JPS61234645A - 信号処理装置及び方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は信号処理装置に関し、離散値信号を変調して
帯域制限されたアナログ伝送路１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、ビデオテーゾ
レコーダヘ適用すれば、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リグ信号とみなせ
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
テーゾ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ノタル信号処理を適用する
には、適当な伝送信嶋処理が必要である。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８／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８７Ｎ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
成分の過変調型となってしまい、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（Ｖ
Ｓ　）の波形を今、虻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、波形エツジ部の振幅が平坦部に比
べて増大しだビデオ信号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１
５に記録すると、ＦＭ変調がエツ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
高域成分か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おる。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ツジ部に集
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シ、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、元の信号な米食に再現する
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々ければならない
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０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ツジ部に集　　　　
・中しており、視覚上目立ちに＜＜、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１再生側ではエツジの重な）
合り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（、）に示すように、ナイキス
ト条ｆ！を満だ。

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
ような位置にサンシ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
面が時間的にズし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
、例えば笛１図。

第２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５
３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
ンノラ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デイエンフアシス回路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、リサンゾラ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Ａ？ルス信号２ａは、ノリエン
ファシス回路３１で高域を持ち上げられると、同図２ｂ
で示すような振幅が増大し、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２０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、
リサンノラ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、ディエンフ丁シス回路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゜ディエンフ丁シス回路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、ナイキススベクト
ルト整形フィルタ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シ返えされ
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）、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５ｏ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。ノ
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ｆ、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×ｆｓ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ＦＭＭ調器５６に入力されＦＭ信号として
出力される。ＦＭＭ調器５６の出力は、磁気ヘッド５６
を介して磁気テープ５７に記録される。

次に再生糸を説明する。磁気ヘッド５８によって磁気テ
ープ５７から再生されたＦＭ信号は、ＦＭＭ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
るだめの入力マツチングフィルタ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ｆ８である。

変換されたデジタルデ＝りは、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５ノ、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２ｆ、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メ
ベ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、再生処理時の符号量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を提供できる。□

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明め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図はと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−・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　ｔ　５ｊ・・・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後後詰器４０．６１・・・非
線形伸長回路、４１．６２・・・ディエンファー１４−
′ シス回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 離散値信号が入力され、高域強調された離散値信号を出
   力するプリエンファシス回路と、前記高域強調された離
   散値信号が入力され、非線形圧縮された離散値信号を出
   力する非線形圧縮回路と、 前記非線形圧縮された離散値信号が入力され、これをナ
   イキストの第１条件を満足するように整形する整形フィ
   ルタと、 前記整形フィルタの出力が入力され、これを連続信号と
   してＦＭ変調し伝送する伝送手段と、前記伝送手段のＦ
   Ｍ信号を復調し、この復調信号を復調離散値信号に変換
   する手段と、 前記復調離散値信号に対して非線形伸長、ディエファシ
   ス処理を施す手段とを 具備したことを特徴とする信号処理装置。