JPH06189329A - デジタルビデオ信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】周波数分離用のデジタルフィルタを削減して回
路構成を簡単にし、低コスト、ＬＳＩ化の容易性を得
て、しかも水平解像度を改善できるようにする。 【構成】入力デジタルビデオ信号は、サブサンプル回路
４４でレートを下げられＹ／Ｃ分離回路４６で輝度信号
を分離導出され、選択回路４７でゼロ挿入されて元のレ
ートに戻され、次に、ＬＰＦ５１で低域成分が取り出さ
れる。また、入力デジタルビデオ信号はＨＰＦ４５で高
域成分を抽出され、先とは逆位相のサブサンプル回路５
２でレートを下げられ、選択回路５３でゼロ挿入されて
元のレートに戻される。選択回路５３とＬＰＦ５１の互
いの出力が加算器５４で加算されるが、折り返し成分
は、互いに相殺しあう極性及び帯域となっており、良質
の輝度信号を加算器５４から得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クロック周波数を高
くすることなくかつ少ない回路規模で高周波の入力信号
を処理可能としたデジタルビデオ信号処理回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、メモリを始めとしたデジタルＬＳ
Ｉ技術の進展に伴い民生用テレビジョン（ＴＶ）受信機
においても、デジタル信号処理技術が浸透してきた。Ｔ
Ｖ受信機の信号処理をデジタル化することにより、従来
のアナログＴＶでは実現不可能な高画質化、高機能化を
実現できるようになっている。しかし、現状のデジタル
ＴＶ受信機では部分的ではあるが性能上不足している部
分がある。その１つに水平解像度の問題がある。通常。
デジタルＴＶ受信機では、そのシステムクロックを４ｆ
ｓｃ（ｆｓｃ：色搬送波周波数３．５８ＭＨｚ）程度に
選ぶことが多い。この場合、システムクロック周波数は
約１４ＭＨｚで、折り返し無しに処理可能な入力信号帯
域は約７ＭＨｚである。水平解像度で言い換えれば、約
４８０本に相当する。ＴＶ放送波を受信する場合は、国
内の放送方式をでは信号帯域幅は約４．２ＭＨｚに制限
されているためにこれで十分ではあるが、レーザディス
ク（ＬＤ）を始めとしたいわゆるパッケージメディアの
信号はさらに高い周波数成分の信号を含むものもあり必
ずしも十分とは言えない。この様な信号に対応するため
に現在のアナログＴＶでは水平解像度で７００本、信号
周波数で約１０ＭＨｚまで再現可能となっているものも
ある。

【０００３】デジタル信号処理で水平解像度を向上させ
るためには、入力のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器
を含めた全体のシステムクロック周波数を高くする必要
があるが、単純に周波数を上げるとＬＳＩの消費電力や
チップサイズの増大を招き、この結果コストを引き上げ
ることになる。そこでクロック周波数を高くする部分を
できる限り少なくし、水平解像度を向上させる方法が考
えられ、その１つとして入力信号を周波数分離して処理
する方式がある。

【０００４】図４はその方法を実現した回路である。ま
た図３はその周波数特性の説明図である。まず、入力端
子１１にビデオ信号が入力され、水平解像度７００本を
実現するために低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１２で１０
ＭＨｚまでに帯域制限される。次に入力ビデオ信号は、
クロック発生回路３１から入力されるクロック信号（周
波数８ｆｓｃ）に基づいてＡ／Ｄ変換器１３でデジタル
化される。Ａ／Ｄ変換器１３の出力信号周波数特性は、
図３（ｂ）に示すようにクロック周波数８ｆｓｃの半
分、即ち４ｆｓｃまでは折り返し成分の無い信号とな
る。変換されたデジタル信号は、ＬＰＦ１４と高域通過
フィルタ（ＨＰＦ）１５で高域成分と低域成分に周波数
分割される。図３（ａ）にこのＬＰＦとＨＰＦの通過帯
域特性を示している。各々のフィルタ１４、１５は２ｆ
ｓｃを境にして低域通過型と高域通過型特性を持ち、２
ｆｓｃで共に−３dBの出力特性を持っている。この様な
特性を持つＬＰＦ１４、ＨＰＦ１５によって、Ａ／Ｄ変
換器１３の出力信号は、各々図３（ｃ）、図３（ｄ）に
示すような高域側と低域側の２つの信号成分に分割され
る。次に、ＬＰＦ１４とＨＰＦ１５の出力信号は、サブ
サンプル回路１６、１７でそれぞれ１／２にサブサンプ
ルされる。このときのサブサンプルの基準周波数は、ク
ロック発生回路３１の出力クロックを分周回路３２で１
／２分周した周波数４ｆｓｃになっている。さらにサブ
サンプル回路１６と１７では、反転回路３３によって位
相が９０°ずれた位相でサンプル動作を行っている。図
３（ｅ）、図３（ｆ）にサブサンプル回路１６、１７の
出力信号周波数特性を示している。

【０００５】サブサンプル回路１７の出力信号は、その
入力信号（図３（ｃ））に対してクロック周波数が半分
の４ｆｓｃになるために２ｆｓｃを境にして折り返し成
分を発生する。一方、サブサンプル回路１６の出力信号
でも同様にサンプリング周波数が４ｆｓｃとなるために
２ｆｓｃを境にして折り返し成分を発生するが、サブサ
ンプル位相がサブサンプル回路とは９０°移相されてい
るために、図３（ｆ）の斜線に示すように折り返し成分
の極性が図３（ｅ）に対して逆特性となる。サブサンプ
ル回路１６の出力信号は、この後輝度／色（Ｙ／Ｃ）分
離回路１８でＹ信号とＣ信号に分離される。分離された
Ｃ信号は、Ｃ処理回路３４で色復調、自動色制御（ＡＣ
Ｃ）、色相調整等の一連の色信号を施され、端子３５、
３６にＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号として導出される。このと
き、Ｙ／Ｃ分離回路１８、Ｃ処理回路３４は、その入力
データ周波数が４ｆｓｃであるため４ｆｓｃのクロック
で動作している。Ｙ／Ｃ分離回路１８からの出力Ｙ信号
は、選択回路１９で４ｆｓｃのクロックを基準にゼロを
交互に内挿するいわゆるゼロ内挿処理が行われ、データ
レートが８ｆｓｃに戻される。ゼロ内挿された信号は、
ＬＰＦ２２に入力される。ＬＰＦ２２は、ＬＰＦ１４と
同じく図３（ａ）と同じ低域通過特性を持っており、図
３（ｅ）の中の斜線部で示した折り返し成分を抑圧する
働きをする。従って、ＬＰＦ２２の出力信号は図３
（ｇ）に示すような周波数特性となる。一方、サブサン
プル回路１７の出力信号も同様に選択回路２０でゼロ内
挿され、そのデータレートを８ｆｓｃに上げられた後、
ＨＰＦ２３でフィルタリング処理される。ＨＰＦ２３
は、ＨＰＦ１５と同じ図３（ａ）に示す高域通過特性を
持っており、その出力信号は図３（ｈ）に示すような特
性となる。ＬＰＦ２２とＨＰＦ２３によって、折り返し
成分の大部分は除去されるが依然として斜線部分で示さ
れる折り返し成分が残留している。このとき、折り返し
成分のピークは２ｆｓｃにあり、ＬＰＦ２２、ＨＰＦ２
３の出力信号共に２ｆｓｃで−３dBのフィルタを通過さ
せているために、そのレベルは共に−６dBに揃っている
ことになる。しかも図３（ｇ）、図３（ｈ）で示される
折り返し成分は互いに逆極性であるために次の加算器２
４で双方を加算することで折り返し成分は相殺すること
ができる。反面、本来の信号は、同極性であるために加
算器２４で双方加算された出力信号には、Ａ／Ｄ変換器
１３の出力信号と同じ図３（ｂ）の信号が得られること
になる。加算器２４の出力信号は、最後にＤ／Ａ変換器
２５でアナログ信号に再び変換され、ＬＰＦ２６で１０
ＭＨｚ以上の不要成分を除去することで水平解像度７０
０本を実現するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３で示した従来の方
式では、周波数分割のためにＨＰＦ２個、ＬＰＦ２個の
計４個のデジタルフィルタが必要である。しかも、ＨＰ
Ｆ１５、２３で抽出する高域成分に色信号が混入した場
合、高域側ではこのＣ信号を抑圧するものは何もない。
したがって、混入した色信号成分はそのままドット妨害
として画質劣化を引き起こすことになる。このような色
信号の混入を防ぐにはＨＰＦ１５、２３をｆｓｃ近傍の
成分を完全に抑圧するような急俊な周波数特性としなけ
ればならない。またＬＰＦ１４、２２においてもＨＰＦ
１５、２３との整合性を取るために同様に急俊な特性に
しなければならない。デジタルフィルタは、一般的より
急俊な周波数特性を得るためには１つのフィルタ演算に
必要となる入力画素数がより多く必要となってくる。し
たがって、図２で説明した従来の方式では色信号の混入
を防ぐためフィルタ回路のみで非常に大きなハードウエ
アが必要になりコストを増大させてしまう問題があっ
た。そこでこの発明は、より少ないハードウエア量で同
様の効果を得ることが可能なデジタルビデオ信号処理回
路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、低域信号を
得る系路と、高域信号を得る系路とにそれぞれ１個のフ
ィルタしか使用しないようにして回路を実現するように
している。即ち、まず、低域成分の系路では、Ａ／Ｄ変
換器の出力信号は帯域制限無しに第１のサブサンプル回
路に与えて１／２レートにし、この信号を用いてＹ／Ｃ
分離を行い、分離されＹ信号に対してゼロ内挿を行いレ
ートを元に戻し、最後にＬＰＦによる制限を与え、低域
成分とする。高域成分の系路では、Ａ／Ｄ変換器の出力
信号をＨＰＦにと押して高域成分を得て、次にサブサン
プルを施し、次にゼロ内挿を行い元のレートに戻し、そ
して、この高域成分と、先のＬＰＦの出力（低域成分）
とを加算している。

【０００８】

【作用】上記の手段により、高域成分と低域成分が最終
的に加算器で加算されるときには、サブサンプルにより
生じた折り返し成分が、逆極性であって、かつ帯域が合
致し良好に相殺されてしまい、残った本来の信号は良質
のものとなる。フィルタそのものの数を減らすことが可
能となり小規模な回路で水平解像度を改善することがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１０】図１はこの発明の一実施例である。４１は
ビデオ信号が供給される入力端子である。このビデオ信
号は、水平解像度を７００本を実現するために、低域通
過フィルタ（ＬＰＦ）４２に入力されて１０ＭＨｚまで
に帯域制限される。ＬＰＦ４２は、ＬＰＦ４２の出力信
号は、クロック発生回路５８から入力されるクロック
（周波数８ｆｓｃ）に基づいてアナログデジタル（Ａ／
Ｄ）変換器４３でデジタル化される。Ａ／Ｄ変換器４３
の出力信号周波数特性は、図２（ｂ）に示すようにクロ
ック周波数８ｆｓｃの半分、即ち４ｆｓｃまでは折り返
しのない信号となる。

【００１１】Ａ／Ｄ変換器４３の出力信号は、高域通過
フィルタ（ＨＰＦ）４５とサブサンプル回路４４に入力
される。サブサンプル回路４４は、１／２分周回路５
９、反転回路６０を通して与えられる周波数４ｆｓｃの
クロックを基準して入力デジタル信号のサンプルレート
を８ｆｓｃから４ｆｓｃにサブサンプルする。このサブ
サンプルによってその出力信号の周波数特性は、折り返
し周波数が４ｆｓｃから２ｆｓｃに低下するため、当該
出力信号は、図２（ｃ）の斜線で示すような折り返し成
分を含む信号となる。サブサンプル回路４４の出力信号
は、その後、輝度／色（Ｙ／Ｃ）分離回路４６に入力さ
れ、Ｙ信号とＣ信号に分離される。

【００１２】Ｃ信号は、Ｃ信号処理回路４８に入力さ
れ、色復調、自動色制御（ＡＣＣ）、色相調整等の一連
の色信号処理を施され、端子４９、５０にＲ−Ｙ信号、
Ｂ−Ｙ信号として導出される。このときＹ／Ｃ分離回路
４６及びＣ信号処理回路４８は、その入力データ周波数
が４ｆｓｃであるため４ｆｓｃのクロックで動作してい
る。Ｙ／Ｃ分離回路４６からの出力Ｙ信号は、選択回路
４７に入力される。選択回路４７では、４ｆｓｃのクロ
ックを基準にゼロを交互に内挿するいわゆるゼロ内挿処
理が行われ、データレートが８ｆｓｃに戻される。ゼロ
内挿された信号は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５１に
入力される。ＬＰＦ５１は、図２（Ａ）に入力信号周波
数２ｆｓｃで−６ dB となる低域通過特性を持ってい
る。したがって、ＬＰＦ５１は、図２（ｃ）に斜線で示
す折り返し成分を抑圧する働きをし、その出力信号は図
２（ｅ）に示すような周波数特性となる。

【００１３】一方、ＨＰＦ４５は、図２（ａ）に示すよ
うにＬＰＦ５１は全く逆特性を持ち、入力信号周波数２
ｆｓｃで−６dBとな高域通過特性を持っている。従っ
て、ＨＰＦ４５の出力信号周波数特性は図２（ｄ）に示
すような特性となる。ＨＰＦ４５の出力信号は、サブサ
ンプル回路５２に入力され、１／２分周回路５９から供
給される周波数４ｆｓｃの信号を基準にそのデータレー
トを８ｆｓｃから４ｆｓｃにサブサンプルされる。この
ためにサブサンプル回路５２の出力信号においても、２
ｆｓｃを境に折り返し成分を発生する。このとき、サブ
サンプル回路４４と５２とでは、そのサブサンプリング
位相が反転回路６０で９０°異なるように設定されてい
るために、サブサンプル回路５２での折り返し成分は、
図２（ｆ）に示すようにサブサンプル回路４４の出力に
含まれる折り返し成分とは逆極性になる。

【００１４】サブサンプル回路５２の出力信号は、選択
回路５３に入力される。選択回路５３では４ｆｓｃのク
ロックを基準にしてゼロを交互に内挿するいわゆるゼロ
内挿処理が行われデータレートが８ｆｓｃに戻される。
この選択回路５３の出力は、加算器５４に入力され、先
のＬＰＦ５１からの出力と加算される。このとき図２
（ｅ）、（ｆ）に斜線で示すように、折り返し成分はＬ
ＰＦ５１の出力と選択回路５３の出力とでは逆極性にな
っているためにお互いに相殺され、加算器５４の出力に
は現れてこない。一方、本来の信号成分は、同じ極性
で、かつＬＰＦ５１とＨＰＦ４５の周波数特性が低域と
高域とで対象となっているので、加え合わせた信号は図
２（ｂ）に示す特性の信号と同じ信号を再現できること
になる。

【００１５】加算器５４の出力信号は、最後にＤ／Ａ変
換器５５でアナログ信号に変換されＬＰＦ５６で１０Ｍ
Ｈｚ以上の不要成分が除去され、水平解像度７００本の
信号として出力端子５７に出力される。.

【００１６】上記したようにこの実施例によると、簡単
な構成により、低域成分及び高域成分のサブサンプル処
理と、折り返し成分の帯域制限を活用することにより、
折り返し成分の相殺を行い色信号成分が輝度信号へ混入
するのを防止している。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
周波数分離用のデジタルフィルタを削減して回路構成を
簡単にし、低コスト、ＬＳＩ化の容易性を得て、しかも
水平解像度を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図。

【図２】図１の回路の動作を説明するために示した各部
特性図。

【図３】従来のデジタルビデオ信号処理回路の動作を説
明するために示した各部特性図。

【図４】従来のデジタルビデオ信号処理回路を示す図。

【符号の説明】

４２…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、４３…Ａ／Ｄ変換
器、４４、５２…サブサンプル回路、４５…高域通過フ
ィルタ（ＨＰＦ）、４６…Ｙ／Ｃ分離回路、４７、５３
…選択回路、４８…Ｃ信号処理回路、５１、５６…低域
通過フィルタ（ＬＰＦ）、５４…加算器、５５…Ｄ／Ａ
変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログビデオ信号を周波数２ｆｓｃ（ｆ
   ｓｃ：色搬送周波数）のクロックでデジタル化するてＡ
   ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されたデジタルビデオ信号
   を周波数ｆ１でサブサンプルする第１のサブサンプル手
   段と、 前記第１のサブサンプル手段の出力信号を補間してサン
   プリング周波数２ｆ１のデジタル信号を作成する第１の
   ゼロ内挿手段と、 前記サンプリング周波数２ｆ１のデジタルビデオ信号の
   帯域を制限して低域デジタル信号を得る低域通過フィル
   タと、 前記デジタルビデオ信号の高域成分を取り出し、前記第
   １のサブサンプル回路のサンプリング位相とは９０度異
   なる位相でサブサンプルする第２のサブサンプル手段
   と、 前記第２のサブサンプル手段の出力信号を補間してサン
   プリング周波数２ｆ１の高域デジタル信号を得る第２の
   ゼロ内挿手段と、 前記低域通過フィルタからの低域デジタル信号と、前記
   第２のゼロ内挿手段からの高域デジタル信号とを加算す
   る加算手段とを具備したことを特徴とするデジタルビデ
   オ信号処理回路。