JPH03297277A - Signal processing unit - Google Patents

Signal processing unit

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Publication number
JPH03297277A
JPH03297277A JP2097660A JP9766090A JPH03297277A JP H03297277 A JPH03297277 A JP H03297277A JP 2097660 A JP2097660 A JP 2097660A JP 9766090 A JP9766090 A JP 9766090A JP H03297277 A JPH03297277 A JP H03297277A
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JP
Japan
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digital
signal
output
pass filter
low
Prior art date
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Pending
Application number
JP2097660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Kobayashi
小林 清次
Hiroshi Gunji
郡司 洋
Norio Murata
宣男 村田
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Hitachi Denshi KK
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03297277A publication Critical patent/JPH03297277A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent occurrence of smear by selecting and outputting a digital signal through a 1st digital low pass filter under a prescribed condition when a level difference is a prescribed level or below. CONSTITUTION:Three outputs of an LPE 2, an LPF3 and a delay circuit DL4 are inputted to a comparator circuit 5 and an electronic switch 7 selects an output of the LPF 2 only when the level difference between the LPF2 and DL4 and between the LPF3 and DL4 is both at a prescribed level or below. The discontinuity of a level delta is improved when the output of the LPF2 and DL4 is selected and switched.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換する際
に発生する量子化雑音等を低減する信号処理装置に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a signal processing device that reduces quantization noise and the like generated when converting an analog signal into a digital signal.

(従来の技術) 近年、映像機器の多くでディジタル信号処理が行われて
いる。
(Prior Art) In recent years, digital signal processing has been performed in many video devices.

しかし、これらのディジタル信号処理が行われる映像機
器であっても人力信号は通常アナログ信号であるので、
回路をディジタル化する際にはA−D変換器が必要とな
り、このA−D変換精度に比例して発生する量子化雑音
が問題となることがある。
However, even in video equipment that processes these digital signals, human signals are usually analog signals, so
When digitizing a circuit, an AD converter is required, and quantization noise that occurs in proportion to the accuracy of the AD conversion may pose a problem.

ところで、扱う信号が映像信号の場合、必要となるA−
D変換器の量子化ビット数は8〜10ビット程度でよく
、音声信号(通常16ビツトを必要とする)の場合に比
して少なくて済むが、その変換スピードは逆に音声信号
の数百倍のものが必要となる。
By the way, if the signal to be handled is a video signal, the required A-
The number of quantization bits of the D converter may be about 8 to 10 bits, which is less than that for audio signals (usually 16 bits are required), but the conversion speed is on the contrary, the number of quantization bits for audio signals is several hundred. You'll need twice as much.

そこで、この様な映像信号用としては、従来から第4図
に示すように、2種のリファレンス電圧Vc c I 
V)Bの入力端子31.32間に2″の抵抗33(nは
量子化ビット数)を接続し、これによって分圧された電
圧と入力端子34から入力されるアナログ信号とを2+
1個のコンパレータ35で比較し、その結果をエンコー
ダ36て符号化して出力端子37にnビットのディジタ
ル信号として出力する、いわゆるフラッシュタイプのA
−D変換器が一般に用いられている。
Therefore, as shown in FIG. 4, two types of reference voltages Vc c I have conventionally been used for such video signals.
V) A 2" resistor 33 (n is the number of quantization bits) is connected between the input terminals 31 and 32 of B, thereby dividing the divided voltage and the analog signal input from the input terminal 34 into 2+
A so-called flash type A that compares with one comparator 35, encodes the result with an encoder 36, and outputs it as an n-bit digital signal to an output terminal 37.
-D converters are commonly used.

ところで、このフラッシュタイプのA−D変換器では、
以上の説明から明らかなように、要求される量子化ビッ
ト数nが1増加するごとに必要なコンパレータの個数が
倍になり、従フて、コストダウンのためには、このビッ
ト数nを必要最小限に抑える必要がある。
By the way, with this flash type A-D converter,
As is clear from the above explanation, each time the required number of quantization bits n increases by 1, the number of required comparators doubles. need to be kept to a minimum.

一方、上記の通り、通常の映像機器では、量子化ビット
数は8あれば一応満足できる画質が得られるといわれて
おり、このため、現在汎用品として普及している映像用
A−D変換器としては、8ビツトタイプのものが標準と
なっている。
On the other hand, as mentioned above, in ordinary video equipment, it is said that a quantization bit number of 8 can provide a reasonably satisfactory image quality, and for this reason, video A-D converters, which are currently popular as general-purpose products, The standard is an 8-bit type.

しかし、扱う映像の質に最高級のものが求められる放送
用機器、中でもガンマ補正が必要なテレビジョンカメラ
においては、8ビツトでは量子化精度が不足する場合が
しばしばある。
However, in broadcasting equipment that requires the highest quality video, especially television cameras that require gamma correction, 8 bits often lacks quantization accuracy.

このような場合、通常9ビット以上のA−D変換器が必
要となるが、あまり汎用でないこれらのA−D変換器を
使うと、コスト、大きさ、電力等の点で問題となること
が多い、また同様のケースは映像信号以外を扱う分野で
も発生する。
In such cases, an A-D converter with 9 bits or more is usually required, but using these A-D converters, which are not very general-purpose, may cause problems in terms of cost, size, power, etc. Similar cases often occur in fields that handle things other than video signals.

このため、少ないビット数のA−D変換器を使って、低
周波成分に対しては高いビット精度を出すく量子化雑音
を低減する)方法として特開昭60−127883号公
報に示されているような方法が考えられている。
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 127883/1983 discloses a method of reducing quantization noise while achieving high bit precision for low frequency components by using an A-D converter with a small number of bits. A method is being considered.

この方法を第5図を用いて簡単に説明すると、A−D変
換器41の出力を2分し、一方は高域通過フィルタ(H
PF)42へ、他方は低域通過フィルタ(LPF)43
に送り、HPF42の出力の小振幅信号(雑音成分)を
クリップ回路44でクリップし、加算回路45でビット
精度を向上させたLPF43の出力に加算して出力とす
るものである。
To briefly explain this method using FIG.
PF) 42, and the other is a low pass filter (LPF) 43.
The small amplitude signal (noise component) of the output of the HPF 42 is clipped by a clip circuit 44, and added to the output of the LPF 43 whose bit precision has been improved by an adder circuit 45 to be output.

ここで、ディジタル低域通過フィルタの基本動作につい
て説明すると、一定時間毎に送られてくるnビットのデ
ィジタル信号を、時間軸上で、ある一定期間の加重平均
を取るものであり、これにより量子化誤差(雑音)も平
均化され、通常この出力の量子化精度は等価的にn+1
ビット以上になる。
Here, to explain the basic operation of a digital low-pass filter, it takes a weighted average of n-bit digital signals sent at regular intervals over a certain period on the time axis. The quantization error (noise) is also averaged, and normally the quantization precision of this output is equivalently n+1
Becomes more than a bit.

例えば、−船釣に普及しているディジタル映像機器での
A−D変換サンプリング周波数は14〜18MHz程度
であることが多いが、このA−D変換出力の帯域をディ
ジタルフィルタでサンプリング周波数の178に当たる
約2MHzに制限した場合、このフィルタの出力の等価
的な量子化精度はほぼn+1ビットに、l/32に当た
る約0.5M Hzに制限した場合はn+2ビットに向
上する。
For example, - The A-D conversion sampling frequency of digital video equipment that is popular for boat fishing is often around 14 to 18 MHz, but the band of this A-D conversion output is filtered using a digital filter, which corresponds to the sampling frequency of 178. When the frequency is limited to about 2 MHz, the equivalent quantization precision of the output of this filter is improved to approximately n+1 bits, and when limited to about 0.5 MHz, which is 1/32, it is improved to n+2 bits.

つまり、低周波信号成分に間しては、A−D変換結果を
ディジタルフィルタでフィルタリングすることで、nビ
ットのA−D変換器を用いてn+1ビット以上のA−D
変換器を使って得たのと等価の量子化精度のディジタル
信号8力を得ることが可能になる。
In other words, for low frequency signal components, by filtering the A-D conversion result with a digital filter, an n-bit A-D converter is used to convert the A-D conversion result to n+1 bits or more.
It becomes possible to obtain a digital signal with quantization precision equivalent to that obtained using a converter.

第6図は、緩やかな傾斜で値が変化する(高周波成分を
含まない)アナログ信号波形Aと、この信号をA−D変
換したディジタル信号をアナログイメージで示した波形
Bおよびこの信号をディジタル低域通過フィルタに通し
た波形Cを示すものである。
Figure 6 shows an analog signal waveform A whose value changes with a gentle slope (does not include high frequency components), a waveform B which is an analog image of a digital signal obtained by converting this signal from A to D, and a waveform B which is an analog image of a digital signal obtained by converting this signal into a digital signal. It shows a waveform C passed through a pass-pass filter.

このLPFの一例を第7図に示し、以下この動作を簡単
に説明する。
An example of this LPF is shown in FIG. 7, and its operation will be briefly explained below.

ディジタル入力信号は、単位時間遅延素子60〜63で
順次遅延される。各遅延素子60〜63の出力及びディ
ジタル入力信号は、乗算器64〜68に送られ、各々に
おいて係数KO〜に4倍され、加算器69て加算され出
力となる0通常、上記係数KO〜に4は、これらを加算
すると1になる値に設定されており、この結果、各乗算
器64〜68の出力は小数点以下の値を持つものになる
The digital input signal is sequentially delayed by unit time delay elements 60-63. The outputs and digital input signals of each delay element 60-63 are sent to multipliers 64-68, each of which is multiplied by 4 to a coefficient KO~, which is added to an adder 69 to produce an output of 0. 4 is set to a value that becomes 1 when added together, and as a result, the output of each multiplier 64 to 68 has a value below the decimal point.

よって、これを切り捨てずに加算すれば、このLPFの
出力は小数点以下の値を持つものになる。
Therefore, if this is added without being rounded down, the output of this LPF will have a value below the decimal point.

すなわち、入力信号がnビットなら、この出力信号はn
+1ビット以上のディジタル信号になったのと等価であ
る。また、前述のように、ディジタルフィルタの出力は
、入力信号を時間軸上で加重平均した結果であり、量子
化誤差(雑音)も平均化されているので、この小数点以
下のデータも意味を持フている。
That is, if the input signal is n bits, this output signal is n bits.
This is equivalent to becoming a digital signal of +1 bit or more. Furthermore, as mentioned above, the output of the digital filter is the result of weighted averaging of the input signal on the time axis, and the quantization error (noise) is also averaged, so the data below the decimal point also has meaning. It's full.

しかし、この方式には次に述べる欠点がある。However, this method has the following drawbacks.

以下例を用いてこの欠点を説明する。This drawback will be explained below using an example.

今人力として第9図(A)に示すようなステップ状の信
号が入力されたケースを考える。このときLPF43と
HPF42の出力は第9図(B )、(C)に示すよう
になり、またクリップ回144の出力は(D)に示すよ
うになる。モしてLPF43とクリップ回路44の出力
を加算した結果得られる出力は(E)に示すような波形
になり、元の入力波形に比べるとかなり歪んだものにな
る。
Let us now consider a case where a step-like signal as shown in FIG. 9(A) is input manually. At this time, the outputs of the LPF 43 and HPF 42 become as shown in FIGS. 9(B) and 9(C), and the output of the clip circuit 144 becomes as shown in FIG. 9(D). The output obtained by adding the outputs of the LPF 43 and the clipping circuit 44 has a waveform as shown in (E), which is considerably distorted compared to the original input waveform.

即ち、従来の方式では雑音とともに信号の高周波成分も
一部除去されてしまうため解像度の劣化をもたらし、さ
らに画像の輪郭部の前後にスミア(画像にじみ)状の歪
が生ずることが防げなかった。
That is, in the conventional method, a part of the high frequency component of the signal is removed along with the noise, resulting in deterioration of resolution, and furthermore, it is not possible to prevent smear (image blurring)-like distortion from occurring before and after the contour of the image.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、映像信号等に間しては、量子化雑音が問
題となるのは、緩やかな傾斜で光量が変化している被写
体を撮像した場合のように、低周波成分を多く含む信号
人力に対してであるケースが多い訳であるが、従来の技
術では、低周波信号成分に対する量子化雑音を下げるた
めには、A−D変換器の量子化ビット数を増大するか、
前述の第5図に示すような構成で量子化精度を上げる必
要があったため、コスト等の増加や、前述のことき高周
波信号成分の解像度劣化、輪郭部の前後に生ずるスミア
状の歪等の問題が解決できなかった。
(Problem to be Solved by the Invention) As described above, quantization noise becomes a problem in video signals, etc. when capturing an image of a subject whose light intensity is changing with a gentle slope. In many cases, this is true for signals containing many low-frequency components, but in conventional technology, in order to reduce quantization noise for low-frequency signal components, quantization of the A-D converter is necessary. Increase the number of bits or
Since it was necessary to increase the quantization accuracy with the configuration shown in Figure 5, it was necessary to increase the cost, reduce the resolution of high-frequency signal components, and reduce the smear-like distortion that occurs before and after the contour. The problem could not be resolved.

本発明ではこれらの欠点を解決し、低コスト、低消費電
力で、特に所定周波数以下の低周波信号成分に対して高
い量子化精度が得られ、かつ輪郭部の前後にスミア状の
歪の発生しない信号処理装置を実現することを目的とす
るものである。
The present invention solves these drawbacks, achieves high quantization accuracy especially for low-frequency signal components below a predetermined frequency, and eliminates the occurrence of smear-like distortion before and after the contour at low cost and low power consumption. The purpose is to realize a signal processing device that does not

(課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するため、nビットのA−D
変換出力のディジタル信号を平滑化して、ビット長をn
+1以上に伸ばして出力する1個または複数のビット伸
長用ディジタル低域通過フィルタと、入力信号の高周波
成分の含有量を判定するための1個または複数の判定用
ディジタル低域通過フィルタと、上記A−D変換器出力
と上記判定用のディジタル低域通過フィルタ出力を比較
する手段と、該比較手段に応じ、上記A−D変換出力ま
たは上記ビット伸長用ディジタル低域通過フィルタの出
力のいずれかを選択して出力する手段を含む構成とした
ものである。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention provides an n-bit A-D
The digital signal of the conversion output is smoothed to reduce the bit length to n.
one or more digital low-pass filters for bit expansion that extend the signal to +1 or more for output; one or more digital low-pass filters for determining the content of high-frequency components of the input signal; means for comparing the output of the A-D converter with the output of the digital low-pass filter for determination, and depending on the comparing means, either the output of the A-D conversion or the output of the digital low-pass filter for bit expansion; The configuration includes means for selecting and outputting.

あるいは、A−D変換したディジタル信号の周波数帯域
を制限し高周波の雑音成分を除去する所定カットオフ周
波数のディジタル低域通過フィルタと、ディジタル信号
を上記ディジタル低域通過フィルタの遅延時間と同じ時
間だけ遅延させる第1の遅延手段と、上記ディジタル低
域通過フィルタと上記第1の遅延手段の出力とを比較す
る手段と、この比較結果からディジタル信号に含まれる
高周波成分の量が所定の値以上である期間を判定しこれ
を示す第1の情報を出力する手段と、この第1の情報を
受けこの情報が示す訪問より所定時m T 1だけ長い
期間を示す第2の情報を出力する時間調整手段と、上記
ディジタル低域通過フィルタと第1の遅延手段の両川力
を更にT2(TI>72)だけ遅延させる第2の遅延手
段と、上記第2の情報に基づき上記第2の遅延手段によ
りT2だけ遅延されたディジタル低域通過フィルタと第
1の遅延手段の両川力のいずれかを選択し出力する手段
を含む構成としたものである。
Alternatively, a digital low-pass filter with a predetermined cutoff frequency that limits the frequency band of the A-D converted digital signal and removes high-frequency noise components, and a digital low-pass filter that limits the frequency band of the A-D converted digital signal and filters the digital signal for the same time as the delay time of the digital low-pass filter. a first delay means for delaying; a means for comparing the output of the digital low-pass filter and the first delay means; and a means for comparing the output of the digital low-pass filter with the output of the first delay means; means for determining a certain period and outputting first information indicating it; and time adjustment for receiving this first information and outputting second information indicating a period longer than the visit indicated by this information by a predetermined time m T 1. means, a second delay means for further delaying the force of the digital low-pass filter and the first delay means by T2 (TI>72), and the second delay means based on the second information. The configuration includes means for selecting and outputting either the digital low-pass filter delayed by T2 or the Ryokawa power of the first delay means.

(作用) その結果、本発明はディジタル信号に所定値以上の高周
波成分が含まれているときにはディジタル低域通過フィ
ルタを通さない信号を、これ以外のときにはディジタル
低域通過フィルタを通した量子化精度の向上した信号を
選択して出力することで、解像度の劣化防止が図れ、更
に上記両信号の選択・切換え点で発生する不連続を防止
することを可能にした。
(Function) As a result, the present invention provides a signal that does not pass through the digital low-pass filter when the digital signal contains high-frequency components higher than a predetermined value, and quantizes the signal that passes through the digital low-pass filter at other times. By selecting and outputting a signal with improved resolution, it is possible to prevent deterioration of resolution, and furthermore, it is possible to prevent discontinuity that occurs at the selection/switching point of both signals.

(実施例) 第1図に本発明の第1の実施例を示し、以下本発明の詳
細な説明する。
(Example) FIG. 1 shows a first example of the present invention, and the present invention will be described in detail below.

アナログ入力信号はA−D変換器1でディジタル信号に
変換され、この出力は所定カットオフ周波数のディジタ
ル低域通過フィルタ(LPF)2゜該LPF2よりカッ
トオフ周波数の低い、高周波成分の含有量の判定用L 
P F 3.  およびL P F 2゜3の遅延時間
に等しい遅延量の遅延回路(D L )に送られる。
The analog input signal is converted into a digital signal by an A-D converter 1, and the output is converted to a digital low-pass filter (LPF) 2 with a predetermined cutoff frequency. Judgment L
P F 3. and is sent to a delay circuit (D L ) with a delay amount equal to the delay time of L P F 2°3.

なお、入力信号が画像信号である場合は、画像信号は水
平、垂直、時間軸方向に相関をもつ信号であるので、上
記遅延回路として1水平ライン遅延素子、あるいはlフ
レーム遅延素子を用いたものを組み合わせて2次元、3
次元のLPFを構成することも可能となる。
Note that when the input signal is an image signal, the image signal is a signal that has correlation in the horizontal, vertical, and time axis directions, so the above delay circuit uses a 1-horizontal line delay element or 1-frame delay element. 2D, 3D by combining
It is also possible to construct a dimensional LPF.

さて、上記のような構成のLPF2.3及び該フィルタ
の遅延時間に等しい遅延量を有するDL4の内、LPF
2とDL4の出力はそれぞれ電子スイッチ7の切換端子
に加えられる。また、LPF3とDL4の出力は比較回
路5に送られこの結果は判定回路6に送られる。この判
定回路6と電子スイッチ7の動作を説明すると、判定回
路6は上記DL4の出力と、LPF3の出力差をとり、
この差が所定のレベル以下であるか、以上であるかを判
定する。ここで、LPF3の出力とDL4の出力との差
は、人力信号に含まれる高周波成分の量に他ならない。
Now, among the LPF2.3 configured as above and the DL4 having a delay amount equal to the delay time of the filter, the LPF
The outputs of DL2 and DL4 are respectively applied to switching terminals of an electronic switch 7. Further, the outputs of LPF3 and DL4 are sent to a comparison circuit 5, and the results are sent to a determination circuit 6. To explain the operation of the judgment circuit 6 and the electronic switch 7, the judgment circuit 6 calculates the difference between the output of the DL4 and the output of the LPF3, and
It is determined whether this difference is below or above a predetermined level. Here, the difference between the output of LPF3 and the output of DL4 is nothing but the amount of high frequency components included in the human input signal.

本発明は、こうして入力信号に含まれる高周波成分の量
を判定し、この量が所定値より多いときは、人力信号に
帯域制限を加えていないDL4の出力を、逆に高周波成
分の量が所定値より少ないときはビット長を伸長された
LPF2の出力を電子スイッチ7で選択して出力するも
のである。
The present invention thus determines the amount of high frequency components contained in the input signal, and when this amount is greater than a predetermined value, the output of DL4, which does not apply band limitation to the human input signal, is changed to When it is less than the value, the electronic switch 7 selects and outputs the output of the LPF 2 whose bit length has been expanded.

ところで、入力信号に含まれる高周波成分の有無は判定
用LPF3を使わなくても、LPF2とDL4の差から
でも判定できるが、この両者の差だけから高周波成分の
有無を判定して電子スイッチ7を切り換えると、次のよ
うな不具合を生じる。
By the way, the presence or absence of a high frequency component contained in an input signal can be determined from the difference between LPF2 and DL4 without using the determination LPF3, but the presence or absence of a high frequency component contained in the input signal can be determined from the difference between the two and the electronic switch 7 is activated. If you switch, the following problems will occur.

以下、例を用いてこれを説明する。This will be explained below using an example.

いま、人力信号としてステップ状の信号が人力されたケ
ースを考える。このとき、DL4出力とLPF2の出力
は、第8図(A)に実線で示す波形8−1と点線で示す
波形8−2で表される。 (本来はディジタル信号であ
るが、説明のためアナログ信号のイメージで描いである
)。
Now, consider a case where a step-like signal is manually generated. At this time, the DL4 output and the output of the LPF2 are represented by a waveform 8-1 shown by a solid line and a waveform 8-2 shown by a dotted line in FIG. 8(A). (It is originally a digital signal, but for the sake of explanation, it is depicted as an analog signal.)

ここで、この2つの信号のレベル差が所定値8以上のと
きは実線のDL4出力を、δ以下のときは点線のLPF
2出力を選択したとすると、二の選択出力は第8図(B
)に示すような波形8−4になる。即ち、上記2つの信
号を選択・切り換えた点で、出力信号にレベルδの不連
続が生ずる。この不連続点は、扱う信号が画像信号の場
合にはゴースト状の偽輪郭になり、またその他の信号の
場合にも色々な問題を生ずる。
Here, when the level difference between these two signals is more than the predetermined value 8, the solid line DL4 output is used, and when it is less than δ, the dotted line LPF
If 2 outputs are selected, the second selected output is shown in Figure 8 (B
) is the waveform 8-4 shown in FIG. That is, at the point where the above two signals are selected and switched, a level δ discontinuity occurs in the output signal. These discontinuous points cause ghost-like false contours when the signal to be handled is an image signal, and also causes various problems when using other signals.

この問題を解決するため本発明ではLPF2とDL4出
力の選択切り換えに、LPF2よりカットオフ周波数の
低い若しくは次数の高いLPF3を用い、このLPF3
の出力とDL4の圧力のレベル差から高周波成分の有無
を判定して、LPF2出力とDL4出力の選択切り換え
を行う方法を用いている。
In order to solve this problem, in the present invention, an LPF3 having a lower cutoff frequency or a higher order than LPF2 is used for selection switching between LPF2 and DL4 output, and this LPF3
A method is used in which the presence or absence of a high frequency component is determined based on the level difference between the output of LPF2 and the pressure of DL4, and selection switching between the LPF2 output and the DL4 output is performed.

即ち、LPF3とDL4の出力のレベル差が所定値8以
上のときはDL4の出力を、この差がδ以下のときはL
PF2の出力を電子スイッチ7で選択するようにしてい
る。
That is, when the level difference between the outputs of LPF3 and DL4 is greater than the predetermined value 8, the output of DL4 is used, and when this difference is less than δ, the output of DL4 is
The output of PF2 is selected by electronic switch 7.

こうすると、前記のステップ状の信号入力を例にして考
えると、LPF3の出力は第8図(A)に−点鎖線で示
す波形8−3となるので、この出力とDL4の出力との
レベル差から判定して、LPF2とDL4の出力を選択
・切り換えした結果は、第8図(C)に示す波形8−5
のようになる。即ち、従来問題となっていたレベルδの
不連続は大幅に改善される。
In this way, if we consider the above-mentioned step-like signal input as an example, the output of LPF3 will be the waveform 8-3 shown by the dotted chain line in Fig. 8(A), so the level of this output and the output of DL4 will be The result of selecting and switching the outputs of LPF2 and DL4 based on the difference is waveform 8-5 shown in Figure 8(C).
become that way. That is, the discontinuity of level δ, which has been a problem in the past, is significantly improved.

なお、入力信号によっては、LPF3とDL4とのレベ
ル差が、LPF2とDL4とのレベル差より大きいケー
スも考えられる。この場合、第1図に点線で示すように
、比較回路5にL P F 2゜LPF3.DL4の3
つの出力を人力し、LPF2とDL4及びLPF3とD
L4のレベル差がともに所定の値以下であるときのみ、
電子スイッチ7てLPF2の出力を選択するような方式
とすればよい。
Note that depending on the input signal, there may be a case where the level difference between LPF3 and DL4 is larger than the level difference between LPF2 and DL4. In this case, as shown by the dotted line in FIG. DL4 no 3
2 outputs manually, LPF2 and DL4 and LPF3 and D
Only when the level differences of L4 are both below a predetermined value,
A method may be adopted in which the output of the LPF 2 is selected using the electronic switch 7.

次に、第2図に本発明の第2の実施例を示す。Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.

この例は、A−D変換器1の圧力をカットオフ周波数ま
たは次数の異なる第1.第2.第3のディジタル低域通
過フィルタ(LPF)8,9.10と遅延回路(DL)
4に送り、このLPFB出力を含む4つの出力若しくは
これを含まない3つの出力を比較図1111で比較し、
この結果を判定回路12に送り上記LPFB、LPF9
.DL4の出力のいずれかを選択して圧力するものであ
る。
In this example, the pressure of the A-D converter 1 is changed to the first one with a different cutoff frequency or order. Second. Third digital low pass filter (LPF) 8, 9.10 and delay circuit (DL)
4, and compare four outputs including this LPFB output or three outputs not including this in a comparison diagram 1111,
This result is sent to the determination circuit 12 and the LPFB and LPF9
.. This selects and applies pressure to one of the outputs of DL4.

なお、各LPFのカットオフ周波数はLPFIO。Note that the cutoff frequency of each LPF is LPFIO.

LPF9.LPF8の順で高くなる若しくはフィルタの
次数がLPF8.LPF9.LPFIOの順で高くなる
ものとする。
LPF9. The order increases in the order of LPF8, or the order of the filter increases in the order of LPF8. LPF9. It is assumed that the values increase in the order of LPFIO.

前述のごとくディジタル低域通過フィルタは人力信号を
時間軸上で加重平均を取るものであるから、一般にカッ
トオフ周波数が低いまたは次数が高いほど、出力の量子
化誤差はより平均化され少なくなる。
As mentioned above, the digital low-pass filter takes a weighted average of the human input signal on the time axis, so generally, the lower the cutoff frequency or the higher the order, the more the output quantization error will be averaged and reduced.

この実施例では、比較回路11でDL4と第2゜第3の
LPF9.10あるいはこれに加えDL4と第1のLP
FBとの差をそれぞれ取り、これを判定回路12に送り
、DL4の出力とLPF9の出力のレベル差、若しくは
DL4の出力とLPF8及びLPF9の出力とのレベル
差がともに所定の値δ以下のときは、LPF8の出力を
、またこれ以外のときでLPF 10とDL4のレベル
差、若しく?1DL4の出力とLPF 10及びLPF
9の出力とのレベル差がともに所定の値δ以下のときは
、LPF9の出力を、その他のときはDL4の出力を電
子スイッチ13で選択し出力するものである。こうする
と、第1の実施例より更に細かく、入力信号に含まれる
高周波成分の量に応じて精度の高いA−D変換結果を出
力する装置が実現できる。
In this embodiment, the comparison circuit 11 uses DL4 and the second and third LPFs 9.10, or in addition to these, DL4 and the first LPF.
FB and sends it to the determination circuit 12, and when the level difference between the output of DL4 and the output of LPF9, or the level difference between the output of DL4 and the outputs of LPF8 and LPF9, are both less than a predetermined value δ. is the output of LPF8, or the level difference between LPF10 and DL4 at other times, or? 1DL4 output and LPF 10 and LPF
When the level difference with the output of DL 9 is less than a predetermined value δ, the output of LPF 9 is selected by the electronic switch 13, and in other cases, the output of DL 4 is selected and output. In this way, it is possible to realize a device that outputs a more precise A-D conversion result in accordance with the amount of high frequency components contained in the input signal in more detail than in the first embodiment.

なお、この説明では、LPF9の出力を選択する条件と
して、DL4の出力とLPF 10およびLPF9の出
力とのレベル差がともに所定の値δ以下のときとしたが
、この条件を満たし、かつ、LPFBとDL4のレベル
差がともに所定の値δ以下の条件を満たしたとき、とし
た方がよい場合もある。
In this explanation, the condition for selecting the output of LPF 9 is when the level difference between the output of DL 4 and the outputs of LPF 10 and LPF 9 are both below a predetermined value δ. In some cases, it may be better to set the condition that the level difference between DL4 and DL4 both satisfy a condition that the predetermined value δ or less is satisfied.

また、第3図に示すようにLPFB出力の選択を判定す
るために用いるディジタル低域通過フィルタとして、L
PF9の代わりにLPF9よりカットオフ周波数の低い
若しくは次数の高い判定用フィルタLPF 14を用い
てもよい。
In addition, as shown in Fig. 3, L
A determination filter LPF 14 having a lower cutoff frequency or higher order than the LPF 9 may be used instead of the PF 9.

また、同様にしてこのディジタル低域通過フィルタの数
をもっと増やすことも可能であり、さらには第1.第2
の実施例のDL4の代わりにカットオフ周波数を必要信
号の周波数帯域の上限に設定したディジタル低域通過フ
ィルタとしても、本発明の効果は得られる。
It is also possible to increase the number of digital low-pass filters in the same way, and even further increase the number of digital low-pass filters. Second
The effects of the present invention can also be obtained by using a digital low-pass filter whose cutoff frequency is set to the upper limit of the frequency band of the required signal instead of DL4 in the embodiment.

第10図に本発明の他の実施例を示し、以下詳しく説明
する。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. 10 and will be described in detail below.

ディジタル人力信号はディジタル低域通過フィルタ(L
 P F )2及びこのLPF2と遅延時間の等しい遅
延量を有する遅延回路(D L )4に加えられる。L
PF2とDL4の出力は比較回路δに送られ、この結果
は判定回路6に送られる。判定回路6は上記DL4の出
力と、LPF2の出力のレベル差をとり、この差が所定
のレベル以下であるか、以上であるかを判定する。ここ
で、LPF2の出力とDL4の出力とのレベル差は入力
信号に含まれる高周波成分の量に他ならない0本発明は
、こうして入力信号に含まれる高周波成分の量を判定し
、この量が所定値以上のときは、人力信号に帯域制限を
加えていないDL4出力を、逆に高周波成分の量が所定
値以下のときは帯域制限を加え雑音成分を抑圧したLP
F2出力を選択して出力するものである。
The digital human input signal is passed through a digital low-pass filter (L
P F )2 and a delay circuit (D L )4 having the same delay amount as the LPF2. L
The outputs of PF2 and DL4 are sent to a comparison circuit δ, and the results are sent to a determination circuit 6. The determination circuit 6 takes the level difference between the output of the DL4 and the output of the LPF2, and determines whether this difference is below or above a predetermined level. Here, the level difference between the output of LPF 2 and the output of DL 4 is nothing but the amount of high frequency components contained in the input signal. When the amount of high-frequency components is above the specified value, the DL4 output is output without band-limiting the human input signal, and conversely, when the amount of high-frequency components is below the predetermined value, the LP is output with band-limiting and noise components suppressed.
This selects and outputs the F2 output.

ところで、このDL4の出力とLPF2の出力の差から
高周波成分の有簾を判定し、この結果でダイレクトに電
子スイッチ7を切り換えDL4の出力とLPF2の出力
を選択出力すると前述のような不具合を生じる。以下、
前例と同様にステップ状の入力信号が加えられた例を用
いてこれを説明する。
By the way, if the presence of high frequency components is determined from the difference between the output of DL4 and the output of LPF2, and the electronic switch 7 is directly switched based on this result to selectively output the output of DL4 and the output of LPF2, the above-mentioned problem will occur. . below,
This will be explained using an example in which a step-like input signal is added as in the previous example.

いま、DL4出力とLPF2出力とをそれぞれ実線、点
線で第11図(A)に示す、この2つの信号のレベル差
が所定値8以上のときは実線のDL4出力を、δ以下の
ときは点線のLPF2出力を選択したとすると、この選
択出力は第11図(B)に示すような波形となる。即ち
、上記2つの信号を選択切り換えた点で、出力信号にレ
ベルδの不連続が生ずる。
Now, the DL4 output and the LPF2 output are shown as a solid line and a dotted line, respectively, in FIG. If the LPF2 output is selected, this selected output has a waveform as shown in FIG. 11(B). That is, at the point where the above two signals are selected and switched, a level δ discontinuity occurs in the output signal.

そこで本実施例では、LPF2とDL4のしベル差を比
較回路δで比較し、これを判定回路6に送り、入力信号
に含まれる高周波成分の量が所定値以上である期間を示
す第1の情報28を出力し、これを時間調整口1ia2
9に送り、上記第1の情報28が示す期間より所定時間
TIだけ長い期間を示す第2の情報20を得、この第2
の情報2oにより、LPF2出力とDL4出力をそれぞ
れ所定時間T2だけ第2.第3の遅延手段24.25で
遅延させた出力のいずれかを電子スイッチ7て選択出力
し、上記不連続の発生を防止する方法を用いている。
Therefore, in this embodiment, the comparison circuit δ compares the level difference between the LPF2 and the DL4, and sends this to the determination circuit 6. Output the information 28 and send it to the time adjustment port 1ia2
9, and obtains second information 20 indicating a period longer than the period indicated by the first information 28 by a predetermined time TI, and this second information 20 is sent to
According to the information 2o, the LPF2 output and the DL4 output are respectively set to the second output for a predetermined time T2. A method is used in which one of the outputs delayed by the third delay means 24 and 25 is selectively output using the electronic switch 7 to prevent the occurrence of the discontinuity described above.

第11図を用い、前例と同様に、入力信号としてステッ
プ状の信号が入力されたケースで、この動作を説明する
と、判定回路6から出力される第1の情報28が示す期
間をパルスで示すと、第11図(C)のようになり、こ
れに対し時間調整回路29から出力される第2の情報2
oが示す期間は第11図(D)のようになる。一方、第
2の遅延手段24.25を通したろ2出力を点線で、D
L4の出力を実線で示すと、第11図(E)のようにな
る。 (なお、ここではT2=TI/2とした場合を示
している)。
Using FIG. 11, this operation will be explained in the case where a step-like signal is input as the input signal as in the previous example.The period indicated by the first information 28 output from the determination circuit 6 is indicated by a pulse. 11(C), and on the other hand, the second information 2 output from the time adjustment circuit 29
The period indicated by o is as shown in FIG. 11(D). On the other hand, the dotted line indicates the filter 2 output that has passed through the second delay means 24.25.
The output of L4 is shown as a solid line as shown in FIG. 11(E). (Note that the case where T2=TI/2 is shown here).

よって、第2の情報20で制御された電子スイッチ7の
出力は第11図(F)のようになる、即ち、従来問題と
なっていたレベルδの不連続は大幅に改善される。
Therefore, the output of the electronic switch 7 controlled by the second information 20 becomes as shown in FIG. 11(F), that is, the conventional problem of discontinuity in level δ is greatly improved.

なお、入力信号が画像信号である場合は、画像信号は水
平、垂直、時間軸方向に相関をもつ信号であるので、上
記遅延回路としてl水平ライン遅延素子、あるいはlフ
レーム遅延索子を用いたものを朝み合わせて2次元、3
次元のLPFを構成することも可能となる。
Note that when the input signal is an image signal, since the image signal is a signal that has correlation in the horizontal, vertical, and time axis directions, it is possible to use a horizontal line delay element or a frame delay element as the delay circuit. Putting things together in the morning creates 2D and 3D
It is also possible to construct a dimensional LPF.

(発明の効果) 以上のように本発明を利用すると、A−D変換時に発生
する量子化雑音を含む雑音の低減が実現でき、さらには
画像の輪郭部前後に生ずるスミア状の歪等の発生を防止
することができ、その効果は大きい。
(Effects of the Invention) As described above, by using the present invention, it is possible to reduce noise including quantization noise that occurs during A-D conversion, and also to reduce smear-like distortion that occurs before and after the contour of an image. can be prevented, and the effect is great.

4、  l!1面の簡単な説明 第1図、第2図、第3図、第10図は本発明の第1.第
2.第3.第4の実施例を示すブロック図、第4図は一
般的なA−D変換器の構成を説明する図、第5図は従来
例を示すブロック図、第6図は高周波成分を持たないア
ナログ信号をA−D変換した信号におけるビット精度の
向上する様子を説明する図、第7図はディジタル低域通
過フィルタの一例を示すブロック図、第8図は本発明の
第1の実施例の動作を説明する波形図、第9図は従来技
術を説明する波形図、第11図は本発明の第4の実施例
の動作を説明する波形図である。
4.l! Brief explanation of the first aspect FIGS. 1, 2, 3, and 10 illustrate the first aspect of the present invention. Second. Third. A block diagram showing the fourth embodiment, FIG. 4 is a diagram explaining the configuration of a general A-D converter, FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example, and FIG. 6 is an analog signal that does not have high frequency components. Figure 7 is a block diagram showing an example of a digital low-pass filter. Figure 8 is a diagram illustrating how the bit precision improves in a signal obtained by A-D converting a signal. Figure 8 is a diagram illustrating the operation of the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a waveform diagram illustrating the prior art, and FIG. 11 is a waveform diagram illustrating the operation of the fourth embodiment of the present invention.

1:A−D変換器、2,3,8,9,10,14:ディ
ジタル低域通過フィルタ(LPF)、4,24゜25:
遅延回路(DL)、  δ、11,15:比較回路、6
,12,16:判定回路、7,13:電子スイッチ、2
9:時間調整回路。
1: A-D converter, 2, 3, 8, 9, 10, 14: Digital low-pass filter (LPF), 4, 24° 25:
Delay circuit (DL), δ, 11, 15: Comparison circuit, 6
, 12, 16: Judgment circuit, 7, 13: Electronic switch, 2
9: Time adjustment circuit.

第 7 図 第 9 図No. 7 figure No. 9 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ディジタル信号の周波数帯域を制限し平滑化する所
定カットオフ周波数の第1のディジタル低域通過フィル
タと、該第1のディジタル低域通過フィルタよりカット
オフ周波数の低い若しくは次数の高い第2のディジタル
低域通過フィルタと、上記いずれのディジタル低域通過
フィルタも通さない上記ディジタル信号と上記第2のデ
ィジタル低域通過フィルタを通した上記ディジタル信号
とのレベル差を検出する手段と、このレベル差が所定の
値以上のときは上記いずれのディジタル低域通過フィル
タも通さない上記ディジタル信号を選択し、上記レベル
差が所定の値以下のときのみ所定の条件により上記第1
のディジタル低域通過フィルタを通した上記ディジタル
信号を選択し出力する手段を有することを特徴とする信
号処理装置。 2、ディジタル信号の周波数帯域を制限し平滑化するそ
れぞれカットオフ周波数の異なる並列に設けた複数のデ
ィジタル低域通過フィルタと、これらのディジタル低域
通過フィルタを通さない上記ディジタル信号と上記複数
のディジタル低域通過フィルタを通したそれぞれの上記
ディジタル信号とのそれぞれのレベル差を検出する手段
を有し、上記複数のディジタル低域通過フィルタを通し
た上記それぞれのディジタル信号の内いずれか1つの信
号を、当該ディジタル低域通過フィルタよりカットオフ
周波数の低い若しくは次数の高いディジタル低域通過フ
ィルタを通した上記ディジタル信号と上記いずれのディ
ジタル低域通過フィルタも通さない上記ディジタル信号
とのレベル差が所定の値以下であることを条件に選択し
て出力するか、上記いずれのディジタル低域通過フィル
タも通さない上記ディジタル信号を、上記それぞれのレ
ベル差が全て上記条件に当てはまらない場合選択して出
力する手段を有することを特徴とする信号処理装置。 3、上記ディジタル信号を画像信号とし、上記ディジタ
ル低域通過フィルタとして2次元若しくは3次元のフィ
ルタを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の信号処理装置。 4、ディジタル信号の周波数帯域を制限し平滑化する所
定カットオフ周波数のディジタル低域通過フィルタと、
該ディジタル低域通過フィルタを通さない上記ディジタ
ル信号を遅延させる第1の遅延手段と、上記ディジタル
低域通過フィルタと上記第1の遅延手段の両出力のレベ
ル差を検出し、この差が所定の値以上である期間を示す
第1の情報を出力する手段と、この第1の情報を受けこ
の情報が示す期間より所定時間T1だけ長い期間を示す
第2の情報を出力する手段と、上記ディジタル低域通過
フィルタと上記第1の遅延手段の両出力をさらに所定時
間T2(T1>T2)だけ遅延させる第2の遅延手段と
、上記第2の情報に基づき上記第2の遅延手段によりT
2だけ遅延された上記ディジタル低域通過フィルタと上
記第1の遅延手段の両出力のいずれかを選択して出力す
る手段を有することを特徴とする信号処理装置。 5、上記ディジタル信号を画像信号とし、上記ディジタ
ル低域通過フィルタとして2次元若しくは3次元のフィ
ルタを用いることを特徴とする特許請求の範囲第4項記
載の信号処理装置。
[Claims] 1. A first digital low-pass filter with a predetermined cutoff frequency that limits and smoothes the frequency band of a digital signal; A second high-order digital low-pass filter detects a level difference between the digital signal that does not pass through any of the digital low-pass filters and the digital signal that passes through the second digital low-pass filter. means, selects the digital signal that does not pass through any of the digital low-pass filters when the level difference is above a predetermined value, and selects the first digital signal according to the predetermined condition only when the level difference is below the predetermined value.
A signal processing device comprising means for selecting and outputting the digital signal passed through the digital low-pass filter. 2. A plurality of digital low-pass filters arranged in parallel each having a different cutoff frequency to limit and smooth the frequency band of the digital signal, and the digital signal and the plurality of digital signals that do not pass through these digital low-pass filters. means for detecting a level difference between each of the digital signals passed through the low-pass filter, and detecting any one of the digital signals passed through the plurality of digital low-pass filters. , the level difference between the digital signal passed through a digital low-pass filter having a lower cutoff frequency or higher order than the digital low-pass filter and the digital signal not passed through any of the digital low-pass filters is a predetermined level difference. Means for selecting and outputting the digital signal on the condition that it is less than or equal to the above value, or selecting and outputting the digital signal that does not pass through any of the digital low-pass filters when the respective level differences do not meet the above conditions. A signal processing device comprising: 3. The signal processing device according to claim 1 or 2, wherein the digital signal is an image signal, and a two-dimensional or three-dimensional filter is used as the digital low-pass filter. 4. a digital low-pass filter with a predetermined cutoff frequency that limits and smoothes the frequency band of the digital signal;
A first delay means for delaying the digital signal that does not pass through the digital low-pass filter, and a level difference between the outputs of the digital low-pass filter and the first delay means is detected, and this difference is determined to be a predetermined value. means for outputting first information indicating a period in which the value is greater than or equal to a value; means for receiving the first information and outputting second information indicating a period longer than the period indicated by this information by a predetermined time T1; a second delay means for further delaying both the outputs of the low-pass filter and the first delay means by a predetermined time T2 (T1>T2);
A signal processing device comprising means for selecting and outputting either the output of the digital low-pass filter delayed by 2 and the output of the first delay means. 5. The signal processing device according to claim 4, wherein the digital signal is an image signal, and a two-dimensional or three-dimensional filter is used as the digital low-pass filter.
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