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発明の名称 信号記録再生装置と信号再生装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−50797
公開日 平成7年(1995)2月21日
出願番号 特願平5−195876
出願日 平成5年(1993)8月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 濱本 康男 / 竹内 明弘 / 森本 健嗣
要約 目的
高速再生時に、特定の位置に記録されたデータは必ず再生出来る信号記録再生装置を構成すること。

構成
トラック上の特定の位置に記録するデータに対してトラック上での位置を示す識別符号を付加するトラッキング用識別符号付加回路6と、記録時に付加された識別符号により、再生ヘッドと特定の位置との相対的位置関係を判断するヘッド位置判断回路12とを設け、ヘッド位置判断回路12の判断結果に基づき再生ヘッド10がトラック上の特定の位置を通過するよう再生ヘッド10とテープ状記録媒体9上のトラックとの相対的位置関係を制御する構成を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】記録ヘッドが装備された回転ドラムに対して、斜めに巻き付けられ一定速度で走行するテープ状記録媒体上に複数のトラックを形成して信号を記録する装置であって、トラック上の第1の特定の位置にトラック上での位置を示す第1の識別符号群を配する手段と、前記第1の特定の位置よりトラックの前方に位置する第2の特定の位置に、前記第1の特定の位置より前方であることを示す第2の識別符号群を配する手段と、前記第1の特定の位置よりトラックの後方に位置する第3の特定の位置に、前記第1の特定の位置よりトラックの後方であることを示す第3の識別符号群を配する手段との3つの手段のうち、少なくとも1つの手段を具備し、前記第1から第3の特定の位置の少なくとも1つに識別符号を記録することを特徴とする信号記録再生装置。
【請求項2】第1から第3の特定の位置は、同一トラック上に位置する事を特徴とする請求項1記載の信号記録再生装置。
【請求項3】第2の特定の位置、及び、第3の特定の位置は、第1の特定の位置を含むトラックとは異なるトラックであり、第2の特定の位置は、前記第1の特定の位置が含まれるトラックより前方のトラック上に位置し、第3の特定の位置は、前記第1の特定の位置が含まれるトラックより後方のトラック上に位置する事を特徴とする請求項1記載の信号記録再生装置。
【請求項4】第1から第3の少なくとも1つの特定の位置に対して、それぞれの位置に対応した第1から第3のデータ群の内、少なくとも1つのデータ群を、それぞれの位置に記録する識別符号に付加、もしくは、データ群単独で記録する事を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の信号記録再生装置。
【請求項5】記録信号はディジタル画像信号であり、第1から第3のデータ群の内、少なくとも1つのデータ群は、画像を粗く構成するデータ群であることを特徴とする請求項4記載の信号記録再生装置。
【請求項6】画像を粗く構成するデータ群は、周波数分離された画像信号の少なくとも直流成分を含むデータ群であることを特徴とする請求項5記載の信号記録再生装置。
【請求項7】再生ヘッドが装備された回転ドラムに対して、斜めに巻き付けられており記録時のテープ走行速度以上の速度で走行するテープ状記録媒体に記録された信号の一部または全部を再生する信号再生装置であって、請求項1から6記載の第1の特定の位置より再生される第1の識別符号群、もしくは、第2の特定の位置より再生される第2の識別符号群、もしくは、第3の特定の位置より再生される第3の識別符号群の3種類の識別符号群のうち、少なくとも1種類の識別符号群により、再生ヘッドと第1から第3の特定の位置との相対的位置関係を判断するヘッド位置判断回路と、前記ヘッド位置判断回路の判断結果に基づき再生ヘッドが、第1から第3の特定の位置の内、いずれかの位置を正確に通過するよう、再生ヘッドとテープ状記録媒体上のトラックとの相対的位置関係を制御する制御手段とを具備し、前記テープ状記録媒体上の少なくとも第1から第3の特定の位置に記録された信号の一部もしくは全部を再生することを特徴とする信号再生装置。
【請求項8】制御手段は、テープ走行速度もしくはドラム回転速度もしくは再生ヘッドの回転ドラム上での位置の内、少なくとも一つを可変することにより、再生ヘッドとテープ状記録媒体上のトラックとの相対的位置関係を制御することを特徴とする請求項7記載の信号再生装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘリカルスキャン型信号記録再生装置であって、再生時の媒体速度が記録時の媒体速度以上である時、少なくともトラック上の特定の位置のデータを再生する信号再生装置とその信号を記録する信号記録再生装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアナログ記録型の画像信号記録再生装置に於ける高速再生手法は、ホームビデオ技術(日本放送協会編p.188-p.190)に示されている。これによると、高速再生画像を再生する際は、再生ヘッドは複数の記録トラックを交差してスキャンし、1フィールドの画像は、ヘッドが交差する複数のトラックから読みだされた画像により構成される。
【0003】以下、図面を参照しながら、従来の画像信号記録再生装置の高速再生手法の一例について説明する。図14は、従来のヘリカルスキャン型信号記録再生装置のスキャナーを表す概念図である。図14において、23はテープ状記録媒体で、回転ドラム18に斜めに巻き付けられて所定の速度で走行している。33,34は、記録再生ヘッドで、記録時は、テープ状記録媒体23に斜めにトラックを形成する。
【0004】図15はテープ状記録媒体の記録パターンと高速再生時のヘッド軌跡を表している。図15において、24は、記録再生ヘッド33,34により記録されたトラックを表している。テープ端にはコントロールトラックが記録されている。
【0005】図12は、従来の画像信号記録再生装置のブロック図である。この例では、アナログ記録方式の処理ブロックを表している。図12において、25は入力端子で、アナログ画像信号が入力される。入力された画像信号はFM変調回路27でFM変調され、記録ヘッド8により、テープ状記録媒体9にヘリカルスキャンで記録される。記録ヘッド8は図14の記録再生ヘッド33,34に、テープ状記録媒体9はテープ状記録媒体23に対応しており、トラック24(図15)を媒体上に形成する。
【0006】また、入力画像信号は、垂直同期信号分離回路26にも入力されており、分離された同期信号はコントロール信号として、固定ヘッド28によりコントロールトラック(図15)に記録される。家庭用VTR(VHS等)では、1トラックに1フィールドの画像が記録されており、トラック1本につき1パルスのコントロール信号が記録される。
【0007】再生時は、コントロール信号を基準として再生ヘッドがトラックを正確にトレースするようコントロールされる。10,29は再生ヘッドでそれぞれ記録ヘッド8,28で記録された信号を再生するが、記録ヘッド8,9と共用されることが多い。
【0008】再生ヘッド29により再生されたコントロール信号により回転ドラムの回転速度、位相やテープ走行速度をコントロールし(サーボ回路30)、再生信号を得る。得られた再生信号は、FM復調回路31により元の信号に復調され、出力端子32に出力信号が出力される。
【0009】高速再生時は、再生ヘッドは、図15に示されるように複数のトラックを交差して走行することになる。隣合うトラックのアジマスは、互いに異なっており、図14に示す2つのヘッド33,34は自ら形成したトラックの信号のみを再生するので、再生できる箇所はトラック上で図15の網掛けの部分となる。
【0010】記録される信号の画面上の位置とトラック上の位置は1対1に対応しており、1フィールドの画像は1トラックに記録される事と、各ヘッドは複数のトラックを交差して走査する事により、高速再生画像は図13のようにヘッドがトラックジャンプをする位置にノイズバーが入った画像となる。ノイズバーの上下のエリアの画像は1フレーム時間離れた画像であるが、十分認識しうる画像となる。
【0011】また、再生ヘッドがトラックを跨ぐ時に発生するノイズバーを画面上の特定の位置に固定させるために、テープ端の固定トラックに記録されたコントロール信号を基準としたサーボにより、トラックとヘッドの相対的位置関係を制御する手法が用いられていた。このサーボ手法は、画像が記録されているトラックとサーボの基準となるコントロールトラックとが別トラックであるために高精度は得られないが、ノイズバーを画面上に固定させる程度のコントロールは可能である。
【0012】このように、従来の信号記録再生装置では、高速再生時にヘッドが複数のトラックを交差して走行しても高速再生画像を得ることが出来る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録画像が圧縮されたディジタル信号である場合などは、圧縮された画像データの画面上での位置とトラック上での位置が1対1に対応していない事が多く、従来の高速再生方法では、1回のヘッドスキャンで獲得されるデータで1画面を構成することが出来ない。
【0014】この場合、高速再生で用いるのデータをトラックの特定のエリアにあらかじめ記録しておき、ヘッドがそのエリア上を通過するようにコントロールすることにより、高速再生画像を得る事が行われるが、コントロールトラックを基準としたサーボでは、高精度にヘッド軌跡をコントロールすることは非常に難かしく、トラック上の特定位置にヘッドを正確に位置させることは極めて困難であった。
【0015】従来のアナログ記録型の信号記録再生装置では、ノイズバーの位置が大きく変動しない程度にトラックとヘッドの位置関係を制御出来れば十分であったが、トラックのある特定の位置に高速再生用のデータが記録されているような信号記録再生装置では、より精密な制御によりトラックとヘッドの相対的位置関係の制御を行わないと高速再生画像を得ることが出来ない。
【0016】本発明は、上記課題を解決するもので、より正確にトラックとヘッドの相対的位置関係を制御すること事を目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達するため、記録ヘッドが装備された回転ドラムに対して、斜めに巻き付けられ一定速度で走行するテープ状記録媒体上に複数のトラックを形成して信号を記録する信号記録装置で、トラック上の第1の特定の位置にトラック上での位置を示す第1の識別符号群を配する手段と、前記第1の特定の位置よりトラックの前方に位置する第2の特定の位置に、前記第1の特定の位置より前方であることを示す第2の識別符号群を配する手段と、前記第1の特定の位置よりトラックの後方に位置する第3の特定の位置に、前記第1の特定の位置よりトラックの後方であることを示す第3の識別符号群を配する手段との3つの手段のうち、少なくとも1つの手段を具備し、前記第1から第3の特定の位置の少なくとも1つに識別符号を記録する構成を有する。
【0018】また、信号再生装置側は、記録時に付加された第1の識別符号、もしくは、第2の識別符号、もしくは、第3の識別符号の3種類の識別符号のうち、少なくとも1種類の識別符号により、再生ヘッドと第1の特定の位置との相対的位置関係を判断するヘッド位置判断回路と、前記ヘッド位置判断回路判断回路の判断結果に基づき再生ヘッドがトラック上の第1の特定の位置を通過するよう再生ヘッドとテープ状記録媒体上のトラックとの相対的位置関係を制御するという構成を有する。
【0019】また、制御手段は、テープ走行速度もしくはドラム回転速度もしくは再生ヘッドの回転ドラム上での位置の内、少なくとも一つを可変することにより、再生ヘッドとテープ状記録媒体上のトラックとの相対的位置関係を制御するのがよい。
【0020】記録信号がディジタル画像信号である時、第1の特定の位置で記録または再生されるデータは、画像を粗く構成するデータとすれば、高速再生画像が容易に得られる。
【0021】画像を粗く構成するデータは、周波数分離された画像信号の少なくとも直流成分を含むデータであれば高速再生に利用できる。
【0022】
【作用】本発明は、ヘッドとトラックの相対位置を表す符号を記録データ中に含むので、再生時にヘッド位置を正確に判断することができる。
【0023】この判断結果により、ヘッドが正確に目的の位置をトレースするようコントロールできるので、トラック上の特定の位置のデータを必ず再生する信号記録再生装置が構成できる。特定の位置に画像信号の低域成分を配置することにより従来困難とされていた圧縮型ディジタルVTRでの高速再生が可能になる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の信号記録再生装置を表すブロック図である。
【0025】図1において、1は入力端子、2はDCT回路、3は量子化回路、4は可変長符号化回路、5は優先度別分類回路、6はトラッキング用識別符号付加回路、7は誤り訂正符号付加回路、8は記録ヘッド、9はテープ状記録媒体、10は再生ヘッド、11は誤り訂正回路、12はヘッド位置判断回路、13はDCTブロック再構成回路、14は可変長符号復号回路、15は逆量子化回路、16は逆DCT回路、17は出力端子である。
【0026】入力端子1より入力されたディジタル画像信号は、最初にDCT回路2により離散コサイン変換(DCT)が行われる。DCT回路2では、図2に示すように画面をM×N個のブロック(B11〜BNM)に分割し、各々のブロックに対して、直交変換の一種である2次元DCTを行う。各々のブロックの大きさは、8×8がよく用いられる。
【0027】DCT後のデータ(DC,A12〜A88、図3a)は、2次元の直交基底成分に変換されている。2次元DCTにおける直交基底成分は、ほぼ2次元の周波数成分に対応しており、変換係数の左上がDC(直流成分)、右に行くほど水平高域成分、下に行くほど垂直高域成分を表していると考えて良い。
【0028】このように、2次元の周波数成分に変換された各ブロックは、次に、量子化回路3で量子化が行われる。量子化とは、各変換係数をある数値で割り算して、小数点以下を丸めることにより、適切な固定長ビットを各係数に割り当てる操作である。
【0029】図3bは、量子化の際に用いる量子化テーブルの一例を示している。量子化テーブル内の数値で、図3aの同一の位置の係数を割り算することを表す。例えば、DC成分は8で割り算を行い、A88成分は83で割り算を行う。この操作を全てのDCTブロックに対して行う。
【0030】量子化された各係数は、可変長符号化回路4で、量子化後の係数の発生頻度に応じて適切な符号が割り当てられる。可変長符号化は、図4に示すようにジグザグスキャンの順に行われる。符号は、エントロピー符号化の一つであるハフマン符号がよく用いられる。ハフマン符号は、0の連続量とそれに続く数値との2つのパラメータでデータを分類し、発生頻度の高いデータには、短い符号が、発生頻度の低いデータには長い符号が割り当てられる。いわゆる、2次元ハフマン符号として用いることが多い。
【0031】この処理により、量子化されたDCT係数の持つ統計的冗長度が除去される。可変長符号は、必ずしもブロック内の全てのデータに対して割り当てる必要はなく、一部分のみ可変長符号化し、残りは固定長符号化であってもよい。例えば、DC成分は、統計的偏りを持たないので、固定長で処理されることが多い。ここでは、DC成分は、固定長とし、AC成分に関しては、低域成分の上位ビットの集合と、その他のAC成分の集合に分けてから、各々の集合単位で可変長符号化処理を行っているものとする。
【0032】可変長符号化されたDCT係数は、次に、優先度別分類回路5で、画面を構成する重要度に応じて分類される。重要度別分類回路5では、DCTブロック内部の、各係数に対して優先度が付けられる。例えば、図5に示すように、低域上位ビットを再優先とし、低域下位ビットと高域成分を優先度を低くするのがよい。優先度別に分類された符号は、次に、トラッキング用識別符号付加回路6でトラッキング用の識別符号が付加される。
【0033】優先度の高い低域成分上位ビットは、例えば、図7のトラック中央部のエリア1に記録される。その他の優先度の低いデータはトラックの下部,上部のエリア2,3に記録される。この時、各エリアに記録されるデータには、先のトラッキング用識別符号付加回路6でそれぞれ異なった識別符号が付けられており、さらに、誤り訂正符号付加回路7で誤り訂正符号が付加された信号である。
【0034】エリア1に付加される識別符号は、再生ヘッドが正しい位置を走行していることを示す符号であり、エリア2または3に付加される符号はヘッドがトラックの前方もしくは後方にずれていることを示す符号である。このトラッキング用識別符号は、データの内容を表す他の識別符号と共用しても、新たに追加しても構わない。
【0035】記録ヘッドの装備された回転ドラムは、従来例と同一で、図14に示されている。このように記録された、テープ状記録媒体を高速再生した時のヘッド軌跡を図7,図8に矢印で示す。
【0036】再生時に、媒体速度を記録時より速い速度で走行させた場合、ヘッドは複数のトラックを交差して走行する。図7,図8において、波線矢印は、ヘッドが高速再生で利用するデータの書かれているエリア1を走行しなかった場合(オフトラッキング状態)、実線はエリア1を走行した場合(オントラッキング状態)を表している。ヘッドがオフトラックの状態にある時は、エリア2もしくはエリア3のデータを再生しているはずである。
【0037】このエリアには、それぞれヘッドがどちらにずれているかを表す符号が記録されているので、この符号を利用してヘッドがエリア1にオントラッキングするようにサーボを掛ける事が出来る。実際には、再生された信号は誤り訂正回路11で誤り訂正が行われた後に、ヘッド位置判断回路12で識別符号によりヘッド位置を判断し、サーボ回路(図示せず)等の制御手段によりサーボが掛けられることになる。
【0038】また、エリア2及びエリア3は、必ずしもエリア1の含まれるトラックと同一のトラック上になくても構わない。例えば、エリア2の含まれるトラックは、エリア1の含まれるトラックより前方のトラックで、エリア3の含まれるトラックは、エリア1の含まれるトラックより後方のトラックで構わない。
【0039】サーボは、通常、媒体走行速度,ドラム回転速度,ドラム上でのヘッド位置のいずれかもしくは全てを制御することにより行われる。ドラム上でのヘッド位置は、ドラム回転方向に対して垂直方向に制御されることが多いが、ドラム回転方向と同一の方向であっても、斜め方向であっても構わない。
【0040】図10は、識別符号の例を表している。aは上述した方法に準ずるものであるが、エリア1の中心部に中心を表す識別符号を記録しておけば、さらに高精度にサーボを掛ける事が出来る。その手法を説明する。
【0041】図11は高速再生中の再生エンベロープを表す概念図である。高速再生中の再生エンベロープは、ヘッドが複数のトラックを交差して走行するために振幅が周期的に変動する形となる。エンベロープが最小の時がヘッドがトラックジャンプする時である。高速再生時にヘッドがエリア1を通過していても、エリア1の中心を通過していない時は、図11(a)に示されるように中心識別符号は、エンベロープの最大振幅位置よりずれた位置で検出される。
【0042】このように、エンベロープの振幅と中心識別符号の相対的位置関係を調べることにより、ヘッドがエリア1の中心を通過しているのか、端を通過しているのかが判断できる。エンベロープの振幅判断は、エンベロープを直接監視しても構わないが、再生されるデータの誤り率をチェックする方法や、エリア1に中心部を識別する符号の前後に他の符号を記録する方法がある。ヘッドがエリア1の中でどの位置を通過してるのかが検出できれば、前述の方法でヘッド軌跡をコントロールし、図11(b)に示すように中心部識別符号がエンベロープの中心位置に来るよう正確にサーボが行える。
【0043】図10(b)は、識別エリアをさらに多くした例である。図10(d)は、エリア別に識別符号を付けるのではなくて、トラックの下端から上端まで識別符号を順に割り振った例である。(b),(d)の例では、ヘッドがトラック上のどの位置を通過しているのかを細かく把握できるので、ヘッドを通過させたい位置と現在のヘッド位置との距離を把握し、距離に応じた最適なサーボを掛ける事が可能である。(c)は、エリア1がトラックの中央部以外に位置する場合であるが、同様のコントロールが出来る。
【0044】また、図6はヘッドが1対ではなく2対装備されている場合の例である。この時、2本のペアトラックを同時にスキャンすることが出来るので、片方のトラックのデータに誤りが発生して識別符号を得ることが出来なかった場合でも、他方のトラックの識別符号が利用できるので、データ誤りに強い構造とすることが出来る。
【0045】この時、ヘッドがデータを獲得出来るエリアを図9に示す。2本のトラックを同時にスキャンすることが出来ることを示している。また、スキャン出来るエリアは、媒体の速度によって変化し、低倍速であるほどトラック長方向にエリアが増加する事になるので、優先度別分類回路5で複数の優先度にデータを分類し配置することにより、再生速度が低速になるに連れて情報量の多い画像を再生する高速再生が実現できる。この場合でも、ヘッドのコントロールは前記と同様で良い。
【0046】このようにして、獲得されたデータは、DCTブロック再構成回路13に渡される。DCTブロック再構成処理は、記録時の優先度別分類処理とは全く逆の動作を行い、分散されて記録された各符号からDCTブロックを再構成する処理である。DCTブロックに戻された符号は、可変長符号復号回路14で記録時に可変長符号化された符号が固定長符号に戻される。
【0047】固定長符号に戻された符号は、次に逆量子化回路15で量子化が行われる。逆量子化とは、記録時の量子化テーブルの値をかけ算することである。逆量子化が行われた符号は、最後に逆DCT回路16で逆DCTされて出力端子17に再生画像が得られる。
【0048】高速再生時には、特定のエリアのデータ(優先度の高いデータ)のみを用いて画像データの復元を行うことになる。
【0049】以上のように本実施例は、高速再生時に画像を構成するデータと他のデータに異なる識別符号を付加し、それを再生してヘッド軌跡をコントロールするので、正確に特定のエリアを再生できる。
【0050】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速再生時に再生するデータとその他のデータに異なる符号を付加し、その符号を元に正確にヘッドを特定のエリアにコントロール出来るので、圧縮型ディジタルVTR等の高速再生が容易になる。




 

 


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