JP3890715B2 - 信号処理装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、テレビジョンセットに用いて好適な信号処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の信号処理装置のブロック図を図５に示す。まず、この図５では、アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる文字などのテキスト信号またはパソコン信号（以下、単にテキスト信号と称する）が入力端子５１Ｙ、５１Ｕおよび５１Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号のテキスト信号がテキスト信号処理回路５３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（Ｙ：Ｕ：Ｖ）＝（４：４：４）とされている。
【０００３】
テキスト信号処理回路５３に対して、フィールドメモリ５４が接続され、テキスト信号処理回路５３において、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路５５へ供給される。
【０００４】
アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる映像信号が入力端子５６Ｙ、５６Ｕおよび５６Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号の映像信号が映像信号処理回路５８へ供給される。Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：１：１）または（４：２：２）とされている。
【０００５】
映像信号処理回路５８に対して、フィールドメモリ５９が接続され、映像信号処理回路５８において、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路５５へ供給される。
【０００６】
ミックス回路５５では、（４：４：４）のテキスト信号と、（４：１：１）または（４：２：２）の映像信号とが、例えば切り換えられ、ミックスされる。そして、ミックス回路５５の出力がＤ／Ａ変換器６０Ｙ、６０Ｕおよび６０Ｖへ供給される。
【０００７】
Ｄ／Ａ変換器６０Ｙ、６０Ｕおよび６０Ｖでは、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶがそれぞれアナログ化される。アナログ化された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）６１Ｙ、６１Ｕおよび６１Ｖへ供給される。ＬＰＦ６１Ｙ、６１Ｕおよび６１Ｖでは、不要信号を除去するために、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対してフィルタ処理が施される。フィルタ処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、出力端子６２Ｙ、６２Ｕおよび６２Ｖから出力される。
【０００８】
テキスト信号は、文字を明瞭に表示するために、色差信号ＵおよびＶと、輝度信号Ｙとは、同等の帯域を持つものとされる。そのためサンプリング周波数の比率を、（４：４：４）としている。これに対して、映像信号では、色差信号の帯域が輝度信号Ｙに対して狭いのでサンプリング周波数の比率を、（４：１：１）または（４：２：２）としている。これにより信号処理に必要なメモリの容量を節約することが可能である。そして、Ｄ／Ａ変換器を共通にする目的で、Ｄ／Ａ変換する前に（４：４：４）のテキスト信号と、（４：１：１）または（４：２：２）の映像信号との２つの信号をディジタル信号でミックスしている。そして、Ｄ／Ａ変換器の後のＬＰＦは、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶと共にテキスト信号の帯域に合わせたものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシステムでは、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦを、テキスト信号側の帯域に合わせた広帯域のものとしているため、映像信号側の色差信号の高調波成分を十分に減衰させることが出来ず、例えば図６に示すように対角線となるような斜めの色のエッジが階段状になってしまう問題があった。
【００１０】
一方、映像信号の色差信号の狭い帯域にＬＰＦを合わせるとテキスト信号の高域成分がなくなるため、テキスト信号の色差信号がなまってしまい、色にじみを生じてテキストが非常に読みづらくなってしまう問題があった。
【００１１】
従って、この発明の目的は、これらの問題を鑑みて、映像信号の色差信号の高調波成分を十分に減衰することができる帯域制限フィルタを適用した信号処理装置および方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理装置において、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限のためのフィルタ特性を切り換える第１の帯域制限フィルタであって、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる第１の帯域制限フィルタと、第１の帯域制限フィルタを通った第２のディジタルコンポーネント信号と第１のディジタルコンポーネント信号とをミックスするミックス手段と、ミックス手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段と、Ｄ／Ａ変換手段によって変換されたアナログ信号に対して帯域制限を行う第２の帯域制限フィルタであって、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数に合わせた通過帯域とされる第２の帯域制限フィルタとからなることを特徴とする信号処理装置である。
請求項３に記載の発明は、第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理方法において、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限処理であって、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる帯域制限処理を施し、第１の帯域制限処理を施した第２のディジタルコンポーネント信号と第１のディジタルコンポーネント信号を混合処理し、混合処理した出力をＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換されたアナログ信号に対して帯域制限を施すことを特徴とする信号処理方法である。
【００１３】
（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の映像信号（第２のディジタルコンポーネント信号）の色差信号に対して、デジタルの帯域制限フィルタを用いて高調波成分が除去される。その後、ミックスして、ミックス信号をＤ／Ａ変換する。従って、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦを、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率のテキスト信号（第１のディジタルコンポーネント信号）に合わせた広帯域のものとしても、斜めの色のエッジが滑らかに表示される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された一実施形態の全体的構成を示す。アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる文字などのテキスト信号が入力端子１１Ｙ、１１Ｕおよび１１Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号のテキスト信号がテキスト信号処理回路１３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：４：４）とされている。
【００１５】
輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、テキスト信号処理回路１３に接続されているフィールドメモリ１４へ供給され、記憶される。テキスト信号処理回路１３では、フィールドメモリ１４に記憶された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して、例えばサイズを操作するためのフィルタによって、補間処理、スケーリングなどの所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路１５へ供給される。
【００１６】
アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが入力端子１６Ｙ、１６Ｕおよび１６Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号の映像信号が映像信号処理回路１８へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：１：１）または（４：２：２）とされている。
【００１７】
輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、映像信号処理回路１８に接続されているフィールドメモリ１９へ供給され、記憶される。映像信号処理回路１８では、フィールドメモリ１９に記憶された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して、例えばサイズを操作するためのフィルタによって、補間処理、スケーリングなどの所定の信号処理が施される。
【００１８】
信号処理が施された輝度信号Ｙは、ディレイ調整回路２０でタイミング調整のための遅延が施された後、ミックス回路１５へ供給される。また、信号処理が施された色差信号ＵおよびＶは、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖに供給される。帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖは、後述するように（４：１：１）または（４：２：２）のサンプリング周波数の比率に応じて色差信号ＵおよびＶの高調波成分が除去される。高調波成分が除去された色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路１５へ供給される。
【００１９】
ミックス回路１５では、テキスト信号処理回路１３からの輝度信号Ｙと、ディレイ調整回路２０からの輝度信号Ｙとが、例えば高速スイッチなどで切り換えられ、ミックスされる。同様に、ミックス回路１５では、テキスト信号処理回路１３からの色差信号ＵおよびＶと、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖからの色差信号ＵおよびＶとが切り換えられ、ミックスされる。ミックス回路１５からの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ｄ／Ａ変換器２２Ｙ、２２Ｕおよび２２Ｖへ供給される。
【００２０】
Ｄ／Ａ変換器２２Ｙ、２２Ｕおよび２２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶがアナログ化される。アナログ化された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖへ供給される。ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対してフィルタ処理が施された後、出力端子２４Ｙ、２４Ｕおよび２４Ｖから出力される。ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖの通過帯域は、（４：４：４）に合わせたものとされる。
【００２１】
ディジタル映像信号の色差信号ＵおよびＶに対する帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖの一例を図２に示す。この図２の帯域制限フィルタは、色差信号ＵおよびＶに対して同一の構成である。１サンプルが８ビットからなる色差信号が入力端子３１から供給される。供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３２、加算器３９、セレクタ４３に供給される。この図２で用いられるＤフリップフロップは、８ビットの並列処理が可能なものである。Ｄフリップフロップ３２に供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３３および３４を介してセレクタ４１へ供給される。また、Ｄフリップフロップ３２からの色差信号は、Ｄフリップフロップ３３を介して加算器３９へ供給される。
【００２２】
加算器３９では、入力端子３１からの色差信号と、Ｄフリップフロップ３３からの色差信号とが加算される。この加算器３９は、８ビットの加算器であり、加算結果に対してゲイン調整のための１ビットシフトを行った後、すなわち加算結果を１／２とした後、出力される。Ｄフリップフロップ３２、３３および加算器３９によって、伝達関数（１＋ｚ−２）を有するディジタルフィルタが構成される。加算器３９の出力（色差信号）は、Ｄフリップフロップ３５を介してセレクタ４１へ供給される。
【００２３】
色差信号がＤフリップフロップ３４および３５から供給されるセレクタ４１では、何方か一方が選択され、出力される。このセレクタ４１は、８ビットの２入力１出力の切り換え器である。セレクタ４１で選択された色差信号は、Ｄフリップフロップ３６および加算器４０へ供給される。
【００２４】
Ｄフリップフロップ３６に供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３７を介してセレクタ４２へ供給される。また、Ｄフリップフロップ３６に供給された色差信号は、加算器４０へ供給される。
【００２５】
加算器４０では、セレクタ４１からの色差信号と、Ｄフリップフロップ３６からの色差信号とが加算される。この加算器４０は、上述した加算器３９と同様に、８ビットの加算器であり、加算結果に対してゲイン調整のための１ビットシフトを行った後、出力する。Ｄフリップフロップ３６および加算器４０によって、伝達関数（１＋ｚ−１）を有するディジタルフィルタが構成される。加算器４０の出力（色差信号）は、Ｄフリップフロップ３８を介してセレクタ４２へ供給される。
【００２６】
色差信号がＤフリップフロップ３７および３８から供給されるセレクタ４２では、何方か一方が選択され、出力される。このセレクタ４２は、上述したセレクタ４１と同様に、８ビットの２入力１出力の切り換え器である。セレクタ４２で選択された色差信号は、セレクタ４３へ供給される。色差信号が入力端子３１およびセレクタ４２から供給されるセレクタ４３では、何方か一方が選択され、出力端子４４から出力される。
【００２７】
この帯域制限フィルタは、ＹＵＶ信号のサンプリング周波数の比率が、（４：４：４）、（４：２：２）、（４：１：１）とそれぞれの場合に応じてセレクタ４１、４２および４３を切り換えている。下記に示すように、入力されたサンプリング周波数の比率が（４：４：４）の場合、フィルタをスルーとし、（４：２：２）の場合、伝達関数（１＋ｚ−１）のフィルタに切り換え、（４：１：１）の場合、伝達関数（１＋ｚ−１）（１＋ｚ−２）のフィルタに切り換えている。また、それぞれのときの周波数特性も下記に示す。
【００２８】
Ｙ：Ｕ：Ｖ U/Vセレクタ 伝達関数 周波数特性
４：４：４ １００
４：２：２ １１０ (1+z-1) cos(wT/2)
４：１：１ １１１ (1+z-1)(1+z-2) cos(wT/2)cos(wT)
但し、U/V セレクタは、セレクタ４３、４２、４１の選択状態を順番に表している。
【００２９】
例えば、サンプリング周波数の比率が（４：４：４）の場合、セレクタ４１および４２は、図中の０で示す入力の色差信号が選択され、セレクタ４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。また、サンプリング周波数の比率が（４：２：２）の場合、セレクタ４１は、図中の０で示す入力の色差信号が選択され、セレクタ４２および４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。さらに、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合、セレクタ４１、４２および４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。
【００３０】
ここで、図２に示す帯域制限フィルタを使用して（４：１：１）のサンプリング周波数の比率のデジタルデータ列に対する、帯域制限フィルタのシミュレーション結果を図３に示す。図３中の｛７：０｝は、７ビット目をＭＳＢとし、０ビット目をＬＳＢとする８ビットのデータを意味する。クロックclk に従って輝度信号Ｙin｛７：０｝、色差信号Ｕin｛７：０｝およびＶin｛７：０｝が入力される。そして、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖによって図３に示すように、色差信号Ｕout ｛７：０｝およびＶout ｛７：０｝の間の不足している値が補間され、出力される。
【００３１】
この一実施形態に適用される帯域制限フィルタの周波数特性を図４に示す。図４中のｆscは、（４：１：１）のときの色差信号ＵまたはＶのサンプリング周波数である。図４Ａに示す帯域制限フィルタの周波数特性は、伝達関数が（１＋ｚ−１）の場合であり、供給されるディジタルコンポーネント信号のサンプリング周波数の比率が（４：２：２）の場合に適用される。この図４Ａは、サンプリング周波数ｆscまでの帯域の色差信号ＵまたはＶを通過させる帯域制限フィルタの周波数特性である。
【００３２】
伝達関数（１＋ｚ−１）の図４Ａと、伝達関数（１＋ｚ−２）の図４Ｂとを掛け合わすことにより、図４Ｃに示す伝達関数（１＋ｚ−１）（１＋ｚ−２）が得られる。この図４Ｃの帯域制限の周波数特性は、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合に適用される。すなわち、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合、図４Ａと図４Ｂに示す周波数特性を有する帯域制限フィルタを通過させる。この図４Ｃは、サンプリング周波数ｆsc／２までの帯域の色差信号ＵまたはＶを通過させる帯域制限フィルタの周波数特性である。ここに示す帯域制限フィルタの周波数特性により、色差信号の高調波成分を減衰させる。
【００３３】
上述した一実施形態では、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率の信号と、（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の信号とをミックスする一例として、高速スイッチを使用するものを示したが、これに限らず、これらの信号を加算するようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
この発明に依れば、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率のテキスト信号またはパソコン信号と、（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の映像信号とをミックスする信号処理装置において、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦの帯域制限をテキスト信号用に対して合わせて広帯域としても、映像信号の色差信号の高調波成分は、前段の帯域制限フィルタによって減衰されているので、斜めの色のエッジが滑らかに表示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用された信号処理装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】この発明の帯域制限フィルタの構成の一例である。
【図３】この発明の帯域制限フィルタのシミュレーション結果の一例である。
【図４】この発明に適用された帯域制限フィルタの周波数特性の一例である。
【図５】従来の信号処理装置のブロック図である。
【図６】色差信号のＬＰＦの通過帯域をテキストに合わせた場合の映像の色差信号の表示画面の一例である。
【符号の説明】
１２Ｙ、１２Ｕ、１２Ｖ、１７Ｙ、１７Ｕ、１７Ｖ・・・Ａ／Ｄ変換器、１３・・・テキスト信号処理回路、１４、１９・・・フィールドメモリ、１５・・・ミックス回路、１８・・・映像信号処理回路、２０・・・ディレイ調整回路、２１Ｕ、２１Ｖ・・・帯域制限フィルタ、２２Ｙ、２２Ｕ、２２Ｖ・・・Ｄ／Ａ変換器、２３Ｙ、２３Ｕ、２３Ｖ・・・ＬＰＦ
【発明の属する技術分野】
この発明は、テレビジョンセットに用いて好適な信号処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の信号処理装置のブロック図を図５に示す。まず、この図５では、アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる文字などのテキスト信号またはパソコン信号（以下、単にテキスト信号と称する）が入力端子５１Ｙ、５１Ｕおよび５１Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号のテキスト信号がテキスト信号処理回路５３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器５２Ｙ、５２Ｕおよび５２Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（Ｙ：Ｕ：Ｖ）＝（４：４：４）とされている。
【０００３】
テキスト信号処理回路５３に対して、フィールドメモリ５４が接続され、テキスト信号処理回路５３において、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路５５へ供給される。
【０００４】
アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる映像信号が入力端子５６Ｙ、５６Ｕおよび５６Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号の映像信号が映像信号処理回路５８へ供給される。Ａ／Ｄ変換器５７Ｙ、５７Ｕおよび５７Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：１：１）または（４：２：２）とされている。
【０００５】
映像信号処理回路５８に対して、フィールドメモリ５９が接続され、映像信号処理回路５８において、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路５５へ供給される。
【０００６】
ミックス回路５５では、（４：４：４）のテキスト信号と、（４：１：１）または（４：２：２）の映像信号とが、例えば切り換えられ、ミックスされる。そして、ミックス回路５５の出力がＤ／Ａ変換器６０Ｙ、６０Ｕおよび６０Ｖへ供給される。
【０００７】
Ｄ／Ａ変換器６０Ｙ、６０Ｕおよび６０Ｖでは、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶがそれぞれアナログ化される。アナログ化された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）６１Ｙ、６１Ｕおよび６１Ｖへ供給される。ＬＰＦ６１Ｙ、６１Ｕおよび６１Ｖでは、不要信号を除去するために、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対してフィルタ処理が施される。フィルタ処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、出力端子６２Ｙ、６２Ｕおよび６２Ｖから出力される。
【０００８】
テキスト信号は、文字を明瞭に表示するために、色差信号ＵおよびＶと、輝度信号Ｙとは、同等の帯域を持つものとされる。そのためサンプリング周波数の比率を、（４：４：４）としている。これに対して、映像信号では、色差信号の帯域が輝度信号Ｙに対して狭いのでサンプリング周波数の比率を、（４：１：１）または（４：２：２）としている。これにより信号処理に必要なメモリの容量を節約することが可能である。そして、Ｄ／Ａ変換器を共通にする目的で、Ｄ／Ａ変換する前に（４：４：４）のテキスト信号と、（４：１：１）または（４：２：２）の映像信号との２つの信号をディジタル信号でミックスしている。そして、Ｄ／Ａ変換器の後のＬＰＦは、輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶと共にテキスト信号の帯域に合わせたものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシステムでは、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦを、テキスト信号側の帯域に合わせた広帯域のものとしているため、映像信号側の色差信号の高調波成分を十分に減衰させることが出来ず、例えば図６に示すように対角線となるような斜めの色のエッジが階段状になってしまう問題があった。
【００１０】
一方、映像信号の色差信号の狭い帯域にＬＰＦを合わせるとテキスト信号の高域成分がなくなるため、テキスト信号の色差信号がなまってしまい、色にじみを生じてテキストが非常に読みづらくなってしまう問題があった。
【００１１】
従って、この発明の目的は、これらの問題を鑑みて、映像信号の色差信号の高調波成分を十分に減衰することができる帯域制限フィルタを適用した信号処理装置および方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理装置において、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限のためのフィルタ特性を切り換える第１の帯域制限フィルタであって、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる第１の帯域制限フィルタと、第１の帯域制限フィルタを通った第２のディジタルコンポーネント信号と第１のディジタルコンポーネント信号とをミックスするミックス手段と、ミックス手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段と、Ｄ／Ａ変換手段によって変換されたアナログ信号に対して帯域制限を行う第２の帯域制限フィルタであって、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数に合わせた通過帯域とされる第２の帯域制限フィルタとからなることを特徴とする信号処理装置である。
請求項３に記載の発明は、第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理方法において、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限処理であって、第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる帯域制限処理を施し、第１の帯域制限処理を施した第２のディジタルコンポーネント信号と第１のディジタルコンポーネント信号を混合処理し、混合処理した出力をＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換されたアナログ信号に対して帯域制限を施すことを特徴とする信号処理方法である。
【００１３】
（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の映像信号（第２のディジタルコンポーネント信号）の色差信号に対して、デジタルの帯域制限フィルタを用いて高調波成分が除去される。その後、ミックスして、ミックス信号をＤ／Ａ変換する。従って、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦを、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率のテキスト信号（第１のディジタルコンポーネント信号）に合わせた広帯域のものとしても、斜めの色のエッジが滑らかに表示される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された一実施形態の全体的構成を示す。アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶからなる文字などのテキスト信号が入力端子１１Ｙ、１１Ｕおよび１１Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号のテキスト信号がテキスト信号処理回路１３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１２Ｙ、１２Ｕおよび１２Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：４：４）とされている。
【００１５】
輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、テキスト信号処理回路１３に接続されているフィールドメモリ１４へ供給され、記憶される。テキスト信号処理回路１３では、フィールドメモリ１４に記憶された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して、例えばサイズを操作するためのフィルタによって、補間処理、スケーリングなどの所定の信号処理が施される。信号処理が施された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路１５へ供給される。
【００１６】
アナログの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが入力端子１６Ｙ、１６Ｕおよび１６Ｖから入力される。入力された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖへ供給される。Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶが所定のサンプリング周波数でディジタル化され、ディジタルコンポーネント信号の映像信号が映像信号処理回路１８へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１７Ｙ、１７Ｕおよび１７Ｖにおけるサンプリング周波数の比率は、（４：１：１）または（４：２：２）とされている。
【００１７】
輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、映像信号処理回路１８に接続されているフィールドメモリ１９へ供給され、記憶される。映像信号処理回路１８では、フィールドメモリ１９に記憶された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対して、例えばサイズを操作するためのフィルタによって、補間処理、スケーリングなどの所定の信号処理が施される。
【００１８】
信号処理が施された輝度信号Ｙは、ディレイ調整回路２０でタイミング調整のための遅延が施された後、ミックス回路１５へ供給される。また、信号処理が施された色差信号ＵおよびＶは、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖに供給される。帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖは、後述するように（４：１：１）または（４：２：２）のサンプリング周波数の比率に応じて色差信号ＵおよびＶの高調波成分が除去される。高調波成分が除去された色差信号ＵおよびＶは、ミックス回路１５へ供給される。
【００１９】
ミックス回路１５では、テキスト信号処理回路１３からの輝度信号Ｙと、ディレイ調整回路２０からの輝度信号Ｙとが、例えば高速スイッチなどで切り換えられ、ミックスされる。同様に、ミックス回路１５では、テキスト信号処理回路１３からの色差信号ＵおよびＶと、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖからの色差信号ＵおよびＶとが切り換えられ、ミックスされる。ミックス回路１５からの輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、Ｄ／Ａ変換器２２Ｙ、２２Ｕおよび２２Ｖへ供給される。
【００２０】
Ｄ／Ａ変換器２２Ｙ、２２Ｕおよび２２Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶがアナログ化される。アナログ化された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶは、ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖへ供給される。ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖでは、供給された輝度信号Ｙ、色差信号ＵおよびＶに対してフィルタ処理が施された後、出力端子２４Ｙ、２４Ｕおよび２４Ｖから出力される。ＬＰＦ２３Ｙ、２３Ｕおよび２３Ｖの通過帯域は、（４：４：４）に合わせたものとされる。
【００２１】
ディジタル映像信号の色差信号ＵおよびＶに対する帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖの一例を図２に示す。この図２の帯域制限フィルタは、色差信号ＵおよびＶに対して同一の構成である。１サンプルが８ビットからなる色差信号が入力端子３１から供給される。供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３２、加算器３９、セレクタ４３に供給される。この図２で用いられるＤフリップフロップは、８ビットの並列処理が可能なものである。Ｄフリップフロップ３２に供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３３および３４を介してセレクタ４１へ供給される。また、Ｄフリップフロップ３２からの色差信号は、Ｄフリップフロップ３３を介して加算器３９へ供給される。
【００２２】
加算器３９では、入力端子３１からの色差信号と、Ｄフリップフロップ３３からの色差信号とが加算される。この加算器３９は、８ビットの加算器であり、加算結果に対してゲイン調整のための１ビットシフトを行った後、すなわち加算結果を１／２とした後、出力される。Ｄフリップフロップ３２、３３および加算器３９によって、伝達関数（１＋ｚ−２）を有するディジタルフィルタが構成される。加算器３９の出力（色差信号）は、Ｄフリップフロップ３５を介してセレクタ４１へ供給される。
【００２３】
色差信号がＤフリップフロップ３４および３５から供給されるセレクタ４１では、何方か一方が選択され、出力される。このセレクタ４１は、８ビットの２入力１出力の切り換え器である。セレクタ４１で選択された色差信号は、Ｄフリップフロップ３６および加算器４０へ供給される。
【００２４】
Ｄフリップフロップ３６に供給された色差信号は、Ｄフリップフロップ３７を介してセレクタ４２へ供給される。また、Ｄフリップフロップ３６に供給された色差信号は、加算器４０へ供給される。
【００２５】
加算器４０では、セレクタ４１からの色差信号と、Ｄフリップフロップ３６からの色差信号とが加算される。この加算器４０は、上述した加算器３９と同様に、８ビットの加算器であり、加算結果に対してゲイン調整のための１ビットシフトを行った後、出力する。Ｄフリップフロップ３６および加算器４０によって、伝達関数（１＋ｚ−１）を有するディジタルフィルタが構成される。加算器４０の出力（色差信号）は、Ｄフリップフロップ３８を介してセレクタ４２へ供給される。
【００２６】
色差信号がＤフリップフロップ３７および３８から供給されるセレクタ４２では、何方か一方が選択され、出力される。このセレクタ４２は、上述したセレクタ４１と同様に、８ビットの２入力１出力の切り換え器である。セレクタ４２で選択された色差信号は、セレクタ４３へ供給される。色差信号が入力端子３１およびセレクタ４２から供給されるセレクタ４３では、何方か一方が選択され、出力端子４４から出力される。
【００２７】
この帯域制限フィルタは、ＹＵＶ信号のサンプリング周波数の比率が、（４：４：４）、（４：２：２）、（４：１：１）とそれぞれの場合に応じてセレクタ４１、４２および４３を切り換えている。下記に示すように、入力されたサンプリング周波数の比率が（４：４：４）の場合、フィルタをスルーとし、（４：２：２）の場合、伝達関数（１＋ｚ−１）のフィルタに切り換え、（４：１：１）の場合、伝達関数（１＋ｚ−１）（１＋ｚ−２）のフィルタに切り換えている。また、それぞれのときの周波数特性も下記に示す。
【００２８】
Ｙ：Ｕ：Ｖ U/Vセレクタ 伝達関数 周波数特性
４：４：４ １００
４：２：２ １１０ (1+z-1) cos(wT/2)
４：１：１ １１１ (1+z-1)(1+z-2) cos(wT/2)cos(wT)
但し、U/V セレクタは、セレクタ４３、４２、４１の選択状態を順番に表している。
【００２９】
例えば、サンプリング周波数の比率が（４：４：４）の場合、セレクタ４１および４２は、図中の０で示す入力の色差信号が選択され、セレクタ４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。また、サンプリング周波数の比率が（４：２：２）の場合、セレクタ４１は、図中の０で示す入力の色差信号が選択され、セレクタ４２および４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。さらに、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合、セレクタ４１、４２および４３は、図中１で示す入力の色差信号が選択される。
【００３０】
ここで、図２に示す帯域制限フィルタを使用して（４：１：１）のサンプリング周波数の比率のデジタルデータ列に対する、帯域制限フィルタのシミュレーション結果を図３に示す。図３中の｛７：０｝は、７ビット目をＭＳＢとし、０ビット目をＬＳＢとする８ビットのデータを意味する。クロックclk に従って輝度信号Ｙin｛７：０｝、色差信号Ｕin｛７：０｝およびＶin｛７：０｝が入力される。そして、帯域制限フィルタ２１Ｕおよび２１Ｖによって図３に示すように、色差信号Ｕout ｛７：０｝およびＶout ｛７：０｝の間の不足している値が補間され、出力される。
【００３１】
この一実施形態に適用される帯域制限フィルタの周波数特性を図４に示す。図４中のｆscは、（４：１：１）のときの色差信号ＵまたはＶのサンプリング周波数である。図４Ａに示す帯域制限フィルタの周波数特性は、伝達関数が（１＋ｚ−１）の場合であり、供給されるディジタルコンポーネント信号のサンプリング周波数の比率が（４：２：２）の場合に適用される。この図４Ａは、サンプリング周波数ｆscまでの帯域の色差信号ＵまたはＶを通過させる帯域制限フィルタの周波数特性である。
【００３２】
伝達関数（１＋ｚ−１）の図４Ａと、伝達関数（１＋ｚ−２）の図４Ｂとを掛け合わすことにより、図４Ｃに示す伝達関数（１＋ｚ−１）（１＋ｚ−２）が得られる。この図４Ｃの帯域制限の周波数特性は、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合に適用される。すなわち、サンプリング周波数の比率が（４：１：１）の場合、図４Ａと図４Ｂに示す周波数特性を有する帯域制限フィルタを通過させる。この図４Ｃは、サンプリング周波数ｆsc／２までの帯域の色差信号ＵまたはＶを通過させる帯域制限フィルタの周波数特性である。ここに示す帯域制限フィルタの周波数特性により、色差信号の高調波成分を減衰させる。
【００３３】
上述した一実施形態では、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率の信号と、（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の信号とをミックスする一例として、高速スイッチを使用するものを示したが、これに限らず、これらの信号を加算するようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
この発明に依れば、（４：４：４）のサンプリング周波数の比率のテキスト信号またはパソコン信号と、（４：２：２）または（４：１：１）のサンプリング周波数の比率の映像信号とをミックスする信号処理装置において、Ｄ／Ａ変換器の後段のＬＰＦの帯域制限をテキスト信号用に対して合わせて広帯域としても、映像信号の色差信号の高調波成分は、前段の帯域制限フィルタによって減衰されているので、斜めの色のエッジが滑らかに表示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用された信号処理装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】この発明の帯域制限フィルタの構成の一例である。
【図３】この発明の帯域制限フィルタのシミュレーション結果の一例である。
【図４】この発明に適用された帯域制限フィルタの周波数特性の一例である。
【図５】従来の信号処理装置のブロック図である。
【図６】色差信号のＬＰＦの通過帯域をテキストに合わせた場合の映像の色差信号の表示画面の一例である。
【符号の説明】
１２Ｙ、１２Ｕ、１２Ｖ、１７Ｙ、１７Ｕ、１７Ｖ・・・Ａ／Ｄ変換器、１３・・・テキスト信号処理回路、１４、１９・・・フィールドメモリ、１５・・・ミックス回路、１８・・・映像信号処理回路、２０・・・ディレイ調整回路、２１Ｕ、２１Ｖ・・・帯域制限フィルタ、２２Ｙ、２２Ｕ、２２Ｖ・・・Ｄ／Ａ変換器、２３Ｙ、２３Ｕ、２３Ｖ・・・ＬＰＦ
Claims (3)
- 第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理装置において、
上記第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限のためのフィルタ特性を切り換える第１の帯域制限フィルタであって、上記第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる第１の帯域制限フィルタと、
上記第１の帯域制限フィルタを通った上記第２のディジタルコンポーネント信号と上記第１のディジタルコンポーネント信号とをミックスするミックス手段と、
上記ミックス手段の出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段と、
上記Ｄ／Ａ変換手段によって変換されたアナログ信号に対して帯域制限を行う第２の帯域制限フィルタであって、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数に合わせた通過帯域とされる第２の帯域制限フィルタと
からなることを特徴とする信号処理装置。 - 請求項１において、
上記第１の帯域制限フィルタは、
ビットシフトを行う複数の遅延素子および加算器を有する第１のデジタルフィルタと、
ビットシフトを行う複数の遅延素子および加算器を有し、上記サンプリング周波数まで通過させる伝達関数の第２のデジタルフィルタと、
上記第１のデジタルフィルタからの出力または上記第１のデジタルフィルタをスルーした出力を切り替える第１のセレクタと、
上記第２のデジタルフィルタからの出力または上記第２のデジタルフィルタをスルーした出力を切り替える第２のセレクタとにより構成され、
上記第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときは、上記第１のセレクタおよび上記第２のセレクタのいずれもがスルーした出力を選択するよう切り替えられ、
上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときは、上記第１のセレクタがスルーした出力を選択するよう切り替えられ、上記第２のセレクタが上記第２のデジタルフィルタからの出力を選択するよう切り替えられ、
上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときは、上記第１のセレクタが上記第１のデジタルフィルタからの出力を選択するよう切り替えられ、上記第２のセレクタが上記第２のデジタルフィルタからの出力を選択するよう切り替えられ、
上記第１のデジタルフィルタは、上記第１のデジタルフィルタからの出力と上記第２のデジタルフィルタからの出力とがともに選択されて掛け合わされたときに上記サンプリング周波数の半分まで通過させる周波数特性となるような伝達関数を有することを特徴とする信号処理装置。 - 第１のディジタルコンポーネント信号と第２のディジタルコンポーネント信号とを混合するようにした信号処理方法において、
上記第２のディジタルコンポーネント信号の色成分に対して帯域制限処理であって、上記第２のディジタルコンポーネント信号の色成分が、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数と等しいときはスルーとし、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の半分のときはサンプリング周波数まで通過させ、上記第１のディジタルコンポーネント信号の色成分のサンプリング周波数の四分の一のときはサンプリング周波数の半分まで通過させる帯域制限処理を施し、
上記第１の帯域制限処理を施した上記第２のディジタルコンポーネント信号と上記第１のディジタルコンポーネント信号を混合処理し、
上記混合処理した出力をＤ／Ａ変換し、
上記Ｄ／Ａ変換されたアナログ信号に対して帯域制限を施す
ことを特徴とする信号処理方法。
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