JPH0779362B2 - 信号処理装置及び方法 - Google Patents

信号処理装置及び方法

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JPH0779362B2
JPH0779362B2 JP60075561A JP7556185A JPH0779362B2 JP H0779362 B2 JPH0779362 B2 JP H0779362B2 JP 60075561 A JP60075561 A JP 60075561A JP 7556185 A JP7556185 A JP 7556185A JP H0779362 B2 JPH0779362 B2 JP H0779362B2
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signal
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清幸 川井
雅弘 山田
佑一 二宮
吉道 大塚
吉則 和泉
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は信号処理装置及び方法に関し、離散値信号を
変調して帯域制限されたアナログ伝送路で伝送しこれを
復調するシステムに用いられる。
〔発明の技術的背景〕
近年のIC技術の進展により、信号帯域圧縮技術の民生品
への応用が可能になってきている。
例えば、帯域圧縮技術をビデオディスク,ビデオテープ
レコーダへ適用すれば、記録時間の長大化が可能にな
る。
帯域圧縮技術で実用的なものは、ディジタル信号処理を
用いたものが多い。当然ではあるが帯域圧縮ディジタル
信号処理はディジタル伝送路との適合性が高い。しか
し、ディジタル伝送は一般に広帯域伝送路を必要とす
る。そこで、ディジタル信号を離散値アナログ信号とみ
なせば、比較的狭帯域のアナログ伝送路を用いて伝送が
可能となり、現在実用化されているビデオディスクやビ
デオテープレコーダへの適用が可能となる。
上記観点に立ってアナログ形ビデオディスクやビデオテ
ープレコーダに帯域圧縮ディジタル信号処理を適用する
には、適当な伝送信号処理が必要である。すなわち、ビ
デオディスクやビデオテープレコーダでは、通常変調手
段としてFMが用いられている。FMの性質から、歪なく信
号を伝送する場合、信号帯域とFM伝送帯域が決まれば、
FMによるS/N(信号対雑音比)はほぼ一義的に求められ
る。従って、伝送系のC/N(搬送波電力対雑音電力比)
が与えられれば伝送系の復調S/Nが求まる。こうして定
まるS/Nをさらに改善するにはFMでは雑音スペクトルの
形状からエンファシスによる改善手段が有効である。し
かし、過度なエンファシスは高域成分の過変調歪となっ
てしまい、この点留意しなければならない。
第4図は、従来考えられたビデオテープレコーダの信号
処理システムを示している。入力端子10に導入されたビ
デオ信号(VS)は、プリエンファシス回路11に入力され
て高域成分が強調される。即ち、ビデオ信号(VS)の波
形を今、第5図(a)に示すように表わすと、この信号
は、高域成分が強調され第5図(b)に示すようにな
る。つまり、波形エッジ部の振幅が平坦部に比べて増大
したビデオ信号VS1となる。次に、このビデオ信号VS1
は、非線形圧縮回路12に入力され、例えば第5図(b)
の破線b1で示すレベル以上の信号が圧縮される。これ
は、プリエンファシス処理された信号を、そのままFM変
調器13でFM変調して磁気テープ15に記録すると、FM変調
がエッジ部で過変調になるとともに、テープ特性あるい
は磁気ヘッド特性がその変調帯域をカバーできないから
である。従って、第5図(b)の破線b1で示すレベル以
上の信号は、非線形圧縮回路12で圧縮されたのち、FM変
調器13でFM変調され、磁気ヘッド14を介してテープ15上
に記録される。
上記のように記録された信号が再生される場合には、磁
気ヘッド16の出力信号は、まずFM復調器17で復調され
る。次に、FM復調された信号は、先の非線形圧縮回路12
とは逆特性を有する非線形伸長回路18に入力されて伸長
される。更に、この伸長された信号は、ディエンファシ
ス回路19に入力されて、先に強調された高域成分がもと
のレベルに戻され、出力端子20に導出される。
なお、処理される信号が連続値アナログ信号であるとき
は、多少の歪を許容すれば、実用上は再生側の非線形伸
長回路18を省略できる場合がある。通常の連続値アナロ
グ画像信号では、このような非線形歪はエッジ部に集中
するため、視覚上目立ちにくいからである。
〔背景技術の問題点〕
上記のように、伝送信号に対して、エンファシス処理、
非線形圧縮、伸長処理を行なうことにより、記録側の非
線形圧縮前の信号波形が再生側においても得られるよう
に思われるが、実際には、元の信号を完全に再現するこ
とはできない。これは非線形圧縮処理を行なった場合
に、その圧縮信号はスペクトルの広がりを有するように
なり、この分がFM伝送されていないからである。元の信
号を完全に再現するには、前述のスペクトルの広がり成
分も伝送して伸長処理時の情報としなければならない
が、FM伝送能力、伝送条件による制約から、前述のスペ
クトルの広がり成分を伝送できない場合がある。
このような場合、再生信号は非線形歪を伴う事になる。
前記したように、連続値アナログ映像信号においては、
このような非線形歪はエッジ部に集中しており、視覚上
目立ちにくく、実用的許容範囲は広い。
しかしながら、離散値信号を帯域制限された伝送路を用
いて伝送する場合は、線形で、かつ、ナイキストの第1
条件を満たす伝送特性を実現しなければならない。この
条件が満たされないと、離散値信号間の干渉が生じるた
めに、再生側ではエッジの重なり合ったゴースト障害と
同じような現象を生じ著しい画質劣化となる。今、第6
図(a)に示すように、ナイキスト条件を満たす信号波
形を非線形圧縮回路12に入力して記録し、次にこれを再
生すると、非線形伸長回路18の出力信号波形は、第6図
(b)に示すように、入力信号波形とは異なったものに
なる。従って、今この信号が、白丸で示すような位置に
サンプリング点を持つものであった場合、他の離散値信
号点に干渉を与えてしまう。すなわち、1つの離散値信
号が他の離散値信号に重なり合うため、画面が時間的に
ズレて重なり合ったものとなる。
〔発明の目的〕
この発明は、上記の事情に対処すべくなされたもので、
エンファシス処理、非線形圧伸処理部を有したFM伝送系
において、サンプリング点における信号間の干渉を低減
し得、エンファシス及び非線形圧縮,伸長処理を有効に
働かせることのできる信号処理装置及び方法を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明では、上記の目的を達成するためにプリエンフ
ァシス処理,非線形圧縮処理を離散値信号処理回路で施
こした後、アナログ連続値FM変調して伝送する場合に、
例えば第1図,第3図に示すように、必ず、伝送系全体
としてナイキストの第1条件を満足するように整形フィ
ルタ33又は53を通した後に、FM変調器34又は56に入力し
て伝送するように配置構成するものである。
また、再生側では、アナログ連続値FM復調信号をリサン
プラ39で離散値に変換した後、離散値信号処理を行う非
線形伸長回路40、ディエンファシス回路41を通し復調出
力42とする。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例であり、入力端子30には、
離散値信号が入力され、この信号は、プリエンファシス
回路31において高域が強調される。これによって、高域
成分の振幅が増大するために、非線形圧縮回路32におい
て、振幅の圧縮処理が行なわれる。このように処理され
た離散値信号は、ナイキストの第1条件を満足するよう
にナイキストスペクトル整形フィルタ33に入力されスペ
クトル整形され連続信号とされ、FM変調器34に入力され
る。FM変調信号は、例えば磁気ヘッド35を介して磁気テ
ープ36に記録される。
次に再生系について説明する。磁気テープ36に記録され
ている信号は、磁気ヘッド37によりピックアップされ、
FM復調器38に入力されてFM復調される。復調された連続
アナログ信号は、リサンプラ39で離散値信号に変換され
る。この離散値信号は、前述した非線形圧縮回路32とは
逆特性の非線形伸長回路40に入力され、圧縮分が伸長さ
れる。さらにこの伸長された信号は、ディエンファシス
回路41に入力されて、先に強調されている高域成分がも
とのレベルに戻され、出力端子42に導出される。
上記の構成による信号変化を、時間領域信号波形で示し
た第2図を参照して説明する。
即ち、第2図離散値インパルス信号2aは、プリエンファ
シス回路31で高域を持ち上げられると、同図2bで示すよ
うに振幅が増大し、かつ複数離散値信号となり、これが
さらに非線形圧縮回路32で振幅圧縮されると同図2cで示
すようなスペクトルとなる。ここまでは、離散値信号で
ある。次にこの信号は、ナイキストスペクトル整形フィ
ルタ33に入力されて同図2dで示すような連続信号とな
る。
次に、FM復調器38では、同図2dで示す信号と同じ信号
(同図2e)が復調される。次にこの連続信号は、リサン
プラ39によって、同図2fで示すように離散値信号とな
る。そして、この信号は、非線形伸長回路40で同図2gに
示すように伸長され、続いて、同図2hに示すように、デ
ィエンファシス回路41にて元の信号に戻される。
上記のように、この発明においては、プリエンファシス
回路31,非線形圧縮回路32,リサンプラ39,非線形伸長回
路40,ディエンファシス回路41は、離散値信号を扱う領
域を成している。
つまり、非線形圧縮を行なった後に、ナイキストスペク
トル整形フィルタ33を通して連続アナログ信号に変換し
ている。このため、非線形圧縮を離散値信号で行なった
場合の高調波成分は、サンプル周波数で折り返えされた
ままを保存して伝送されることになる。よって、非線形
圧縮された離散値信号はナイキストの条件に合わせて伝
送され、再生側にて情報量が不足することなく、完全な
再生信号を得ることができる。
第3図はこの発明の第2の実施例であり、離散値信号と
しては、デジタルビデオ信号を扱う場合の構成例であ
る。
デジタルビデオ信号は、入力端子50を介してプリエンフ
ァシス回路51に入力され高域成分が強調される。プリエ
ンファシス回路51の出力は、非線形圧縮回路52に入力さ
れデータ圧縮され、続いてスペクトル整形フィルタ53に
てナイキストの第1条件を満足するように帯域制限され
る。プリエンファシス回路51、非線形圧縮回路52では、
周波数sのクロックが用いられるがスペクトル整形フ
ィルタ53及び次段のデジタルアナログ変換器54出力に生
じる折り返し信号除去が容易なように、周波数2×s
の動作クロックが用いられる。アナログ変換出力は、折
り返し信号を除去する補間フィルタ55を介してFM変調器
56に入力されFM信号として出力される。FM変調器56の出
力は、磁気ヘッド63を介して磁気テープ57に記録され
る。
次に再生系を説明する。磁気ヘッド64によって磁気テー
プ57から再生されたFM信号は、FM復調器58にて復調され
る。復調された信号は、帯域外雑音を除去するための入
力マッチングフィルタ59を介して、アナログデジタル変
換器60に入力され、デジタルデータ(離散値信号)に変
換される。このアナログデジタル変換器60の動作クロッ
クは周波数がsである。変換されたデジタルデータ
は、非線形伸長回路61に入力されて、圧縮前のデータに
復元され、さらにディエンファシス回路62に入力され
て、高域成分が強調される前のデータ信号に変換され、
伝送時と同じデジタルビデオ信号となる。
上記したように、この発明によると、プリエンファシス
回路51、非線形圧縮回路52をデジタル処理回路とし、こ
の回路の次に、ナイキストスペクトル整形フィルタ53を
配置し、これを2sのクロック周波数で動作させてい
る。また、このスペクトル整形フィルタ53で処理された
データをアナログ変換している。
この結果、非線形圧縮時に生じる高調波成分は、伝送情
報の不足が生じることはない。よって、再生側において
も、信号復元に必要なすべての情報が得られ良好な再生
画を得ることができる。
上記の実施例では、ビデオテープレコーダの信号送受信
システムとして説明したが、この発明はこの実施例に限
らず、ビデオディスクの記録,再生,無線操縦システ
ム,通信機等各種のシステムへの適用が可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、プリエンファシス,
非線形圧縮が行なわれても、この処理によって生じるス
ペクトルの広がり分を確実に受信再生側へ伝送すること
ができ、再生処理時の符号間干渉を抑え得るエンファシ
スS/N改善度の高い信号処理装置及び方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
は第1図の回路動作を説明するのに示した時間領域信号
波形図、第3図はこの発明の他の実施例を示す構成説明
図、第4図は従来考えられた信号処理装置の構成説明
図、第5図は第4図の回路の一部信号波形図、第6図は
第4図の回路の一部信号波形図である。 31,51…プリエンファシス回路、32,52…非線形圧縮回
路、33,53…ナイキストスペクトル整形フィルタ、34,56
…FM変調器、38,58…FM復調器、40,61…非線形伸長回
路、41,62…ディエンファシス回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 佑一 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 大塚 吉道 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 和泉 吉則 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 合志 清一 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−219029(JP,A) 特開 昭59−207721(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力された離散値信号を高域強調するプリ
    エンファシス手段と、 前記プリエンファシス手段の出力を非線形圧縮し、非線
    形圧縮された離散値信号を出力する非線形圧縮手段と、 前記非線形圧縮手段の出力を連続信号に変換する整形フ
    ィルタと、 前記整形フィルタの出力をFM変調し伝送する伝送手段と
    を有することを特徴とする信号処理装置。
  2. 【請求項2】入力されたFM信号を復調する復調手段と、 前記復調手段の出力を離散値信号に変換する離散値変換
    手段と、 前記離散値信号を非線形伸長する非線形伸長手段と、 前記非線形伸長手段の出力をディエンファシス処理する
    手段とを具備したことを特徴とする信号処理装置。
  3. 【請求項3】入力された離散値信号を高域強調するプリ
    エンファシス手段と、 前記プリエンファシス手段の出力を非線形圧縮し、非線
    形圧縮された離散値信号を出力する非線形圧縮手段と、 前記非線形圧縮手段の出力を連続信号に変換する整形フ
    ィルタと、 前記整形フィルタの出力をFM変調し伝送する伝送手段
    と、 前記伝送手段により伝送されたFM信号を復調する復調手
    段と、 前記復調手段の出力を離散値信号に変換する離散値変換
    手段と、 前記離散値信号を非線形伸長する非線形伸長手段と、 前記非線形伸長手段の出力をディエンファシス処理する
    手段とを具備したことを特徴とする信号処理装置。
  4. 【請求項4】入力された離散値信号をプリエンファシス
    処理により高域強調し、 この高域強調した出力を非線形圧縮し、非線形圧縮され
    た離散値信号を得、 非線形圧縮された前記離散値信号を整形フィルタで連続
    信号に変換し、 この連続信号をFM変調して伝送することを特徴とする信
    号処理方法。
  5. 【請求項5】入力されたFM信号をFM復調し、 復調した連続値信号を離散値信号に変換し、 変換した前記離散値信号を非線形伸長し、 非線形伸長した離散値信号をディエンファシス処理する
    ことを特徴とする信号処理方法。
  6. 【請求項6】入力された離散値信号をプリエンファシス
    処理により高域強調し、 この高域強調した出力を非線形圧縮し、非線形圧縮され
    た離散値信号を得、 非線形圧縮された前記離散値信号を整形フィルタで連続
    信号に変換し、 この連続信号をFM変調して伝送し、 伝送されてきた前記FM変調された信号を復調し、 復調された前記連続値信号を離散値信号に変換し、 変換した前記離散値信号を非線形伸長し、 非線形伸長した離散値信号をディエンファシス処理する
    ことを特徴とする信号処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0719438B2 (ja) * 1986-11-12 1995-03-06 株式会社日立製作所 デイジタル情報の記録再生装置
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DE3314647A1 (de) * 1983-04-22 1984-10-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Wellendigitalfilter unter verwendung von brueckenwellendigitalfiltern
JPS59219029A (ja) * 1983-05-27 1984-12-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> テレビジヨン画像信号伝送方式

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