JPH02280494A - 信号帯域検出方法および信号分離回路 - 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〕 本発明は信号の周波数帯域検出、周波数帯域制限方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来より、信号の周波数帯域を検出したり、周波数帯域
を制限する手段としてフィルタが用いられている。電気
信号をフィルタリングするためには、抵抗、コイル、容
量を適宜接続したり、ディジタル信号処理による方法が
知られている。これらの設計手法については、多くの教
科書で述べられているが、例えば、吹抜著、「画像のデ
ィジタル信号処理」の第９４頁から第１０１項に述べら
れている。（日刊工業新聞社、昭和５６年５月２５日発
行） 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、信号の周波数帯域を狭帯域化しよう
とすると１回路規模が大きくなる。遅延時間が大きくな
る、群遅延歪が発生するなどの問題がある。これは、デ
ィジタル信号処理による場合についても同様であり、群
遅延歪を生じないように、非巡回形フィルタを構成する
と回路規模が大きく遅延時間も大きい。逆に１回路規模
を小さくするために１巡回形フィルタを構成すると群遅
延歪が発生するなどの問題があった。

本発明の目的は、比較的簡単な方法で、所定帯域内の信
号を検出したり、遅延時間が小さく波形歪なく信号を分
離する方法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に、入力信号を検出帯域の中心
周波数で２軸に復調し、復調された１３号のエツジを検
出し、そのレベルを検出し、所定値を越える部分を検出
する。

さらに、入力信号レベルに応じて検出レベルを可変とす
る。

あるいは、検出帯域の中心周波数の４倍周波数で、入力
信号をサンプリングし、１つおいた２点の信号を加算し
、そのレベルを検出し、所定値を越える部分を検出する
。

〔作用〕

入力信号を２軸に復調すると、復調する周波数と入力信
号周波数が等しければ、復調された信号は直流となる。

復調する周波数から入力信号周波が離れるにつれて、復
調された信号の周波数は高くなる。このため、復調され
た信号のエツジを検出することにより、入力（５号と復
調する周波数のずれを検出することができる。従って、
エツジ信号のレベルを検出することにより、入力信号が
所定の帯域から逸脱したか否かを検出できる。

また、エツジ信号のレベルは入力信号レベルに比例する
ので、入力信号レベルに比例して、エツジ信号の検出レ
ベルを可変とすることにより、定の帯域からの入力信号
の逸脱を検出できる。

また、入力信号の周波数が所定の帯域の中心周波数に等
しければ、その４倍周波数でサンプリングすると、１つ
おいた２点の信号レベルは互いに符号が逆で、その絶対
値レベルは等しい。従って、１つおいた２点の信号を加
算すれば、零になる。

入力信号の周波数が中心周波数からずれると、１つおい
た２点の信号の絶対値レベルは異なるため、加算した結
果は零でなくなる。従って、加算したレベルを検出し、
所定値を越える部分を検出することにより、入力信号が
所定の帯域から逸脱したか否かを検出できる。

（実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、入力信号の帯域ｆｏ±Δｆの信号を検出する場合
の一実施例である。第１図において、１は入力信号の入
力端子、２は周波数ｆ。

の連続信号の入力端子、３は帯域ｆｏ±Δｆ以外の信号
の検出信号の出力端子、１０は位相をＴシフトする位相
器、１１．１２は復調器、１３゜１４はエツジ検出回路
、１５．１６は絶対値回路、１７．１８はレベル検出回
路、１９は加算回路である。第２図は動作説明用の各部
の模式的な波形図である。第２図（ｃＬ）は端子１より
入力される入力信号波形を示す。入力信号へは復調器１
１゜１２に入力される。端子２より１周波数ｆｏの連続
波すが入力され、復調器１１と位相器１０に入力される
。位相器１０では、連続波すを一位相シフトした連続波
Ｃを作り、復調器１２に入力する。復調器１１．１２で
は入力信号αに対してそれぞれ周波数ｆ。の連続波す、
ｃを掛は算し、入力信号αを復調する。入力信号αの周
波数がｆｏならば、復調器１１，１２の出力信号であ−
る復調信号ｄ、ｄ’は一定レベルの直流となる。

入力信号αの周波数がｆ。からずれるにつれて。

復調信号ｄ、ｄ’の周波数は高くなる。復調信号ｄ、、
ｄ’はそれぞれエツジ検出回路１３．１４に入力される
。エツジ検出回路１３．１４は例えば。

高域通過フィルタで構成することができる。エツジ検出
回路より出力されるエラジオ〃報信号ｅ。

ｅ′は、即ち、入力信号αの中心周波数ｆ。からのずれ
を表わす。エツジ情報信号ｅ、ｅ′は絶対値回路１５．
１６に入力され、その絶対値がとられる。絶対値回路１
５．１６の出力信号ｆ。

ｆ′はレベル検出回路１７．１８に入力され、所定の検
出レベルとレベル比較され、所定レベルを越えた期間を
示す信号が出力される。レベル検出回路１７．１８の出
力信号ｇｒｇ’は加算回路１９で論理的に加算され、検
出信号１】が端子３より出力される。

入力信号αの周波数をｆ、とじ、入力信号αおよび連続
波す、ｃをそれぞれ（１）式で表わす。

復調信号ｄ、ｄ’はそれぞれ掛は算し、低域通過フィル
タを通すことにより得られ、次式で表わせる。

従って、第３図に示す波形図のように、絶対値をとり、
レベル比較し、加算することにより、周波数のずれを検
出できる。

さらに、必要に応じて、レベル検出回路１７゜１８の前
に積分回路を設けても良く、その場合には、検出したい
値付近の動作を安定にすることができる。第４図にその
場合の実施例を示す。第４図において、２０．２１は低
域通過フィルタから成る積分回路である。

また、第１図、第４図に示す実施例で、レベル検出回路
１７．１８の検出レベルは入力信号１の入力レベルに応
じて可変とするのが良い。これは。

入力信号αのレベルに比例して、復調器１１゜１２の出
力レベルが変化するためである。第５図は、入力信号１
のレベルに応じて、検出レベルを可変とする場合の一実
施例を示すブロック図である。第５図において、２２は
振幅検出回路、２３゜２４はレベル検出回路である。

入力信号αは振幅検出回路２２に入力されて。

その振幅レベルが検出される。この検出された振幅レベ
ル信号はレベル検出回路２３．２４に入力される。レベ
ル検出回路２３．２４ではその検出レベルを振幅レベル
信号に応じて可変とする。これにより、小振幅の入力信
号に対しても、所定の帯域外の信号を検出することが可
能となる。

次に、本発明をディジタル（ｉ号処理により実現する場
合の一実施例を第６図に示す。第６図において、１０１
は入力信号の入力端子、１０２は周波数ｆｏの連続信号
の入力端子、１０３は帯域ｆｏ±Δｆ以外の信号の検出
信号出力端子、１１０はＡ／Ｄ変換器、１１１は４てい
倍回路、１１２〜１１４はＤ型フリップフロップ、１１
５，１１６はアダー回路、１１７，１１８は絶対値回路
、１１９．１２０はレベル検出回路、１２１はオア回路
、１２２は本発明の論理回路である。

端子１０２より入力された周波数ｆｏの連続信号は４て
い倍回路１１１に入力され、４てい倍された後１周波数
４　ｆ　ｏのクロック信号として出力される。このクロ
ック信号はＡ／Ｄ変換回路１１０に入力され、端子１０
１より入力された入力信号をサンプリングし、ディジタ
ル信号に変換して出力する。このディジタル入力信号は
Ｄ型フリップフロップ１１２に入力され、クロック４ｆ
、でラッチされ、順次、Ｄ型フリップフロップ１１３，
１１４でシフトされる。

第７図は本実施例の動作説明用の波形図である。

アダー１１５で、Ａ（ｔｏ）とＡ（ｔりというように、
２クロツク離れた信号が加算され、アダー１１６ではそ
れよりおのおの１クロツク遅延したＡ（ｔｔ）とＡ（ｔ
＋）が加算される。入力信号が周波数ｆｏに等しければ
、アダー１１５，１１６の出力は共に０となる。入力信
号の周波数がｆｏから離れるにつれ、その出力レベルの
絶対値は徐々に増加する。その値は、サンプリング金相
により異なるが、その最大値Ｅ　ｗａ工及び最小値Ｅ　
ｗａ　（ａはそれぞれ次式で表わせる。

アダー１１５，１１６の出力はそれぞれ絶対値回路１１
７，１１８に入力された後、レベル検出回路１１９，１
２０で所定のしきい値とレベル比較し、オア回路１２１
で論理加算し、検出信号として端子１０３より出力され
る。なお、論理回路１２２には周波数４ｆｏのクロック
信号が入力されており、Ｄ型フリップフロップ１１２〜
１１４のクロック信号として与えられる。

第８図に示すように、絶対値回路１１７，１１８の出力
信号は、そのサンプリング位相により、出力レベルに幅
を持つが、検出帯域幅Δｆが小さい範囲では、その幅は
狭くほとんど問題はない。

また、第８図から明らかなように、入力信号の上）、そ
の最小値Ｅ　ｍＬａが減少する。このため、入力信号の
周波数範囲が広い場合には、適当な帯域通過フィルタを
用いて帯域制限すれば良い。論理回路の場合、ＦＩＲフ
ィルタで帯域通過フィルタを構成するのは、帯域が比較
的広いため回路規模もたいして大きくなることはなく容
易である。

第６図で、点線で示した帯域通過フィルター２３は上記
目的のために用いられる。

上記実施例では、サンプリング点をｔ０〜ｔ３までの４
点とすると、検出信号の重心はサンプリング点ｊＬｔｊ
ｌの中央になる。検出信号の重心とサンプリング点を一
致させた場合の一実施例を第９図に示す。

第９図において、１２４はＤ型フリップフロップ、１２
５はアダー回路、１２６は１倍回路、１２７は本発明に
係る論理回路である。本実施例では、５つのサンプリン
グ点を用いて検出を行う。

第７図に示すｔ０〜ｔ４までのサンプリング点で説明す
る。Ａ（ｔＯ）とＡ（ｔ＜）をアダー回路１　　・　　
　　　゛　　　　　１ １２５で加算し、−倍回路１２６で７倍し、これとＡ（
ｔｚ）をアダー回路１１５で加算する。

端子１０１より入力される信号周波数がｆ。ならば、ア
ダー回路１１５の出力は０となる。入力信号周波数がｆ
ｏからずれるにつれ、絶対値回路１１７の出力は大きく
なる。本実施例では検出信号の重心は、サンプリング点
ｔＯ〜し、の場合には、ｔｌとなる。

また、ディジタル信号処理に本発明を適用する場合にも
、第５図に示す実施例と同様に、振幅検出を行い、レベ
ル検出回路の検出レベルを可変とすることができる。そ
の場合の一実施例を第１０図に示す。

第１０図において、１２８，１２９は絶対値回路、１３
０は２つの入力信号のうち大きいレベルの信号を選択し
て出力する大振幅選択回路、１３１．１３２はレベル検
出回路、１３３は本実施例に係る論理回路である。本実
施例では、４つのサンプリング点で検出する場合につい
て示した。

以下、サンプリング点をｔ　ｏＭ−’　ｔ　３の場合に
ついて説明する。振幅Ａ（ｔｔ）とＡ（ｔ、）はそれぞ
れ絶対値回路１２８，１２９で絶対値がとられた後、大
振幅選択回路１３０に入力される。大振幅選択回路１３
０では入力された２信号の大きいレベルを出力する。こ
れは、第７図に示す波形図からもわかるように、サンプ
リング位相によりサンプリング値が異なるため、よりピ
ークに近い値を選択するためである。大振幅選択回路１
３０の出力信号はレベル検出回路１３１，１３２に入力
され、その値に応じて、検出しきい値を可変とする。こ
れにより、端子１０１より入力される信号レベルが小さ
い場合にも、確実に信号帯域を検出可能である。

次に、本発明をテレビ信号のような輝度信号（Ｙ）と色
信号（Ｃ）が周波数多重された映像信号を輝度信号Ｙと
色信号Ｃに分離するディジタルＹ／Ｃ分離回路に適用し
た場合についての実施例第１１図において、２０１は映
像信号Ｖの入力端子、２０２は輝度信号Ｙの出力端子、
２０３は色信号Ｃの出力端子、２１１は帯域通過フィル
タ、２１２は端子１より入力される映像信号Ｖの１水平
走査期間信号を遅延するＩＨメモリ、２１３は減算回路
、２１４は加算回路、２１５は切換え回路、２１６は減
算回路、２２０，２２１は絶対値回路、２２２，２２３
は平均化回路、２２４は最小値回路、２２５はレベル検
出回路、２３０は狭帯域化回路である。

端子２０１より入力された映像信号Ｖは帯域通過フィル
タ２１１に入力され、色信号帯域の信号のみ帯域通過フ
ィルタより出力される。帯域通過フィルタ２１１の出力
信号は切換え回路２１５、減算回路２１３、加算回路２
１４、ＩＨメモリ２１２に入力される。減算回路２１３
、加算回路２１４の他の入力端子には、ＩＨメモリ２１
２の出力信号が加えられ、それぞれ、色信号を出力する
いわゆるＣくし形フィルタおよび輝度信号を出力するい
わゆるＹ＜Ｌ形フィルタが構成される。

減算回路２１３の出力信号は切換え回路２１５および、
絶対値回路２２０に入力される。切換え回路２１５は、
レベル検出回路２２５より出力される制御信号に基づき
２つの入力信号を適応的に切換えて出力し、端子２０３
より分離された色信号Ｃが出力きれる。また、切換え回
路２１５より出力される色信号Ｃは減算回路２１６に入
力され、映像信号Ｖより色信号Ｃを減算す°ることによ
り。

輝度信号Ｙを得、端子２０２より分離された輝度信号Ｙ
を出力する。

切換え回路２１５では、色信号の垂直エツジ部では他通
過フィルタ２１１の出力信号を選択し。

その他の場合には減算回路２１３、即ちＣ＜Ｌ形フィル
タの出力信号が選択される。これにより、色信号の垂直
エツジ部でのクロスルミナンスの発生を抑圧することが
できる。

次に色信号の垂直エツジの検出方法について説明する。

減算回路２１３、加算回路２１４の出力はそれぞれ絶対
値回路２２０，２２１に入力され。

化回路２２２，２２３に入力され、平滑化された後最小
値回路２２４に入力される。最小値回路２２４では、２
つの入力信号のレベルを比較し、小さい方の信号を出力
する。その出力信号はレベル検出回路２２５に入力され
、所定のレベルよりも大きい時には、色信号の垂直エツ
ジ部を判断し、切換え回路２１５の切換え制御信号を出
力する。

これらの信号処理により、色信号の垂直エツジを検出可
能なのは、次に示す原理による。色信号の変調信号周波
数Ｊ’ｓｃは水平走査周波数ｆｏのする。輝度信号１色
付号共に垂直方向に変化がない場合には、そのスペクト
ラムは交互に配置される。その模式図を第１２図（α）
に示す。この場合には、くし形フィルタを用いることに
より、輝度信号と色信号を分離することができる。第１
２図（ｂ）にＹくし形フィルタとＣくし形フィルタの特
性を示す。垂直方向で色信号の色相が変化する場合には
、その変化部分における色信号のスぺ示するようにずれ
る。このため、Ｙ＜Ｌ形フィルタにも色信号成分が混入
するため、クロスルミナンス（いわゆるドツト妨害）が
発生する。従って、この場合には、帯域通過フィルタで
色信号を分離する。以上のことから、第１２図（＋１）
の実線で示す輝度信号、色信号の各スペクトラムから離
れた位置にスペクトラムが存在する時に色信号の垂直エ
ツジが存在するとみなすことができる。これは、Ｙくし
形フィルタとＣくし形フィルタの重なる部分、第１２図
（ｂ）の斜線に示す部分に相当する。従って、Ｙくし形
フィルタとＣ＜Ｌ形フィルタの各出力信号の小さい方の
出力信号が、所定値よりも大きい場合には、色信号の垂
直エツジ部とみなすことができる。

第１１図に示す実施例では、ＩＨメモリを１個しか使用
していないため、垂直方向に色相が反転した場合に、輝
度信号と区別ができない。また、色相が１８０°に近く
変化した場合に、これを検出しようとするとレベル検出
回路２２５の検出し分周波数帯域の輝度信号の斜線に対
し、色信号の垂直エツジと誤判別する。その検出帯域は
帯域通過フィルタ２１１で決まるが、これでは誤検出す
る率も高い。そこで、第１．４，５，６，９゜１０図な
どに示す狭帯域化回路を適用する。

加算回路２１４の出力信号を狭帯域化回路２３０に入力
する。狭帯域化回路２３０では、入力信号の帯域を検出
し、所定の帯域を越えた場合には、その検出信号を出力
し、レベル検出回路２２５に入力する。レベル検出回路
２２５では狭帯域化回路２３０からの検出信号に応じ、
所定の帯域を越えた場合には、レベル検出回路２２５の
入力レベルが所定値を越えても色信号の垂直エツジとは
判断しない。これにより、輝度信号の斜線に対する誤動
作を低減でき、従って、レベル検出回路２２５の検出レ
ベルを小さくでき、即ち、検出感度を高めることができ
る。

第１１図に示す実施例では、狭帯域化回路２３０の入力
信号を加算回路２１４の出力信号か２１１の出力信号か
ら得ることも可能であるが。

それぞれの特徴を持つ。

加算回路２１４の出力から得た場合には、隣接する２ラ
インの加算信号のレベルから信号帯域を検出できるため
、色信号のある位置からない位置への垂直エツジ部分で
も、信号帯域を検出することができる。また、誤検出の
発生しやすい輝度信号の斜線でＹ＜Ｌ形フィルタの出力
レベルが大きい場合には、入力信号レベルが大きいので
、検出帯域を狭めることができる。帯域通過フィルタ２
１１の出力信号を狭帯域化回路２３０の入力とする場合
には、輝度信号の斜線に傾き角度に依存せず、検出帯域
を同一に狭めることができる。

以上のように、狭帯域化回路２３０を用いることにより
、色信号の垂直エツジ検出帯域を狭めることができ、輝
度信号の斜線の誤検出を低減できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、小回路規模で、遅延時間が小っている
か否かを検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す信号帯域検出回路のブ
ロック図、第２図および第３図はその動作説明用の波形
図、第４図および５図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第６図は本発明をディジタル信号処理回路に適
用した場合の例を示すブロック図、第７図はその原理説
明用の波形図。 第８図は第６図に示す実施例の検出特性を示す図、第９
図および第１０図は本発明をディジタル信号処理回路に
適用した場合の他の例を示すブロック図、第１１図は本
発明をＹ／Ｃ分離回路に適用した場合の一例を示すブロ
ック図、第１２図はその原理説明図である。 １１．１２・・・復調器。 １３、１４・・・エツジ検出回路。 １７．１８，２３，２４，１１９，１２０，１３１，１
３２，２２５・・・レベル検出回路。 ２２・・・振幅検出回路。 １１５．１１６・・・加算回路。 ２１２・・・ＩＨメモリ。 ２１３・・・減算回路。 ２１４・・・加算回路。 ２２４・・・最小値回路。 ２３０・・・狭帯域化回路。 入ηイ怠号Ｃし 達本Ｅ衰す 連続長Ｃ 第 ’ｗｂ　− ■ψ 〜■ 第 鳥 図 第 図 篤 図 ！！１ 第 Ｏ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力信号を異なる２軸で復調し、各復調信号のエッ
   ジを検出し、検出された各エッジ信号を所定レベルとレ
   ベル比較し、上記それぞれのエッジ信号レベルの少なく
   とも一方が上記所定レベルを越えた部分を検出すること
   を特徴とする信号帯域検出方法。 ２、上記入力信号の信号レベルを検出し、該信号レベル
   に応じて上記所定レベルを可変とすることを特徴とする
   請求項１記載の信号帯域検出方法。 ３、上記２軸に復調するにあたり、各軸が互いに直交す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の信号帯域検出
   方法。 ４、入力信号を周波数４ｆ＿ｏのサンプリング周波数で
   サンプリングし、１つ間をあけた２点のサンプリング値
   を加算し、該加算値と所定値とをレベル比較し、上記加
   算値が該所定値を越えた部分を検出し、これにより上記
   入力信号が周波数ｆ＿ｏを中心とする所定の帯域を越え
   たことを検出することを特徴とする信号帯域検出方法。 ５、上記サンプリング値の連続する４点のうち１つ間を
   あけた２点のサンプリング値をそれぞれ加算し、該それ
   ぞれの加算値と上記所定値とをレベル比較し、上記それ
   ぞれの加算値の少なくとも一方が上記所定値を越えた部
   分で検出することを特徴とする請求項４記載信号帯域検
   出方法。 ６、上記入力信号の信号レベルを検出し、該信号レベル
   に応じて上記所定レベルを可変とすることを特徴とする
   請求項４又は５記載の信号帯域検出方法。 ７、上記入力信号を上記所定の帯域よりも広い帯域で帯
   域制限した後処理することを特徴とする請求項４、５又
   は６記載の信号帯域検出方法。 ８　輝度信号と色信号を周波数多重した映像信号を輝度
   信号と色信号に分離する装置において、帯域通過フィル
   タと、該帯域のみくし形特性を有する色信号を分離する
   Ｃくし形フィルタと、上記両フィルタの出力を切換える
   切換え回路と、上記色信号の垂直エッジを検出する手段
   と、入力信号の帯域を検出する手段とを有し、上記垂直
   エッジ検出信号に基づき通常はＣくし形フィルタを用い
   て色信号を分離し、色信号の垂直エッジ部では帯域通過
   フィルタを用いて色信号を分離するように上記切換え回
   路を切換え、帯域検出手段で入力信号が所定帯域外であ
   ることを検出した場合には帯域通過フィルタへの切換え
   を中止することを特徴とする信号分離回路。 ９、上記帯域検出手段は、請求項１〜６のいずれかによ
   り成ることを特徴とする信号分離回路。