JPH0771224B2 - デジタル信号に非直線処理を行なう装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデジタル信号に非直線処理を行なう装置に関す
る。

［従来の技術］ ビデオ・スイッチャは、複数のビデオ信号源からビデオ
信号を受け、２種類のビデオ・イメージを合成したビデ
オ信号を出力する装置である。２種類の入力ビデオ信号
はワイプ信号を使用して組み合わされる。つまり、スイ
ッチャは夫々異なったイメージを表わす２つのビデオ信
号を受け、予め定めたワイプ・パターンを特定するワイ
プ信号に応じて一方の入力ビデオ信号から他の入力ビデ
オ信号に変化する信号を出力する。

第１図は簡単なスプリット・スクリーン・ワイプを示す
図であり、出力信号が表わす合成ピクチャの左半分は一
方の入力ピクチャの左側部分に相当し、ピクチャの右半
分は他方の入力ピクチャの右側部分に相当する。第１図
に示すスイチャ動作を行うには、第２図に示す傾斜信号
Ａであるワイプ信号から波形Ｄであるキー信号を発生す
る必要がある。このワイプ信号Ａにおいて、ピクチャの
左半分及び右半分に相当する部分は夫々低電圧及び高電
圧である。ワイプ信号はクリップ／利得回路（第３図）
に入力される。

第３図に示すように、クリップ／利得回路は比較器２を
有する。比較器２はワイプ信号（波形Ａ（第２図参
照））及びクリップ・レベルを受け、ワイプ信号からク
リップ・レベルを減算する。比較器２の出力（波形Ｂ）
は次段の乗算器４で増幅され、乗算器４から第２図の波
形Ｃで示す信号として出力される。リミタ８は信号（波
形Ｃ）のレベルを制限してキー信号（波形Ｄ）を出力す
る。ミキサ10はその制御端でキー信号を受け、更に２種
類のビデオ信号を夫々異なったビデオ信号入力端で受け
る。第２図に示すキー信号（波形Ｄ）は−１から＋１
（単位は任意）のレンジを有する。ミキサ10から出力す
るビデオ信号V_outは次の式で表わされる。

V_out＝ 1/2・（ビデオ１）（１＋（キー信号）） ＋1/2・（ビデオ２）（１＋（キー信号）） キー信号の値が０の場合、ミキサ10から出力するビデオ
信号のルミナンス（輝度）はビデオ１のルミナンスの50
％にビデオ２のルミナンスの50％を加えたものであり、
したがって、キー信号の値が０である点の軌跡は合成さ
れた２つのイメージの境界を表わしている。

操作者は、レバー・アーム等の手動制御手段により、ク
リップ・レベルをレベル可変全領域にわたって制御する
ことができる。従って、２つの入力ビデオ信号によって
表わされる２つのイメージの境界は水平方向に、即ち、
フィールドの左から右方向に移動可能である。適当なワ
イプ信号を利用することにより、水平或いは傾斜した境
界を得ることができ、クリップ・レベルを調整すること
によりその境界線を垂直或いは傾斜線に沿って移動させ
ることが可能である。

クリップ及び利得による制御は、デジタル領域或いはア
ナログ領域の何れにおいても行なうことができる。な
お、第２図では各波形をアナログ波形として示している
ので、クリップ／利得回路がアナログ回路の場合の説明
に適する。しかし、クリップ／利得回路がデジタル回路
の場合は、第２図の各波形をデジタル波形に対応するア
ナログ波形とみなせばよい。何れの場合においても、ミ
キサでの信号処理は乗算処理なのでいくつかの問題が発
生する。即ち、入力ビデオ信号及びワイプ信号の双方は
5MHzの帯域幅を持っているので、これらの信号を乗算す
れば乗算結果の信号は10MHzまでの周波数成分を有する
可能性がある。アナログ領域での制御では、帯域外エネ
ルギーは帯域制限フィルタでのリンギング発生の原因と
なる。一方、デジタル領域での制御では、ナイキスト周
波数以上のエネルギーが存在し、このため帯域内エイリ
アス（alias）周波数が発生する。

更に、デジタル領域での制御では、クリップ／利得回路
での信号レベルの制限が非直線に処理されるので、帯域
内信号を基にした無限大スペクトルが発生するという第
２の問題がある。ナイキスト周波数以上の成分は、帯域
内エイリアス周波数を発生し、キー・エッジにジャギー
（ぎざぎざ）が発生する。

デジタル領域での制御について更に説明する。第４図に
示す波形Ｅ及びＦは、ビデオ信号の連続したラインに関
してクリップ／利得回路に加えられるデジタル・ワイプ
信号を示す。サンプル点は丸印で表わされ、破線はアナ
ログ波形を示す。このアナログ波形はデジタル信号を適
当な再生フィルタを通して得られる。クリップ／利得回
路は直線領域（第４図の点を施した矩形内）を有する。
直線領域を越える部分のワイプ信号の値は全て＋１のキ
ー信号値とされ、直線領域の下の部分のワイプ信号の値
は全て−１のキー信号値とされ、更に、直線領域中にあ
るワイプ信号の値は−１と＋１の間のキー信号値に対応
付けられる。ワイプ信号の波形が直線領域の上限及び下
限と交差する点は時間軸に沿って離れて存在するので、
ワイプ信号は２つのピクチャ・イメージ間の傾斜境界を
表わす。

第５図は、ビデオ・フィールドの５本の連続したライン
上にデジタル・ワイプ信号をコンピュータ・シュミレー
ションで再生した図である。なお、第５図では、デジタ
ル信号をアナログ信号に対応させて示している点に留意
されたい。第５図以外の同様な図も同じである。このデ
ジタル・ワイプ信号のサンプル値は±５単位のレンジを
有する正弦波自乗波形のエッジを表わしている。サンプ
ル時間は垂直ラインにより表わされている。デジタル・
キー信号は±１単位のレンジに制限されている。異なっ
た時間に発生する５つの正弦波自乗エッジは夫々同時点
で発生するキー・エッジとなる。理想的には、時間軸上
で夫々５つのワイプ・エッジと交差する５つのキー・エ
ッジを設けるべきである。

第４図及び第５図に示すように、２以上の連続したライ
ン上のワイプ信号の全サンプル値がクリップ／利得回路
の直線範囲の外にある可能性が存在する。このような場
合には、ワイプ信号に応じて発生するキー信号の波形は
複数のライン上で同一となる。従って、２つのイメージ
間の所望の傾斜境界は順次ワイプしているにもかかわら
ず、実際の境界は、水平あるいは水平に近いセグメント
により結合された一連のほぼ同じ垂直セグメントとな
る。よって、順次変化するはずのイメージ間の境界が飛
び飛びに変化することによって発生するジャギー（ぎざ
ぎざ）は視覚的にいらいらするものであり、除去すべき
課題である。

［発明の目的］ したがって、本発明は、ビデオ・スイッチャにより２種
類のデジタル・ビデオ信号を合成する際に発生する異な
ったビデオ画像の境界に発生するジャギーを除去するの
に好適な、デジタル信号に非直線処理を行う装置を提供
することである。

［課題を解決するための手段及び作用］ まず、本願明細書において、サンプリング周波数ｆのデ
ジタル信号とは、このデジタル信号の各サンプル値の間
隔に対応する周波数がｆであるデジタル信号のことであ
り、アナログ信号をサンプリング周波数ｆでサンプルし
て得たデジタル信号に相当する。本発明は、サンプリン
グ周波数ｆのデジタル入力信号を非直線処理する際に、
先ず、デジタル入力信号のサンプリング周波数をｆのＮ
倍であるNfに変換して、このサンプリング周波数Nfのデ
ジタル信号を非直線処理した後に、サンプリング周波数
ｆのデジタル信号に戻す。そのために、本発明は、サン
プリング周波数がｆのデジタル入力信号の各サンプル間
にＮ−１個（Ｎは正の整数）の所定のデジタル値を挿入
しリニア補間することによりデジタル入力信号をファク
タＮで補間して、サンプリング周波数がNfの第１デジタ
ル信号を出力する手段と；第１デジタル信号を受け、こ
の第１デジタル信号に非直線処理を行い、サンプリング
周波数がNfの第２デジタル信号を出力する非直線処理手
段と；第２デジタル信号のサンプルをファクタＮ毎に抽
出し、サンプリング周波数がｆのデジタル出力信号を発
生する手段とを有している。

［実施例］ 第６図に示す装置は、入力端100に加えられたデジタル
・ワイプ信号Wnを13.5MHzのサンプリング周波数ｆで入
力する。スイッチ102は入力端100及び104に接続し、入
力端104を介してワイプ値０（所定のデジタル値）を示
す信号を受ける。スイッチ102は周波数3fの制御信号を
受けて入力端子100及び104からの信号を連続して選択
し、サンプリング周波数3fで信号WNを出力する。このス
イッチ102の出力信号WNはWi,0,0,Wi＋1...のようにな
る。すなわち、この実施例では、ファクタＮが３である
ので、デジタル入力信号の各サンプル間に、２個、即
ち、Ｎ−１個の所定デジタル値を挿入している。信号WN
はフィルタ106に入力され、このフィルタ106はリニア補
間により出力信号WN′を出力する。このように入力デジ
タル信号をファクタＮにより補間することにより、信号
WN′がナイキスト周波数以上の周波数成分を含まなくす
ることができる。なお、スイッチ102及びフィルタ106
が、デジタル入力信号をファクタＮで補間して、サンプ
リング周波数がNfのデジタル信号を出力する第１手段を
構成する。サンプリング周波数3fでサンプリングされた
信号WN′は簡単な構成のクリップ／利得回路108に加え
られる。非直線処理手段である回路108は、例えば第３
図に示したような回路であり、サンプリング周波数3fの
信号KNを出力する。この信号KNは次段のディシメイタ
（decimator）110によりディシメイト（サンプル点の間
引き）される。第２手段であるこのディシメイタ110
は、周波数ｆの制御信号に制御され、信号KNの３つ目毎
のサンプルを選択する。従って、ディシメイタ110の出
力Knのサンプリング周波数はｆである。

第７図は、３補間点により補間されたワイプ信号にクリ
ップ及び利得制御を行なった場合のキー・エッジをコン
ピュータ・シュミレーションにより求めた結果を示す図
であり、第６図の回路と第５図に示したワイプ信号とを
使用した。第７図に示すように、単一のキー・エッジで
はなく５つの明確なキー・エッジが発生している。従っ
て、第６図に示した回路を使用すればジャギーを少なく
することが判る。

第８図は、５補間点により補間されたワイプ信号にクリ
ップ及び利得制御を行なった場合のキー・エッジをコン
ピュータ・シュミレーションにより求めた結果を示す図
である。第８図に示すように、複数のキー・エッジは夫
々対応するワイプ・エッジと時間軸上で交差している。
従って、この場合には、ジャギーの発生はない。

第9a図及び第9b図は、夫々、キー信号がワイプ信号から
発生させられる様子を３次元で表わした図である。第9a
図において、プレーン202,204は夫々正及び負のクリッ
プ・レベルを示し、プレーン206はワイプ・エッジを示
している。第9b図に示す３つのプレーン・セグメントは
キー信号を表わし、このキー信号は、第9a図のプレーン
206で示されるワイプ・エッジを、正及び負のクリップ
・レベル（プレーン202,204）を有するクリップ／利得
回路に加えて得たキー信号である。第9b図から明らかな
ように、クリップ／利得回路のリニア（直線）領域は充
分である。

第10図は、従来のクリップ／利得回路（プレーンを表わ
すワイプ信号が加えられる）により得られるキー信号を
３次元表示で示す図である。第10図において、Ｘ軸はビ
デオ・フィールドの水平方向即ちライン走査方向を示
し、Ｙ軸は垂直方向を示し、Ｚ軸は信号振幅を示してい
る。ワイプ・プレーンはＸ軸及びＹ軸に傾いたラインで
Ｘ−Ｙ平面と交差している。Ｘ線方向の各ラインはビデ
オ信号の１走査ラインを示している。ライン300は、正
及び負のクリップ・レベルから等距離にあるキー・エッ
ジ上の点の軌跡を示し、したがって、キー信号に制御さ
れて合成された２つのビデオ・イメージ間の境界を表わ
している。ライン300は、ワイプ・プレーンと上記２つ
のクリップ・レベルの中間にあるプレーンとによって形
成されるので、直線であるべきである。しかしながら、
ライン300はＹ軸に平行なセグメントとＸ及びＹ軸に傾
いたセグメントとから構成されている。従って、或る入
力ビデオ信号から他の入力ビデオ信号にワイプを制御す
るためにクリップ／利得回路の出力を利用して得たピク
チャにはジャギーが存在する。

第11図は、第10図に示したキー信号を空間的にフィルタ
して得た信号を３次元的に表現した図である。第10図の
ライン300に相当する第11図のライン310は、ライン300
に比較してジャギーが少ない。しかし、第11図のライン
310は、キー・エッジの立ち上がり時間をかなり犠牲に
して得られたものである。

第12図は本発明に係るクリップ／利得回路である。第12
図の回路は、ワイプ信号の隣接する３本のラインに２次
元の補間処理を施し、クリップ／利得回路の出力をディ
シメイトしてキー信号を得ている。第12図においてＡ乃
至Ｅの夫々はサンプル値を示す。サンプル値Ｃはクリッ
プ／利得回路402に直接加えられると共に加算回路404〜
410にも出力される。加算回路404〜410には他のサンプ
ル値A,B,D及びＥも加えられる。サンプル値ＡとＣ、Ｂ
とＣ等を加算することにより、補間されたサンプル値が
得られる。加算回路404〜410はその出力をクリップ／利
得回路412〜418に加え、これらのクリップ／利得回路の
出力は加算回路420に供給される。加算回路420の出力
Ｃ′はクリップ／利得回路412〜418の出力の等しく重み
付けられた合計である。

第13図は、第10図及び第11図に示したプロットを得るの
に使用したワイプ信号を第12図の回路に加えた場合のキ
ー信号を示している。第13図において、50％のルミナン
ス（輝度）ライン320は、第10図のライン300及び第11図
のライン310に比較し、更にジャギーが少なく、キー信
号の立ち上がり時間を受け入れられない程度に大きくす
る必要はなかった。

第14,15及び16図は、夫々、キー信号がより垂直に近い
点を除けば、第10,11及び13図に類似している。第14,15
及び16図は夫々50％のルミナンス・ラインの理論的に正
確な位置を表わすライン400を示している。第14図に示
す最初の５本のライン上で、トランジションがサンプル
４で始まりサンプル５で終り、最後の４本のラインで
は、トランジションはサンプル３で始まりサンプル４で
終了している。第６番目と第７図目のラインにジャギー
が明らかに認められる。キー信号がクリップ／利得回路
の後でフィルタされる第15図の場合にも、ジャギーは依
然として明かであり、50％のルミナンス・ラインは第14
図の場合以上には理論的に正確な位置に位置していな
い。一方、第16図の場合には、50％のルミナンス・ライ
ンは略々理論的に正確な位置にあり、ジャギーは第15図
の場合に比べて少ないことが判る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、サンプリング周
波数ｆのデジタル入力信号を非直線処理する際に、先
ず、デジタル入力信号のサンプリング周波数をｆのＮ倍
であるNfに変換して、このサンプリング周波数Nfのデジ
タル信号を非直線処理した後に、サンプリング周波数ｆ
のデジタル信号に戻す。よって、非直線処理されるデジ
タル信号はナイキスト周波数以上の周波数成分を含まな
い。したがって、本発明をデジタル・ビデオ・スイッチ
ャに適用した場合、従来のクリップ／利得回路を用いて
２種類のビデオ信号を合成する際に発生する異なったビ
デオ画像の境界に発生するジャギーを極めて効果的に除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来例及び本発明に関連する画
面合成及び波形を説明する図、第３図は従来のクリップ
／利得回路のブロック図、第４図はデジタル・ワイプ信
号及び対応するデジタル・キー信号を示す図、第５図は
従来の回路によるクリップ処理及び利得制御をコンピュ
ータ・シュミレーションして得た図、第６図は本発明を
説明するためのブロック図、第７図，第８図，第9a図，
第9b図，第10図，第11図，第13図乃至第16図は夫々本発
明を説明するためのコンピュータ・シュミレーションし
て得た図、第12図は本発明を実施するための回路ブロッ
ク図である。 図中、102及び106は第１手段、108は非線形処理手段、1
10は第２手段を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−114375（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプリング周波数がｆのデジタル入力信
   号の各サンプル間にＮ−１個（Ｎは正の整数）の所定の
   デジタル値を挿入しリニア補間することにより上記デジ
   タル入力信号をファクタＮで補間して、サンプリング周
   波数がNfの第１デジタル信号を出力する第１手段と、 上記第１デジタル信号を受け、該第１デジタル信号に非
   直線処理を行い、サンプリング周波数がNfの第２デジタ
   ル信号を出力する非直線処理手段と、 上記第２デジタル信号のサンプルを上記ファクタＮ毎に
   抽出し、サンプリング周波数がｆのデジタル出力信号を
   発生する第２手段と を有し、デジタル入力信号に非直線処理を行う装置。