JPH0215784A

JPH0215784A - ノイズ低減回路

Info

Publication number: JPH0215784A
Application number: JP63165304A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Mishima; 英俊三嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1990-01-19

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）この発明は、ＶＴＲ等の映像信号に含まれているノイズ
を低減するための回路に関する。

（従来の技術）第１３図は、ＶＴＲ等の映像信号再生系に設けられてい
る従来のノイズ低減回路の一例を示すブロック回路図、
第１４図はその各部の信号波形図である。図において、
（２１）はバイパスフィルタ（以下ｒＨＰＦＪという）
で、人力映像信号Ｓｔの高域成分Ｓｃを抽出する。（２
２）は減算器で、入力映像信号ＳｔからＨＰ　Ｆ　（２
１）の出力信号Ｓｃを減算して入力映像信号Ｓｉの低域
成分ｓｂをとり出す、　（２３）は振幅制限手段を構成
するリミッタ回路（以下、「リミッタ」という）でＨＰ
　Ｆ　（２１）の出力信号Ｓｃの振幅を制限して制限レ
ベル以上の信号成分を除去し、制限レベル以下の信号成
分は１以下の利得Ｂでレベル調整する。（２４）は減算
器で、ＨＰ　Ｆ　（２１）の出力信号Ｓｃからリミッタ
（２３）の出力信号Ｓｄを減算する。（２５）は係数器
で、減算器（２４）の出力信号Ｓｅに係数に１を乗算し
て所望の振幅値に調節する。（２６）は加算器で、減算
器（２２）の出力信号ｓｂと係数器（２５）の出力信号
に、・Ｓｅとを加算してノイズが低減された出力映像信
号ＳＯを合成する。

次に動作を説明する。

第１４図（ａ）は、ノイズを含んだ大振幅人力映像信号
Ｓｉのエツジ部の波形を示している。この入力映像信号
ＳｉからＨＰ　Ｆ　（２１）で抽出された第１４図（Ｃ
）に示す高域成分Ｓｃを減算器（２２）で減算すると、
第１４図（ｂ）に示すような入力映像信号ｓｉの低域成
分ｓｂが抽出される。他方、ＨＰ　Ｆ　（２１）で抽出
された高域成分Ｓｃはリミッタ（２３）に人力され、こ
こで制限レベル以上の大振幅人力は振幅制限されてノイ
ズを多く含んだ第１４図（ｄ）に示すような波形の小振
幅高域成分Ｓｄが抽出される。この小振幅高域成分Ｓｄ
を減算器（２４）によって高域成分Ｓｃから減算すると
、第１４図（ｅ）に示すようなリミッタ（２３）の制限
レベルより振幅の大きい部分の高域成分Ｓｅが抽出され
る。この高域成分Ｓｅは係数器（２５）で係数に１を乗
してレベル調整された後、加算器（２６）で低域成分ｓ
ｂと加算されて第１４図（ｆ）　に示すような全体とし
てノイズが低減された出力映像信号ＳＯに合成される。

つぎに、この従来例の周波数利得特性を、周波数伝達関
数を用いて説明する。

第１３図において、ＨＰ　Ｆ　（２１）の伝達関数Ｇｌ
（ｓ）は、時定数をＴ、ｊω＝Ｓとすると、と表わされ
る。

また、入力映像信号Ｓｉの伝達関数をＸ（ｓ）、出力映
像信号ＳＯの伝達関数をＹ　（ｓ）とし、リミッタ（２
３）の入出力の利得をり、係数器（２５）の係数をＫｌ
とすると、出力信号Ｙ　（ｓ）はＹ（ｓ）−Ｘ（ｓ）　（１−Ｇｌ（ｓ））＋Ｘ（ｓ）　
（Ｇ＋　（ｓ）　（１−Ｌ）に。

・・・（２）となり、人出力の伝達関数は。

（３）式に（１）式を代入してとなる。

上式から、分母の伝達関数の折点角周波数ω。１がとなり、入力信号の振幅に対して一定の値を示すのに対
し、分子の伝達関数の折点角周波数ω。２は、となり、人力信号の振幅に応じてリミッタ利得る。

第１５図はこの従来例の入力映像信号Ｓｔの振幅をパラ
メータとした周波数利得特性を示す図である。

今、係数器（２５）の係数に１が１の場合には、第１５
図（ａ）に示すような周波数利得特性となり、入力映像
信号Ｓｔが大振幅の場合は、リミッタ利得りの値が小さ
くなり、周波数特性は平坦に近くなる。他方、入力映像
１３号Ｓｔが小振幅の場合には、リミッタの利得りの値
が大きくなり、分子の伝達関数の折点角周波数ω。２が
高くなるため高域特性が減衰し、小振幅成分に多く含ま
れるノイズ成分が低減される。

次に、係数器（２５）の係数に１を１以上に設定すると
、第１５図（ｂ）のような利得特性となり、人力映像信
号ＳＬが大振幅場合には高域が強調される。従って係数
器（２５）の係数ＫｌをＫｌ＞１に設定して高域成分Ｓ
ｅを少し強調ぎみにすることにより、第１４図（ｆ）に
みられるように、エツジ直後のスミア等による波形の欠
落はある程度補償でき、ノイズ低減量は減少するが出力
映像信号Ｓｏのエツジ部の輪郭をくっきりとさせること
ができる。

また、逆に係数器（２５）の係数に、をに１く１に設定
した場合には、低域成分に高域成分が加算される量が少
ないため、エツジ直後の波形の欠落が大きくなって輪郭
部がぼけるが、ノイズの少ない出力映像信号Ｓｏが得ら
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のノイズ低減回路は、以上のように構成されている
ので、その出力映像信号Ｓｏは入力映像信号Ｓｔが大振
幅である場合には、出力映像信号ＳＯのエツジ直後にス
ミアが発生し、リミッタで振幅制限を受けている期間は
、ノイズが低減されずに残留するという問題点があった
。また第１４図（ａ）の入出力利得特性図からも明らか
なように、入力映像信号Ｓｉが比較的大振幅の場合には
、中域側から特性が劣化して波形再現性が損なわれ、逆
に人力映像信号Ｓｉがノイズを多く含む小振幅の場合に
は、ノイズ低減効果が中域にまで及ばないという欠点が
あり、また、高域成分を強調すると出力映像信号Ｓｏの
輪郭は補正できるが、ノイズ低減量が、減少するという
欠点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、入力映像信号Ｓｉが小振幅の時でも低域か
ら大きいノイズ低減効果が得られるとともに、大振幅の
時にエツジ直後のスミア及び残留ノイズを低減して波形
再現性を高めることのできるノイズ低減回路を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るノイズ低減回路は、人力信号を時間τず
つ２回遅延させる手段と、非線形回路で構成され、上記
人力信号、時間で遅延信号および時間２τ遅延信号を入
力として人力信号から信号去した信号をとり出す相関器
と、この出力信号を遅延時間が同じである上記遅延信号
から減算する第１の減算手段と、この出力信号の振幅を
制限した信号を上記遅延信号から減算する第２の減算手
段とを備えたものである。

（作用）は正の整数）を中心とする信号成分を除去した信号を出
力する。第１の減算手段は、入力信号から相関器の出力
信号を減算して相関器で除去された信号成分をとり出す
、振幅制限手段は、第１の減算手段の出力の振幅を制限
して当該減算信号に含まれているノイズ成分以外の信号
の振幅を制限する。第２の減算手段は、入力信号から振
幅制限手段の出力信号を減算し、入力信号からノイズ成
分が低減され、かつ、大振幅立上りエツジ部の波形が損
われていない出力信号を出力する。

（発明の実施例）以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、（１，）　、　（２）は遅延時間τの
広帯域遅延線、（３）は相関器、（１２）　、　（１４
）は減算器、（１３）はリミッタで、相関器（３）　は
、最大値選択回路（４）、（５）、（９）　、最小値選
択回路（６）　、　（７）　、　（８）加算器（１０）
および１／２減衰器（１１）で４＋’ｆ）成されている
。

次に動作について説明する。

第２図（ａ）は、ノイズを含んだ大振幅入力映像信号Ｓ
ｉ（以下、「信号Ｓｉ」という）のエツジ部の波形を示
している。この信号Ｓｔと、遅延線（１）によってだけ
遅延された信号Ｓｆと、遅延線（１）および（２）によ
り２τだけ遅延された信号Ｓｇとを相関器（３）に入力
する。第２図（ａ）に示す信号Ｓｉが入力された場合の
相関器（３）の出力信号Ｓｍは、第２図（ｂ）に示すよ
うに、ノイズが低減された信号となる。

次に、相関器（３）の出力信号Ｓｍが第２図（ｂ）に示
した様になる理由を説明する。

信号Ｓｔを時間関数Ｓ　１（ｔ）　とすると、遅延線（
１）によりτだけ遅延した信号Ｓｆは５ｉ（ｔ＋τ）、
遅延線（１）および（２）により２τだけ遅延した信号
Ｓｇは５ｔ（ｔ＋２τ）と表わせる。これらの信号Ｓ　
Ｌ　（ｔ）、Ｓ　ｉ　　（ｔ＋で）および５ｉ（ｔ＋２
で）が相関器（３）に入力されると、最大値選択回路（
４）は、信号Ｓｉおよび５ｔ（ｔ＋τ）のうち、大きい
方の信号値を選択して最小値選択回路（６）に入力し、
最大値選択回路（５）は、信号５ｉ（ｔ＋で）およびＳ
ｔ　（ｔ＋２で）のうち、大きい方の信号値を選択して
■１小値選択回路（６）に入力する。最小値選択回路（
６）は、人力された２つの信号値のうち、小さい方の信
号値を選択して加算器（ｌＯ）に人力する。他方、最小
値選択回路（７）は、信号ｓ　ｉ　（ｊ）およびＳ　（
ｔ＋τ）のうち、小さい方の信号値を選択して最大値選
択回路（９）に入力し、最小値選択回路（８）は、信号
５ｉ（ｔ＋で）およびＳｉ　（ｔ＋２で）のうち、小さ
い方の信号値を選択して最大値選択回路（９）に入力す
る。。最大値選択回路（９）は、人力された２つの信号
値のうち、大きい方の信号値を加算器（１０）に人力す
る。加算器（１０）は２つの人力信号値を加算して１／
２減衰器（１１）に入力し、１／２減衰器（１１）は信
号Ｓ　ｍ　（Ｌ）を出力する。この結果、相関？３（３
）の出力信号Ｓ　ｍ　（ｔ）は（７）式％式％今、信号Ｓｉ中のノイズ成分が、下記（８）式で表わさ
れる第３図（ａ）のような三角波信号であったとすると
、イｇ号Ｓｍは、第３図（ｂ）　に示すよう５ｉ（ｔ）（ただし、Ｎは正の整数）第３図（ａ）　、　（ｂ）の波形を比較すると、信号Ｓ
ｍは信号Ｓｉをリミッタに通した様な波形になる。

さらに、この振幅制限量は、ノイズ周期Ｔと、遅延線（
りおよび（２）における遅延量τに依存する量でなる。

第４図に（１／Ｔ）を横軸に信号Ｓｍの振幅■を縦軸に
とった振幅制限量と（１／Ｔ）との関係を示す。すなわ
ち、ノイズを三角波で表現すれば、その周期Ｔに依存し
た振幅制限をうけたノイズが相関器（３）の出力となる
。

他方、信号Ｓ　ｉ　（ｔ）として、下記の（９）式で表
わされる第５図（ａ）に示すような大振幅信号のエイ３
号ｓｍ（ｔ）は（７）式により第５図（ｂ）のように、
原信号Ｓｉよりてだけ遅れ、かつ立ち上がりのエツジ部
が第５図（Ｃ）のようになめらかにならずに、原信号Ｓ
ｔの波形がｔｎわれていない信号となる。

以上のことにより、ノイズ成分の周期りが中していれば
、相関器（３）の出力信号Ｓｍの波形は、第２図（ｂ）
に示すように、ノイズが抑圧され、τたけ遅れて信号と
なる。

したがって、減算器（１２）の出力信号Ｓｎは、第２図
（ｃ）に示すように、ノイズが第３図（ａ）に示す三角
波であったとぎは、第３図（ｂ）の破線で示す部分の信
号Ｓｎとなる。

この信号Ｓｎには、本来の信号成分も含まれているが、
この信号成分はノイズに比べて振幅が大きいので、リミ
ッタ（１３）を通すことで除去され、信号Ｓｐ　　（第
２図（ｄ）図示）は、ノイズ成分を多く含んだ信号とな
る。つぎに、この信号ＳＰは、減算器（１４）において
、τたけ遅れた信号Ｓｆから減算され、第２図（ｅ）に
示すノイズが低減された、元信号Ｓｉからでだけ遅れた
信号Ｓｑとなって出力される。

このように、遅延線（１）および（２）の遅延時間τを
、信号Ｓｉに含まれているノイズ成分の周期に対して適
当な値に設定することにより、大振幅映像信号の立ち上
がりエツジ部をなめらかにすることなく、ノイズ低減量
をふやすこと、およびエツジ直後のスミアを低減するこ
とかできる。

次に、上記実施例で用いた最大値選択回路（４）。

（５）　、　（９）　　および最小値選択回路（６）　
、　（７）　、　（８）の構成を説明する。

第６図は最大値選択回路で、カップリングのとれた２つ
のＮＰＮ）ランジスタをエミッタどうしを接続し、バイ
アスのＤＣ値を同じにとった構成で、信号は各トランジ
スタのベースから入力され、共通エミッタから出力され
る。共通エミッタは、２つのトランジスタのベースのう
ち、電位の高いもので支配されるため、２つの入力Ｅ。

Ｅ２のうちの電位の高い方が常に出力され、最大値を選
択する機能をもっている。

第７図は最小値選択回路で、カップリングのとれた２つ
のＰＮＰのトランジスタをエミッタどうし接続したもの
で、共通エミッタは２つのトランジスタの各ベースのう
ち、電位の低いもので支配されるため２つの人力Ｅ、、
Ｅ２のうちの電位の低い方が常に出力され、最小値を選
択する機１１目を持っている。この最大値および最小値
選択回路は、第６図および第７図に示した構成に限らず
、同じような特性をもつものであれば他の構成でも良い
。

又、ノイズ低減回路が全体的にディジタル回路で構成さ
れる場合は、ディジタル回路によって最大値最小値選択
回路を構成すれば良い、ディジタル回路では、最大値選
択回路はＡＮＤ素子、最小値選択回路はＯＲ素子で簡単
に構成できる。なお、同じ機能をもつであれば、他の素
子で構成してもよい・ことはいうまでもない。

次にこの発明の他の実施例を第８図に示す。図において
、第１図と同じ符号は同一部分を示しており、（１５）
は減算器、（１６）は加算器である。

今、第２図（ａ）のような波形の信号Ｓｉが入力された
とすると、相関器（３）から第２図（ｂ）の波形の信号
Ｓｍが出力され、減算器（１２）から第２図（Ｃ）の波
形の信号Ｓｎが出力されるところまでは第１図に示した
実施例と同じである。つぎに、減算器（１５）で、信号
Ｓｎから、リミッタ（１３）を通った信号ＳＰが減算さ
れ、この信号Ｓｒが相関器（３）の出力信号Ｓｍと加算
器（１６）で加算され、加算信号Ｓｔがノイズ低減信号
として出力される。

次に、この実施例の作用を説明する。入力信号Ｓｔが三
角波形で、周期Ｔが２でのときには、相関器（３）の出
カイ＝号ＳｍはＯとなることは、第４図に示したとおり
である。したがって、相関器（３）の出力信号Ｓｍには
、周期が２τ付近の信号成分は含まれていない。このた
め、人力映像信号Ｓｉに周期が２での信号成分が含まれ
ていると、この信号成分も除去されてしまうので、出力
信号Ｓｔの波形が損われることになる。

この実施例はこのような周期が２τ付近の信号成分の欠
落を軽減するためのものである。以下、第９図の信号波
形図を用いて説明する。

人力信号Ｓｉが第９図（ａ）のような周期２τの角波４
３号であると、相関器（３）の出力信号Ｓｍは、第９図
（ｂ）のように０レベルの信号となる。

減算器（１２）は、第９図（Ｃ）に示す信号Ｓｆから、
信号Ｓｍを減算するので、その減算出力Ｓｍは、信号Ｓ
ｆと同じ波形となる。つぎに、リミッタ（１３）は１３
号Ｓｎの振幅を制限した第９図（ｄ）　に示す信号Ｓｐ
を出力する。減算器（１５）は、信号Ｓｍから信号Ｓｐ
を減算した第９図（ｅ）に示す信号Ｓ「を出力する。こ
の信号Ｓｒは、周期２τのノイズ成分は含まず、かつ波
形は歪んでいるが周期２τのノイズ成分に比べて大振幅
である映像信号の成分を含んだ信号となる。この信号Ｓ
ｒは、加算器（１６）で、相関器（３）の出力信号Ｓｍ
と加算される。信号Ｓｍは、第２図（ｂ）　に示すよう
に、人力信号Ｓｔからでだけ遅れ、周期２τを中心とす
る信号成分が除かれた、立上りエツジ部が丸められてい
ない信号であるから、加算器（１６）の出力信号Ｓｔは
、人力信号Ｓｔからτだけ遅れた、ノイズ成分の軽減さ
れた信号となる。

また、第８図に示した回路は、相関器（３）を第１図の
実施例と同じものを用いているため、ノイズ低減に関す
る効果は同じである。

なお、上記２つの実施例では、いずれもリミッタ（１３
）を用いたが、リミッタのかわりにストリッピング回路
を用いてもよい。リミッタの人出力特性を第１０図（ａ
）に、またストリッピング回路の人出力特性を第１０図
（ｂ）に示す。

また、リミッタやストリッピング回路を用いなくとも、
リミッタ（１３）および減算器（１４）に代えて、通常
、スライサと呼ばれている回路（または素子）　（１７
）を用いることができ、ノイズ低減特性も向上する。こ
れは、リミッタ（１３）は、信号の位相を変える場合が
あるため、ノイズ成分を、減算器（１４）で位相が一致
した状態で減算することが困デ］［だからである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば入力信号と、この入力
信号を所定量遅延した信号とを非線形回路で構成した相
関器に入力して相関のある信号成分を抽出し、人力信号
からこの相関器出力を減算して、ノイズ成分を検出し、
このノイズ成分を人力信号から減算して、ノイズ低減信
号を得るように構成したものであるから、大振幅の人力
信号時でもエツジ直後のスミアがなく、かつノイズ低減
効果の大きいノイズ低減回路が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、７１１
２図はこの実施例の各部信号波形図、第３図はこの実施
例の三角波ノイズ入力のときの相関器入出力波形図、第
４図はこの相関器の三角波ノイズの周期と出力振幅の関
係を表わしたグラフ、第５図はステップ信号に似た大振
幅映像信号入力のときの相関器の入出力波形図、第６図
はこの実施例の最大値検出回路の一構成例の回路図、第
７図はこの実施例の最小値検出回路の一構成例の回路図
、第８図はこの発明の他の実施例のブロック回路図、第
９図はこの実施例の各部の信号波形図、第１０図はこの
実施例のリミッタ周辺の回路の他の構成例を示す図、第
１１図（ａ）は第８図中のリミッタの入出力特性図、第
１１図（ｂ）はリミッタに代わるストリッピング回路の
人出力特性図、第１２図は第１０図（ｂ）のスライサ回
路の入出力特性図、第１３図は従来のノイズ低減回路の
ブロック回路図、第１４図はこの従来例の各部の信号波
形図、第１５図はこの従来例の周波数特性図である。（１）　、　（２）・・・遅延線、（３）・・・相関器
、（４）　、　（５）　。（９）・・・最大値選択回路、（６）　、　（７）　、
　（８）・・・最小値選択回路、（１０）　、　（１６
）・・・加算器、（１１）・・・減衰器、（１２）　、
　（１４）　、　（Ｉｓ）・・・減算器、（１３）・・
・リミッタ、（１６）・・・加算器。なお、各図中、同一符号は、同一、または相当部分を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号を除去しようとするノイズの周期Ｔの１
／２の時間遅延させる第１の遅延手段と、この第１の遅
延信号をさらに同じ時間遅延させる第２の遅延手段と、
上記入力信号、第１の遅延信号および第２の遅延信号を
入力として周期Ｔを中心とする信号成分を除去した信号
を取り出す非線形回路で構成された相関器と、上記第１
の遅延信号から上記相関器の出力信号を減算する手段と
、この減算信号の振幅を制限する手段と、上記第１の遅
延信号から上記振幅制限信号を減算する手段とを備えた
ノイズ低減回路。
（２）入力信号を除去しようとするノイズの周期Ｔの１
／２の時間遅延させる第１の遅延手段と、この第１の遅
延信号をさらに同じ時間遅延させる第２の遅延手段と、
上記入力信号、第１の遅延信号および第２の遅延信号を
入力として周期Ｔを中心とする信号成分を除去した信号
を取り出す非線形回路で構成された相関器と、上記第１
の遅延信号から上記相関器の出力信号を減算する手段と
、この減算信号の振幅を制限する手段と、上記減算信号
から上記振幅制限信号を減算する手段と、この出力信号
と上記相関器の出力信号とを加算する手段とを備えたノ
イズ低減回路。