JPS62175904A - Ｐｃｍ記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオ信号にＰＣＭオーディオ信号を多重して
記録再生する装置に係り、特にＰＣＭオーディオ信号を
オフセット４相差動位相変調して記録再生する場合に好
適なＰＣＭ記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、音質向上を目的とした家庭用■１のオーディオ信
号記録方法としては、（社）電子通信学会技術研究報告
ＭＲ８３−２０（１９８５年）における三浦他５名によ
るｒ　ＨｉＦｉ　ＶＨ３ＶＴＲのシステム開発」と題す
る文献に記載のように、ビデオ信号を記録するトラック
上に専用のオーディオ信号記録用の回転ヘッドを用いて
ｙ多重記録する方式が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しか・シ、コンパクト・ディスクを用いたディジタル・
オーディオ・ディスク・プレーヤの普及や。

衛星放送による高音質ディジタル・オーディオの放送開
始などに伴い、ＶＴＲもさらに高品質録音のためディジ
タル化が必要な時代となった。

本発明の目的は、このような時代の要求に応えて、家庭
用ＶＴＲにおけるディジタル録音を可能ならしめ、かつ
その方法においてビデオ信号との相互妨害を生じないＰ
ＣＭ記録再生装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ＰＣＭ化したオーディオ信号をワード単位
で２ビットずつ交互に符号反転させ、低搬送波へ輝度イ
ぎ号と低域変換色度信号の占有帯域間にオフセット４相
差動位相変調（０ｆｆｓｅｔ　−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　
Ｋｅｙｉｎｇ　；以下０−ＱＤＰＳＫ信号という）し、
この０−ＱＤＰＳＫ信号をビデオ信号を記録する回転ヘ
ッドとはアジマス角度の異なる音声専用回転ヘッドを用
いて、ビデオ信号と同一トラック上に多重記録し再生す
ることにより達成される。

〔作用〕

ＰＣＭオーディオ信号をワード単位で２ビットずつ交互
に符号反転させることは無信号あるいは小信号入力時で
もそれをＰＣＭ化したデータ系列において１０１あるい
は１１１のデータが長時間連続することは無くなり、等
測的に擬似ランダム化することである。また、０−ＱＤ
ＰＳＫ方式は比較的狭帯域でかつ、磁気記録における非
線形性に対しても占有帯域幅が拡がらない特性をもって
いる。

これにより、ビデオ信号への妨害を与えることなく広帯
域なＰＣＭオーディオ信号の記録が可能となり、かつ、
再生した０　−ＱＤＰＳＫ信号の復調において、キャリ
アやクロックの同期抽出が容易かつ確実に行えることに
なり、結果的に再生したオーディオ信号の品質が向上す
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図において、１はビデオ信号入力端子、１１および１２
は入力されたビデオ信号を輝度信号と色度信号に分離す
る低域フィルタ（ＬＰＦ　）および帯域フィルタ（ＢＰ
Ｆ　）、１５は分離した輝度信号を周波数変調（ＦＭ　
）するｍ変調器、１４は分離した色度信号を低域変換す
る周波数変換器、１５＆１加算器、１６は記録アンプ、
２はオーディオ信号入力端子、２１は入力されたオーデ
ィオ信号をディジタル信号に変換する〜勺変換器、２２
はディジタル化したＰＧＭ’オーディオ信号のデータ系
列をワード単位で２ビットずつ交互に符号反転させる符
号変換器、２３＆マ符号変換したＰＣＭオーディオ信号
に同期信号、訂正符号の付加、インターリーブ等の処理
を施し、フォーマツティングするディジタル信号処理回
路、２４はＯ−ＱＤＰＳＫ変調回蹄、２５は記録アンプ
、９１をま回転シリンダ、９２α、９２ｂはビデオ信号
用記録再生ヘッ、ド、９５（Ｌ、９５ｂはオーディオ信
号用記録再生ヘッド、９４は磁気テープ、３０はビデオ
信号用再生アンプ、３１および５２はｍ輝就信号と低域
変換色度信号を分離するＨＰＦおよびＢＰＦ、　５３ｔ
’ｉＦＭ復調器、３４は低域変換された色度信号をもと
の周波数帯に変換する周波数変換器、３５は加算器、５
し１ビデオ信号出力端子、４０はオーディオ信号用再生
アンプ、４１はＢＰＦ、４２は０−　ＱＤＰＳＫ復調回
路、４３を１ディジタル信号処理回路、４４は記録側の
符号変換器２２と逆の操作を行う符号変換器、４５はＤ
／Ａ変換器、４はオーディオ信号出力端子である。

以下、動作を説明する。入力端子１に入力されたビデオ
信号は、ＬＰＦｉ　１およびＢＰＦｌ　２で輝度信号と
色度信号に分離され、■変調器１５および周波数変換器
により第２図に示すような帯域にそれぞれ■変調および
低域変換され、対向した２個のビデオ信号用ヘッド９２
α、９２ｂにより磁気テープ９４に記録される。再生時
は、同じくヘッド９２α、９２ｂにより記録されたビデ
オ信号を取り出し、ＨＰＦ３１およびＬＰＦ５２でＦＭ
輝度信号と低域変換色度信号を分離し、ｍ復調器３３お
よび周波数変換器３４によりそれぞれ記録前の輝度信号
と色度信号に戻し、こｎらを加算器３５で加算してもと
のビデオ信号を再生する。

一方、入力端子１に入力されたオーディオ信号はルΦ変
換器２１でディジタル信号に変換され、符号変換器２２
によりワード単位で２ビットずつ交互に符号反転され、
ディジタル信号処理回路２３により同期信号、誤り訂正
符号の付加、インターＩＪ。

プ等の処理が施される。０−　ＱＤＰＳＫ変調回路２４
では例えば第２図の破線で示すように、低域変換色度信
号と低搬送波用輝度信号の占有帯域間にそのスペクトル
が収まるようＫ　Ｏ−ＱＤＰＳＫ変調する。そしてこの
Ｏ−ＱＤＰＳＫ変調信号をビデオ信号用ヘッド９２α。

９２ｂとはアジマス角度の異なるオーディオ信号専用ヘ
ッド９５α、９６ｂを用いてビデオトラット上にビデオ
記録に先行して記録する。この０−　ＱＤＰＳＫ変調信
号は後に記録されるビデオ信号によって表層部が消され
、深層部に残留する。

再生時は、同じくヘッド９３α、９３ｂにより磁気テー
プ９４の深層部に記録されたＯ　−ＱＤＰＳＫ変調信号
を取り出し、ＢＰＦ４１で帯域外の雑音等を除去し、〇
−ＱＤＰＳＫ復調回路４２でもとのディジタル信号に復
調する。さらに、ディジタル信号処理回路４５で誤り訂
正、インターリーブの解除等の処理を行い、符号変換回
路４４により記録側符号変換回路２２で行った符号反転
をもとに戻し、ルへ、変換器４５でオーディオ信号を復
調する。

このようにオーディオ信号をいったんディジタル信号に
変換して記録すると記録媒体の歪の影響を受けることが
なく、より高品質な音声伝送が可能となる。そして、こ
のディジタル信号をｏ−ｃｇｐｓ［変調して記録するこ
とによりビデオ信号への妨害を小さくすることができる
。さらに、このディジタル信号を符号変換器２２により
等価的に擬似ランダム化して伝送することにより、０−
ＱＤＰＳＫ復調時のデータ再生が容易にかつ確実に行う
ことができる。以下、これについて詳述する。

第３図にん０変換器２１の入カレペルに対する２進符号
化方法の一例を示す。この方法は一般に２１５コンブリ
メントと呼ばれており、ディジタル・オーディオ・シス
テムでは良く用いられるものである。この図からもわか
るように、オーディオ入力レベルが低い状態ではに０変
換器２１から出力されるデータ系列は１０１あるいは”
１１か長期間連続することＫなる。

一般に、ディジタル伝送において１０１や１１°が長期
間連続すると、ビット同期のためのクロックが再生でき
なくなり、符号誤りが発生する。Ｏ−ＱＤＰＳＫ　−変
復調システムにおいても同様であり、このシステムでは
さらＫ”１１が長期間連続すると同期検波のためのキャ
リア再生もできなくなる問題がある。

これについては後で詳述する。

従来、上記問題を解決するためスクランブルと呼ばれる
処理が施されていた。これはんΦ変換されたデータ系列
をＭ系列のＰＮ信号でビット反転させるというものであ
り、これによりスクランブル処理後のデータ系列は擬似
ランダム化され、ｗｏｗや１１”が長期間連続すること
は無くなる。しかしこの処理を行なうと、復調時のデス
クランブル処理のため回路が複雑でかつ大規模になって
しまう。

そこで本発明ではスクランブルという複雑な処理は行わ
ないで、ん勺変換されたデータ系列をワード単位で２ビ
ットずつ交互に符号反転させることにより等価的に擬似
ランダム化させるようにした。

第４図にこの符号変換器２２の一具体例を示す。

同図において１０１．１０２，１０３，１０４，１０５
，１０６．１０７および１０８はインバータ回路であ、
る。このようにルΦ変換されたデータ系列を２ビットず
つ交互に符号反転させると、′０１あるいは１１１の連
続データは”００１１“の（り返しパターンに変換され
る。一方、ルΦ変換後のデータ系列が“００１１”のく
り返しパターンとなりた場合、符号変換器６０の出力信
号は１ｏ“あるいは１１１の連続パターンとなるが、こ
のような状態は第３図の２進符号化表に示す通り、入力
レベルが１５１０７１５２７６７および一１３１０８７
３２７６８近傍の場合だけである。従ってオーディオ信
号の性質からこのようなレベルが連続して入力されるこ
とはほとんど無＜　、Ｉ　ｏ＃あるいは”１１が長期間
連続することは無い。そして適当な入力レベル状態では
ルΦ変侠後のデータ系列はほぼランダムと見なすことが
でき、これを２ビットずつ交互に反転させても、このラ
ンダム性は維持される。

第５図に再生側符号変換器４４の一具体例を示す。

同図において、２０１　、２０２　、２０５　、２０４
　、２０５　、２０６　、２０７および２０８はインバ
ータ回路である。このように記録側符号変換器２２で符
号反転させたビットをさらに反転させてもとに戻すと〜
・う簡単な構成でデータの復号が可能である。

ところで、本発明では＠Ｏ１あるいは１１１の連続デー
タ列を°００１１“のくり返しパターンに変換したが、
これを°０１０１“パターンに変換することも考えられ
る。しかし、この変換方法はディジタル信号を直接記録
する（ベースバンド記録）場合には有効であるが、本シ
ステムのようにディジタル信号をさらにＯ−ＱＤＰＳＫ
変調して記録（キャリアバンド記録゛）する場合には問
題がある。以下、この点について詳述する。

第６図にこの０−ＱＤＰＳＫ変調回路２４の一具体例を
示す。第６図にお（・て、５０はディジタルデータ（Ｄ
ＡＴＡ　）の入力端子、５１はそのディジタルデータに
ビット同期したクロック（ＤＣＫ　’）の入力端子、５
２は入力されたディジタルデータを２ビットの並列デー
タ（Ｘ−ＤＡＴＡ　、　Ｙ−ＤＡＴＡ　）に変換する回
路、５６α。

５５ｂは２ビットに変換された並列データそれぞれの符
号変化言い換えれば変調波の位相変化に情報を持させる
ように符号化する差動符号回路、５４＆’！。

一方のデータを１／２デ一タ周期分遅られる遅延回路、
５５α、５５ｂはディジタル信号を波形整形して変調波
の帯域を制限するＬＰＦ、　　５６α、５６ｂは波形整
形されたディジタル信号で搬送波を変調する平衡変調器
、５７は搬送波用発振器、５８は直交搬送波を得るため
の９０度移相器、５９は加算器及び６０は０−ＱＤＰＳ
Ｋイｇ号出力端子で高出力端子図はこの変調回路２４の
各部動作を示す波形図である。このように０−ＱＤＰＳ
Ｋ方式では２ビット並列に変換したＸ　−ＤＡＴＡとＹ
−ＤＡＴＡを１Ａ並列データ周期分ずらすことにより振
幅変動を抑えている。そしてこれＫより、磁気記録の非
線形性に対しても記録されたスペクトルが拡がることは
無く、従ってビデオ信号への妨害はほとんど与えない。

第８図はＯ−ＱＤＰＳＫ　ｆｆ調回路４２の一具体例を
示す構成図である。同図において、６１は再生した〇−
ＱＤＰＳＫ信号の入力端子、６２α、６２ｂはキャリア
再生回路６３で再生した基準搬送波信号と入力変調波信
号を位相検波する位検波器、６４は９０度移相器、６５
α、。

６５ｂは位相検波器６５α、６５ｂで発生した不要な高
調波成分を除去するＬＰＦ、６６α、６６ｂは構成した
信号の正負を判別しディジタル信号に変換する比較器、
６７α、６７ｂは比較器６６α、６６ｂからのディジタ
ル信号をクロック再生回路６８で再生したクロックのタ
イミングでストローブするラッチ回路、６９はインノく
一タ回路、７０ａ、　７０ｂは変調器側で符号化したデ
ータ列をもとのデータ列に復号する差動復号回路、７１
は２ビット並列のデータをもとの直列データに変換する
回路、７２は復調データの出力端子及び７３は復調デー
タにピット同期した再生クロックの出力端子である。第
９図にこれら各部の動作波形を示す。このように、入力
変調波を再生した基準搬送波で同期検波し、検波した信
号を再生したクロックでデータストローブするこゝとに
より、Ｉ−ＤＡＴＡ及びＱ−ＤＡＴＡが得られ、さらに
それぞれ差動復号することによりＸ　−ＤＡＴＡ及びＹ
　−ＤＡＴＡが得られる。

そしてこれら並列データを直列データに変換することに
より、最終的な復調データカを得られる。

このようなＱ　−ＱＤＰＳＫシステムにお〜・て、前述
の’０１０１″パターン入力時の変調回路２４の動作を
第１０図の実線に示す。２ビット並列に変換し、差動符
号化したデータ列Ｑ　−ＤＡＴＡおよびＩ’−ＤＡＴＡ
は一方が°０１０１°のくり返しパターンで、他方が“
０″（あるいは１１′）の連続パターンとなる。従って
　ｌｏ　１　＜あるいは１１“）が連続するチャネルの
復調ができなくなる。

一方、１１′が連続して入力された場合、同じく第１０
図の破線で示すように、Ｑ−ＤＡＴＡ　、　Ｉ’−ＤＡ
ＴＡとも”０１０１”の（り返しパターンとなるため、
復調できるかのようにみえるが、この場合は同期検波の
だめのキャリアが再生できなくなる。すなわち、このと
き、ｐｃｈの信号を可〒とおくと、ｉｃｈの信号は８（
Ｔは並列データ周期）だけオフセットされているため血
〒で示される。従って、キャリア発振器５７の出力信号
を□□□２πｆＩ、ｔ（ｆｅはキャリア周波数）とおく
と、変調出力信号５（ｔ）は次式で示される。

３（ｔ）　−ｍｓ−・ｇｌｎ２πｆａＬ＋１ｄｎ〒・（
２）２πｆａｔミ自（２πｆ、を＋７） 上式より、この変調信号５（ｔ）は周波数が”　＋２７
の単一スペクトルとなり、このような信号が入力される
と、０−　ＱＤＰＳＫ復調回路４２のキャリア再生回路
６３は本来周波数ｆｃに同期しなければならないのにｆ
ｃ”　２Ｔに誤同期してしまう。従ってデータの復調が
できない。

これらに対して、’００１１”のくり返しパターンが入
力された場合、第１１図に示すように、Ｑ−ＤＡＴＡ。

Ｉ’　−ＤＡＴＡとも同じ（’００１１″のくり返しパ
ターンとなり、データの反転周期が２Ｔと倍になってい
るため、変調信号５（ｔ）は単一キャリアにならない。

従ってキャリア再生回路６３は正常に動作してｆｅに同
期する。また、ビット同期のためクロック再生も２Ｔ周
期で符号が反転するため容易にでき、故に確実なデータ
復調が可能となる。

第１２図に本発明に係る符号変換器２２の他の具体例を
示す。同図において、１１１はマルチプレクサ−１１１
３，１１４，１１５，１１６はインバータ回路であり、
本具体例は８ビットのデータを１つの単位（ワード）と
してデータ処理するディジタル信号処理回路２３に適用
したものである。すなわち、ルΦ変換器２１でディジタ
ル信号に変換された１６ビットの並列データまたは直列
データを変換した並列データはマルチプレクサ−１１１
により上位および下位の８ピツトずつの並列データに変
換され、交互に出力される。この８ビット並列データを
インバータ回路１１３，１１４．１１５および１１６に
より２ビットずつ交互に符号反転させる。これによりイ
ンバータ回路の使用数を第４図の具体例に比べて％に低
減することができる。

該マルチプレクサ１１１は、該ディジタル信号処理回路
２３かもの切換１５号１１７により選択制御される。

以上マルチプレクサ１１１は、例えばテキサス・インス
ツルメント社製のＴＴＬ　５Ｎ７４２５７を用いた場合
であるが、本回路を専用ＬＳｉ化する場合には、上述の
５Ｎ７４２５７と出力極性が反転する５Ｎ７４２５８と
のように出力極性の反転・非反転回路を併用する事によ
りインバータを削除できる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、ディジタル化したオー
ディオ信号をビデオ信号に妨害を与えること無く多重記
録することができ、かつ、簡単な構成で記録するディジ
タル・オーディオ・データをランダム化できるため、そ
のデータ再生が容易にかつ確実にできるようになる。そ
の結果、再生した音声信号の品質を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はテー
プ記録信号のスペクトルを示す図、第３図はＡ／Ｉ）変
換器の２進符号化方法の一例を示す図、第４図及び第５
図は本発明に係る記録側及び再生ｇｌｌｌ符号変換器の
一具体例を示す図、第６図は０−ＱＤＰＳＫ変調回路の
一具体例を示す図、第７図は第６図に示す変調回路の動
作波形図、第８図は０−ＱＤＰＳＫ復調回路の一具体例
を示す図、第９図は第８図に示す復調回路の動作波形図
、第１０図及び第１１図は第６図に示す変調回路の動作
波形図、第１２図は本発明に係る記録側符号変換器の他
の具体例を示す図である。 ２２・・・符号変換器、 ２４・・・０−ＱＤＰＳＫ変調回路、 ４２・・・Ｏ−ＱＤＰＳＫ復調回路、 ４４・・・符号変換回路。 第２図 イｆｓｙ、＊＋−ａ　ｒ−Ｍ　４ノーしイ躬菓　３　図 ’−ｉ　　　７　　　図 斐訓出力 （ニジ（ロープ） 其９図 ４３Ｆ、ｆｉｌｌｌ　２゜、１８、Ｙ’Ｘｚ’Ｙｚ　Ｘ
’Ｙｓ　Ｘ４’　＜’、Ｘｚ　ｓ第Ｔｏ　　溺 第１１図 手続補正書（自発） 事件の表示 昭和６１　　年特許願第　　１５６０６　　　号発明の
名称 ＰＣＭ記録再生装置 補正をする者。 餠との則俤　特許出願人 名　　称　　　　１５１０１は式会Ｊｌ：　　　［−，
１立　　製　　作　　折代　　　理　　　人 補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面。 １、　明細書第１０頁第１６行の「再生例」を「再生側
」に訂正する。 ｚ　　ＢＡ細誓書第１２頁第１８ 検波器」に訂正する。 工　明細書第１２頁第１９行の「６５Ｇ，６５４Ｊを「
６２ｃＬ。 ６２列に訂正する。 ４、　図面第２図，第１２図を別紙の通りに訂正する。 以上 菓２　文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＰＣＭ化したオーディオ信号あるいはディジタルデ
   ータをフォーマッティングするディジタル信号処理回路
   と、該ディジタル信号処理回路の出力信号を搬送波帯に
   オフセット４相差動位相変調する回路と、該オフセット
   ４相差動位相変調回路の出力信号とビデオ信号とを多重
   記録する装置と、記録された該オフセット４相差動位相
   変調信号およびビデオ信号を再生する装置と、再生され
   た該オフセット４相差動位相変調信号を復調する回路と
   、該復調回路の出力信号をもとのＰＣＭオーディオ信号
   あるいはディジタルデータに戻す信号処理を行う回路と
   から成る装置において、該ＰＣＭオーディオ信号あるい
   はディジタルデータをワード単位で、２ビットずつ交互
   に符号反転させる符号変換回路を記録側と再生側それぞ
   れに設けたことを特徴とするＰＣＭ記録再生装置。