JPH077569B2

JPH077569B2 - 記録再生処理方法

Info

Publication number: JPH077569B2
Application number: JP60281355A
Authority: JP
Inventors: 雅夫冨田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS62140273A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ビデオテープレコーダなどの信号の記録再生
装置や信号の伝送装置における記録再生処理方法に関す
るものである。

従来の技術映像信号のように直流成分を含む信号を、磁気テープの
ように振幅変動の多い伝送系を通す場合、一般には信号
を周波数変調（FM）して伝送するのが有効であるとされ
ている。事実、ビデオテープレコーダにおける映像信号
の記録にはほとんどFMが用いられているのは周知の通り
である。

現在、ビデオテープレコーダに使用されているFM変調器
およびFM復調器はアナログ信号形態で処理されるもので
あり、その方式も変調器に無安定マルチバイブレータ
型、復調器にパルスカウント型が広く用いられている。
第６図にそれらの一構成例を示す。破線枠で囲まれた記
録系51は入力端子52に与えられた映像信号を、コンデン
サ53,54,55、トランジスタ56,57、抵抗58,59,60,61,62
および可変抵抗63,64より成るマルチバイブレータ形のF
M変調器でFMし、その出力を記録増幅器65で増幅する。F
M変調器はマルチバイブレータで搬送波を直接発振さ
せ、これを映像信号で変調してFM−RF信号をトランジス
タ57のコレクタに得るもので、接続点Ｐの入力電圧と出
力の発振周波数が第６図に示したような関係にある一種
のＶ（電圧）−Ｆ（周波数）変換器である。可変抵抗64
は搬送周波数を設定するものであり、63はFM変調のバラ
ンスを調整するものである。記録増幅器65の出力である
FM変調波は記録再生切換スイッチ66を経て磁気ヘッド67
により磁気テープ68に記録される。磁気テープ68に記録
されたFM変調波はヘッド67により再生されスイッチ66を
介して再生系69の再生増幅器70に与えられ増幅される。
リミタ71、遅延回路72、EXOR回路73およびローパスフィ
ルタ74はFM復調器を形成する。その動作は第７図(b)に
示すように、リミタ出力である振幅一定のFM波（イ）に
対し一定時間遅延させた信号（ロ）を遅延回路72により
作り、両信号のEXORをとることにより、（ハ）に示すよ
うなパルス密度信号に変換し、ローパスフィルタ74で信
号成分（ニ）を取り出し、出力端子75に映像信号出力を
得ている。このように従来、映像信号の記録再生にはFM
変復調が用いられ、その信号処理はアナログ形態で行な
われていた。（例えば「ビデオ信号の記録と再生」中川
省三テレビジョン学会誌第34巻第12号1102−1110ペー
ジ参照）発明が解決しようとする問題点上述したような従来のアナログ変復調器を用いて映像信
号を記録する場合、再生して得られた復調信号帯域中に
変調信号以外のビート成分が現われる。この不要なビー
ト成分は再生画像中に目障りなノイズとなって現われ画
質を劣化させる大きな原因の一つとなっている。ビート
成分の発生原因は種々あるが、主なものとして次の三つ
が挙げられる。その一つは、映像信号と変調信号間の相
互漏洩によるもので、これはFM変調器とFM復調器の両方
で発生する。回路構成や回路部品の配置、配線により軽
減できるが、完全には無くすことができずアナログ処理
での一つの宿命となっている。第２に回路系のひずみ、
特に偶数次ひずみによるものであり、変調器では第６図
に示した可変抵抗63によるバランス調整が不十分な場合
や経時変化を起こした場合に発生し、復調器でもリミタ
71のバランスが悪いと発生する。アナログ回路ではこの
ため微妙な調整を必要とする。第３は復調動作機構によ
るものであってパルスカウンタ形の復調器では避けるこ
とができない問題である。第８図を用いてその妨害を説
明する。変調器やリミタのバランスが良ければ、復調器
の出力にはもとのキャリア成分（fc）はなくなり、2fc,
4fcを中心とするサイドバンドスペクトルが現われる。
周知のようにFMでは第１サイドバンドだけでなく高次の
サイドバンドも含まれるので２逓倍されたFM信号の下側
帯波が復調された映像信号帯域中に混入してきていわゆ
るモアレ現象のビートを生ずる。第８図(a)は、入力映
像信号の最大周波数fmに近いところにキャリアfcをもっ
てきた場合の例で、図から明らかなように２倍のキャリ
アの下側帯波が映像信号中に大きく混入してきて大きな
ビート妨害を生ずる。(b)は入力信号の最大周波数fmに
対し、キャリアを２倍に選んだ場合の例であり、この場
合には２逓倍によるキャリアの下側帯波でもとの映像信
号中に降りてくる成分は非常に小さくなっている。しか
しながらキャリア（fc）が高く設定されるためFM信号の
伝送（記録再生系）には広帯域が必要である。

一般に、映像信号のFM記録再生における２逓倍成分によ
るビートの許容限は最大周波数fmの第２下側波がもとの
映像信号帯域に入らない程度が目安とされており、この
場合キャリア周波数は次式の関係に選ばれる。

fc1.5fm ……(1) つまり(1)式よりfcを下げることは不可能であり、fcを
高く選べば伝送系が広帯域となり高価なものとなってし
まうという問題があった。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明の記録再生処理方
法は、デジタル入力信号に、変調指数およびキャリア周
波数の情報を与えてデジタル演算する演算器と、前記演
算器出力を積分する積分器と、前記積分出力に対応し周
波数変調波を発生する正弦波発生器とを備えたデジタル
信号形態の周波数変調手段を有する第１の系にて信号を
記録し、周波数変調されたデジタル信号とこれを90゜移
相した信号を対して除算を施し、逆三角関数回路を用い
て周波数変調波の瞬時位相を算出し、前記瞬時位相を微
分器にて微分する、デジタル信号形態の周波数復調手段
を有する第２の系によって信号を再生することを特徴と
するものである。

作用入力信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号形態で
FMすることにより、変調信号と被変調信号間の相互漏洩
を皆無にすることができるとともにバランスのための微
妙な調整を削除できる。また、デジタル信号形態で逆三
角函数を利用した復調を行なうことにより、パルスカウ
ント形復調器で発生するような２逓倍下側帯波成分のベ
ースバンドへの漏れ込みを除去することができるととも
にFM変調波と復調信号の相互漏洩やアンバランスによる
ひずみ発生なども回避することができ、比較的狭い帯域
でもって高品質な信号伝送を可能ならしめるものであ
る。

実施例以下実施例について図面とともに説明する。第１図は本
発明の原理的構成図であり、入力信号は端子１に与えら
れADコンバータ２によりデジタル信号に変換される。AD
コンバータ２で時間軸，振幅軸とも離散的な値に変換さ
れた信号はデジタル周波数変調器３によりFM変調され
る。FM変調器３は、入力された信号に変調指数およびキ
ャリア周波数の情報を与えデジタル演算により直接FM変
調波を発生するものである。デジタル変調された信号は
伝送系（破線で示す）を経て逆三角函数復調器４に導か
れる。逆三角函数復調器４はデジタル信号形態で処理さ
れ、入力された変調信号の瞬時位相をtan^-1やsin^-1など
逆三角函数を用いて求め、その瞬時位相から元信号を復
調するものである。復調されたデジタル信号はDAコンバ
ータ５によりアナログ信号に戻され出力端子６に出力さ
れる。

第１図の構成において変復調はいずれもデジタル信号形
態で行なわれる。したがってベースバンド信号とFM変調
波信号間の漏洩は全くない。つまりアナログ式の場合の
ように電源やグランドラインを通じての相互影響や直接
とび込みによってビートが発生することは全くない。ま
たバランス調整の微妙なズレによってひずみを発生する
心配も皆無であり、その経時変化もほとんど生じない。

逆三角函数を用いた復調は、FM変調波を示す式Ｆ_（nT）＝cos［２πｆ_ＣＴ＋２πｆ_ｄVi_（nT）θ
｛（ｎ−１）Ｔ｝］ ……(2) から直接変調信号を出力するよう演算するわけであるか
ら、アナログ式パルスカウント形復調器で生じたような
２逓倍キャリアの下側帯波が変調信号ベースバンド帯域
内に落ち込みモアレ妨害を発生するようなことはない。
第２図は逆三角函数復調器の復調出力スペクトルであ
り、入力最大周波数fmに近いキャリア周波数fcを選んで
もビート妨害が生じることはない。これはFM変調波を狭
帯域の伝送系で伝送できることを意味している。換言す
ればモアレ妨害の小さなローバンドFMが可能である。し
たがって本発明によればキャリア周波数fcを次式の関係
のように選ぶことが可能 fc1.5fm ……(3) となるのである。

第３図，第４図は、デジタル変調器および逆三角函数復
調器の構成例である。第３図において端子７に与えられ
た映像信号入力は変調指数を決めるデビエーション（周
波数偏移）fdの情報と束算器８により乗算され、キャリ
ア周波数fcの情報と加算される。この信号は加算器10と
遅延回路11により積分され、変調信号の瞬時位相θを出
力する。12は入力θに対し、cosθを発生する回路でROM
などを用いて構成される。したがって端子13には瞬時位
相θに対応した正弦波、つまり映像信号入力の瞬時振幅
に応じて周波数が変化するFM出力が得られる。これを式
で表現すれば(2)式のFM波となる。

第４図において端子14に与えられたFM波は除算器16と90
゜移相器15に至り、90゜移相器15の出力はまた除算器16
に加えられる。90゜移相器15は入力信号の位相を90゜変
化させる回路でヒルベルト変換器が用いられる。今、FM
入力がasinθであるとすると90゜移相器15の出力はacos
θであり商をとればtanθとなり振幅項ａが相殺された
形となる。これを逆三角函数回路17を通せば瞬時位相θ
が求まる。すなわち逆三角函数回路17は与えられるデー
タに対するtan^-1のテーブルを出力すればよく、ROMなど
で構成される。求まった瞬時位相θは遅延回路18および
差演算器19により微分され、第３図に示した変調器とは
逆の操作で映像信号が復調され端子20に出力される。

第４図に示した復調器はtan^-1回路を用いたが、入力FM
信号を高速AGC（自動利得制御）を用いて振幅を一定に
し、sin^-1回路を用いて復調することもできる。この場
合、90゜移相器は必要ない。もちろんキャリア逓倍のビ
ート成分を生じない効果は同じである。

第５図は、本発明による一実施例を示す構成図である。
端子21に与えられた映像信号はADコンバータ22によりデ
ジタル信号に変換されエンファシス回路23でエンファシ
スされる。エンファシスはFM伝送系における三角雑音
（この場合、映像信号の高域雑音）の影響を少なくする
ため映像信号の高域エネルギーが小さいことを利用して
高域をもちあげておく。エンファシスされた信号はW/D
クリップ回路24によりホワイトおよびダーク部分がクリ
ップされ周波数変調器25に加えられFMされたあとDAコン
バータ26でアナログ信号に戻される。このFMアナログ信
号は記録増幅器27、切換スイッチ28を経てヘッド29,テ
ープ30により記録される。スイッチ28が再生モードに切
り換えられるとヘッド29で拾われた信号は再生増幅器31
で増幅され、ADコンバータ32によりデジタル信号に変換
される。これはFM復調器33によって逆三角函数を利用し
て復調され、エンファシス特性と逆の周波数特性をもつ
デエンファシス回路34を経てDAコンバータ35によりアナ
ログ信号に戻され、端子36に再生映像信号を出力するこ
とになる。この実施例では記録系でデジタル信号形態で
のFMを行ない、再生系で逆三角函数復調を行なっている
ため変復調過程での映像信号とFM波の漏洩やひずみに対
する問題がなく、またFMキャリア周波数を入力信号最大
周波数の1.5倍以下に選ぶことができるのでテープ，ヘ
ッド系の記録帯域が狭くて済み、小規模で高品質な再生
画像を得るVTRが実現できる。

発明の効果以上の説明より明らかなように、本発明の記録再生処理
方法は、デジタル入力信号に、変調指数およびキャリア
周波数の情報を与えてデジタル演算する演算器と、前記
演算器出力を積分する積分器と、前記積分出力に対応し
周波数変調波を発生する正弦波発生器とを備えたデジタ
ル信号形態の周波数変調手段を有する第１の系にて信号
を記録し、周波数変調されたデジタル信号とこれを90゜
移相した信号を対して除算を施し、逆三角関数回路を用
いて周波数変調波の瞬時位相を算出し、前記瞬時位相を
微分器にて微分する、デジタル信号形態の周波数復調手
段を有する第２の系によって信号を再生することによ
り、映像信号の記録再生などで問題となるビート成分の
発生が大幅に軽減されるという優れた効果が得られる。
その効果により従来から決定されているフォーマットの
VTRにおいては画質の大幅向上を実現することができ
る。

また新しいフォーマットを決める際に、本発明を用いる
と入力信号の最大周波数に対してキャリア周波数を1.5
倍以下に選ぶことができるため狭帯域で高画質なVTRを
実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成図、第２図は本発明による
復調出力のスペクトル図、第３図は本発明に用いるデジ
タル周波数変調器の一実施例の構成図、第４図は本発明
に用いる逆三角函数復調器の一実施例の構成図、第５図
は本発明を磁気記録再生装置に応用した実施例の構成
図、第６図は従来のFM変復調回路の回路図、第７図はそ
れらの動作原理図、第８図は復調器のスペクトル図であ
る。１……ADコンバータ、３……デジタル周波数変調器、４
……逆三角函数復調器、５……DAコンバータ、9,10……
加算器、８……乗算器、11……遅延回路、12……cosθ
発生器、15……90゜移相器、16……除算器、17……逆三
角函数回路、18……遅延回路、19……差演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル入力信号に、変調指数およびキャ
リア周波数の情報を与えてデジタル演算する演算器と、
前記演算器出力を積分する積分器と、前記積分出力に対
応し周波数変調波を発生する正弦波発生器とを備えたデ
ジタル信号形態の周波数変調手段を有する第１の系にて
信号を記録し、周波数変調されたデジタル信号とこれを
90゜移相した信号に対して除算を施し、逆三角関数回路
を用いて周波数変調波の瞬時位相を算出し、前記瞬時位
相を微分器にて微分する、デジタル信号形態の周波数復
調手段を有する第２の系によって信号を再生することを
特徴とする記録再生処理方法。
【請求項２】第１の系は、入力信号をAD変換してデジタ
ル信号に変換してから、デジタル信号形態の周波数変調
手段によって変調し、さらにDA変換して記録し、第２の
系は、再生された信号をAD変換してデジタル信号に変換
してから、デジタル信号形態の周波数復調手段によって
逆三角関数を用いて復調し、さらにDA変換して再生出力
信号を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の記録再生処理方法。
【請求項３】入力信号は映像信号であって、含まれる最
大周波数をfmとするとき、キャリア周波数fcをfc≦1.5f
mなる関係に設定して、デジタル信号形態の周波数変調
手段によって記録することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の記録再生処理方法。