(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に記録された、所定の閾値を超えるレベルが制限された信号を再生する再生手段と、
前記再生手段からの再生信号のうち前記閾値を超えた位置に前記閾値を超えたレベル分の信号を付加し、かつ前記閾値を超えたレベル分に応じて前記再生信号のレベルを圧縮するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段でレベル調整された信号を前記記録媒体に再記録する再記録手段と、
を有することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記閾値を超えた位置のデータ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データは、前記再生手段により前記記録媒体から再生されることを特徴とする記録装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、さらに、
入力信号のレベルが所定の前記閾値を超えた場合に前記レベルを制限する制限手段と、
前記レベルが制限された信号を前記記録媒体に記録する記録手段と、
を有し、前記記録手段で前記レベルが制限された信号を前記記録媒体に記録した後に前記再記録手段で前記レベル調整された信号を前記記録媒体に再記録することを特徴とする記録装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記記録手段は、前記入力信号のうち前記閾値を超えた位置データ及び閾値を超えたレベル分の信号データを前記記録媒体に記録し、
前記レベル調整手段は、前記再生手段により前記記録媒体から再生された前記閾値を超えた位置データ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データを用いて前記付加及び圧縮を行うことを特徴とする記録装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、さらに、
前記入力信号のうち前記閾値を超えた位置データ及び閾値を超えたレベル分の信号データを記憶する記憶手段と、
を有し、前記レベル調整手段は、前記記憶手段に記憶された前記閾値を超えた位置データ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データを用いて前記付加及び圧縮を行うことを特徴とする記録装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、さらに、
前記閾値を超えたレベル分の最大値を検出する検出手段と、
を有し、前記レベル調整手段は、前記最大値を用いて前記圧縮を行うことを特徴とする記録装置。
【請求項７】
請求項２、４のいずれかに記載の装置において、
前記記録媒体はＤＡＴであり、
前記位置データ及びレベル分の信号データはサブコードとして前記ＤＡＴに記録されることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置、特に入力信号が過大レベルである場合の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、録音時の録音レベル設定ミスや予期しない過大入力によるレベルオーバを回避すべく、所定の閾値でレベルを制限した上で記録媒体に記録している。
【０００３】
図７には、スレッシュホールド回路などでレベル制限した波形が示されている。（ａ）は元の波形であり、所定の閾値（スレッショルド）を超えるレベルを有しているとする。（ｂ）はスレッシュホールド回路あるいはリミッタでレベルを制限した波形であり、（ｃ）は（ｂ）の波形をＡ／Ｄ変換した場合のデジタルデータである。図７から分かるように、レベルを制限した上で記録媒体に記録すると、元の入力波形に対して閾値を超えた部分で歪みが生じてしまう。そこで、従来より歪みを抑制するための種々の方策が提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭５７−５５５１６号公報には、アナログ入力信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号として記録媒体に記録するとともに、アナログ入力信号を１／ａに圧縮して同一記録媒体にアナログ記録し、再生時にはデジタル信号を復号するとともに、Ａ／Ｄコンバータに過大な信号が入力した相当期間には記録媒体に記録されているアナログ信号を再生出力として用いる技術が記載されている。
【０００５】
また、特開平７−２１０９８７号公報には、ＤＡＴに記録されたデジタルデータを再生する際に、入力信号がレベルをオーバした飽和期間の直前と直後の信号波形の傾きを求め、飽和期間の時間と併せて本来の信号波形を予測して飽和期間に加算する技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭５７−５５５１６号公報では、デジタル記録系の他にアナログ記録系を用いているため記録系の構成が複雑化するとともに、記録媒体の使用効率も低下する問題があった。
【０００７】
また、上記特開平７−２１０９８７号公報では、記録系の構成は従来通りであるが、再生時に飽和期間の本来の信号波形を直前と直後の傾きから予測しているため、予測精度に依存して再生信号の品質が決定されてしまう問題があった。また、直前と直後の傾きを用いて予測しているため、飽和期間における信号のレベル変化が直線的であることを前提としており、飽和期間において信号レベルが種々変化するような場合には予測精度が著しく低下してしまう問題もある。
【０００８】
もちろん、レベルオーバによるこのような歪みを避けるために、録音時に録音レベルを十分低くすることも考えられるが、装置の有するダイナミックレンジを有効に活用することができない問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、所定の閾値でレベル制限して記録媒体に記録した場合でも、歪みの少ない再生信号を得ることができる記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の記録装置は、記録媒体に記録された、所定の閾値を超えるレベルが制限された信号を再生する再生手段と、前記再生手段からの再生信号のうち前記閾値を超えた位置に前記閾値を超えたレベル分の信号を付加し、かつ前記閾値を超えたレベル分に応じて前記再生信号のレベルを圧縮するレベル調整手段と、前記レベル調整手段でレベル調整された信号を前記記録媒体に再記録する再記録手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記閾値を超えた位置のデータ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データは、前記再生手段により前記記録媒体から再生されることが好適である。また、本装置において、さらに、入力信号のレベルが所定の前記閾値を超えた場合に前記レベルを制限する制限手段と、前記レベルが制限された信号を前記記録媒体に記録する記録手段とを有し、前記記録手段で前記レベルが制限された信号を前記記録媒体に記録した後に前記再記録手段で前記レベル調整された信号を前記記録媒体に再記録することが好適である。
【００１２】
この場合、前記記録手段は、前記入力信号のうち前記閾値を超えた位置データ及び閾値を超えたレベル分の信号データを前記記録媒体に記録し、前記レベル調整手段は、前記再生手段により前記記録媒体から再生された前記閾値を超えた位置データ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データを用いて前記付加及び圧縮を行うことが好適である。
【００１３】
また、この場合、前記入力信号のうち前記閾値を超えた位置データ及び閾値を超えたレベル分の信号データを記憶する記憶手段をさらに有し、前記レベル調整手段は、前記記憶手段に記憶された前記閾値を超えた位置データ及び前記閾値を超えたレベル分の信号データを用いて前記付加及び圧縮を行うことも好適である。
【００１４】
本装置において、前記閾値を超えたレベル分の最大値を検出する検出手段とをさらに有し、前記レベル調整手段は、前記最大値を用いて前記圧縮を行うことができる。
【００１５】
本装置において、前記記録媒体に前記閾値を超えた位置データ及び前記閾値を超えたレベル分を記録する場合、前記記録媒体としてＤＡＴを用い、前記位置データ及びレベル分の信号データをサブコードとして前記ＤＡＴに記録することができる。
【００１６】
このように、本発明の記録装置では、レベルが所定の閾値を超えた部分（オーバレベル部分あるいは飽和部分）について従来のように直前と直後の傾きからオーバレベル波形を予測するのではなく、オーバレベルした位置及びオーバレベル分をデータとして用いて元の波形を復元する。具体的には、レベル制限された信号のオーバレベルした位置にオーバレベル分を付加し、オーバレベル分に応じて圧縮する。これにより、所定の閾値を超えることなく、かつ不必要に圧縮することなくダイナミックレンジを有効に活用しながら歪みを確実に抑制することが可能となる。
【００１７】
閾値を超えた位置データ及び閾値を超えたレベル分の信号データは、元の入力信号を記録媒体に記録する際に検出することができる。検出された位置データ及びレベル分の信号データは、記憶手段に保持することもでき、あるいは記録媒体自体に記録することもできる。記録媒体に記録されている場合、本発明の記録装置でこのデータを再生しレベル調整に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について、記録装置としてＤＡＴレコーダを例にとり説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態のＤＡＴレコーダの構成ブロック図が示されている。オーディオ信号などのアナログ信号は、ライン増幅器で適宜増幅された後、低域フィルタ１０に供給される。なお、ディザ発生回路で雑音を発生させてアナログ信号に印加し、高次ひずみの発生を抑制してもよい。
低域フィルタ１０はサンプリング周波数の１／２以上の周波数を除去し、それ以外の低周波数の信号を通過してスレッシュホールド回路１２に出力する。
【００２０】
スレッシュホールド回路１２は、入力アナログ信号のレベルが所定の閾値以上となる場合に閾値レベルにホールドすることでレベルをダイナミックレンジ内に制限する。スレッシュホールド回路１２によるレベル制限の様子は図７に示された通りである。スレッシュホールド回路１２でレベル制限されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１４に出力される。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器１４は、レベル制限された入力アナログ信号をサンプリングタイミングでデジタル信号に変換し、エラー検出・訂正符号付加回路１６に出力する。また、Ａ／Ｄ変換器１４は、元の入力アナログ信号のうちどの位置で閾値を超えたか、そしてどの程度超えたか（オーバレベル分）をデジタルデータとしてＲＡＭ２２に記憶しておく。なお、スレッショルドを超えた位置及び超えたレベル分をスレッシュホールド回路１２で検出し、検出値をＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換してＲＡＭ２２に記憶しても良い。
【００２２】
図２には、ＲＡＭ２２に記憶されるスレッショルドを超えた信号位置及びレベルの一例が示されている。サンプリングタイミングをｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３、・・、ｎ＝ｉとし、元の入力アナログ信号のうちスレッショルドを超えた部分を信号部分１００とする。ｎ＝１のサンプリングタイミングでスレッショルドを超えたレベル分をＶ（１）、ｎ＝２のときに超えたレベル分をＶ（２）、・・、ｎ＝ｉのときに超えたレベル分をＶ（ｉ）とすると、これらの（超えた信号位置ｎ、超えたレベル分Ｖ（ｎ））が２次元データとしてＲＡＭ２２に順次記憶される。
【００２３】
エラー検出・訂正符号付加回路１６は、Ａ／Ｄ変換器１４からのデジタル信号に冗長ビットを付加して変調回路１８に出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器１４からのデジタル信号（入力オーディオ信号に対応するデジタル信号）をＲＡＭ２２に記憶し、データをインターリーブした後にエラー検出・訂正符号付加回路１６に出力して冗長ビットを付加してもよい。
【００２４】
変調回路１８は、入力信号を８ビットから１０ビットに変調して記録再生部２０に出力する。一方、曲の番号や演奏時間など高速サーチに必要なサブコードデータもＲＡＭ２２から変調回路１８に供給される。変調回路１８はメインのオーディオ信号とともにサブコードデータも１０ビットに変調して記録再生部２０に出力する。さらに、本実施形態では、外部から入力されたサブコードの他に、ＲＡＭ２２に記憶された（超えた信号位置ｎ、超えたレベル分Ｖ（ｎ））のデータ群もサブコードとして変調回路１８に供給され、変調回路１８は他のサブコードデータとともに変調して記録再生部２０に出力する。
【００２５】
記録再生部２０は、回転ドラム、記録ヘッド及び再生ヘッドを有して構成され、本実施形態では２ｃｈの４ヘッド構成（２つの記録ヘッド及び２つの再生ヘッド）を有する。変調回路１８からのオーディオデータ及びサブコードデータは、ロータリートランスを介して記録ヘッドに供給され、磁気テープ（ＤＡＴ）に記録される。
【００２６】
図３には、記録再生部２０により磁気テープに記録されるトラックが示されている。１つのトラックはメインエリアとサブエリアから構成され、メインエリアにオーディオデータが記録され、サブエリアにサブコードが記録される。本実施形態では、上述したようにサブコードとして閾値を超えた信号位置ｎ及び超えたレベル分Ｖ（ｎ）のデータも記録される。信号位置ｎをパラメータとして、レベル制限されたオーディオデータと、超えたレベル分Ｖ（ｎ）のデータが１対１に対応している。
【００２７】
図４には、以上述べた記録処理のフローチャートが示されている。まず、サンプル番号ｎを０に初期化し（Ｓ１０１）、次に元の入力アナログ信号のレベルＬ（ｎ）を検出する（Ｓ１０２）。そして、レベルＬ（ｎ）がスレッショルドを超えているか否かを判定し（Ｓ１０３）、超えている場合には超えているレベル分Ｖ（ｎ）（＝Ｌ（ｎ）−Ｌｔｈ：但し、Ｌｔｈは閾値）を検出する（Ｓ１０４）。また、検出した信号位置ｎとレベル分Ｖ（ｎ）を特定の場所、具体的にはＲＡＭ２２に記憶する（Ｓ１０５）。一方、元の入力アナログ信号のレベルＬ（ｎ）が閾値を超えていない場合には、これらの処理は行わない。
【００２８】
そして、レベル制限された元の入力信号を変調回路１８を介してメディア、具体的には磁気テープに記録する（Ｓ１０６）。このとき、Ｓ１０５でＲＡＭ２２に記憶された位置ｎ及びレベル分Ｖ（ｎ）もサブコードとして変調し磁気テープに記録することは既述した通りである。以上の処理を全てのサンプル番号ｎに対して行い（Ｓ１０８）、磁気テープへの記録が完了する。
【００２９】
以上の記録処理により、元の入力アナログ信号がデジタル信号として磁気テープに記録されるが、その波形は図７に示されるようにスレッシュホールド回路１２でレベル制限されているため、このまま再生しても元の入力信号に比して歪んだ波形となる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、実際に再生する前に、記録再生部２０の有する４ヘッドのうちの再生ヘッドを用いて記録されたトラックを再生し、再生信号のレベルを調整して歪みを除去し、レベル調整された信号を再び記録再生部２０に供給して再生ヘッドに続く記録ヘッドで同一磁気テープに上書き記録する。
【００３１】
以下、この再生及びレベル調整処理について説明する。
【００３２】
図１において、磁気テープに記録されたデータ（オーディオデータ＋サブコード）を記録再生部２０の再生ヘッドで再生し、復調回路２４に出力する。
【００３３】
復調回路２４は、１０ビットデータを８ビットデータに復調し、エラー検出・訂正回路２６に出力する。
【００３４】
エラー検出・訂正回路２６は、冗長ビットから復調信号のエラーを検出し、元の信号を復元してレベル調整回路２８に出力する。
【００３５】
レベル調整回路２８は、エラー検出・訂正回路２６からのオーディオデータ及びサブコードデータ内の（位置ｎ、レベル分Ｖ（ｎ））データに基づいて、レベルを調整する。すなわち、位置ｎに基づいて閾値を超えた信号位置を特定し、その位置のオーディオデータにレベル分Ｖ（ｎ）を付加するとともに、記録期間中の全レベル分Ｖ（ｎ）データ中の最大値を検出し、その最大値に基づいて圧縮係数ｋを算出し全体を圧縮する。具体的には、圧縮係数ｋは、レベル分Ｖ（ｎ）の最大値をＶｍａｘ（ｎ）として、
【数１】
ｋ＝Ｌｔｈ／Ｖｍａｘ（ｎ）      ・・・（１）
により算出し、この圧縮係数ｋで圧縮する。
【００３６】
このようにレベル調整回路２８で閾値を超えた部分のレベル分を付加し、さらに圧縮係数ｋで圧縮することで、元の波形を復元するとともに全体のレベルを閾値内に抑えることができる。レベル調整回路２８でレベル調整された信号は、上書きデータとして再び記録系に戻される。すなわち、上書きデータはレベル調整回路２８からエラー検出・訂正符号付加回路１６に出力され、さらに変調回路１８で変調されて記録再生部２０に出力される。記録再生部２０では、上記の再生ヘッドに続く記録ヘッドで再生トラックにデータを上書き記録する。これにより、トラックに記録されていた歪みのあるデータが消去され、歪みのないデータが磁気テープに記録されることになる。
【００３７】
図５には、上述した修正処理（上書き処理）のフローチャートが示されている。まず、レベル調整回路２８でＶ（ｎ）の最大値を検出し、（１）式に従って圧縮係数ｋを算出する（Ｓ２０１）。ここで、Ｖ（ｎ）の最大値は復調データのＶ（ｎ）群から最大値を検出してもよく、あるいは記録時にＲＡＭ２２に記録されたＶ（ｎ）群から最大値を検出しておき、Ｖ（ｎ）群とともにその最大値データをサブコードとして磁気テープに記録し、その最大値データを再生することで検出してもよい。
【００３８】
圧縮係数ｋを算出した後、サンプル番号の変数ｉを０に初期化し（Ｓ２０２）、復調したオーディオデータＬ（ｉ）にサブコードデータに含まれるＶ（ｉ）を加算し、さらにＳ２０１で算出した圧縮係数ｋを乗じて圧縮して上書きデータを生成する。すなわち、上書きデータＳ（ｉ）は、
【数２】
Ｓ（ｉ）＝（Ｌ（ｉ）＋Ｖ（ｉ））・ｋ            ・・・（２）
で生成される。上書きデータＳ（ｉ）は記録系に供給され、記録ヘッドで磁気テープに上書きされる（Ｓ２０３）。以上の処理は、サンプル番号が最終番号になるまで繰り返し行われる（Ｓ２０４，Ｓ２０６）。
【００３９】
図６には、（２）式の意味内容が模式的に示されている。（ａ）は元の入力アナログ信号であり、（ｂ）はスレッシュホールド回路１２でレベル制限され、最初に磁気テープに記録されるデータ波形である。一方、（ｃ）は元の入力アナログ信号のうちスレッショルドを超えた信号レベル分であり、（ｄ）は（ｂ）の波形に（ｃ）の波形を付加し、さらに（ｃ）のレベルの最大値で圧縮した波形である。磁気テープに上書きされたデータは、ダイナミックレンジをフルに利用し、かつ、歪みのない波形となる。
【００４０】
このように、本実施形態ではオーディオ信号のうちスレッショルドを超えた信号位置及び超えたレベルを検出してサブコードとして磁気テープに記録し、記録されたオーディオデータ及びサブコードを再生してオーディオデータの歪みを除去してレベル調整を行い磁気テープに上書きすることで、歪みのない高品質の再生信号を得ることができる。また、本実施形態では、最初にレベル制限した上で磁気テープに記録し、次に記録データを再生してレベル調整した上で上書きするため、ユーザは最初の記録時に録音レベルを最適値に設定する必要はなく、大まかな設定で済むことになる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。
【００４２】
例えば、本実施形態では信号位置ｎ及び超えたレベル分Ｖ（ｎ）をサブコードとして磁気テープに記録したが、磁気テープに記録せずにＲＡＭ２２に保持し、レベル調整回路２８でＲＡＭ２２に記憶されたこれらのデータを読み出して（２）式の処理を行い上書きデータを生成することもできる。すなわち、位置ｎ及びレベル分は必ずしも磁気テープから再生する必要はない。
【００４３】
また、本実施形態では超えたレベル分Ｖ（ｎ）の最大値を検出し、この最大値に基づいて圧縮係数を算出しているが、Ｖ（ｎ）群から他の方法を用いて圧縮係数ｋを算出しても良い。例えば、Ｖ（ｎ）のうち最も頻度の高い値を検出し、この最頻値に基づいて圧縮係数を算出する等である。これにより、一部の部分（最大値の部分）はスレッショルドを越えてしまうものの、その他の多くの部分はダイナミックレンジを効率的に活用しつつ歪みを除去することができるので、全体として再生品質を上げることができる。もちろん、ユーザが圧縮係数ｋの算出方法を選択できるように構成することもできる。
【００４４】
また、本実施形態では、磁気テープにデータを記録した後に、引き続いて再生ヘッドで再生しレベルを調整して上書き記録しているが、最初の記録が完了した後にレベル調整されたデータを上書きするか否かをユーザに報知し、ユーザがレベル調整ボタンなどを操作した場合に再生ヘッドで再生しレベルを調整して磁気テープに上書き記録することも好適である。この場合、ユーザに対してＶ（ｎ）の積分値などをＬＥＤで表示し、ユーザが上書きするか否かを判断する際の基準を提示することも好適である。
【００４５】
また、本実施形態では記録再生部２０を４ヘッド構成とし、先行する再生ヘッドで記録データ（歪みのある記録データ）を再生してレベル調整し、後行の記録ヘッドでレベル調整されたデータ（歪みのないデータ）を上書き記録しているが、２台のＤＡＴレコーダを用い、第１のＤＡＴレコーダでレベル制限されたオーディオ信号を磁気テープに記録するとともにサブコードに位置ｎ及び超えたレベル分Ｖ（ｎ）を記録し、第２のＤＡＴレコーダでこの磁気テープを再生し、再生信号のサブコードに含まれている位置ｎ及びレベル分Ｖ（ｎ）を用いてレベル調整し、歪みのない信号を磁気テープに上書き記録することも可能である。この場合、第２のＤＡＴレコーダが本発明における記録装置として機能する。
【００４６】
さらに、本実施形態ではＤＡＴレコーダを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＤやハードディスクレコーダ、半導体レコーダにも同様に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力レベルが過大であってレベル制限する必要がある場合においても、歪みの少ないデータを記録媒体に記録し、高品質の再生信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の構成ブロック図である。
【図２】  閾値（スレッショルド）を超えた信号部分の位置とレベルの説明図である。
【図３】  磁気テープに記録されたトラック説明図である。
【図４】  実施形態の記録時（最初の記録時）のフローチャートである。
【図５】  実施形態の修正時（上書き記録時）のフローチャートである。
【図６】  実施形態のレベル調整処理の説明図である。
【図７】  従来技術の歪み発生説明図である。
【符号の説明】
１０  低域フィルタ、１２  スレッシュホールド回路、１４  Ａ／Ｄ変換器、１６  エラー検出・訂正符号付加回路、１８  変調回路、２０  記録再生部、２２  ＲＡＭ、２４  復調回路、２６  エラー検出・訂正回路、２８  レベル調整回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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