JP3555735B2 - デジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号とを再生する装置におけるデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ビデオ信号及びオーディオ信号の記録をデジタル信号にて行うデジタルビデオテープレコーダ(以下デジタルVTRという)が開発されている。図7はこのようなデジタルVTRのテープ上の記録フォーマットを示す。同図において、トラックの両端にはマージンが設けられており、その内側には記録始端側から、アフレコを確実に行うためのITIエリア、オーディオ信号を記録するオーディオエリア、ビデオ信号を記録するビデオエリア、副次的データを記録するためのサブコードエリアが設けられる。なお、各エリアの間には、エリア確保のためのインターブロックギャップ(IBG)が設けられる。このようなトラックを10トラック分集めて1フレーム分の情報とし記録している(525/60方式)。
【0003】
次に、上記各エリアに記録される信号の詳細を説明する。
(1)ITIエリア
ITIエリアは図7の拡大部分に示されているように、1400ビットのプリアンブル、1830ビットのSSA(Start−Sync Block Area)、90ビットのTIA(Track Information Area)及び280ビットのポストアンブルから構成されている。
【0004】
ここで、プリアンブルは再生時のPLLのランイン等の機能を持ち、ポストアンブルはマージンを稼ぐための役割を持つ。そして、SSA及びTIAは、30ビットのブロックデータを単位として構成されており、各ブロックデータの先頭10ビットには所定のSYNCパターン(ITI−SYNC)が記録される。
【0005】
このSYNCパターンに続く20ビットの部分には、SSAにおいては主にSYNCブロック番号(0〜60)が記録され、また、TIAにおいては主に3ビットのAPT情報(APT2〜APT0)、記録モードを識別するSP/LPフラグ及びサーボシステムの基準フレームを示すPFフラグが記録される。なお、APTはトラック上のデータ構造を規定するIDデータであり、本従来例のデジタルVTRでは値「000」をとる。
【0006】
以上の説明から、ITIエリアにはコード長の短いシンクブロックが磁気テープ上の固定された位置に多数記録されているので、再生データから例えばSSAの61番目のSYNCパターンが検出された位置をトラック上のアフレコ位置を規定する基準として使用することにより、アフレコ時に書き換えられる位置を高精度に規定し、良好なアフレコを行うことができる。
【0007】
(2)オーディオエリア
オーディオエリアは、図7の拡大部分に示されるように、その前後にプリアンブルとポストアンブルを有しており、プリアンブルはPLL引き込み用のランアップ及びオーディオSYNCブロックの前検出のためのプリSYNCから構成されている。また、ポストアンブルは、オーディオエリアの終了を確認するためのポストSYNCと、ビデオデータアフレコ時にオーディオエリアを保護するためのガードエリアとから構成されている。
【0008】
アンブルエリアに挟まれたエリアに記録されるオーディオデータは次のようにして生成される。まず、記録すべき1トラック分の音声信号は、A/D変換及びシャフリングを施された後、フレーミングが行われ、さらにパリティを付加される。このフレーミングを行ってパリティを付加したフォーマットを図8に示す。同図において、72バイトのオーディオデータの先頭に5バイトの音声付随データ(以下「AAUXデータ」という)を付加して1ブロック77バイトのデータを形成し、これを垂直に9ブロック積み重ねてフレーミングを行い、これに8ビットの水平パリティC1とブロック5個分に相当する垂直パリティC2とが付加される。このようにして得られた90×(9+5)×8=10080ビットの信号に24−25変換を施して得た10080×(25/24)=10500ビットのデジタル信号が、図7に示す1トラックの中のオーディオ区間に記録される。
【0009】
(3)ビデオエリア
ビデオエリアは図7の拡大部分に示されるようにオーディオエリアと同様のプリアンブル及びポストアンブルを持つ。ただし、ガードエリアがより長く形成されている点でオーディオエリアのものと異なっている。プリアンブルとポストアンブルに挟まれてビデオデータが形成されている。
【0010】
(4)サブコードエリア
サブコードエリアは、主に高速サーチ用の情報を記録するために設けられたエリアであり、その前後をプリアンブル及びポストアンブルに挟まれるように形成されている。ただし、オーディオエリア及びビデオエリアのようにプリSYNC及びポストSYNCは設けられていない。
なお、上述した、オーディオエリア、ビデオエリア、サブコードエリアを構成している各SYNCブロックは、記録変調において24/25変換(記録信号の24ビット毎のデータを25ビットへ変換することにより、記録符号にトラッキング制御用パイロット周波数成分を付加するようにした記録変調方式)を施されるため、各エリアの記録データ量は図7に示されているようなビット数になる。
【0011】
(5)パックの構造及び種類
上述したように、デジタルVTRでは付随データを記録するエリアとして、テープ上のオーディオエリアのAAUXエリアなどが使用され、これらは5バイトの固定長をもつパックを単位として構成される。この5バイトについて、最初のバイト(PC0)がデータの内容を示すアイテムとされる。例えば図9の「AAUX SOURCE」「AAUX SOURCE CONTROL」等を表す。
【0012】
「AAUX SOURCE」は音声に関する付随データの記録に使用される。すなわち、同図に示すように、オーディオサンプル周波数が映像信号とロックしているか否かを示すフラグ(LF)、1フレーム当たりのオーディオサンプル数(AF SIZE)、オーディオチャンネル数(CH)、各オーディオチャンネルのステレオ/モノラル等のモードの情報(PA及びAUDIO MODE)、テレビジョン方式に関する情報(50/60及びSTYPE)、エンファシスの有無(EF)、エンファシスの時定数(TC)、サンプル周波数(SMP)、量子化情報(QU)が記録される。
【0013】
また、「AAUX SOURCE CONTROL」はSCMSデータ(上位ビットが著作権の有無を表し、下位ビットがオリジナルテープか否かを表す。)、コピーソースデータ(アナログ信号源か否かを表す)、コピー世代データ、サイファー(暗号)タイプデータ(CP)、サイファーデータ(CI)、記録開始フレームか否かを示すフラグ(REC ST)、記録最終フレームか否かを示すフラグ(REC END)、オリジナル記録/アフレコ記録/インサート記録等の記録モードデータ(REC MODE)、方向を示すフラグ(DRF)、再生スピードデータ及び記録内容のジャンルカテゴリーが記録される。
【0014】
ところで、デジタルVTRではビデオ信号と共にオーディオ信号も記録されるが、このとき525/60方式のビデオ信号におけるフィールド周波数は59.94Hzとされている。それに対して、オーディオ信号のサンプリング周波数は、48kHz,44.1kHzなどとされている。従って、1ビデオフレームの周期とオーディオ信号のサンプリング周波数とが整数比の関係にならない。
【0015】
そのため、オーディオ信号においては、整数個のサンプル数が入る組み合わせによって平均的ビデオフレームとオーディオ信号のサンプリング周波数との関係が規定のものとなるようにされている。例えば、オーディオ信号のサンプリング周波数が48kHzの場合は、1ビデオフレームに対してオーディオ信号1601サンプル、1602サンプル及び1600サンプルが入る組み合わせが用いられる。
【0016】
オーディオ信号は1ビデオフレーム分のデータが記録される10トラックに記録されるが、1ビデオフレーム毎に異なるサンプル数を有する場合がある。そのため、1ビデオフレーム中のオーディオ信号のサンプル数の情報が記録される必要があるが、これは「AAUX SOURCE」中の「AF SIZE」に記録される。
【0017】
そして、再生時にこの「AF SIZE」が読み出され、例えばオーディオ再生回路における位相制御ループ(以下PLLという)の手掛かりとして用いられる。すなわち、オーディオ信号は、ビデオフレームに対して位相が合っていなければならないため、この「AF SIZE」によって再生クロックの周波数を変える必要がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例では、オーディオ信号のサンプル数を示す「AF SIZE」の情報の取得に失敗したときや、正確な情報が得られなかったときにはオーディオ信号とビデオフレームの位相が合わなくなるという問題があった。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本願発明の請求項1に係る発明は、デジタル化されたオーディオ信号とビデオ信号との同期をとるために、前記ビデオ信号の所定の期間に含まれるオーディオ信号のオーディオサンプル数を示す信号を前記所定の期間のビデオ信号及びオーディオ信号と共に記録した媒体を再生するときに、再生されたビデオ信号の基準クロックから生成した前記所定の期間を示す信号と、前記所定の期間に含まれるオーディオサンプル数を示す信号とを比較し、この比較結果に応じて前記再生されたビデオ信号又は再生されたオーディオ信号のクロック周波数を変化させることを特徴とするデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法であって、前記オーディオサンプル数を示す信号は前記所定の期間において複数回挿入されており、これら複数回挿入されたオーディオサンプル数の各データの中から多数決により決定した値を選択し、前記所定の期間に含まれるオーディオサンプル数を示す信号が一つも得られなかったときには、前記所定の期間の前の期間に含まれるオーディオ信号のオーディオサンプル数を示す信号で代用するか、或いは前記オーディオ信号のサンプリング周波数と前記ビデオ信号のフレーム周波数とから算出した値で代用することを特徴とするデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法を提供する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法の第1実施例について、図面を参照しながら説明する。
デジタルVTRの信号再生系は、例えば図1に示すような構成となっている。同図において、図示しない磁気テープから磁気ヘッド1によって得られた再生信号は、プリアンプ2によって増幅された後、イコライザ3に供給される。そして、イコライザ3によってイコライズ処理が行われた信号は、更にデジタル信号検出回路4に供給され、ここで論理値である「1」,「0」に対応するデジタル信号が得られる。このデジタル信号はデジタル信号処理回路5に供給され、AF SIZE抽出/解析手段6によって「AF SIZE」の抽出及び解析がなされる。
【0021】
AF SIZE抽出/解析手段6では「AAUX SOURCE」中の「AFSIZE」を抽出し、データを解析して1フレーム中のオーディオ信号のサンプル数(以下オーディオサンプル数という)を得る。得られたオーディオサンプル数のデータをメモリ7及び第1のラッチ回路8に保存する。なお、メモリ7には過去の複数フレームに渡って「AF SIZE」中のオーディオサンプル数のデータを保存し、このデータが得られなかったときに備える。一方、第1のラッチ回路8には現在フレームのオーディオサンプル数のデータを保存する。
【0022】
スイッチ19は通常b側にあるが、現在フレームのオーディオサンプル数のデータが得られなかったとき、又は、現在フレームのオーディオサンプル数のデータが取得できてもエラーがあったときにはa側に切り替えられる。
【0023】
次に、演算回路9による処理工程の例をいくつか説明する。演算回路9では当該オーディオサンプル数のデータが得られなかったとき、又は、当該オーディオサンプル数のデータが取得できてもエラーがあったときに、このデータの代用値を決定する。具体的には、
・メモリ7に保存された過去の一定期間に及ぶ複数のオーディオサンプル数のデータの平均値を求め、それを代用値とする。
【0024】
・メモリ7に保存された過去の一定期間に及ぶ複数のオーディオサンプル数のデータの中から、エラーのある値のデータ、及び所定の値を超える値のデータを除いた残りのデータの平均値を求め、それを代用値とする。
【0025】
・メモリ7に保存された過去の一定期間に及ぶ複数のオーディオサンプル数のデータの中から、最も多い同じ値のデータを求める。この場合、最も多い同じ値のデータが同数であるときには、時間的に後ろのデータを採用するか、プリセット値のデータに近い値を採用するなどの方法で代用値を求める。
【0026】
・過去の一定期間に及ぶ複数のオーディオサンプル数のデータパターンと予め設定された複数のデータパターンとを比較し、過去のデータパターンが予め設定された複数のパターンのどのパターンに該当するかを調べることよって予測される代用値を求める。
などの演算処理が考えられる。
【0027】
一方、映像信号クロック発生器10から出力される映像信号クロックから分周器11によって1フレームの周期パルス(フレームパルス)を作成する。
カウンタ13では、オーディオ信号クロック用のVCO16からのVCO出力をカウントし、また、分周器11から出力されたフレームパルスのエッジによって、それまでの1フレーム分のカウント値を第2のラッチ回路12に保存する。そして、カウンタ13をリセットする。
【0028】
次に、比較回路14によって、スイッチ19がa側にあるときには、第2のラッチ回路12に保存された内容と演算回路9によって求められた代用値とを比較し、スイッチ19がb側にあるときには、第2のラッチ回路12に保存された内容と第1のラッチ回路8に保存された内容を比較する。例えば、この比較を1フレームに1回、フレームパルスのエッジが入来した直後に行うようにする。
【0029】
DCレベル調整回路15ではDCデータとして電源投入時にはプリセット値を使用し、図示しないD/A変換器を介して直流レベルに変換し、VCO16の制御電圧として印加される。
次に、図2に示すように、比較回路14による比較結果に応じてカウンタ13のカウント値がオーディオサンプル数のデータによって望まれる値よりも大きいときには、VCO16の出力周波数を下げる方向に制御電圧を変化させるべく、DCレベル調整回路15内のメモリ20に保存されているDCデータを第3のラッチ回路21によって変更する。また、比較回路14による比較結果に応じてカウンタ13のカウント値がオーディオサンプル数のデータによって望まれる値よりも小さいときには、VCO16の出力周波数を上げる方向に制御電圧を変化させるべく、DCレベル調整回路15内のメモリ20に保存されているDCデータを第3のラッチ回路21によって変更する。
【0030】
具体的には、第1のラッチ回路8の内容が第2のラッチ回路12の内容よりも小さいときにはDCレベル調整回路15へ負の値を入力し、第1のラッチ回路8の内容が第2のラッチ回路12の内容よりも大きいときにはDCレベル調整回路15へ正の値を入力する。入力された正の値又は負の値は加算回路22に入力され第3のラッチ回路21に保存された内容に加算される。そして、再度第3のラッチ回路21に保存されメモリ20を介してD/A変換された後DC出力として出力される。
【0031】
また、デジタル処理回路5によってデジタル処理されたデジタルビデオ信号は映像信号クロック発生器10からの映像信号クロックを使用してビデオD/A変換回路17によりD/A変換され、デジタルオーディオ信号はVCO16からのオーディオ信号クロックを使用してオーディオD/A変換器18によりD/A変換される。そして、通常のビデオ信号及びオーディオ信号として出力される。
【0032】
次に本発明の第2実施例について図3を用いて説明する。同図によれば、AFSIZE抽出/解析回路6によって得られた1フレーム中のオーディオサンプル数のデータは各フレーム毎にメモリ7内の第1の領域からn番目の領域に順次保存される。なお、n番目の領域へ保存された後のフレームについては、再び第1の領域に戻って前のデータを書き換えることにより保存される。
【0033】
記録再生などのエラーにより1フレーム期間中に一度もオーディオサンプル数のデータが得られなかったときには、メモリ7のオーディオサンプル数のデータが保存されるべきメモリ領域に対応し、その領域内の所定のアドレスに位置づけられた欠落マーカーを「1」とする(正常のときには欠落マーカーは「0」となる)。これにより、欠落マーカーを「1」としたフレームのオーディオサンプル数のデータは欠落していると示すことができる。
【0034】
現在のフレームのオーディオサンプル数のデータをXkとし、一つ前のフレームのオーディオサンプル数のデータをXk−1、一つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータをXk+1とする。そして、データXkが欠落したとき、メモリ7に保存された前後のデータを使用して演算処理回路9による演算処理を行って得た結果をX k のデータの代用値として比較回路14の一方の入力とすれば良い。
【0036】
また、二つ前のフレームのオーディオサンプル数のデータをXk−2、二つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータをXk+2として、上述した演算処理と併せて当該フレームの一つ前及び一つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータを、二つ前及び二つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータよりも重要視し、重み付けを加えて演算を行い、X k のデータの代用値としても良い。
【0039】
更に、現在のフレームのオーディオサンプル数のデータXkが欠落したときに、過去のデータのみを使用して、二つ前のオーディオサンプル数のデータX k−2 から一つ前のフレームのオーディオサンプル数のデータX k−1 への変化量を計算し、X k−1 に加算する演算を行うことによりX k の値を予測しても良い。
【0042】
次に、近接したフレームに複数のエラーが生じた場合の処理方法について説明する。現在のフレームと、その前後2フレームとを合わせて合計5フレームを考える。これらの5フレームのうち、現在のフレームのオーディオサンプル数のデータXkのみが欠落したときには、当該フレームの一つ前及び一つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータを、二つ前及び二つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータよりも重要視し、重み付けを加えて演算を行った演算処理によって得た値をXkのデータの代用値とする。
【0043】
また、Xkに加えて二つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータXk+2も欠落したときには、Xkの値をXk−1,Xk+1のデータを使用して演算する。
【0044】
更に、Xkに加えて一つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータXk+1も欠落したときには、一つ前のフレームのオーディオサンプル数のデータXK−1と二つ後のフレームのオーディオサンプル数のデータXK+2を使用して演算を行うことによって、X k 及びX k+1 のデータの代用値を得る。つまり、連続したフレームに渡ってデータが欠落したときにはその前後のデータを使用して演算を行うというものである。
【0047】
また、Xkに加えてXk+1,Xk+2も欠落したときには次の二つの方法が考えられる。
・Xk−2,Xk−1,Xk,Xk+1,Xk+2と、同じオーディオサンプル数のデータが続いていると見なして、Xk−1のデータをXk,Xk+1,Xk+2の代用値として使用する。
・標準的な値、例えばオーディオのサンプル周波数が48kHzでフレーム周波数が30Hzのときには48k/30=1600の値をXk,Xk+1,Xk+2の代用値として使用する。
【0048】
この様にして代用値を提供された複数のオーディオサンプル数のデータは、メモリ7内の対応する領域に保存され、同時に欠落マーカーは欠落のないことを示す「0」に書き換えられる。
なお、テープの再生が行われていないときに、メモリ7内のオーディオサンプル数のデータを保存する領域には予めプリセット値或いは直前に再生されたテープのオーディオサンプル周波数に関する標準的な値が格納されており、そのときの欠落マーカーの状態は「0」となっている。
【0049】
以上のような処理を行うことにより、あるフレームに「AF SIZE」データの欠落があったとしても、オーディオサンプル数のデータの値が代用値によって補完されるので、以降のフレームにおける新たな代用値の決定において、当該代用値によって補完されたデータを使用することが可能となる。つまり、前のフレームのデータの欠落は既に補完されているので、以降の処理において欠落となることはない。従って、図4に示すように当該フレームの前後2フレームを合わせて合計5フレームで考えるときには4通りの組み合わせを考えれば良いということになる。
【0050】
図5及び図6は本発明の第1実施例及び第2実施例におけるデジタルVTRの信号再生系において、演算の場所を変更した変形例を示す図である。図5では、第2のラッチ回路12の内容とAF SIZE抽出/解析回路の内容を先に比較し、その結果をメモリ7へ保存しデータの欠落のあったときには演算回路9による演算処理を行っている。
また、図6では、DCレベル調整回路15内にメモリ7と演算回路9、スイッチ19とを設けて処理を行っている。
【0051】
また、上述した各実施例において、オーディオサンプル数のデータは各フレームについて1回記録されているものとして説明したが、1フレームに複数回記録しても良く。この場合には、再生時において1フレーム期間に得られるオーディオサンプル数のデータの情報をメモリ内の複数の領域に保存し、各データの中から多数決などによって確からしい値を選択する。
【0052】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法によれば、当該フレームの「AF SIZE」中に存在するオーディオサンプリング数のデータをその前後のフレームのデータによって補完しているので、オーディオ信号のサンプル数を示す「AF SIZE」の情報の取得に失敗したときや、正確な情報が得られなかったときでもオーディオ信号とビデオフレームとの位相を正確に合わせることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法を適用したデジタルVTRの再生系を示す図である。
【図2】本発明を適用したデジタルVTRのDCレベル調整回路の構成を示す図である。
【図3】本発明の第2実施例に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法を適用したデジタルVTRの再生系を示す図である。
【図4】5フレームのデータを使用した場合の欠落パターンを示す図である。
【図5】本発明に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法を適用したデジタルVTRの再生系の変形例を示す図である。
【図6】本発明に係るデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法を適用したデジタルVTRの再生系の変形例を示す図である。
【図7】デジタルVTRの1トラックの記録フォーマットを示す図である。
【図8】オーディオのフレームフォーマットの構造を示す図である。
【図9】AAUX SOURCEパック、AAUX SOURCE CONTROLパックを示す図である。
【符号の説明】
1 磁気ヘッド
2 プリアンプ
3 イコライザ
4 デジタル信号検出回路
5 デジタル信号処理回路
6 AF SIZE抽出/解析回路
7 メモリ
8 第1のラッチ回路
9 演算回路
10 映像信号クロック発生器
11 分周器
12 第2のラッチ回路
13 カウンタ
14 比較回路
15 DCレベル調整回路
16 VCO
17 ビデオD/A変換回路
18 オーディオD/A変換回路
19 スイッチ
Claims (1)
- デジタル化されたオーディオ信号とビデオ信号との同期をとるために、前記ビデオ信号の所定の期間に含まれるオーディオ信号のオーディオサンプル数を示す信号を前記所定の期間のビデオ信号及びオーディオ信号と共に記録した媒体を再生するときに、再生されたビデオ信号の基準クロックから生成した前記所定の期間を示す信号と、前記所定の期間に含まれるオーディオサンプル数を示す信号とを比較し、この比較結果に応じて前記再生されたビデオ信号又は再生されたオーディオ信号のクロック周波数を変化させることを特徴とするデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法であって、
前記オーディオサンプル数を示す信号は前記所定の期間において複数回挿入されており、これら複数回挿入されたオーディオサンプル数の各データの中から多数決により決定した値を選択し、
前記所定の期間に含まれるオーディオサンプル数を示す信号が一つも得られなかったときには、前記所定の期間の前の期間に含まれるオーディオ信号のオーディオサンプル数を示す信号で代用するか、或いは前記オーディオ信号のサンプリング周波数と前記ビデオ信号のフレーム周波数とから算出した値で代用することを特徴とするデジタルオーディオ信号とデジタルビデオ信号との同期方法。
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