JPS583480A - 雑音検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はテレビジョン受像機で処理される映像信号中
のインパルス雑音の影響を除去する装置に関し、特にそ
のインパルス雑音の発生を検出して信号の補償を開始さ
せる信号を生成する回路に関する。

テレビ受像機の映像信号中のインパルス雑音は、比較的
持続時間の短かい急激な信号の変形を起す特徴を有し、
一般に例えばヘヤードライヤ、真空掃除機等の電動機、
照明器具や自動車の点火装置等の電弧によって起る干渉
として生じる。これらの装置はＲＦスペクトル中のテレ
ビジョン放送信号に干渉するようなＲＦ雑音信号、を発
生する。

インパルス雑音は一般に広い周波数スペクトルと広いダ
イナミックレンジを有する。テレビ受像機では、信号ス
ペクトラムが木質的にそれを処理する回路の周波数応答
特性と同様に広い。インパルス雑音の振幅範囲は合成映
像信号のダイナミックレンジをしばしは超える。一般に
インパルス雑音はテレビジョン線周波数より低くて各線
間の相関がほとんどない周波数で例えば２〜３μ秒未満
の短かい持続時間の信号スパイクとして発生する。

従来用いられているインパルス雑音検出器は、一般に大
きな雑音スパイクの有無を判定する回路を含み、映像信
号の振幅をその通常の最大値に設定した閾値と比較して
この閾値を超えた信号をすべてインパルス雑音と推定す
る。この型の装置は、振幅が合成映像信号のダイナミッ
クレンジ内にあるインパルス雑音の発生を検出すること
かできすこのようなインパルス雑音が表示画像に不都合
な結果を生じることがある。

各画像線（水平線）間のテレビジョン信号は冗長度が極
めて高く、隣接する画像線上の対応点の映像信号の振幅
は、画面に急激な水平端縁が生じない限り普通同じであ
る。この急激な端縁は映像信号に影響して、一般に谷線
間の信号の冗長度をその端縁の前で極めて大きくシ、そ
の端縁の後でその曲とは異るがやはり極めて大きくする
。雑音が存在しない場合、ある水平画像線の信号がその
ＯＮ後の水平線の信号の双方と根本的に異なることは極
めて考え難い。本願発明者は谷線間の信号冗長度を用い
てインパルス雑音の存在を検出しているが、ある画像線
の各点における信号振幅をその前後の画像線の各対応点
における振幅と遂次比較することによって現在の画像線
の一般冗長度バタンかその前後の画像線に対して決まる
。このような関係が存在しないとき、インパルス雑音を
検出した可能性が高い。

この発明の一態様によるインパルス雑音検出器は、映像
信号を２水平線周期だけ遂次遅延させる信号遅延素子を
含んでいる。ｌ水平線周期遅延した信号を非遅延信号の
全体に直線的に加算し、この和信号を第１の比較回路に
供給して閾値Ｖ、と比較する。またｌ水平線周期遅延し
た信号を２水平線周期遅延した信号の全体に同様に加算
し、その和信号を第２の比較回路に供給して閾値Ｖ、と
比較する。ざらに、１水平線周期遅延した信号を第３の
比較回路にも供給して閾値ＶＴと比較する。もし３つの
比較回路に供給された３つの信号が同時に閾値Ｖ、を超
えると、１走査線周期遅延した信号にインパルス雑音が
存在する。

上記の回路は、ある画像線上の信号の振幅がその上下の
画像線上の対応する信号振幅を所定量超えたか否かを判
ｌ定することができ、またこの信号振幅がインパルス雑
音で事実汚染されていればそれが有害な効果をもたらす
ほど大きいか否かを１’ｌＪ定することができる。

この発明は基本的にはベースバンド合成映像信号に適用
される。この点で信号はＲＦ搬送波から復調されている
。搬送波に存在するインパルス雑音は、一般にベースバ
ンド中に幾分帯域制限され、リンギング特性を持って再
現されている。このベースバンド合成映像信号中のイン
パルス雑音のリンギング情況により、正負双方の信号の
振れの検出をなくすることによって雑音検出が容易にな
る。

ベースバンド映像信号のインパルス雑音周波数スペクト
ルは一般にＩＰ処理回路の周波数応答曲線に従う。映像
ＩＰ検波回路は、この装置の帯域通過濾波器の幾何平均
周波数と中間搬送波周波数との差に等しい周波数の近傍
に周波数成分が優勢に集まった出力信号を発生する。Ｎ
ＴＳＣ方式では、この優勢周波数は約１．８　ＭＨｚで
ある。

第１図の破線Ｎはインパルス雑音エネルギスペクトルの
形状をほぼ表しており、この図には復調映像信号のルミ
ナンス信号およびクロミナンス信号のエネルギスペクト
ルもそれぞれ実線ＹＸＣで示しである。インパルス雑音
スペクトルの相対振２０幅は他の信号に正比例していな
いが、最も重要な特徴はインパルス雑音エネルギが１．
８　ＭＨｚ付近でピークとなり、かつルミナンスおよび
クロ巨ナンスエネルギが双方ともこの領域では小さいこ
とである。従って、この領域では雑音対信号比が最も大
きく、映情信号のインパルス雑音を検出するには、この
周波数範囲が最適である。

前述のように雑音検出は遅延信号を用いて行われる。こ
こで信号遅延素子は電荷転送型のものであり、遅延信号
はサンプルド・データ・フォーマットになっているすな
わちその信号が滑らかに変化せず、各サンプリング期間
中一定の振幅を示し、各振幅値が特定のサンプリング期
間にサンプリングされる信号の振幅に対応するような信
号であると仮定する。従って、この遅延信号は多数の個
別信号点と考えられる。第２図には３本の画像線の各対
応部分がサンプリング点を示す点で示されている。線（
１）は現在表示されている水平線、線（１−１）は前に
表示された水平線、線（ｉ＋１）は次□　に再生される
水平線すなわち画像線と仮定する。

符号ａＸ　ｂ、ｃで示した点は再生画像の１垂直線上に
遂次位置する３つの画素である。

正規のテレビジョン信号では垂直方向の冗長度が極めて
高い。これは点すの信号振幅値が点ａおよびＣのそれと
ほぼ等しいか、画面に水平端縁があるときは点すの振幅
値が点ａＸａの少なくとも一方のそれとほぼ等しいこと
を意味する。雑音がない場７合、点すの振幅値が点ａお
よびＣの振幅値から著しく変化することは極めて考え難
い。

２木の水平線が実質的な冗長度を持っとき、隣接する垂
直点の振幅がある値△Ｒ以上異ならないとすると、もし
線（１−１）と（１）とが大きい冗長度を持っておれば
、 ＩＢ−ＡＩ＜△Ｒ であり、同様に、もし線（ｉ）と（１＋１）の冗長度が
大きければ、 ＩＢ−Ｃ１く△Ｒ である。但し、ＡＸＢＸＣは点ａ、ｂＸ　ｃの信号の振
幅値である。水平端縁が生じたときＡ、ＢがＣより大き
いか、Ｂ１　ＣがＡより大きくなる。第１１７）場合は
ＩＢ−Ａｌ（△Ｒかッｌ　Ｂ−Ｃｌ　）ΔＲＴあり、第
２の場合け１Ｂ−ＡＩ’＞△Ｒかッ１Ｂ−Ｃ１（△Ｒで
ある。一方インパルス雑音が生じてＢがＡ１　ｃのどち
らよりも大きくなると、ＩＢ−ＡＩ＞△ＲかっＩ　Ｂ−
ＣＩ　＞△Ｒとなる。これがインパルス雑音の検出され
た状態である。

この発明のインパルス雑音検出装置は、線（ｉ）カＩＥ
）　Ｍ　（ｉ−１）　ヲ、マＩｌｌ！　（ｉ）　カラａ
（１＋１）　ヲソレぞれ各点ごとに減算し、この減算結
果を△Ｒよりも充分に大きい閾値信号と比較して雑音の
誤検知に対する余裕を確保している。すなわち２つの減
算結果が同時に閾値信号よシ大きいとき、制御信号を発
生して雑音補償をする。

第３図は上述のインパルス雑音検出回路を示す。

図において破線４０で囲んだ回路は各線間の信号の比較
を行う。区画４０の外側の回路は映像信号の連続３木の
画像線を対応する垂直画像点が回路４０で同時に比較で
きるような必要時間関係に合せ、線路２６の回路４０か
らの信号に応じてスイッチ１４が雑音を含む信号を遅延
信号で置換する。

復調されたベースバンド映像信号は端子９に供給され、
遅延線ｌＯによ、って１水平線周期遅延されて線路１１
に供給される。この遅延信号は第２の遅延線に供給され
て再びｌ水平線周期遅延されて回路点１３に供給される
。線１１の信号にインパルス雑音がない場合、ｌ水平線
周期遅延した信号はスイッチ１４を介して端子１５に供
給され、さらに処理されて受像器の映像管（図示せず）
に表示される。

線路１１の信号にインパルス雑音が検出されると、出力
端子１５がスイッチ１４を介して所定期間回路点１３に
接続される。この場合点１３に得られる信号部分は一般
に線路１１の信号と同様に冗長度が大きいが、雑音を含
むことは考えられないため、インパルス雑音の影響を受
けた信号と置換される。回路点ａＸ　ｂＸ　ｃは第２図
の点ａＸ　ｂ、ｃと後者が各水平線上でそれより右へ移
動するという条件で少なくとも一時的に対応している。

第３図において信号Ｃ，Ｂはそれぞれ帯域濾波器１６．
１８を介して回路２２に供給され、信号Ｂ、Ａはそれぞ
れ帯域濾波器１８．２０を介して同様の回路２４に供給
される。

回路２２は差（Ｂ−Ｃ）に関係する出力信号を生成し、
回路２４は差（Ｂ−Ａ）に関係する出力信号を生成する
。

回路２２．２４は当業者に公知の利得１の差動増幅器の
ような線形信号減算器である。回路２２の出力信号は比
較器２日の一方の入力端子に供給され、回路２４の出力
信号は比較器３２の一方の入力端子に供給され、回路点
すの信号は比較器３０に供給される。

比較器２８．３２．３０の他方の入力端子には信号源４
１から線路２３を介して実質的に一定の閾値信号すなわ
ち基準信号ＶＴ　（ＶＴ＞△Ｒ）が供給され、上記差信
号と比較される。閾値信号の振幅ＶＴは公称的冗長信号
相互間の通常の差より大きくして誤検知信号を発生しな
いようになっている。

比較器３０は白い水平線に包囲された１本の黒い水平線
による誤検知を防止するためのもので、インパルス雑音
信号成分は通すが黒い水平実線の線周波数信号は通さな
いように設計した帯域濾波器１８と共にのみ用いられる
。２本の白い水平線間に黒い水平線があることはほとん
どないため、比較器３０を省略しても雑音検出に殆んど
影響しない。

比較回路の出力信号は可変大刀信号が一定の印加閾値信
号Ｖ、を超えたとき「高い」論理状態になるが、３つの
奮゛較器の出力信号が同時に「高い」状態になると、ア
ンドゲート３４は「高い」出力状態になり、他の場合に
は「低い」出力状態になる。

７ント’ｙ’−）３４の出力信号はアントゲ−）　２７
　ヲ介してパルス発生器３６を駆動し、例えば低い状態
′から高い状態に変化する制御信号を所定時間発生する
。線路２６の制御信号はスイッチ１４を付勢して信号を
切換える。パルス発生器３６は例えば１〜２μの幅の出
力パルスを生成する再トリガ可能の単安定（単発）マル
チバイブレータとすることができる。

第３図の検出回路に含まれる補助回路３９は合成映像信
号の垂直期間にインパルス雑音が検出されない限り信号
の置換を阻止するもので、インパルス雑音が垂直帰線期
間中に検出されると信号が雑音を含むことになシ、次の
フィールド期間中置換スイッチが作動し得るようになる
。ある垂直帰線期間中に雑音が検出されなければ、次に
雑音が検出されても、そのフィールドでは信号の置換が
ない。

回路３９はアンドゲート３３と再トリガ可能の単安定マ
ルチバイブレータ２９を含む。アンドゲート３４の出力
端子から雑音検出パルスがアンドゲート３３の一方の入
力端子に供給され、端子３５からアンドゲート３３の他
方の入力端子に垂直帰線パルスが供給される。雑音パル
スと垂直帰線パルスが同時に発生すると、アンドゲート
３３の出力は「低」から「高」へ変化し、マルチバイブ
レータ２９から線路３１ニハルス力発生スル。このパル
スは１フイ一ルド期間発生するがそれ以上のフィールド
に亘るように引延ばすこともできる。

マルチバイブレータ２９の出力パルスはアンドゲート２
７の第２の入力に印加され、線路２５のアンドゲート３
４の出力パルスと共にパルス発生器３６をトリガするが
、マルチバイブレータ２９の出力信号が低い状態のとき
はアンドゲート２７によ１回路２５（７）雑音検出信号
がパルス発生器３６のトリガ入力端子に供給されるのが
阻止される。

回路３９の機能をさらに拡張して例えば単に端子３５に
垂直および水平のブランキングパルスをオア回路を介し
て供給することによって雑音が水平ブランキング期間ま
たは水平および垂直の両ブランキング期間に存在する状
態でパルス発生器３６を付勢するようにすることもでき
る。

回路３９は回路４０の動作には必要ないが、成る状況で
は好都合な結果を生じる。すなわち回路３９を設けると
雑音の誤検知が減る可能性があるが、他方でアンドゲー
ト２７従ってマルチバイブレータ３６が除勢されている
ときに生ずる真の雑音が画面に達することもある。回路
３９がなければ映像信号が偶然雑音として検出され、無
用の信号置換を行って画面の解像度を低下させることが
ある。従って、雑音検出回路に回路３９のような回路を
含ませるか否かは、雑音環境や映像信号の供給状態で決
まる。

このインパルス雑音検出装置は、線形遅延素子またはサ
ンプルデータ型遅延素子のどちらＫも適用できる。後者
の場合サンプリング周波数は充分な信号帯１域幅を与え
る任意の便利な周波数でよいが、選ばれたサンプリング
周波数で各線間の画−素不整合が生ずると、必要に応ｊ
じて遅延段を追加す＼・■ ることによって整合を達することができる。例えばサン
プリング周波数が副搬送波周波数の３倍であれば、副搬
送波の線間位相差が１８０’のため水平線１本おきに画
素が６０°すなわち４６．５６　ｎ秒だけ変位される。

画素を正しく整合させる１つの方法は、遅延素子ｌＯお
よび遅延素子１２をそれぞれＩＨ＋４６．５６　ｎ秒お
よびＩＨ−４６，５６ｎ秒の遅延時間に設計することで
ある。他の方法も利用できるが、それについては例えば
米国特許第３　、９４６　、４３２号明細書を参照され
たい。副搬送波周波数の３倍のサンプリング周波数を用
いたとき画素整合の失敗すなわちｌ水平線周期中に±４
６．５６　ｎ秒の遅延を与え得なかったことが雑音検出
の効率または検出誤差の確率に顕著に影響しないことが
実験的にではあるが判っている。

谷線間に１８０°のクロミナンス信号に１８００ノ位相
差があるためカラー信号を隣の線から簡単に置換するこ
とができない。この問題を解決する１っの方法が１９７
９年６月１日付米国特許願第’４＃３６４号明細書に開
示されている。

上述のインパルス雑音検出技術は、映像信号のデジタル
表示にもアナログ表示の場合と同様に使用することがで
きるが、減算回路２２．２４と比較回路２Ｂ、３０，３
２だけをデジタル型にする必要がある。

回路４０は線路ｌｌの信号の雑音の有無の判定にある時
間を必要とする。従って線路２６の制御信号が遅延線１
２からの信号を置換するときに生じるように、線路１１
，１３とスイッチ１４の間にそれぞれ遅延素子を追加す
る必要があることがある。この追加遅延素子は第６図に
ついて後述するように遅延素子１Ｏ１１２内に含ませる
こともできる。

再び第１図および第３図に戻ると、１．８ＭＨｚ帯域で
大きなＮ／Ｓ比を得るため３つの信号端子９．１１Ｘ　
１３とインパルス雑音回路４０の間に帯域濾波器１６．
１８．２０がそれぞれ直列に接続されている。

これら濾波器の通過帯域は低レベルのインパルス雑音か
ら検知に必要な充分のエネルギが通過できないほど狭く
てはならない。実験的には表示に目障りな効果を与える
インパルス雑音の実質的に全部を検出し得るように閾値
レベルを選択し得るような良好な結果が約Ｉ　ＭＨｚの
通過帯域で得られることかヤＪつでいる。

帯域濾波器１６．１８．、２０はトランスバーサルフィ
ルタ技法で実現することもできる。トランスバーサルフ
ィルタでは特定の入力信号の時間遅延させた波形を１つ
以上用い、これに重みを加えて適当な符号で加算し、あ
るインパルス応答性を有する所望の濾波特性を発生させ
る。第４図は３つの遅延段５０．５１，５２と、４つの
信号重み付加素子５３．５４．５５．５６と、加算回路
５７を用いたトランスバーサルフィルタを示す。未濾波
信号が端子５日に、濾波された信号が端子５９に回復さ
れる。素子５３．５４．５５．５６の信号の重みがそれ
ぞれ（−）（Ｘ　％　（＋）　１、（）１　オヨＵ　（
＋、）Ｃｙ−に等しいこのフィルタノ伝達関数は、２領
域すなわちサンプルデータ領域において、 Ｈｓ（ｚ）−一α＋ｚ−３”　　”Ｏ（ｚ　’で表され
る。ただし、ｚ＝６　ｊ−２ｙｒＴ、ｏ＜（Ｘ＜１、’
Ｉ’−τ＝遅延期間である。α＝歿、τ＝９３．Ｉｎ秒
の場合の伝達関数を第５図に示す。これは４タツプトラ
ンスバーサルフイルタの応答性を代表している。

トランスバーサルフィルタをこのような用途に用いるこ
とは、このフィルタが電荷転送装置の遅延段を用いて設
計することができ、またＩＨ遅延素子１０．１２と一体
に構成することができるので有利である。トランスバー
サルフィルタを電荷転送装置を用いて構成すると、例え
ば１９７５年アカデミツク・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ
　Ｐｒｅｓｓ　）社発行のセカン等（ｃ、６５ｑｕｉｎ
＊Ｍ、’Ｆｏｍｐｓｅｔｔ　）　ノ著書「電荷転送装置
（Ｃｈａｒｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｄｅｙｉｃｅ　）
　Ｊ第２１６頁以降に示されるように、重み付加素子５
３〜５６を遅延素子の信号タップ構体と一体に設計する
ことにより成分数を減じることができる。

第４図の遅延素子でズ＝９３．１ｎ秒とすると、第５図
の伝達関数が得られる。９３．Ｉｎ秒の遅延時間は特殊
な市販テレビ受像機に現在用いられている電荷転送装置
の遅延線に用いられるもので、色副搬送波周波数の３倍
の周波数のサンプリングに対応する。トランスバーサル
フィルタの３ｄＢ帯域幅は約Ｉ　ＭＨｚで、副ローブは
少なくとも２４　ｄＢ降下する。電荷転送装置またはデ
ジタルトランスバーサルフィルタにおける処理を便利に
するため適当なタップの重みが選択される。ＩＨ遅延線
１０．１２を電荷転送装置で構成し、入力信号を色副搬
送波周波数の３倍の周波数でサンプリングおよびクロッ
キングすると、トランスバーサルフィルタを第６図に示
すようにＩＨ遅延素子内に集積することができる。

第６図は信号を２水平線期間以上遅延させることができ
、また多数の段から非破壊的に信号を引出すことができ
る単一の信号遅延線のブロック図である。入力信号は端
子６５に供給され、左から右へ縦続接続された遅延段に
沿って直列に転送される。この遅延素子内の各直列段は
信号を１秒（副搬送波周波数の３倍のサンプリング周波
数に対応する９３．Ｉｎ秒と仮定）だけ遅延させる。ト
ランスバーサルフィルタ６６．６日、フ１の各遅延部は
この遅延線に含まれ、各フィルタはこの遅延線から４つ
の遅延信号を３つのＴ遅延段の間に引出す。

現在の表示信号は点７０で遅延線から引出され、信号置
換スイッチ７３の第１入力端子に供給される。

インパルス雑音が検出されると、その現在の表示信号に
置換すべき信号が１９７９年６月１日付米国特許願第４
４・３６４号明細書記載のようにクロミナンス信号の位
相を反転し、現在の画像点水平に跨がる２つの点からの
信号を平均する回路ｆ３’ｌ、’／２によって生成され
る。回路６７．７２の出力信号はさらに素子’／９で平
均され、信号置換スイッチ７３の第２の入力端子に供給
される４点平均値を生成する。

トランスバーサルフィルタ６８と現在の信号の引出し点
７０の間には別の遅延段が設けられ、第１図の回路４０
に対応するインパルス雑音検出回路７５に固有の遅延ｄ
に適応するようになっている。インパルス雑音信号カド
ランスバーサルフィルタ６日から検出回路７５の入力線
路７’７に現れたとき、検出回路７５が出力制御パルス
を発生するのにｔ秒かかるとする。遅延ｄは一般にｔよ
り長く、インパルス雑音が現在の信号の引出し点７ｏに
達する前に置換スイッチ７３の位置が制御信号によって
切換えられる。トランスバーサルフィルタ６６．７１と
各置換信号引出し回路６７、’７２との間にも同様の遅
延線があり、各信号を正しい時間関係に維持するように
なっている。

トランスバーサルフィルタ６６．６Ｂ、７１からの各信
号間の遅延は図示のようにＩＨ±４６．５６　ｎ秒であ
る。±４６．５６　ｎ秒は副搬送波周波数の３倍の周波
数のサンプリングで各画素を効果的に整合させるが、コ
ンピュータによるシュミレーションでは遅延に±４６．
５６　ｎ秒が含まれてなくてもインパルス雑音検出に顕
著な劣下を生じないことが判った。

連続する３木の画像線からそれぞれ１つずつの３つの信
号を比較する雑音検出回路について説明したが、この装
置は連続する各画像線の複数個の点を比較する場合にも
、また連続する３木以上の線からの画素を比較する場合
にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインパルス雑音を含む合成映像信号のスペクト
ルの内容を示す図、第２図は表示画面に再生された連続
するテレビジョン線の画素の空間的関係を示す図、第３
図はこの発明を実施したインパルス雑音検出回路のブロ
ック図、第４図は第３図の帯域濾波器の１つとして用い
ることができる帯域通過トランスバースフィルタのブロ
ック図、第５図は第４図のフィルタの伝達関数を示す図
、第６図はＩＨおよび２Ｈ遅延信号が単一の２Ｈ遅延素
子から引出され、帯域通過トランスバーサルフィルタが
２Ｈ遅延素子と一体になったインパルス雑音検出兼信号
減算装置のブロック図である。 １０Ｘ　１２・・・−飲手段、１６．１８．２０．２２
．２４．２８．３０．３２．３４．３６・・・比較・制
御信号生成手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１１　　少なくとも３つの連続する水平画像部分を一
   時的に遂次一致させる手段と１．上記一致した３つの連
   続する画像部分からの信号を比較し、上記連続する画像
   部分の第２の部分からの信号が第１および第３の部分か
   らの対応する信号を同時に′少なくとも所定量だけ超え
   たとき制御信号を発生する手段とを含むことを特徴とす
   る水平画像部分を構成するテレビジョン映像信号中の電
   気的雑音を検出する雑音検出回路。