JPH0210910A - フイルタのリンギング補償方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィルタのリンギング補償方法および装置に係
り、特にディジタル画像信号処理で用いられるディジタ
ルフィルタのリンギング補償に関する。

〔従来の技術〕

テレビジョン受像機の高精細化の気運が高まっている。

受信されたテレビジョン信号の高域情報を損なわずフィ
ルタリングしようとすると、遮断特性が急峻になり、入
力信号のエツジ部分のまわりにリンギングが生じる。こ
れが著しく再生画像の画質に妨害を与える。そこで、こ
のリンギングを取り除く種々の方法が考案されており、
たとえば、適応時にフィルタ特性を切換える方式や、メ
デイアンフィルタと呼ばれる非線形なフィルタなどが用
いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はいずれの方法も低域通過フィルタを用い
ることによりリンギングを小さくするもので、画像のエ
ツジ部分近傍の高域信号成分は極端に小さい振幅となっ
てしまい、精細度は低下し、ぼやけた画像となってしま
う欠点があった。エツジ近傍だけ低域通過フィルタに切
換える方法では精細度低下はエツジ近傍だけに限定され
るものの。

切換えに伴なう波形の不連続性による不自然さは残り、
やはり画質を低下させてしまう。

本発明の目的は、エツジ付近に発生するリンギング成分
のみを取除き、高精細な成分はそのまま通過させること
ができるリンギング補償方法及びその装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、目的とする対称係数フィルタ
とほとんど同じ振巾周波数特性をもち、かつ、非対称な
係数をもつフィルタと、もとの対称な係数をもつフィル
タを用い、入力信号のエツジを検出して、出力エツジの
前後でこれらのフィルタを切換える。

ＦＩＲフィルタの係数はインパルス応答そのものである
。したがってリンギングをなくすには、リンギングのな
いインパルス応答を得る必要がある。しかし、振１１Ｊ
特性の変更なしにこれを実現することは不可能である。

ところが、後述するように位相特性を変更することによ
り、非対称なリンギング特性を示すインパルス応答を作
ることは１丁能である。そこで振ＩＩＩ特性をほとんど
変えずに、位相特性を変更に、インパルス応答の前半分
あるいは後半分のリンギングを押えた非対称係数フィル
タを設計することができる。そこで、前リンギングおよ
び後リンギングを小さくした２つの非対称係数フィルタ
と対称係数フィルタを入力信号のエツジを検出した信号
により切換えれば、周波数特準をほとんど劣化させずに
リンギングをおさえたフィルタを実現することができる
。

〔作用〕

位相特性を変更することにより非対称インパルス応答が
得られることはエコーの理論（たとえば述井著″伝送回
路″ｐ、４９　３．７節、コロナ社発行１９８３年）に
より説明できる。これによると、振巾特性上の余弦波状
歪は主応答の時間前後に対称なエコーを生じ、位相特性
の正弦波状歪は主応答の時間前後に点対称なエコーを生
ずる。主応答とエコーとの時間差は周波数特性上の歪の
周期の逆数に等しい。

この理論を用いると、位相特性に振幅特性上の歪とほぼ
同じような形状、振巾の歪を与えると。

振幅特性歪による対称エコーと位相特性歪による点対称
なエコーが生ずることがわかる。また、これらを重ね合
せると、前あるいは後のエコーが消え１反対側のエコー
振＋ｌＪが２倍となった非対称な応答が得られる。

逆に、対称係数ＦＩＲフィルタのインパルス応答から主
応答（中央のピークを主応答とみなす）と後半分を除い
た前リンギング波形を主応答に対し点対称に展開したイ
ンパルス応答を作ると、これは位相特性にもとの対称係
数ＦＩＲフィルタの振１１」特性と同じような歪をもち
、振ｉ９特性は平坦な特性の点対称係数ＦＩＲフィルタ
となる。そこで、もとの対称係数ＦＩＲと点対称係数Ｆ
ＩＲの係数を加算、あるいは減算し、非対称係数ＦＩＲ
フィルタを構成することができる。

次に、以上のような過程で得られた非対称フィルタの振
幅特性がもとの対称フィルタとほとんど同じ特性である
ことを説明する。２ｎ＋１次ＦＩＲフィルタの伝達関数
を Ｈ（Ｚ）＝ａ−ｎ＋ａ−ｎ＋ｔｚ−１＋−＋ａｏｚ−”
　＋−＋ａｎｚ−”とする、インパルス応答の中心に対
して対称な時間位置にある係数ａｎ、ａ−ｎについて、
中心に対して対称な係数ａｎｅ＝−（ａｎ＋ａ−ｎ）、
点対称な係数ａ　ｎｏ”　　（ａ　−ｎ　　ａ　ｎ）を
用いると、Ｚ＝＝ｅ　　＝ｃｏｓωＴ＋ｊｓｉｎωＴ　
　であるからｚ”＋ｚ””＝　２ｃｏｇｎ　（１１Ｔ、
ｚ’−ｚ−＝　２ｓｉｎｎ　（１）Ｔとなる。したがっ
て、 すなわち、ＦＩＲの伝達関数は対称係数のみからなる部
分Ｈｅと点対称係数のみからなる部分Ｈｏに分離でき、
振巾特性２位相特性は各々。

で与えられる。（１）式かられかるように、Ｈｅに対し
てＨｏが３０％の大きさであれば、Ｈｌ＝ｌＨｅｌ−’
７〒π−Ｉ ＝　Ｉ　Ｈ（１１−（１，０４４） であり、非対称フィルタの振＋１３特性と対称フィルタ
の振＋ｉ特性の差は４％程度となる。

以上述べた方法により設計した非対称フィルタ係数およ
び振１］」周波数特性の１例を第３図および第４図に示
す。

第３図に示す非対称係数フィルタのインパルス応答は前
リンギングが０となっているが、係数を時間反転するこ
とにより後リンギングがＯとなつたインパルス応答を得
ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において１１〜ＩＮは遅延時間Ｔの遅延素子、２
０〜２Ｎは点対称係数掛算器、３ｏ〜３Ｎは対称係数掛
算器、４１〜４Ｎおよび５１〜５Ｎは加算器、６は入力
エツジ検出器、７は切換制御回路、８は掛算器、９は加
算器、１００は対称係数ＦＩＲフィルタ、２００は点対
称係数ＦＩＲフィルタである。第１図に示した実施例で
は前リンギング用。

後リンギング用の２つの非対称係数ＦＩＲフィルタをも
との対称係数ＦＩＲと点対称係数ＦＩＲによって実現し
たものである。入力信号は遅延素子列１１〜ＩＮに入力
され、ＩＪＩｓ本時間間隔Ｔごと遅延した信号を得、こ
れを対称係数フィルタ１００および点対称係数フィルタ
２００に入力される。

対称係数フィルタでは対称係数ａｏ”ａＮ（ａｔ＝ａｎ
−１）が掛けられて加算器５１〜５Ｎで累算され出力さ
れる。点対称係数フィルタでは点対称係数ｂ　ｏ”　ｂ
　ｓ（ｂ　ｓ　＝　　ｂ　Ｎ−１）が掛けられて加算器
４工〜４Ｎで累算され出力される。点対称係数フィルタ
出力は掛算器８で係数ｋが掛けられ、加算器９で対称係
数フィルタ出力と加算されて出力が得られる。係数には
Ｏ２＋１の値をとり、ｋ＝ｏのときは対称係数フィルタ
、ｋ；＋１のときは前リンギングが消去できる非対称係
数フィルタ、に＝−１のときは後リンギングが消去でき
る非対称係数フィルタとして動作する適応動作フィルタ
が得られる。このフィルタをリンギング補償装置として
動作させるためには出力信号のエツジ部に合せてフィル
タ切換を行なう必要がある。そこでエツジ検出器６によ
り入力エツジを検出し、これから切換制御袋Ｒ７により
フィルタ切換信号を作る。第２図に第１図の実施例の動
作波形図を示す、入力にステップ信号が印加されると、
対称係数フィルタ出力はインパルス応答の長さの１／２
の時間Ｔ遅延して立上るステップ応答が出力される。こ
の対称係数フィルタ出力にはリンギングが含まれている
。点対称係数フィルタからは点対称係数フィルタのイン
パルス応答を積分したステップ応答が出力される。入力
エツジ検出信号から図に示すようなフィルタ切換信号ｋ
を作り、これでフィルタ応答を切換える。出ガエツジの
前Ｔの期間は前リンギングを消去した応答を出力するた
めに＝＋１、出力エツジの後Ｔの期間は後リンギングを
消去した応答を出力するために＝−１とし、その他の期
間はに＝ｏとして対称フィルタ出力を出力する。

以上説明したごとく第１図の実施例によってリンギング
補償動作が行なわれる。第１図の実施例ではフィルタ係
数掛算器は２Ｎ＋２個必要となる。

これを対称あるいは点対称な係数が掛けられる遅延素子
出力同士をあらかじめ加算あるいは減算してから係数を
掛ける方法は従来良く知られており、この実施例にも同
じ方法が適用でき、掛算器個数が半分に減らせる。

第１図に示すリンギング補償装置の切換制御回路７の一
実施例を第５図に示す。第５図において６１〜６Ｎは遅
延素子、７０〜７Ｎは係数掛算器、８１〜８Ｎは加算器
、９０はリミタである。入力信号から検出されたエツジ
検出信号は遅延素子列６１〜６Ｎに入力されて、遅延時
間Ｔずつ遅延された信号を得る。これに掛算器７０〜７
Ｎで係数Ｃ。

〜Ｃ＋ｖを掛け、結果を加算器８１〜８Ｎで加算する。

係数Ｃ１は本体の対称係数ＦＩＲフィルタのインパルス
応答と同じ長さの点対称係数とし、前半分ですべて正の
値（あるいはすべて負の値でもよい）をとる、累算結果
はリミタ９０で振巾制限され、フィルタ切換制御信号に
とする。リミタ９０は両極性のリミタを用いる。にの値
は３値（０，＋１）としてもよいし、−１〜＋１の値を
連続してとるようにしてもよい。

入力のエツジ検出信号の頻度が小さいときは、フィルタ
切換は頻繁に行なう必要はないが、エツジ検出信号の頻
度が大きいときはフィルタ切換はフィルタ応答長よりも
短かい周期で行なう必要がある。このとき、上述した点
対称係数は応答の中心に対し単調増加する係数とする。

こうすることによりエツジ検出信号の中央でフィルタ切
換が行なえるようにできる。この場合の動作波形を第６
図に示す、入力波形から検出されたエツジ検出信号ｅ１
．ｅｚはフィルタ応答長より短かい間隔で入力される。

これに対しフィルタ係数を第６図のようにしておくと、
切換制御信号用フィルタの応答はｅｌに対する応答ｆ１
とｅｚに対する応答ｆ２゜の和となり、これをリミタに
通した出力は出力エツジの中央で切換る信号とな。こう
してリンギング検出が正しく行なえる。なお、第６図で
は、には３値となっているが、連続値としてもよい。

第５図において、エツジ検出信号は１ビツトでよいので
、遅延素子はシフトレジスタ、掛算器および加算器はＲ
ＯＭを用いて構成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フィルタの遮断特性をほとんど劣化す
ることなく、リンギングを除去することができる。従来
のフィルタ構成にリンギング補償のために追加する部分
はごく小規模のものであり、すべてディジタル処理であ
るので容易にＬＳＩ化することができ、ディジタルＴＶ
などで問題であったリンギングによる画質劣化を防止す
るのに非常に効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の動作波形図、第３図は本発明の原理である非対称係
数ＦＩＲフィルタのインパルス応答を示す図、第４図は
非対称係数ＦＩＲフィルタの振１周波数特性を示す図、
第５図は第１図の実施例におけるフィルタ切換制御回路
の一実施例を示す構成図、第６図は第５図の動作を説明
する波形図である。 １１〜ｌｓ、６ｘ〜６Ｎ−遅延素子、２０　”””　２
　Ｎ　Ｈ３。 〜３　Ｎｒ　７　ｏ　〜７　Ｎｔ　８　”・係数掛算器
、４１〜４Ｎ。 ５１〜５Ｎ、８１〜８Ｎ、９・・・加算器、６・・・エ
ツジ検出器、７・・・フィルタ切換制御回路、９０・・
・リミタ。 １００・・・対称係数ＦＩＲフィルタ、２００・・・点
対箒 凶 第 ■ ７４）レタＹ刀斗乃Ｗ１１−回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、時間対称な係数の有限インパルス応答ＦＩＲフィル
   タと、該対称係数ＦＩＲフィルタのインパルス応答の中
   心に対して時間点対称な係数を前記対称係数に加算した
   フィルタ係数をもち、前半分のリンギング振巾が小さく
   なつたインパルス応答をもつ第１の非対称係数ＦＩＲフ
   ィルタと、前記対称係数から前記点対称な係数を減算し
   たフィルタ係数をもち、後半分のリンギング振巾が小さ
   くなつたインパルス応答をもつ第２の非対称係数ＦＩＲ
   フィルタを設け、前記３つのフィルタに同一の入力信号
   を入力し、入力信号のエッジ部分を検出した信号から、
   フィルタ切換信号を形成し、上記フィルタ切換信号によ
   つて、出力信号のエッジ部分より上記対称係数ＦＩＲフ
   ィルタのインパルス応答長の半分の時間Ｔだけ前の期間
   には上記第１の非対称係数ＦＩＲフィルタの出力を選択
   し、上記出力信号のエッジ部分より前記Ｔだけ後の期間
   では上記第２の非対称係数ＦＩＲフィルタの出力を選択
   し、上記出力信号のエッジ部分より前記Ｔ以上離れた期
   間では前記対称係数ＦＩＲフィルタの出力を選択して出
   力することを特徴とするフィルタのリンギング補償方法
   。 ２、対称係数ＦＩＲフィルタのインパルス応答の時間長
   だけ複数の遅延索子を縦続接続した遅延素子列と、上記
   複数の遅延素子の夫々からの出力に時間対称な係数を掛
   ける係数掛算器と、上記係数掛算器出力を加算する加算
   器とで構成された対称係数ＦＩＲフィルタと、上記遅延
   素子列の各遅延素子出力にインパルス応答の中心に対し
   て時間点対称な点対称係数を掛ける点対称係数掛算器と
   、上記点対称係数掛算器の出力を加算する加算器とで構
   成された点対称数ＦＩＲフィルタと、上記遅延素子列の
   入力信号から信号のエッジを検出する検出回路と、上記
   検出回路の出力をフィルタ切換信号に変換するフィルタ
   切換制御回路と上記点対称係数ＦＩＲフィルタ出力に上
   記フィルタ切換信号に応じて対称係数ＦＩＲフィルタを
   選択するときは０、第１の非対称係数ＦＩＲフィルタを
   選択するときは＋１、第２の非対称係数ＦＩＲフィルタ
   を選択するときは−１を掛ける掛算器と、上記掛算器出
   力と上記対称係数ＦＩＲフィルタ出力を加算する加算器
   とを具備して構成したことを特徴とするフィルタのリン
   ギング補償装置。 ３、請求項第２記載のフィルタのリンギング補償装置に
   おいて、上記フィルタ切換制御回路が上記入力信号のエ
   ッジ部分を検出した信号を遅延する第２の遅延素子列と
   、上記第２の遅延素子列の各遅延素子出力に、対称係数
   ＦＩＲフィルタのインパルス応答の中心に対して時間点
   対称で、中心より前の期間ですべて正となる係数を掛算
   する係数掛算器と、上記係数掛算器出力を加算する加算
   器によつて構成とからなる対称係数ＦＩＲフィルタで構
   成されたことを特徴とするフィルタのリンギング補償装
   置。