JPH0946576A - ディジタル信号処理カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非線形処理に起因する折り返し成分がもたら
す画質劣化を抑圧する。 【解決手段】 アナログ映像信号をその周波数の２倍以
上のサンプリング周波数でサンプリングしてディジタル
信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１３と、そのディジタ
ル出力データ列に零データを挿入してアップコンバート
する零挿入回路１８〜２０と、アップコンバート後の出
力に対してサンプリング周波数の１／２以上の帯域を所
定値以下に制限するＬＰＦ２２，２６，３１と、その後
のデータにディジタル非線形処理を施すニー補正回路３
３〜Ｂ／Ｗクリップ回路３５と、この非線形処理後の出
力を通過帯域制限するＬＰＦ３５と、ＬＰＦ３５の出力
をダウンコンバートするデシメーション回路３７とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアナログ撮
像信号をディジタル化したディジタル映像信号にディジ
タル非線形処理を施すディジタル信号処理カメラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオカメラやビデオテープレ
コーダなどで取り扱う映像信号には、ガンマ補正、ニー
補正、ホワイトブラッククリップ、輪郭補正、ホワイト
バランス調整、色相調整、ディテールクリスプニング、
レベルディペンドなどの各種信号処理が施される。

【０００３】例えば通常のカラービデオカメラの場合に
は、当該カメラに内蔵される、ＣＣＤイメージセンサな
どを用いた撮像部により得られる撮像信号から輝度信号
やクロマ信号を形成して出力する撮像信号処理回路にお
いて、上記ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトバランス調
整、色相調整などの各種信号処理が施されるようになっ
ている。

【０００４】そして、撮像信号をディジタル化し、この
ディジタル撮像信号に対してディジタル処理を施して出
力するディジタル信号処理カメラでは、予めいわゆるＥ
ＥＰＲＯＭ（electrically erasable and programmable
read only memory)などの不揮発性メモリに書き込まれ
ている制御パラメータに基づいて、上記ガンマ補正、輪
郭補正、ホワイトバランス調整、色相調整などを施すよ
うになされており、これら各種信号処理を行うための信
号処理部を有している。

【０００５】ここで、図９を用いて、一般的なディジタ
ル信号処理カメラの構成について説明する。

【０００６】この図９において、被写体からの光は、光
学系１００を通じて入射されＣＣＤイメージセンサ１１
０により撮像される。このＣＣＤイメージセンサ１１０
からの撮像信号は、例えば３原色のＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の３つの撮像信号からなるものであ
り、この撮像信号がプリアンプ１１１に送られる。当該
プリアンプ１１１にて増幅された撮像信号は、ビデオア
ンプ回路１１２に送られる。当該ビデオアンプ回路１１
２では、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの撮像信号に対して、黒／白バ
ランス調整、黒／白シェーディング歪補正、フレア補正
等の処理を行うと共に、信号増幅を行う。このビデオア
ンプ回路１１２の出力信号は、アナログ／ディジタル
（Ａ／Ｄ）コンバータ１１３にてディジタルビデオデー
タに変換され、欠陥補正回路１１４に送られる。当該欠
陥補正回路１１４では、上記ＣＣＤイメージセンサ１１
０の欠陥部に対応する補正を行う。

【０００７】上記欠陥補正回路１１４にて欠陥補正がな
された後のディジタルビデオデータは、水平及び垂直方
向の輪郭強調処理を行うための輪郭強調信号を生成する
輪郭強調信号生成回路に送られる。当該輪郭強調信号生
成回路は、１Ｈ遅延回路１１５，１１６，１１７からリ
ミッタ１２９までの各構成要素よりなるものである。

【０００８】当該輪郭強調信号生成回路において、先
ず、直列接続された１Ｈ遅延回路１１５，１１６，１１
７では、上記欠陥補正回路１１４を介して供給されたデ
ィジタルビデオデータを、順次１Ｈ（Ｈは水平周期）分
だけ遅延させると共に、それぞれ遅延したビデオデータ
を出力する。これにより、これら１Ｈ遅延回路１１５，
１１６，１１７からは、垂直方向に３ライン分ずれたデ
ィジタルビデオデータが出力される。なお、当該１Ｈ遅
延回路１１５，１１６，１１７は垂直方向の輪郭強調信
号を生成するために設けられているものである。

【０００９】次に、各１Ｈ遅延回路１１５，１１６，１
１７からの上記３ライン分ずれたディジタルビデオデー
タは、垂直方向のディジタルハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）１２１を通過し、さらに水平方向のディジタルロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）１２２を通過する。これによ
り、上記ディジタルビデオデータからは、垂直方向の輪
郭成分が取り出されることになる。同時に、各１Ｈ遅延
回路１１５，１１６，１１７からの上記３ライン分ずれ
たディジタルビデオデータは、垂直方向のディジタルロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）１２４を通過し、さらに水平
方向のディジタルハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２５も
通過する。これにより、上記ディジタルビデオデータか
らは、水平方向の輪郭成分が取り出されることになる。

【００１０】上記ＨＰＦ１２１及びＬＰＦ１２２により
取り出された上記垂直方向の輪郭成分は、乗算器１２３
に送られ、ここで端子１４４を介して供給される垂直方
向の輪郭強調の度合いを調整するためのゲイン調整係数
が乗算される。同時に上記ＬＰＦ１２４及びＨＰＦ１２
５により取り出された上記水平方向の輪郭成分は、乗算
器１２７に送られ、ここで端子１４５を介して供給され
る水平方向の輪郭強調の度合いを調整するためのゲイン
調整係数が乗算される。

【００１１】これら乗算器１２３，１２７の出力データ
は、加算器１２８にて加算され、リミッタ１２９にて所
定のレベルに制限された後、水平及び垂直方向の輪郭強
調処理を行うための輪郭強調信号として加算器１３０に
送られ、当該加算器１３０にて本線のディジタルビデオ
データと加算される。なお、上記リミッタ１２９は、加
算器１３０への入力レベルを制限するために設けられて
いる。

【００１２】ここで、この図９の構成例において、上記
輪郭強調信号が加算される本線のディジタルビデオデー
タは、上記１Ｈ遅延回路１１６からの出力をリニアマト
リクス回路１３２によって補正した後のディジタルビデ
オデータとなされている。なお、上記リニアマトリクス
回路１３２は、ＣＣＤイメージセンサ１１０の撮像特性
が理想撮像特性と異なることから生ずる色再現誤差を補
正するために設けられている。

【００１３】上記加算器１３０から出力された水平及び
垂直方向の輪郭強調がなされたディジタルビデオデータ
は、ニー補正回路１３３にて所定のニー特性によるニー
補正が施された後、ガンマ補正回路１３４にて所定のガ
ンマ補正が施され、さらにＢ／Ｗクリップ回路１３５に
て黒／白のクリップ処理が施される。

【００１４】次に、これらニー補正回路１３３、ガンマ
補正回路１３４、Ｂ／Ｗクリップ回路１３５による非線
形処理が施されたディジタルビデオデータは、マトリク
ス回路１３８に送られる。このマトリクス回路１３８で
は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂのディジタルビデオデータから、輝
度（Ｙ）と色差（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のディジタルビ
デオ信号を形成する。

【００１５】当該マトリクス回路１３８からのディジタ
ルビデオ信号は、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｃ）コンバ
ータ１４１にてシリアルのディジタルビデオデータに変
換された後、端子１４３から出力される。また、当該マ
トリクス回路１３８からのディジタルビデオ信号は、エ
ンコーダ１３９により、ディジタルのコンポジットビデ
オデータに変換され、さらにディジタル／アナログ（Ｄ
／Ａ）コンバータ１４０によりアナログのコンポジット
映像信号に変換され、端子１４２から出力される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、映像信号に
対して上記ガンマ補正、ニー補正、黒／白クリップ等の
非線形処理を施すと、波形が歪み、このため当該非線形
処理後の信号には上記映像信号に含まれる周波数成分の
整数倍の高調波成分が発生するようになる。例えば、ガ
ンマ補正や上下非対称なクリップ処理を施すと２次高調
波が発生し、上下非対称なクリップ処理では３次高調波
が特に大きく発生する。

【００１７】ところが、上述したようなディジタル信号
を扱うディジタル信号処理カメラにおいては、生じた高
調波がナイキスト限界（標本化周波数の１／２）を越え
ると、上記高調波成分が帯域内に折り返り、これにより
折り返し歪（エリアシング）を生じ、著しく画質を損な
う結果となる。すなわち、便宜上アナログ的に説明する
と、例えば図１０のＡのような周波数ｆの正弦波信号を
非線形処理したとすると、図１０のＢに示すような周波
数２ｆ，３ｆ，・・・の高調波成分が生じ、それらが標
本化周波数ｆｓから折り返し、この折り返しによる周波
数成分（周波数ｆｓ−２ｆ，ｆｓ−３ｆ，・・・）が帯
域内に生じてしまう。なお、このようなことはアナログ
処理では有り得ない。

【００１８】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされたものであり、非線形処理に起因する折り返し成
分がもたらす画質劣化を抑圧することのできるディジタ
ル信号処理カメラを提供することを目的とするものであ
る

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のディジタル信号
処理カメラは、第１の周波数のアナログ映像信号を第１
の周波数の２倍以上の周波数でサンプリングしてディジ
タル信号に変換し、このディジタル信号のデータ列に零
データを挿入して第２の周波数よりも高い第３の周波数
にアップコンバートし、上記アップコンバート後の信号
に対して上記第２の周波数の１／２以上の周波数帯域の
通過を所定値以下に制限した後に所定のディジタル非線
形処理を施し、さらにこの非線形処理後の出力に対して
所定の帯域制限を施してから第２の周波数に等しいか若
しくは近い第４の周波数にダウンコンバートすることに
より、上述の課題を解決する。

【００２０】すなわち本発明によれば、非線形処理の前
段にアップコンバータを挿入し、さらに十分なレベルで
の帯域制限を施して折り返し成分を除去し、高調波の折
り返しが基本波（信号周波数）と干渉しないような高い
標本化周波数で非線形処理を行い、その後、帯域制限を
施して高調波成分を除去することにより、非線形処理に
起因する折り返し成分をなくすようにしている。，

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい構成例に
ついて、図面を参照にしながら説明する。

【００２２】図１には、本発明のディジタル信号処理カ
メラの構成例を示し、先ず、当該図１の構成の基本的な
動作を説明する。

【００２３】この図１において、被写体からの光は、光
学系１を通じて入射されＣＣＤイメージセンサ１０によ
り撮像される。当該ＣＣＤイメージセンサ１０は、光３
原色のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つのチャンネ
ルに対応した３つのＣＣＤイメージセンサからなり、さ
らにこれら３つのＣＣＤイメージセンサは、３原色の画
素を構成する一つの画素（この場合、例えばＧの画素）
が残りの２つの画素（Ｒの画素とＢの画素）に対して空
間的（光学的）に１／２画素ピッチずらして配置されて
いる。また、これら３チャンネルのＣＣＤイメージセン
サはそれぞれが５０万画素を有し、かつ水平駆動周波数
が１８ＭＨｚで動作されるものである。

【００２４】このＣＣＤイメージセンサ１０からのＲ，
Ｇ，Ｂの３チャンネルの撮像信号は、プリアンプ１１に
送られる。当該プリアンプ１１にて増幅された撮像信号
は、ビデオアンプ回路１２に送られる。当該ビデオアン
プ回路１２では、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの撮像信号に対して、
黒／白バランス調整、黒／白シェーディング歪補正、フ
レア補正等の処理を行うと共に、信号増幅を行う。この
ビデオアンプ回路１２の出力信号は、アナログ／ディジ
タル（Ａ／Ｄ）コンバータ１３にてディジタルビデオデ
ータに変換され、欠陥補正回路１４に送られる。当該欠
陥補正回路１４では、上記ＣＣＤイメージセンサ１０の
欠陥画素に対応する補正を行う。

【００２５】上記欠陥補正回路１４にて欠陥補正がなさ
れた後のディジタルビデオデータは、水平及び垂直方向
の輪郭強調処理すなわち画像の輪郭部を映像信号上で補
正して解像度を上げるための輪郭強調信号を生成する輪
郭強調信号生成回路に送られる。当該輪郭強調信号生成
回路は、１Ｈ遅延回路１５，１６，１７と、垂直方向の
ディジタルハイパスフィルタ２１（以下ＨＰＦ２１と呼
ぶ）と、水平方向のディジタルローパスフィルタ２２
（以下ＬＰＦ２１と呼ぶ）と、垂直方向のディジタルロ
ーパスフィルタ２４（以下ＬＰＦ２４と呼ぶ）と、水平
方向のディジタルハイパスフィルタ２５（以下ＨＰＦ２
５と呼ぶ）と、乗算器２３及び２７と、加算器２８と、
リミッタ２９とからなるものである。

【００２６】当該輪郭強調信号生成回路において、先
ず、直列接続された１Ｈ遅延回路１５，１６，１７で
は、上記欠陥補正回路１４を介して供給されたディジタ
ルビデオデータを、順次１Ｈ（Ｈは水平周期）分だけ遅
延させると共に、それぞれ遅延したディジタルビデオデ
ータを出力する。これにより、これら１Ｈ遅延回路１
５，１６，１７からは、垂直方向に３ライン分ずれたデ
ィジタルビデオデータが出力される。なお、当該１Ｈ遅
延回路１５，１６，１７は垂直方向の輪郭強調信号を生
成するために設けられているものである。

【００２７】次に、各１Ｈ遅延回路１５，１６，１７か
らの上記３ライン分ずれたディジタルビデオデータは、
後述する零挿入回路１８，１９，２０を介して、上記Ｈ
ＰＦ２１を通過し、さらにＬＰＦ２２を通過する。これ
らＨＰＦ２１とＬＰＦ２２を通過することにより、上記
ディジタルビデオデータからは、垂直方向の輪郭成分が
取り出されることになる。同時に、各１Ｈ遅延回路１
５，１６，１７からの上記３ライン分ずれたディジタル
ビデオデータは、後述する零挿入回路１８，１９，２０
を介して、上記ＬＰＦ２４を通過し、さらにＨＰＦ２５
も通過する。これらＬＰＦ２４とＨＰＦ２５を通過する
ことにより、上記ディジタルビデオデータからは、水平
方向の輪郭成分が取り出されることになる。

【００２８】上記ＨＰＦ２１及びＬＰＦ２２により取り
出された上記垂直方向の輪郭成分は、乗算器２３に送ら
れ、ここで端子４４を介して供給される垂直方向の輪郭
強調の度合いを調整するためのゲイン調整係数が乗算さ
れる。同時に上記ＬＰＦ２４及びＨＰＦ２５により取り
出された上記水平方向の輪郭成分は、後述するディジタ
ルローパスフィルタフィルタ２６（以下ＬＰＦ２６と呼
ぶ）を介して、乗算器２７に送られ、ここで端子４５を
介して供給される水平方向の輪郭強調の度合いを調整す
るためのゲイン調整係数が乗算される。

【００２９】これら乗算器２３，２７の出力データは、
加算器２８にて加算され、リミッタ２９にて所定のレベ
ルに制限された後、水平及び垂直方向の輪郭強調処理を
行うための輪郭強調信号として加算器３０に送られ、当
該加算器３０にて本線のディジタルビデオデータと加算
される。なお、上記リミッタ２９は、加算器３０への入
力レベルを制限するために設けられている。

【００３０】ここで、この図１の構成例において、上記
輪郭強調信号が加算される本線のディジタルビデオデー
タは、上記１Ｈ遅延回路１６からの出力データが後述す
る零挿入回路１９及びディジタルローパスフィルタ３１
（以下ＬＰＦ３１と呼ぶ）を介し、さらにリニアマトリ
クス回路３２によって補正がなされた後のディジタルビ
デオデータとなされている。なお、上記リニアマトリク
ス回路３２は、ＣＣＤイメージセンサ１０の撮像特性が
理想撮像特性と異なることから生ずる色再現誤差を補正
するために設けられている。

【００３１】上記加算器３０から出力された水平及び垂
直方向の輪郭強調がなされたディジタルビデオデータ
は、ニー補正回路３３にて所定のニー特性によるニー補
正が施された後、ガンマ補正回路３４にて所定のガンマ
補正が施され、さらにＢ／Ｗクリップ回路３５にて黒／
白のクリップ処理が施される。

【００３２】ここで、上記ニー補正回路３３及びガンマ
補正回路３４は、例えば、レベル圧縮・伸長処理手段と
して機能するものである。すなわち、上記ニー補正回路
３３では、ニー特性として所定のニースロープ及びニー
ポイントを示す係数を用いたニー補正処理を上記ディジ
タルビデオデータに施す。なお、このニー補正処理の一
具体例としては、例えば、ニースロープ及びニーポイン
トを示す係数を複数種類（例えば２種類）用意してお
き、この複数種類の係数を適宜選択して用いるようにす
ることができる。また、上記ガンマ補正回路３４でも、
所定のガンマ補正係数を用いたガンマ補正処理を撮像信
号に施す。このガンマ補正処理においても、その一具体
例として例えば、ガンマ補正係数を複数種類（例えば２
種類）用意しておき、この複数種類の係数を適宜選択し
て用いるようにすることができる。

【００３３】次に、これらニー補正回路３３、ガンマ補
正回路３３、Ｂ／Ｗクリップ回路３５による非線形処理
が施されたディジタルビデオデータは、後述するディジ
タルローパスフィルタ３５（以下ＬＰＦ３５と呼ぶ）及
びデシメーション回路３７を介して、マトリクス回路３
８に送られる。このマトリクス回路３８では、前記Ｒ，
Ｇ，Ｂのディジタルビデオデータから、輝度（Ｙ）と色
差（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のディジタルビデオ信号を形
成する。

【００３４】当該マトリクス回路３８からのディジタル
ビデオ信号は、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｃ）コンバー
タ４１にてシリアルのディジタルビデオデータに変換さ
れた後、端子４３から出力される。また、当該マトリク
ス回路３８からのディジタルビデオ信号は、エンコーダ
３９により、ディジタルのコンポジットビデオデータに
変換され、さらにディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コン
バータ４０によりアナログのコンポジット映像信号に変
換され、端子４２から出力される。なお、本発明の構成
例では、信号帯域をいわゆるＣＣＩＲ（国際無線通信諮
問委員会）のＲｅｃ６０１規格に対応してＤＣ（直流）
〜６ＭＨｚとしている。

【００３５】ところで、本発明の図１に示すディジタル
信号処理カメラにおいては、前述したようなガンマ補
正、ニー補正、黒／白クリップ等の非線形処理に起因す
る折り返し成分がもたらす画質劣化を抑圧するために、
当該非線形処理部分での標本化周波数を上げて、上記折
り返し成分が信号帯域内に発生しないようにしている。
すなわち、図１の構成では、非線形処理部分の前段の零
挿入回路１８，１９，２０及びＬＰＦ２２，２６，３１
にてアップコンバータを構成し、これらアップコンバー
タの構成により、非線形処理部分での標本化周波数を上
げるようにしている。

【００３６】ここで、元の標本化周波数をｆｓとし、ア
ップコンバート後の標本化周波数をｆｓ′としたとき、
通常は回路構成を簡単にするために上記周波数ｆｓ′は
周波数ｆｓの２倍や４倍などの整数倍にとることが多
い。しかし、いわゆるＣＭＯＳ（Complementary Metal
Oxide Semiconductor）により構成されるディジタル回
路では、消費電力が動作周波数に比例するので、余り高
い周波数に持ち上げることは好ましいことではない。

【００３７】このようなことから、本構成例では、本線
信号に対するニー補正回路３３からＢ／Ｗクリップ回路
３５までの非線形処理部分で周波数ｆｓ′＝２ｆｓとし
ている。なお、上記リミッタ２９部分については周波数
ｆｓ′＝４ｆｓとすることもできる。上述のように、非
線形処理部分での周波数ｆｓ′を上記ｆｓ′＝２ｆｓと
すると、図２に示すように、３次高調波までは元の信号
帯域に折り返さないようにすることが可能となる。

【００３８】図１に戻って、上記アップコンバータの構
成について説明する。

【００３９】アップコンバータは、前記１Ｈ遅延回路１
５，１６，１７からの出力データ（すなわち標本化デー
タ列）に対して図３のＡに示すように零データを挿入
し、標本化周波数を持ち上げるための零挿入回路１８，
１９，２０と、この零データが挿入されたデータ列に対
して帯域制限を施すことにより図３のＢに示すようなデ
ータ列を得るためのＬＰＦ２２，２６，３１とからな
る。すなわち、当該アップコンバータにおいて、１Ｈ遅
延回路１５，１６，１７からの図４のＡに示すような出
力データ（すなわち標本化データ列）に図３のＡのよう
に零を挿入すると、図４のＢに示すように周波数ｆｓ／
２以上の帯域には周波数ｆｓからの折り返し成分が発生
するが、このとき上記ＬＰＦにより図４のＣに示すよう
に周波数ｆｓ／２以下に帯域制限を施すと、その折り返
し成分が除去された図３のＢに示すような出力データが
得られることになる。なお、図３及び図４には、周波数
ｆｓ′＝２ｆｓの場合を例に挙げている。

【００４０】ここで、もしも上記アップコンバート後の
ＬＰＦによる帯域制限が甘く、例えば図４のＣの図中点
線で示すように周波数ｆｓ／２以上の帯域に上記折り返
し成分が残っていると、図５に示すような折り返し歪が
生ずる。なお、アナログ信号処理カメラでは、信号帯域
以上は例えばローパスフィルタで減衰されており、また
回路にも利得がそれほど無いので問題にならない。

【００４１】すなわち、図５において、アップコンバー
タのＬＰＦの特性が甘く、帯域制限部で折り返し成分が
漏れてしまうと、図５のＡのように、元の周波数ｆの信
号成分と周波数ｆｓ−ｆの折り返し成分とが、非線形処
理部に入力される結果となる。その結果、当該非線形処
理部において相互に変調を受けたような形になり、図５
のＢに示すように、周波数ｆ及び周波数ｆｓ−ｆの整数
倍と、周波数ｆｓ−ｆと周波数ｆの差分すなわち周波数
ｆｓ−２ｆの整数倍の項が生ずる。このため、例えば標
本化周波数を周波数ｆｓ′に上げて、折り返しが発生し
ないように工夫をしたとしても、周波数ｆｓ−２ｆのよ
うな低周波成分が生じてしまい、それほど効果がでない
ことになる。なお、図５のＢにおいて、ｆの高調波成分
は２ｆ，３ｆであり、ｆの高調波成分のｆｓ′からの折
り返し成分はｆｓ′−２ｆ，ｆｓ′−３ｆであり、ｆｓ
−ｆの高調波成分は２（ｆｓ−ｆ），３（ｆｓ−ｆ）で
あり、ｆｓ−ｆの高調波成分のｆｓ′からの折り返し成
分はｆｓ′−２（ｆｓ−ｆ），３（ｆｓ−ｆ）−ｆ
ｓ′，２ｆｓ′−３（ｆｓ−ｆ）であり、ｆと（ｆｓ−
ｆ）の差分とその高調波成分はｆｓ−２ｆ，２（ｆｓ−
２ｆ）であり、ｆと（ｆｓ−ｆ）の差分とその高調波成
分のｆｓ′からの折り返し成分はｆｓ′−（ｆｓ−２
ｆ），ｆｓ′−２（ｆｓ−２ｆ）である。

【００４２】このように、非線形処理によって、上記図
５のような折り返し成分等が生ずると、その後に、ｆｓ
／２までに帯域制限を施したとしても、ｆｓからの折り
返し成分（ｆｓ−ｆ）の３次高調波の折り返し成分３
（ｆｓ−ｆ）−ｆｓ′と、ｆとｆｓからの折り返し成分
（ｆｓ−ｆ）の差分ｆｓ−２ｆの２つが、帯域内に折り
返しとして残ることになる。

【００４３】したがって、上記零挿入後の帯域制限は、
ｆｓ／２以上を十分に（通常は−４０ｄＢ以下、特に目
立つ周波数は−６０ｄＢ以下に）阻止しなくてはならな
い。

【００４４】ここで、ｆｓ′＝２ｆｓのときは、特に以
下の周波数が目立つ。

【００４５】例えば、ｆ＝２ｆｓ／２＋α（α＜＜ｆｓ
／２）とすると、ｆとｆｓからの折り返し成分（ｆｓ−
ｆ）の差分＝ｆｓ−２ｆ＝−２αとなり、αが非常に小
さいと、直流に近い低周波の折り返し歪が目立つ。

【００４６】また、例えばｆ＝ｆｓ／３＋α（α＜＜ｆ
ｓ／２）とすると、ｆｓからの折り返し成分（ｆｓ−
ｆ）の３次高調波の折り返し成分＝３（ｆｓ−ｆ）−ｆ
ｓ′＝３αとなって、低周波の折り返し歪が目立つ。さ
らに、ｆとｆｓからの折り返し成分（ｆｓ＝ｆ）の差分
＝ｆｓ−２ｆ＝ｆｓ／３−２αとなって、元の信号の周
波数ｆ（＝ｆｓ／３＋α）との間に、周波数３αの低周
波数のうなりを生ずる。

【００４７】また、例えばｆ＝ｆｓ／４＋α（α＜＜ｆ
ｓ／２）とすると、ｆとｆｓからの折り返し成分（ｆｓ
−ｆ）の差分＝ｆｓ−２ｆ＝ｆｓ／２−αとなって、２
倍の高調波成分２ｆ（＝ｆｓ／２＋２α）との間に、周
波数２αの低周波のうなりを生ずる。

【００４８】このようなことから、上述したｆｓから折
り返す周波数ｆｓ／２、２ｆｓ／３、３ｆｓ／４付近の
減衰率は、なるべく大きく取らなくてはならない。しか
し、通過域はｆｓ／２までとなっているので、一番初め
の周波数ｆｓ／２付近は、通常のローパスフィルタの遷
移域になってしまい、十分な減衰を得ることができな
い。この場合、予め必要な帯域よりも高い周波数ｆｓで
標本化し、ｆｓ／２付近の減衰率を大きく取るか、若し
くはｆｓ／２付近に出る折り返し歪は諦めて、折り返し
成分を洩らしてしまうことが考えられる。

【００４９】ここで、後者のように周波数ｆｓ／２付近
に出る折り返し歪は諦めて、図６のＡに示すように通過
域を延ばし、折り返し成分を洩らしてしまうようにした
場合において、周波数ｆｓからの折り返し歪成分ｆｓ−
ｆは、前記ＣＣＤイメージセンサ１０の空間画素ずらし
によって高域成分をＲ＋Ｇに置き換えれば打ち消されて
しまうことになるので、前記帯域制限のためのＬＰＦの
特性は甘くてよいと考えられる。しかし、実際には、画
面の周辺部では倍率色収差の影響により、上記ＣＣＤイ
メージセンサ１０の空間画素ずらしの効果は全くなく、
このため画面の周辺部での折り返し歪が非常に目立つ
（ただし、前記アップコンバートを行わない場合よりは
１桁程少ない）結果となる。

【００５０】これに対して、本発明の構成例では、信号
帯域を必要最小限に絞って、その代わりに、折り返し成
分として発生する高域での減衰率を大きくすることによ
り、折り返し歪を減らすようにしている。なお、本発明
の構成例では、実際には、３チャンネル分のＣＣＤイメ
ージセンサ１０がそれぞれ同じ５０万画素を有している
ので、図６のＢに示すように、上記周波数ｆｓとｆｓ′
は同じ周波数であるが、信号帯域を前記ＣＣＩＲ Ｒｅ
ｃ６０１におけるＤＣ（直流）〜６ＭＨｚに絞り、その
代わりに９ＭＨｚ以上の減衰率を大きくして、折り返し
歪を減らすようにしている。

【００５１】このように、周波数ｆｓ／２以上での減衰
を十分にとるようにすれば、図７のＡに示すような信号
を非線形処理部に入力したとしても、図７のＢに示すよ
うな信号帯域の高調波成分と、それらのｆｓ′からの折
り返し成分しか現れないことになる。

【００５２】次に、当該非線形処理後も上述したように
アップコンバートしたままそのままで処理を続けるよう
にしてもよいが、回路の消費電力は標本化周波数に比例
するので、本発明の構成例では標本化周波数を低い標本
化周波数に落とす、すなわちダウンコンバート（或いは
デシメーション）するようにしている。

【００５３】ただし、そのままデシメーションすると、
高調波成分が折り返すことになるので、非線形処理部の
Ｂ／Ｗクリップ回路３５の後段にディジタルローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）３５を設け、当該ＬＰＦ３５にて、図
７のＢと同様に示す図８のＡの信号に対して帯域制限を
施すことで、図８のＢに示すようにする。

【００５４】なお、このＬＰＦ３５は、ダウンコンバー
ト後の周波数ｆｓ″が、ｆｓ″＞ｆｓである場合は０〜
ｆｓ／２の帯域制限を行い、また、ｆｓ″がｆｓ″＜ｆ
ｓである場合には０〜ｆｓ″／２の帯域制限を行う。

【００５５】上記ＬＰＦ３５の後は、デシメーション回
路３７にて、ダウンコンバートを行うことで、図８のＣ
に示すようにする。

【００５６】なお、ダウンコンバートの際には、必ずし
も元の標本課周波数ｆｓに戻す必要はない。例えば、５
０万画素のＣＣＤイメージセンサ１０の水平駆動周波数
に合わせてｆｓ＝１８ＭＨｚで標本化し、非線形処理を
ｆｓ′＝３６ＭＨｚで処理した後、ｆｓ″＝１３．５Ｍ
Ｈｚにダウンコンバートしてシリアルディジタル通信規
格に則って出力するなどといったとこが考えられる。

【００５７】上述のように、本発明の構成例において
は、非線形処理の前段にアップコンバータを挿入し、さ
らに帯域制限を施して折り返し成分を除去し、高調波の
折り返しが基本波（信号周波数）と干渉しないような高
い標本化周波数で非線形処理を行い、その後、帯域制限
を施して高調波成分を除去し、ダウンコンバータによっ
て標本化周波数を下げるようにすることで、非線形処理
に起因する折り返し成分がもたらす画質劣化を抑圧でき
るようにしている。また、本発明の構成例によれば、全
体を高い標本化周波数で処理するのに比べて、消費電力
が少なく、しかも必要な部分だけ標本化周波数を上げる
ことにより、折り返し歪の少ない信号処理が可能となっ
ている。

【００５８】なお、図１の例では、帯域制限を施すため
のディジタルローパスフィルタを、水平方向の輪郭強調
信号を生成する経路内のＬＰＦ２２と、水平方向の輪郭
強調信号を生成する経路内に設けたＬＰＦ２６と、本線
経路に設けたＬＰＦ３１との３つに分けているが、これ
は各々の経路において必要とされる帯域が違うためであ
る。したがって、これら３つのＬＰＦ２２，２６，３１
に代えて、これらと同じ動作を行うＬＰＦを、各零挿入
回路１８，１９，２０の直後に入れるようにすることも
可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のビデオカメラ装置においては、非線形処理の前段に
アップコンバータを挿入し、さらに帯域制限を施して折
り返し成分を除去し、高調波の折り返しが基本波（信号
周波数）と干渉しないような高い標本化周波数で非線形
処理を行い、その後、帯域制限を施して高調波成分を除
去し、ダウンコンバータによって標本化周波数を下げる
ようにすることで、非線形処理に起因する折り返し成分
がもたらす画質劣化を抑圧できるようにしている。ま
た、本発明の構成例によれば、全体を高い標本化周波数
で処理するのに比べて、消費電力が少なく、しかも必要
な部分だけ標本化周波数を上げることにより、折り返し
歪の少ない信号処理が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタル信号処理カメラの概略構成
例を示すブロック回路図である。

【図２】アップコンバートにより非線形処理で折り返し
成分が発生しないことについて説明するための図であ
る。

【図３】零挿入とＬＰＦによる帯域制限について説明す
るための図である。

【図４】帯域制限によっても折り返し成分が残る場合の
例について説明するための図である。

【図５】帯域制限によっても折り返し成分が漏れてしま
う場合の高調波成分と折り返し成分について説明するた
めの図である。

【図６】ｆｓ／２以上での減衰を十分に取る場合と取ら
ない場合について説明するための図である。

【図７】ｆｓ／２以上での減衰を十分に取った場合の高
調波と折り返し成分について説明するための図である。

【図８】ダウンコンバートとその前の帯域制限について
説明するための図である。

【図９】従来のディジタル信号処理カメラの概略構成例
を示すブロック回路図である。

【図１０】従来のディジタル信号処理カメラでの非線形
処理によって発生する折り返し歪について説明するため
の図である。

【符号の説明】

１８，１９，２０ 零挿入回路 ２２，２６，３１，３５ 帯域制限用ディジタルローパ
スフィルタ ３７ デシメーション回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 文彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の周波数のアナログ映像信号を少な
   くとも第１の周波数の２倍以上の周波数である第２の周
   波数のサンプリングクロックでサンプリングしてディジ
   タル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、 上記アナログ／ディジタル変換手段の出力データ列に零
   データを挿入し、上記第２の周波数よりも高い第３の周
   波数にアップコンバートするアップコンバート手段と、 上記アップコンバート手段の出力に対して上記第２の周
   波数の１／２以上の周波数帯域の通過を所定値以下に制
   限する第１の通過帯域制限手段と、 上記第１の通過帯域制限手段の出力に対して所定のディ
   ジタル非線形処理を施す非線形処理手段と、 上記非線形処理手段の出力に対して所定の帯域制限を施
   す第２の通過帯域制限手段と、 上記第２の通過帯域制限手段の出力を上記第２の周波数
   に等しいか若しくは近い第４の周波数にダウンコンバー
   トするダウンコンバート手段とを有することを特徴とす
   るディジタル信号処理カメラ。
2. 【請求項２】 上記第１の通過帯域制限手段での上記所
   定値は−４０デシベルとすることを特徴とする請求項１
   記載のディジタル信号処理カメラ。
3. 【請求項３】 上記第１の通過帯域制限手段での上記所
   定値は−６０デシベルとすることを特徴とする請求項１
   記載のディジタル信号処理カメラ。
4. 【請求項４】 上記第２の通過帯域制限手段は、上記第
   ４の周波数より上記第２の周波数が低いときには、通過
   帯域を上記第２の周波数の１／２以下に制限することを
   特徴とする請求項１記載のディジタル信号処理カメラ。
5. 【請求項５】 上記第２の通過帯域制限手段は、上記第
   ４の周波数より上記第２の周波数が大きいときには、通
   過帯域を上記第４の周波数の１／２以下に制限すること
   を特徴とする請求項１記載のディジタル信号処理カメ
   ラ。
6. 【請求項６】 上記第３の周波数は、上記ディジタル非
   線形処理で発生する高次成分のレベルが充分低くなる周
   波数の２倍以上の周波数とすることを特徴とする請求項
   １記載のディジタル信号処理カメラ。