JPH06233331A

JPH06233331A - テレビジョン信号発生器

Info

Publication number: JPH06233331A
Application number: JP1450093A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kageyama; 昌広影山; Koichi Shibata; 巧一柴田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】テレビジョンに用いられているフィルタなどの
３次元周波数特性を、直観的かつ正確に把握可能な信号
を発生するテレビジョン信号発生器を提供する。【構成】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π｛(μ＋ａ・ｔ)ｘ
＋ｂ・ｙ・ｙ｝］で表される信号ｇを発生させ、被試
験フィルタなどに入力し、その出力信号をモニタテレビ
上で観察する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン信号発生器
に係り、特に、３次元周波数領域の信号処理を行うテレ
ビジョンの動作試験などに用いて好適なテレビジョン信
号発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンの送信機および受信機で
は、フィルタ処理や変調処理のような、周波数領域での
画像信号処理が数多く用いられている。特に最近では、
水平，垂直および時間周波数（以下、それぞれμ，νお
よびｆと略記する）で表される３次元周波数領域での信
号処理を用いた高画質化方式が種々提案されている（参
考文献：“小特集ＥＤＴＶ方式”，テレビ誌，４３，
５，ｐｐ．４３５−４６３（１９８９）など）。それに
伴い、信号処理回路（装置）の３次元周波数特性を試験
する方法の確立が求められている。

【０００３】これまでに、水平周波数μおよび垂直周波
数νで表される２次元周波数特性の試験方法として、円
形ゾーンプレート（ＣＺＰ）を用いた手法が提案されて
いる。ＣＺＰ信号ｇ(ｘ,ｙ）は、中心から離れるほどピ
ッチが細かくなる同心円状のパターンを持った信号であ
る。

【０００４】図２のように、このＣＺＰ信号を試験した
いフィルタ（被試験フィルタ）などに入力し、その出力
信号をモニタテレビ上で観察する。ＣＺＰ信号は、画面
上の２次元空間座標（水平，垂直座標（ｘ，ｙ））の値
が、そのままその座標における２次元周波数（μ，ν）
に対応しており、モニタテレビ上に映し出された出力画
像の濃淡の形状や信号振幅を観察することにより、被試
験フィルタの２次元周波数特性を把握できる。

【０００５】さらに、時間フィルタｆを加えた３次元周
波数特性の試験方法として、TFZP手法が提案されている
（参考文献：吹抜；“テレビ技術の発展に対応し、動く
円形ゾーンプレートによって３次元周波数処理の特性を
評価する”，日経エレクトロニクス，pp．１９５−２１
８（July １，１９８４)）。この手法では、上述したＣ
ＺＰを上下左右に動かすことにより、（μ，ν，ｆ）で
表される３次元周波数空間の、ある特定な周波数成分を
発生させる。例えば、静止している時にはｆ＝０で表さ
れる平面上にしか無かった信号スペクトルが、図３に示
すように、(ａ)左右、および（ｂ）上下、にＣＺＰを動
かすことにより、それぞれν軸、およびμ軸を中心に、
移動速度に依存した角度θだけ回転した平面上に移動す
る。このＴＦＺＰ信号を、上記同様に被試験フィルタに
入力し、その出力信号をモニタテレビ上で観察すること
により、図３に示したスペクトル存在平面で切りとった
“断面”を観察できる。移動速度を変えて回転角度θを
任意に設定すれば、被試験フィルタの３次元周波数特性
を把握できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、テレビジョン
信号を３次元周波数領域で信号処理する場合、水平(μ)
周波数処理と［時間(ｆ)−垂直(ν)］周波数処理に分け
て行うことが多い。

【０００７】ところが、ＴＦＺＰ手法による上記従来技
術では、図３に示したような“断面”を、ｆ軸上の“視
点”から観察することしかできない。従って、μν特性
の把握に比べて、ｆν特性の直観的な把握が困難であっ
た。また、ｆν特性を正確に把握するには、ＣＺＰの移
動速度を変えて“断面”の回転角度θを変更し、何度も
観察しなおす必要があったため、測定手順が煩雑であっ
た。

【０００８】本発明の目的は、テレビジョンに用いられ
ているフィルタなどの３次元周波数特性を、直観的かつ
正確に把握できる信号を発生する、テレビジョン信号発
生器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、

【００１０】

【数２】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(μｘ＋νｙ＋ｆｔ)］ …(数２）（ただし、ｘおよびｙはそれぞれテレビジョン画面上の
水平座標および垂直座標、ｔは時間、μ，νおよびｆは
それぞれ水平周波数，垂直周波数および時間周波数であ
り、μ，ν，ｆはｘおよびｙの関数）で表される信号ｇ
の発生手段を用いることにより実現できる。

【００１１】

【作用】被試験フィルタのｆν特性を測定する場合を例
に挙げて、本発明の作用を以下説明する。

【００１２】従来、ＣＺＰを用いてμν特性を測定する
場合のように、ｆν特性が、直接モニタテレビ出力画像
の濃淡の形状や信号振幅として観察できれば、直観的か
つ正確に特性把握が可能となる。

【００１３】一般に、時間をｔとし、時間周波数ｆの正
弦波信号ｇ(ｔ)は、以下のように書ける。

【００１４】

【数３】ｇ(ｔ)＝cos［２πｆｔ］ …(数３）この式に水平周波数μおよび垂直周波数νを導入して３
次元周波数領域に拡張すると、以下のように書ける。

【００１５】

【数４】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(μｘ＋νｙ＋ｆｔ)］ …(数４）ここで、例えば画面上の２次元空間座標（水平，垂直座
標（ｘ，ｙ））の値を、そのままその座標の時間周波数
ｆおよび垂直周波数νに対応させたい場合、垂直周波数
νはｙ座標に比例するように、時間周波数ｆはｘ座標に
比例するようにおけばよい。

【００１６】

【数５】 μ＝定数 ν＝ｂ・ｙ（ｂ＝定数）ｆ＝ａ・ｘ（ａ＝定数） …(数５）このとき、信号ｇは、以下のように変形できる。

【００１７】

【数６】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(μｘ＋ｂ・ｙ・ｙ＋ａ・ｘ・ｔ)］＝cos［２π｛(μ＋ａ・ｔ)ｘ＋ｂ・ｙ・ｙ｝］ …(数６）この信号ｇは、時間周波数ｆおよび垂直周波数νがそれ
ぞれ水平座標ｘおよび垂直座標ｙに対応した成分を持
つ。

【００１８】図４のように、この信号ｇを被試験フィル
タに入力したのちに、その出力信号をモニタテレビで観
察すると、被試験フィルタのｆν特性に応じて画像の輝
度（濃淡）が変化する。すなわち、振幅応答が大きいｆ
ν周波数成分に対応した座標位置の輝度は明るく、振幅
応答が小さいｆν周波数成分に対応した座標位置の輝度
は暗くなる。例えば、ＮＴＳＣテレビジョン方式におけ
る変調色信号を阻止するｆνフィルタの場合には、
（ｆ，ν)＝(１５Ｈｚ，−５２５／４cph（cycleper he
ight)）および(ｆ，ν)＝(−１５Ｈｚ，５２５／４cph)
の周波数成分に対応した座標位置の輝度が暗くなる。こ
の輝度変化を、肉眼により直接観察したり、オシロスコ
ープなどを用いて波形観察すれば、被試験フィルタのｆ
ν特性を直観的かつ正確に測定でき、上記目的を達成で
きる。

【００１９】なお、同様にμｆ特性を観察したい場合に
は、

【００２０】

【数７】 μ＝ａ・ｘ（ａ＝定数） ν＝定数ｆ＝ｂ・ｙ（ｂ＝定数） …(数７）とおいて、信号ｇを以下のように変形すればよい。

【００２１】

【数８】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(ａ・ｘ・ｘ＋νｙ＋ｂ・ｙ・(ｔ)］＝cos［２π｛ａ・ｘ・ｘ＋(ν＋ｂ・ｔ)ｙ｝］ …(数８）

【００２２】

【実施例】以下、本発明を現行ＮＴＳＣ方式のテレビジ
ョン信号のｆν特性試験に適用する場合について、図面
により実施例を説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施例の説明図である。
同図において、信号発生器１００は、クロック作成回路
４，後述する信号演算回路１，プロセス回路１０から成
る。

【００２４】クロック作成回路４では、外部から入力さ
れた同期信号やフリーランで発生させた同期信号から、
信号演算回路１およびプロセス回路１０の動作に必要な
クロック信号を作成する。信号演算回路１に必要なクロ
ック信号として、時間を表すフィールド番号ｔ，水平座
標を表す画素番号ｘ，垂直座標を表す走査線番号ｙを出
力する。また、プロセス回路１０に必要なクロック信号
として、水平・垂直同期信号の位置を表す信号などを出
力する。このクロック作成回路４は、従来技術により容
易に実現可能であるため、図示は行わない。

【００２５】信号演算回路１は、加算器２，６、乗算器
３，５，７，８、およびコサイン回路９から成り、数６
に示した信号ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)を出力する。

【００２６】この構成のうち、固定の演算を行う箇所
（乗算器３，７，８など）はＲＯＭなどで実現してもよ
い。なお、後述するように、数６中のｘ，ｙ，ｔはクロ
ック作成回路からの信号であり、ａ，ｂは定数であり、
μは予め定めた値である。

【００２７】図１のプロセス回路１０では、信号ｇ
(ｘ，ｙ，ｔ)の振幅補正、およびペデスタル付加を行
う。すなわち、信号振幅をＡ，ペデスタルレベルをＰと
すると、以下の変換を行う。

【００２８】

【数９】ｇ′(ｘ，ｙ，ｔ)＝Ａ・ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＋Ｐ …(数９）さらに、ブランキング部付加，水平・垂直同期信号付
加，カラーバースト信号付加などを行い、モニタテレビ
に直接入力できる形態に変換する。このプロセス回路１
０は、従来技術により容易に実現可能であるため、図示
は行わない。

【００２９】ここで、信号演算回路１の中で用いられて
いる定数ａ，ｂの具体的な設定例について説明する。ま
ず、クロック作成回路４からの信号ｔ，ｘ，ｙの範囲を
次のように設定する。フィールド番号ｔは整数である。
画素番号ｘについては、水平有効画素数を７６８画素と
し、画面中央を０とすると、(−３８４≦ｘ＜３８４)と
なる。走査線番号ｙは、垂直有効走査線数を４８０本と
し、画面中央を０とすると、（−２４０≦ｙ＜２４０）
となる。画面の上下端の垂直周波数νが垂直サンプリン
グ周波数の１／２となるように定数ｂを設定すると、

【００３０】

【数１０】 ν＝ｂ・ｙ＝ｂ・２４０＝１／２ …(数１０）より、ｂ＝１／４８０となる。一方、ＮＴＳＣ信号のフ
ィールド周波数（時間サンプリング周波数）は６０Ｈｚ
(正確には５９.９４Ｈｚ）であるため、その半分の３０
Ｈｚおよび−３０Ｈｚの時間周波数ｆを示す水平座標間
の距離が、画面上下端間の距離と等しくなる（正方形に
なる）ようにする。画面の縦横比が３：４であるため、
ｆ＝３０Ｈｚを示す水平座標ｘは、３８４.３／４＝２
８８となる。このとき、信号ｇが３０Ｈｚ成分を持つ
ためには、

【００３１】

【数１１】ａ・ｔ・ｘ＝ａ・１・２８８＝１／２ …(数１１）より、ａ＝１／５７６となる。

【００３２】また、水平周波数μは（−０.５≦μ＜０.
５）の範囲である。例えば、水平サンプリング周波数を
１４.３２ＭＨｚ(色副搬送波周波数ｆscの４倍）とした
場合は、μ＝Ｈ／１４.３２とおけば、Ｈ［ＭＨｚ］で
表すことができる。また、フィールド番号ｔは単調増加
する整数であり、現実的には（ｔ０≦ｔ＜ｔ１）の有限
な値を持つ。このとき、

【００３３】

【数１２】 μ′＝μ＋ａ・ｔ …(数１２）とおけば、数６は以下のように変形できる。

【００３４】

【数１３】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π｛μ′ｘ＋ｂ・ｙ・ｙ｝］ …(数１３）従って、時間ｔ０からｔ１の間に、設定した水平周波数
μを（μ＋ａ・ｔ０）から（μ＋ａ・ｔ１）までスキャ
ンしていることと同値である。このｔ０およびｔ１は、
例えば次のように、用途に応じて二とおりの設定方法が
ある。まず、第１の設定方法として、水平周波数μ′
(＝μ＋ａ・ｔ)を０から水平サンプリング周波数の１／
２までスキャンしてｆν特性を試験したい場合について
説明する。このとき、μ＝０と設定すれば、

【００３５】

【数１４】０≦ａ・ｔ＜１／２ …(数１４）より、ａ＝１／５７６を用いて、０≦ｔ＜２８８となる
ため、ｔ０＝０，ｔ１＝２８８とおけばよい。

【００３６】第２の設定方法として、水平周波数μ近傍
のｆν特性だけを試験したい場合について説明する。こ
のとき、設定した水平周波数μと実際の水平周波数μ′
との差を小さくしたいため、数１２より、時間間隔δｔ
＝(ｔ１−ｔ０)をできるだけ小さくした方がよいことが
わかる。一方、（ｔ０≦ｔ＜ｔ１）の１シーケンスが終
了し次のシーケンスに入るとき、すなわち、時間ｔがｔ
１からｔ０に戻る瞬間に、信号ｇは時間方向（フレーム
方向）に不連続となり、時間周波数の高調波成分が生じ
る。従って、時間間隔δｔは、被試験フィルタの応答時
間よりも長くなければ、正確な試験を行うことができな
い。また、ＮＴＳＣ信号は、色副搬送波が４フィールド
（４／６０秒）で一巡するシーケンスを持っているた
め、時間間隔δｔは４の倍数とした方が都合がよい。こ
れらから考えて、ｔ０＝−８，ｔ１＝８、などの数値を
用いるのがよい。このとき、水平周波数の変位δμ＝
μ′(ｔ１)−μ′(ｔ０)は、δμ＝ａ・(ｔ１−ｔ０)＝
１６／５７６となり、単位を［ＭＨｚ］に換算すると、
μ＝Ｈ／１４.３２より、δＨ＝１４.３２・δμ＝０.
４［ＭＨｚ］となる。すなわち、設定した水平周波数
Ｈ［ＭＨｚ］を中心に、正負０.２ＭＨｚずつスキャン
を行うことになる。

【００３７】なお、上述した時間周波数ｆの不連続点で
発生する高調波成分を抑えるため、ｗ(ｔ０)＝ｗ(ｔ１)
＝０，ｗ((ｔ０＋ｔ１)／２)＝１となる時間方向（フレ
ーム方向）の窓関数ｗ(ｔ)を用いて次のような変形を行
い、信号ｇ(ｔ)の替わりに信号ｇ″(ｔ)としてもよい。

【００３８】

【数１５】ｇ″(ｘ，ｙ，ｔ)＝ｗ(ｔ)・ｇ(ｘ，ｙ，ｔ) …(数１５）この窓関数として、三角窓，ハニング窓，ハミング窓，
カイザー窓，ブラックマン窓などのような一般的な窓関
数を用いることができる。

【００３９】本方式の他の実施例の構成図を、図５に示
す。同図中の信号発生器１０６では、数６により予め計
算した結果を、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ素子や、磁
気テープ，磁気ディスクなどの記憶媒体に記録してお
き、信号再生回路１１により随時再生することにより信
号ｇを得る。このとき、設定するμの値に応じてメモリ
素子のアドレス番号を変更するなどして、複数の信号ｇ
を発生できるようにするのが好ましい。また、外部から
入力された同期信号やフリーランで発生させた同期信号
から、信号再生回路１１およびプロセス回路１０の動作
に必要なクロック信号を作成する。信号再生回路１１，
クロック作成回路１２およびプロセス回路１０は、従来
技術により容易に実現可能なため、図示は行わない。

【００４０】以上、本発明をｆν特性の試験に適用した
実施例について説明したが、本発明はこれに限定される
わけではなく、例えば、μｆ特性試験の場合には数８を
用いて信号演算回路１を実現すればよい。

【００４１】さらに、本発明は任意の３次元周波数特性
の試験に適用できる。この動作原理を、図６を用いて説
明する。同図において、μ，ν，ｆで表される３次元周
波数空間を、モニタテレビ上の２次元座標平面に射影す
ることが目的である。ここで、ｆ軸上の一点（０，０，
−ｒ）を通り、μν平面と平行な仮想平面を想定する
と、ｆ＝−ｒのように書ける。

【００４２】この仮想平面上のμν座標を、モニタテレ
ビ上のｘｙ座標に対応させるとμ＝ａｘ，ν＝ｂｙのよ
うに書くことができる（ただし、ａおよびｂはそれぞれ
水平および垂直座標を正規化するための値である）。こ
の仮想平面上の点（ａｘ，ｂｙ，−ｒ）を、同図中に示
した回転行列Ｒμ，Ｒν，Ｒｆによって、μ軸，ν軸，
ｆ軸を中心としてそれぞれ任意の回転角α，β，γだけ
回転させる。行列計算により導出されたμ，ν，ｆの値
は、モニタテレビ上のｘｙ座標と対応しており、これら
を数４に代入すれば、信号ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)を決定でき
る。この信号ｇを用いれば、３次元周波数空間の任意の
仮想平面上の周波数特性を観察することができる。例え
ば、回転角(α，β，γ)＝(０，０，０)とすれば、μν
平面を観察するためのＣＺＰ信号が導出できる。また、
(α，β，γ)＝(０，π／２，０)としてν軸中心の９０
゜回転を行い、ｒ＝μとおけば、数６が導出できる。

【００４３】また、数４のμ，ν，ｆをそれぞれａ・
ｘ，ｂ・ｙ，ｃ・ｔ（ただし、ａ，ｂ，ｃは定数）とお
いて変形すると、次の信号ｇが得られる。

【００４４】

【数１６】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(ａ・ｘ・ｘ＋ｂ・ｙ・ｙ＋ｃ・ｔ・ｔ)］…(数１６）この信号ｇは、同心円で表される従来のＣＺＰ信号を、
時間軸ｔを含めた同心球に拡張したものであり、時間ｔ
＝０を中心として、その前後のフレーム番号（フィール
ド番号）に比例した時間周波数成分を持っており、その
時間周波数ｆにおけるμν特性を観察することができ
る。なお、この信号ｇの場合でも、図４に示した構成で
試験を行うことができる。この場合には、被試験フィル
タの出力信号を、一旦、ＶＴＲなどに記録しておき、画
面フリーズやコマ送りなどを行ってフレーム（フィール
ド）ごとに観察した方が、正確な特性を把握しやすい。

【００４５】以上、本発明をＮＴＳＣ方式のテレビジョ
ン信号に適用した場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるわけではなく、例えば、ＰＡＬ方式，ED
TV方式，ＭＵＳＥ方式など、広く一般のテレビジョン信
号に対しても応用できる。このとき、それぞれの方式に
対応した水平画素数，走査線数，フレーム数（フィール
ド数），アスペクト比などから、数１０〜数１４などを
用いて、パラメータ値（ｘ，ｙ，ｔ，ａ，ｂなど）を設
定し、信号ｇを決定すればよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、フィルタなどの３次元
周波数特性を直観的かつ正確に把握可能なテレビジョン
信号発生器を実現でき、特性試験や動作試験などが容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

【図２】従来のＣＺＰ手法の説明図。

【図３】従来のＴＦＺＰ手法の説明図。

【図４】本発明の動作の説明図。

【図５】本発明の他の実施例のブロック図。

【図６】本発明の応用例の動作の説明図。

【符号の説明】１…信号演算回路、２，６…加算器、３，５，７，８…
乗算器、４，１２…クロック作成回路、９…コサイン回
路、１０…プロセス回路、１１…信号再生回路、１０
０，１０６…信号発生器、１０１…ＣＺＰ信号発生器、
１０２，１０４…被試験フィルタ、１０３…モニタテレ
ビ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｘおよびｙはそれぞれテレビジョン画面上
の水平座標および垂直座標を表す値であり、ｔは時間を
表す値であり、μ，νおよびｆはそれぞれ水平周波数，
垂直周波数および時間周波数を表す値であるとしたとき
に、【数１】ｇ(ｘ，ｙ，ｔ)＝cos［２π(μｘ＋νｙ＋ｆｔ)］ …(数１）なる信号ｇを発生する手段を有することを特徴とするテ
レビジョン信号発生器。
【請求項２】請求項１において、時間周波数ｆは、画面
上の水平座標ｘと垂直座標ｙのうち少なくとも一方の関
数で表されるテレビジョン信号発生器。
【請求項３】請求項２において、水平周波数μと垂直周
波数νのうち少なくとも一方は、画面上の水平座標ｘと
垂直座標ｙのうち少なくとも一方の関数で表されるテレ
ビジョン信号発生器。
【請求項４】請求項１，２または３において、垂直周波
数νは垂直座標ｙの関数であり、時間周波数ｆは水平座
標ｘの関数であるテレビジョン信号発生器。
【請求項５】請求項１において、時間周波数ｆは時間ｔ
の関数であるテレビジョン信号発生器。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
信号ｇは、信号演算手段から得られるテレビジョン信号
発生器。
【請求項７】請求項１，２，３，４または５において、
信号ｇは、信号再生手段から得られるテレビジョン信号
発生器。