
も、記録最高周波数は略々、前記エンフアシス回
路５のヒゲの先端で決定され、クリツプなしかわ
ずかのクリツプで信号を記録できるので、クリツ
プによるエネルギーのそう失が少なく、再生の波
形再現がよくスミアなどの現象がない。その上、
非線形エンフアシスの分だけＳ／Ｎが向上するも
のである。

又前記非線形エンフアシス回路４とは、ある限
られた記録帯域を有効に利用する点に着目したも
のである。つまり従来最大入力信号振幅が到来し
ても黒から白に立上る信号で黒の尾引きとなる反
転現象が発生しないように周波数変調範囲及びエ
ンフアシス量が定められていたが、実際上はそれ
より小さい入力信号成分が平均してみれば多く、
さらに映像信号は、ほとんど1MHz以下の部分に
エネルギーが存在し、2MHz，3MHzでは−20dB
以下のエネルギーしか存在しないため、効率的な
記録ではなかつた。このため、小信号振幅入力時
や映像信号の中高域成分のレベルに応じ、FM変
調された側帯波レベルを強調し、等価的に変調度
をあげてＳ／Ｎを向上させるようにしたものであ
る。

このように記録した信号はビデオヘツド１１か
ら再生され、前置増幅器１２で増幅され、高域ろ
波器ＢでFM変調された必要な帯域が抽出され、
リミツタ回路で振幅変動が除去され、FM復調器
１５および低域ろ波器１６でFM復調された輝度
信号を得、デイエンフアシス回路１７でエンフア
シス回路５の逆特性により、再生される変調ノイ
ズやFM変調による三角ノイズが抑圧される。こ
の高域ノイズを抑圧された映像信号は非線形デイ
エンフアシス回路１８で、記録の非線形エンフア
シスの逆変換が行なわれ、小信号ほど高域周波数
を抑圧させ、三角ノイズや変調ノイズをさらに軽
減させる。このようにデイエンフアシス回路１７
の後に非線形デイエンフアシス回路１８を設ける
と、再生時の前記ノイズが軽減された信号が非線
形デイエンフアシスに入力されるので、その回路
内の非線形素子がノイズでスレツシヨルドが変動
し、逆変換の誤動作することがなくなる長所があ
る。それゆえ、記録時非線形エンフアシス回路４
は一定のエンフアシス回路５の前に配置されるの
が望ましい。前記非線形デイエンフアシス回路１
８は例えば第５図のように構成される。入力端２
１にはFM復調された映像信号が入力され、加算
器２２で後述の負帰還信号と加算され、増幅度Ａ
でＡ＞＞１の増幅器２３で増幅され、出力端２６
に出力を得る。この出力信号は第２図に示した伝
達関数Ｇ（ｓ）の非線形エンフアシス回路２４を
介し、さらに位相反転器２５で位相反転され、こ
の信号を負帰還信号として前記加算器２２に入力
される。これにより高域周波数成分が信号に応じ
て抑圧され、三角ノイズや変調ノイズが抑圧さ
れ、映像信号エネルギーとしては元のままのＳ／
Ｎのよい再生映像信号が得られる。この信号の
Ｓ／Ｎがやや不足するような場合にはさらに、例
えば映像信号の高域成分が抽出され、抽出された
高域成分をダイオードリミツタで信号を圧縮して
ノイズ成分を得、前記映像信号に逆位相で加える
ようなノイズ軽減回路１９でノイズを軽減し、出
力端２０に再生映像信号が得られる。

このような記録再生によれば、例えば数dB以
上のＳ／Ｎが改善される。それゆえ狭トラツク・
短波長などの高密度記録が可能になる。しかしな
がら、記録回路や再生回路の主信号経路にダイオ
ードリミツタなどの非線形素子を用いるため、奇
数波高調波が発生し、信号歪や、不要成分が発生
し、面質劣化をある程度受ける欠点があつた。こ
れについてもう少し詳しく説明する。

入力された映像信号のある周波数成分sについ
て考える。この周波数成分sが非線形エンフアシ
ス回路４を通過すると、そのs成分のある振幅範
囲においてダイオードリミツタによる奇数次歪を
発生し、周波数成分sはその成分だけでなく、第
６図に示すように（2n−１）s成分（ｎは正の整
数）を含む信号となる。この信号はエンフアシス
回路５で高域成分が強調されるので第６図破線の
ようなエネルギーとなる。この信号がFM変調器
８で搬送周波数_Cにより変調され。被変調波成分
の第１下側波成分を考えると、_C−（2n−１）s
と表わされる。

ここで、_C−（2n−１）s＜０となる高調波成分は周波数零で折りかえされたい
わゆる折り返しスペクトラムでその周波数は、
（2n−１）s−_Cの成分となる。この折り返しス
ペクトラムが記録再生系を通ると、_C＞（2n−１）
s−_Cの場合は周波数が_C−｛（2n−１）s−_C
｝
＝2_C−（2n−１）sの映像信号として復調され、
_C＜（2n−１）s−_Cの場合は周波数が、｛（2n−
１）s−_C｝−_C＝（2n−１）s−2_Cの映像信号
として復調され、明らかに入力された周波数の信
号sと異なる周波数の不要な信号成分が生じ、再
生画質をそこねる問題があつた。

この不要成分は、再生系の非線形デイエンフア
シス回路内のダイオードリミツタでさらに（2n
−１）_Q成分を発生し、（_Qは上記不要成分周波
数）再生時にも不要成分が発生する問題があつ
た。さらに、前記折り返しスペクトラムにならな
い範囲すなわち、_C−（2n−１）s＞０領域のs
成分の時は、復調された映像信号は、第６図の実
線と同様な信号として再生されることになるが、
低域ろ波器１６によりsがある値以上では例えば
３次高調波以上は大きく減衰することになるが、
再生非線形デイエンフアシス回路のダイオードリ
ミツタで、せつかく減衰した３次高調波以上の不
要成分が発生し、特にこの場合は、再生映像信号
の信号歪となる問題があつた。これは特に例え
は、マルチバースト信号やsin²2Tパルス信号録
再において、正弦波が歪んだり、2Tパルスが高
調波で歪む問題点があつた。

本発明は以上のような欠点をなくしたものであ
り、非線形エンフアシス回路後でFM変調器前、
非線形デイエンフアシス後から映像信号出力端ま
での間に前記奇数次高調波を除去する回路を挿入
することにより、容易に不要成分を除去し、信号
歪をも除去するようにしたものである。

第７図以降に本発明の一実施例を示し説明す
る。第７図において、第１図と同一番号は同一の
動作をするものである。入力端１からの映像信号
はAGC回路を通つて低域ろ波器３で例えば記録
所望帯域_Xが3MHzに制限され色信号が除去され、
非線形エンフアシス回路４で入力映像信号の大き
さに応じ、高域周波数成分の強調度が変化され、
高域減衰器２７で、所望の高域周波数以上の成分
が減衰せしめられ、エンフアシス回路５で高域周
波数がさらに強調され、た後、クランプ回路６で
クランプされ、ホワイト側とダーク側がクリツプ
されないか、わずかにクリツプする程度のクリツ
プ回路でクリツプされ、FM変調器８で周波数変
調され、この周波数変調された映像信号は、高域
ろ波器９を通り、記録増幅器１０で増幅されたの
ち、ビデオヘツド１１により記録媒体に記録され
る。この記録回路の前記減衰器２７についてさら
に詳しく説明する。今低域ろ波器３の遮断周波数
をp、高域減衰器２７の遮断周波数を_Qとする。
さらに記録所望帯域_Xは低域は波器３で決まつて
いるとする。本発明においては_Q≧pのある所望
値に_Qが設定される。今説明の都合上、_Q＝pと
して説明する。例えばp＝_Q＝3MHzとすると、
FM変調器に入力される映像信号の高調波成分
は、（2n−１）s＜_Q……(1)式但し、ｎは２以上
となる。又折りかえし周波数成分が問題となるの
は、前述のごとき、(2)式を満足する成分である。

_C（2n−１）s＜０……(2)式さらに搬送波周波数_Cは、_C＞p……(3)式の関
係に設定されるので、(1)，(2)，(3)式を満足するs
は存在せず、それゆえ折り返しスペクトラムによ
り復調される映像信号に、入力周波数と異なる周
波数の不要成分はなくなる。又、上記説明では_Q
＝pとして説明したが、実際には_Cがpに対しど
れだけ高い周波数であるかにより、_Qの遮断周波
数は、pよりもある所望値だけ高い周波数に設
定できる。そのようにすれば、帯域制限された低
域ろ波器３で決まる帯域となり、リンギングなど
が増加せず不要成分を除去することができる。

さてこのように記録された信号を再生するにあ
たつては、ビデオヘツド１１からの再生信号が前
置増幅器１２で増幅され、高域ろ波器１３、リミ
ツタ１４、周波数復調器１５、低域ろ波器１６に
より再生映像信号が得られ、デイエンフアシス回
路１７で高域周波数成分が抑圧され、非線形デイ
エンフアシス回路１８でさらに信号内容に応じ
て、高域周波数成分が抑圧され、ノイズ軽減回路
１９でさらにノイズが軽減れ、高域減衰器２８
で、信号歪や帯域外の不要成分が除去され、出力
端２０に再生映像信号が得られる。この再生回路
においての本発明の要部を説明する。

今低域ろ波器１６の遮断周波数を_Rとする。こ
の_Rは原理的には、FM復調器１５が通常パルス
カウント方式といわれる再生搬送波周波数_Cから
2_Cに変換されて復調されるので、2_Cが除去でき
る高い周波数の_Rにすればよいが、実際にはキヤ
リアバランスとの関係で、_C近傍（例えば３〜
5MHz）に選定される。さて、前記高調波の折り
かえし成分が問題となる領域の周波数s成分は、
奇数次高調波が高域減衰器で減衰せしめられて
FM変調されて記録されるので復調された信号は
周波数s成分だけである。

つまり不要成分も奇数次高調波もない信号が、
低域ろ波器１６に再生される。しかしながら非線
形デイエンフアシス回路１８に含まれる非線形素
子により再び奇数字高調波を発生し、この周波数
s信号は（2n−１）sの成分を持つ信号になつて
しまう。

具体的に説明すると、今p＝_Q＝3MHz_C＝
4.5MHz 高調波の折りかえし成分が発生する領
域は _C−（2n−１）s＜０であるから s＞_C／2n−１＝4.5／2n−１……(4)式となる。

(4)式でｎ＝２が３次歪である。ｎ＝２とする
と、sは(5)式 s＞1.5MHz ……(5)式となる。(5)式を満足する信号sの奇数次高調波は
すべて_Qより高く減衰されるので、復調された信
号は周波数s成分のきれいな信号である。これが
非線形素子により再び（2n−１）s成分となり、
例えばs＝1.5MHzでは３次歪4.5MHz，５次歪
7.5MHz……を発生する。フーリエ関数からも明
らかなように高次になるほどそのレベルは小さく
なることはいうまでもない。そのため高次高調波
でもつともレベルの大きいものは、３次歪であ
り、これは非線形エンフアシスや非線形デイエン
フアシス回路に入力される信号レベルあるいは使
用する非線形素子により異なるが信号成分に対し
最悪時−20〜−25dB程度であり、大きな信号歪
となる。さらにノイズ軽減回路１９が設けられる
ものでは、さらにこの中のダイオードの非線形に
より奇数次高調波は強調される。

それゆえ高域減衰器２８では、このような高次
高調波を除去するものである。つまり再生所望帯
域本発明の説明では3MHz、以上の高域周波数を
減衰させるようにすれば、上記奇数次高調波が容
易に除去でき信号歪もない高品質の画質が得られ
る。

次に、折り返しの問題とならない状態の信号周
波数sについて考える。今高域減衰器２８の遮断
周波数を_Tとする。又、_R＝_T＝3MHzとすると、
周波数sの信号は1MHz以上では３次以上は略々
帯域外となる。又s＜1MHz以下においては、（2n
−１）sの奇数次高調波をもつた信号が復調され
るが、実際系では、第２図のダイオードリミツタ
D₁，D₂に抵抗が挿入される。これはダイオード
非導通時のC₂とダイオード間の電位を安定にす
るためであり、その場合、低周波領域では、ダイ
オードにかかる振幅が小さいため、奇数次歪は非
常に小さいものであり問題とならず、数百ＫHz〜
1MHz成分についてはある程度奇数次歪をもつが、
５次，７次以上は高域減衰器で減衰し、それ以内
の帯域内の奇数次歪は非線形デイエンフアシス回
路の逆変換器である程度軽減される。

高域減衰器２８は、説明上、非線形デイエンフ
アシス回路及びノイズ軽減回路１９で発生する
（2n−１）sの奇数次歪を同時に除去するのが望
ましいため、ノイズ軽減回路１９と出力端２０の
間に設置したが、基本的には非線形デイエンフア
シス回路１８と出力端２０間の適切な場所に設置
すればよい。同様に記録系の高域減衰器２７も、
非線形エンフアシス回路４とFM変調器８間の適
切な位置に入れればよい。

又、高域減衰器２８を第８図に示すように、非
線形デイエンフアシス回路内の負帰還ループ内、
（一実施例ではＧ（ｓ）と反転器の間に設けて示し
てある。）に設けてもよい。

信号歪を改善するのに重点を置けば再生系の高
域減衰器だけでも、マルチバーストやsin²2T信
号の信号歪は大幅に改善される。より高品質を期
待する時は記録系及び再生系共に高域減衰器を用
いると不要成分や信号歪のない高品質の再生画像
を得ることができる。

非線形エンフアシスや回路や非線形デイエンフ
アシス回路では、映像信号が小入力振幅時には非
線形素子が非導通であるため、前述の（2n−１）
s成分は全く発生せず画質劣化は全くないが、中
あるいは大信号入力時には（2n−１）s成分が発
生するが本発明により容易に除去でき、振幅的に
中，高振幅の高域エネルギーの多い、マルチバー
ストやsin²2Tやモノスコ信号あるいは映像信号
の中，高振幅の輪郭部成分で問題であつた、信号
歪や不要成分を大幅に減少させることができ高品
質の画像を得ることができる。

周波数_Tの設定にあたつては、キヤリアもれの
ない範囲でできるだけ高帯域に低域ろ波器１６の
遮断周波数_Rを選定しておき、奇数次高調波除去
および再生所望帯域_Wを前記_Tで規定するように
してもよく、この方法は再生ノイズが比較的少な
いものに適する。なぜなら非線形素子のスレツシ
ヨルドがノイズで誤動作する点からである。又、
再生所望帯域_Wを_Rで規定し、高域減衰器２８又
は２９の遮断周波数_Tを_R＝_Tか所定値だけ高い
_T＞_Rのある値に、高次高調波減衰を考慮して決
めればよい。

以上のように本発明によれば、記録系で小信号
振幅ほど高域周波数を強調し、FM変調器前に、
所望帯域以上の高次高調波を減衰させて記録し、
再生時小信号振幅ほど高域周波数を抑圧する逆変
換器を具備し、その後の系に所望帯域以上の高域
成分を減衰させる高域減衰器を具備することによ
り、高Ｓ／Ｎでしかも高品質の再生画像を得るこ
とができる。又本発明では非線形回路として第２
図や第５図を１列として示したが、小信号ほど高
域成分が強調又は抑圧できるようなものであれば
どのような構成でもよい。さらに本発明を適用で
きるものとしては記録再生系の映像信号の主信号
経路に非線形素子をもつものなどにすべて適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の記録再生装置の１例を示すブロ
ツク図、第２図は同要部の具体構成を示す回路
図、第３図および第４図は同動作説明図、第５図
は非線形デイエンフアシス回路の１例を示すブロ
ツク図、第６図は同動作説明図、第７図は本発明
の１実施例を示すブロツク図、第８図は本発明の
他の実施例の要部を示すブロツク図である。２……自動利得制御回路、３，１６……低域ろ
波器、４，２４……非線形エンフアシス回路、５
……エンフアシス回路、６……クランプ回路、７
……クリツプ回路、８……FM変調器、９，１３
……高域ろ波器、１０……記録増巾器、１２……
前置増巾器、１４……リミツタ、１５……FM復
調器、１７……デイエンフアシス回路、１８……
非線形デイエンフアシス回路、１９……ノイズ軽
減回路、２３……増巾器、２５……反転回路、２
８，２９……高域減衰器。

Claims

【特許請求の範囲】１映像信号を周波数変調して、記録媒体に記録
再生し、再生された周波数変調波を周波数復調し
て再生映像信号を得る映像信号記録再生装置であ
つて、映像信号の記録と再生回路に、記録時には
入力レベルが小さい程高域を強調する特性の非線
形素子を含む非線形回路を設け、再生時には、前
記特性の逆の特性を有する非線形回路を設け、少
なくとも再生回路の非線形回路内か後に、再生所
望帯域以上の所定の遮断周波数をもつ高域減衰器
を設け、帯域外の不要成分を減衰させるようにし
たことを特徴とする映像信号記録再生装置。２高域減衰器が映像信号の記録回路の非線形回
路後と周波数変調器間にも設けられることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の映像信号記
録再生装置。３非線形素子を含む非線形回路が負帰還増幅器
で構成され、その負帰還ループ内に高域減衰器が
設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の映像信号記録再生装置。４高域減衰器の遮断周波数_Tが、再生所望帯域
に相当する遮断周波数_Wに対し、_T≧_Wの関係の
遮断周波数に設定されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の映像信号記録再生装置。５搬送周波数_Cとした時、高域減衰器の遮断周
波数_Qが、映像信号の記録回路の所望帯域に相当
する遮断周波数_Xに対し、_C＞_Q≧_Xの関係を満
足する所定値に設定されることを特徴とする特許
請求の範囲第２項に記載の映像信号記録再生装
置。