JPH0828040B2 - 映像信号記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号記録再生装置に関し、詳しくは、
現存機器を使用して、容易に、かつ、安価に高精細な映
像信号を記録再生できる映像信号記録再生装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、例えばアナログ記録方式の家庭用ビデオテープ
レコーダにおいては、記録波長の短縮、すなわち、記録
時の変調周波数を高める方式、いわゆるハイバンド方式
を採用することにより、解像度を高めることが知られて
いる。また、記録の忠実度を高めるために、ディジタル
記録方式も採用されている。

しかし、高精細な映像信号を容易に、かつ、経済的に
記録する方式についてはまだ開発されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のハイバンド方式においては、実用的な記録波長
には限度があるので、解像度を高めるうえでおのずと限
界が生じている。

一方、ディジタル方式の記録では、映像信号をそのま
まディジタル信号に変換した場合、記録する情報量が膨
大になり、現存の機器では受容できない程度に記録密度
が高くなり、新たに大容量の機器を開発する必要が生じ
るので、経済的ではない。ディジタルデータは、圧縮し
て記録することが可能であるが、この場合にはデータ圧
縮、伸長のための回路の回路規模がかなり大規模なもの
となり、なお経済性に不満が残される。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであ
り、現存機器を使用して、容易に、かつ、安価に高精細
な映像信号を記録再生できる映像信号記録再生装置の提
供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の映像信号記録再生装置は、上記の目的を達成
するため、入力された映像信号をディジタルデータに変
換するA/D変換手段と、変換されたディジタルデータ
を、隣接するデータがピクセル毎に分散するように時分
割して複数の時系列データに分割する時分割手段と、分
離された時系列データをそれぞれ変調してアナログデー
タに変換する複数の変調手段と、各変調手段が出力する
アナログデータを記録媒体に記録するとともに記録媒体
に記録されたアナログデータを再生する記録再生手段
と、再生された各アナログデータを復調により再生時系
列データに変換する複数の復調手段と、各復調手段に対
応して設けられ、ピクセル毎に変換された再生時系列デ
ータを格納するフレームメモリ手段と、各フレームメモ
リ手段に対応して設けられ、フレームメモリ手段に再生
時系列データが格納されている場合には格納された上記
再生時系列データを出力する一方、フレームメモリ手段
に再生時系列データが格納されていない場合には該フレ
ームメモリ手段に時系列的に先行すると共に再生時系列
データが格納されているフレームメモリ手段に格納され
ている再生時系列データを補間データとして出力して補
間する補間手段と、上記の補間手段からの再生時系列デ
ータ、或いは補間データを時系列順に並べて合成し、一
連の再生映像信号に復元する合成手段とを備えている。

〔作用〕

上記の構成によれば、映像信号が入力されると、A/D
変換手段によってディジタルデータに変換される。この
ディジタルデータは、時分割手段によって隣接するデー
タがピクセル毎に分散するように複数の時系列データに
時分割される。分離された時系列データは、対応する変
調手段によってそれぞれアナログデータに変換される。
このアナログデータは、対応する記録再生手段によっ
て、記録媒体に記録される。

一方、再生時には、記録媒体に記録されたアナログデ
ータは、記録再生手段によって再生される。再生された
アナログデータは、対応する復調手段によって再生時系
列データに変換され復調される。このようにピクセル毎
に変換された再生時系列データは、対応するフレームメ
モリ手段にそれぞれ格納される。

フレームメモリ手段に再生時系列データが格納されて
いる場合には格納された上記再生時系列データが補間手
段から合成手段に対して出力される。一方、フレームメ
モリ手段に再生時系列データが格納されていない場合に
は、再生時系列データが格納されていないこのフレーム
メモリ手段に時系列的に先行すると共に再生時系列デー
タが格納されているフレームメモリ手段に格納されてい
る再生時系列データが補間データとして、補間手段から
合成手段に対して出力される。

例えば、第１のフレームメモリ手段に再生時系列デー
タが格納去れていない場合、この第１のフレームメモリ
手段に時系列的に先行する第２のフレームメモリ手段に
格納されている再生時系列データが補間データとして出
力される。しかし、このとき、第２のフレームメモリ手
段にも再生時系列データが格納されていない場合、この
第２のフレームメモリ手段に時系列的に先行する第３の
フレームメモリ手段に格納されている再生時系列データ
が補間データとして出力される。つまり、時系列的に先
行するフレームメモリ手段であって、再生時系列データ
が格納されているフレームメモリ手段の再生時系列デー
タが補間データとして出力される。

合成手段では、補間手段からの再生時系列データ、或
いは補間データが時系列順に並べられて合成され、一連
の再生映像信号に復元される。

以上のように、高精細化により膨大な量になった映像
信号を時系列的に分割することにより、記録及び再生に
使用する機器が処理する情報量を現存機器の受容限度内
に納めることができ、現存機器を使用して膨大な量の映
像信号を処理できるようになる。加えて、データ再生時
の補間が時系列的に先行するフレームメモリ手段に格納
された再生時系列データによって容易に行なえるので、
分割された時系列データの破損が連続することを確実に
回避できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を、第１図ないし第７図に基づいて
説明すれば、以下の通りである。

映像信号の記録・再生装置は、第１図に示すように、
映像信号１を入力してディジタルデータに変換するA/D
変換回路２と、変換されたディジタルデータを時分割し
て３つの時系列データ104・105・106に分割する時分割
回路３と、分割された時系列データ104・105・106をそ
れぞれ変調してアナログデータに変換する３つの変調器
４・５・６と、変換された各アナログデータを記録媒体
に記録する一方、記録媒体からそのアナログデータを再
生する３つの記録再生装置７・８・９と、再生された各
アナログデータを復調により再生時系列データ204・205
・206に変換する３つの復調器10・11・12と、再生時系
列データを元の列順に並べて合成し、一連の再生映像信
号14に復元する合成回路13とを備えている。

上記A/D変換回路２は、公知の構成のものが使用され
ている。

上記時分割回路３は、ディジタルデータを時系列的に
３つに分割できるように構成してあればよいが、ここで
は、一種のインターリーブにより隣接するデータが分散
して記録再生されるようにするため、３つのタイムスロ
ットが設けられ、第２図に示すように、A/D変換器２の
出力102の各量子化ビットbit0〜bit7内の各ピクセル
（表示画面上の１ドットに対応するデータ）・・
・…が順に異なるタイムスロットに振り分けられ、３つ
の変調器４・５・６に個別的に入力される３つの時系列
データ104・105・106に分割するように構成される。

なお、第２図に示した実施例では、A/D変換回路２の
量子化ビットbit0〜bit7を８ビットとしてあるが、この
量子化ビット数は必要に応じて増減することができる。
また、表示画面は、量子化ビットbit0〜bit7数に対応す
るプレーンを持つように構成してある。更に、各ピクセ
ル・・・…の数字の順番は時系列の順番を示して
いる。

変調器４・５・６は、それぞれ入力した時系列データ
104・105・106を変調してアナログデータに変換するよ
うに構成され、使用する記録媒体の特性に応じた公知の
ものが適宜使用される。ここで、一般のビデオテープレ
コーダで記録再生ができるようにするため、第３図
（ａ）に示すように、複合映像信号にデータを多重記録
する方式に適合できるようになっている。第３図（ａ）
のデータは、同図（ｂ）に示す振幅情報を有する輝度信
号成分と、同図（ｄ）に示す振幅情報を有する同図
（ｃ）の色信号成分とを多重化したものであり、記録密
度を高めるために、輝度信号の振幅情報、色信号の振幅
情報、及び位相情報を組み合わせたデータとして記録さ
れ、再生される。すなわち、輝度信号の振幅を16段階に
分離可能であるとすれば、４ビットの情報が輝度信号の
振幅の変化によって記録再生され、色信号の振幅情報と
位相情報とによって、第３図（ｅ）の信号空間ダイアグ
ラムに示すように32通り、すなわち、５ビット分の情報
が１回の変調で記録されるようになっている。

なお、第３図（ｅ）の信号空間ダイアグラムは、色信
号の振幅情報と位相情報とがどのような情報を現すかを
示したものであり、ここでは32点が平面上に配置され、
１回の変調で32通りの情報が記録されるようにしてある
が、必要に応じて更に多くの情報を現す点を設けること
が可能である。

復調器10・11・12は、変調器４・５・６と逆の動作を
して、再生された各アナログデータを復調して各変調器
４・５・６に入力された時系列データ104・105・106に
対応する再生時系列データに変換するようになってい
る。

合成回路13は、再生時系列データ204・205・206を元
の映像信号のデータの順に並べて合成し、一連の再生映
像信号14に復元するようになっている。ここでは、第４
図ないし第７図に示すように、合成回路13は、各再生時
系列データ204・205・206を格納するバッファメモリか
らなるフレームメモリ244・245・246と、補間回路250
と、マルチプレクサ251と、図示しないD/A変換器とを備
えている。

補間回路250は、各フレームメモリ244・245・246の状
態に対応してＨ・Ｌ切換えされる各制御入力C4・C5・C6
を入力し、マルチプレクサ251の各入力端子に各再生時
系列データ204・205・206あるいはその補間データを出
力するように構成されている。上記制御入力C4は、フレ
ームメモリ244にデータが格納されているときにはＨに
切換えられ、フレームメモリ244が空の場合にはＬに切
換えられる。他の制御入力C5・C6は、それぞれフレーム
メモリ245・246の状態に対応して、同様にＨ・Ｌ切換え
される。補間回路250は、各フレームメモリ244・245・2
46とそれに対応する制御入力C4・C5・C6とを入力する３
つのアンド回路254a・255a・256aと、これらアンド回路
254a・255a・256aの出力を個別的に入力し、マルチプレ
クサ251の各入力端ａ・ｂ・ｃに出力する３つのオア回
路254b・255b・256bと、時系列的に出力が先行するオア
回路254b・255b・256bの出力と制御入力C4・C5・C6の反
転出力とを入力し、時系列的に同期するオア回路254b・
255b・256bに出力する３つのアンド回路254c・255c・25
6cとを備えている。

上記マルチプレクサ251は、各入力端ａ・ｂ・ｃ・ａ
・ｂ・ｃの順に操作して３つのフレームメモリ244・245
・246の時系列的関係を復元するように構成されてい
る。

なお、第４図は、各フレームメモリ244・245・246に
完全に再生時系列データ204・205・206が格納されてい
る場合を示している。第５図は、第１のフレームメモリ
244のみに再生時系列データ204が格納され、他のフレー
ムメモリ245・246が空である場合を示している。第６図
は、第１及び第２のフレームメモリ244・245に再生時系
列データ204・205が格納され、第３のフレームメモリ24
6が空の場合を示している。第７図は、第１及び第３の
フレームメモリ244・246に再生時系列データ204・206が
格納され、第２のフレームメモリ245が空である場合を
示している。

上記した映像信号の記録・再生装置を用いて実施する
映像信号の記録・再生においては、A/D変換回路２によ
って、映像信号１がディジタルデータ102に変換するA/D
変換段階が実行される。そして、このディジタルデータ
102の各量子化ビットbit0〜bit7内の各ピクセル・
・・…が順に３つタイムスロットに振り分けられ、各
変調器４・５・６に個別的に入力される３つの時系列デ
ータ104・105・106に分割される時分割段階が実行され
る。

各時系列データ104・105・106を入力する各変調器４・
５・６では、各時系列データ104・105・106が、複合映
像信号に輝度信号成分と色信号成分とを多重化させたア
ナログデータからなる複合映像信号に変調される。そし
て、変調された各複合映像信号を記録再生装置７・８・
９により記録媒体に記録する記録段階が実行され、ま
た、記録再生装置７・８・９により当該記録媒体から各
複合映像信号を再生する再生段階が実行される。次に、
復調器10・11・12において再生された各複合映像信号
が、ディジタルデータからなる各再生時系列データに復
調する復調段階が実行される。そして、復調された各再
生時系列データが合成回路13において元の映像信号に対
応する順序に並べ変える復元段階が実行される。

以上のように構成された映像信号記録再生装置によれ
ば、上記時分割回路３によって実行される時分割段階に
おいては、データの分割により、以後のデータ処理回路
に伝達される情報量が入力された映像信号の1/3となる
ので、現存の機器の許容情報量以下に納めることができ
る。また、ディジタルデータ102の各量子化ビットbit0
〜bit7内の各ピクセル・・・…が順に３つタイム
スロットに振り分けられるので、一種のインターリーブ
により隣接する各ピクセル・・・…が３つの時系
列データ104・105・106に分散され、データの破損が連
続することを防止されてデータの再生時の補間を容易に
できる利点が得られる。

また、変調器４・５・６によって実行される変調段階
では、輝度信号の振幅情報、色信号の振幅情報及び位相
情報を組み合わせて使用され、特に、色情報については
信号空間ダイアグラム上の32点によって１回の変調で５
ビット分の情報を記録できるようにしてあるので、現存
の機器の許容情報量内に高密度化に情報を記録すること
ができる。また、このような手法は、従来のモデム（変
調・復調装置）においても、いわゆるAPSK方式として採
用されているが、従来のモデムでは、基準位相を確保す
るため映像信号から色情報を分離する技術を応用できな
かったのに対して、本発明の構成によれば、複合映像信
号のバースト領域を利用して確保できるので、映像信号
から色情報を分離する技術を応用できるようになる。

更に、変調器４・５・６から出力される各複合映像信
号は、タイムスロットで分割されたディジタルデータ10
4・105・106をアナログ化した信号で構成されているの
で、複合映像信号の映像部分に各時系列データを変調し
て得たアナログ信号を重畳することにより、高精細化が
図られていない通常のビデオテープレコーダに入力して
磁気テープに記録することができる。また、その磁気テ
ープから再生した各複合映像信号を変調器10・11・12に
入力し、合成回路13でデータの順序をもとの時系列順に
並べかえて再生映像信号14を得ることもできる。

上記合成回路13は、マルチプレクサ251によって３つ
タイムスロットに振り分けられた各ピクセル・・
・…がもとの順序に並べ変えて出力される。

本実施例では、第４図に示すように、合成回路13の各
フレームメモリ244・245・246に完全に再生時系列デー
タ204・205・206が格納されている場合には、マルチプ
レクサ251の走査順に各ピクセル・・・…が完全
に元の順序に並べ変えられた再生映像信号14が出力され
る。

また、例えば第５図に示すように、２つのタイムスロ
ットに属する各複合映像信号が合成回路13への入力タイ
ミングの不一致によって欠落し、第２及び第３のフレー
ムメモリ245・246が空になった場合には、マルチプレク
サ251が入力端ａを走査する時にフレームメモリ244のピ
クセルのデータがアンド回路254aに入力されるととも
に該アンド回路254aに制御入力C4（＝Ｈ）が入力される
ので、ピクセルのデータがアンド回路254a、オア回路
254b、および入力端ａを介してマルチプレクサ251から
出力される。入力端ｂを走査するときには、フレームメ
モリ244のピクセルのデータが、アンド回路254a、オ
ア回路254bを介してアンド回路255cに入力されるととも
に、制御入力C5（＝Ｌ）の反転出力（＝Ｈ）がアンド回
路254cに入力され、オア回路255bからフレームメモリ24
4のピクセルのデータがマルチプレクサ251を経て出力
され、欠落した第２のピクセルに対応するデータがピ
クセルのデータによって補間されることになる。マル
チプレクサ251が入力端ｃを走査する時には、フレーム
メモリ244のピクセルのデータがアンド回路254a、オ
ア回路254b、アンド回路255c及びオア回路255bを経てア
ンド回路256cに入力される一方、制御入力C6（＝Ｌ）の
反転出力（＝Ｈ）がアンド回路256cに入力され、フレー
ムメモリ244のピクセルのデータが更にアンド回路256
c、オア回路256b及びマルチプレクサ251を経て出力さ
れ、ピクセルに対応するデータがピクセルのデータ
によって補間されることになる。

なお、オア回路256bの出力は、マルチプレクサ251に
出力されると同時にアンド回路254cに入力されるが、制
御信号C4（＝Ｈ）の反転信号はＬとなるので、アンド回
路254cは出力しない。その結果、マルチプレクサ251の
出力は…と補間される。ここでは、第
１のフレームメモリ244のピクセルが入力された時に
欠落している他のフレームメモリ244のピクセル・
が補間される場合を説明したが、第１及び第３のフレー
ムメモリ244・246のデータが欠落している場合には同様
にして第２のフレームメモリ245に記憶されたピクセル
によって欠落したピクセル・のデータが補間さ
れ、また、第１及び第２のフレームメモリ244・245のデ
ータが欠落している場合には同様にして第３のフレーム
メモリ246に記憶されたピクセルによって欠落したピ
クセル・のデータが補間されることになる。

このように、いずれか１つの再生時系列データ204・2
05・206が入力された時に他の再生時系列データ204・20
5・206のデータを自動的に補間することにより、記録さ
れた各複合映像信号あるいは再生され復調された再生時
系列データ204・205・206のデータ数が入力された映像
信号のデータ数に満たなくても、入力された映像信号の
データ数同数のデータ数の再生映像信号14を得ることが
できる。

また、第６図あるいは第７図に示すように１つのタイ
ムスロットに属する複合映像信号が欠落した場合には、
同様にデータが欠落しているフレームメモリ244のピク
セル・・・…に対応するデータは、時系列的にそ
のタイムスロットに先行するタイムスロットのデータに
よって補間される。後行のタイムスロットのデータがあ
る場合には、この後行のタイムスロットのデータが出力
されるとともに、このデータでこの後行のタイムスロッ
トに更に後行し、データが欠落しているタイムスロット
の補間データが更新されることになる。

すなわち、マルチプレクサ251の出力は、第６図の場
合には…と補間され、第７図の場合に
は…と補間される。このように、再生
時系列データ204・205・206が入力されるごとに補間の
状態を更新する場合には、より原画の映像信号に近い再
生映像信号14を得ることができ、記録時に入力された映
像信号の信号数の入力を受けた時に最終的に完全な再生
を完了することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る映像信号記録再生装置は、以上のよう
に、入力された映像信号をディジタルデータに変換する
A/D変換手段と、変換されたディジタルデータを、隣接
するデータがピクセル毎に分散するように時分割して複
数の時系列データに分割する時分割手段と、分離された
時系列データをそれぞれ変調してアナログデータに変換
する複数の変調手段と、各変調手段が出力するアナログ
データを記録媒体に記録するとともに記録媒体に記録さ
れたアナログデータを再生する記録再生手段と、再生さ
れた各アナログデータを復調により再生時系列データに
変換する複数の復調手段と、各復調手段に対応して設け
られ、ピクセル毎に変換された再生時系列データを格納
するフレームメモリ手段と、各フレームメモリ手段に対
応して設けられ、フレームメモリ手段に再生時系列デー
タが格納されている場合には格納された上記再生時系列
データを出力する一方、フレームメモリ手段に再生時系
列データが格納されていない場合には該フレームメモリ
手段に時系列的に先行すると共に再生時系列データが格
納されているフレームメモリ手段に格納されている再生
時系列データを補間データとして出力して補間する補間
手段と、上記の補間手段からの再生時系列データ、或い
は補間データを時系列順に並べて合成し、一連の再生映
像信号に復元する合成手段とを備えた構成である。

それゆえ、A/D変換によりディジタル化された映像信
号を、隣接するデータがピクセル毎に分散するように時
分割して複数の時系列データに分割するので、以後のデ
ータ処理回路に伝達される情報量を現存の機器の許容情
報量以下に納めることができ、現存機器を使用して、容
易に、かつ、安価に高精細な映像信号を記録再生でき
る。

特に、本発明において、時分割したディジタルデータ
がアナログ信号に変換記録されるので、現存機器によっ
て容易に記録し、再生することができるとともに、分割
された時系列データの破損に対して補間動作が時系列的
に先行するフレームメモリ手段に格納された再生時系列
データによって容易に行なえるので、再生後に破損デー
タが連続するのを防止でき、データ破損により高精細化
が損なわれるのを防止できるといった効果を併せて奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図は、映像信号記録再生装置の全体構成を示すブロ
ック図である。 第２図は、時分割回路の動作を説明する説明図である。 第３図（ａ）は変調回路出力の構成を示す波形図、第３
図（ｂ）は輝度信号成分の波形図、第３図（ｃ）は色信
号成分の波形図、第３図（ｄ）は色信号成分の振幅情報
の波形図、第３図（ｅ）は色信号の振幅情報と位相情報
が現す情報を示す信号空間ダイヤグラムである。 第４図ないし第７図は、それぞれ、合成回路の構成及び
再生時系列データの合成回路への入力状態が異なる場合
の作用状態を説明する説明図である。 １は映像信号、２はA/D変換回路、３は時分割回路、４
は変調器、５は変調器、６は変調器、７は記録再生装
置、８は記録再生装置、９は記録再生装置、10は復調
器、11は復調器、12は復調器、13は合成回路、14は再生
映像信号、104は時系列データ、105は時系列データ、10
6は時系列データ、204は再生時系列データ、205は再生
時系列データ、206は再生時系列データ、250は補間回路
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された映像信号をディジタルデータに
   変換するA/D変換手段と、変換されたディジタルデータ
   を、隣接するデータがピクセル毎に分散するように時分
   割して複数の時系列データに分割する時分割手段と、 分離された時系列データをそれぞれ変調してアナログデ
   ータに変換する複数の変調手段と、 各変調手段が出力するアナログデータを記録媒体に記録
   するとともに記録媒体に記録されたアナログデータを再
   生する記録再生手段と、 再生された各アナログデータを復調により再生時系列デ
   ータに変換する複数の復調手段と、 各復調手段に対応して設けられ、ピクセル毎に変換され
   た再生時系列データを格納するフレームメモリ手段と、 各フレームメモリ手段に対応して設けられ、フレームメ
   モリ手段に再生時系列データが格納されている場合には
   格納された上記再生時系列データを出力する一方、フレ
   ームメモリ手段に再生時系列データが格納されていない
   場合には該フレームメモリ手段に時系列的に先行すると
   共に再生時系列データが格納されているフレームメモリ
   手段に格納されている再生時系列データを補間データと
   して出力して補間する補間手段と、 上記の補間手段からの再生時系列データ、或いは補間デ
   ータを時系列順に並べて合成し、一連の再生映像信号に
   復元する合成手段とを備えた映像信号記録再生装置。