JPS6190594A - 信号処理装置 - 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 本発明は、電子信号を処理するフィルタを含んでいる信
号処理装置に関し、特に、可変帯域幅の周波数特性を有
するフィルタを含んでいる信号処理装置に関する。

発明の背景 電子信号を処理するフィルタは、情報信号から雑音成分
を除去したり、複合信号の低周波数成分と高周波数成分
を分離したシ、信号の成る周波数帯域中に含まれている
情報を、他の周波数帯域における成分に干渉することな
く再生するために用いられる。

干渉する信号成分の周波数スペクトルが、再生しようと
する信号の周波数成分に隣接していたり、重なり合って
いると問題が生じる。複合信号の場合、隣接の周波数帯
域を占有する成分から、干渉を最小にして所望の信号成
分を再生するために、周波数特性が急勾配のロールオフ
特性を有する高価なフィルタが使われる。

複合信号をＦ波するために、それ程急勾配でないロール
オフ特性を有する余す高価でないフィルタを使うことも
できるが、、再生信号において比較的高いレベルの干渉
が許される場合にのみ、所望信号の全帯域幅が得られる
。

ＮＴＳＣ方式の複合ビデオ信号は、重なり合う周波数ス
ペクトルを持った′成分信号を有する信号の一例である
。ＮＴＳＣ方式の複合ビデオ信号のルミナンス成分とク
ロミナンス成分は、周波数が間挿された関係で構成され
る。一般に、ルミナンス成分は水平走査周波数（／ｈ）
の整数倍であり、クロミナンス成分は、水平走査周波数
（ｆｈ）の図の奇数倍である。ルミナンス成分は、ＯＨ
ｚから約４．２　ＭＨｚまでの周波数帯域を占有する。

周波数が間挿されているビデオ信号のルミナンス成分と
クロミナンス成分とをくし型フィルタで。

分離する構成は公知である。しかしながら、＜シ型フィ
ルタを使った場合、くシ型Ｆ波されたクロミナンス信号
中に比較的低周波のルミナンス信号成分があると、カラ
ー画像の再生が損なわれ易い。

例えば、対角線を含んでいる画像の場合、これらのルミ
ナンス信号により、垂直解像度が低下し、再生画像のカ
ラーが歪む。

これらの問題点を解決するために、通常のテレビジョン
受像機では、くシ型戸波されたクロミナンス信号が、例
えば、０〜Ｉ　ＭＨｚの通過帯域を有する低域フィルタ
に供給される。このフィルタか　　゛らの信号は、クシ
型Ｆ波されたルミナンス信号に　　　　　　）加えられ
、くシ型Ｐ波されたりａｉナンス信号から減じられる。

この処理忙より、ルミナンス信号の低周波成分が再生さ
れ、画像の垂直解像度が増大し、クロミナンス信号から
妨害成分が除去され、カラー歪みが減少する。　　　　
　□ ルミナンス信号は、広い周波数スペクトルを有するから
、くシ型Ｆ波されたクロミナンス信号から出来るだけ多
くのルミナンス信号を再生することが望ましい。従って
、垂直デテール情報を再生するだめに広帯域幅の低域フ
ィルタを使うことが望ましい。しかし慶から、これを実
行すると、比較的純色を含んでいる画像領域にスゲリア
ス・ドツトが生じる。これらのドツトは、低域フィルタ
を通過するのに十分な振幅を持ったクロミナンス信号に
より発生する多口スカラーの干渉である。

このため、カラーテレビジョン受像機の垂直デテール用
低域フィルタは、一般に、クロスカラー干渉を発生させ
ることなく、出来るだけ垂直解像度を増大させるような
゛帯域幅を有するように設計される。

以下に説明する本発明の実施例は、入力信号中のりルミ
ナンスのレベルの増減に応答して、それぞれ狭くなった
り、広くな、っだシする通過帯域を有する適応型低域フ
ィルタを含んでいる。

発明の概要 □本発明は、２つのフィルタ、信号分割器および信号合
成器を含んでいる適応型フィルタを使う。′第１のフィ
ルタの通過帯域は、この適応型フィルタの予め定められ
る最大帯域幅にほぼ等しい。信号分割器は、第１のフィ
ルタの出力ポートに結合され、２゛つの相補出力信号を
発生する。これらの出力信号の各々は、第１のフィルタ
からの信号の振幅を減少させたレグリカである。信号分
割器は、２つの出力ポートにおける信号の相対振幅レベ
ル番変えるための制御信号入力を有する。第２のフィル
タは、これらの出力月？−トの１つに結合され、信号の
帯域幅を減少させる。信号合成器は、信号分割器の出力
ポートの中のもう１つに結合され、また第２のフィルタ
の出力ポートに結合される。

信号合成器は、信号分割器と第２のフィルタからの信号
を合成し、適応型フィルタの出力信号を発生ずる。この
適応型フィルタの周波数特性は、第１のフィルタの帯域
幅と第１および第２のフィルタを縦続結合させたものの
帯域幅との間で変化する通過帯域を有する。この適応型
フィルタの帯域幅は、信号分割器に供給される制御信号
を関数として変化する。

実施例 図において、太い矢印は多ビットの並列ディジタル信号
のためのパスを表わす。これらのパスは、パスにスラッ
シュが付けられ、そのそばに数が付されていない限シ、
８ビ、トの信号を伝達する。

細い矢印は、アナログ信号もしくは単一ビットのディジ
タル信号を伝達する結線を表わす。論理要素の入力端子
における小さな丸印は、その論理要素が入力信号の論理
補数に応答することを示す。

第１図において、複合ビデオ信号を表わすディジタル・
サングルが複合ビデオ信号源１０からくし型フィルタ１
２に供給される。信号源１０は、例えば、普通のディジ
タル・テレビジョン受像機のアナログ・ディジタル（以
下、Ａ／Ｄという。）変換器である。くし型フィルタ１
２は、くシ型戸波されだディジタルのルミナンス信号を
出力ボートＹに発生し、くシ型Ｆ波されたディジタルの
クロミナンス信号を出力ボートＣに発生する。クロミナ
ンス信号は直角位相の関係にある２つの色差ル 信号、■とＱから成る。サンｆ桝；ギが色副搬送波周波
数の４倍に等しい周波数でＡ／Ｄ変換器から供給される
と、クシ型フィルタから発せられるクロミナンス信号は
交互に代わる色差信号で表わされる（すなわち、＋１　
、＋Ｑ　、　−４、−Ｑ　、＋Ｉというように。）。こ
こで、十と−の符号はサンブリング位相を表わすもので
あり、サンプルの極性を表わすものではない。くし型フ
ィルター２からのくし型Ｆ波されたクロミナンス・サン
プルは低域フィルター４に供給される。本発明の実施例
で使われる低域フィルター４の周波数特性は第３図の曲
線３００で表わされる。このフィルター４はＯ〜１．５
　ＭＨｚの通過帯域を有する。フィルタ１４を通過した
サンプルは、くシ型ｐ波されたクロミナンス信号から抽
出されたルミナンスの垂直デテール情報を表わす。フィ
ルタ１４が比較的広い帯域幅を有し、なだらかなロール
オフ特性を有するので、フィルタ１４を通過したサンプ
ルは２．４〜４　Ｆ＋ｉＨｚの周波数帯域を占有するク
ロミナンス信号の一部も含んでいる。

低域フィルタ１４からのサンゾルは遅延要素４８に供給
される。遅延要素４８からのサングルは、サンプル・ス
ケーラ−４９に被乗数の入力信号として供給される。ス
ケーラ−４９への乗数の入力信号は、マルチプレクサ４
５から供給される減衰定数である。サンノル・スケーラ
−４９は、例えば、アドバンスト・マイクロ・デパイセ
ズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｉｃｒｏ　ｄｅｖｌｃｅｓ　
）社製のＡＭ　２９５１６のような普通の１６ビツトの
ディジタル乗算器で構成することができ、被乗数の入力
ボートに供給されるサンプルの減衰されたレプリカであ
るサンプルを発生する。遅延要素４８は、サンプルに対
する減衰定数が決定される間、フィルタ１４からの被乗
数サンプル補償のだめの遅延を与える。

遅延要素４８、サンプル・スケーラ−４９および減衰定
数を発生する回路を含んでいる減衰回路網４０について
以下詳細に説明する。

サンプル・スケーラ−４９からのサンプルは低域フィル
タ２２に供給される。本実施例の場合、フィルタ２２は
低域フィルタ１４と同じものである。フィルタ２２の出
力端子に得られるサンプルは、フィルタ１４とフィルタ
２２との縦続結合によりＦ波された信号の周波数ス被り
トルを有する。

本実施例の場合、フィルタ１４およびフィルタ２２０両
方が第３図の曲線３００と同様な周波数特性を有するか
ら、フィルタ１４とフィルタ２２の縦続結合は曲線３０
２と同様な周波数特性を有することが分る。曲線３０２
で表わされる特性の帯域幅は約Ｉ　ＭＩ（ｚであ’）　
、２．４　Ｆａ（ｚよシも高い周波数の信号は２４ｄＢ
以上減衰されることが分る。

従って、フィルタｔ　＝Ｓおよびフィルタ２２の縦続結
合を通過した信号は、フィルタ１４だけを通過した信号
よりも垂直デテール情報の量は少なく、またクロミナン
スの干渉も少ない。

低域フィルタ１４からのサンゾルは遅延要素１８を介し
て減算器２０の被減数の入力ポートに供給され、サンプ
ル・スケーラ−４９からのサンプルは減算器２０の減数
の入力ポートに供給される。減算器２０とサンプル・ス
クーラー４９は相補なサンダルを第１および第２の出力
端子２１゜２１′に発生する信号分割器を構成する。言
い換えると、フィルタ１４からのサンプルをＸで表わし
、サンゾル会スケーラ−４９からのサンダルをαＸで表
わす七、減算器２０の出力に得られるサンプルは（ｌ−
α）Ｘで表わされる。ここで、αは減衰定数である。遅
延要素１８で与えられる遅延時間は遅延要素１８および
サンプル・スケーラ−４９による処理時間を補償するも
のである。

減算器２０によシ供給されるサンプルは遅延要素２４に
よシ遅延され、加算器２６の入力ポートに供給される。

遅延要素２４は低域フィルタ２２による処理時間に等し
い遅延時間を与える。低域フィルタ２２からのサンプル
は加算器２６のもう一方の入力ポートに供給される。加
算器２６は、二回Ｆ波され、減衰された信号と一回だけ
Ｆ波された相補信号との和を表わすサンダル、を発生す
る。

−回だけＦ波さ九た信号と二回ろ波された信号との比率
はサンプル・スケーラ−４９により与えもれる減衰レベ
ルで決まる。減衰定数が１に近いと、このフィルタは低
域フィルタ１４および２２の縦続結合のように働く。こ
の状態におけるフィルタの周波数特性は第３図の曲線３
０２で表わされる。

しかしながら、減衰定数が０に近づくと、このフィルタ
系はフィルタ１４だけのように働き、第３図の曲線３０
０で示されるような周波数特性を有する。０と１の間の
減衰定数の場合、このフィルタの周波数特性は曲Ｉ％！
３００と曲線３０２の間の斜線部分にある。

従って、このフィルタの帯域幅を制御するのは減衰回路
網４０である。回路網４０において、フィルタ１４かも
の低域Ｆ波され、＜　し歴Ｐ波されたクロミナンス・サ
ンプルは、減算器４１の減数の入力ポートに供給され、
フィルタ１２からのくし型Ｆ波され、低域Ｆ波されない
クロミナンス信　　　　　）号は遅延要素１６を介して
被減数入力に供給される。遅延要素１６はフィルタト４
の処理時間に等しい時間だけ、くシ型Ｆ波されたクロミ
ナンス・テンプルを遅延させる。減算器４１は、くシ型
Ｆ波されたクロミナンス信号から低周波成分を除去し、
高域が通過するようにＦ波されたクロミナンス信号をＩ
−Ｑ復調器４２に効果的に供給する。

復調器４２は、「ディジタルのカラーテレビジョン信号
復調器」という名称の米国特許第４，４１５，９１８号
明細書に開示されているような普通の色差信号復調器で
よい。この復調器は、２ｆｍｃなる周波数（すなわち４
八。のくし型Ｆ波されたりａミナンス・サンプルを２７
ｓｃの周波数を有するＩおよびＱの色差信号サンプルの
別々のシーケンスに分離スる（すなわち、＋■、＋Ｑ、
　−１，−Ｑ、＋Ｉ・・・なるシーケンスを＋Ｉ、−Ｉ
、＋Ｉ−・・および＋Ｑ。

−Ｑ　、　＋Ｑ・・・なる２つの７−ケンスに変える。

）デマルチプレクサを含んでいる。この復調器は、■の
シーケンスとＱのシーケンスから色搬送波を除去する回
路も含んでいる。従って、この復調器が発生するサンプ
ルはベースバンドのＩおよびＱの色差信号を表わす。

復調器４２かものＩとＱのサンダルは絶対値回路４３と
４４にそれぞれ供給される。絶対値回路４３と４４は、
ＩとＱのサンダルの大きさを表わすサンプルをマルチプ
レクサ４５０２つのデータ入力に供給する。絶対値回路
４３からの１信号の大きさを表わすサンダルは、減算器
４６の被減数の入力、Ｉ？−トに供給され、絶対値回路
４４かものＱ信号の大きさを表わすサンプルは、減算器
４６０減数の入力ポートに供給される。減算器４６の符
号ビットの出力信号は、ＱサンプルがＩサンプルよりも
大きいと高い論理状態にあル（すなわち、負の結果を示
す。）、さもなければ低い論理状態にある。マルチプレ
クサ４５は、この信号により制御され、その入力ポート
に供給される２つのサンプルの中の大きい方の最上位ビ
ットを通過させる・この４ビツトのサンプルは、サンダ
ル・スケーラ−４９の乗数の入力ポートに供給される減
衰定数である・ マルチプレクサ４５とサンプルリスケーラー４９との間
に低域フィルタを挿入することが考えられる。この種の
フィルタを含むフィルタ系は、信号対雑音の比が低い信
号を戸波する場合に適している。

先に述べたように、サングル・スケーラ−４９は１６ビ
ツト並列の乗算器である。本実施例においては、遅延要
素４８からの８ビツトのサンプルが、被乗数の入力信号
の最上位８ビツトとして供給され、マルチブレフサ４５
からの４ビツトのサンプルが乗数の入力信号の最下位８
ビツトの中の上位４ビツトとして供給される。出力サン
プルは出力パスのライン８からライン１５に得られる。

ここで、出力パスを構成するラインはＯ（最下位）から
３１（最上位）までの番号が付されている。

この構成において、サングル・スケーラ−４９の乗数の
入力ポートに供給される４ビツトは０から１５／１６ま
での値を表わす。クロミナンス・サンプルの大きさと減
衰定数の値との間の対応関係が第２図に示されている。

横軸は、クロミナンス・サングルの大きさを表わし、左
から右に増大する。

この軸は、１６個の部分に分割され、左端の部分は、符
号ビットを除いて最上位４ビツトが０のクロミナンスの
大きさに対応する。縦軸は、取り得る減数定数の値を表
わす。図に示されるように、クロミナンスの大きさを表
わす最上位４ビツトが０の時、減衰定数はＯであり、ク
ロミナンスの大きさを表わす最上位４ビツトが１増加す
る毎に１／１６だけ増加する。

第４図は、減衰回路網の一部のもう一つの実施例である
。この例の場合、マルチプレクサ４５からの４ビツトの
サングルは、２ビツトの出力信号を発生する優先エンコ
ーダ４７に供給される。優先エンコ一ダ４７が発生する
信号はマルチブレフサ４５からの４ビツトの中の最上位
ビットの位置を示す。優先エンコーダ４７は当業者が標
準の論理要素を使って構成することのできる簡単なディ
ジタル回路である。優先エンコーダ４７からの２ビツト
のディジタル信号は、この例の場合、プログラム可能な
ビット・シフターである減衰器４９′の制御入力に供給
される。ビット・７フター４９′のデータ入力ポートは
遅延要素４８からのクロミナンス・サングルを受は取る
ように結合され、その出力ポートは、低域フィルタ２２
と減算器２４にスケール化されたクロミナンス・サンプ
ルを供給するように結合される。プログラム可能なビッ
ト・シフター４９′は、例えば、”プログラム可能なビ
ット・シフト回路“という名称の米国特許第４．３８３
．３０４号明細書に開示されているものと同様なもので
よい。ビット・シフター４９′は、これらのサンプルを
右方向に、０．１．２もしくは３ピツトの位置だけシフ
トさせることによって、そのデータ入力ポートに供給さ
れるサンプルを１゜１７２　、１／４もしくは１／８の
因数で減衰させる。シフトさせるビットの位置の数は、
プログラム可能なビット・シフター４９′の制御入力ポ
ートに供給させる信号によシ決まる。この実施例の場合
、ビット・シフター４９′は優先エンコーダ４７が発生
する信号の論理補数に応答する。次の表は、クロミナン
スの大きさ、優先エンコーダの出力信号Ｐ１およびＰ２
、ビット・シフター４９′によシ与見られる減衰定数の
対応関係を示す。

表　　　　　　１ ０００ＸＸＸＸＸ　　　０　　　０　　　１　　　１　
　　　１／８００１ＸＸＸＸＸ　　　Ｏ１１０１／４０
１ＸＸＸＸＸＸ　　　１　　　０　　　０　　　１　　
　１／２１ＸＸＸｘｘＸＸ　　　１　　　１　　　０　
　　０　　　　１以上述べた実施例は、減衰定数がＦ波
された信号から発生されるものでないので、本発明の開
ループ構成を示すものである。本発明は閉ループ構成で
実現することもできる。例えば、テレビジョン受像機の
自動クロミナンス制御回路（図示せず）もしくはクロミ
ナンス過負荷検出回路（図示せず）が発生するクロミナ
ンスの振幅信号の最上位４ビツトを減衰定数として使う
ことができる。この減衰定数は、サンプル・スケーラ−
４９もしくは優先エンコーダ４７とプログラム可能なシ
フター４９′の組み合わせに供給される。

本発明で使われる適応型フィルタの周波数特性により条
件付けられるサンプルは、加算器２６の出力ポートに得
られる。これらのサンプルは、加算器３０の２つの入力
ポート中の第１の入力ポートと、減算器３２の減数の入
力ポートに供給される。くし型フィルタ１２の出力ポー
トＹからのルミナンス・サンプルは、遅延要素２８を介
して加算器３０の第２の入力ポートに供給さ゛れる。遅
延要素２８は、先に説明したフィルタの処理時間を補償
する。加算器３０は、くシ型ろ波されたクロミナンス信
号から抽出された垂直デテール情報を、くし型Ｐ波され
たルミナンス信号に加える。

くし型フィルタ１２のＣ出力ボートからの、くし型Ｆ波
されたクロミナンス・サンゾルは、遅延要素３１を介し
て減算器３２の被減数の入力ポートに結合される。遅延
要素３１は、減算器３２の被減数の入力ポートに供給さ
れるサンプルが、減数の入力ポートに供給されるろ波済
みサンプルと対応するのに十分な遅延時間を与える。

本発明において、フィルタに供給される複合ビデオ信号
のクロミナンス信号成分の大きさが比較的小さい場合、
加算器２６が発生する垂直デテール情報は、比較的広い
帯域幅を有する。この垂直デテール信号が加算器３０に
おいてルミナンス信号に加えられると、その結果得られ
るルミナンス信号の垂直解像度は比較的太きい。反対゛
に、広い帯域幅の垂直デテール信号が減算器３２により
クロミナンス信号から引かれると、その結果得られるク
ロミナンス信号の帯域幅は比較的狭い。

しかしながら、複合ビデオ信号のクロミナンス成分の大
きさが比較的太きいと、これらの条件は逆になる。加算
器２６からの垂直デテール信号は比較的狭い帯域幅を有
し、加算器３０が発生するルミナンス信号は減少した垂
直解像度を有し、減算器３２が発生するクロミナンス信
号は広い帯域幅を有する。このような垂直デテール帯域
幅の適応制御により、カラーテレビジョン受像機の表示
装置（図示せず）に再生される画像が改善される傾向に
ある。

本発明の実施例では２つの低域フィルタを使って適応型
の低域通過特性を得ているが、低域フィルタ、帯域フィ
ルタもしくは高域フィルタの任意の組み合わせを使うこ
とによって本発明を実現することも考えられる。さらに
、本発明は、適応型フィルタの周波数特性の形を制御す
るために入力信号成分の振幅を使うものに制限されない
。成分の周波数組成もしくは２つあるいはそれ以上の成
分の相対振幅あるいは周波数組成を使って周波数特性の
形を制御することも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ディジタルのカラーテレビジョン受像機の垂
直デテール再現回路としての本発明の一実施例のブロッ
ク図である。 第２図は、第１図に示す実施例の動作を説明するのに有
用な減衰定数とクロミナンス信号の大きさとの関係を示
す図である。 第３図は、第１図に示すフィルタの取シ得る周波数特性
を示す振幅と周波数の関係を示す図である。 第４図は、第１図に示すフィルタのもう１つの実施例の
ブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルタを含んでおり、第１の周波数帯域を占有
   する第１の信号成分と、第２の周波数帯域を占有する第
   ２の信号成分を有する複合信号を処理する信号処理装置
   であって、 前記複合信号に応答し、前記第２の周波数帯域を占有す
   る信号を相対的に除去して前記第１の周波数帯域を占有
   する信号を通過させる第１のフィルタと、 前記複合信号および前記第１と第２の信号成分の中の少
   なくとも一方の所定周波数帯域に応答し、前記信号成分
   の中の少なくとも一方の大きさを表わす制御信号を発生
   する制御手段と、 第１および第２の出力端子を有し、前記第１のフィルタ
   に結合され、前記第１のフィルタが発生する信号のスケ
   ール化された相補のレプリカであり、そのスケール化さ
   れたレプリカの大きさが前記制御信号の瞬時値に比例す
   る比率の信号を前記第１および第２の出力端子に発生す
   る信号分割手段と、 前記信号分割手段の第２の出力端子に結合され、前記第
   ２の周波数帯域を占有する信号を相対的に除去して前記
   第１の周波数帯域を占有する信号を通過させる第２のフ
   ィルタと、 前記第２のフィルタおよび前記信号分割手段の第１の出
   力端子に結合され、これらが発生する信号を合成してろ
   波された出力信号を発生する信号合成手段とを含んでい
   る前記信号処理装置。