JP3670145B2

JP3670145B2 - 信号クランプ装置および記録媒体

Info

Publication number: JP3670145B2
Application number: JP31941898A
Authority: JP
Inventors: 玲互柳澤; 憲和上野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2000152031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばビデオテープレコーダ等で、映像信号等の信号を一定レベルにクランプするために用いられる、信号クランプ装置、および、前記信号クランプ装置の各手段の機能の全部または一部をコンピュータに実行させるプログラムを格納する記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、信号クランプ装置は、ディジタルクランプ装置として特開平６−１３３１８４号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
図５に従来の信号クランプ装置のブロック図を示す。本信号クランプ装置は、量子化された映像信号をクランプする対象としたものである。図５において、１２は雑音除去手段、５１は誤差レベル検出手段、５２は誤差レベル平均化手段、５３は減算手段、１７は映像信号入力端子、１８は映像信号出力端子、５４はクランプパルス入力端子である。以下に、図５を用いて従来の信号クランプ装置について説明する。
【０００４】
端子１７より入力されたディジタル映像信号は、雑音除去手段１２で雑音成分が除去される。ここで雑音除去手段１２は、例えば高域成分を十分に抑圧するローパスフィルタである。誤差レベル検出手段５１では、端子５４より入力されるクランプパルスのタイミングで、映像信号のレベルを検出し、検出したレベルとクランプしようとするレベル（以下クランプレベル）との差分Ｘを出力する。
【０００５】
図６にクランプパルスの例を示す。図６では、入力映像信号のシンクチップレベルを、クランプレベルに等しくクランプする場合を示した。クランプパルスはシンクチップの中央付近で１となり、この区間で誤差レベル検出手段５１がシンクチップレベルを求め、クランプレベルとの差分Ｘを検出する。
【０００６】
誤差レベル平均化手段５２は、差分Ｘを例えば１垂直周期の間平均化し、ノイズによる誤動作を低減する。減算手段５３で、平均化された誤差レベルを入力映像信号から差し引くことで、クランプが行われ、端子１８より出力される。図６の例では、入力映像信号からＸが差し引かれることで、シンクチップレベルがクランプレベルに一致し、シンクチップがクランプされた映像信号を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成では、例えばビデオテープレコーダの早送り再生や巻き戻し再生の時、波形ひずみにより同期分離が正しく行われず、クランプパルスが所定の位置に発生しなくなることで、シンクチップとは異なる位置をクランプしてしまい、精度よくクランプを行うことが困難であるという問題点を有している。
【０００８】
本発明は、上述したこのような従来の信号クランプ装置が有する課題を考慮して、クランプパルスを用いずに安定なシンクチップクランプを行うことが可能な、信号クランプ装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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、本発明の信号クランプ装置は、入力信号からシフト量を減算して、クランプされた信号を出力する減算手段と、前記入力信号のレベルとクランプレベルを１水平周期以上の期間比較した結果をレベル比較結果として出力する比較手段と、前記レベル比較結果に応じて、前記シフト量を設定して出力するシフト量設定手段とを備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態における信号クランプ装置を示すブロック図である。本信号クランプ装置は、量子化された映像信号をクランプする対象としたものである。
【００１２】
図１において、１１は減算手段、１２は雑音除去手段、１３は比較手段、１４は誤差レベル選択手段、１５は判定手段、１６は積算手段、１７は映像信号入力端子、１８は映像信号出力端子である。「従来の技術」において説明したのと同じ動作をするものには、同じ番号を付けている。以下、図１を参照しながら本実施の形態における信号クランプ装置について説明する。なお、以下では、ＮＴＳＣ信号をクロック周波数１４．３ＭＨｚで量子化する場合を、例にとって説明する。
【００１３】
端子１７から、量子化された映像信号が入力される。入力映像信号は、減算手段１１でシフト量を減算されることで、直流レベルがシフトされ、端子１８より出力される。一方減算手段１１の出力の雑音成分を、雑音除去手段１２で除去し、比較手段１３でクランプレベルと比較する。この時、１水平周期（約６３μｓｅｃ、９１０クロック）の整数倍の期間比較動作を行い、クランプレベルから映像信号がどれだけ外れているかを出力する。この比較結果に基づいて、誤差レベル選択手段１４で最適な誤差レベルを出力する。判定手段１５では、誤差レベルが所定の期間所定の範囲内になければクランプがはずれていると判定する。この時積算手段１６では誤差レベルが積算され、結果がシフト量として出力される。このシフト量が減算手段１１で入力映像信号から差し引かれることで、映像信号がクランプレベルに近づく、すわなちクランプされていく。
【００１４】
以上のように、減算手段１１、雑音除去手段１２、比較手段１３、誤差レベル選択手段１４、積算手段１６でフィードバックループを構成することで、映像信号がクランプレベルに徐々に近づけるものである。最終的には、判定手段１５で誤差レベルが所定の期間所定の範囲内にあると判定され、積算手段１６が積算動作を停止することにより、フィードバックループの動作が停止し、映像信号がクランプレベルに安定にクランプされる。
【００１５】
図２に、比較手段１３、誤差レベル選択手段１４、判定手段１５、積算手段１６の具体的な構成例を示す。図２において、１３１，１３５，１５３は比較器、１３２，１４１，１６１はセレクタ、１３３，１５１，１６２は加算器、１３４，１５２，１６３はフリップフロップ、２１は雑音成分が除去された映像信号の入力端子、２２はシフト量出力端子、である。以下図２を参照しながら、比較手段１３、誤差レベル選択手段１４、判定手段１５、積算手段１６の動作を説明する。
【００１６】
比較器１３１では、雑音成分が除去された映像信号とクランプレベルとの比較を行う。この結果、映像信号の方が大きい時、セレクタ１３２は「−１」（本発明の「第２の加算値」に対応）を出力し、映像信号の方が小さいときは「２６」（本発明の「第３の加算値」に対応）を、両者が等しいときは「１３」（本発明の「第１の加算値」に対応）をそれぞれ例えば出力する。これを加算器１３３とフリップフロップ１３４で、１水平周期の整数倍の期間積算する。
【００１７】
図３に映像信号とクランプレベル、フリップフロップ１３４の出力Ｐの関係を示す。図３では３水平周期積算した例を示した。
【００１８】
まず、図３（ａ）に示すように、映像信号のシンクチップがクランプレベルに一致している場合の動作を説明する。映像信号の同期信号の部分では、シンクチップとクランプレベルが一致しているため、セレクタ１３２は「１３」を出力する。１水平周期が９１０クロックの時、同期信号の先端部分は６５クロック、映像部分は８４５クロックである。よって、加算器１３３とフリップフロップ１３４で構成される積算回路は、６５クロックの間「１３」を積算するため、フリップフロップ１３４の出力Ｐは、「８４５」（Ｐ＝１３×６５＝８４５）となる。次に、映像部分では映像信号の方がクランプレベルより大きいので、セレクタ１３２は「−１」を出力する。よって、加算器１３３とフリップフロップ１３４で構成される積算回路は、８４５クロックの間「−１」を積算し、同期部分と合わせると、出力Ｐは、「０」（Ｐ＝８４５−１×８４５＝０）となる。よって、図３（ａ）に示すように、３水平周期積算した後には、Ｐ＝０となっている。
【００１９】
次に、図３（ｂ）のように、映像信号のシンクチップレベルがクランプレベルよりも常に上にある場合を説明する。この場合、３水平周期の間、セレクタ１３２は「−１」を出力し続ける。よってフリップフロップ１３４の出力Ｐは必ず負の値になっている。
【００２０】
図３（ｃ）のように、シンクチップレベルよりもクランプレベルが上にある場合、映像信号がクランプレベルよりも下の期間ではセレクタ１３２は「２６」を出力し、上の期間では「−１」を出力する。これを加算器１３３とフリップフロップ１３４で積算すると、フリップフロップ１３４の出力Ｐは図３（ｃ）のように徐々に増加し、３水平周期後には必ず正の値になっている。
【００２１】
以上、図３を用いて説明したように、フリップフロップ１３４の出力Ｐは、映像信号のシンクチップがクランプレベルからどれだけはずれているかを示している。すなわち、Ｐ＝０では映像信号のシンクチップがクランプレベルに一致しており、Ｐ＜０ではシンクチップがクランプレベルの上に、Ｐ＞０ではクランプレベルの下に位置する。また、Ｐの絶対値はシンクチップとクランプレベルとの差に相当し、Ｐの絶対値が大きいほど、シンクチップがクランプレベルより大きくはずれていることを示す。
【００２２】
比較器１３５では、フリップフロップ１３４の出力Ｐと複数のしきい値との比較を行い、結果を出力する。図２の例では、Ｐ＝０かどうか、Ｐの絶対値が所定のしきい値を越えているかどうかで、５段階の比較結果を出力する。
【００２３】
セレクタ１４１は、比較器１３５の比較結果に基づいて、所定の値を選択し、誤差レベルとして出力する。図２の例では、フリップフロップ１３４の出力Ｐが負で所定のしきい値を越えている時に「４」を、越えていない時に「１」を、Ｐが正で所定のしきい値を越えている時に「−４」を、越えていない時に「−１」を、Ｐ＝０の時に０をそれぞれ誤差レベルとして出力する。すなわち、シンクチップがクランプレベルから外れている程、誤差レベルの絶対値は大きく、一致している時に０となる。この誤差レベルに比例したシフト量の変化分をそれまでのシフト量に加算して新しいシフト量とするものである。以下、便宜上、シフト量の変化分の値が誤差レベルの値に等しいとして説明を行う。
【００２４】
例えば、映像信号がクランプレベルよりも大きく上側にある場合、フリップフロップ１３４の出力Ｐは負で、セレクタ１４１の出力である誤差レベルは「４」となる。加算器１６２，フリップフロップ１６３で構成される積算回路でこの「４」が積算されると、端子２２より出力されるシフト量が以前より「４」大きくなる。このため端子１７より入力される映像信号から、以前より「４」だけ大きい値が引かれ、減算手段１１の出力の映像信号は、クランプレベルに「４」だけ近づく。さらに映像信号がクランプレベルに近づくと、誤差レベルが「１」に切り替わり、「１」ずつ映像信号のシンクチップがクランプレベルに近づいてゆく。最終的には誤差レベルが「０」となり、映像信号のシンクチップとクランプレベルが一致し、映像信号がシンクチップでクランプレベルにクランプされる。
【００２５】
しかしながら、量子化された映像信号の１ＬＳＢ（ＬｅａｓｔＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔＢｉｔ）の誤差、あるいは雑音除去手段１２で除去しきれなかった残留ノイズによる影響で、誤差レベルは完全に０には収束しない。例えば図４（ａ）に示すように、「１」，「０」，「−１」をランダムに繰り返す。判定手段１５はこの状態を検出し、クランプ動作を確実に収束させるものである。
【００２６】
まず、加算器１５１，フリップフロップ１５２で構成される積算回路を用い、比較手段１３の動作周期よりも長い期間、誤差レベルを積算する。これを比較器１５３で所定のしきい値と比較し、収束したかどうかの判定を行う。図４に、比較手段１３が行う比較動作の、８倍の周期で判定を行う例を示す。図４のＴ１の期間では、誤差レベルの積算値が大きく（「９」）、収束したとは判定されない。Ｔ２の期間では、積算値（「１」）がしきい値（例えば、「２」）を下回り、収束したと判定される。すると、判定手段１５がセレクタ１６１を制御し、Ｔ３以降、加算器１６２には、誤差レベル選択手段１４で選択された誤差レベルに対応するシフト量の変化分の替わりに、「０」が入力される。よって積算手段１６の出力であるシフト量は、図４（ｂ）のようにＴ３以降は一定値となり、映像信号が安定にクランプされる。
【００２７】
以上説明したように、減算手段１１，雑音除去手段１２、比較手段１３、誤差レベル選択手段１４、積算手段１６でフィードバックループを構成することで、クランプパルスを使用せずに映像信号をシンクチップでクランプすることができる。また判定手段１５により、量子化誤差やノイズに影響されない、安定なクランプを行うことが可能である。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、本発明の第１の加算値、第２の加算値、第３の加算値がそれぞれ「１３」、「−１」、「２６」であるとして説明したが、これに限らず、例えば、第１の加算値、第２の加算値および第３の加算値がそれぞれ「１３」、「−１」、「１４」であってもよい。要するに、第２の加算値の絶対値と第１の加算値の絶対値との比が、入力信号の１水平周期あたりのシンクチップレベル部分の時間長と、入力信号の１水平周期あたりのそれ以外の部分の時間長との比と等しく、第２の加算値の符号が第１の加算値の符号とは逆であり、第３の加算値の絶対値が第１の加算値の絶対値より大きく、第３の加算値の符号が第１の加算値の符号と同じでありさえすれば、本実施の形態における信号クランプ装置と同様の構成において、クランプパルスを用いずに安定なシンクチップクランプを行うことができる。
【００２９】
また、本実施の形態においては、本発明の比較手段が入力信号のレベルとクランプレベルとを比較する期間が３水平周期であるとして説明したが、これに限るものではなく、本実施の形態における信号クランプ装置と同様の構成においては、１水平周期の整数倍の期間であればよい。さらに、例えば、波形が予め定まっているような入力信号をクランプする場合では、１水平周期の整数倍の期間に限らず、シフト量設定手段がシフト量を設定する比較基準を予め定めておくことができるので、１水平周期以上の所定の期間であればよい。
【００３０】
なお、比較手段１３の動作期間が３水平周期の場合を説明したが、１垂直周期の整数倍の周期にすれば、クランプが収束するまでの横引きノイズや輝度のちらつき（フリッカ）を低減することができる。また垂直帰線期間中、比較手段１３の動作を停止するように構成すれば、垂直同期信号での波形ひずみ（サグ）が発生することがない。さらに誤差レベル選択手段１４では、５段階の誤差レベルを出力する場合について説明したが、段階を増減することで、クランプの応答速度を自在に変えることができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、本発明の雑音除去手段と、誤差レベル選択手段と、判定手段と、積算手段とを備えることによって、より安定したシンクチップクランプを行うとして説明したが、これに限らず、少なくとも、入力信号からシフト量を減算して、クランプされた信号を出力する減算手段と、前記入力信号のレベルとクランプレベルを１周期以上の期間比較した結果をレベル比較結果として出力する比較手段と、前記レベル比較結果に応じて、前記シフト量を設定して出力するシフト量設定手段とを備えておりさえすれば、クランプパルスを用いずに安定なシンクチップクランプを行うことができる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、本発明の入力信号は、量子化された映像信号であるとして説明したが、これに限らず、例えば、周期性を有する、一般的なアナログ信号もしくは一般的なディジタル信号であってもよい。
【００３３】
また、本実施の形態においては、本発明の信号クランプ装置を中心に説明したが、本発明の記録媒体としては、以上説明した各手段の機能の全部または一部をコンピュータに実行させるプログラムを格納する記録媒体が挙げられる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、請求項１〜６の本発明は、クランプパルスを用いずに安定なシンクチップクランプを行うことが可能な、信号クランプ装置を提供することができる。すなわち、波形が歪んでいる映像信号でも正確なクランプが可能となり、その実用的効果は大きい。
【００３５】
また、請求項７の本発明は、本発明の信号クランプ装置の各手段の機能の全部または一部をコンピュータに実行させるプログラムを格納する記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における信号クランプ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態における信号クランプ装置の構成の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態における信号クランプ装置の比較手段の動作を説明する信号波形図である。
【図４】本発明の一実施の形態における信号クランプ装置の判定手段の動作を説明する信号波形図である。
【図５】従来の信号クランプ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の信号クランプ装置の動作を説明する信号波形図である。
【符号の説明】
１１減算手段
１２雑音除去手段
１３比較手段
１４誤差レベル選択手段
１５判定手段
１６積算手段

Claims

入力信号からシフト量を減算して、クランプされた信号を出力する減算手段と、
前記入力信号のレベルとクランプレベルを１周期以上の期間比較した結果をレベル比較結果として出力する比較手段と、
前記レベル比較結果に応じて、前記シフト量を設定して出力するシフト量設定手段とを備え、
前記比較手段は、前記入力信号のレベルを定期的にサンプリングして、これを前記クランプレベルと比較して、比較結果に応じて加算値を出力する加算値出力手段と、前記１周期の整数倍の長さを有する比較期間毎に前記加算値を積算する積算手段と、前記積算手段によって積算された前記加算値の積算値を１または複数の所定のしきい値と比較し、比較結果をレベル比較結果として出力する積算値比較手段とを有し、
前記加算値出力手段は、前記入力信号のレベルと前記クランプレベルとが実質的に同じ場合は、第１の加算値を出力し、前記入力信号のレベルが前記クランプレベルより実質的に大きい場合は、第２の加算値を出力し、前記入力信号のレベルが前記クランプレベルより実質的に小さい場合は、第３の加算値を出力することを特徴とする信号クランプ装置。
前記第２の加算値の絶対値と前記第１の加算値の絶対値との比は、前記入力信号の前記１周期あたりのシンクチップレベル部分の時間長と、前記入力信号の前記１周期あたりのそれ以外の部分の時間長との比と等しく、
前記第２の加算値は、その符号が前記第１の加算値の符号とは逆であり、
前記第３の加算値は、その絶対値が前記第１の加算値の絶対値より大きく、その符号が前記第１の加算値の符号と同じであることを特徴とする請求項１に記載の信号クランプ装置。
前記入力信号は、量子化された映像信号であり、
前記１周期は、前記映像信号の１水平周期であり、
前記入力信号のレベルの前記サンプリングは、前記入力信号に対応するクロックにしたがって行われ、
前記比較手段は、垂直帰線期間中に動作を停止することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の信号クランプ装置。
請求項１に記載の信号クランプ装置の、入力信号からシフト量を減算して、クランプされた信号を出力する減算手段と、前記入力信号のレベルとクランプレベルを１周期以上の期間比較した結果をレベル比較結果として出力する比較手段と、前記レベル比較結果に応じて、前記シフト量を設定して出力するシフト量設定手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。