JP2004040289A

JP2004040289A - 映像信号処理装置及び映像信号記録装置

Info

Publication number: JP2004040289A
Application number: JP2002191857A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 佐藤　光司
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】ＴＶ放送を受信してディジタル記録を行なう場合、電界強度不足等で映像信号にランダムなノイズが発生すると、特に低レートで記録する時に圧縮時のデータ量が充分に削減できず、量子化ノイズが発生してしまう。これを軽減する為に記録する信号に三次元ＤＮＲを使用する場合があるが、回路規模が大きくなり製品の小型化を困難にさせる。また、専用メモリが必要になる場合が多く、コストアップの要因になる。
【解決手段】記録するＴＶ放送信号の電界強度（受信状態）を検出する手段と、電界強度に応じたＲＦ−ＡＧＣ電圧を作成する手段と、ＲＦ−ＡＧＣ電圧をＡ／Ｄ変換した電圧値により電界強度に応じて少なくとも３種類以上の電界強度帯域を設定する手段と、それぞれの電界強度帯域に応じてビデオ信号の高域周波数を制限する手段とを有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号処理装置及び映像信号記録装置に関し、詳しくはアナログ信号をディジタルエンコードした後に圧縮データとして格納する映像信号記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像信号の記録、再生手段として、従来からあるアナログ方式家庭用ビデオ（ＶＨＳ方式やＨｉ８方式）に代ってディジタル方式（ＤＶＨＳやＤＶ方式）が主流になりつつある。
【０００３】
また記録媒体も磁気テープではなく、記録可能な光学式ディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ等）やハードディスク、或いは半導体メモリを使用する機器が製品化されている。
【０００４】
これらのディジタル記録装置において、限られた記憶容量で長時間記録をする為には、例えばＭＰＥＧ等でディジタルデータ量を削減する手法がとられる。
【０００５】
更に記録レートを数種類設定できる様にする事で、高品質短時間記録と低品質長時間記録を選択できる様になっている。
【０００６】
また、特に低レート記録では、データ圧縮の困難な映像信号でも極端な量子化ノイズが目立たないよう、可変レートやノイズリダクションの手段が併用して用いられている。
【０００７】
またディジタルデータ量を削減する手段として、ローパスフィルターで記録する信号の高域を制限する従来例に、例えば特開平６−３４３１６７号公報には、動画像圧縮回路において、動画像を格子状に分割した後にノイズ部分と非ノイズ部分のノイズ係数を演算し、ローパスフィルターの特性を切り替える内容が開示されている。
【０００８】
更に図４を用いて詳しく説明する。まず、単位ブロック変換回路１０２より出力される動画データは、空間的ノイズ係数計算回路１１８に入力される。この空間的ノイズ係数計算回路１１８は、ブロック単位で空間的な非相関値を計算する演算回路である。
【０００９】
時間的ノイズ係数計算回路１１９に、ローパスフィルタ（図中、ＬＰＦと標記）１０３からの信号と、予測符号とを入力し、対応する画素間の差を利用して演算処理を施している。
【００１０】
空間的ノイズ係数計算回路１１８と時間的ノイズ係数計算回路１１９の計算結果を、ノイズ係数判定回路１２０に入力してノイズブロックの判定を行っている。
【００１１】
この判定は、空間的ノイズ量と時間的ノイズ量を加算または乗算することにより求められる演算値を基準値と比較してノイズブロックか否かの判定を行っており、演算値が基準値を上回ったとき、ノイズブロックと見なしてフィルタ特性制御回路１２１にノイズ判定出力を供給する。
【００１２】
その結果、フィルタ特性制御回路１２１は、次のブロックの動画データの入力に連動して、前述のローパスフィルタ１０３のパラメータを変更させ動画データの高域成分を空間的に抑圧する。
【００１３】
したがって、ノイズブロックの次のブロックからは、高域ノイズが縦方向及び横方向にカットされ、情報量の少ない動画データに変換される。情報量の少ないローパス出力は、直交変換段階で下位の出力値が制限され、量子化段階で高い圧縮率で圧縮される。
【００１４】
一方、非ノイズブロック部分では、ローパスフィルタのカットオフ周波数は高く保たれ、適正な量子化が補償され、非ノイズ部分の高い再現性が確保される。
【００１５】
またＴＶ放送受信における電界強度不足時のランダムノイズ削減方法として、例えば特開平３−１０６２３０号公報には、テレビジョン受像機のＡＧＣ電圧を利用した自動ノイズリダクション回路が開示されている。
【００１６】
また特開平５−５６４３４号公報には、衛星放送受信装置のＡＧＣ電圧とＣ／Ｎ値によりノイズリダクション処理の可否を判別する方法が開示されている。
【００１７】
しかし、これらの手法は映像を直接鑑賞するときの改善方法であり、ディジタル記録時の量子化ノイズを削減する手法では無い。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＶ放送を受信してディジタル記録を行なう場合、電界強度不足等で映像信号にランダムなノイズが発生すると、特に低レートで記録する時に圧縮時のデータ量が充分に削減できず、量子化ノイズが発生してしまう。
【００１９】
これを軽減する為に記録する信号に三次元ＤＮＲを使用する場合があるが、回路規模が大きくなり製品の小型化を困難にさせる。また、専用メモリが必要になる場合が多く、コストアップの要因になる。
【００２０】
また上述した特開平６−３４３１６７号公報に開示された従来の手法は、ＴＶ放送での電界強度不足時のように全周波数帯域でノイズ成分が増える条件は想定されていなく、電界強度を検出する手段は提案されていない。
【００２１】
また電界強度を検出しないでノイズリダクションを使用する場合は、良好な電界強度での尖鋭感を損なわない為に強くノイズリダクションをかける事ができず、電界強度不足時の効果的なノイズ削減は困難であるという課題があった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を講じた。本発明の映像信号記録装置は、ＴＶ放送信号をディジタル圧縮データとして記録媒体に格納する記録再生装置において、記録する前記ＴＶ放送信号の電界強度（受信状態）を検出する手段と、該電界強度に応じたＲＦ−ＡＧＣ電圧を作成する手段と、該ＲＦ−ＡＧＣ電圧をＡ／Ｄ変換した電圧値により前記電界強度に応じて少なくとも３種類以上の電界強度帯域を設定する手段と、該それぞれの電界強度帯域に応じてビデオ信号の高域周波数を制限する手段とを有し、記録時におけるディジタル圧縮時の量子化ノイズの発生を削減するようにしたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１乃至図３とともに説明する。図１は本発明のＡＧＣ電圧を利用した量子化ノイズ削減手段を適用したブロック図である。
【００２４】
ＴＶ放送はアンテナ１を介してＴＶチューナー回路（図中、ＴＶ　ＴＵＮＥＲと標記）２に導かれる。ＴＶチューナー回路２には強電界強度から弱電界強度まで、広範囲の信号入力で良好に動作する為のＡＧＣ回路（図示しない）が設けられている。
【００２５】
ここでＴＶチューナー回路２のＡＧＣ回路はＲＦ領域とＩＦ領域の２段階で動作しているが、本実施の形態ではよりダイナミックに変化するＲＦ−ＡＧＣに着目する。ＲＦ−ＡＧＣ電圧は強電界強度では低く、弱電界強度では高くなる特性を持っている。
【００２６】
図３はＴＶチューナー回路２における電界強度とＲＦ−ＡＧＣ電圧との関係を表わす特性を示している。
【００２７】
このＲＦ−ＡＧＣ電圧をＡ／Ｄ変換した後、図１のシステム　コントロール　マイコン（図中、ＳＹＳＴＥＭ　ＣＯＮＴＲＯＬと標記）３に入力させ、例えば以下に述べる様に３段階に分けておおよその受信状況を設定する。
【００２８】
図３の実施の形態では、第１段階はＲＦ−ＡＧＣ電圧が０Ｖ〜２．５Ｖの強電界域と、第２段階は同電圧が２．７Ｖ〜３．４Ｖ〜の中電界域、第３段階は同電圧が３．６Ｖ〜５Ｖの弱電界域としている。
【００２９】
ここで、該第１段階と第２段階の間、図３のＲＦ−ＡＧＣ電圧が２．５Ｖ〜２．７Ｖの範囲と、該第２段階と第３段階の間、図３のＲＦ−ＡＧＣ電圧が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲は不感帯域を設けている。
【００３０】
この不感帯域を設ける理由は、受信状態即ちＲＦ−ＡＧＣ電圧が各段階の境界付近にある場合、時間経過と共に各段階間を切り替わり、画質が頻繁に変化することを避けるためである。
【００３１】
図１において、また、ＴＶチューナー回路２で復調されたビデオ信号はビデオデコーダ（図中、ＶＩＤＥＯ　ＤＥＣＯＤＥＲと標記）４に入力されてディジタル信号（例えばＩＴＵ−Ｒ６５６ディジタルビデオ標準：国際電気通信連合　勧告第６５６号　ＩＮＴＥＲＦＡＣＥＳ　ＦＯＲ　ＤＩＧＩＴＡＬ　ＶＩＤＥＯ　ＳＩＧＮＡＬＳ　ＩＮ　５２５−ＬＩＮＥ　ＡＮＤ　６２５−ＬＩＮＥ　ＴＥＬＥＶＩＳＩＯＮ　ＳＹＳＴＥＭＳ）に変換されるが、制御はシステムコントロールマイコン３で行なう。
【００３２】
ここでビデオデコーダ４は数種類のディジタルフィルタ特性を内蔵しており、どのフィルタ特性を選択するかは、システムコントロールマイコン３により任意に設定することができる。
【００３３】
また、後段のＭＰＥＧエンコーダ（図中、ＭＰＥＧ　ＥＮＣＯＤＥＲと標記）５にも同様のフィルターを内蔵させることにより、更に設計の自由度を高くすることができる。
【００３４】
このフィルターの特性を図２をもとに説明する。図２の（１）は、ｆｃ（カットオフ周波数）共通の場合である。（カットオフ周波数とは、この場合減衰を開始させる周波数のことである。）受信状態の良い順に▲１▼、▲２▼、▲３▼としており、最も悪い状態が▲３▼に相当する。
【００３５】
同図２の（２）はスロープ共通の場合である。（スロープ共通とは、減衰領域の減衰率が同一の場合である。）
この場合も受信状態の良い順に▲１▼、▲２▼、▲３▼としており、最も悪い状態が▲３▼に相当する。
【００３６】
このように設定すると、弱電界強度ではかなり低い周波数からフィルターがかかる。実際の映像ではかなり尖鋭度の劣化した映像になるが、同時にランダムなノイズも減少している。
【００３７】
このランダムな成分が削減される事で、低レート設定時のＭＰＥＧエンコーダ５でのディジタルデータ圧縮時の量子化誤差が減少し、記録時に発生する量子化ノイズを削減することができる。
【００３８】
次に、図１において、圧縮されたデータはＡＴＡ（ＡＴ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）インターフェース（図中、ＡＴＡ　ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと標記）６を介して、ＡＴＡインターフェース規格の信号に変換された後、記録媒体（図中、ＤＶＤ−ＲＡＭ　ＤＶＤ−ＲＷ　ＨＤＤと標記）９に蓄積される。蓄積されたデータはＭＰＥＧデコーダ（図中、ＭＰＥＧ　ＤＥＣＯＤＥＲと標記）７、ビデオエンコーダ（図中、ＶＩＤＥＯ　ＥＮＣＯＤＥＲと標記）８を介してアナログ・ビデオ信号に復元され、出力される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の記録再生装置は三次元ＤＮＲ等の大規模、且つ高価な回路を用いる事なく、量子化ノイズを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による量子化ノイズ低減回路のブロック図である。
【図２】本発明による量子化ノイズ低減回路の低域通過フィルターの特性例である。
【図３】本発明による量子化ノイズ低減回路の電界強度に対するＲＦ−ＡＧＣ電圧の特性例である。
【図４】従来の動画像圧縮回路のブロック図である。
【符号の説明】
１　アンテナ
２　ＴＶチューナ回路（ＴＶ　ＴＵＮＥＲ）
３　システム　コントロール　マイコン（ＳＹＳＴＥＭ　ＣＯＮＴＲＯＬ）
４　ビデオ　デコーダ（ＶＩＤＥＯ　ＤＥＣＯＤＥＲ）
５　ＭＰＥＧエンコーダ（ＭＰＥＧ　ＥＮＣＯＤＥＲ）
６　ＡＴＡインターフェース（ＡＴＡ　ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ）
７　ＭＰＥＧデコーダ（ＭＰＥＧ　ＤＥＣＯＤＥＲ）
８　ビデオ　エンコーダ（ＶＩＤＥＯ　ＥＮＣＯＤＥＲ）
９　記録媒体（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤＤ等）

Claims

ＴＶ放送信号の電界強度または受信状態を検出する手段と、該電界強度または受信状態に応じた値を作成する手段と、該電界強度または受信状態に応じた値に対応する少なくとも３種類以上の帯域を設定する手段と、該それぞれの帯域に応じてＴＶ放送信号から得られた映像信号の高域周波数を制限する手段と、該高域周波数を制限する手段から出力された映像信号をディジタル圧縮する手段を有することを特徴とする映像信号処理装置。
前記請求項１の映像信号処理装置の出力映像信号を記録する映像信号記録装置。