JPH0834579B2 - ディジタル音声記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回転ヘッド記録方式によるディジタル音声の
記録再生装置に関する。

従来の技術 近年、LSI技術の進歩に伴って音声及び映像のディジ
タル処理化が急速に進み、ディジタル信号で記録再生で
きる音声及び映像機器の開発が盛んに行われている。そ
の中でも、回転ヘッド記録方式のディジタルVTRは、放
送局等で使用される業務用から家庭用まで、種々の用途
を目指して開発が行われている。業務用のVTRについて
は性能面での向上もさることながら、機能面では少なく
とも、従来のアナログ記録のVTRで可能であった機能
は、完全に実現されることが要求されている。

その中で特殊再生機能の実現が一つのポイントとな
り、従来のアナログリニア記録では容易に行える編集点
を検索するための高速，低速でのキューイング機能が、
回転ヘッド方式のディジタル記録の場合、技術的な困難
を伴い複雑な処理が必要となる。すなわち、ジョグ・シ
ャトルモードでダイアルの回転操作に応じた再生速度で
の、可変速度再生をできるだけ高品質な再生音で実現
し、編集点の詳細な設定等に活用しようとするものであ
る。通常、低速再生の速度としては、テープ速度を例え
ば±１倍速から±1/32（あるいは1/30,1/25）倍速等の
低速度まで1/32（あるいは1/30,1/25）のステップで減
じながら行い、一方高速再生の方は±２倍,4倍，…,32
倍，…，等２の倍数の速度が一般的に用いられる。

また、再生画面を良好に保ったまま特殊再生が可能な
ように、ピエゾ素子等の電圧歪素子の担体上に搭載され
たヘッドを可動ならしめるオートトラッキング（AT）ヘ
ッドが搭載され、＋３倍速〜−１倍速程度の範囲内であ
れば、記録トラックを正確にトレースし再生することが
できる。ジョグ・シャトルモードで、このATヘッドを用
いて再生される音声信号は、１倍速以上の高速再生時に
は１フィールド単位での飛び越し走査となり、音声信号
のフォーマット構成期間が１フィールドとした場合、例
えば３倍速の場合は３フィールドに１回だけ１フィール
ド期間の信号が得られ、あとの２フィールド分の信号は
欠落し検出されない。これを通常速度における信号処理
と同様に処理すると、得られる再生音としては３フィー
ルド期間から１フィールド分の音を抜き出したサンプリ
ングされた音となる。これは従来のアナログリニア記録
による高速再生における周波数ピッチの上がった再生音
とは異なるが、記録内容は欠落しているがピッチが変化
していないため、記録内容の確認を行う意味ではかえっ
て解り易く実用上は問題ない。

一方、低速再生の場合はATヘッドにより再生速度に応
じて同一記録トラックを繰り返しトレースするため、得
られる再生信号としては、例えば1/4倍速の場合、各フ
ィールドを４回ずつ繰り返した形の再生信号となり、通
常速度の再生処理と同様の処理をした場合、再生音とし
ては違和感を与える。

したがって、音声の特殊再生の場合、低速再生におい
ては、何らかの処理が必要となり、1/N倍の低速再生で
は、Ｎ回繰り返し再生された１フィールド期間の再生信
号から１回だけこれをとり出し、Ｎ倍に時間軸を伸ばし
て、従来のアナログリニア記録と同様の周波数ピッチの
下がった再生音を得る操作を行う。

一方、ディジタル音声をVTRに記録する場合、その標
本化周波数と映像信号の関係が問題になる。例えば標準
の標本化周波数として一般的に用いられている48kHzとN
TSCテレビジョン方式のフィールド周波数60/1.001Hzと
の間は整数比とはならない。したがって、48kHzの周波
数で標本化し、１フィールドを単位として映像信号と共
に記録する記録再生装置の場合、各フィールドに含まれ
る音声サンプルの数は一定とならず、例えば4004サンプ
ル/5フィールドを周期として各フィールドに順に、801,
801,801,801,800個のサンプルを割り振る操作が必要と
なり、このフィールドシーケンスをリープ（うるう）フ
ィールド・シーケンスと呼んでいる。実際の記録再生装
置においては、記録時に上記のサンプル数に対応した80
0個サンプルのフィールドだけを識別するためのフラグ
を、時間軸圧縮したディジタル符号化音声信号と共にデ
ータエリアとは別のエリアに記録し、再生時にはこのフ
ラグの検出結果に基づいて音声信号が切れ目なく連続す
るように元の48kHzサンプリング音声の時間軸に伸張す
る。

一方、PAL方式の場合はフィールド周波数は50Hzとな
るため、各フィールドは960サンプルと一定のサンプル
数となり、上述した問題は生じない。

上述したNTSC方式の例のように、信号処理の単位期間
のサンプル数が一定でないフォーマットを用いて先程か
ら述べている低速度再生を行う場合、以下に述べる問題
点が発生する。

ジョグ・シャトルモードでダイアルの操作を行うのは
人間であり、その動きは極めて不規則なものであり、恣
意的である。したがって、正方向，逆方向の方向変化や
急激な速度変化は予測できるものではない。またその変
化が急激であれば有るほど、ダイアルの動きから得られ
る制御指令とテープ走行制御のサーボ検出信号と実際に
得られる再生信号との間には追従性の面でギャップが出
てくる。最終的には実際得られる再生信号に即した信号
処理制御が必要となる。

再生時、一般に１フィールド単位等のメモリから元の
音声時系列にしたがって時間軸を伸張しながら読み出し
操作が必ず必要となるが、前述したNTSC方式の場合、サ
ンプル数に応じた読み出しアドレスの制御が必要であ
る。すなわち、第１フィールドから第４フィールドまで
は48kHzサンプル801個の、第５フィールドにおいてはサ
ンプル800個に対応した読み出しアドレスの供給が必要
となる。このフィールドメモリの書き込みは再生信号に
基づいて行われ、読み出しは水晶発振器から分周したサ
ンプリングクロックの系列で連続的に切れ目なく行われ
る。したがって、書き込みと読み出しの時間関係は、テ
ープ走行サーボ制御が正常に行われている限り、両者は
時間的に一定の位相を保ったまま、テープ走行のジッタ
があってもタイミングのオーバーラップにより、メモリ
のオーバーフローあるいはアンダーフローが発生しない
ように設定される。通常の速度で再生される場合は、前
述したリープフィールドは５回に１回到来するが、メモ
リの読み出しタイミングは該当フィールドのみ、それに
対応して１サンプル分少ない分だけ動き、５フィールド
周期で見た場合は、書き込みと読み出しの位相関係はそ
のまま保たれ正常な読み出しが行われる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、低速再生モードでは前述したように、
同一フィールドが繰り返し再生され、かつその繰り返し
回数は任意となる。また正方向と逆方向の間をゆっくり
と行き来する場合には、その間に静止状態も介在する。
言い換えれば、リープフィールドの到来する間隔は全く
任意であり、またリープフィールドのみが連続して再生
されたり、あるいは逆の場合もある。したがって、リー
プフィールド識別フラグを頼りに再生フィールドメモリ
の読み出し制御を行うと、書き込みタイミングに対して
ずれが発生する可能性がある。とりわけ通常速度の再生
と低速度の再生を連続的に行った場合、タイミングの誤
差は累積され、リード／ライトのタイミングの時間差が
限界を越えオーバーラップすると、それ以降再生不能状
態となる恐れがある。

本発明の課題は上記の問題を解決し、リープフィール
ド構成のフォーマットを用いた音声の低速度再生におい
て、良好な再生音を提供する。

課題を解決するための手段 ディジタル符号化された音声信号を映像信号と共に記
録再生するVTR装置であって、前記音声信号を前記映像
信号の一つの画面単位で複数のブロックに分割し、前記
音声信号のディジタル符号化を行う標本化信号周期が前
記映像信号の一画面単位の期間とは整数比とならず前記
映像信号の複数画面単位の期間と整数比になる場合、前
記映像信号の一画面単位の期間に含まれる前記音声信号
サンプル数を周期的に変化する値とし、前記音声信号サ
ンプル数に対応したサンプル数識別情報及び前記映像信
号の一画面単位の期間毎に順に付加される番号情報を前
記各ブロック毎に記録信号中に挿入する情報生成手段
と、再生時には再生信号中の前記番号情報から前記映像
信号の一画面単位の期間毎に再生された該期間が繰り返
しか更新かを判別する判別手段と、前記サンプル数識別
情報を前記判別出力でゲートするゲート手段と、前記ゲ
ート手段の出力により再生側メモリの読み出しアドレス
カウンタを初期化する初期化手段とから成る。

作用 前記の構成により、本発明では再生信号中から得られ
る映像信号の一画面単位の期間の番号情報の検出結果を
用いて新たな音声信号の到来か同一信号の繰り返しかを
検出し、これを映像信号の一画面単位期間の更新情報と
して用い、更新情報が検出されている場合はサンプル数
情報を基に再生側メモリの読み出しアドレスカウンタの
イニシャライズを行い、更新情報が検出されない低速度
再生あるいは静止状態においては、読み出しアドレスカ
ウンタは所定の内部周期で動作し、再生音声信号のサン
プル数のタイミング制御を行う。

実施例 第１図は本発明の一実施例によるディジタル音声記録
再生装置の構成図である。

同図において、１はアナログ音声信号の入力端子、２
は複数の音声チャンネルのADコンバータ、３は複数チャ
ンネルの入力信号を時分割化するマルチプレクサで以降
MUXと略す、４は２ページ構成の記録側フィールドメモ
リ、５はフィールドメモリ４のアドレス多重化を行うMU
X、６はディジタル化音声信号をフィールドメモリ４に
書き込むためのライトアドレスカウンタ、７は音声信号
に対応した誤り訂正符号（ECC）を生成するためにフィ
ールドメモリ４に読み出し及び書き込みアドレスを供給
するECCアドレスカウンタ、８はフィールドメモリ４か
らの読み出しアドレスを供給するリードアドレスカウン
タ、９は音声信号の誤り検出及び誤り訂正を行う誤り訂
正符号（ECC）の生成を行うECC生成回路、10はブロック
番号，セグメント番号，フィールド番号，リープフィー
ルドフラグ及び映像／音声識別フラグ等の識別情報（ID
コード）を生成するID発生回路、11は音声データにIDコ
ードを付加するためのMUX、12は記録媒体に適した符号
形式に変換するための変調回路、13は記録ヘッドをドラ
イブするための記録信号形式に変換するための記録回
路、14は記録信号出力端子である。

再生側において、15は再生信号入力端子、16は再生信
号の増幅，等化，パルス化を行う再生回路、17は変調回
路12で施された変調に対し、復調を行う復調回路、18は
記録側で付加されたIDコードの検出を行うIDデコーダ、
19はIDコード中のフィールド番号情報を前後のフィール
ドで比較して、フィールド更新フラグを生成する更新フ
ラグ生成回路、20はアンドゲート（AND）、21は２〜３
ページ構成の再生側フィールドメモリ、22はフィールド
メモリ21のアドレス多重化を行うMUX、23はフィールド
メモリ21に再生信号の書き込みアドレスを供給するライ
トアドレスカウンタ、24は誤り訂正操作を行うためにフ
ィールドメモリ21に読み出し及び書き込みアドレスを供
給するECCアドレスカウンタ、25はフィールドメモリ21
から音声時系列にしたがって音声信号を読み出すための
リードアドレスカウンタ、26は再生信号中の誤り部分の
訂正を行う誤り訂正回路、27は誤り訂正で訂正不能が発
生した場合の前後の音声サンプルによる平均値補間によ
り補正操作を行う補正回路、28は低速度再生時に再生音
声信号を数フィールド区間蓄える特殊再生メモリ、29は
低速度再生時に再生速度に応じて、特殊再生メモリ28に
アドレス供給等を行うジョグメモリコントローラ、30は
DSP等で構成され再生速度に応じて補間サンプル数及び
遮断周波数を変化できる補間フィルタ、31は通常速度と
低速度再生で再生信号の選択を行うMUX、32は複数チャ
ンネルのDAコンバータ、33は音声信号出力端子である。

第２図は本発明の一実施例に用いるブロック信号フォ
ーマット及びIDコードの構成図である。ここで用いられ
る信号構成としては、映像信号の１フィールド単位で音
声を複数のブロックに分割し、映像信号とは区分された
領域に時間軸圧縮して、かつヘッドドラムを高速回転さ
せ複数のセグメントに分割記録する場合を示す。

同図において、34はブロック同期符号（SYNC）、35は
ブロック毎に付加される識別情報であるIDコード（ID
0）、36も同様にIDコード（ID1）、37はディジタル符号
化された音声データ（DATA）、38はブロック単位にDATA
37に対して生成された誤り訂正符号（ECC）である。

更に、同図にIDコード35及び36の詳細構成例を示す。
ID0及びID1は８ビット単位で１フィールド内のブロック
番号を示すブロックアドレス（b8〜b0:9ビット）、１フ
ィールドを複数のセグメントに分割記録する際のセグメ
ント番号（S2〜S0:3ビット）、各フィールドに順番に付
加されるフィールド番号（f1〜f0:2ビット）、１フィー
ルド内のサンプル数が他のフィールドと異なる場合その
フィールドを識別するために付加されるリープフィール
ドフラグ（LF:1ビット）、映像信号部分と音声信号部分
の識別のためのV/Aフラグ（V/AF:1ビット）から構成さ
れる。

次に動作説明に移ると、第１図に示す入力端子１から
入力された複数のチャンネルのアナログ音声信号はADコ
ンバータ２により、ディジタル符号に変換され、MUX3で
複数チャンネルの多重化がなされた後、記録側フィール
ドメモリ４に１フィールドを単位として、音声信号時系
列にしたがって一旦書き込まれる。その際の書き込みア
ドレスはライトアドレスカウンタ６からMUX5を経由して
供給される。フィールドメモリ４は通常２ページ構成を
とり、音声信号が一方のメモリに、連続的に書き込まれ
ている間に、他方のメモリには誤り訂正符号（ECC）の
生成のための読み出し及び書き込みアドレスの供給がEC
Cアドレスカウンタ７からMUX5を経由して行われる。誤
り訂正符号の生成は、書き込みの時系列とは異なる順序
でフィールドメモリ４より読み出された音声信号がECC
生成回路９に入力され、生成されたECCは再びフィール
ドメモリ４に書き込まれる。誤り訂正符号の生成が完了
した後、映像信号とのタイミングをとって、書き込みの
時系列ともアウターコード生成の順序とも異なる予め定
められた順序で時間軸圧縮された音声データ及びECCが
フィールドメモリ４からリードアドレスカウンタ８から
供給されるアドレスにしたがって間欠的に読み出され
る。ここで間欠的と述べたのは、第２図に示すフォーマ
ットに示すように、SYNC及びID0,ID1が後ほど挿入でき
るよう休止期間を設けて読み出しが行われるためであ
る。

一方、ID発生回路10では第２図に示すID0及びID1コー
ドの生成が行われる。すなわち、リードアドレスカウン
タ８の出力に基づきブロックアドレス（b8〜b0），セグ
メント番号（S2〜S0）及び、フィールド番号（f1〜f0）
がライトアドレスカウンタ６の出力に基づきリープフィ
ールドフラグ（LF）が生成される。ここで本発明に重要
な役割を果たすフィールド番号及びリープフィールドフ
ラグについて更に説明を行うと、フィールド番号はこの
場合２ビットのため、0,1,2,3のアドレスがNTSC方式及
びPAL方式とも共通に割り当てられ、同一フィールド内
は同じ番号を持つ。リープフィールドフラグはNTSC方式
の場合のみであり、従来例の項で述べたように800サン
プルのフィールドのみフラグがたてられる。またこのリ
ープフィールドのシーケンスとフィールド番号のシーケ
ンスは独立であり関連性はない。

生成されたIDコードはMUX11で音声データ及びECCと多
重化され、更に図面では省略されているがブロック同期
符号（SYNC）の付加が行われる。変調回路13では記録媒
体に適した符号形態にするべくディジタル変調操作がな
され、記録回路13で記録電流波形への変換が行われた
後、記録信号出力端子14よりヘッドドライブ信号を出力
する。

次に再生動作の説明に移ると、再生信号入力端子15よ
り入力された再生信号は再生ヘッドアンプ，波形等化処
理，波形整形処理等の機能を包括する再生回路16を経
て、復調回路17でロック再生，ブロック同期信号の検出
と共に元のNRZの符号列への変換が行われる。復調され
た再生信号は一旦１フィールド毎に、再生側フィールド
メモリ21に書き込まれる。再生側フィールドメモリ21は
２ページあるいは３ページ構成の１フィールド期間の容
量のメモリからなり、再生信号の書き込み順序は記録側
フィールドメモリ４の読み出し順序に対応している。こ
の書き込み時のブロック毎のアドレスは、再生信号中の
IDコードのブロックアドレス，セグメント番号及びフィ
ールド番号をIDデコーダ18にてデコードして生成し、ブ
ロック内のアドレスはライトアドレスカウンタ23からMU
X22を経由して供給される。１フィールド単位の再生信
号の書き込みが終了すると、記録時にECCコードを生成
したアドレスと同一のアドレスがECCアドレスカウンタ2
4からMUX22を経由して供給され、フィールドメモリ21か
ら読み出された信号は誤り訂正回路26で再生信号中に含
まれる誤りの検出及び誤りの訂正が実行される。ECCコ
ードによる誤り訂正を行い、被訂正信号をフィールドメ
モリ21に再度書き込み、訂正動作が終了すると、元の音
声の時系列にしたがって連続的にフィールドメモリ21か
ら音声信号が読み出される。このとき、リードアドレス
カウンタ25からは連続的に読み出しアドレスがMUX22を
経由してフィールドメモリ21に供給される。また訂正不
能の誤りが発生した場合のみ、補正回路27が作動し、時
間軸上の前後のサンプルから平均値演算による補間操作
が行われる。その後はMUX31を経由して、DAコンバータ3
2によるアナログ信号への変換、端子33からのアナログ
音声信号の出力が行われる。

以上は通常速度における再生動作を述べたが、次に、
本発明のポイントとなる低速度再生時の動作を中心に更
に詳しく述べる。

低速度再生時には従来例の項で述べたATヘッドの働き
により、同一フィールドの再生信号が繰り返し得られ
る。そこでIDデコーダ18で得られた各ブロック毎に挿入
されている再生フィールド番号を更新フラグ検出回路19
に入力し、信頼性を上げるため多数回の一致検出を併せ
て行いながら、前後のフィールド番号を比較する。比較
結果からその値が更新されたときだけ更にフラグ検出回
路は更新フラグを出力する。

一方、IDデコーダ18で検出されたリープフィールドフ
ラグも多数回の一致検出を行って、信頼性を高めた後、
アンドゲート20に入力される。アンドゲート20ではリー
プフィールドフラグが更新フラグにゲートされリードア
ドレスカウンタ25のロード端子に印加される。すなわ
ち、通常再生速度及び低速度再生時であっても再生信号
フィールドが更新されたときのみ、アンドゲート20はリ
ープフィールドフラグを通し、低速度再生時の繰り返し
再生及び静止状態の再生時はこれを通過させない。した
がって、アンドゲート20出力のリープフィールドフラグ
はどのような再生モードであっても、平均的には５フィ
ールドにほぼ１回の出力が得られる。またリードアドレ
スカウンタ25ではロード端子にリープフィールドフラグ
が印加されたときには、１フィールド期間の読み出しサ
ンプル数を800とし、それ以外の場合は801と見なし、か
つ外部からリープフィールドフラグによるロード信号が
到来しない場合でも５フィールド周期でサンプル数制御
を行えるようロード端子に内部フィールドバックループ
を設けてある。この構成により、リープフィールドフラ
グの到来が不規則になったり、連続して到来、あるいは
全く来なくなった場合においても、フィールドメモリ21
の書き込みアドレスと読み出しアドレスとの時間的位相
に大幅な変動はなく、通常速度と低速度再生の間を行き
来した場合においても、支障は発生しない。

低速度再生時にフィールドメモリ21から読み出された
音声信号は補正回路27を経由して特殊再生メモリ28にフ
ィールド単位で書き込まれる。但し、書き込まれる信号
は更新フラグ検出回路19の出力である更新フラグが立っ
たフィールド期間の信号のみである。1/N倍の低速度で
再生を行うとＮ回同一フィールドの信号が再生されるた
め、その先頭フィールドの信号のみを特殊再生メモリ28
に書き込み、読み出し時はジョグメモリコントローラ29
よりＮ倍の周期のクロックをベースにした読み出しアド
レスで読み出しの時間軸を伸張する。更にＮ倍に伸張し
た際に残りのＮ−１個のサンプルの補填は、DSPを用い
た補間フィルタ30によるフィルタリング処理により補間
し再生信号品質を向上させる。最後に、低速再生時はMU
X31は補間フィルタ30出力を選択し、DAコンバータ32を
経て端子33から出力される。

また、PAL方式等のリープフィールド構成を用いない
場合においても、第２図のフォーマットでリープフィー
ルドフラグを零として記録し、再生時にはフィールド番
号情報から更新フラグを作成し、特殊再生メモリ28の制
御等は同様に実現でき、NTSC方式との両立性も保てる。

発明の効果 以上述べた構成により、本発明では通常速度再生、低
速度再生等の特殊再生モード双方を自由に切り替え操作
しても、再生メモリのオーバーフロー及びアンダーフロ
ーを発生させることなく品質の高い再生音声信号を得る
ことがき、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるディジタル音声記録再
生装置の構成図、第２図は本発明の一実施例に用いる信
号フォーマットの構成図である。 10…ID発生回路、18…IDデコーダ、19…更新フラグ検出
回路、20…ANDゲート、21…フィールドメモリ、23…ラ
イトアドレスカウンタ、25…リードアドレスカウンタ、
28…特殊再生メモリ、29…ジョグメモリコントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル符号化された音声信号を映像信
   号と共に記録再生するVTR装置であって、前記音声信号
   を前記映像信号の一つの画面単位で複数のブロックに分
   割し、前記音声信号のディジタル符号化を行う標本化信
   号周期が前記映像信号の一画面単位の期間とは整数比と
   ならず前記映像信号の複数画面単位の期間と整数比にな
   る場合、前記映像信号の一画面単位の期間に含まれる前
   記音声信号サンプル数を周期的に変化する値とし、前記
   音声信号サンプル数に対応したサンプル数識別情報及び
   前記映像信号の一画面単位の期間毎に順に付加される番
   号情報を前記各ブロック毎に記録信号中に挿入する情報
   生成手段と、再生時には再生信号中の前記番号情報から
   前記映像信号の一画面単位の期間毎に再生された該期間
   が繰り返しか更新かを判別する判別手段と、前記サンプ
   ル数識別情報を前記判別出力でゲートするゲート手段
   と、前記ゲート手段の出力により再生側メモリの読み出
   しアドレスカウンタを初期化する初期化手段を有し、可
   変速再生時の再生側メモリ読み出し制御を行うことを特
   徴としたディジタル音声記録再生装置。