JPS6090488A - ２成分ベクトルのベクトル和の値を発生する装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２つのベクトル信号のベクトル和の５大きさ
の近似圃を発生する装置に関するもので、その様な機能
を必要とする用途一般に利用できるが特にデジタル・テ
レビジョン受像機に有用であるから、その様なテレビジ
ョン（ＴＶ）受像機に関連するものとして説明する。

〔発明の背景〕

多くの電子装置において、互に直交する信号のベクトル
和の大きさを測定することが必要である。

たとえば、デジタルＴＶ受像機では、クロミナンス・ベ
クトルの大きさと位相を調整することによって自動肌色
イヒ正を行なうことか便利である。しかしこのベクトル
は工とＱまたけ（Ｒ−Ｙ）と（１３−Ｙ）の混色信号で
表わされる直交−信号の形で存在する。従って、所要の
調整を行なうには、そのクロミナンス・ベクトルの大き
さをそれらの成分ベクトルから決定（測定）せねばなら
ない。

一つのベクトルの大きさを、そのベクトルの直交成分の
各々の振幅値の２乗値の和の２乗根をめることによって
確定できることは周知である。

この操作は、振幅値を２来するだめの２つの乗算回路、
両２乗値を加算するだめの加算回路、およびその加算値
（和）の２乗根をめる２乗根回路によって行なうことが
できる。別の方式として。

両成分の振幅値の対数を生成し、両対数を適切に合成し
次いでその対嶽の逆をめてそのベクトルの大きさを生成
：Ｊ−ることによっ゛Ｃ１上記のＳ能を行なうこともで
きる。また別のやり方は、予めプログラムされたメモリ
に、両成分ベクトルの大きさをアドレス・コードとして
印加することにょシ合成して、その両アドレス・コード
のベクトル和の大きさに対応するｉＬ＋刀値を生成する
こともできる。

上記の各方法では、相当色の処理装置が必要でありしか
もそれは信号ビットの増加と共に比例的以上の割合で増
加することは、この種１ｇ号処理分野の技術者にとって
容易に理解されよう。更に。

広帯域幅信号の実時間処理を行なうには、必要とする成
分ベクトルを容易に取出し得ない。上記の様な要因は、
回路素子数を最小にしかつそノ１らを超大規模集積化（
ＶＬＳＩ　）回路型に構成することが望まれるデジタル
ＴＶ受像機の場合には、特に実現を制限するよう々欠点
と々る。

〔発明の概要〕

この発明の原理による装置は、２つの成分ベクトルのベ
クトル和の大きさを表わす値を発生するものである。成
分ベクトルに対応する信号表、ベクトル和との間の角度
、および両成分の一方の軸とは信号源から受入れる。こ
の角度値に応じて係数値Ｉ（を発生する手段がある。重
み付は関敬手段があってそこに印加される信号をこの係
数Ｉ（によって重み付けをする。この重み（−Ｊけ手段
の出力には加算回路の一人力が結合されている。更に別
の手段があって、上記の２つの成分のうちの一方を重み
伺は手段の第２人力に、また２成分のうちの他方をこの
加算手段の第２人力に供給している。

加算回路の出力は、２つの成分ベクトルのべりトル和の
大きさを表わす信号を生成する。

係数Ｋ　ｋｌ　、ベクトル■とＱのうちの一方に対する
ベクトルＣの位相角に１ｙｊ係した０Ｔ変数である。

このアルゴリズムでベタ１ルＣの大きさを生成するに必
要な回路は、前述した諸方法において必要とする回路よ
りも遥かに少なくかく実現しやすいものである。

以下１図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

〔詳細な説明〕

第１図の回路はデジタルＴＶ受像機における自動肌色修
正を行なうだめの一例装置である。この回路は、受像機
のカラーｉＩ３号処理部内に在って、輝度信号などから
分離された後の合成（信号のカラー成分に応動して動作
するものである。第１図における信号ｖ１デジタル形式
（たとえば、８ビツトの並列１’ＣＡ［１７号）である
か、この考えはアナログ信号処理にも適用できる。この
回路の動作に関する詳細な説明についてに、１９８３年
６月７日付の米国特＋’ｉ　Ｉ’出願第５０１８９６シ
；「’ｉ’　ｖ受像機用の自動色相回路」を参照された
い。

第１図に示す回路の動作の概要は次の通りである。自動
肌色修正作用は、クロミナンス・ベクトルの位相角か肌
色に関する特定値範囲・内にあればそのクロミナンス・
ベクトルを１成分ベクトル側に向けて回転させることに
よって行なわれる。しかし、クロミナンス・ベクトルは
、実質的に直交混色信号ベクトル■およびＱの形をとる
その成分ベクトルによって表わされている。この回路は
、回転されたクロミナンス・ベクトルに対応する実る回
転されたクロミナンス信号を出力する。

■およびＱ信号は、そルぞ九端子１０と１１に供給され
、そこから両者なま共に振１１屯（マグニチュー白検出
器１２と角度検出器１３とに送られる。振幅検出器１２
は、■および９４３号のベクトル和の大きさを表わす信
号、たとえばＣ−Ｅ〒Ｑ２　、を発生してこれをバス１
４上に出力する。角度検出器１３は角度θを表わす信号
をバス１５上に生成する。この角度信号は、素子２１と
２２に対してアドレス・コードとして印加さノ１、こノ
１ら画素子は、そ八ぞｈ、その入力に印加さ九たアドレ
ス・コードに対応する、その偏角の正弦（ｓｉｎｓ）値
および余弦（ｃｏｓｉｎｅｓ）値を生成する３、素子２
１と２２は読取り専用メモリ（ＲＯＭ　）で１い。肌色
、！：認められる角度範囲内に人っていない角度θに対
しては、両［”ｔＯＭは印加された角度値の正弦および
余弦を出力するようにプログラムさ）ｔている。１汎色
と認められる角度範囲内に人ってｂる角度０に対しては
、ＲＯＭは、θ十△θに相当する角度の正弦と余弦を生
成する。こ＼に△θけ、０の関数であり、必要とする回
転角を表わすものとする。

これらの余弦値および正弦値はそれぞＪｚ乗算器２４と
２５にそり、それ印加され、そこで振幅値Ｃに乗ぜられ
て肌色修正された成分ベクトルＩ’＝　Ｃｃｏｓ　Ｏと
Ｑ＝Ｃｓｉｎθを生成する。

〔実施例〕

第２図は、第１図における振幅検出器１２の代シに１史
用される、この発明による回路を例示している。この第
２図の回路は、下記のアルゴリズムＣ＝−Ｉ　十Ｋ　Ｑ
　Ｉ　’：＞　Ｑ　（ｌ　ａ　）Ｃ−Ｑ十ＫＩ　Ｉ＜Ｑ
　（ｌｂ） に従って、ベクトル■とＱのベクトル和Ｃの大きさを作
シ出す回路である。

係数には、このベクトル和と、成分ベクトル■およびＱ
のうちの一方の軸との間の角度θによって決まる変数で
ある。たとえば、Ｑをこのベクトル和と成分ベクトル■
の軸との間の角度きすれば、Ｃ−Ｉ＋ＫＱ、Ｉ＞Ｑにお
いてＣをベクトル和の大きさと正確に等しくするには、
Ｋ　Ｉ″ｉ（１−ｃｏｓθ）／ｓｉｎθと等しくなけれ
ばならず、Ｃ，、、−Ｑ＋ＫＩ、「〈Ｑの場合は■（は
（１−ｓｉｎθ）／Ｃ０５（７に等しくなければならな
い。θが０度から９０度の範囲を超えると、１（は、０
度における値０から４５度における０、４１なる値まで
一様に増加し、続いてこの４５度における０、４１なる
値から９０度における値Ｏまで実質的に単調に減少する
。

θの６値に対するＫの値は、前記の式（ｌａ）と（１ｂ
）によってＣの計算に使用するために算出できる。この
Ｋの値は、実時間計算の必要性を省略するだめに、０の
値によってアドレスされるＲ、０Ｍ中にプログラム人力
させておくことかできる。正確なＣの値を必要としない
場合には、成る角度範囲を通じて同じ値の１（を１史用
してＲＯＭの形を小型化するこ七ができる。たとえば、
０度から４５度の範囲について僅か１３個の］（の値を
使用したとしても（各にの値が約３．５度をカバーする
）、Ｃの最大誤差に２分の１バ−ｔント未満におさえる
ことかできる。

式（１ａ）および（１ｂ）におけるＫＨ重みｆツは係数
である。デジタル装置の１易合に、重み付は係数が２の
幕の逆数の倍数に限定されていれば、その重み一付は回
路は大幅に簡単化される。この条件では乗算ヲ１周知の
１１ｉ純なピントのシフ上およびまたはビットシフトと
加算法とによって行なうことかできる。しかし、この原
則によって１（の値を選定すると算出さｈるＣ値の正確
さか犠牲になる。たとえば、０度から４５反の範囲にわ
たって（この原則に従って選定した）１３個の１（の圃
を使用するｔ（第１表参照）最大パーセント誤差は僅か
１．６パーセントであり、これはＩ（値が変化する小さ
な角度範囲において発生することになる。

表　■ ０範囲Ｃ度）　係数１（ ０〜５．２　（８４，８〜９０　）　ｌ／３２＝０．０
３１５．２〜９．ｏ（８１〜８４．８　）　２／３２　
＝Ｑ、Ｑ６３９．０〜１２＋４　（ワ７．６〜８１　）
　３／３２＝０．０９４１２＋４〜１６．Ｏ（７４〜７
’７．６　）　４／３２　：０，１２５１６．０〜１９
．４　（７０，６〜７４）　５／３２二Ｏ、１５６１９
，４〜２３．０　（６７〜７０．６）　６／３２　＝Ｑ
、１８８２３．０〜２６．４　（６３，６〜６７）　７
／３２　＝０．２１９２６．４〜２９　、’６　（６０
，４〜６３．６）　８／３２　＝０．２５Ｑ２９．６〜
３３．０　（５’７〜６０．４　）　９／３２　＝０．
２８１３３．０〜３６　、４　（５３，６〜５７　）　
１０／３２＝０．３１３３６．４〜３９．４　（５ｏ、
６〜５３．６）　１１／３２＝０．３４４３９．４〜４
２．４　（４７，６〜５０．６）　１２／３２−０．３
７５４２．４〜４５　（４５〜４７．６）　１３／３２
＝＝０．４０６成分ベクトル■とＱのベクトル和の大き
さく振幅）Ｃは符号のないスカラーであるから、この３
１算は成分ベクトル■およびＱの絶対値すなわち省号の
ない振幅値を使ってｆ−Ｊなわれる。この様にすると、
Ｃベタトルかどの象限にあるかにか＼わらず、存在し得
べき角度の範囲は０〜９０度に限られるから、角１文の
検出が叡Ｉ単化される。

５　菓２図において、直交するベクトル成分■およびＱ
に対応する信号サンプルは、それぞれ、端子３０と３１
に供給され、そこから回路素子３２と３３に送られる。

素子３２と３３に、印加された信号の絶対値を生成する
もので、各ランプルの適当な符号ピッ１０トに応じて選
択的にその信号の補数を生成する回路とすることができ
る。

■とＱの絶対値はバス３４と３５を介して減算回路３７
に印加される。その差の杓号はＩの大きさがＱの大きさ
より大きいか小さいかを示すもので、１１５がＱよシ大
であればその符号ビットは論理１であり■がＱより小で
あれはその符号ビットは論理０である。この符号ビット
（Ｓｇｎ　）はスイッチ３８に印加されてそのスイッチ
位置を制御する。スイッチ３８は、それぞれバス３４と
３５に結合された第１と第λ）２の人力ポートすなわち
入力端子を持っている。

またこのスイッチには、バス４３と４４にそれぞハ接続
された第１と第２の出力ボートもある。素子３７から供
給される符号ビットが論理１（すなわち、Ｉ＞Ｑ）であ
ると、それに応じてスイッチ３８ババス３５上のＱサン
プルをバス４３に、バス３４カラの１サンプルをバス４
４に供給する。符号ビットが論理０（すなわち、Ｉ＜Ｑ
）であると、スイッチ３８はバス３４からの１サンプル
をバス４３に、バス３５からのＱサンプルをバス４４に
供給する。

バス４３は、シフトおよび加算重み付は回路である乗算
器素子４０の１人力ポートとしてこの素子４０に結合し
ている。素子３９から供給されるＫの値またはＫの値に
対応する制御信号は１乗算器４０の第２人力に印加され
る。乗算器４０は、印加されたサンプル値に重み付けＫ
を施したものに相当する出力値を発生する。

乗算器４０からの重み付けされたサンプルは、加算器回
路４１の１人力ポートに印加され、またバス４４のサン
プルは加算器４１の第２人力ポートに供給される。加算
器４１の和出力は式（１ａ）と（１ｂ）による大きさＣ
に相当するものである。

角度値０は、バス３４と３５から入力を受入れる角度検
出器３６によって発生される。角度検出器３６は、■お
よびＱサンプルに応じてｌｏｇ　Ｉサンプルおよび６ａ
ｇ　Ｑサンプルを発生する４０ｇ表と、（ｌｏｇ　Ｑか
らｌｏｇ　Ｉを差引いた値に等しい差を発生する減算器
と、この差に応じてこのｌｏｇ差の１−クタンゼント０
を生成する逆対数表とより成るものである。

このθ値は、素子３９に印加され、こ＼で係数１（また
は係数１（に相当する制御イコ号に発生する。若し乗算
器４０か真の乗算器回路であれば、Ｋの値に等しい実際
の係数が必要であることに注意されたい。

代シに、素子４０がたとえばシフトおよび加算器型重み
付は回路であれば、素子３９から生成される値は、所望
の重みイ」けさｉｔたす／プル値を発生させるだめに必
要なビット・シフトを制御卸するに要する１ｇ号となる
。

第１表を見れば、１（の値は約４５度を境にして対称（
鏡像）的になっているので、０度から４５度までのＫの
（Ｍだけを計算して素子３つに記憶させるだけで良いこ
とが判る。従って角度検出器３６は、０度から４５度ま
での出力値のみを発生するように設計製作することがで
きる。これは１両バス４３と４４のサンプル値の絶対値
全菓子３６の両人力として印加することによって、最も
簡単に実施することができる。Ｉ＞Ｑのとき両ベクトル
はバス４３と４４にスイッチされることを思す出せば、
角度検出器３６は０度から４５度に等しいＯ値すなわち
ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）を生成することになる。Ｉ＜Ｑ
のときには、角度検出器３６は９０°−〇に等しいもの
として示さすことのできるａｒｃｔａｎ　（Ｉ／’Ｑ　
）の値を生成する。従って、素子３６が生成する４５度
から９０度までの角度０の圃は４５度から０度までの角
度値になる。

実際にもし、検出器３６によって０度から９０度に至る
角度０を発生できれば、式（ｌａ）と適切な１（の値と
ですべてのサンプル値Ｃを発生することができる。この
場合には、減算器３７とスイッチ３８を回路中から除く
ことかできる。しかし一方、角度検出器３６、Ｋ値発生
器３９および乗算器４０Ｉ′ｉ複雑なものとなる。

第２し１の回路ｆ：第１図の形式の装置の様に構成する
と、角度検出器３６に省略さり、角度値は第１図の角度
検出器１３から（破線１５で示したバスを介して）得る
ことかできる。角度検出器１３が０度から３６０度に至
る角度０の全範囲を発生するような場合には、Ｉぐ値発
生器３９１１−ｔｏ乃至３６０度の角度範囲を０乃至４
５度の角度範囲か０乃至９０度の角度範囲かその何九か
一方に変換するデコーダを具えねばならぬことに注意さ
れたい。

第３図に第２図に示す回路の一変形例である。

この回路において、直交する■およびＱベクトルは人力
ポート５０と５１に供給される。これらの信号は、デジ
タルロ号処理技術の分野で周知の方法により、ランチ５
Ｔ、　５３．５５および５６を１史ってエイ固の絶対値
回路５４により多重化される。ランチ５５と５６からの
１とＱの絶対値は減算器５８に印加され、そこでサンプ
ル１とＱの何れが大きいかを示す符号゛ピット出力を発
生する。減算器５８から出力されるこの符号ビットｄ制
ｔｉｉ４Ｉ４ａ−’ｒとしてマルチプレクサ５７と５９
に供給される。ラッチ５５と５６からの１とＱの両信号
は両マルチプレクザ５７と５９に人力として供給される
。減算器５８からの符号ビット出力に応じてマルチプレ
クサ５８は、■とＱサンプルのうち大きな方を出力し、
一方マルチプレクサ５９ハ小さな方を出力する（マルチ
プレクサ５７と５９は第２図におけるスイッチ３８の作
用を行なう）。

バス６６上に生ずるマルチプレクサ５９からの出力サン
プルは、ラッチ６２から第２人力を受入れる別のマルチ
プレクサ６０の第１人力に供給される。マルチプレクサ
６０の出力は加算器回路６１の第１人力として印加され
る。

マルチプレクサ５９からの出力サンプルは、ビット・シ
フタ６３の信号人力に印加される。ビット・シフタ６３
の出力は加算器６１に第２人力として供給される。ビッ
ト・シフタ６３（たとえば、アドバンスト・マイクロ・
デバイス社のＡＭ２５８１０　ビット・シフタ）は、値
Ｎを素子６４から供給される制御信号としたとき、入力
サンプルのすべてのビットを右方へＮビット位置だけシ
フトさせる。右方へＮビット位置シフトさせると、その
サンプル値を２Ｎで除算することになる。すなわち、サ
ンプルを右方へ３ビット位置だけビット・シフトすると
そのサンプル値１ｄ　８で除算されたことになる。

２進数を係ｙｔ２Ｎの中間値で除算するには、サンプル
を相異なるビット位置づ＼連続してビット・シフトし、
１ζ）られた２つの結果を記憶し加算すれば良い。

第３図の構成では、式（ｌａ）と（１ｂ）との加算およ
びシフトと加算重みイ」けに必要な加算を行なうのに１
個の加算器６１を使用している。加算器６１の出力は中
間結果を記憶するラッチ６２に印加され、その結果はマ
ルチプレクサ６０に対して人力サンプルとして印加され
る。

シフトおよび加算作用に人力サンプル周期当９３サイク
ル行なわれるものと仮定する。サンプル周期の開始点′
１゛。において、マルチプレクサ６０ｒ／ｉタロツクφ
Ｂ（第３図（ｂ））の制御の下にマルチプレクサ５７か
らのサンプルたとえばＴ。を加算器６１に印加する。こ
ノ１と同じ周期中に、角度θで決まる係敬Ｎに対応する
第１シフト制御信号が、クロック信号φＡに応動する素
子６４によってビット・シフタ６３に印加される。その
時シフタ６３に印加される信号サンプルたとえばマルチ
プレクサ５つからのＱｏｌｄ、Ｎｌビット位置にシフト
され、すなわチＱ。ｆ：２Ｎｌで除算することになる。

この除算されたＱ。サンプルとＩ。す／プルは加算器６
１で加算されて値■。

１ 十Ｑ。／２　を生成する。この値は１時点Ｔよにクロッ
クφＡのＬｌ高１１向きの前縁によってラッチ６２に記
憶すれる。時点Ｔに、マルチプレクサ６０ハ、加算器６
１に対する入力から■。サンプルを切離して。

この値■。＋Ｑｏ／２Ｎ１を供給する。時点Ｔ工に、素
子６４はクロックφＡの制御の下に、シフタ６３に第２
シフト制御信号を供給する。このシフタ６３は同じＱｏ
す／プルをＮ２ピント位置にビット・シフトする。

値Ｑ　／　２Ｎ２は加算器６１中で値■。十Ｑ。／２　
と加算されて、時点Ｔ２に新しい和　■。＋Ｑｏ／２＋
Ｑ０／２Ｎ２がランチ６２中に記憶される。同時にこの
ｌＩＧ点Ｔに、第３のシフト制御値がシフタ６３に印加
され、サンプルＱ。かＮ３ビット位置だけビット・’／
７トされて値Ｑ。／２Ｎ３を生成する。この値とランチ
６２中に記憶されている最新の和とか加算器６１中で加
算されて、下記の式に従って振幅Ｃ１ｃ発生する。

ＮＩ　Ｎ２　ＮＺ Ｃ０−■。十Ｑ。／２　−１−Ｑ。／２　＋Ｑ。／２　
（２）＝Ｉｏ＋（’ＡＮ１＋’Ａ”’十”Ａ”３）ＱＱ
　（３）−＝Ｉｏ＋Ｊ（Ｑ。

この最終的な和は、タロツクφＢの制御の下に、後続す
るサンプル期間の開始点で更に処理を受けるためにラッ
チ６５に記憶さり、る。重み付けを１個のビット・シフ
ト−サイクルで行ない得る場合には、第２および第３サ
イクルの期間中ビット・シフタ６３に印加される制ｉ卸
信号は、このビット・シフタの出力を不作動としてそれ
らのサイクル中に値０がラッチ６２中に記憶されている
和に加えられるようになる。この装置Ｖま、必要とツー
る正確さまたは帯域幅／タイミングの制限などにより、
多数のまたは少数のサンプルで動作させることができ、
最も典型例は３サイクル／サンプルの率である。

【図面の簡単な説明】

第１図はデジタル′１゛ｖ受像機において自動肌色修正
を行なうだめの従来の典型的回路のプロッタ図、第２図
および第３図（ａ）と（ｂ）汀、それぞノ１この発明を
実施した直交ベク）／しのベクトル和の大きさを発生す
る回路のブロック図と動作説明のだめの波形図である。 ３０．３１・・・２つの成分ベクトルＣＩ、Ｑ）の信号
源、３６・・・角度検出器、３９・・・係数（Ｋ）値発
生器、４０・・・乗算器（信号重み付は手段）、４１・
・・加算器（加算回路）、３２．３３．３７．３８・・
・２成分ベクトルの一方を加算回路の第２人力ボートに
他方を重み付は手段に印加する手段を構成する、回路素
子（３２，３３）と減算器およびスイッチ。 特許出願人７’−ルンーエー　コーボレーンヨン代　理
　人　濱　水　哲　ほか２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの成分ベクトルに対応する信号の信号源と、
   上記両成分ベクトルのベクトル和と上記２つの成分ベク
   トルの一方の軸と′の間の角度に相当する角度値の発生
   源と、上記角度値に応じてこの角度値に関係した係数値
   １（を発生するだめの手段と、上記値Ｋに応動して印加
   される信号に重み付けをする手段と、上記重み付は手段
   に結合された第１人力ポートと第２ポートと出力ポート
   とを有する加算回路と、上記信号ゆ；ｔからの上記２つ
   の成分ベクトルのうちの一方を上記加算回路の第２人力
   ポートにまた上記２つの成分ベクトルのうちの能力を上
   記重み（Ｊけ手段にそ７Ｌぞれ結合する手段とを具備し
   、上記加算回路の出力ポートに生成される信号値Ｃが上
   記２つの成分ベクトル信号のベクトル和の値を表わすよ
   うにされて成る、２成分ベクトルのベクトル和の値を発
   生する装置。