JP4955485B2 - 水平同期検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、水平同期検出技術に関する。

映像信号のフォーマットについて様々な規格が定められており、映像表示装置には、これら様々なフォーマットの映像信号が入力される。映像表示装置において、入力映像信号を再生するために、水平同期検出をする必要があり、それについて、様々な手法が提案されている。

特許文献１は、同期信号成分に対してパルス周期とパルス幅の検出を行い、検出したパルス周期が水平同期信号の周期であり、かつ検出したパルス幅が水平同期信号のパルス幅であることを条件に検出信号を出力する水平同期検出手法を開示している。この手法は、入力映像信号の水平同期信号のパルス周期とパルス幅が予め知られている場合において有効である。

特許文献２に開示された水平同期検出手法は、同期信号成分から、所定のパルス幅（水平同期信号のパルス幅）と同じパルス幅を有するパルスの周期を検出すると共に、検出したパルス周期の平均値を求める。そして、検出したパルス周期と平均値との差分が所定の値より小さいことを条件に検出信号を出力する。この手法は、入力映像信号の水平同期信号のパルス幅が予め知られている場合に、同期信号として検出するパルスの幅を制限することによりノイズを排除することができる。

特許文献３に開示された手法は、映像信号から分離した同期信号成分のパルス幅を計測し、このパルス幅が所定の基準範囲内にあるパルスを水平同期信号として出力する。また、同期信号成分の周波数を計測し、計測した周波数に基づいて映像信号の種類を判別し、映像信号の種類に応じてパルス幅の基準範囲を変更する。この手法は、特許文献２の手法と基本的に同様であるが、映像信号の種類を判別し、その種類に応じてパルス幅の基準範囲を変更することによって、水平同期信号のパルス幅が予め知られていなくても特許文献２の手法を適用できる。

特許文献４は、水平同期検出の際に、水平同期信号の周波数に応じた周期のマスク信号を発生させてノイズ成分をマスクすると共に、検出されるべき同期信号パルスが検出されなかったときに、マスク信号の位相を調整する手法を開示している。この手法は、ノイズ成分をマスクしながら、マスク信号の位相ずれに起因する水平同期信号パルスの検出不能を防ぐことができる。

特許文献５は、同期信号成分に対してパルス周期の測定を行い、その測定の結果に基づいて同期信号成分をマスクする領域を調整する手法を開示している。この手法は、水平同期信号の周波数が予め知られていない場合においても水平同期信号の検出が可能であると共に、等価パルスを同期信号パルスとして検出してしまうことを防ぐことができる。
特開平１１−２３９２８１号公報 特開昭６１−７０８６１号公報 特開２００４−２１５００４号公報 特開２００２−３００４２４号公報 特許第３０２８５２５号公報

近年、映像信号の種類が増加し、映像信号の水平同期信号のパルス周期とパルス幅も様々である。そのため、入力映像信号のパルス周期やパルス幅が予め知られてない場合が多く、このような場合にも水平同期検出を正確に行うことが要求される。

特許文献１による手法は、入力映像信号の水平同期信号のパルス周期とパルス幅が予め知られていないと適用できない。

特許文献２による手法は、水平同期信号のパルス幅と同一の幅を有するパルスのみを検出すると共に、検出したパルスの平均周期を、当該パルスが真の同期パルスであるか否かを判断するための基準としている。水平同期信号にオーバーシュートまたはアンダーシュートがあるときに、パルス幅を正確に検出できないことが生じるため、検出するパルスの幅を制限しても、ノイズの排除が困難である。また、ノイズの幅が水平同期信号のパルス幅との差が小さい場合にも、パルス幅の限定によりノイズを除去することができない。パルス幅によるノイズの排除ができないと、判断基準となる平均周期も、ノイズに影響されてしまい、正しい検出結果を得ることができないという問題がある。

特許文献３についても同様である。さらに、特許文献３の手法の場合、映像信号の種類を判別してそれに応じてパルス幅の基準範囲を変更しているが、ノイズを含んだ状態での映像信号の判別は困難であるため、異なった種類に判別してしまい、パルス幅の基準範囲を適切ではない値に変更してしまう恐れがある。

特許文献４の手法は、入力映像信号の水平同期信号の周波数が知られている必要がある。

特許文献５の手法は、同期信号成分におけるパルスの周期を測定してそれに基づいてマスク領域を調整しているため、周期の測定時にノイズの除去処理をしていないので、周期の測定結果がノイズに影響されてしまい、水平同期検出を正しくできない恐れがある。

本発明の一つの態様は、水平同期検出装置である。この水平同期検出装置は、パルス検出部と、同期パルス判定部と、平均周期取得部と、基準周期修正部とを備える。

パルス検出部は、水平同期信号におけるパルスを検出すると共に、検出したパルスの発生周期を取得する。

同期パルス判定部は、発生周期が基準周期の誤差許容範囲内であることを満たすパルスを同期パルスとして判定する。

平均周期取得部は、同期パルスの発生周期を平均して平均周期を得る。

基準周期修正部は、発生周期と平均周期との差が所定の許容範囲を超える同期パルスの発生頻度が所定の閾値を越えることを条件に、平均周期に近づくように基準周期を修正することと、狭くなるように基準周期の誤差許容範囲を修正することのいずれか一方または両方を行う。

なお、上記装置を方法やシステム、プログラムとして表現したものも、本発明の態様として有効である。

本発明の技術によれば、水平同期信号の周期が知られていない場合においても水平同期検出を正しく行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる水平同期検出装置１００を示す。水平同期検出装置は、入力映像信号から分離された垂直同期信号ＳＡと水平同期信号ＳＢが入力され、パルス検出部１１０と、同期パルス判定部１２０と、基準周期修正部１３０と、基準パルス幅修正部１４０と、平均周期取得部１５０と、平均パルス幅取得部１６０を備える。

パルス検出部１１０は、エッジ検出部１１２と、周期検出部１１４と、パルス幅検出部１１６を備え、水平同期信号ＳＢにおけるパルスを検出すると共に、検出したパルスの発生周期（以下単に周期ともいう）とパルス幅を取得する。具体的には、エッジ検出部１１２は、水平同期信号ＳＢにおけるエッジの立ち上がりと立ち下がりを検出して周期検出部１１４とパルス幅検出部１１６にそのタイミングを通知すると共に、立ち下がりを検出した際にＨｉレベルを同期パルス判定部１２０の後述する論理積回路１２６に出力する。周期検出部１１４は、直前のパルスの立ち下がりのタイミングと今回の立ち下がりのタイミング間の時間を例えばシステムクロックで計数することによりパルス周期を検出し、検出したパルス周期を同期パルス判定部１２０の後述する周期判定部１２２に出力する。パルス幅検出部１１６は、立ち上がりと立ち下がり間の時間を例えばシステムクロックで計数することにより今回のパルスのパルス幅を検出して同期パルス判定部１２０の後述する幅判定部１２４に出力する。

同期パルス判定部１２０は、パルス検出部１１０が検出したパルスが同期パルスであるか否かを判定するものであり、周期判定部１２２と、幅判定部１２４と、論理積回路１２６を備える。周期判定部１２２は、周期検出部１１４からの周期と、予め設定された基準周期とを比較し、周期検出部１１４からの周期と、基準周期との差が誤差許容範囲以内であればＨｉレベルを論理積回路１２６に出力し、そうではなければＬｏｗレベルを論理積回路１２６に出力する。幅判定部１２４は、パルス幅検出部１１６からのパルス幅と、予め設定された基準パルス幅とを比較し、パルス幅検出部１１６からのパルスと、基準パルス幅との差が誤差許容範囲以内であればＨｉレベルを論理積回路１２６に出力し、そうではなければＬｏｗレベルを論理積回路１２６に出力する。論理積回路１２６は、エッジ検出部１１２と、周期判定部１２２と、幅判定部１２４の出力を入力し、この３つの出力が共にＨｉレベルである場合に、同期検出信号であるＨｉレベルを出力する。

すなわち、同期パルス判定部は、パルス検出部１１０が検出したパルスのうち、周期と基準周期との差が誤差許容範囲内であり、かつパルス幅と基準パルス幅との差が誤差許容範囲内であるパルスのみを同期パルスとして判定している。

平均周期取得部１５０は、第１の積算部１５２と第１の除算部１５４を備え、同期パルス判定部１２０が同期パルスに判定したパルスの周期の平均値（平均周期）を求める。具体的には、第１の積算部１５２は、周期検出部１１４と論理積回路１２６の出力を入力し、論理積回路１２６からＨｉレベルが出力されるときに周期検出部１１４が検出した周期を積算する。第１の除算部１５４は、第１の積算部１５２の出力と垂直同期信号を入力し、垂直同期信号が発生するタイミングで、第１の積算部１５２による積算結果を、垂直同期信号発生間隔における積算回数で除算することによって同期パルスの平均周期を取得する。第１の除算部１５４は、このようにして得られた平均周期を基準周期修正部１３０の後述する周期誤差判定部１３２に出力する。

平均パルス幅取得部１６０は、第２の積算部１６２と第２の除算部１６４を備え、同期パルス判定部１２０が同期パルスに判定したパルスのパルス幅の平均値（平均パルス幅）を求める。具体的には、第２の積算部１６２は、パルス幅検出部１１６と論理積回路１２６の出力を入力し、論理積回路１２６からＨｉレベルが出力されるときにパルス幅検出部１１６が検出したパルス幅を積算する。第２の除算部１６４は、第２の積算部１６２の出力と垂直同期信号を入力し、垂直同期信号が発生するタイミングで、第２の積算部１６２による積算結果を、垂直同期信号発生間隔における積算回数で除算することによって同期パルスの平均パルス幅を取得する。第２の除算部１６４は、このようにして得られた平均パルス幅を基準パルス幅修正部１４０の後述する幅誤差判定部１４２に出力する。

基準周期修正部１３０は、周期誤差判定部１３２と、周期安定度判定部１３４と、修正回数確認部１３６と、修正実行部１３８を備える。

周期誤差判定部１３２は、周期検出部１１４、論理積回路１２６、および平均周期取得部１５０の出力を入力し、同期パルスとして判定されたパルスの周期と、平均周期取得部１５０が取得した前フィールドの平均周期とを比較し、それらの差分が所定の許容範囲例えば平均周期の±１／３２以内であるか否かを確認する。周期誤差判定部１３２は、このような確認をすると共に、１フィールド期間において、上記差分が許容範囲外である同期パルスの発生回数と、許容範囲内である発生回数とをそれぞれ積算する。

周期安定度判定部１３４は、周期誤差判定部１３２の積算結果と垂直同期信号を入力し、垂直同期信号が発生するタイミングで、上記差分が許容範囲外になる頻度を確認することによって同期パルスの周期の安定度を判定する。具体的には、周期安定度判定部１３４は、周期誤差判定部１３２が得た２つの積算結果を比較し、上記差分が許容範囲内である回数が、上記差分が許容範囲外である回数に応じた閾値例えば許容範囲外である回数の１．２５倍以上である場合には、同期パルスの周期が安定しているとし、そうではなかった場合には、同期パルスの周期が安定していないとして、判定結果を修正回数確認部１３６に出力する。

周期安定度判定部１３４が同期パルスの周期が安定していると判定した場合、周期判定部１２２が同期パルスであるか否かを判定するのに用いる基準周期および基準周期の許容範囲が現在の水平同期信号に合っていると考えられる。逆に、周期安定度判定部１３４が同期パルスの周期が安定していないと判定した場合、周期判定部１２２が同期パルスであるか否かを判定するのに用いる基準周期が現在の水平同期信号に合っていないか、または誤差許容範囲が広すぎてノイズを取得しやすい状態であることが考えられ、基準周期と誤差許容範囲のいずれか一方または両方を修正することによって、真の同期パルスのみを検出するようにできる。修正に当たり、基準周期については平均周期に近づくように例えば現在の基準周期と平均周期の中間値に基準周期を修正し、誤差許容範囲については狭めるように修正すればよい。なお、基準周期と誤差許容範囲の一方のみを修正するか両方を修正するか、両方を修正するときの順位などについては、用途などに応じてシステムの設計者に委ねるが、通常、誤差許容範囲が十分狭く設定されていることを考慮し、基準周期の修正を優先させることが好ましい。例として、本実施の形態では基準周期のみを修正する。

修正実行部１３８は、周期安定度判定部１３４により周期が安定していないと判定され、かつ修正回数確認部１３６により基準周期の修正回数が所定回例えば４回以下であると確認されたことを条件に、周期判定部１２２が用いる基準周期を平均周期に近づくように修正する。なお、詳細については後述するが、修正回数確認部１３６により基準周期の修正回数が所定回に達したことを確認した際に、基準パルス幅修正部１４０による基準パルス幅の修正がなされる。それに伴い、修正実行部１３８は、周期判定部１２２が用いる基準周期を初期値に戻す。

修正回数確認部１３６は、基準周期が初期値から修正された回数をカウントすると共に、周期安定度判定部１３４から「同期パルスの周期が安定しない」である判定がなされたときに、カウントした回数が４回に達している場合に、基準周期を初期値に戻すことを指示する信号を修正実行部１３８に出力すると共にカウント値をゼロにリセットする。また、修正回数確認部１３６は、基準周期を初期値に戻す指示を修正実行部１３８にする際に、基準パルス幅の修正指示を基準パルス幅修正部１４０の後述する幅安定度判定部１４４に出力する。

基準パルス幅修正部１４０は、幅誤差判定部１４２と、幅安定度判定部１４４と、修正回数確認部１４６と、修正実行部１３８を備える。

幅誤差判定部１４２は、パルス幅検出部１１６、論理積回路１２６、および平均パルス幅取得部１６０の出力を入力し、同期パルスとして判定されたパルスの幅と、平均パルス幅取得部１６０が取得した前フィールドの平均パルス幅とを比較し、それらの差分が所定の許容範囲例えば平均パルス幅の±１／８以内であるか否かを確認する。幅誤差判定部１４２は、このような確認をすると共に、１フィールド期間において、上記差分が許容範囲外である同期パルスの発生回数と、許容範囲内である発生回数とをそれぞれ積算する。

幅安定度判定部１４４は、幅誤差判定部１４２の積算結果と、基準周期修正部１３０の修正回数確認部１３６からの修正指示を入力とし、修正回数確認部１３６から修正指示を受信した際に、上記差分が許容範囲外になる頻度を確認することによって同期パルスのパルス幅の安定度を判定する。具体的には、幅安定度判定部１４４は、幅誤差判定部１４２が得た２つの積算結果を比較し、上記差分が許容範囲内である回数が、上記差分が許容範囲外である回数に応じた閾値例えば許容範囲外である回数の１．２５倍以上である場合には、同期パルスのパルス幅が安定しているとし、そうではなかった場合には、同期パルスのパルス幅が安定していないとして、判定結果を修正回数確認部１４６に出力する。

幅安定度判定部１４４による判定結果の意味は周期安定度判定部１３４による判定結果の意味と同じであるので、ここで詳細な説明を省略する。また、基準パルス幅修正部１４０は、基準周期修正部１３０と同様に、基準パルス幅と誤差許容範囲のいずれか一方のみか両方を修正するか両方を修正するものとすることができ、基準パルス幅の修正を優先させることが好ましい。例として、本実施の形態では基準パルス幅のみを修正する。

修正実行部１４８は、幅安定度判定部１４４によりパルス幅が安定していないと判定され、かつ修正回数確認部１４６により基準パルス幅の修正回数が所定回例えば４回以下であると確認されたことを条件に、幅判定部１２４が用いる基準パルス幅を平均パルス幅に近づくように修正する。

修正回数確認部１４６は、基準周期修正部１３０における修正回数確認部１３６からの修正指示後に行った基準パルス幅の修正回数をカウントすると共に、幅安定度判定部１４４から「同期パルスの幅が安定しない」である判定がなされたときに、カウントした回数が４回に達していない場合には修正指示を修正実行部１４８に出力し、カウントした回数が４回に達した場合には修正指示を出力しない。

このようにして、基準周期修正部１３０は、周期が安定するまで基準周期を修正し、修正回数が所定回に達しても周期が安定しない場合には、基準周期を初期値に戻す。それに伴い、基準パルス幅修正部１４０は、基準パルス幅を修正する。そして、基準周期修正部１３０は、基準パルス幅が修正された状態で基準周期を修正する。このようなループによって、基準周期と基準パルス幅は、現在の水平同期信号に合致するようになり、入力映像信号の水平同期信号の周期とパルス幅のいずれも知られていなくても、水平同期検出を正しく行うことができる。

本実施の形態において、基準周期修正部１３０は、基準周期の修正を繰り返すことによって、基準幅が合っている場合には短時間で周期を安定させることができる。また、基準周期の修正を所定回繰り返しても周期が安定しない場合に、基準周期を初期値に戻して基準パルス幅を変更してから基準周期の修正を行うことによって、更新後の基準パルス幅に合わせて基準周期を再度修正し、基準パルス幅が合っていない場合にも対応可能である。

水平同期検出を行う際に、検出するパルスの幅を制限することによってノイズを除去する従来の手法では、ノイズの除去が困難である。一方、検出するパルスの周期を制限することによってノイズを除去することは、水平同期信号のパルスの周期が知られていなければ従来ではできなかった。本実施の形態の水平同期検出装置１００は、水平同期信号のパルスの周期を知らなくても、検出した同期パルスの周期の安定度に応じて基準周期を修正することによって、検出するパルスの周期を制限することができ、良好なノイズ除去効果を得ることができる。また、基準周期の修正のみでは同期パルスの周期が安定しない場合には、基準パルス幅を修正した上で基準周期を合わせることによって、パルスの発生周期、パルス幅が如何なるものである水平同期信号に対しても、水平同期検出を正しく行うことができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、水平同期検出装置１００において、平均周期取得部は１５０が、フィールド期間における同期パルスの発生周期の平均値を平均周期として算出しているため、第１の積算部１５２と第１の除算部１５４は必要である。時定数が１フィールド程度の無限インパルス応答フィルタ（ＩＩＲフィルタ）で平均周期取得部１５０を構成してもよい。こうすることによって、回路規模を小さく抑制することができる。
平均パルス幅取得部１６０についても同様である。

また、周期安定度判定部１３４により同期パルスの周期が安定したと判定されれば、その後の所定期間例えば数フィールドの間に基準周期修正部１３０の動作を停止するようにしてもよい。同期パルスの周期が安定することは、基準周期と基準パルス幅並びにそれらの誤差許容範囲が現在の水平同期信号に合致していることを示しており、また、水平同期信号が急変することはごく希であるので、数フィールドの期間内に基準周期と基準パルス幅の調整をしなくても水平同期検出を正しく行うことができる。こうすることによって、電力消費の削減や、処理時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施の形態にかかる水平同期検出装置を示す図である。

符号の説明

１００ 水平同期検出装置
１１０ パルス検出部
１１２ エッジ検出部
１１４ 周期検出部
１１６ パルス幅検出部
１２０ 同期パルス判定部
１２２ 周期判定部
１２４ 幅判定部
１２６ 論理積回路
１３０ 基準周期修正部
１３２ 周期誤差判定部
１３４ 周期安定度判定部
１３６ 修正回数確認部
１３８ 修正実行部
１４０ 基準パルス幅修正部
１４２ 幅誤差判定部
１４４ 幅安定度判定部
１４６ 修正回数確認部
１４８ 修正実行部
１５０ 平均周期取得部
１５２ 第１の積算部
１５４ 第１の除算部
１６０ 平均パルス幅取得部
１６２ 第１の積算部
１６４ 第２の除算部

Claims (8)

1. 水平同期信号におけるパルスを検出すると共に、検出したパルスの発生周期を取得するパルス検出部と、
   発生周期が基準周期の誤差許容範囲内であることを満たす前記パルスを同期パルスとして判定する同期パルス判定部と、
   前記同期パルスの発生周期を平均して平均周期を得る平均周期取得部と、
   発生周期と前記平均周期との差が所定の許容範囲を超える同期パルスの発生頻度が所定の閾値を越えることを条件に、前記平均周期に近づくように前記基準周期を修正することと、狭くなるように前記基準周期の誤差許容範囲を修正することのいずれか一方または両方を行う基準周期修正部とを備えることを特徴とする水平同期検出装置。
2. 前記パルス検出部は、検出したパルスのパルス幅も取得し、
   前記同期パルス判定部は、発生周期が基準周期の誤差許容範囲内であり、かつパルス幅が基準パルス幅の誤差許容範囲内であることを満たす前記パルスを同期パルスとして判定することを特徴とする請求項１に記載の水平同期検出装置。
3. 前記基準周期修正部による修正が所定回数なされた後に前記発生頻度が前記所定の閾値を超えたときに、前記基準パルス幅および／または前記基準パルス幅の誤差許容範囲を修正する基準パルス幅修正部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の水平同期検出装置。
4. 前記同期パルスのパルス幅を平均して平均パルス幅を得る平均パルス幅取得部をさらに備え、
   前記基準パルス幅修正部は、パルス幅と前記平均パルス幅との差が所定の許容範囲を超える同期パルスの発生頻度が所定の閾値を越えることを条件に、前記平均パルス幅に近づくように前記基準パルス幅を修正することと、狭くなるように前記基準パルス幅の誤差許容範囲を修正することのいずれか一方または両方を行うことを特徴とする請求項３に記載の水平同期検出装置。
5. 前記平均パルス幅取得部は、無限インパルス応答フィルタで構成されることを特徴とする請求項４に記載の水平同期検出装置。
6. 前記基準周期修正部は、前記基準周期修正部による修正が所定回数なされた後に前記発生頻度が前記所定の閾値を超えたときに、修正された基準周期および／または基準周期の誤差許容範囲を初期値に戻すことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の水平同期検出装置。
7. 前記平均周期取得部は、無限インパルス応答フィルタで構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の水平同期検出装置。
8. 前記基準周期修正部は、同期パルスの発生周期と平均周期との差が所定の許容範囲以内になったときに、所定期間動作を停止することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水平同期検出装置。

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