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    公开号:WO1992009073A1
    申请号:PCT/JP1991/000755
    申请日:1991-06-05
    公开日:1992-05-29
    发明作者:Keiji Kanota；Hajime Inoue；Akihiro Uetake；Moriyuki Kawaguchi；Yukio Kubota；Kazunobu Chiba
    申请人:Sony Corporation；
    IPC主号:H04N9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] ディ ジタル画像信号の磁気記録装置
    [0004] 技術分野
    [0005] この発明は、 ディ ジタルビデオ信号等のディ ジタル画像信 号を磁気テープに記録する装置に関し、 特に、 磁気へッ ドの ァジマス角を所定のものに選定することによって、 長時間の 記録を可能としたディ ジタル画像信号の磁気記録装置に関す る
    [0006] 背景技術
    [0007] 近年、 カラービデオ信号をディ ジタル化して磁気テープ等 の記録媒体に記録するディ ジタル VTRとしては、 放送局用 の D 1 フォーマツ トのコンポーネン ト形のディ ジタル VTR 及び D 2フォーマツ トのコンボジッ ト形のディ ジタル VTR が実用化されている。
    [0008] 前者の D 1 フォーマッ トのディ ジタル VTRは、 輝度信号 及び第 1、 第 2の色差信号を夫々 1 3. 5 MHz, 6. 7 5 M Hzのサンプリ ング周波数で AZD変換した後所定の信号処理 を行ってテープ上に記録するもので、 これらコンポーネン ト 成分のサンプリ ング周波数の比が 4 ： 2 ： 2であるところか ら、 4 : 2 : 2方式とも称されている。
    [0009] 後者の D 2フ ォーマツ トのディ ジタル VTRは、 コンポジ ッ トカラ一ビデオ信号をカラー副搬送波信号の周波数 f scの 4倍の周波数の信号でサンプリ ングを行って AZD変換し、 所定の信号処理を行った後、 磁気テープに記録するようにし ている。
    [0010] これらディ ジタル VTRは、 共に放送局用に使用されるこ とを前提として設計されているため、 画質最優先とされ、 1 サンプルが例えば 8 ビッ トに AZD変換されたディ ジタルカ ラ一ビデオ信号を実質的に圧縮することなしに、 記録するよ うにしている。
    [0011] —例として、 前者の D 1 フォーマツ トのディ ジタル VTR のデータ量について説明する。
    [0012] カラービデオ信号の情報量は、 上述のサンプリ ング周波数 で、 各サンブル当り 8 ビッ トで AZD変換した場合に、 約 2 1 6 M p s (メガビッ ト Z秒） の情報量となる。 このうち 水平及び垂直のブランキング期間のデータを除く と、 1水平 期間の輝度信号の有効画素数が 7 2 0、 色差信号の有効画素 数が 3 6 0 となり、 各フィールドの有効走査線数が NTS C 方式 （ 5 2 5 Z 6 0 ) では 2 5 0 となるので、 1秒間の映像 信号のデータ量 D vは
    [0013] D V =(720+360 +360)X 8 x 250 x 60
    [0014] = 172.8 Mb p s
    [0015] となる。
    [0016] P A L方式 （ 6 2 5Z5 0 ) でもフィ一ルド毎の有効走査 線数が 3 0 0で、 1秒間でのフィールド数が 5 0であること を考慮、すると、 そのデータ量が NTS C方式と等しくなるこ とが判る。 これらのデータにエラー訂正及びフォーマッ ト化 のための冗長成分を加味すると、 呋像デ一夕のビッ トレ一 ト が合計で約 2 0 5. 8 Mb p s となる。 また、 オーディオ ' データ D aは約 1 2. 8 Mb p s とな り、 更に編集用のギャ ップ、 プリアンブル、 ポス トアンプル 等の付加データ D 0が約 6. 6 Mb p s となるので、 記録デ 一夕全体の情報量 D tは以下の通り となる。
    [0017] D t =D v +D a +D o
    [0018] = 172.8 + 12.8+ 6.6 = 192.2 M b p s
    [0019] この情報量を有するデータを記録するため、 D 1 フ ォーマ ッ トのディ ジタル VTRでは、 トラックパターンとして、 N T S C方式では 1 フィールドで 1 0 トラッ ク、 また、 PAL 方式では 1 2 トラックを用いるセグメン ト方式が採用されて いる。
    [0020] また 記録テープとしては 1 9顏幅のものが使用され、 テ ープ厚みは 1 3 /mと 1 6〃mの 2種類があり、 これを収納 するカセッ トには大 （L)、 中 （M)、 小 （S)の 3種類のものが 用意されている。 これらのテープに上述したフ ォーマッ トで 情報データを記録しているため、 データの記録密度としては ¾ 2 0. 4 i ΐ程度となっている。 記録密度が高い と、 符号間干渉或いはへッ ド · テープの電磁変換系の非線形 性による波形劣化によって、 再生出力データのエラーが発生 し易くなる。 従来の記録密度としては、 エラー訂正符号化を 行っているとしても、 上述の数値が限界であった。
    [0021] 以上のパラメ一夕を総合すると、 D 1 フォーマッ トのディ ジタル VTRの各サイズのカセッ 卜の再生時間は下記の通り となる。 サイズ zテープ厚み 1 3 厚 1 6 m厚 s 1 3分 1 1分
    [0022] M 4 2分 3 4分
    [0023] L 9 4分 7 6分 このように D 1 フォーマッ トのディ ジ夕ル VTRは放送局 の VTRとして、 画質最優先の性能を求めたものとしては十 分のものであるが、 1 9 mm幅を有するテープを装着した大型 のカセッ トを使用しても、 高々 1. 5時間程度の再生時間し か得られず、 家庭用の VTRとして使用するには、 頗る不適 当 なものといえる。 記録密度を向上するためには、 トラッ クピッチを小とすることが有効である。 しかし、 従来の VT Rは、 トラックピッチを小とすると、 トラッ クの直線性の良 否、 トラッキングエラー等により、 再生データ中のエラーが が多く なり、 トラック ピッチを小とする面で限界があった t 特に、 VTRの装置間の互換性が乏しぐなる問題があった。
    [0024] —方、 現在家庭用 VTRとしては、 ^方式、 VHS方式、 8 mm方式等が実用化されているがいずれもアナログ信号の形 態で記録 · 再生を行う もので、 夫々の画質がかなり改良され ている-ものの、 例えばカメラで撮像して記録したものをダビ ングしてコピーしよう とした時、 このダビングの段階でかな りの画質劣化が生じ、 これを複数回繰り返した場合には、 ほ とんど鑑賞に耐えられないものとなってしまう欠点があった。 発明の開示
    [0025] 従って、 この発明の目的は、 トラッ クの直線性が良好で、 トラッキングエラーが生じにく く、 従って、 トラッ ク ピッチ を小とすることができるディ ジタル面像信号の記録装置を提 供することにある。
    [0026] この発明の他の目的は、 複数回のダビングを繰り返しても、 画質劣化の少ないディ ジタル画像信号の記録装置を提供する _とにめる o
    [0027] この発明は、 入力ディ ジタル画像信号を複数の画素データ からなるブロッ ク単位のデータに変換するブロッ ク化回路
    [0028] ( 5、 6 ) と、 ブロック化回路 （ 5、 6 ) の出力データをブ ロッ ク単位に圧縮符号化する符号化回路 （ 8 ) と、 符号化回 路 （ 8 ) の出力符号化データをチャ ンネル符号化するチャ ン ネル符号化回路 （ 1 1 ) とを有し、 チャンネル符号化回路
    [0029] ( 1 1 ) の出力データを回転ドラム （ 7 6 ) に装着された磁 気へッ ド （ 1 3 A、 1 3 B) によって磁気テープ （ 7 8) に 記録するようにしたディ ジタル画像信号の磁気記録装置にお いて、 磁気へッ ド （ 1 3 A、 1 3 B) によって磁気テープ
    [0030] ( 7 8 ) に形成される トラックのピッチを 5. 5〃m以下と なし、 回転ドラム （ 7 6 ) の直径を 2 5聽以下に選定し、 回 転ドラム （ 7 6 ) の回転速度を 1 5 0 r p s以上となすこと により、 単位時間当りの トラック長を所定のものとしたこと を特徵とするディ ジタル画像信号の磁気記録装置である。 トラックの直線性の改善、 トラッキングエラーの減少を達 成できるので、 磁気テープ 7 8上にガ一 ドバン ドを介在する ことなく、 然も、 狭いトラックピッチでトラックを形成でき、 長時間の記録が可能となる。
    [0031] 図面の簡単な説明
    [0032] 第 1 図はこの発明の一実施例における信号処理部の記録側 の構成を示すブロッ ク図、 第 2図は信号処理部の再生側の構 成を示すブロック図、 第 3図はブロック符号化のためのプロ ッ クの一例を示す略線図、 第 4図はサブサンプリ ング及びサ ブラインの説明に用いる略線図、 第 5図はブロッ ク符号化回 路の一例のブロック図、 第 6図はチヤンネルエンコーダの一 例の概略を示すプロック図、 第 7図はチャンネルデコーダの 一例の概略を示すプロック図、 第 8図はへッ ド配置の説明に 用いる略線図、 第 9図はへッ ドのアジマスの説明に用いる略 線図、 第 1 0図は記録パターンの説明に用いる略線図、 第 1 1図はテープ · へッ ド系の一例を示す上面図及び側面図、 第 1 2図はドラムの偏心でテープの振動が生じることを説明す るための略線図、 第 1 3図は磁気テープの製法の説明に用い る略線図、 第 1 4図は磁気へッ ドの構造の一例を示す斜視図 である。
    [0033] 発明を実施するための最良の形態
    [0034] 以下、 この発明の一実施例について説明する。 この説明は、 下記の順序に従ってなされる。
    [0035] a . 信号処理部
    [0036] b . プロック符号化 C . チャ ンネルエンコーダ及びチャ ンネルデコーダ
    [0037] d . ヘッ ド . テープ系
    [0038] e . 電磁変換系
    [0039] a . 信号処理部
    [0040] まず、 この一実施例中のディ ジタル VTRの信号処理部に ついて説明する。
    [0041] 第 1図は記録側の構成を全体として示すものである。 1 Y、 1 U、 1 V、 で夫々示す入力端子に例えばカラービデオカメ ラからの三原色信号 R、 G、 Bから形成されたディ ジタル輝 度信号 Y、 ディ ジタル色差信号 U、 Vが供給される。 この場 合、 各信号のクロック レー トは上述の D 1 フォーマツ トの各 コンポーネン ト信号の周波数と同一とされる。 即ち、 夫々の サンプリ ング周波数が 1 3. 5 MHz. 6. 7 5 MHzとされ、 且つこれらの 1サンプル当たりのビッ ト数が 8 ビッ トとされ ている。 従つ'て、 入力端子 1 Y、 1 U、 I Vに供給される信 号のデータ量としては、 上述したように、 約 2 1 6 Mb p s となる。 この信号のうちブランキング期間のデータを除去し、 有効領域の情報のみをとりだす有効情報抽出回路 2によって データ量が約 1 6 7Mb p sに圧縮される。 有効情報抽出回 路 2の出力の内で輝度信号 Yが周波数変換回路 3に供給され、 サンプリ ング周波数が 1 3. 5 MHzからその 3/4 に変換され る。 この周波数変換回路 3 としては、 例えば間引きフィルタ が使用され、 折り返し歪みが.生じないようになされている。 周波数変換回路 3の出力信号がプロッ ク化回路 5に供給され、 輝度データの順序がブロッ クの順序に変換される。 ブロッ ク 化回路 5は、 後段に設けられたプロック符号化回路 8のため に設けられている。
    [0042] 第 3図は、 符号化の単位のプロックの構造を示す。 この例 は、 3次元ブロックであって、 例えば 2 フレームに跨がる面 面を分割することにより、 第 3図に示すように、 （ 4 ライン X 4画素 X 2フレーム） の単位ブロックが多数形成される。 第 3図において、 実線は奇数フィールドのライ ンを示し、 破 線は偶数フィールドのラインを示す。
    [0043] また、 有効情報抽出回路 2の出力のうち、 2つの色差信号 U、 Vがサブサンプリ ング及びサブライン回路 4に供給され、 サンプリ ング周波数が夫々 6 . 7 5 M Hzからその半分に変換 された後、 2つのディ ジタル色差信号が交互にライン毎に選 択され、 1 チャンネルのデータに合成される。 従って、 この サブサンプリ ング及びサブライン回路 4からは線順次化され たディ ジタル ·色差信号が得られる。 この回路 4によってサブ サンプル及びサブライン化された信号の画素構成を第 4図に 示す。 第 4図において、 〇は第 1 の色差信号 Uのサンプリ ン グ画素を示し、 △は第 2の色差信号 Vのサンプリ ング画素を 示し、 Xはサブサンプルによって間引かれた画素の位置を示 す o
    [0044] サブサンプリ ング及びサブライン回路 4の線順次出力信号 がプロック化回路 6に供給される。 プロッ ク化回路 6ではブ ロック化回路 5 と同様に、 テレビジョ ン信号の走査の順序の 色差データがブロックの順序のデータに変換される。 このブ αッ ク化回路 6は、 プロッ ク化回路 5 と同様に、 色差デー夕 を （ 4 ライン X 4画素 X 2 フレーム） のブロック構造に変換 する。 ブロッ ク化回路 5及び 6の出力信号が合成回路 7に供 給される。
    [0045] 合成回路 7では、 ブロッ クの順序に変換された輝度信号及 び色差信号が 1 チャ ンネルのデータに変換され、 合成回路 7 の出力信号がプロッ ク符号化回路 8に供給される。 このプロ ック符号化回路 8 としては、 後述するようにブロッ ク毎のダ イナミ ッ ク レンジに適応した符号化回路（A D R Cと称する）、 D C T (Discrete Cosine Transform ) 回路等が適用できる。 ブロック符号化回路 8の出力信号がフレーム化回路 9に供給 され、 フレーム構造のデータに変換される。 このフレーム化 回路 9では、 画像系のクロックと記録系のクロッ クとの乗り 換えが行われる。
    [0046] フレーム化回路 9の出力信号がエラー訂正符号のパリティ 発生回路 1 0に供給され、 エラー訂正符号のパリティが生成 される。 パリティ発生回路 1 0の出力信号がチャ ンネルェン コーダ 1 1 に供給され、 記録データの低域部分を減少させる ようなチャ ンネルコーディ ングがなされる。 チャ ンネルェン コーダ 1 1 の出力信号が記録アンプ 1 2 A、 1 2 Bと回転ト ラ ンス （図示せず） を介して磁気ヘッ ド 1 3 A、 1 3 Bに供 給され、 磁気テープに記録される。
    [0047] 尚、 オーディオ信号は、 図示せずも、 ビデオ信号とは別に 圧縮符号化され、 チャ ンネルエンコーダに供給される。
    [0048] 上述の信号処理によって、 入力のデータ量 2 1 6 Mb p s が有効走査期間のみを抽出することによって約 1 6 7 Mb p s に低減され、 更に周波数変換とサブサンプル、 サブライン とによって、 これが 8 4 M b p sに減少される。 このデータ は、 プロッ ク符号化回路 8で圧縮符号化することにより、 約 2 5 b sに圧縮され、 その後のパリティ、 オーディオ信 号等の付加的な情報を加えて、 記録データ量としては 3 1 . 5 6 M b p s程度となる。
    [0049] 次に、 再生側の構成について第 2図を参照して説明する。 第 2図において磁気ヘッ ド 1 3 A、 1 3 Bからの再生デ一 夕が回転トランス （図示せず) 及び再生アンプ 2 1 A、 2 1 Bを介してチャンネルデコーダ 2 2に供給される。 チャンネ ルデコーダ 2 2において、 チャンネルコーディ ングの復調が され、 チヤンネルデコーダ 2 2の出力信号が T B C回路 （時 間軸補正回路） 2 3に供耠される。 この丁 8〇回路 2 3にぉ いて、 再生信号の時間軸変動成分が除去される。 T B C回路 2 3からの再生データが E C C回路 2 4に供給され、 エラ一 訂正符号を用いたエラー訂正とエラー修整とが行われる。 E C C回路 2 4 の出力信号がフレーム分解回路 2 5 に供給され る 0
    [0050] フレーム分解回路 2 5によって、 ブロック符号化デ一夕の 各成分が夫々分離されると共に、 記録系のクロックから画像 系のクロックへの乗り換えがなされる。 フレーム分解回路 2 5で分離された各データがプロック復号回路 2 6に供給され、 各ブロック単位に原データと対応する復元データが復号され. 復号データが分配回路 2 7に供給される。 この分配回路 2 7 で、 復号データが輝度信号と色差信号に分離される。 輝度信 号及び色差信号がプロッ ク分解回路 2 8及び 2 9 に夫々供給 される。 ブロック分解回路 2 8及び 2 9は、 送信側のプロッ ク化回路 5及び 6 と逆に、 ブロックの順序の復号データをラ スター走査の順に変換する。
    [0051] プロッ ク分解回路 2 8からの復号輝度信号が補間フィル夕
    [0052] 3 0 に供給される。 補間フィルタ 3 0では、 輝度信号のサン プリ ングレー トが 3 f s から 4 f s ( 4 f s = 1 3. 5 MHz) に変換される。 補間フィルタ 3 0からのディ ジタル輝度信号 Yは出力端子 3 3 Yに取り出される。
    [0053] —方、 ブロック分解回路 2 9からのディ ジタル色差信号が 分配回路 3 1 に供給され、 線順次化されたディ ジ夕ル色差信 号 U、 Vがディ ジタル色差信号 U及び Vに夫々分離される。 分配回路 3 1 からのディ ジタル色差信号 U、 Vが補間回路 3 2に供給され、 夫々補間される。 補間回路 3 2は、 復元され た画素データを用いて間引かれたライン及び画素のデータを 補間するもので、 補間回路 3 2からは、 サンプリ ングレー ト が 4 f s のディ ジタル色差信号 U及び Vが得られ、 出力端子 3 3 U、 3 3 Vに夫々取り出される。
    [0054] b . ブロッ ク符号化
    [0055] 上述の第 1 図におけるプロッ ク符号化回路 8 としては、 先 に本出願人が出願した特願昭 5 9 — 2 6 6 4 0 7号及び特願 昭 5 9 - 2 6 9 8 6 6号等に示される AD R C (Adaptive Dynamic Range Coding) エンコーダが用いられる。 この AD R Cエンコーダは、 各ブロッ クに含まれる複数の画素データ の最大値 MAXと最小値 M I Nを検出し、 これら最大値 MA X及び最小値 M I Nからプロックのダイナミ ックレンジ D R を検出し、 このダイナミ ックレンジ D Rに適応した符号化を 行い、 原画素データのビッ ト数よりも少ないビッ ト数により 再量子化を行う ものである。 プロック符号化回路 8の他の例 として、 各ブロッ クの面素データを D C T (Di screte Cosine Transform) した後、 この D C Tで得られた係数データを量 子化し、 量子化データをランレングス · ハフマン符号化して 圧縮符号化する構成を用いても良い。
    [0056] ここでは、 A D R Cエンコーダを用い、 更にマルチダビン グした時にも面質劣化が生じないエンコーダの例を第 5図を 参照して説明する。
    [0057] 第 5図において、 4 1で示す入力端子に例えば 1 サンプル が 8 ビッ トに量子化されたディ ジタルビデオ信号 （或いはデ ィ ジタル色差信号） が第 1図の合成回路 7より入力される。 入力端子 4 1 からのブロック化データが最大値、 最小値検 出回路 4 3及び遅延回路 4 4に供耠される。 最大値、 最小値 検出回路 4 3は、 ブロッ ク毎に最小値 M I N、 最大値 M A X を検出する。 遅延回路 4 4からは、 最大値及び最小値が検出 されるのに要する時間、 入力データを遅延させる。 遅延回路 4 4からの画素データが比較回路 4 5及び比較回路 4 6に供
    [0058] ^ れる。
    [0059] 最大値、 最小値検出回路 4 3からの最大値 M A Xが減算回 路 4 7に供給され、 最小値 M I Nが加算回路 4 8 に供給され る。 これらの減算回路 4 7及び加算回路 4 8には、 ビッ トシ フ ト回路 4 9から 4 ビッ ト固定長でノ ンエッジマツチング量 子化をした場合の 1量子化ステップ幅の値 （厶 = 1 / 1 6 D R) が供給される。 ビッ トシフ ト回路 4 9は、 （ 1ノ 1 6 ) の割算を行うように、 ダイナミ ッ クレンジ D Rを 4 ビッ トシ フ トする構成とされている。 減算回路 4 7からは、 （MAX —△) のしきい値が得られ、 加算回路 4 8からは、 （M I N +△) のしきい値が得られる。 これらの減算回路 4 7及び加 算回路 4 8からのしきい値が比較回路 4 5及び 4 6に夫々供 給される。
    [0060] なお、 このしきい値を規定する値△は、 量子化ステップ幅 に限らず、 ノイズレベルに相当する固定値としても良い。 比較回路 4 5の出力信号が ANDゲー ト 5 0に供給され、 比較回路 4 6の出力信号が ANDゲー ト 5 1 に供給される。 ANDゲー ト 5 0及び 5 1 には、 遅延回路 4 4からの入力デ 一夕が供給される。 比較回路 4 5の出力信号は、 入力データ がしきい値より大きい時にハイレベルとなり、 従って、 AN Dゲー ト 5 0の出力端子には、 （MAX〜MAX—△) の最 大レベル範囲に含まれる入力データの画素データが抽出され る。 比較回路 4 6の出力信号は、 入力デ一夕がしきい値より 小さい時にハイレベルとなり、 従って、 A N Dゲー ト 5 1の 出力端子には、 （Μ Ι Ν〜Μ Ι Ν + Δ) の最小レベル範囲に 含まれる入力データの画素データが抽出される。
    [0061] ANDゲー ト 5 0の出方信号が平均化回路 5 2に供給され、 ANDゲー ト 5 1の出力信号が平均化回路 5 3に供給される。 これらの平均化回路 5 2及び 5 3は、 ブロッ ク毎に平均値を 算出するもので、 端子 5 4からブロッ ク周期のリセッ ト信号 が平均化回路 5 2及び 5 3に供給されている。 平均化回路 5 2からは、 （MAX〜MAX—△) の最大レベル範囲に属す る画素データの平均値 MAX 'が得られ、 平均化回路 5 3か らは、 （M I N〜M I N +厶） の最小レベル範囲に属する画 素データの平均値 M I N 'が得られる。 平均値 MAX ' から 平均値 M I N 'が減算回路 5 5で減算され、 減算回路 5 5か らダイナミ ックレンジ DR 'が得られる。
    [0062] また、 平均値 M I N 'が減算回路 5 6に供給され、 遅延回 路 5 7を介された入力データから、 平均値 M I N 'が減算回 路 5 6において減算され、 最小値除去後のデータ PD 1が形 成される。 このデーダ PD 1及び修整されたダイナミ ックレ ンジ DR 'が量子化回路 5 8に供給される。 この実施例では、 量子化に割り当てられるビッ ト数 nが 0ビッ ト （コー ド信号 を伝送しない） 、 1 ビッ ト、 2ビッ ト、 3ビッ ト、 4ビッ ト の何れかとされる可変長の ADR Cであって、 エッジマッチ ング量子化がなされる。 割り当てビッ ト数 nは、 ブロッ ク毎 にビッ ト数決定回路 5 9において決定され、 ビッ ト数 nのデ 一夕が量子化回路 5 8に供耠される。
    [0063] 可変長 ADRCは、 ダイナミ ックレンジ DR ' が小さいブ ロックでは、 割り当てビッ ト数 nを少なく し、 ダイナミ ッ ク レンジ DR 'が大きいプロックでは、 割り当てビッ ト数 nを 多くすることで、 効率の良い符号化を行う ことができる。 即 ち、 ビッ ト数 nを決定する際のしきい値を T 1〜T 4 (Τ 1 く Τ 2く Τ 3く Τ4) とすると、 （DR ' く T 1 ) のブロッ クは、 コード信号が伝送されず、 ダイナミ ックレンジ DR一 の情報のみが伝送され、 （T 1 ≤DR <T 2) のブロック は、 （n = l ) とされ、 （T 2≤DR ' く T 3 ) のブロック は、 （n = 2 ) とされ、 （T 3≤DR ' く T 4 ) のブロッ ク は、 （ n = 3 ) とされ、 （D R ' ≥ T 4 ) のブロッ クは、 ( n = 4 ) とされる。
    [0064] かかる可変長 A D R Cではしきい値 T 1〜T 4を変えるこ とで、 発生情報量を制御すること （所謂バッファ リ ング） が できる。 従って、 1 フィールド或いは、 1 フレーム当たりの 発生情報量を所定値にすることが要求されるこの発明のディ ジタル VTRのような伝送路に対しても可変長 A DR Cを適 用できる。
    [0065] 第 5図において、 6 0は、 発生情報量を所定値にするため のしきい値 T 1〜T 4を決定するバッファ リ ング回路を示す, バッフア リ ング回路 6 0では、 しきい値の組 （T l、 Τ 2、 Τ 3、 Τ 4 ) が複数例えば 3 2組用意されており、 これらの しきい値の組がパラメ一夕コー ド P i ( i = 0、 1、 2、 · •、 3 1 ) により区別される。 ノ、。ラメ一夕コー ド P iの番号 iが大き くなるに従って、 発生情報量が単調に減少するよう に、 設定されている。 但し、 発生情報量が減少するに従って、 復元画像の画質が劣化する。
    [0066] ノ ッファ リ ング回路 6 0からのしき い値 T 1〜T 4が比較 回路 6 1 に供給され、 遅延回路 6 2を介されたダイナミ ッ ク レンジ DR 'が比較回路 6 1.に供給される。 遅延回路 6 2は， ノ ッファ リ ング 6 0でしきい値の組が決定されるのに要する 時間、 DR ' を遅延させる。 比較回路 6 1では、 ブロッ クの ダイナミ ックレンジ D R ' と各しきい値とが夫々比較され、 比較出力がビッ ト数決定回路 5 9に供給され、 そのブロック の割り当てビッ ト数 nが決定される。 量子化回路 5 8では、 ダイナミ ッ クレンジ D R ' と割り当てビッ ト数 n とを用いて 遅延回路 6 3を介された最小値除去後のデータ P D Iがエツ ジマッチングの量子化により、 コー ド信号 D Tに変換される。 量子化回路 5 8は、 例えば R O Mで構成されている。
    [0067] 遅延回路 6 2及び 6 4を夫々介して修整されたダイナミ ッ クレンジ D R '、 平均値 M I N 'が出力され、 更にコー ド信 号 D Tとしきい値の組を示すパラメ一タコー ド P iが出力さ れる。 この例では、 一旦ノ ンエッジマッチ量子化された信号 が新たなダイナミ ック レンジ情報に基づいて、 エッジマッチ 量子化されているためにダビングした時の面像劣化は少ない ものとされる。
    [0068] c . チャ ンネルエンコーダ及びチャ ンネルデコーダ
    [0069] 次に第 1 図のチヤンネルエンコーダ 1 1及びチヤンネルデ コーダ 2 2について説明する。 これら回路の詳細については、 本件出願人が出願した特願平 1一 1 4 3 4 9 1号にその具体 構成が開示されているが、 その概略構成について第 6図及び 第 7図を参照して説明する。
    [0070] 第 6図において、 7 1 は、 第 1図のパリティ発生回路 1 0 の出力が供給される適応型スクランブル回路で、 複数の M系 列のスクランブル回路が用意され、 その中で入力信号に対し 最も高周波成分及び直流成分の少ない出力が得られるような M系列が選択されるように構成されている。 7 2がパーシャ ルレスポンス · クラス 4検出方式のためのプリ コーダで 1 / 1 - D 2 ( Dは単位遅延用回路） の演算処理がなされる。 こ のプリ コーダ出力を記録アンプ 1 2 A、 1 2 Bを介して磁気 ヘッ ド 1 3 Α、 1 3 Βにより、 記録 · 再生し、 再生出力を再 生アンプ 2 1 Α、 2 1 Βによって増幅するようになされてい 0
    [0071] チャンネルデコーダ 2 2の構成を示す第 7図において、 7 3がパーシャルレスポンス · クラス 4の再生側の演算処理回 路を示し、 1 + Dの演算が再生アンプ 2 1 Α、 2 I Bの出力 に対して行われる。 7 4が所謂ビタビ復号回路を示し、 演算 処理回路 7 3の出力に対してデータの相関性や確からしさ等 を用いた演算により、 ノイズに強いデータの復号が行われる。 このビタビ復号回 7 4の出力がデスクランブル回路 7 5 に 供給され、 記録側でのスクランブル処理によって並びかえら れたデータが元の系列に戻されて原データが復元される。 こ の実施例において用いられるビ夕ビ復号回路 7 4 によって、 ビッ ト毎の復号を行う場合より も、 再生 C Z N換算で 3 d B の改良が得られる。
    [0072] d . テープ · ヘッ ド系
    [0073] 上述の磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bは、 第 8図 Aに示すよ うに、 回転ドラム 7 6に対して、 1 8 0 ° の対向間隔で取り つけられている。 或いは第 8図 Bに示すように、 磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bがー体構造とされた形でドラム 7 6に取り つけられる。 ドラム 7 6の周面には、 1 8 0 ° よりやや大き いか、 又はやや少ない巻き付け角で磁気テープ （図示せず） が斜めに巻きつけられている。 第 8図 Aに示すへッ ド配置で は、 磁気テープに対して磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bが略々 交互に接し、 第 8図 Bに示すへッ ド配置では、 磁気へッ ド 1 3八及び 1 3 Bが同時に磁気テープを走査する。
    [0074] 磁気ヘッ ド 1 3 A及び 1 3 Bの夫々のギャップの延長方向
    [0075] (アジマス角と称する） が異ならされている。 例えば第 9図 に示すように、 磁気へッ ド 1 3 Aと 1 3 Bとの間に、 ± 2 0 ° のアジマス角が設定されている。 このアジマス角の相違によ り、 磁気テープには、 第 1 0図に示すような記録パターンが 形成される。 この第 1 0図から判るように、 磁気テープ上に 形成された隣合う トラック T A及び T Bは、 アジマス角が相 違した磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bにより夫々形成されたも のとなる。 従って、 再生時には、 アジマス損失により、 隣合 う トラック間のクロス トーク量を低減することができる。 第 1 1図 A及び第 1 1図 Bは、 磁気ヘッ ド 1 3 A、 1 3 B を一体構造 （所謂ダブルアジマスヘッ ド） とした場合のより 具体的な構成を示す。 例えば 1 5 0 rps ( N T S C方式と P A L方式で共通の回転数） の高速で回転される上ドラム 7 6 に対して、 一体構造の磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bが取りつ けられ、 下ドラム 7 7が固定とされている。 従って、 磁気テ —プ 7 8には、 N T S C方式の場合では、 1 フィールドのデ 一夕が 5本のトラッ クに分割して記録される。 このセグメ ン ト方式により、 トラッ クの長さを短くすることができ、 トラ ックの直線性のエラーを小さ くできる。 磁気テープ 7 8の巻 き付け角 0が例えば 1 6 6 ° とされ、 ドラム系 øが 2 5瞧以 下例えば 1 6 . 5 mmとされている。
    [0076] 5 . 5 mのような小なる トラッ ク ピツチの記録を実現す る時に、 装置の互換性に関係するへッ ド · ドラム機構の機械 的なエラーは、 静的な トラッ ク直線性のエラ一、 動的な トラ ッキングのエラ一、 一対の磁気へッ ド 1 3 A及び 1 3 Bのぺ アリ ングである。
    [0077] 静的な トラック直線性のエラ一は、 ドラム上のリー ドの非 直線性、 テープ走行系の調整不良、 ドラム 7 6の回転軸の傾 きで生じる。 このリー ドの非直線性、 テープ走行系の調整不 良は、 トラック長に関係し、 回転軸の傾きは、 ドラム 7 6の 直径に関係する。 つまり、 静的な トラック直線性を示すトラ ッキング関数は、 トラッ クピッチに比例し、 トラッ ク長と ド ラム直径との積に反比例する。 上記の例では、 従来の 8 mmV T Rと比較して、 ドラム直径が 4 0 mmから 1 6 . 5 mmに減少 し、 トラック長が 7 4匪から 2 6随に減少するので、 トラッ ク ピッチが 5 . 5 // mのように小さ く しても、 8 mm V T R以 上の トラッキング関数が得られる。 従って、 静的な トラッ ク 直線性のエラーが従来より多くならない。
    [0078] また、 ダブルアジマスヘッ ドを使用し、 同時記録を行って いる。 通常、 上ドラム 7 6の回転部の偏心等により、 磁気テ ープ 7 8の振動が生じ、 動的な トラツキングのエラーが発生 する。 第 1 2図 Aに示すように、 磁気テープ 7 8が下側に押 さえ？けられ、 また、 第 1 2図 Bに示すように、 磁気テープ 7 8が上側に引っ張られ、 これにより磁気テープ 7 8が振動 し、 トラッ クの直線性が劣化する。 しかしながら、 1 8 0 ° で一対の磁気へッ ドが対向配置されたものと比較して、 ダブ ルアジマスへッ ドで同時記録を行うことで、 かかる トラツキ ングのエラー量を小さ くできる。 更に、 ダブルアジマスへッ ドは、 ヘッ ド間の距離が小さいので、 ペアリ ング調整をより 正確に行うことができる利点がある。 このようなテープ · へ ッ ド系により、 狭い幅のトラッ クの記録 · 再生を行うことが できる。
    [0079] このように、 テープ · ヘッ ド機構で生じるエラーを少なく できるので、 5 . 5 mのように、 小さレ、トラック ピッチで 記録を行う とことが達成できる。
    [0080] e . 電磁変換系
    [0081] 次に、 この発明に用いられる電磁変換系について説明する。 まず、 記録媒体としての磁気テープは次のような方法で製 造される。
    [0082] すなわち、 厚さ 7 z mのポリエチレンフタレート （P E T ) フィルムょりなるベース上に、 ァク リル酸エステル系ラテッ クスを主成分とするェマルジョ ンを含有した液を塗布した後、 乾燥を行い、 ベースの一主面上に上記ェマルジヨ ン微粒子よ りなる微小突起を形成する。 このような処理を施したベース の表面粗さは、 中心線平均粗さ R , で 0 . 0 0 1 5 /z m、 ま た微小突起の密度は約 5 0 0万個 腿2 であった。
    [0083] この後、 第 1 3図に示す真空蒸着装置を甩い、 次のように して上記べ一ス上に C 0を主成分とする磁性層を酸素雰囲気 中で斜め蒸着により形成する。
    [0084] 第 1 3図において、 符号 8 1 a、 8 1 bは真空槽、 8 2は 間仕切り板、 8 3は真空排気弁である。 8 4はベース Βの供 給ロール、 8 5は巻き取りロール、 8 6はガイ ドロール、 8 7 a、 8 7 bはベース Bをガイ ドする円筒型のクーリ ングキ ヤ ンである。 また、 8 8 a、 8 8 bは C oの蒸発源、 .8 9 a、 8 9 bはそれぞれ蒸発源 8 8 a、 8 8 bを加熱する電子ビー ムである。 9 0 a、 9 0 bはべ一ス Bに对する蒸発ビームの 入射角を規制するための遮蔽板、 9 1 a、 9 1 bは酸素ガス の導入パイプである。
    [0085] このように構成された真空蒸着装置において、 ベース Bは 供給ロール 8 4からクーリ ングキャン 8 7 a、 ガイ ドロール 8 6、 クーリ ングキャン 8 7 b、 巻き取りロール 8 5の順に 移送される。 このとき、 クーリ ングキャン 8 7 a、 8 7 に おいて、 酸素雰囲気中で 2層の C 0層よりなる磁性層が斜め 蒸着により形成される。
    [0086] この真空蒸着は、 真空槽 8 1 a、 8 1 bを真空度 1 x 1 0—' Torrに保ちながら、 これらの真空槽 8 1 a、 8 1 b内に導入 ノ、。イブ 9 1 a、 9 1 bにより酸素ガスを 2 5 0 cc/min の割 合で導入しながら行う。 この場合、 ベース Bに対する蒸発ビ ームの入射角は 4 5〜9 0 ° の範囲とする。 また、 C o層は クーリ ングキャン 8 7 a、 8 7 bにおいてそれぞれ 1 0 0 0 Aの厚さに蒸着され、 磁性層全体の厚さが 2 0 0 0 Aとされ る ο
    [0087] このようにして 2層の C 0.層よりなる磁性層が形成された ベース Bに、 カーボン及びェポキシ系バインダーよりなるバ ックコー トとパーフルォロポリエーテルよりなる潤滑剤の ト ップコー トとを施した後、 これを 8腿幅に裁断して磁気テー プを作製する。
    [0088] 最終的に得られた磁気テープの特性は、 残留磁束密度 B r
    [0089] = 4 1 5 0 G、 抗磁力 He = 1 6 9 00e、 R s = 7 9 であ つた。 また、 この磁気テープの表面粗さは、 ベース Bの表面 粗さを反映して、 中心線平均粗さ R, で 0. と 極めて小さかった。
    [0090] なお、 表面粗さの測定は、 通常 J I S B 0 6 0 1により 行われるが、 今回の測定は下記条件により行った。
    [0091] 測定器 ： タ リステップ （ランクテーラー社製）
    [0092] 針径 ： 0. 2 X 0. 2 m、 角型針
    [0093] 針圧 ： 2 mg
    [0094] ノヽィパスフィルター ： 0. 3 3 Hz
    [0095] 第 1 4図はこの発明に用いられる記録用磁気へッ ドを示す。 第 1 4図に示すように、 この磁気へッ ドは、 単結晶 Mn— Znフェライ トコア 1 0 1 A、 1 0 1 B上にスパッ夕法によ り形成された F e— G a - S i — R u系軟磁性層 1 0 2、 1 0 3間にギャップ 1 0 4を有している。 このギャ ップ 1 0 4 のトラック幅方向の両側にはガラス 1 0 5、 1 0 6が充塡さ れ、 これによつてトラック幅が約 4 /zm幅に規制されている。 1 0 7は巻線孔であり、 この卷線孔 1 0 7に記録用コイル (図示せず） が巻装される。 この磁気へッ ドの実効ギヤ ップ 長は 0. である。
    [0096] この磁気へッ ドは、 ギャップ 1 0 4の近傍に飽和磁束密度 B, が 1 4. 5 k Gの F e - G a— S i — R u系軟磁性層 1 0 2. 1 0 3を用いているため、 高抗磁力の磁気テープに対 してもへッ ドの磁気飽和を生じることなく記録を行う ことが できる。
    [0097] 以上のような ΜΕテープと磁気へッ ドを用いることによつ て、 1. 2 5 m2 Zb i t以下の記録密度が実現される。 即ち、 上述したように、 5〃mの トラック幅に対して最短 波長 0. 5〃mの信号を記録することによって 1. 2 5 ^m2 Zb i tが実現される。 ところが、 再生出力の CZNは記録 波長及びトラック幅が減少するに従って劣化することが知ら れており、 この劣化をおさえるために、 上述した構成のテー プ及びへッ ドが使用されている。
    [0098] 本出願人が、 1 9 8 8年に 8匪 MEテープを使用して トラ ック ピッチ 1 5〃mで最短波長 0. 5〃mのディ ジタル VT Rを試作した。 この時は 4 0mm径の回転ドラムを使用して 6 0 r pmでこの ドラムを回転させ、 記録再生を行った。 こ のシステムでは記録波長 1 mに対して、 5 1 d BのC /N が得られた。 そのシステムのビッ ト ' エラーレー トが 4 X 1 0一5であった。
    [0099] この発明の実施例のように、 5 m幅の トラッ クを使用す ると、 同一の仕様で約 4 4 d Bの C/Nしか得られず画質が 劣化することになる。 この 7 d B C/N劣化を補うために、 上述したこの発明の構成が用いられることになる。
    [0100] 即ち、 一般的に記録及び再生中のテープとへッ ドの間のス ベーシングが大き くなれば信号出力レベルが低下することが 知られており、 このスペーシングの量がテープの平坦度に依 存することも知られている。 又、 塗布型テープの場合、 テ一 プの平坦度は塗布剤に依存するが、 蒸着テープの場合では、 ベースそのものの平坦度に依存することが知られている。 上 述の実施例では、 ベースフィルムの表面粗度を極力小に選定 することにより C ZNが 1 d B上昇するという実験結果が得 られた。 又、 上述した実施例の蒸着材料、 蒸着方法を用いる ことにより、 1 9 8 8年の時の試作で甩いられたテープに対 して 3 d Bの C Z N向上が実験結果として得られた。 以上の ことから、 この発明のヘッ ド及びテープを用いることにより、 以前の試作機に対して 4 d Bの C /Nの上昇が得られたこと になる。
    [0101] また、 この発明では、 チヤンネル復号にビ夕ビ復号が用い られているため、 以前の試作機で使用されていたビッ ト毎の 復号に対して 3 d Bの上昇が得られることが確認された。
    [0102] よって全体として 7 d Bの C Z N劣化分を補うことができ、 1 . 2 5 〃m 2 b i tの記録密度で、 1 9 8 8年の試作機 と同等のエラ一レー トが得られることになる。 再生出力に関 して、 エラー訂正符号の訂正処理の前の段階のエラーレート が 1 0 _ 4以下であることが必要なのは、 2 0 %程度の冗長度 のエラー訂正符号を使用した時に、 訂正可能な程度の量にェ ラーを抑えるためである。
    [0103] この発明は、 小なる トラックピッチでディ ジタル画像信号 を記録できるので、 記録密度.を高くすることができ、 小型の カセッ トを使用して長時間の記録 · 再生が可能である。 また 回転ドラムの直径が小さいので、 機構部の大きさを小さくで 93
    [0104] 02
    [0105] 2 I
    [0106] 0 t
    [0107] 9
    [0108] SSZ.00/l6df/JOd ε厶 060/Z6 OAV
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1.入力ディ ジタル画像信号を複数の画素データからなるプロ ック単位のデ一夕に変換するプロック化手段と、 上記プロッ ク化手段の出力データを上記プロック単位に圧縮符号化する 符号化手段と、 上記符号化手段の出力符号化データをチャ ン ネル符号化するチヤンネル符号化手段とを有し、 上記チヤン ネル号化手段の出力データを回転ドラムに装着された磁気へ ッ ドによって、 磁気テープに記録するようにしたディ ジタル 面像信号の磁気記録装置において、
    上記磁気へッ ドによって上記磁気テープに形成される トラ ッ クのピッチを 5 . 5 m以下となし、 上記回転ドラムの直 径を 2 5 m m以下に選定し、 上記回転ドラムの回転速度を 1 5 0 r p s以上となすことにより、 単位時間当たりのトラッ ク長を所定のものとしたことを特徵とするディ ジタル画像信 号の磁気記録装置。
    2.上記圧縮符号化手段は、 D C T ( Di screte Cos i ne Transf orm) であることを特徵とする請求の範囲第 1項記載のディ ジタル画像信号の磁気記録装置。
    3.上記チヤンネル符号化手段は、 適応型スクランブル回路で あることを特徵とする請求の範囲第 1 項記載のディ ジタル画 像信号の磁気記録装置。
    4.上記チャンネル符号化手段は、 さらに、 パーシャルレスポ ンス ' クラス 4 検出方式のためのプリ コーダを有する請求の 範囲第 3項記載のディ ジタル画像信号の磁気記録装置。
    5.上記適応型スクランブル回路は、 複数の M系列から成り、 その中で入力信号に対し最も高周波成分及び直流成分の少な い出力が得られる Μ系列が選択されるようになされた請求の 範囲第 3項記載のディ ジタル画像信号の磁気記録装置。
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    CA2073194C|2000-08-01|
    CA2073194A1|1992-05-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-05-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA US |
    1992-07-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2073194 Country of ref document: CA |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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