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発明の名称 ディジタル信号記録再生装置
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7−110902
公開日 平成7年(1995)4月25日
出願番号 特願平5−254083
出願日 平成5年(1993)10月12日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 國平 宰司 / 岡本 博 / 稲治 利夫
要約 目的
異なるビットレートのディジタル信号を記録する場合にも、回転シリンダの回転数を変更することなく、複数のビットレートに対応することができるディジタル信号記録再生装置を提供する。

構成
磁気テープ1を回転シリンダ2に巻回して回転シリンダに搭載された磁気ヘッド5によりヘリカルトラックにディジタル情報を記録再生するディジタル信号記録再生装置において、複数のビットレートの入力信号を、ビットレート変換器12にて所定の記録ビットレートのディジタル情報に変換し、入力信号のビットレートに応じて磁気ヘッド5のm回(m≧1の整数)のスキャンに1回の割合でディジタル情報を記録する。この際には記録時のシステム情報も磁気テープ2に記録しておく。
特許請求の範囲
【請求項1】磁気テープを回転シリンダに巻回して前記回転シリンダに搭載された磁気ヘッドによりヘリカルトラックにディジタル情報を記録再生するディジタル信号記録再生装置において、複数のビットレートの入力信号を所定の記録ビットレートのディジタル情報に変換し、前記入力信号のビットレートに応じて前記磁気ヘッドのm回(m≧1の整数)のスキャンに1回の割合でディジタル情報を記録するとともに記録時のシステム情報も記録しておくことを特徴とするディジタル信号記録再生装置。
【請求項2】記録ビットレートは複数のビットレートの入力信号のうち最も高いビットレートに設定することを特徴とする請求項1記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項3】入力信号のビットレートと記録ビットレートの比が1/mより小さいことを特徴とする請求項1または請求項2記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項4】入力信号のビットレートに応じて磁気テープの走行速度を変更することを特徴とする請求項1記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項5】記録時のシステム情報には磁気ヘッドのスキャン情報または磁気テープの走行速度情報が少なくとも含まれていることを特徴とする請求項1または請求項4記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項6】記録時のシステム情報はIDエリアの近くに記録されることを特徴とする請求項5記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項7】記録時のシステム情報はトラッキング情報エリアの近くに記録されることを特徴とする請求項5記載のディジタル信号記録再生装置。
【請求項8】記録時のシステム情報はヘリカルトラックの中心付近に記録されることを特徴とする請求項5記載のディジタル信号記録再生装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ信号あるいは音声信号などのディジタル情報を磁気テープに記録するディジタルVTR、PCMテープレコーダ等のディジタル信号記録再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ディジタル信号記録再生装置は圧縮、伸張技術およびエラー訂正技術の進歩により、ディジタル信号をそのまま磁気テープに記録せずに圧縮して記録することが行なわれている。例えば「画像情報記録技術の将来」(テレビジョン学会誌Vol.46,No.10,pp1222〜1229)の「表1,表2 ディジタルVTRの各社試作例」に発表されているように、ビデオ信号をディジタル化し、DCTやDPCM,ADRCなどの圧縮法を用いて、ディジタル化されたビデオ信号を圧縮して磁気テープに記録している。
【0003】一例として、符号化され情報量が115Mb/sの映像信号を圧縮法により25Mb/sの記録データレートに変換して、圧縮記録することが可能となっており、通常、磁気ヘッドがスキャンする毎に磁気テープ上に記録トラックを構成する方式が採用されている。
【0004】その結果、入力信号のビットレートが異なる場合には、テープ上の記録密度を一定にするため、回転シリンダの回転数および磁気テープの走行速度を入力信号のビットレートに応じて変化させねばならず、例えば入力信号のビットレートが1/2になれば回転シリンダの回転数および磁気テープの走行速度をそれぞれ1/2にしなければならなかった(例えば、特開昭63−155877号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のようなディジタル信号記録再生装置では、入力信号の異なるビットレートのディジタル信号を記録するのに、回転シリンダの回転数および磁気テープの走行速度を変化させるために、ビットレートの変更に応じて磁気ヘッドと磁気テープの接触状態(ヘッドタッチ)を常に最良の状態にするのが困難であり、磁気ヘッドと磁気テープの接触状態が悪くなるという問題を有していた。また、上記のような構成では入力信号のビットレートに応じて、磁気ヘッドの入出力信号を増幅するヘッドアンプの周波数特性(フィルタ定数、イコライザ定数)を切り換える必要があり、ヘッドアンプの回路構成が複雑になるという問題を有していた。
【0006】本発明は上記問題点に鑑み、異なるビットレートのディジタル信号を記録する場合にも、回転シリンダの回転数を変更することなく複数のビットレートに対応することができるディジタル信号記録再生装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題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ディジタル信号記録再生装置は、磁気テープを回転シリンダに巻回して前記回転シリンダに搭載された磁気ヘッドによりヘリカルトラックにディジタル情報を記録再生するディジタル信号記録再生装置において、複数のビットレートの入力信号を所定の記録ビットレートのディジタル情報に変換し、前記入力信号のビットレートに応じて前記磁気ヘッドのm回(m≧1の整数)のスキャンに1回の割合でディジタル情報を記録するとともに記録時のシステム情報も記録するという特徴を備えたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成によって、回転シリンダの回転数を変更することなく複数のビットレートの入力信号に対応できるので、磁気ヘッドと磁気テープの接触状態(ヘッドタッチ)を良好にすることができる。また、複数のビットレートの入力信号は一定の記録ビットレートに一旦変換されるので、記録再生されるビットレートは一定もしくは略一定であるため、入力信号のビットレートに応じてヘッドアンプの周波数特性(フィルタ定数、イコライザ定数)を切り換える必要がない。すなわち、ヘッドアンプの回路構成を変更することなく、複数のビットレートに対応できる。その結果、簡単な構成で、異なるビットレートの入力信号を記録することができる。また、記録時のシステム情報を同時に記録しているので、再生時にその情報をもとにシステムを制御することができ、容易に記録時のシステム状態にすることが可能である。
【0009】
【実施例】以下、本発明のディジタル信号記録再生装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0010】図1は本発明の一実施例におけるディジタル信号記録再生装置の構成を示すブロック図である。図1において、1は磁気テープであり、回転シリンダ2に巻回されている。回転シリンダ2は、シリンダモータ3と制御回路4により一定速度で回転するよう制御される。5a、5bは磁気ヘッド対であり、ここでは異なるアジマス角R、Lを有した磁気ヘッド対が2組(R1、L1)、(R2、L2)、回転シリンダ2に180度対向させて搭載されている。ここで、磁気ヘッドR1、L1、R2、L2の相対高さは記録パターン上で同じ高さになるように設定されているものとする。6はキャプスタンであり、ピンチローラ7とともに磁気テープ1を挟持し、キャプスタンモータ8と制御回路4により磁気テープ1を所定の速度で走行させる。
【0011】10はA/D変換器で、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。11はエンコーダで、入力されたディジタル信号を順次記憶させるメモリ(図示せず)と、ディジタル信号を圧縮符号化しさらに誤り訂正符号を生成、付加する圧縮符号化回路(図示せず)とにより構成され、入力されたディジタル信号を圧縮符号化データに変換する。12はビットレート変換器であり、エンコーダ11より出力されたディジタルデータのビットレートを、メモリを用いて、書き込みクロックと読み出しクロックの周波数を変化させることにより所定の記録ビットレートに変換する。13は変調器であり、所定のフォーマットのディジタル信号に変換する。14は記録ヘッドアンプであり、増幅された信号をヘッド切り換え回路15に入力する。ヘッド切り換え回路15は、制御回路4の指令に応じて磁気ヘッド対5a、5bの合計4つの磁気ヘッドのうち、いずれの磁気ヘッドに記録信号を供給するかを選択する。
【0012】以下、図1、図2、図3、図4を用いてその動作を説明する。図2、図3、図4は、本発明のディジタル信号記録再生装置において、入力信号が記録ビットレートに変換されて記録されるときの動作を示す記録タイミング図である。
【0013】図2、図3、図4において、aは入力信号であり、bはビットレート変換器12により前記入力信号のビットレートを変換した信号である。a、bのブロックは、磁気ヘッド5の1回のスキャンにより記録されるデータ量を表わしている。HSWは磁気ヘッド対5a、5bに対応したヘッド切り換え信号で、回転シリンダ2の回転位相に相当する。磁気ヘッド記録信号W_R1、W_L1、W_R2、W_L2はそれぞれの磁気ヘッドが記録するタイミングを表わしており、制御回路4により作成されてヘッド切り換え回路15に送られ、いずれの磁気ヘッドを用いて記録するのかを選択する。例えば、磁気ヘッド記録信号が“H”の区間においてそれぞれの磁気ヘッドを用いて記録が行なわれる。
【0014】図2では、入力信号のビットレート(36Mbps)と記録ビットレート(36Mbps)が同じであり、ビットレート変換手段12でのビットレートの変換は行なわれずに、そのまま磁気ヘッド5で磁気テープ1に記録される例を示したものである。
【0015】入力信号aのブロックA1は、ビットレート変換手段12を経由して記録信号bのB1となる。記録信号bのブロックB1はHSW信号が“L”の区間で記録される。HSW信号が“L”の区間では磁気ヘッド記録信号のW_L2信号が“H”になっているので、磁気ヘッド対5bが磁気ヘッド切り換え回路15により選択され、磁気ヘッドL2を用いて記録信号bのブロックB1を記録する。
【0016】同様に、入力信号aのブロックA2は記録信号bのB2となり、HSW信号が“H”であるので磁気ヘッド記録信号W_R1が“H”になり、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドR1を用いて記録される。入力信号aのブロックA3、A4、・・・についても同様に記録されていく。このように、トラック毎にアジマス角を変えて記録することができるので、ガードバンドのない高密度記録が可能となる。
【0017】磁気テープ1の走行速度は、制御回路4により記録トラックが連続するようにキャプスタンモータ8の回転速度が制御される。
【0018】なお、図2においては、入力信号aと記録信号bのビットレートが同じであったので、ビットレート変換手段12でのビットレート変換を行なわずに記録している。また、磁気ヘッド5のスキャン毎に記録を行なっている。
【0019】図5は磁気テープ1に記録されたトラックパターンであり、記録時のシステム情報もディジタル情報と同時に記録される。図5(a)はシステム情報がIDエリアの近くに記録される場合、図5(b)はトラッキング情報の近くに記録される場合、図5(c)は記録トラックのほぼ中心に記録される場合である。
【0020】IDエリアには通常はサーチ時に必要なデータなどが格納されており、重要なエリアであるので、その近くに記録することにより記録時のシステム情報も同様に再生することができ、その情報をもとに再生時のモードを決定することができる。
【0021】また、トラッキング情報が記録されているエリアも再生時には重要なエリアであり、その近くにシステム情報を記録すれば、トラッキング情報が再生できればシステム情報もほぼ再生することが可能となり、その情報をもとに再生時のモードを決定することができる。
【0022】また、システム情報を記録トラックの中心に記録しておけば、テープエッジ部に比べ傷、トラック曲がりの影響を受けにくいので比較的正確にシステム情報を再生することができる。
【0023】記録時のシステム情報としては、磁気ヘッド5のスキャン情報、すなわち磁気ヘッドが何回のスキャンに1回記録を行なったかという情報を記録しておくことにより、再生時のテープ走行速度および何回のスキャンで1トラックを再生すればよいかということがわかり、記録時と同じ状態にすることが可能となる。
【0024】また、記録時のシステム情報としてテープ走行速度情報を記録しておくことにより、磁気ヘッドのスキャン毎に記録するときのテープ走行速度と比較することにより磁気ヘッドが何回のスキャンに1回記録を行なったかということがわかるので、記録時と同じ状態にすることが可能となる。例えば、システム情報に記録されているテープ走行速度情報がスキャン毎に記録するテープ速度に対して1/4であれば、記録時のモードとして、4回のスキャンに1回記録していたことになる。このようにして、記録時の状態を再現することが可能である。
【0025】図3では、入力信号のビットレート(9Mbps)と記録ビットレート(36Mbps)が異なるので、ビットレート変換手段12で入力信号のビットレートを記録ビットレートへの変換を行なう(9Mbps→36Mbps)。入力信号を1/4に時間圧縮した後、磁気ヘッド5の4回のスキャンに1回の割合で磁気テープ1に記録すればよいことになる。したがって、磁気テープ1の走行速度は入力信号のビットレートが低くなった分だけ遅くなり、図2の走行速度の1/4になるように制御回路4により制御される。
【0026】入力信号aのブロックA1は、ビットレート変換手段12を経由して記録信号bのB1となる。すなわち、時間圧縮が行なわれたことになる。記録信号bのブロックB1はHSW信号が“H”の区間で記録される。HSW信号が“H”の区間では磁気ヘッド記録信号のW_R1信号が“H”になっているので、磁気ヘッド対5aが磁気ヘッド切り換え回路15により選択され、磁気ヘッドR1を用いて記録信号bのブロックB1を記録する。
【0027】同様に、入力信号aのブロックA2は記録信号bのB2となり、HSW信号が“H”であるので磁気ヘッド記録信号W_L1が“H”になり、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドL1を用いて記録される。このように、トラック毎にアジマス角を変えて記録することができるので、ガードバンドのない高密度記録が可能となる。
【0028】記録信号bのブロックB1とB2の記録は間欠的に行なわれる。ここでは、回転シリンダ2が2回転、すなわち磁気ヘッド5が4回スキャンする間に1回記録されることになる。
【0029】入力信号aのブロックA3、A4,A5についても同様に間欠的に記録されていく。
【0030】同様に図4では、入力信号のビットレート(4Mbps)と記録ビットレート(36Mbps)が異なるので、ビットレート変換手段12で入力信号のビットレートを記録ビットレートへの変換を行なう(4Mbps→36Mbps)。入力信号を1/9に時間圧縮したので、磁気ヘッド5の9回のスキャンに1回の割合で磁気テープ1に記録すればよいことになる。したがって、磁気テープ1の走行速度は入力信号のビットレートが低くなった分だけ遅くなり、図2の走行速度の1/9になるように制御回路4により制御される。
【0031】入力信号aのブロックA1は、ビットレート変換手段12を経由して記録信号bのB1となる。すなわち、時間圧縮が行なわれたことになる。記録信号bのブロックB1はHSW信号が“L”の区間で記録される。HSW信号が“L”の区間では磁気ヘッド記録信号のW_L2信号が“H”になっているので、磁気ヘッド対5bが磁気ヘッド切り換え回路15により選択され、磁気ヘッドL2を用いて記録信号bのブロックB1を記録する。
【0032】同様に、入力信号aのブロックA2は記録信号bのB2となり、HSW信号が“H”であるので磁気ヘッド記録信号W_R1が“H”になり、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドR1を用いて記録される。このように、トラック毎にアジマス角を変えて記録することができるので、ガードバンドのない高密度記録が可能となる。
【0033】記録信号bのブロックB1とB2の記録は間欠的に行なわれる。ここでは、回転シリンダ2が4回転半、すなわち磁気ヘッド5が9回スキャンする間に1回記録されることになる。入力信号aのブロックA3、A4についても同様に間欠的に記録されていく。
【0034】このように、入力信号のビットレートが記録信号のビットレートより小さい場合でも、ビットレート変換手段12により入力信号のビットレートを記録信号のビットレートに合わせ、磁気ヘッド5の複数のスキャンに1回記録することにより、記録ビットレートを一定にして入力信号のビットレートに合わせた記録を行なうことができる。
【0035】また、入力信号のビットレートと記録信号のビットレートの比が整数でない場合には、記録トラックの信号を記録する長さを変化させることにより対応させることができる。
【0036】次に、このように記録された信号を再生する再生時の動作について説明する。図6は本発明の一実施例におけるディジタル信号記録再生装置の再生時の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一の機能を有するものについては同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【0037】図6において、回転シリンダ2に搭載された磁気ヘッド対5a、5bの再生出力を、ヘッド切り換え回路15により使用すべき磁気ヘッドを選択し、再生信号を再生ヘッドアンプ16に入力する。再生ヘッドアンプ16で増幅された信号は、復調器17で復調され、ビットレート変換器18により、記録ビットレートから、入力されたディジタル信号のビットレートに変換する。そして、デコーダ19にディジタル信号を供給する。デコーダ19は、入力されたディジタル信号をメモリにて順次記憶させ、ディジタル信号を伸張し、さらに誤り訂正を行なう。20はD/A変換器で、入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、出力端子21から出力される。
【0038】図7は本発明のディジタル信号記録再生装置において、ディジタル信号が再生されるときの動作を示す再生タイミングと、磁気テープ上に形成されたトラックを磁気ヘッドがトレースするパターンの図である。
【0039】図7において、T_Pは記録されたトラックを示している。HSWは磁気ヘッド対5a、5bに対応したヘッド切り換え信号で、回転シリンダ2の回転位相に相当する。R_R1、R_L1、R_R2、R_L2はそれぞれの磁気ヘッドが再生するタイミングを表わしており、“H”の区間においてそれぞれの磁気ヘッドを用いて再生が行なわれる。cは記録ビットレートでの再生された信号ブロックであり、dはもとのディジタル信号のビットレートに変換後の信号ブロックである。
【0040】図7は、9Mbpsの入力信号を36Mbpsの記録ビットレートで記録したときの再生であり、時刻t1 においてR_R1信号が“H”であるので、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドR1を用いて再生する。時刻t2 ではR_R2信号が“H”であるので、磁気ヘッド対5bの磁気ヘッドR2を用いて再生する。同様に、時刻t3 〜t6 までは、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドL1と磁気ヘッド対5bの磁気ヘッドL2を用いて再生する。時刻t7 〜t10 までは、磁気ヘッド対5aの磁気ヘッドR1と磁気ヘッド対5bの磁気ヘッドR2を用いて再生する。ここで、同じ記録トラックを複数回(4回)スキャンして再生するが、複数回のスキャンのうち記録されたディジタル情報が再生信号として正常に再生できるスキャンの再生信号を用いればよい。ここでは、最初のRアジマストラックは時刻t1 でのR1ヘッドにより再生される。次のLアジマストラックは時刻t5 のL1ヘッドにより再生される。
【0041】再生モードが記録時のモードと異なっているときには、記録トラックのシステム情報を再生することにより、記録時の情報を得て、再生時のモードを記録時と同じにすることができる。記録時と再生時のモードが異なっているときには、再生時のモードをテープ速度の最も遅いモードにすることにより、ひとつの記録トラックを磁気ヘッド5がスキャンする回数を増やすことができ、記録したシステム情報を得やすくすることができる。
【0042】また、再生モードがわからないときには、磁気ヘッド5の出力の切り換えは、それぞれの磁気ヘッドの再生出力を比較することにより、再生信号レベルの大きい磁気ヘッドに切り換えればよい。そして、磁気ヘッドの切り換えタイミングと、磁気テープの走行速度により、記録時のモードを推定することも可能である。例えば、図7においてテープ走行速度が2倍になっていれば、磁気ヘッド切り換えのタイミングは2倍の早さになり、1トラック当たり4回の切り換えタイミングから2回の切り換えタイミングになる。このようにすることにより、記録モードの情報を得ることも可能であるが、安定してシステム情報を得るためには、記録されているシステム情報を再生して得るほうがよい。
【0043】なお、図7では9Mbpsの入力信号について説明したが、4Mbpsについても同様に再生することが可能であり、その他の場合でも同様に実現できる。
【0044】図7において、同じ記録トラックを複数回(4回)スキャンして再生を行なうことになるので、トラッキングが正確に行なわれなくても4回のスキャンのうちのどれかのスキャンでトラック情報を得ることができる。また、複数回のスキャンで得られた情報をつなぎ合わせることにより、1つのトラック情報を構成することもできる。したがって、厳密なトラッキングが必要でなくなり、テープ速度の制御を簡単にすることも可能である。
【0045】
【発明の効果】以上のように、本発明のディジタル信号記録再生装置は、複数のビットレートの入力信号を所定の記録ビットレートのディジタル情報に変換し、入力信号のビットレートに応じて磁気ヘッドのm回(m≧1の整数)のスキャンに1回の割合でディジタル情報を記録するとともに記録時のシステム情報も記録しておくことにより、再生時に記録時と同じシステム状態にすることができ、複数のビットレートの入力信号に応じた正常な再生を行なうことができる。さらに、複数のビットレートの入力信号が一定の記録ビットレートに一旦変換されるので、記録再生されるビットレートは一定となり、入力信号のビットレートに応じてヘッドアンプの周波数特性(フィルタ定数、イコライザ定数)を切り換える必要がなく、ヘッドアンプの回路構成を変更することなく、複数のビットレートに対応できる。その結果、簡単な構成で、異なるビットレートの入力信号を記録することができる。
【0046】また、再生時には同じ記録トラックを複数回スキャンして再生を行なうことにより、複数回のスキャンで得られた情報をつなぎ合わせて1つのトラック情報を構成することもできる。したがって、厳密なトラッキングをすることなく記録トラックの情報をすべて得ることができる。
【0047】また、隣接する記録トラックのアジマス角が異なるように磁気ヘッドを選択するヘッド切り換え回路を備えているので、アジマス記録により高密度な記録が可能である。




 

 


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