JPS6364175A

JPS6364175A - 波形デ−タ処理方法

Info

Publication number: JPS6364175A
Application number: JP62216270A
Authority: JP
Inventors: アジエイ・ケイ・ルスラ; イーチユン・イエンク
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1987-08-29
Publication date: 1988-03-22
Also published as: DE3750001T2; EP0257324A2; US4825379A; EP0257324A3; DE3750001D1; EP0257324B1

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】こ産業上の利用分野］本発明はデジタル・メモリに記憶した波形データを処理
する方法に関する。

［従来技術とその問題点コ繰返し信号の特性を測定したい場合はしばしばある。繰
返し信号がランダム・ノイズに埋もれている場合には、
繰返し信号の繰返し部分の波形データを記憶手段（メモ
リ）に記憶し、記憶された複数の記憶波形の平均波形を
求める方法は公知である。ノイズがランタムであれは、
平均化された波形中のノイズのレベルは波形データに対
して減少する。したがって、ランダム・ノイズ中の信号
を測定するには、単にメモリに記憶された波形データに
基づいて測定するよりも、平均化した波形データを基に
測定するほうが有効であることは明らかである。

繰返し信号の波形データは、繰返しアナログ信号をデジ
タル信号に変換し、１波形データ（繰返し部分）を複数
個（例えばＮ１１ｌとする）のワードとしてメモリに書
き込まれる。繰返しアナログ信号のデジタル化は、信号
を一定の時間周期（クロック・レート）でサンプリング
し、アナログ・デジタル変換器（Ａ　Ｄ　Ｃ）によりサ
ンプル波形を量子化する。波形の平均化は、記憶された
複数の波形データの対応する（即ち同一番号の）ワード
を平均することにより行われる。換言すれば、複数の波
形データの１番目のワード？、ｉ＝１．２゜・・・、Ｎ
にわたり、平均する。しかしながら、′ｒＡ”ｌＬし波
形の各繰返し部分の対応点て゛正確にクロック・パルス
が発生しなければ、正確な平均波形を得ることが出来な
い。例えば、説明を簡単にするため、２個の繰返し傾斜
波形を平均化する場合について考えてみる。先ず、メモ
リに記憶された傾斜波形の繰返し部分は夫々低電圧レベ
ル■０から高レベルＶｏ＋Ｖまで等しい傾斜角度を有す
るとし、第２の繰返し部分の１′？！斜開始点は、第１
の繰返し部分の傾斜開始点よりも、基準時点に対してΔ
ｔだけ遅れているとすると、この２つの傾斜波形の平均
なとれば、平均化波形の傾斜率（スロープ）は、 ■／ｌからＶ／（ｔ＋Δｔ）に変化する。一方、記憶された２つの波形を正弦波形と
すると、平均化波形の丘幅は２つの波形データの間のジ
ッタに依存する。

テクトロニクス社製の自動ビデオ信号測定器（１９８０
型）では、テレビジョン（Ｔ　Ｖ　）信号の繰返し部分
（複数個）を記憶して平均し、平均化された波形データ
の特性を測定することにより、例えば、ＴＶ信号が所定
の基準３渦たしているがどうかを判断する。波形データ
中のジッタはＡＬＩＧＮとして知られるアルゴリズム（
処理手順）により除去される。しかしながら、このＡＬ
ＩＧＮアルゴリズムは、ジッタのスペクトル特性が一様
でなければ正常に機能しないという問題があり、更に、
３つの高速フーリエ変換を必要とするので実行時間が長
いと言う問題もある。

［目的］したがって、本発明の目的は、上述の従来例の問題を除
去した波形データ処理方法を提供するものである。

Ｅ発明の概要コ本発明は、記憶手段に記憶した繰遅し信号の繰返し部分
の波形データを９８哩する方法であって、上記記憶手段
から上記波形データの第１部分を基準信号として読出し
、上記記憶手段から上記波形データの第２部分を第２信
号として読出し、該第２信号を選択可能な変数により時
間軸上でシフトして第３信号を得、該第３信号と上記基
準信号の差を表わす差信号を求め、該差信号の値に応じ
て上記第２信号のシフト量を制御し、上記差信号の優を
最小値とすることにより、上記基準信号と上記第２信号
間のジッタを除去している。

［実施例コ以下、添付の図面を参照し、本発明の詳細な説明する。

第１図において、公知のヘリカルスキャン型ビデオテー
プレコーダ（ＶＴＲ）２は、Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ方式のカラ
ーＴＶ信号を出力する。このカラーＴＶ信号は、水平同
期パルス、カラーバースト及び画像情報から成り、アク
ティブ映像期真中の各ライン上に存在する。水平同期パ
ルス及び画像情報はテープ４から読み取られる。一方、
カラーバーストはヘテロダイン方式により発振器５から
出力され、バースト挿入器６において、水平同期パルス
に対して適当なタイミングで、テープから読み取られた
信号に挿入される。

Ｖ　Ｔ　Ｒの動作中の嚢状を識別し且つ分析するために
、ＶＴＲの出力端を試験測定器１０の入力端８に接続し
、記録済の″ビデオテープを再生する。

このテープには、各ラインに同一のテスト信号が記録さ
れている。したがって、入力端８に加えられる信号は、
ライン周期（即ち約１５．７５ｋＨ２）で繰返す信号で
あり、各繰返し信号は、水平同期パルス、バースト及び
画像情報を宥する。試験測定器１０により、ＶＴＲの正
常でない動作に基づくテスト信号中の歪みが品定される
。

試験測定器１０の入力端８に加えられた繰返し信号は、
アナログ・デジタル変換器＜ＡＤＣ）１２を用いてデジ
タル化される。即ち、ＡＤＣ１２は、繰返し信号をサン
プリング・クロック（クロック発生器１４から出力する
）を用いてサンプリングした後、サンプル波形ｆｆ量子
化して複数の迂続したデジタル・ワード（以下単にワー
ドとする）を出力する。尚、サンプリング・クロック発
生器１４は水平同期分離器１６によりトリガされる。

ワード（複数）は、書き込みアドレス発生器２０に制御
されてランダム・アクセス・メモリ１８に書き込まれる
。尚、サンプリング・パルスは、書き込みアドレス発生
器２０にも加えられている。

このように、メモリ１８は、テープ４に記録されている
テスト信号の複数個（例えばｎ個）の繰返し部分の波形
を記憶する。サンプリング・クロックの周波数は、副搬
送波周波数の４倍なので、各波形データは９１０ワード
から成る。説明の便宜上、テスト信号は副搬送波周波数
のデータを含むと仮定する。第２図の波形（ａ）は副搬
送波周波数のテスト信号の一部を示し、波形（ｂ）及び
（ｃ）は、２つの繰返し波形の同一部分を示すと共にサ
ンプリング時点を黒丸で示している。尚、第２図には、
テスト信号に重畳されているノイズは図示していない。

テスト信号に対するサンプリング・クロックの位相は、
同期分ｍ器１６、クロック発生器１４及びＡＤＣ１２に
おける時間的なジッタの影百を受ける。したがって、サ
ンプリング・タロツクと、テスト信号の連続する繰返し
部分の間には、相対的なジッタが存在する。第２図では
、このジッタをΔｔ、即ち波形（ｂ）及び（ｃ）のサン
プリング・２０７り時点間の時間上のシフト量で示して
いる。このジッタによる影響は、波形（ｂ）及び（ｃ）
をメモリに書き込んだ後に、例えばこれらの波形の平均
波形を求めるためにメモリから読み出すと、波形（ｃ）
は波形（ｂ）に対して時間的にシフトされる（波形（ｄ
）参照）。

このジッタを除去するために、メモリ１８と２つのメモ
リ部分（１８Ａ及び１８Ｂ）に分ける。

メモリ１８Ａは基準波形データ（ｙｌｌ（ｉ＝１．。

、、、Ｎ）ｌを記憶し、メモリ１８Ｂは基準データ以外
の波形データ（ｙ　　　（ｉ＝１．、、、、Ｎ。

ｑ　＝２　、　、　、　、　、　Ｎ））を記憶する。メ
モリ１８Ａは１０２４個のアドレス可能な記憶位置を有
し、この内の９１０個と基準波形データの記憶に使用す
る（この場合、Ｎは９１０に等しい）、一方、メモリ１
８Ｂは複数のセグメントから成り、各セグメントは１０
２４個のアドレス可能な記憶位置を有する。メモリ１８
Ｂの各セグメントの低位アドレス・ビット１０個は、メ
モリ１８Ａのアドレス・ビットと同一である。したがっ
て、メモリ１８Ｂからあるデータを選択して読み出すと
同時に、メモリ１８Ａから基準波形データを読み出すこ
とが可能である。

メモリ１８に複数の波形データ（ｎ個とする）が既に記
憶されているとする。メモリ１８Ａ、及び、メモリ１８
Ｂのセグメントから夫々、基準波形データ＋ｙ１．＋及
び選択された波形データ（例えば（ｙ２Ｈ１が、読出し
アドレス・カウンタ２２（読出しクロック発生器２４に
駆動される）の制御の下に、同期して読み出される。読
み出された２つのデジタル信号は、デジタル・アナログ
変換器（ＤＡＣ）６０により夫々アナログ信号ｙ１及び
ｙ２に変換され、オシロスコープ６２に加えられる。オ
シロスコープ６２の管面上で２つの波形データから得た
信号波形を観察し、信号ｙ２の波形を信号ｙ１の波形に
対して水平に移動させ（時間軸上でシフトさせ）、２つ
の波形を大まかに一致させる（１クロック期間内に一致
させる）。信号ｙ　の波形の水平移動量（シフト量）を
示す信号はマイクロプロセッサ（μＰ）４０に加えられ
る。μＰ４０は、上記の信号ｙ２の波形シフト量に基づ
いてオフセットを計算し、オフセット回路６４に加える
。オフセット回ＦＲ１６４は、μＰ４０で計算されたオ
フセットを、読出しアドレス・カウンタ２２からメモリ
１８Ｂに加えられるアドレス情報に加える。オフセット
が既に計算されていれば、波形データｉｙ２；ｌ　　（
ｉ＝１．　　・・・、Ｎ）を、オフセット・アドレスを
使用してメモリから順次読み出し、有限インパルス応答
（Ｆｉｎｉｔｅｌｎｐｕｌｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ（Ｆ
　Ｉ　Ｒ））フィルタ２６に加える。フィルタ２６は、
Ｍ個（図面の例では４（１！］）の遅延素子３０と、加
算回８３２と、遅延素子３０の出力端と加算回路３２の
入力端の間に接続したＭ個（図面の例では４個）の乗算
器３４と、フイルタ２６の入力端と加算回路３２の入力
端の間に接続した乗算器３４とから成る。上述した々口
く、第１図ではＭ　＝　４であるが、実際には、Ｍ　＞
　４、例えばＭ　＝　８或いはＭ＝１０にすることが望
ましい、遅延素子３０の夫々は、入力信号に読出しタロ
ツクの周期に等しい遅延時間を与える。一方、乗算器３
４ｐ　＜ｐ＠目の乗算器（ｐは０からＭの整数を示す）
）は、入力ワードに係数ｋｐ″ｉ−掛け、乗算の結果を
加算回路３２に印加する。係数ｋｐの値は、μＰ４０か
らの制御信号によって調整される。

選択された波形データｆｙ２Ｈ）のｊ番目（ｊ＝（Ｍ＋
１）、　　・・・、Ｎ）のワード３’　２Ｊをフィルタ
２６に加えると、フィルタ２６は、 ”　ｙ２．ｊ−Ｄをｐ＝ｏ〜Ｍにわたって加算した出力ワードｙ２３．を
出力する。係数ｋＤを適切な値にすれば、乗算器３４の
各出力ワードは、選択された波形データを遅延した波形
データを表わす、即ち、波形データ（ｙ、）をフィルタ
２６に通して波形デーり：ｙ２１．）を得る。この波形
データ（ｙ２１．：の波形は、アナログ領域では波形デ
ータ：ｙ　２．　ｉと同じであるが、波形データｉ　ｙ
　０．　、　）のサンプＩリング点は波形データ（ｙ２Ｉ）のサンプリング点に対
して遅延している。尚、遅延量は係数ｋｐ。

値によって異なる。フィルタ２６から出力する波形デー
タ（ｙ　、）は減算回路４２の一方の入力ヰ１に加えら
れる。

；成算回路４２の他方の入力端には、メモリ１８Ａから
読み出された基準波形データ（ｙＩＨｌが加えられる。

しかしながら、メモリ１８Ａに加えられるアドレス（複
数）の夫々のＬＳＢ　＃を下位ビット）は、後述する理
由により、メモリ１８Ｂに加えられるアドレスのＬＳＢ
よりも１ビット低位なので、基準信号は１タロツク期間
だけ遅延する。

このＩＬＳＨのオフセットは、μＰ４０の制御の下でオ
フセント回路６６で与えられる。したがって、：成算回
路４２がフィルタ２６からワードｙ２Ｊ　、を受けると
、メモリー８Ａからワードｙ１．Ｊ−１を受けてワード
Ｚ、を出力する。ワード２　は、基準波形データのワー
ドｙ　　　と、選Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　１
．Ｊ−１択された波形データの遅延データであるｙ　、
とｊの差を表す信号である。減算回路４２の出力であるワー
ドＺ　は自乗回路４４に加えられる。自乗ちれる、積算
器４６は、ワード２．２をＪ−（Ｍ＋１）〜Ｎにわたり
積算してμＰ４０に加える。

μＰ４０は、各積算後に所定の手順を実行し、積算器４
６に加算される値を減少させるように係数Ｋｐを調整す
る。係数ｘｐが、積算器４６に積算される値を最小にす
る値であれば、基準波形データと選択された波形データ
の遅延記録との差を表わす信号の値は最小であることご
意味し、更に、基準波形データと選択された波形データ
の遅延データＩｙ　　−（ｉ−（Ｍ＋１　）、　　・・・、Ｎ）；間
の相対的なジッタは実用上除去されたことを意味してい
る。修正された波形データが出力されると、修正された
波形データにより、選択された波形データ（メモリ１８
Ｂに記憶されている）を更新する。

このようにして、メモリ１８Ｂに記憶されている各波形
データは修正され、修正された波形データにより書き換
えられる。全波形データの修正が終了すると、修正され
た波形データ及び基準波形データを平均化回路５０に加
える。平均化回路５０からの平均化された波形データは
波形メモリラ２に記憶され、測定器５４におけるビデオ
信号特性測定の基礎とされる。

積算器４６は、全ワードについて自乗回路４２の出力を
蓄積する必要はない、各波形データが９１０のワードか
ら構成されるとすると、約５００ワードの自乗の和を蓄
積すれば良好な結果が得られ、少なくとも１００サンプ
ルの自乗を行えば満足すべき結果が得られる。ｙ２１、
の値はｉが（Ｍ＋１）からＮの値に対してのみ定まるの
で、修正波形データのハ初のＭワードは失われている。

しかし、修正された波形データの約１２６を失っても、
ジッタを短時間で且つ実質上完全に除去する利点の方が
勝っている。

第１図に示した装置を使用すれば、波形データを略々完
全に一致させることが可能である。即ち、実質上、１サ
ンプル期間以下に波形データを一致させることができる
。大まかに波形データを一致させた後に基準波形信号（
ｙｌ）を１クロ７ク期間だけ遅延させる理由は、波形信
号（ｙ２）を遅延させるだけで正確な一致を行おうとす
るためである。しがたって、フィルタ２６に信号を早め
る素子を設ける必要はない、勿論、波形データ（ｙ２）
をフィルタ２６に加える前に、波形データ（ｙ２）を１
タロツク周期早めるために、メモリ１８Ｂに加えられる
アドレスにＩ　ＬＳＢを加えることによっても同一の結
果を得ることができる。

本発明は、上述の方法及び装置に限定されないことは明
らかであり、種々の変形・変更が可能である０例えば、
専用のハードウェアを使用しなくても、汎用のデジタル
・コンピュータと適当なソフトウェアを用いて本発明の
方法を実施することができる。この場合のプログラムの
フローチャート図を第３図として示す、以下に示す連立
方程式は、第３図のフローチャート図で言及している連
立方程式である。

ここで、Σはｒｔ！−Ｍがら（Ｎ−１）まで加算するこ
とを示している。信号とノイズが独立と仮定し、更に、
サンプル間及びデータ間に相関関係がないと仮定すれば
、上記の連立方程式ｆ：簡単にできることが判る。

本発明に係る方法をソフトウェアにより実現する場合に
は、第１図に示した方法と全く同一の方法で行う必要は
ない０例えば、乗算をｙ２）１ｋｌ　”　２．Ｈ−１ｋ２　”　’・ｙ２１ｋ
Ｍの順序で行う必要もないし、乗算の結果である積を加
算する必要もなく、同様に、次の乗算をｙ２Ｈ＋１に１
・ｙ２Ｍｋ２　°”　”　２２ｋＭの順序で行う必要も
ない、というのは、ソフトウェアでは、乗算を行うグル
ープをきめる必要がないからである０本発明をソフトウ
ェアにより実施する場合の信号処理は、信号を実際に遅
延させるのではなく、信号が遅延したと同様の効果を有
するように変更される。

第１図及び第２図に関連して説明した本発明の方法では
、クロック発生器１４は、水平同期パルスでクロック発
生器をトリガすることにより、繰返し入力信号と同期し
ている。他の応用例では、クロック発生器をトリガする
と共に繰返し信号の発生を開始することにより、クロツ
クパルスを同期させることができる。更に他の応用例で
は、クロックパルス及び繰返し入力信号を非同期として
もよい。

［効゛果］このように、本発明に係る方法によれば、ジッタのスペ
クトル特性には無関係に、且つ、信号のフーリエ変換処
理を行うことなく、短い処理時間により、デジタル記憶
手段に記憶された複数の繰返し波形データ間のジッタを
除去することができる。したがって、本願発明に係る方
法を、繰返し波形データの平均化の前段階に使用すれば
、極めて顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法及び装置と説明するためのブロッ
ク図、第２図は本発明を説明するための波形図、第３図
は本発明の詳細な説明するためのフローチャート図であ
る。図中、１８は記憶手段（メモリ）、２０はアナログ・デ
ジタル変換器（ＡＤＣ）、２６はフィルタ、４０はマイ
クロプロセッサ（μＰ）、６０はデジタル・アナログ変
換器（ＤＡＣ）である。

Claims

【特許請求の範囲】記憶手段に記憶した繰返し信号の繰返し部分の波形デー
タを処理する方法であって、（ａ）上記記憶手段から上記波形データの第１部分を基
準信号として読出し、（ｂ）上記記憶手段から上記波形データの第２部分を第
２信号として読出し、（ｃ）該第２信号を選択可能な変数により時間軸上でシ
フトして第３信号を得、（ｄ）該第３信号と上記基準信号の差を表わす差信号を
求め、（ｅ）該差信号の値に応じて上記第２信号のシフト量を
制御し、上記差信号の値を最小値とすることを特徴とす
る波形データ処理方法。