JP4699205B2 - 信号処理回路 - Google Patents

Description

本発明は、信号処理回路に関する。特に、ハイビジョン信号の処理に用いられる信号処理回路に関する。

ビデオ信号のダイナミックレンジの調整等を行うために、ビデオ信号の基準レベルを検出し、その基準レベルに合わせて信号全体を増幅する増幅処理が行われる。このとき、図５に示すように、ビデオ信号の水平シンク期間Ｔ_ＳＹＮＣの電圧レベルＶ_{ＳＹＮＣ１}，Ｖ_{ＳＹＮＣ２}（黒レベル）検出し、そのＶ_{ＳＹＮＣ２}−Ｖ_{ＳＹＮＣ１}を基準レベルＶ_ＲＥＦとして増幅処理を行う方法が知られている。

特開平７−１８４１４２号公報

しかしながら、ビデオ信号の入力状況又は前処理状況によっては図６に示すように水平シンク期間Ｔ_ＳＹＮＣが潰れてしまい、その電圧レベルＶ_{ＳＹＮＣ１}が真値よりも高く検出されてしまうことがある。このように検出された電圧レベルＶ_{ＳＹＮＣ１}により算出された増幅処理の基準レベルＶ_ＲＥＦとして用いた場合、図６に示すように、増幅器の利得が必要以上に大きくなり、所望の出力レベル又はダイナミックレンジの映像信号が得られなくなる問題がある。

そこで、本発明は、ハイビジョン信号の処理において、所望の増幅率で信号処理を実現できる信号処理回路を提供することを目的とする。

本発明は、ハイビジョン映像信号を増幅して出力するオートゲインコントロール回路を含む信号処理回路であって、前記オートゲインコントロール回路は、ハイビジョン映像信号に含まれる黒レベルに対して正の電位を有する第１の同期信号レベルに基づいて定められた増幅率で信号を増幅することを特徴とする。ここで、前記増幅率は、前記第１の同期信号レベルと前記黒レベルとの差分値に基づいて定められることが好適である。

具体的には、前記オートゲインコントロール回路は、ハイビジョン映像信号に含まれる黒レベルに対して負の電位を有する第２の同期信号レベルに基づいて、前記黒レベル及び前記第１の同期信号レベルを検出することができる。例えば、前記第２の同期信号レベルの立ち上がりからの時間をカウントすることによって、前記黒レベル及び前記第１の同期信号レベルの検出タイミングを決定する。また、前記第２の同期信号レベルの立ち下がりからの時間をカウントすることによって、前記黒レベル及び前記第１の同期信号レベルの検出タイミングを決定することもできる。

なお、本発明は、ハイビジョン映像信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換部を含む信号処理回路であって、前記アナログ／デジタル変換部は、ハイビジョン映像信号に含まれる黒レベルに対して正の電位を有する第１の同期信号レベルに基づいて定められた基準電圧に基づいてアナログ／デジタル変換を行う構成とすることもできる。

本発明によれば、ハイビジョン映像信号の処理において所望の増幅率で信号処理を実現できる。これによって、所望のダイナミックレンジを有するハイビジョン映像信号を得ることができる。

本発明の実施の形態におけるビデオ信号処理回路１００は、図１に示すように、アンテナ１０、チューナ１２、中間周波数変換部１４、切替スイッチ１６、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１８、オートゲインコントロール部２０及びデジタル信号処理部２２を含んで構成される。

チューナ１２は、通過帯域が可変であるバンドパスフィルタを含んで構成される。チューナ１２は、アンテナ１０によって受信されたテレビジョン放送の電波を受信して、外部からのチャンネル制御信号に応じてバンドパスフィルタの通過帯域を調整することによって、受信信号から所望の周波数帯域の信号のみをフィルタリングして出力する。テレビジョン放送の電波には、従来のビデオ信号（ＳＤ信号と呼ばれる）に加えて、ハイビジョン放送の信号（以下、ＨＤ信号という）があり、本実施の形態ではＨＤ信号を処理の対象とする場合について説明を行う。中間周波数変換部１４は、局所発振器及びミキサ等を含んで構成される。中間周波数変換部１４は、チューナ１２において選択された周波数帯域の信号に対して局所発振器で発生させた中間周波数帯の信号をミキシングして、チューナ１２において選択された周波数帯域の信号を信号処理に適した中間周波数帯の信号に変換して出力する。

切替スイッチ１６は、外部から信号選択制御信号を受けて、信号選択制御信号に応じて外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から入力される信号のいずれか１つを選択して外部端子Ｔ４からＡ／Ｄ変換部１８へ出力する。外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３には、例えば、それぞれ中間周波数変換部１４の出力信号、ビデオテープ再生機及びＤＶＤ再生機の出力端子が接続される。Ａ／Ｄ変換部１８は、切替スイッチ１６からの出力信号を受けて、その信号を所定のビット数のデジタル信号に変換する。オートゲインコントロール部２０では、デジタル変換された信号が所望の信号強度に変換されてデジタル信号処理部２２へ出力される。オートゲインコントロール部２０については後述する。デジタル信号処理部２２では、輪郭補正処理、歪み補正処理等の信号処理が施されてディスプレイ等の表示装置へ出力信号として出力される。

オートゲインコントロール部２０は、図２に示すように、同期分離部３０、タイミングジェネレータ部３２及び可変増幅部３４を含んで構成される。オートゲインコントロール部２０は、デジタル化されたＨＤ信号を所定のダイナミックレンジの信号に変換して出力する。

オートゲインコントロール部２０に入力された信号は、同期分離部３０及び可変増幅部３４へ入力される。同期分離部３０は、比較器（コンパレータ）を含んで構成され、入力信号のうち所定の基準電圧よりも低い部分を抽出して出力する。ＨＤ信号は、図３（ａ）に示すように、従来のＳＤ信号と同様に黒レベルＢＬに対して負の電位を有する同期信号レベルＳＹＮＣ（−）に加えて、黒レベルに対して正の電位を有する同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）を含んでいる。そこで、同期分離部３０に含まれる比較器の基準電圧を黒レベルＢＬよりも僅かに低い電圧に設定しておくことによって、図３（ｂ）に示すように同期信号レベルＳＹＮＣ（−）期間を抽出し、同期信号レベルＳＹＮＣ（−）期間の間だけ立ち上がる同期パルス信号を生成して出力する。

タイミングジェネレータ部３２は、所定の周波数（例えば、７４．２５ＭＨｚや５４ＭＨｚ）のシステムクロックに基づいて、同期分離部３０で抽出された同期パルス信号から同期信号レベルＳＹＮＣ（−）、同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）及び黒レベル期間を示すパルスを生成して出力する。タイミングジェネレータ部３２では、図３（ｃ）に示すように、微分器等を用いて同期パルス信号がローレベルからハイレベルとなるタイミングを検出する。そして、その立ち上がり時刻からシステムクロックをカウントし、図３（ｄ）に示すように、カウント数が同期信号レベルＳＹＮＣ（−）期間の中央付近を示す所定数になったタイミングでＳＹＮＣ（−）検出パルス信号を生成して出力する。

また、図３（ｅ）に示すように、微分器等を用いて同期パルス信号がハイレベルからローレベルとなるタイミングを検出する。そして、その時刻からシステムクロックをカウントし、図３（ｆ），（ｇ）に示すように、カウント数が同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）期間の中央付近を示す所定数になったタイミングでＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号を生成して出力し、カウント数が黒レベル期間の中央付近を示す所定数になったタイミングでＢＬ検出パルス信号を生成して出力する。

なお、微分器等を用いて同期パルス信号がローレベルからハイレベルとなるタイミングを検出し、その時刻からシステムクロックをカウントし、カウント数が同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）期間の中央付近を示す所定数になったタイミングでＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号を生成して出力し、カウント数が黒レベル期間の中央付近を示す所定数になったタイミングでＢＬ検出パルス信号を生成して出力してもよい。

ただし、ＳＹＮＣ（−）検出パルス信号，ＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号を必ずしも常に総て生成及び出力する必要はない。例えば、タイミングジェネレータ部３２は、信号選択制御信号を受けて、信号選択制御信号に基づいて切替スイッチ１６で選択された信号がＨＤ信号である場合には少なくともＢＬ検出パルス信号及びＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号を生成及び出力し、その他の場合にはＳＹＮＣ（−）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号を生成及び出力するものとしてもよい。

可変増幅部３４では、タイミングジェネレータ部３２からＳＹＮＣ（−）検出パルス信号，ＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号のいずれかの信号を受けて、ＳＹＮＣ（−）検出パルス信号，ＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号を受けたタイミングに基づいてＨＤ信号からそれぞれ同期信号レベルＳＹＮＣ（−），同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）及び黒レベルＢＬを抽出する。

ただし、同期信号レベルＳＹＮＣ（−），同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）及び黒レベルＢＬを必ずしも常に生成及び抽出する必要はない。タイミングジェネレータ部３２でＢＬ検出パルス信号及びＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号のみが生成された場合にはＢＬ検出パルス信号及びＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号に対応するレベル検出を行い、ＳＹＮＣ（−）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号のみが生成された場合にはＳＹＮＣ（−）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号に対応するレベル検出を行えばよい。

次に、コンパレータ等を用いて、黒レベルＢＬから同期信号レベルＳＹＮＣ（−）を引いた差分値Ｓ１、及び、同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）から黒レベルＢＬを引いた差分値Ｓ２を算出する。

ただし、差分値Ｓ１及びＳ２の両方を必ずしも常に算出する必要はない。例えば、可変増幅部３４は、信号選択制御信号を受けて、信号選択制御信号に基づいて切替スイッチ１６で選択された信号がＨＤ信号である場合には少なくとも差分値Ｓ２を算出し、その他の場合には差分値Ｓ１を算出すればよい。

可変増幅部３４は、算出された差分値Ｓ１又はＳ２に基づいてＡ／Ｄ変換部１８から入力された信号を増幅して出力する。すなわち、差分値Ｓ１又はＳ２の値（電圧レベル）を基準レベルＶ_ＲＥＦとして増幅処理を行う。このとき、差分値Ｓ１及びＳ２の両方が算出されている場合には差分値Ｓ２を優先的に用いて、差分値Ｓ２の値を基準レベルＶ_ＲＥＦとして増幅処理を行う。

同期信号レベルＳＹＮＣ（−）とは違って、同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）は入力状況や前処理等によって潰れてしまうおそれがなく、ＨＤ信号を処理対象とする場合には同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）から黒レベルＢＬを引いた差分値Ｓ２を算出して信号の増幅処理の基準レベルとして利用することによってより正確な増幅率により増幅処理を行うことが可能となり、適切なダイナミックレンジの信号を得ることができる。

また、変形例として、図４に示すように、タイミングジェネレータ部３２からＳＹＮＣ（−）検出パルス信号，ＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号をＡ／Ｄ変換部１８へフィードバックさせて、これらの信号のいずれかに基づいてＡ／Ｄ変換部１８でのアナログ／デジタル変換処理の基準電圧を設定することによってダイナミックレンジを調整してもよい。

Ａ／Ｄ変換部１８では、ＳＹＮＣ（−）検出パルス信号，ＳＹＮＣ（＋）検出パルス信号及びＢＬ検出パルス信号を受けたタイミングに基づいてＨＤ信号からそれぞれ同期信号レベルＳＹＮＣ（−），同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）及び黒レベルＢＬを抽出し、黒レベルＢＬから同期信号レベルＳＹＮＣ（−）を引いた差分値Ｓ１、及び、同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）から黒レベルＢＬを引いた差分値Ｓ２を算出し、算出された差分値Ｓ１又はＳ２に基づいてＡ／Ｄ変換部１８のアナログ／デジタル変換処理の基準電圧を設定する。Ａ／Ｄ変換部１８では、基準電圧をゼロレベルとして入力信号をデジタル信号へと変換するのでダイナミックレンジを調整することが可能となる。

なお、本実施の形態では、信号をデジタル処理した後に同期信号レベルＳＹＮＣ（−），同期信号レベルＳＹＮＣ（＋）及び黒レベルＢＬを検出する構成を例に説明を行ったがこれに限定されるものではなくアナログ信号の状態も同様に処理を行うことができる。

本発明の実施の形態における信号処理回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるオートゲインコントロール回路の主要部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるオートゲインコントロール処理を説明する図である。 本発明の実施の形態における信号処理回路の構成の変形例を示すブロック図である。 従来のオートゲインコントロール処理を説明する図である。 従来のオートゲインコントロール処理の問題を説明する図である。

符号の説明

１０ アンテナ、１２ チューナ、１４ 中間周波数変換部、１６ 切替スイッチ、１８ アナログ／デジタル変換部、２０ オートゲインコントロール部、２２ デジタル信号処理部、３０ 同期分離部、３２ タイミングジェネレータ部、３４ 可変増幅部、１００ ビデオ信号処理回路。

Claims (3)

1. ハイビジョン映像信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換部と、同期分離部と、を含む信号処理回路であって、
   前記同期分離部は、ハイビジョン映像信号に含まれる黒レベルに対して負の電位を有する第２の同期信号レベルに基づいて、前記黒レベル及び前記黒レベルに対して正の電位を有する第１の同期信号レベルを検出し、
   前記アナログ／デジタル変換部は、前記第１の同期信号レベルに基づいて定められた基準電圧に基づいてアナログ／デジタル変換を行うことを特徴とする信号処理回路。
2. 請求項１に記載の信号処理回路であって、
   前記増幅率は、前記第１の同期信号レベルと前記黒レベルとの差分値に基づいて定められることを特徴とする信号処理回路。
3. 請求項１又は２に記載の信号処理回路であって、
   前記同期分離部は、前記アナログ／デジタル変換部においてデジタル化されたハイビジョン映像信号から前記黒レベル及び第１の同期信号レベルを検出して前記アナログ／デジタル変換部へフィードバック入力することを特徴とする信号処理回路。
   

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