JP2542082B2 - ビデオ信号輪郭補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、テレビジヨン受信機やビデオテープレコ
ーダ（以下、VTRと称す）、デイスクプレーヤなどのビ
デオ再生機に適用されるもので、ビデオ信号の鮮鋭度を
改善するために、このビデオ信号の輪郭を補正するよう
に構成されたビデオ信号輪郭補正装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ テレビジヨン受信機やVTR、デイスクプレーヤなどの
ビデオ再生機における画質は、ビデオ信号のS/N、解像
度、鮮鋭度の３つのバランスで決まる。

第３図は画質決定要素の向上を目指した従来のVTRに
おけるビデオ信号輪郭補正装置の構成を示すブロツク図
である。同図において、（１）は復調回路で、この復調
回路（１）は図示省略した再生ヘツドによりピツクアツ
プされた3.4MHz〜4.4MHzのFM変調ビデオ信号をベースバ
ンドのビデオ信号に復調する。

（２）はデイエンフアシス回路で、このデイエンフア
シス回路（２）は記録時にプリエンフアシス回路（図示
せず）により高周波成分を強調して記録されたビデオ信
号の高周波成分を抑圧して、ビデオ信号の記録再生系で
発生する高域のノイズ成分を低減するもので、上記プリ
エンフアシス回路と逆特性を有する。

（３）はローパスフイルタ（以下、LPFと称す）で、
ビデオ信号の高周波帯域を遮断する。（４）は２次微分
回路で、ビデオ信号のトランジエント部分およびノイズ
成分を微分する。（５）はアツテネータで、微分された
信号レベルを所定レベルに設定する。（６）は加算回路
で、上記LPF（３）の出力信号と上記アツテネータ
（５）の出力信号とを加算する。以上のLPF（３）、２
次微分回路（４）、アツテネータ（５）、加算回路
（６）により２次微分方式画質加工回路（23）を構成す
る。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

3.4MHz〜4.4MHzにFM変調し、かつプリエンフアシス回
路を通して高周波成分が強調されて記録媒体に記録され
たビデオ信号を、再生ヘツドによりピックアップして復
調回路（１）に入力することにより、このFM変調ビデオ
信号をベースバンドのビデオ信号に復調する。

ついで、この復調ビデオ信号を上記プリエンフアシス
回路と逆特性のデイエンフアシス回路（２）に入力する
ことにより、高周波成分を抑圧して高域のノイズ成分を
低減する。

上記のようなディエンファシス処理のみの場合には、
第４図（ａ）で示すように、多くのノイズ成分（ｎ）が
残留している。とくに、VTRの磁気テープの品質が悪い
と、かなりのノイズ成分（ｎ）が残留している。

つぎに、多くのノイズ成分（ｎ）を含む第４図（ａ）
で示すようなビデオ信号を２次微分方式画質加工回路
（23）に加えると、まず、そのビデオ信号がLPF（３）
を通過して、第４図（ｂ）で示すように、その高域成分
およびノイズ成分が除去される。

一方、２次微分回路（４）を通過したビデオ信号のレ
ベルの急変しているトランジエント部分（ｔ）が２回微
分されるとともにノイズ成分も微分され、この微分信号
がアツテネータ（５）を通過することにより適当レベル
に設定されて、第４図（ｃ）に示すような波形信号とな
る。

つづいて、上記LPF（３）から出力される第４図
（ｂ）で示す信号と、上記アツテネータ（５）から出力
される第４図（ｃ）に示す信号とが加算回路（６）で加
算されて、第４図（ｄ）で示すような信号となる。この
第４図（ｄ）で示す信号は、ノイズ成分（ｎ）を含むけ
れども、第４図（ａ）で示す元のビデオ信号の白レベル
から黒レベルに急変する立上りトランジエント部分およ
び黒レベルから白レベルに急変する立下りトランジエン
ト部分のそれぞれに適度なピーク（p1），（p2）が加え
られており、画質の鮮鋭度の増したビデオ信号となる。

以上説明した従来のビデオ信号の輪郭補正装置は、ビ
デオ信号の輪郭部分を強調する手段で、これをさらに詳
しく説明すると、つぎのとおりである。

第５図は電子通信学会論文誌（83年７月号Vol J66−
BNo7）の論文「テレビジヨン画像における鮮鋭さの一計
算法」に示された従来のエツジ強調によるステツプ波形
の立上りのようすを示した図である。同図から明らかな
ように、従来の輪郭部分を強調する補正手段は、原信号
波形の２次微分信号を求め、この信号にある係数を掛け
たのち、原信号波形を加える構成としたものである。

第５図をもとに説明すると、伝送路で帯域制限を受け
た原信号であるところのステツプ波形I2（＝Ｑ（ｘ））
の２次微分波形Q1（ｘ）を求め、これにある係数−ａを
掛けた波形Idを原信号波形I2に加えて輪郭補正信号波形
I2＋Idを得るものである。

このような輪郭補正手段による立上り時間の改善量を
振幅変化（レスポンス）に対する時間で表わすと、原信
号波形I2についてはV1/X1であるのに対し、輪郭補正さ
れた信号波形I2＋IdはV2/X2となり、立上り時間がかな
り改善されることがわかる。

このように、ビデオ信号の輪郭部分に相当する信号の
立上りが改善されること、すなわ輪郭部分が強調される
ことによつて画像の鮮鋭さが改善される。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように構成された従来のビデオ信号輪郭補正装
置は、原信号波形の２次微分を求め、この信号波形にあ
る係数を掛けたのちに原信号波形に加えるものであるか
ら、第５図中に斜線を施した部分のように、原信号波形
のレベルを越えてしまい、原信号波形が伝送系のダイナ
ミツクレンジの最大振幅である場合、波形のサチユレー
シヨンをひき起すという問題があつた。

また、原信号波形のレベルが小さいときに２次微分の
ピーク値の振幅を大きくとろうとすると、ピークの時間
が長くなつたり、ピークのあとに第４図（ｃ），（ｄ）
で示すようにリンギング（ｌ）が発生するなどの問題が
あつた。したがつて、最終的に例えば、VTRの場合に記
録時のプリエンファシス処理をディエンファシス処理し
た後の映像信号、つまり周波数的にはほぼ平坦にした映
像信号に対して従来のビデオ信号輪郭補正処理を施した
だけではS/N比をあまり改善することができないばかり
でなく、オーバーシユート、プリシユートが強くてどぎ
つい不自然な画質となつたり、リンギング現象が発生し
て見苦しい画像となるなどの問題があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、原信号波形のサチユレーシヨンを起すこと
なく、輪郭を強調して画像の鮮鋭度を改善することがで
き、しかも輪郭部のノイズをなくし、さらにリンギング
現象の発生もなく鮮鋭度の高い画質を得ることができる
ビデオ信号輪郭補正装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るビデオ信号輪郭補正装置は、入力ビデ
オ信号を所定時間遅延させる第１の遅延回路と、上記入
力ビデオ信号を上記第１の遅延回路の遅延時間よりも長
い所定時間遅延させる第２の遅延回路と、この第２の遅
延回路の出力信号と上記入力ビデオ信号とを加算する第
１の加算回路と、上記第１の遅延回路の出力信号から上
記第１の加算回路の出力信号を減算する第１の減算回路
と、上記入力ビデオ信号から上記第２の遅延回路の出力
信号を減算する第２の減算回路と、上記第１の減算回路
の出力信号を所定のレベルでスライスするスライサ回路
と、上記第２の減算回路の出力信号に基づいて上記入力
ビデオ信号のトランジェント部をゲートするゲートパル
ス信号を生成するゲートパルス回路と、上記ゲートパル
ス信号によって選択的に動作して上記第１の加算回路の
出力信号からそのトランジェント部のノイズ成分を除去
するノイズ除去トラップと、上記スライサ回路の出力信
号とノイズ除去トラップの出力信号とを加算する第２の
加算回路とを具備したことを特徴とする。

［作用］ この発明によれば、入力ビデオ信号を２つの遅延回
路、２つの加算回路及び２つの減算回路によりその立上
りトランジエント部および立下りトランジエント部のノ
イズ成分を除去し、その上に輪郭を強調するための細く
て深いピークを付加して輪郭補正信号を作成する。これ
により、エツジノイズがなく、かつ鮮鋭度の高い画質を
得ることができる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例によるビデオ信号輪郭補
正装置の構成を示すブロック図で、VTRなどのビデオ再
生機に適用したものである。同図において、（１）およ
び（２）は第３図で示す従来の場合と同様な復調回路お
よびデイエンフアシス回路である。

（16），（17）は直列に接続された第１および第２の
遅延回路、（18）は第１の加算回路で、この加算回路
（18）は入力ビデオ信号（ａ）と上記第１および第２の
遅延回路（16），（17）を経た出力信号（ｃ）とを加算
する。

（19）は1/2アツテネータ、（20）は第１の減算回路
で、この減算回路（20）は上記1/2アツテネータ（19）
の出力信号（ｄ）を上記第１および第２の遅延回路（1
6），（17）のうち入力側の第１の遅延回路（16）の出
力信号（ｂ）から減算する。

（21）は第２の減算回路で、入力ビデオ信号（ａ）か
ら上記２つの遅延回路（16），（17）を経た出力信号
（ｃ）を減算する。（22）はゲートパルス回路で、上記
減算回路（21）の出力信号（ｇ）に基づき、それとパル
ス幅の等しい正のゲートパルス信号（ｈ）を作成する。
（23）は高周波ノイズ成分を除去させるノイズ除去トラ
ップである。ここでトラップ回路とは、高周波回路にお
いて必要な周波数以外の電波や信号を吸収減衰させるた
めの周知の回路であって、ウエーブトラップ、あるいは
除波器とも呼ばれており、ここでは上記1/2アツテネー
タ（19）の出力信号（ｄ）のうち輪郭部に対してのみ動
作させて高周波ノイズ成分を除去する。

（24）は第２の加算回路で、上記ノイズ除去トラツプ
（23）の出力信号（ｊ）にレベル調節器（26）の出力信
号（ｋ）を加算する。

（25）はスライサ回路で、このスライサ回路（25）は
上記減算回路（20）の出力信号（ｅ）を所定のスライス
レベル（S1），（S2）でスライスする。（26）はレベル
調節器で、このレベル調節器（26）は上記スライスされ
た信号（ｆ）のレベルを適当なレベルに制御する。

以上の第１および第２の遅延回路（16），（17）、第
１および第２の加算回路（18），（24）、1/2アツテネ
ータ（19）、第１および第２の減算回路（20），（2
1）、スライサ回路（25）、レベル調節器（26）によつ
て信号加工処理回路（27）を構成している。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

ノイズ成分（Na）を含む第２図（ａ）に示すような入
力ビデオ信号が第１および第２の遅延回路（16），（1
7）に入力されて、第２図（ｂ），（ｃ）で示すよう
に、τsecおよび２τsec遅れた信号となる。このうち、
２τsec遅れた信号（ｃ）と上記入力ビデオ信号（ａ）
とを加算回路（18）において加算することにより、第２
図（ｄ）で示すように、立上り部および立下り部に段の
ある信号が得られる。ここで、ノイズ成分（Na）につい
ては極性や位相が一定でなく、ランダムであるから、加
算や減算が簡単でなく、ともに各ノイズ量（Na）の自乗
の平方根で表わすことができる。

ここで、注目すべきことは、原信号部分が２倍に大き
くなるが、ノイズ量は となつて、 となる。

このような信号を1/2アツテネータ（19）に通すこと
により、第２図（ｄ）で示すように、原信号部分は１倍
に、またノイズ量は 倍となり、ノイズ成分が小さくなつて、S/N比が向上す
る。

ついで、上記第１の遅延回路（16）から出力される第
２図（ｂ）で示す信号から上記第２図（ｄ）で示す信号
を減算回路（20）において減算することにより、第２図
（ｅ）で示す信号を得る。この信号（ｅ）はビデオ信号
の立上り時および立下り時に細かいトランジエントパル
スを発生したことにより、この信号（ｅ）を輪郭補正信
号とする。

一方、減算回路（21）において、第１および第２の遅
延回路（16），（17）を経て２τsec遅れた信号（ｃ）
を上記入力ビデオ信号（ａ）から減算することにより、
第２図（ｇ）で示すように、正負のパルス信号となる。

この正負のパルス信号（ｇ）を基準にしてゲートパル
ス回路（22）において、第２図（ｈ）で示すようなトラ
ンジエント部のゲートパルス信号（ｈ）を作成する。こ
のゲートパルス信号（ｈ）はつぎにノイズ除去トラツプ
（23）に入力され、このトラップ（23）を所定のノイズ
帯域、例えば１〜3MHzの周波数成分に共振動作するノイ
ズ除去トラップとして、出力信号（ｄ）の輪郭部に対し
てのみ選択的に動作させる。

すなわち、1/2アツテネータ（19）を経た立上り部お
よび立下り部に段のある信号（ｄ）の段のタイミングで
ノイズ除去トラツプ（23）を動作させることにより、高
周波ノイズを除去し、第２図（ｊ）で示すような信号を
得る。

つぎに、第２図（ｅ）に示す信号をスライサ回路（2
5）に入力して、所定のスライスレベル（S1），（S2）
でスライスすることにより、第２図（ｆ）で示すよう
に、トランジエントパルス部の先端部のノイズを除去す
る。

ついで、このスライスした信号（ｆ）をレベル調節器
（26）に入力して所定のレベルになるように調整し、こ
の調整された信号（ｋ）を加算回路（24）において、上
記ノイズ除去トラツプ（23）を経た信号（ｊ）に加算す
ることにより、第２図（ｉ）で示すような波形のビデオ
信号を得る。このビデオ信号（ｉ）はビデオ信号の立上
り時および立下り時に細かいトランジエントパルスを付
加したことになり、そのトランジエントパルスにまつた
くノイズがないことになる。

つまり、細い輪郭補正信号が付加され、その細いトラ
ンジエント部にランダムノイズが重畳していない高品位
のビデオ信号が得られる。

ここで、上記減算回路（20）、加算回路（24）では加
算回路（18）と同様に、ノイズ成分は自乗の平方根とな
るため、適当なアツテネータを設けることにより信号成
分とノイズ成分の比率を変えて、結果的にS/N比を向上
させることができる。

上記のようにしてつくられるビデオ信号の周波数特性
および歪の発生状況を検討してみると、つぎのことがい
える。

デイエンフアシス回路（２）から出力されるビデオ信
号（ａ）をVa＝sinωｔとすると、加算回路（18）の出
力信号（do）は、 となる。

したがつて、1/2アツテネータ（19）の出力信号
（ｄ）、減算回路（20）の出力信号（ｅ）、加算回路
（24）の出力信号（ｉ）はそれぞれ Vd＝1/2・Vdo＝sinω（ｔ−τ）・cosωｔ Ve＝Vb−Vd ＝sinω（ｔ−τ）−sinω（ｔ−τ）cosωｔ ＝sinω（ｔ−τ）（１−cosωｔ） Vi＝Vb＋Vek＝sinω（ｔ−τ） ＋ｋ（１−cosωｔ）sinω（ｔ−τ） ＝（１＋ｋ−k cosωｔ）・sinω（ｔ−τ） となる。ここで、ｋはレベル調整値である。

すなわち、出力ビデオ信号（ｉ）は入力ビデオ信号
（ａ）に対してτsec遅れて出力され、かつ両信号
（ｉ），（ａ）の位相差（θ）は、 θ＝ω（ｔ−τ）−ωｔ＝−ωτ となり、位相ωに対して、つまり周波数に対して一次直
線となる。

また、上記第１および第２の遅延回路（16），（17）
の群遅延特性は位相をωについて微分すればよく、つま
り、ｄθ/dω＝（−ωｔ）＝−τとなり、遅延時間τだ
けの函数になり、周波数に対しては変化しない。すなわ
ち、周波数帯域に関係なく、群遅延特性のフラツトな信
号処理が可能で、ビデオ信号に歪を発生することがな
く、理想的な状態でビデオ信号を処理することができ
る。

なお、上記遅延回路（16），（17）としては一般に50
nsec〜100nsecのデイレイライン素子が使用されるが、
これに限らず、たとえばアクテイブフイルタなどで構成
してもよい。とくに、アクテイブフイルタで構成する
と、IC化に最適である。

また、上記実施例では、遅延回路（16），（17）を直
列に接続して第１の遅延回路と第２の遅延回路を構成し
たが、遅延時間の異なる２つの遅延回路を別々に設けて
構成してもよい。

さらに、上記実施例では、ディエンファシス処理され
たVTRの再生ビデオ信号の輪郭補正装置に適用したが、
ディエンファシス処理されていないディスクプレーヤや
テレビジョン受信機のビデオ信号処理回路に適用して
も、同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、輪郭補正期間のノ
イズ成分をゲートパルスとトラツプとにより完全に除去
し、かつ付加すべき輪郭補正パルス信号のノイズ成分を
含む先端部分をスライスしたのちにレベル調節してか
ら、輪郭補正期間のノイズ成分が除去された入力ビデオ
信号と加算することにより、輪郭部にノイズ成分を含ま
せないで、かつトランジエント部分に細くて深いピーク
をもつ輪郭補正信号を作成することができる。これによ
り、S/N比の改善とともにくつきりと鮮鋭度の高い画像
を得ることができる。また、原信号波形のサチユレーシ
ヨンをひき起こすこともなく、オーバーシユートやプリ
シユート、リンギング現象の発生もなく、全体としてノ
イズが非常に少なく、鮮鋭度の高い良好な画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるビデオ信号輪郭補正
装置の構成を示すブロツク図、第２図はその動作信号波
形図、第３図は従来のビデオ信号輪郭補正装置の構成を
示すブロツク図、第４図は第３図の動作信号波形図、第
５図は従来の２次微分方式の輪郭補正手段による微分波
形の詳細図である。 （16），（17）……第１および第２の遅延回路、（1
8），（24）……加算回路、（19）……アツテネータ、
（20），（21）……減算回路、（22）……ゲートパルス
回路、（23）……ノイズ除去トラツプ、（25）……スラ
イサ回路。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力ビデオ信号を所定時間遅延させる第１
   の遅延回路と、上記入力ビデオ信号を上記第１の遅延回
   路の遅延時間よりも長い所定時間遅延させる第２の遅延
   回路と、この第２の遅延回路の出力信号と上記入力ビデ
   オ信号とを加算する第１の加算回路と、上記第１の遅延
   回路の出力信号から上記第１の加算回路の出力信号を減
   算する第１の減算回路と、上記入力ビデオ信号から上記
   第２の遅延回路の出力信号を減算する第２の減算回路
   と、上記第１の減算回路の出力信号を所定のレベルでス
   ライスするスライサ回路と、上記第２の減算回路の出力
   信号に基づいて上記入力ビデオ信号のトランジェント部
   をゲートするゲートパルス信号を生成するゲートパルス
   回路と、上記ゲートパルス信号によって選択的に動作し
   て上記第１の加算回路の出力信号からそのトランジェン
   ト部のノイズ成分を除去するノイズ除去トラップと、上
   記スライサ回路の出力信号とノイズ除去トラップの出力
   信号とを加算する第２の加算回路とを具備したことを特
   徴とするビデオ信号輪郭補正装置。