JPH0686327A - デジタル・クリッピング回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】高周波数のサンプリング動作を行わずクリッピ
ング動作を実現し得るデジタル・クリッピング回路を提
供する。 【構成】入力値が高及び低クリッピング・レベル間の中
心レベルを超えたか否かに応じて、入力デジタル・サン
プルの指示ビット（符号又は最高位ビット）の状態が変
化するように入力デジタル・サンプルの値を調整した調
整済サンプルを発生する手段１０と、複数の補間サンプ
ル発生手段１４〜１８及び２０〜２４と、指示ビットの
状態に応じて、調整済サンプル又は複数の補間サンプル
の中の最小又は最大サンプルを選択する手段２６と、選
択された最小サンプルの値と低クリッピング・レベルと
の間の差又は最大サンプルの値と高クリッピング・レベ
ルとの間の差に応じた利得制御信号を発生する手段３
０、３４及び３６と、利得制御信号に応じて入力サンプ
ルをクリッピングする手段４３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル・ビデオ信号
のクリッピング処理に好適なデジタル・クリッピング回
路に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】図２３
は、従来の代表的なデジタル・クリッピング回路の構成
を示すブロック図である。入力信号の値が高（正の）ク
リッピング・レベルより小さく、且つ低（負の）クリッ
ピング・レベルより大きい限り、入力信号は、マルチプ
レクサ（ＭＵＸ）を介してクリッピング信号出力端子に
送られる。しかし、入力信号の値が高クリッピング・レ
ベルを超えると、入力信号の代わりに高クリッピング・
レベルが出力端子に送られる。同様に、入力信号の値が
低クリッピング・レベルより低くなると、入力信号の代
わりに低クリッピング・レベルが出力端子に送られるこ
とになる。

【０００３】図２４に示すような信号に対してクリッピ
ング動作を実行すると、理想的には図２５に示すような
クリッピング出力信号が得られる。しかし、クリッピン
グ回路をデジタル的に実現する際に、クリッピング処理
をする信号の周波数が増加してサンプリング周波数の２
分の１に近づくと、個々のサンプル点をクリッピングし
てアナログ信号に再生した場合に適切なクリッピング結
果が得られるとは限らない。

【０００４】図２６、２７及び２８は、クリッピング処
理される信号の周波数に対して低いサンプリング周波数
で処理した場合の結果を示している。図２６の入力信号
の波形は、破線で示した高及び低クリッピング・レベル
を明らかに超えている。この波形の１周期内で４つのサ
ンプルを取っているのに、クリッピング・レベルを超え
ているサンプルはそれらの中の１つだけであり、そのサ
ンプル値は、高クリッピング・レベルの僅かに大きいだ
けである。低クリッピング・レベルより低くなる波形領
域は、第３サンプルと第４サンプルの間の部分なので、
デジタル的には検出されず、クリッピング動作も行われ
ない。従って、比較的低周波数のサンプリング動作で
は、信号のクリッピング動作の有効性は、信号とサンプ
リング時点との間の位相関係に依存している。

【０００５】図２７及び２８において、第２のサンプル
点を高クリッピング・レベルにクリッピングしても、こ
れらのサンプルから再生されるアナログ波形は、両方の
クリッピング・レベルを超えてしまい、特に低クリッピ
ング・レベルを大きく超えてしまう。その上、このよう
な部分的なクリッピング動作では、再生波形の位相歪及
び不連続特性が生じ、これらはもっと高い周波数成分と
して現れる。

【０００６】勿論、この問題を解決する方法の常套手段
は、もっと高いサンプリング周波数を採用することであ
る。しかし、オーバーサンプリング動作は、それ自体で
リンギング等の好ましくない影響を与える可能性がある
し、サンプリング周波数を高くすることは経済的でなく
技術的にも困難な場合が多い。

【０００７】図２９は、従来のビデオ処理増幅装置の構
成を示すブロック図であり、色成分信号と再合成して複
合ビデオ信号を発生する前に輝度レベルの可変クリッピ
ング制御をする回路と、輝度成分と色成分を再合成した
後に可変クリッピング制御をする回路とを含んでいる。
この方法による限界は、複合信号が単に「バッサリ」と
クリッピングされてしまい、各信号成分の詳細な内容ま
で関知しないことである。

【０００８】本発明の目的は、上述の課題を解決し、高
周波数のサンプリング動作を行わずに効率よく正確なク
リッピング動作を実現し得るデジタル・クリッピング回
路を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、デジタル・ビデオ信
号の輝度成分と２つの色成分との間で選択的にクリッピ
ング処理を行い、輝度成分と色成分の合成振幅を予め解
析して高精度且つ洗練された処理を行えるデジタル・ビ
デオ信号クリッピング回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明のデジタル・クリッ
ピング回路は、入力デジタル・サンプルの値が高クリッ
ピング・レベル及び低クリッピング・レベル間の中心レ
ベルを超えたか否かに応じて、上記入力デジタル・サン
プルの指示ビット（符号ビット又は最上位ビット：ＭＳ
Ｂ）の状態が変化するように上記入力デジタル・サンプ
ルの値を調整した調整済サンプルを発生する手段１０を
含んでいる。これらの調整済サンプルは、位相シフト・
フィルタ群１４〜１８及びレジスタ群２０〜２４を含む
補間サンプル発生手段に供給され、複数の補間サンプル
が発生される。入力デジタル・サンプルの指示ビットの
状態に応じて、調整済サンプル又は複数の補間サンプル
の中の最小サンプル又は最大サンプルが最大／最小選択
手段２６により選択される。選択された最小サンプルの
値と低クリッピング・レベルとの間の差又は選択された
最大サンプルの値と高クリッピング・レベルとの間の差
に応じた利得制御信号を発生する手段３０、３４及び３
６を更に含んでいる。この利得制御信号に応じて上記入
力デジタル・サンプルをクリッピング手段４３により処
理してクリッピング出力信号を発生する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明に係るデジタル・クリッピン
グ回路５０の一実施例の構成を示すブロック図である。
デジタル入力信号が加減算回路１０の＋入力端に印加さ
れる。加減算回路１０の−入力端に供給される信号が入
力信号から減算され、調整出力信号が発生される。この
加減算回路１０の負入力端に供給される信号の調整定数
Ｋ1は、次のように定義される。 Ｋ1＝（Ｌp.sel＋Ｌn.sel）／２ (１) ここで、Ｌp.selは、選択された高クリッピング・レベ
ルであり、Ｌn.selは、選択された低クリッピング・レ
ベルを表す。

【００１２】図３及び図４に示すように、調整定数の減
算により、図３の入力信号をレベル・シフトした図４の
調整済信号が得られる。この下方レベル・シフトの幅
は、オペレータが選択した２つのクリッピング・レベル
の間の差の２分の１になっている。この動作の結果、ク
リッピング範囲は、０レベルを中心として対称となる。
図３において高クリッピング・レベルは＋１２０ＩＲＥ
（Insititute of RadioEngineers units）に、低クリッ
ピング・レベルは−１０ＩＲＥに選択されている。な
お、本明細書では信号のレベル値をＩＲＥ単位の値で表
し、以後、ＩＲＥを省略する。よって、(１)式からＫ1
は５５である。５５だけシフトするので、図３で−４０
から＋１５０までの範囲にあった入力信号が図４では、
−９５から＋９５までの範囲の信号となっている。

【００１３】マイクロ・プロセッサ（図示せず）は、オ
ペレータの選択内容に応じてＫ1の値を計算し、その結
果をこの回路にダウン・ロードする。図３の＋１２０及
び−１０の高及び低クリッピング・レベルは、更に後で
参照する公称クリッピング・レベルである。今、これら
公称クリッピング・レベルはオペレータの選択によるも
のと仮定しておくことにする。

【００１４】入力信号がレベル・シフトされ調整済信号
が発生した後、この調整済信号の正の部分は、調整済高
クリッピング・レベルと調整済低クリッピング・レベル
とによって定義される範囲の上半分を表し、調整済信号
の負の部分は、同範囲の下半分を表している。

【００１５】その後、この調整済信号は、遅延素子１２
及びＰ．Ｓ．Ｆ．（位相シフト・フィルタ）１４〜１８
の入力端に供給される。位相シフト・フィルタ１４〜１
８は、非対称の多数タップ付きＦＩＲ（有限インパルス
応答）フィルタで、対象となる周波数範囲に亘って平坦
な公称周波数特性を持っている。各フィルタは、サンプ
リング周期を（フィルタ数＋１）で除算した値に等しい
位相シフトを生じる。高精度を実現するには、少なくと
も２０以上のタップを有するフィルタを５つ以上使用す
るべきである。しかし、約１０個のタップ付きのフィル
タを２つから４つ使用してもビデオ信号の処理には実用
上十分な精度を達成出来ることが判明した。このような
フィルタにより適当なシステムを構築するのに必要な情
報は、１９７５年にプレンティス・ホール（Prentice-H
all）から出版されたラビナー（Rabiner）とゴールド
（Gold）著の「デジタル信号処理の理論と応用（Theory
andApplication of Digital Signal Processing）」を
参照されたい。

【００１６】位相シフト・フィルタ１４〜１８の各出力
は、各々１サンプリング・クロック周期だけ遅延させる
レジスタ２０〜２４に供給される。これらのレジスタに
は現在のサンプリング点に対して時間的に１サイクル前
の遅延値が蓄積されている。

【００１７】図２に示すように、入力信号の波形上で１
つ前のピクセルがサンプリング点１でサンプリングさ
れ、現在のピクセルはサンプリング点５でサンプリング
され、次のピクセルがサンプリング点９でサンプリング
される。他の点２〜４及び６〜８は、次の表に示すよう
に、位相シフト・フィルタ１４〜１８とレジスタ２０〜
２４の出力である補間サンプリング点を表している。

【表１】

【００１８】位相シフト・フィルタ１４〜１８の各出力
及びレジスタ２０〜２４の各出力は、全て最大／最小セ
レクタ２６の入力端に供給される。遅延素子１２からの
現在のピクセル値の符号ビットは、ＭＩＮ／ＭＡＸ制御
端に入力され、最大／最小セレクタ２６が最大値又は最
小値の何れを選択するかを制御する。この符号ビットが
正であれば、現在のサンプル点がクリッピング範囲の上
側半分の範囲に存在することを意味し、入力値の最大値
が選択される。反対に、符号が負の場合には、現在のサ
ンプル点がクリッピング範囲の下側半分の中に存在する
ことを意味するので、入力値の最小値が選択される。こ
のセレクタの出力は、選択された補間値又は現在のビデ
オ・レベルの値である。

【００１９】最大／最小セレクタ２６の出力は、ＡＬＵ
（演算論理ユニット）３０のＡ入力端に供給される。Ａ
ＬＵ３０のＢ入力端は、次式で定義される別の定数Ｋ2
を受ける。 Ｋ2＝−（Ｌp.sel−Ｌn.sel）／２ (２)

【００２０】ＡＬＵ３０は、調整済信号の現在の値から
２回遅延された符号ビットを制御入力として受け、Ａ＋
Ｂ又はＢ−Ａの何れか一方の演算を実行する。ＡＬＵ３
０は、遅延符号ビットが正（論理０）の時、セレクタの
出力、すなわち選択された補間値又は現在のビデオ・レ
ベル値をＫ2に加算し、遅延符号ビットが負（論理１）
の時、Ｋ2からセレクタの出力を減算する。図３の選択
された高及び低クリッピング・レベルを使用すると、上
述の(２)式は、次のようになる。 Ｋ2＝−（１２０−（−１０））／２＝−６５ (２ａ)

【００２１】図４において、ゼロ・レベルより低い点に
関する現在値及び補間値の全てに対して符号ビットは負
になり、ゼロ・レベルより高い点の全てに対して符号ビ
ットは正になることが判る。従って、ＡＬＵ３０は、調
整済信号直線がＸ軸（ゼロ・レベル）と交差する点より
左側の全て点について−６５（Ｂ入力）からをＡ入力を
減算し、同直線がＸ軸と交差する点より右側の全ての点
についてはＡ入力に−６５（Ｂ入力）を加算する。この
結果を図５に示している。これら選択された高及び低ク
リッピング・レベルに対する上述の処理によって、図５
のＸ軸と一致する点で「折り畳んだ」信号Ｘが得られ
る。

【００２２】従って、ＡＬＵ３０の出力である信号Ｘ
は、正の値である時に、選択された補間値又は現在のビ
デオ・レベル値が選択された高又は低クリッピング・レ
ベルの何れか一方を超えた量を表している。ＡＬＵ３０
の出力であるＸ信号が負の値である時には、補間値も現
在のビデオ・レベル値も選択された高又は低クリッピン
グ・レベルの何れも超えていないことを表す。

【００２３】このＸ信号は、ＰＲＯＭ（プログラマブル
・リード・オンリ・メモリ）３４のアドレスに使用され
る。このＰＲＯＭ３４は、Ｋ3／（Ｋ3＋Ｘ）の関数演算
を実行して出力Ｙを発生する。ここで、Ｋ3は、次式で
定義される。 Ｋ3＝（Ｌp.nom＋Ｌn.nom）／２ (３) ここで、Ｌp.nomは、高公称クリッピング・レベルで、
Ｌn.nomは、低公称クリッピング・レベルである。

【００２４】信号Ｘの符号ビットは、マルチプレクサ
（ＭＵＸ）３６の入力の選択の制御に使用される。マル
チプレクサ３６の出力は、オプションとして設置可能な
低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３８で処理された後にミキ
サ４４の制御入力となる利得制御信号となる。この利得
制御信号は、詳細に後述するように、入力信号のどれだ
けの部分がクリッピング出力信号に含まれるかを制御す
る為に使用される信号である。低域通過フィルタ３８
は、エイリアシング現象の原因となる瞬間的な利得の変
化を防止する。低域通過フィルタ３８は、１〜２サンプ
リング周期程度の対称応答時間を有することが望まし
い。

【００２５】信号Ｘの符号ビットが負を表す論理１の
時、マルチプレクサ３６の出力は、入力１の「１」とな
る。図５及び図６において、信号Ｘの値が負の時、入力
信号の値はクリッピング範囲内に含まれており、利得を
低減する必要性は無い。従って、図５のＸの負の領域に
対応する図６の領域において、利得制御信号の値は１で
ある。Ｘ信号の符号ビットが論理０で正の値を表す時、
マルチプレクサ３６の出力は、入力０のＹ信号（ＰＲＯ
Ｍ３４の出力）となる。このＹ信号は、信号Ｘに逆比例
しているので、利得制御信号は、Ｘ信号がゼロ・レベル
から上昇するのに逆比例して減少する。従って、図６の
利得制御信号は、図５のＸ信号がゼロ・レベルを超えて
上昇する両方の領域で減少する。この利得制御信号の減
少量は、図５のＸ信号がゼロ・レベルを超えて上昇する
量に比例している。

【００２６】図１において、入力信号は、利得制御信号
を発生する上述の回路動作の遅延時間に等しい遅延を与
える遅延素子４０にも印加される。遅延素子４０の出力
は、信号圧縮手段４３の１つの入力端に供給される。信
号圧縮手段４３の他方の入力端には利得制御信号が入力
されている。図１の実施例では信号圧縮手段４３とは、
ミキサ４４である。しかし、図８に関して後述するよう
に、信号圧縮手段４３は、デジタル入力信号と利得制御
信号を受け、それら入力信号の積となるクリッピング・
デジタル信号を発生する単純なマルチプレクサ８０′で
構成しても良い。

【００２７】遅延入力信号がミキサ４４のＢ入力端に供
給される。ミキサ４４のＡ入力端にはマルチプレクサ４
２の出力が供給される。調整済信号の符号ビットの３倍
遅延信号がマルチプレクサ４２の何れの入力信号を選択
出力させるかを制御する。マルチプレクサ４２の入力信
号は、定数Ｋ4及びＫ5であり、次のように定義されてい
る。 Ｋ4 ＝ Ｌp.sel − Ｋ3 (４) Ｋ5 ＝ Ｌn.sel ＋ Ｋ3 (５)

【００２８】式(４)において、選択されたクリッピング
・レベル値として図３の公称クリッピング・レベル値を
使用し、式(３)のＫ3の値を減算すると、次の結果が得
られる。 Ｋ4 ＝ （Ｌp.sel）−（Ｌp.nom ＋ Ｌn.nom）／２ ＝ （１２０） −（１２０＋（−１０））／２ ＝ １２０ − ５５ ＝ ６５ (４ａ)

【００２９】同様に、式(５)において、図３の公称クリ
ッピング・レベル値を選択されたクリッピング値として
使用すると、次の結果が得られる。 Ｋ5 ＝ Ｌn.sel ＋ （Ｌp.nom ＋ Ｌn.nom）／２ ＝ （−１０）＋（１２０＋（−１０））／２ ＝ −１０ ＋ ５５ ＝ ４５ (５ａ)

【００３０】図３〜図６の例において、選択された高及
び低クリッピング・レベルを最大に超えた幅は、３０で
あるので、これらの点における信号Ｘの値は、Ｘ＝３０
となる。従って、図６で示した利得制御関数の両端の最
小利得制御値は、ＰＲＯＭ３４で与えられた関係式に基
づいて次のように計算される。 Ｙ ＝ Ｋ3／（Ｋ3 ＋ Ｘ） (６) ここで、上述の（３）式から Ｋ3＝ （Ｌp.nom＋Ｌn.nom）／２ ＝ （１２０＋（−１０））／２ ＝ ５５ (３ａ) なので、 Ｙ ＝ ５５／（５５＋３０） ＝ ５５／８５ ＝０．６４７ (６ａ)

【００３１】ミキサ４４は、次の関係式を実現してい
る。 Ｏｕｔc ＝ Ａ＊（１−Ｃ） ＋ Ｂ＊Ｃ (７) ここで、制御信号Ｃは、利得制御信号であり、Ｂは、遅
延入力信号であり、Ａは、現在の値の符号ビットが正で
あることを示す論理０の時には、Ｋ4となり、現在の値
の符号ビットが負であることを示す論理１の時には、Ｋ
5となる。

【００３２】図３〜図６のグラフの左端の点の場合につ
いて計算すると、次の結果が得られる。 Ｏｕｔc ＝ Ａ＊（１−Ｃ）＋Ｂ＊Ｃ ＝ ４５＊（１−０．６４７）＋０．６４７＊（−４０） ＝ −１０ (７ａ)

【００３３】これは、選択された低クリッピング・レベ
ルが公称クリッピング・レベルと等しい値、−１０であ
ると仮定していたので、望ましい結果である。更に、図
３〜図６のグラフの右端の点について計算すると、次の
結果が得られる。 Ｏｕｔc ＝ Ａ＊（１−Ｃ）＋Ｂ＊Ｃ ＝ ６５＊（１−０．６４７）＋０．６４７＊（１５０） ＝ １２０ (７ｂ)

【００３４】これも、選択された高クリッピング・レベ
ルが公称クリッピング・レベルと等しい値、１２０と仮
定していたので、望ましい結果である。図３〜図６まで
のクリッピング処理の結果、図７に示すようなクリッピ
ング出力信号が得られる。

【００３５】上述の実施例では、選択されたクリッピン
グ・レベルが公称クリッピング・レベルと等しいと仮定
した。しかし、後述する演算操作によって、選択された
高クリッピング・レベルが高公称クリッピング・レベル
と異なっていても同じ結果が得られることが理解されよ
う。先ず、クリッピング出力信号を与える以下の式から
説明する。 Ｏｕｔc ＝ Ａ＊（１−Ｃ）＋Ｂ＊Ｃ (７)

【００３６】選択された低クリッピング・レベルよりも
選択された高クリッピング・レベルに近い信号に対して
は、ＡはＫ4に等しく、式(４)の右辺を式(７)のＡに代
入出来る。その結果、次の式(８)が得られる。 Ｏｕｔc ＝（Ｌp.sel−Ｋ3）＊（１−Ｃ）＋Ｂ＊Ｃ ＝ Ｌp.sel−Ｋ3−Ｃ＊Ｌp.sel＋Ｃ＊Ｋ3＋Ｂ＊Ｃ ＝ Ｃ＊（Ｋ3＋Ｂ−Ｌp.sel）＋Ｌp.sel−Ｋ3 (８)

【００３７】Ｃは、論理１でない時はＰＲＯＭ３４の出
力Ｙであることに留意されたい。この場合、式(５)の右
辺を式(８)のＣに代入出来、次式が得られる。 Ｏｕｔc ＝ Ｋ3＊(Ｋ3＋Ｂ−Ｌp.sel)／(Ｋ3＋Ｘ)＋Ｌp.sel−Ｋ3 （９）

【００３８】Ｘ信号は、式(８)のＢである入力信号が選
択された高クリッピング・レベル、Ｌp.selを超える量
を表しているので、（Ｂ−Ｌp.sel）を式（９）のＸに
代入して次の式を得ることが出来る。 Ｏｕｔc ＝ Ｋ3＊(Ｋ3＋Ｂ−Ｌp.sel)／(Ｋ3＋Ｂ−Ｌp.sel)＋Ｌp.sel−Ｋ3 ＝ Ｌp.sel （１０）

【００３９】従って、この約分の結果、利得制御信号の
値が１より小さく且つ入力信号の値が選択された低クリ
ッピング・レベルより選択された高クリッピング・レベ
ルに近い場合には、常にミキサ４４の出力は選択された
高クリッピング・レベルに等しくなることが判る。

【００４０】同様に、入力信号の値が選択された高クリ
ッピング・レベルより選択された低クリッピング・レベ
ルに近い場合には、常にミキサ４４の出力は選択された
低クリッピング・レベルに等しくなることも理解出来よ
う。従って、利得制御信号の値が１より小さい時には常
に、ミキサ４４の出力は、選択された低クリッピング・
レベルとなる。

【００４１】図１に示したデジタル信号補間クリッピン
グ回路５０は、どのようなデジタル信号でもクリッピン
グ処理することが出来る。しかし、輝度成分及び色成分
の両方を含むデジタル・ビデオ信号の場合には、図８に
示すような、もっと特化されたデジタル・ビデオ・クリ
ッピング回路が適切である。この回路では、輝度成分及
び色成分が別々にクリッピングされ、その後に合成され
るが、このクリッピング処理は、両成分が合成された後
にどの程度の値になるかについての解析に基づいて実行
される。このクリッピング処理は、輝度成分チャンネル
及び色成分チャンネル間に配分されるので、何れかの信
号が過度にクリッピングされることがない。

【００４２】図８の回路は、輝度成分信号と２つの色成
分信号Ａ及びＢを受ける。２つの色成分とは、ＮＴＳＣ
システムのＩ及びＱ信号やＰＡＬシステムのＵ及びＶ信
号等のことである。輝度成分信号は、輝度クリッピング
回路５０′の入力端に供給される。この回路５０′の好
適実施例としては、上述の図１の回路を採用しても良
い。

【００４３】輝度チャンネルには、図１のクリッピング
回路を使用出来るが、色成分チャンネルは、信号の周波
数が十分低いので輝度チャンネルで経験されるアンダー
・サンプリングの問題が生じない。よって、コストがか
かる補間型クリッピング回路を色成分チャンネルにも採
用することは、あまり効率的ではない。

【００４４】一例として、図９、１０及び１１は、夫々
輝度成分信号と２つの色成分信号Ａ及びＢを示してい
る。これらの信号がＮＴＳＣシステムの信号であると仮
定すると、輝度値は、＋９０から＋３０まで変化し、Ａ
は＋５０の値を有するＩ信号であり、Ｂは−３０の値を
有するＱ信号である。この結果得られる画像は、輝度が
段階的に減少する黄色の画像である。これは、十分に色
相の飽和度が高い場合の例であり、この信号の最大輝度
及び最小輝度について公称複合クリッピング・レベル値
として夫々＋１２０及び−２０を仮定する。図９は、輝
度クリッピング回路５０′の入力信号と出力信号の両方
を表していることになる。すなわち、輝度クリッピング
・レベルは＋１００と０であるので、輝度成分信号の値
はそれらの範囲内に含まれ、クリッピング処理の対象に
ならないからである。

【００４５】図８において、色成分信号Ａは、乗算器６
４の両入力端に印加され、色成分Ａの２乗が生成され
る。色成分信号Ｂは乗算器６６の両入力端に印加され、
色成分Ｂの２乗が生成される。これら２つの乗算器６４
及び６６の出力は、加算回路６８の入力端に供給され、
色成分Ａの２乗と色成分Ｂ野２乗の和が出力される。こ
の信号がＰＲＯＭ７０の入力端に供給され、平方根が計
算されて、色成分信号の絶対値を表す信号が発生され
る。図１０、１１及び１３の例において、色成分の値は
５８．３の一定値であるが、この値は５０の２乗と−３
０の２乗との和の平方根に等しい。この色成分値の信号
は、ＡＬＵ５４のＢ入力端に供給される。

【００４６】輝度成分クリッピング回路５０′の出力
は、加減算回路５２の＋入力端に印加され、この回路の
−入力端には定数Ｋ1が供給されている。この加減算回
路５２の出力は、図１２で示すような調整済輝度成分信
号である。Ｋ1は、選択された高及び低クリッピング・
レベル１２０及び−２０の和の２分の１に等しい５０で
ある。この調整済クリッピング輝度成分信号は、図１に
おいて説明した調整済信号と同様の性質を持っており、
ゼロ・レベルがクリッピング範囲の中心になっている。

【００４７】加減算回路５２の出力は、ＡＬＵ５４のＡ
入力端に印加され、ここで、制御入力Ｃが論理０又は１
になった時、夫々Ａ＋Ｂ又はＡ−Ｂの計算が実行され
る。制御信号Ｃは、調整済輝度成分信号の符号ビットで
ある。この効果は、調整済輝度成分信号が正であって、
選択された低クリッピング・レベルより選択された高ク
リッピング・レベルに近い時に、色成分値信号と輝度成
分信号とを加算し、調整済輝度成分信号の値が選択され
た高クリッピング・レベルより選択された低クリッピン
グ・レベルに近い時に、輝度成分信号から色成分信号を
減算することである。

【００４８】図１４は、上述の黄色から開始した例にお
いてＡＬＵ５４の出力信号を示している。図１２に示し
た調整済輝度成分信号の最初の３つのステップの値は、
４０、２０及び０である。これらの値に図１３のＰＲＯ
Ｍ７０出力値、５８．３を加算すると、図１４に示す夫
々の値９８．３、７８．３及び５８．３がＡＬＵ５４の
出力端から得られる。図１２の第４番目のステップの値
は、−２０である。このステップは、加減算回路５２の
出力の符号ビットを論理１に変更するので、ＡＬＵ５４
は、５８．３の色成分値を−２０から減算し、図１４に
示すように−７８．３の値を発生する。

【００４９】図１４では、調整済の高及び低の複合クリ
ッピング・レベルも７０及び−７０として示してある。
これらは、高複合クリッピング・レベルとして＋１２０
を低複合クリッピング・レベルとして−２０を夫々選択
したという仮定に基づくものである。これらの値を用い
ると、上述の式(１)の変形式としてＫ1の値は次のよう
に与えられる。 Ｋ1 ＝ （Ｌp.sel.comp＋Ｌn.sel.comp）／２ ＝ （１２０＋（−２０））／２ ＝ ５０ (１．１) ここで、Ｌp.sel.compは、選択された高複合クリッピン
グ・レベルであり、Ｌn.sel.comp.は、選択された低複
合クリッピング・レベルを表している。この調整定数Ｋ
1を各クリッピング・レベルから減算すると、図１４の
調整済高及び低複合クリッピング・レベル＋７０及び−
７０が得られる。

【００５０】ＡＬＵ５４の出力は、ＡＬＵ５６のＡ入力
端に供給される。ＡＬＵ５６のＢ入力端には定数Ｋ2が
供給される。ＡＬＵ５６は、制御信号Ｃが高レベルのと
きＡ＋Ｂの演算を実行し、制御信号Ｃが低レベルのとき
Ｂ−Ａの演算を実行する。このＡＬＵ５６の制御信号Ｃ
は、ＡＬＵ５４の出力の符号ビットである。上述の(２)
式において、複合クリッピング・レベル＋１２０及び−
２０を仮定すると、次の結果が得られる。 Ｋ2 ＝ −（Ｌp.sel.comp−Ｌn.sel.comp）／２ ＝ −（１２０−（−２０））／２ ＝ −７０ (２)

【００５１】図１５は、ＡＬＵ５６の出力信号Ｘを示し
ている。この信号Ｘは、複合ビデオ信号の包絡線（エン
ベロープ）が選択された高及び低クリッピング・レベル
を超えた量を表している。図１４のＡＬＵ５４の出力の
最初の３つのステップ部分では、符号ビットが正なので
ＡＬＵ５６がＡ＋Ｂ、すなわちＡ＋（−７０）の演算を
実行する。Ａの値は夫々９８．３、７８．３及び５８．
３なので、ＡＬＵ５６の出力信号Ｘは、図１５に示すよ
うに夫々２８．３、８．３及び−１１．３となる。図１
４の第４のステップ部分では、信号ビットが負になるの
で、ＡＬＵ５６はＢ−Ａ、すなわち（−７０）−（−７
８．３）の演算を実行し、図１５の第４の部分に示すよ
うにＸの値として８．３を出力する。

【００５２】ＡＬＵ５６の出力信号Ｘは、ＰＲＯＭ５８
をアドレスするのに使用される。このＰＲＯＭ５８は、
Ｙ＝Ｋ3／（Ｋ3＋Ｘ）を実行して出力信号Ｙを発生す
る。ここで、Ｋ3は、公称複合クリッピング・レベルを
用いて上述の式(３)で定義された定数である。すなわ
ち、公称複合クリッピング・レベルを＋１２０及び−２
０とすると、定数Ｋ3の値は次のようになる。 Ｋ3 ＝ （Ｌp.nom.comp＋Ｌn.nom.comp）／２ ＝ （１２０＋（−２０））／２ ＝ ５０ (３．１) ここで、Ｌp.nom.compは、高公称複合クリッピング・レ
ベルであり、Ｌn.nom.compは、低公称複合クリッピング
・レベルである。

【００５３】従って、信号Ｘが２８．３のとき、ＰＲＯ
Ｍ５８の出力Ｙは、次のように計算される。 Ｙ ＝ Ｋ3／（Ｋ3＋Ｘ） ＝ ５０／（５０＋２８．３） ＝ ５０／７８．３ ＝ ０．６４ (６ｂ)

【００５４】同様の計算をＸの値、８．３について実行
するとＹの値として０．８６が得られる。これらのＹの
値は、Ｘの符号ビットが論理０でＸが正となる場合に
は、マルチプレクサ６０の出力として選択される。Ｘの
値が負となり、符号ビットが論理１となると、マルチプ
レクサ６０の出力として入力端１の値である１が選択さ
れる。図１５のＸの値は、図１６に示された利得制御信
号のレベルを生成する。オプションとして任意に設置可
能な低域通過フィルタ６１は、エイリアシング現象の原
因となるような瞬間的な利得の変化を防止する為に利得
制御信号をフィルタ処理するものである。この低域通過
フィルタ６１は、１〜２のサンプリング周期期間程度の
対称応答時間を有するのが望ましい。

【００５５】ミキサ７４は、次の演算を実行してクリッ
ピング輝度成分出力ＬＯｕｔを発生するクリッピング手
段として機能する。 ＬＯｕｔ ＝ Ａ＊Ｃ ＋ Ｂ＊（１−Ｃ） (１１) ここで、制御信号Ｃは、利得制御信号であり、Ａは遅延
素子６２で遅延された輝度成分入力信号であり、Ｂは、
現在値が正（符号ビットが論理０）のときにＫ4とな
り、現在値が負（符号ビットが論理１）のときにＫ5と
なる。

【００５６】図８のデジタル・ビデオ・クリッピング回
路において、定数Ｋ4及びＫ5は、輝度成分信号と混合さ
れる２つのグレイ値を表している。これらの定数は、黒
又は白の極値の輝度を緩和してクリッピング輝度成分信
号を更にグレイ値の方向にシフトさせるためのものであ
る。

【００５７】高公称複合クリッピング・レベルを選択さ
れた値として使用し、式(３)を式(４)に代入すれば次式
が得られる。 Ｋ4 ＝ Ｌp.sel.comp−（Ｌp.nom.comp＋Ｌn.nom.comp）／２ ＝ （１２０）−（１２０＋（−２０））／２ ＝ １２０−５０ ＝ ７０ (４．１ａ)

【００５８】同様に、低公称複合クリッピング・レベル
値を選択された値として用いて、式(３)を式(５)に代入
すると、次式が得られる。 Ｋ5 ＝ Ｌn.sel.comp＋（Ｌp.nom.comp＋Ｌn.nom.comp）／２ ＝ （−２０）＋（１２０＋（−２０））／２ ＝ ３０ (５．１ａ)

【００５９】図１７は、ミキサ７４の輝度成分出力ＬＯ
ｕｔを表している。図１６の左の第１のステップ・レベ
ルに対応する図１７のレベルは以下のように計算され
る。 ＬＯｕｔ ＝ Ａ＊Ｃ＋Ｂ＊（１−Ｃ） ＝ ９０＊０．６４＋７０＊（１−０．６４） ＝ ８２．８ (１１ａ) 更に、図１６の第２及び第４のステップ・レベルに対応
する図１７のレベルは、夫々次のように計算される。 ＬＯｕｔ ＝ Ａ＊Ｃ＋Ｂ＊（１−Ｃ） ＝ ７０＊０．８６＋７０＊（１−０．８６） ＝ ７０ (１１ｂ) ＬＯｕｔ ＝ Ａ＊Ｃ＋Ｂ＊（１−Ｃ） ＝ ３０＊０．８６＋３０＊（１−０．８６） ＝ ３０ (１１ｃ)

【００６０】図１７において、この処理で第１のステッ
プの輝度レベルのみが実際にクリッピングされることが
判る。第２及び第４のステップの輝度レベルは、夫々Ｋ
4及びＫ5のレベルと同じなのでクリッピングされない。
第３のステップ・レベルは、利得制御信号Ｃが１のとき
なので、ミキサ７４で何等処理されずに通過する。何故
なら、式(１１)において、Ｃ＝１の場合には、右辺がＡ
となり、信号Ａがそのまま通過するからである。

【００６１】ミキサ７４の出力、すなわちクリッピング
輝度成分信号は、出力端子に直接出力される外、合成器
８２の１つの入力端にも供給される。この合成器８２
は、クリッピング輝度成分信号をクリッピング色成分信
号と合成して複合クリッピング信号を発生する。

【００６２】次に、クリッピング色成分信号のクリッピ
ング処理について説明する。色成分Ｂは、遅延素子７８
により遅延され、信号圧縮手段４３に含まれる乗算器８
０′の入力端に供給される。色成分Ａは、遅延素子７９
により遅延され、信号圧縮手段４３′に含まれる乗算器
８１の入力端に供給される。これら乗算器８０及び８１
の他方の入力端には、夫々利得制御信号が供給される。

【００６３】図１８及び１９は、乗算器８０及び８１の
出力を夫々表している。上述の４つの期間に亘って夫々
０．６４、０．８６、１．０及び０．８６と計算された
利得制御信号は、色成分Ｂ及びＡと夫々乗算され、図１
８及び１９に示すような出力信号となる。これらクリッ
ピング色成分Ｂ及びＡは、この回路の外部に直接出力さ
れる外、合成器８２にも入力され、クリッピング輝度成
分信号と合成される。

【００６４】説明を簡単にする為に、図１８及び１９の
色成分は外のピクセルの符号を変更させず符号が一定の
場合を示している。図２０は、色成分Ａ及びＢを個々に
クリッピングした後に得られる色信号の値によって生成
されるエンベロープ（包絡線）を表している。図２０に
示した値は、図１８及び１９の対応する領域の値の２乗
の和の平方根を取ることにより得られる。

【００６５】合成器８２は、図２１に示した複合クリッ
ピング・ビデオ信号を出力する。この複合クリッピング
・ビデオ信号は、図１８及び１９のクリッピング色成分
Ｂ及びＡの位相の反転信号を図１７のクリッピング輝度
成分信号に加算することにより生成される。加算される
色成分信号は、Ａ及びＢと−Ａ及び−Ｂとの間で位相が
反転し、図１７の輝度成分レベル上に反転した色成分を
加算したエンベロープが生成される。例えば、図１８の
第１の色成分Ｂのレベルは、−１９．２であり、その平
方は３６８．６である。図１９の対応する色成分Ａのレ
ベルは３２であり、その平方値は１０２４である。これ
らの平方値の和は、１３９２．６であり、その平方根
は、３７．３であり、これが図２０の対応部分に示され
ている。このクリッピング色成分値３７．３及びその反
転値−３７．３を図１７のクリッピング輝度成分値８
２．８に加算すると、約＋１２０及び＋４５．６の値が
図２１の対応部分に示すように得られる。同様に、図２
１の他の３つの部分についても計算される。

【００６６】上述の実施例から判るように、デジタル・
ビデオ・クリッピング回路は、クリッピング処理を輝度
成分及び２つの色成分の間に割り当て、クリッピングし
た複合ビデオ信号を発生する。輝度成分に関してどの程
度クリッピングするかは、利得制御信号と定数Ｋ4及び
Ｋ5の値によって決まる。定数Ｋ4及びＫ5の値は、選択
されたクリッピング・レベルと定数Ｋ3の値によって以
下のように決まる。 Ｋ4 ＝ Ｌp.sel.comp − Ｋ3 (４．１) Ｋ5 ＝ Ｌn.sel.comp ＋ Ｋ3 (５．１)

【００６７】色成分に関してどの程度クリッピングする
かは、定数Ｋ3に依存している利得制御信号によって決
まる。Ｋ3の値は、次のように公称クリッピング・レベ
ルによって決まる。 Ｋ3 ＝ （Ｌp.nom.comp ＋ Ｌn.nom.comp）／２ (３．１)

【００６８】輝度成分と色成分間でのクリッピング処理
の割当は、定数Ｋ3の値を変化させることにより調整出
来ることに留意されたい。例えば、上述の実施例におい
て、Ｋ3を５０から６０まで１０だけ増加させると、Ｘ
信号の４つの値、２８．３、８．３、−１１．７及び
８．３について計算を繰り返すと、以下の表２に示すよ
うに、輝度成分クリッピングの量が増加し、色成分クリ
ッピングの量が現象する結果となる。Ｋ3の値が１０だ
け増加することは、高及び低の公称複合クリッピング・
レベルが＋１２０及び−２０から＋１２０及び０に変化
することと等価である。すなわち、 Ｋ3 ＝ （Ｌp.nom.comp ＋ Ｌn.nom.comp）／２ ＝ （１２０＋０）／２ ＝ ６０ (３．１ａ)

【００６９】このように、Ｋ3の値を５０から６０に変
化させると、次の表２に示すように、輝度成分クリッピ
ングが増加し、色成分クリッピングが減少する。

【表２】

【００７０】便宜上、クリッピング色成分Ａとクリッピ
ング色成分Ｂとを分離しておく方が望ましい応用例もあ
るので、図８では、色成分Ａと色成分Ｂのチャンネルは
合成器８２で合成されるまで別々に分離させた構成を示
している。しかし、部品点数を減少させる為に、もっと
早い段階で色成分ＡとＢを１つのチャンネルで切り換え
て使用し、遅延素子７８及び７９の一方と乗算器８０及
び８１の一方の必要性をなくすことが出来る。図２２
は、このような観点から構成した他の実施例のブロック
図である。色成分Ａ及びＢの信号は、副搬送波周波数ｆ
scの２倍の周波数に従ってマルチプレクサ７５により切
り換えられる。この切り換え動作で得られる色信号は、
遅延素子７６により遅延され、利得制御信号の発生に要
する遅延時間に対する補償を行う。遅延素子７６の出力
は、信号圧縮手段４３′′の１つの入力端に供給され
る。この信号圧縮手段の他方の入力端には、利得制御信
号が入力される。この実施例では、信号圧縮手段４
３′′は、乗算器７７で構成されている。乗算器７７の
出力は、クリッピング色成分信号であって、ビデオＡク
リッピング回路の出力として外部に直接出力される外、
合成器８２′の１つの入力端にも供給される。合成器８
２′の他方の入力端には、クリッピング輝度成分信号が
供給され、クリッピング色成分信号と合成されたクリッ
ピング複合ビデオ信号を出力する。

【００７１】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。例えば、図１及び図８の実施例では、共
に入力信号をＫ1だけ調整してクリッピング処理の範囲
をゼロ・レベルを中心とするようにしたが、クリッピン
グ範囲の中央レベルを２の累乗の数に合わせ、調整済信
号がクリッピング範囲の中央レベルを交差したときにそ
の２の累乗の数のＭＳＢ（最高位ビット）が状態を変化
するように構成することも考えられる。この場合、図１
及び図８の符号ビットは、ＭＳＢの値で置換し、この
「指示ビット」により、上述の実施例の符号ビットと同
じ機能を達成することが出来る。何れの方法でも、クリ
ッピング範囲を折り畳む同様の機能を達成可能であっ
て、高及び低クリッピング・レベルの両方の処理を実行
するのに２つのハードウエア構成とすることなく１つの
ハードウエアで所望のクリッピング処理を行える。

【００７２】

【発明の効果】本発明のデジタル・クリッピング回路に
よれば、デジタル・サンプルに応じて複数の補間サンプ
ルを発生し、これらデジタル・サンプル又は複数の補間
サンプルから最大サンプル及び最小サンプルを選択し、
これらのサンプル値が高クリッピング・レベル又は低ク
リッピング・レベルを夫々超えた幅に応じて利得制御信
号を発生し、この利得制御信号に基づいて入力デジタル
・サンプルをクリッピング処理するので、サンプリング
周波数を高くすることなく、従来のようなサンプル数の
不足に起因する問題を解決した高精度のクリッピング出
力を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明に係る実際のサンプルと補間サンプルと
の関係の例を示す図である。

【図３】図１の回路の入力信号の一例を示す図である。

【図４】図１の回路の加減算回路１０の調整済出力信号
の例を示す図である。

【図５】図１の回路の信号Ｘの例を示す図である。

【図６】図１の回路における利得制御信号の特性の例を
示す図である。

【図７】図１の回路のクリッピング出力信号の例を示す
図である。

【図８】本発明をデジタル・ビデオ信号の処理に応用し
た別の実施例の構成を示すブロック図である。

【図９】図８の回路における輝度成分信号の一例を示す
図である。

【図１０】図８の回路における色成分Ａの例を示す図で
ある。

【図１１】図８の回路における色成分Ｂの例を示す図で
ある。

【図１２】図９の輝度成分信号を調整した信号の波形図
である。

【図１３】色成分Ａ及びＢから得られる色成分値の例を
示す図である。

【図１４】図８のＡＬＵ５４の出力の例を示す図であ
る。

【図１５】図８のＡＬＵ５６の出力の例を示す図であ
る。

【図１６】図８の利得制御信号の例を示す図である。

【図１７】図８のクリッピング輝度成分出力信号の例を
示す図である。

【図１８】図８の乗算器８０の出力の例を表す図であ
る。

【図１９】図８の乗算器８１の出力の例を表す図であ
る。

【図２０】色成分Ａ及びＢの値から得られる色信号値の
エンベロープを示す図である。

【図２１】図８の複合クリッピング・ビデオ出力信号の
例を示す図である。

【図２２】図８の一部分の別の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図２３】従来のデジタル・クリッピング回路の例を示
すブロック図である。

【図２４】入力信号の例を示す図である。

【図２５】クリッピング回路の出力信号の例を示す図で
ある。

【図２６】図２３のクリッピング回路の動作を説明する
為の波形図である。

【図２７】図２３のクリッピング回路の動作を説明する
為の波形図である。

【図２８】図２３のクリッピング回路の動作を説明する
為の波形図である。

【図２９】従来のデジタル・ビデオ信号クリッピング回
路の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 加減算回路（調整済サンプル発生手段） １４〜１８ 位相シフト・フィルタ ２０〜２４ レジスタ ２６ 最小／最大選択手段 ３０、３４、３６ 利得制御信号発生手段 ４３ クリッピング手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力デジタル・サンプルの値が高クリッ
   ピング・レベル及び低クリッピング・レベル間の中心レ
   ベルを超えたか否かに応じて、上記入力デジタル・サン
   プルの指示ビットの状態が変化するように上記入力デジ
   タル・サンプルの値を調整した調整済サンプルを発生す
   る手段と、 上記調整済サンプルを受け、複数の補間サンプルを発生
   する手段と、 上記指示ビットの状態に応じて、上記調整済サンプル又
   は上記複数の補間サンプルの中の最小サンプル又は最大
   サンプルを選択する最小／最大選択手段と、 上記最小サンプルの値と上記低クリッピング・レベルと
   の間の差又は上記最大サンプルの値と上記高クリッピン
   グ・レベルとの間の差に応じた利得制御信号を発生する
   手段と、 上記利得制御信号に応じて上記入力デジタル・サンプル
   の対応する領域をクリッピング処理するクリッピング手
   段とを備えるデジタル・クリッピング回路。