JP5185212B2 - 色信号処理回路 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＡＬ及びＮＴＳＣ方式の放送信号を受信する受信機等に好適な色信号処理回路に関する。

従来、アナログテレビジョン放送の受信装置においては、アナログ放送信号を、選局回路及び中間周波処理回路により復調して、複合ビデオベースバンド信号（ＣＶＢＳ信号）を得ている。この復号ビデオベースバンド信号が色信号処理回路に供給されて色復調が行われる。

従来の色信号処理回路は、入力された複合ビデオベースバンド信号をＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換する。色信号処理回路中の色信号復調回路は、デジタル信号に変換された複合ビデオベースバンド信号に対して、Ａ／Ｄ変換器において用いられるクロック信号と同じクロック信号に基づくキャリアを用いたＡＭ復調処理によって、色差信号を得るようになっている。

なお、特許文献１においては、映像信号をデジタル信号とするときのサンプリングクロックの周波数及び位相の調整を自動化する装置についての提案がある。

ここで、受信機に入力されるアナログテレビジョン信号として十分なレベルがある場合には特に問題はないが、電波の受信強度が弱くアナログテレビジョン信号全体の振幅が小さい場合がある。この場合において、色信号復調回路で復調した色差信号に基づく画像を映出すると、画面上に縞模様が見えることがあり、映像品位が低くなるという問題があった。

特開２０００−１５６７９５号公報

本発明の一態様の色信号処理回路は、クロックを用いてアナログテレビジョン信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されたテレビジョン信号を色復調する色信号復調回路と、前記Ａ／Ｄ変換器が用いるクロックを発生するクロック発生部と、前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数と前記アナログテレビジョン信号の垂直同期信号周波数とに基づいて、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御する周波数制御部と、を具備し、前記周波数制御部は、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に含まれる折り返された高調波成分と前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数との周波数差が、前記アナログテレビジョン信号の垂直同期信号周波数の１／２の奇数倍となるように、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御するものである。

本発明の一態様の色信号処理回路は、クロックを用いてアナログテレビジョン信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されたテレビジョン信号を色復調する色信号復調回路と、前記Ａ／Ｄ変換器が用いるクロックを発生するクロック発生部と、前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数と前記アナログテレビジョン信号の垂直同期信号周波数とに基づいて、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御する周波数制御部と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、信号レベルに拘わらず縞模様が表示されることを防止して映像品位を向上させることができるという効果を有する。

本発明の第１の実施の形態に係る色信号処理回路を示すブロック図。 縦縞の発生原因を説明するための説明図。 不要信号成分による斜め縞が発生している状態を示す説明図。 不要信号成分による斜め縞を見かけ上消去した状態を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る色信号処理回路を示すブロック図である。

先ず図２の説明図を参照して縦縞の発生原因について説明する。

一般的には、色信号処理はデジタル化されており、色信号処理回路に入力されたアナログの複合ビデオベースバンド信号（ＣＶＢＳ信号）は、Ａ／Ｄ変換によってディジタル信号に変換された後、色信号復調回路に供給される。ところが、Ａ／Ｄ変換に際して発生する折り返し歪が色信号帯域に混入することがある。

例えば、ＰＡＬ方式の場合には、Ａ／Ｄ変換された色信号は、４．４３３６１８７５ＭＨｚに色副搬送波周波数（ｆｓｃ）が位置し、ＡＭ変調されている。Ａ／Ｄ変換された色信号には、基本波信号の他に、周波数が２ｆｓｃ，３ｆｓｃ，・・・の高調波が含まれる。そして、この高調波成分は、Ａ／Ｄ変換時の折り返し歪によって、サンプリング周波数の１／２の周波数を中心に周波数配置が折り返す。

図２はサンプリング周波数を２７ＭＨｚに設定した場合のＡ／Ｄ変換による量子化出力を矢印にて示している。サンプリング周波数の１／２の周波数である１３．５ＭＨｚ以上の周波数成分は、０〜１３．５ＭＨｚの帯域に折り返される。例えば、周波数が４ｆｓｃ（約１７．７ＭＨｚ）の高調波は、１３．５−（４ｆｓｃ−１３．５）＝約９．３ＭＨｚの周波数位置に折り返されることになる。同様に、周波数が５ｆｓｃ（約２２．２ＭＨｚ）の高調波は、１３．５−（５ｆｓｃ−１３．５）＝約４．８３２ＭＨｚの周波数位置に折り返されることになる。

即ち、５ｆｓｃの高調波成分は、折り返されて、伝送された色信号の帯域内に入ってしまう。このようなＡ／Ｄ変換後の量子化出力は、色信号復調回路によって、色副搬送波周波数のキャリアを用いてＡＭ復調される。従って、色復調出力には、本来必要な色差信号の外に、５次高調波が復調された成分（４．８３２−ｆｓｃ）、つまり約４００ＫＨｚの不要信号が含まれる。このような、高調波歪と色副搬送波とのビート成分が、画面上では色の縞となって現れる。なお、色信号対域内に入る高調波成分の次数は、サンプリング周波数によって異なる。

一般的に、Ａ／Ｄ変換に際して、入力のダイナミックレンジに対して入力信号の振幅が比較的小さい場合には、入力信号の高調波歪成分の影響が大きくなることが知られている。つまり、入力信号の振幅が比較的小さい場合には、入力信号に対する高調波歪成分のレベルが比較的大きく、顕著な画質劣化が生じる。色信号出力に含まれる不要信号は、その後の処理では必要な色差信号との区別がつかないことから、除去が困難である。

次に、図３及び図４の説明図を参照して、本実施の形態における不要信号による斜め縞の除去方法について説明する。図３は不要信号成分による斜め縞が発生している状態を示し、図４は不要信号成分による斜め縞を見かけ上消去した状態を示している。図３及び図４は四角の枠で連続する各フィールドを示し、枠内の複数の細長い枠は、フィールド内の各ラインを示している。

図３及び図４はいずれも連続する３つのフィールドｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の各ラインにおいて、不要信号と色副搬送波とのビート成分が明（無地部）暗（斜線部）となって表示されている。そして、図３においては、各フィールドｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の同一ラインにおける明暗の位相が一致している。従って、画面上の同一位置においては、明部又は暗部が夫々時間的に連続し、複数のラインによる明暗によって、画面上に斜め縞が現れる。

これに対し、図４においては、各フィールドｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の同一ラインにおける明暗の位相が反転している。即ち、画面上の同一位置においては、フィールド毎に明暗が入れ替わっている。従って、画面上の同一位置においては、明部と暗部同士が打ち消し合って、画面上に斜め縞が現れることがない。例えば図４の画面上の画素Ａ点に注目すると、フィールド毎に不要成分による明暗が交番するようになっていれば、時間軸上では明暗が相殺される。

明暗による斜め縞は、不要信号である折り返された高調波成分と色副搬送波との差のビート成分によって発生する。ビート成分の周波数に基づいて明暗の周期が定まる。図４のように、フィールド毎に明暗を反転させるためには、ビート成分の周波数が垂直周波数の１／２の奇数倍であればよい。

ビート成分の周波数は色信号帯域内に混入した高調波成分の周波数と色副搬送波周波数とによって決定される。折り返された高調波成分の周波数位置はサンプリング周波数によって決定される。従って、ビート成分がフィールド毎に反転するように、折り返された高調波成分の周波数と色副搬送波周波数との差が、（垂直周波数／２）の奇数倍となるように、サンプリング周波数を設定することによって、ビート成分による斜め縞を、見かけ上、画面上に現れなくすることができる。

図１において、複合ビデオベースバンド信号（ＣＶＢＳ信号）等のアナログテレビジョン信号は、色信号処理回路１０を構成するＡ／Ｄ変換器１１及び同期分離回路１４に与えられる。この複合ビデオベースバンド信号は、アナログ放送信号を、選局回路及び中間周波処理回路により復調することによって得られる。

Ａ／Ｄ変換器１１は、後述するクロック信号発生回路１３からのクロックに基づいて、入力されたアナログテレビジョン信号をサンプリングして、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号は色信号復調回路１２に供給される。

色信号復調回路１２は、クロック信号発生回路１３からＡ／Ｄ変換器１１に供給されるクロックと同一クロックが与えられ、Ａ／Ｄ変換器において用いられるクロック信号と同じクロック信号に基づくキャリアを用いたＡＭ復調処理によって、色差信号を得るようになっている。

本実施の形態においては、クロック信号発生回路１３から、折り返された高調波成分の周波数と色副搬送波周波数との差を、（垂直周波数／２）の奇数倍とするためのクロックを発生させるようになっている。色副搬送波周波数は放送方式によって規定されている。しかしながら、信号ソース機器において色副搬送波周波数が変動することが考えられ、受信時に色副搬送波周波数を求めた方がよい。

色信号は、カラー映像信号にしか重畳されていない。また、色信号は不連続な信号であり、直接周波数カウンタ等を用いて計測することができない。しかし、アナログテレビジョン信号に含まれる水平同期信号周波数（fH）及び垂直同期信号周波数（fV）と色副搬送波周波数（fsc）との間に一定の関係がある。例えばＰＡＬ方式では、
ｆｓｃ＝（１１３５／４）×ｆＨ ＋ ｆＶ／２ …（１）
と定められている。

そこで、本実施の形態においては、入力されたアナログテレビジョン信号に含まれる同期信号に基づいて色副搬送波周波数を推測するようになっている。同期分離回路１４はアナログテレビジョン信号が与えられ、水平同期信号及び垂直同期信号の少なくとも一方を分離して同期信号周波数計測部１５に出力する。同期信号周波数計測部１５は、上記（１）式に基づいて、色副搬送波周波数ｆｓｃを求めて、色副搬送波周波数ｆｓｃ及び垂直同期信号周波数ｆｖを周波数制御部１６に出力する。

周波数制御部１６は、クロック信号発生回路１３を制御して、クロック信号の周波数を変化させることができるようになっている。例えば、クロック信号発生回路１３は、図示しない水晶発振器、ＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator（数値制御発振器））及びＰＬＬ回路等によって構成することができ、周波数制御部１６からの制御値に基づく発振周波数のクロックを発生することができるようになっている。

周波数制御部１６は、垂直同期信号周波数ｆｖが与えられ、折り返された高調波成分の周波数と色副搬送波周波数との差が、（垂直周波数／２）の奇数倍となるように、クロック信号発生回路１３からのクロックの発振周波数を制御する。

なお、周波数制御部１６における周波数制御の機能的な実現は、ハードウェアでも可能であるし、ソフトウェアでも可能である。

次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。

アナログテレビジョン信号は同期分離回路１４に与えられて同期分離される。同期分離回路１４からは水平同期信号及び垂直同期信号の少なくとも一方が分離されて同期信号周波数計測部１５に与えられる。同期信号周波数計測部１５は、同期分離回路１４の出力から上記（１）式に基づいて色副搬送波周波数を求める。同期信号周波数計測部１５からは色副搬送波周波数ｆｓｃ及び垂直同期信号ｆｖが周波数制御部１６に供給される。

周波数制御部１６は、アナログテレビジョン信号に対するＡ／Ｄ変換時に生じる折り返された高調波成分と色副搬送波周波数との差が、（垂直周波数／２）の奇数倍となるように、サンプリング周波数を決定し、クロック信号発生回路１３にその周波数での発振を指示する。これにより、クロック信号発生回路１３は、指示された発振周波数のクロックを発生してＡ／Ｄ変換器１１及び色信号復調回路１２に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１は入力されたアナログテレビジョン信号を、クロック信号発生回路１３からのクロックを用いてサンプリングしてデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号は色信号復調回路１２に与えられ、色信号復調回路１２はクロック信号発生回路１３からのクロックを用いて、Ａ／Ｄ変換器１１の出力を色復調し、色差信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１のＡ／Ｄ変換処理によって、アナログテレビジョン信号の高調波成分は折り返されて、色信号帯域内に含まれることがある。この場合には、色復調処理によって高調波成分も復調されてしまう。しかし、折り返された高調波成分と色副搬送波周波数との差のビート成分は、垂直周波数／２の奇数倍の周波数を保持しており、ビート成分による明暗は、画面上では全ての画素について各フィールド間で明暗の位相が反転する。即ち、ビート成分による明暗は、時間的に相殺され、画面上時間軸方向(つまり見かけ上)色縞を見えなくすることができる。

このように本実施の形態においては、折り返された高調波成分と色副搬送波周波数との差のビート成分が、垂直周波数／２の奇数倍の周波数となるように、サンプリングクロックを制御しており、画面上で、ビート成分による明暗によって画質が劣化することを防止することができる。

図５は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図５において、図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

放送局から放送されているアナログテレビジョン信号は、上記（１）式の周波数の比関係が保たれている。しかし、例えばケーブルテレビジョン放送やビデオレコーダにおける記録及び再生時等においては、上記（１）式の比関係が成立しなくなっていることがある。この場合には、同期信号を検出して色副搬送波周波数を求めただけでは、十分な効果が得られないことが考えられる。そこで、本実施の形態においては、色信号復調回路から色副搬送波周波数を検出するようになっている。

本実施の形態は、色信号復調回路１２に代えて色信号復調回路２１を採用した点が第１の実施の形態と異なる。一般的に、色信号処理回路においては、到来した色副搬送波に対してＡＭ復調するための復調キャリア再生を行うデジタルＰＬＬ回路を内蔵している。このＰＬＬ回路は、ＰＬＬ出力と色信号との位相差を検出するＡＰＣ（自動位相制御）動作を行うようになっており、到来した色副搬送波とＰＬＬ出力との周波数の差分検出を行う共に、ＰＬＬ出力を色副搬送波周波数にロックさせる。つまり、一般的な色信号処理回路に含まれるＰＬＬ回路から、引き込み周波数誤差の情報を取得することができる。

色信号復調回路２１は、色信号復調回路１２と同様に、Ａ／Ｄ変換器１１の出力に対して色復調処理して色差信号を出力することができる。また、色信号復調回路２１は色副搬送波周波数検出部２１ａを備えており、色副搬送波周波数検出部２１は、引き込み周波数誤差の情報に基づいて、入力されたアナログテレビジョン信号に含まれる色副搬送波の周波数を検出して、色副搬送波周波数ｆｓｃを周波数制御部１６に出力するようになっている。

また、同期信号周波数計測部１５からは垂直同期信号ｆｖが求められて周波数制御部１６に供給される。なお、水平同期信号周波数ｆｈと垂直同期信号周波数ｆｖとは放送方式に規定された関係を有しているので、同期信号周波数計測部１５は、垂直同期信号ｆｖに代えて水平同期信号ｆｈを求めて周波数制御部１６に与えるようにしてもよい。

周波数制御部１６は、色副搬送波周波数ｆｓｃ及び垂直同期信号周波数ｆｖが与えられ、第１の実施の形態と同様に、折り返された高調波成分の周波数と色副搬送波周波数との差が、（垂直周波数／２）の奇数倍となるように、クロック信号発生回路１３からのクロックの発振周波数を制御する。

他の構成及び作用は第１の実施の形態と同様である。

このように本実施の形態においては、入力されるアナログテレビジョン信号に上記（１）式の周波数関係が存在しない場合でも、確実に色副搬送波周波数を求めることができる。これにより、本実施の形態においても、不要信号周波数と色副搬送波周波数との差のビート成分の周波数を垂直同期信号周波数ｆｖの１／２の奇数倍の周波数にすることができ、画面上において色縞を見えなくすることができる。

１０…色信号処理回路、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…色信号復調回路、１３…クロック信号発生回路、１４…同期分離回路、１５…同期信号周波数計測部、１６…周波数制御部。

Claims (4)

1. クロックを用いてアナログテレビジョン信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されたテレビジョン信号を色復調する色信号復調回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換器が用いるクロックを発生するクロック発生部と、
   前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数と前記アナログテレビジョン信号の垂直同期信号周波数とに基づいて、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御する周波数制御部と、
   を具備し、
   前記周波数制御部は、
   前記Ａ／Ｄ変換器の出力に含まれる折り返された高調波成分と前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数との周波数差が、前記アナログテレビジョン信号の垂直同期信号周波数の１／２の奇数倍となるように、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御することを特徴とする色信号処理回路。
2. 前記周波数制御部は、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に含まれる折り返された高調波成分が前記色信号の帯域に含まれる場合に、前記クロック発生部のクロックの周波数を制御することを特徴とする請求項１に記載の色信号処理回路。
3. 前記アナログテレビジョン信号に含まれる同期信号を分離する同期分離回路と、
   前記同期分離回路によって分離された同期信号の周波数を求める周波数計測部とを具備し、
   前記周波数制御部は、前記周波数計測部の出力に基づいて、前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の色信号処理回路。
4. 前記色信号復調回路は、前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数に関する情報を出力し、
   前記周波数制御部は、前記色副搬送波周波数に関する情報と前記アナログテレビジョン信号に含まれる同期信号の周波数に関する情報とに基づいて、前記アナログテレビジョン信号に含まれる色信号の色副搬送波周波数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の色信号処理回路。

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