KR930000484B1

KR930000484B1 - 디지틀 영상신호 처리장치

Info

Publication number: KR930000484B1
Application number: KR1019890006188A
Authority: KR
Inventors: 도끼가즈 미쯔모도
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1993-01-21
Also published as: KR890017892A; EP0341725A1; JPH01288080A; US5041906A

Abstract

내용 없음.

Description

디지틀 영상신호 처리장치

제1도는 본 발명의 실시예에 관한 디지틀영상신호처리장치의 구성을 도시한 블록도,

제2도는 제1도에 도시한 실시예에 관한 디지틀저역통과필터의 구성을 도시한 블록도,

제3도는 제1도에 도시한 실시예에 관한 클로발생회로의 구성을 도시한 블록도,

제4도는 NTSC의 영상신호를 샘플링하였을때의 스펙트럼을 도시한 특성도,

제5도는 제1도에 도시한 실시예에 관한 영상신호의 스펙트럼을 도시한 특성도,

제6도는 PAL의 영상신호를 샘플링하였을때의 스펙트럼을 도시한 특성도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 20 : 입력단자 2 : A/D변환기

3 : 디지틀저역통과필터 4 : 발췌회로

5, 7, 8, 14, 15, 36 : 출력단자 6 : 클록발생회로

9 : YC분리회로 11 : 위상비교회로

12 : 저역통과필터 13 : VCO(Voltage Controled Oscillator)

18 : 복조회로 21, 22, 23, 24, 25 : D플립플롭회로

26, 27, 28, 29, 30 : 계수회로 31, 32, 33, 34, 35 : 가산회로

본 발명은, 반송색신호를 포함하는 영상신호를 A/D변환해서 디지틀신호로 처리하는 디지틀영상신호 처리장치에 관한 것이다.

최근, 영상신호를 A/D변환해서 디지틀신호처리기술에서는, 대용량의 메모리를 사용해서 1주사라인 또는 1영상프레임마다 영상신호를 처리하기 위하여 수평동기신호에 동기화하는 샘플링 주파수를 사용하는 디지틀 영상신호처리장법에 소개되고 있다.

그러나, 종래의 반송색신호를 포함하는 영상신호를 처리하는 디지틀영상신호 처리장치에서는, A/D변환기 또는 A/D변환기에 애널로그신호를 공급하는 애널로그회의 특성이 왜곡을 가지고 있으면, 영상신호중에서 반송색신호가 왜곡되어 고조파를 영상신호주파수의 범위내에서 발생한다. 이 고조파가 A/D변환처리에서 샘플링되어 클록신호와 공진하므로써, 반송색신호나 휘도신호에 간섭을 일으킨다고 하는 문제가 있었다.

제4도는 종래의 NTSC컬러텔레비젼시스템의 영상신호의 스펙트럼분포를 도시하고 있다. 제4도에 있어서, 횡측은 주파수를 나타내고, 종축은 신호의 레벨을 나타낸다. K는 3.58㎒의 반송색신호이다. m은 반송파색신호(3.58㎒)의 제3고조파(10.7㎒)이고 o는 반송파색신호(3.58㎒)의 제4고조파(14.32㎒)이다.

샘플링신호의 주파수는 13.5㎒이다. 휘도신호의 스펙트럼은 점선으로 도시하고 있다. 1은 반송파색신호(k)의 위신호(爲信號 : aliasing signal) (9.92㎒)이다. 신호(n )은 신호(o)의 위신호이고, 신호(i)는 신호(n)의 위신호이다. 신호(j)는 신호(m)의 위신호이다. 신호(i)의 주파수는 0.82㎒(14.32-13.5=0.82)이고, 신호(j)의 주파수는 2.76㎒(13.5-10.7=2.76)이다. 신호(i), (j)는 점선으로 도시된 주파수의 범위에 있는 휘도신호를 간섭한다.

샘플링주파수(13.5㎒)가 수평동기신호에 동기화할때에, 신호(i)도 상기 수평동기신호에 동기한다. 따라서, 바람직하지 않은 세로줄무늬가 영상의 휘도상에 발생한다. 또한, 신호(j)와 반송파색신호(k) 사이의 주파수차가 820KHz 정도이므로, 두신호 사이의 비트간섭(beat interference)에 의해서 컬러영상에 세로줄무늬가 발생한다.

제6도는 종래 기술의 PAL컬러텔레비젼의 영상신호의 스펙트럼분포를 도시하고 있다. 반송파색신호(P_k)의 주파수는 4.43㎒이다. 반송파색신호의 제3고조파(13.2 9㎒)는 Pm이고, 제4고조파(17.72㎒)는 Po이다. 제3고조파의 위신호는 Pj이고, 제4고조파의 위신호는 P_i와 P_n이다. 신호(P_i), (P_j)는 휘도신호를 간섭한다. 신호(P_i)와 신호 (P_k) 사이의 비트주파수는 각각 0.21㎒이다.

상술한 바와 같은 종래 기술의 비트간섭을 제거하기 위하여, 반송색신호가 수평동기신호에 동기화하는 표준영상신호일 경우에는, 샘플링주파수를 반송색신호의 4배의 주파수로 선택하여, 반송색신호의 고조파의 위신호를 반송색신호에 중복시키므로써, 위신호와 반송색신호 사이의 비트간섭을 방지하는 방법이 있다.

예를들면 표준의 NPSC컬러텔레비죤의 영상신호의 경우에는, 색부반송파주파수(fsc)와 수평동기신호주파수 (f_H) 사이에는,

fsc=(455/2)f_H

의 관계가 있으므로, 샘플링주파수를 수평동기신호의 910배(PAL신호의 경우는 864배)로 선택하면 수평동기신호의 주파수는 반송색신호의 4배의 주파수와 동일해진다.

즉, 표준신호의 경우에는 샘플링주파수를 수평동기신호에 동기시키면 샘플링신호가 반송색신호에도 동기하게 되어, 휘도신호의 비트간섭을 방지할 수 있다.

그러나, 소위 비표준영상신호에서는, 반송색신호가 수평동기신호에 동기하지 않으므로, 샘플링신호를 수평동기신호에 동기시켜도 샘플링신호가 반송색신호에 항상동기하지 않는다. 따라서, 반송색신호주파수와 미세하게 상이한 고조파의 위신호에 기인하여 영상신호에 플리커잡음이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 반송색신호를 포함하는 영상신호를 A/D변환할 때에, 반송색신호의 고조파의 위신호에 기인하는 비트간섭을 제거하는 디지틀영상신호 처리장치를 제공하는데 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 디지틀영상신호 처리장치는, 반송색신호를 포함하는 영상신호는 27㎒의 샘플링주파수에서 디지틀신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기의 출력으로부터 상기 영상신호의 대역을 추출하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터의 출력을 상기 샘플링주파수의 1/2로 발췌하는 발췌회로(間引回路 : decimation circuit)와, 상기 영상신호의 수평동기신호에 동기하고, 또한 상기 샘플링주파수의 정수배의 클록을 발생하는 클록발생회로와, 상기 발췌회로의 출력을 휘도신호와 반송색신호로 분리하는 YC분리회로와, 상기 YC분리회로의 출력을 색차신호에 복조하는 복조회로로 구성되어 있다.

본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 제1도는 본 발명의 디지틀영상신호처리장치의 구성을 도시한 블록도이다. 제1도에 있어서, 입력단자(1)로부터 입력된 반송색신호를 포함하는 영상신호는 A/D변환기(2)에 의해서 디지틀신호로 변환되어 디지틀저역통과필터(3)에서 영상신호의 대역을 추출하고, 발췌회로(4)에서 데이터를 발췌하여 YC분리회로(9)로 보낸다. YC분리회로(9)는 입력신호로부터 휘도신호와 반송색신호를 분리하고, 휘도신호를 출력단자(5)에 보내고, 반송색신호를 복조회로(18)에 보낸다. 복조회로(18)는 입력된 반송색신호를 2개의 색차신호(예를들면, R-Y신호와 B-Y신호)로 복조해서(18)는 입력된 반송색신호를 2개의 색차신호(예를들면, R-Y신호와 B-Y신호)로 복조해서 각각의 색출력단자(7), (8)에 출력한다. A/D변환기(2), 디지틀저역통과필터(3), 발췌회로(4), YC분리회로(9), 복조회로(18)의 클록은 클록발생회로(6)로부터 발생한다.

디지틀저역통과필터(3)는 예를들면 제2도에 도시한 바와 같은 트랜스버어설필터로 구성할 수 있다. 제2도에서 (21), (22), (23), (24), (25)는 입력데이터를 1클록지연시키기 위한 D플립플롭회로이고, (26), (27), (28), (29), (30)은 입력데이터에 일정한 계수를 곱하는 계수회로이고, (31), (32), (33), (34), (35)는 각 계수회로의 출력을 순차적으로 가산하는 가산회로이다. 또 디지틀저역통과필터(3)의 입력단자는 (20)이고, 그 출력단자는 (36)이다. 입력단자(20)로부터 입력된 데이터는 D플립플롭회로(21), (22), (23), (24), (25)에 의해서 지연된다. D플립플롭의 출력데이터는 각각 계수회로(26), (27), (28), (29), (30)에 의해서 계수를 승산하고, 그 출력은 가산회로(31), (32), (33), (34), (35)에 의해서 모두 가산하여 출력단자(36)에 출력된다. 플립플롭의 단계수와 계수회로의 계수는 저역통과필터의 특성에 따라서 미리 설정한다.

수평동기신호에 동기한 클록을 발생하는 클록발생회로(6)는, 예를들면 제3도에 도시한 바와 같은 PLL(위상동기루우프)회로를 사용해서 구성할 수 있다. 제3도에서 (10)은 수평동기신호를 입력하는 입력단자이고, (14)는 A/D변환기 (2)와 디지틀 저역통과필터(3)의 클록을 출력시키는 출력단자이고, (15)는 발췌회로(4)의 클록을 출력시키는 출력단자이다. 입력단자(10)로부터 입력된 수평동기신호는 위상비교회로(11)에서 분주회로(17)의 출력과 위상비교되고, 그 출력은 저역통과필터(12)를 통과해서 전압제어발생기(VCO : Voltage Controled Oscillator) (13)를 제어한다. VCO(13)의 출력은 분주회로(16), (17)에서 분주되어 위상비교회로(11)로 귀화된다. 예를들면, NTSC방식의 경우, 분주회로(16)의 분주비가 1/2이고, 분주회로(17)의 분주비가 1/858이면, 출력단자(14)에서는 수평동기신호의 주파수의 1716배 (858×2)가 되는 27㎒의 클록이 출력된다. 한편, 출력단자(15)에서는 수평동기신호의 주파수의 858배가 되는 13.5㎒의 클록이 출력된다. 여기에서 발췌회로(14)의 클록은 샘플링주파수 (27㎒)의 1/2이 되는 13.5㎒로 되어 있지만, 그 부근의 주파수로 되어도 무관하다.

다음에 이와 같은 클록을 사용하였을때 제1도에 도시한 실시예의 동작에 관하여 각 부의 스펙트럼을 도시한 제5도를 참조하면서 설명한다.

제5도(a)는 A/D변환기(2)의 출력의 스펙트럼을 도시한 도면이다. 휘도신호는 점선으로 나타나 있고, (b)는 반송색신호를 나타낸다. 27㎒로 샘플링하고 있으므로 스펙트럼은 13.5㎒에 대해서 대칭으로 된다. (g)는 반송색신호(b)의 위신호이다.

반송색신호(b)의 3배와 4배의 고조파는 각각(c)와 (e)로 10.74㎒, 14.32㎒이고, (c)의 위신호는 (f)이고, (e)의 위신호는 (d)이다. 이와 같은 스펙트럼을 가지는 신호를 (a)로 실선으로 나타낸 것과 같은 특성의 저역통과필터(3)를 통과하면, 그 출력의 스펙트럼은 제5도(b)에 도시한 바와 같이 된다. 여기에서는 반송색시호(b)의 고조파( c), (e)와 그 위신호(f), (d)는 제거되어 있다. 다음에 이 신호를 27㎒의 1/2의 주파수 13.5㎒로 발췌하면, 제5도(c)에 도시한 바와 같은 스펙트럼을 가진 신호를 얻을 수 있다. (h)는 반송색신호(b)의 샘플링에 의한 위신호이다.

이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 영상신호대역의 범위에서는 방해를 일으키는 성분은 없다. 따라서 비트간섭은 휘도신호와 색신호에 대해서 발생하지 않으므로, 샘플링주파수를 특별히 반송색신호에 동기시킬 필요가 없고, 임의로 설정할 수 있다.

그리고, 이와 같이 비트간섭이 완전하게 제거된 영상신호는 YC분리회로(9)에서 휘도신호와 반송색신호로 분리되고, 휘도신호는 출력단자(5)로 전송되고, 또한 반송색신호는 복조회로(18)에서 2개의 색차신호(예를 들면, R-Y신호와 B-Y신호)로 복조되어 각각 출력단자(7), (8)로 전송된다.

여기에서 출력단자(5), (7), (8)로부터 출력되는 신호를 각각 자기테이프에 기록하기 위한 기록회로를 접속하면 이 디지틀신호처리장치를 비데오카세트레코오더로서 사용할 수도 있다.

또, 각 출력단자로부터 출력되는 신호를 메모리에 기억시켜 픽쳐 인픽쳐(pictu re in picture) 등의 디지틀처리를 용이하게 행할 수도 있다.

이상의 설명에서는 A/D변환을 27㎒로 행하였을 때의 예를설명하였으나, 본 발명의 샘플링주파수는 이것에 한정되지 않고, 반송색신호의 고조파의 위신호가 영상신호의 대역의 상부쪽의 대역에 오는 주파수일 경우에는 가능하다.

반송색신호의 주파수는 NTSC신호의 3.58㎒로 설명하였으나 PAL신호의 4.43㎒에 의해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 상기 설명한 예에서는, 영상신호가 휘도신호를 포함하는 경우에 대해서 설명하였으나, 반송색신호만을 취급할 경우에도 적용할 수 있다.

Claims

영상신호를, 샘플링하였을때의 위신호성분이 상기 영상신호의 대역의 상부쪽의 대역에 오도록, 상기 영상신호의 대역의 4배이상이 되는 샘플링주파수에서 디지틀신호로 변환하는 A/D변환기(2)와, 상기 A/D 변환기의 출력으로부터 상기 영상신호의 대역을 추출하는 저역통과필터(3)와, 상기 저역통과필터의 출력을 상기 영상신호의 대역의 2배이상이 되는 샘플링주파수로 발췌하는 발췌회로(間引回路 : decimation circuit)를 구비한 것을 특징으로 하는 디지틀영상신호처리장치.
제1항에 있어서, A/D변환기(2)의 샘플링주파수와 발췌회로(6)의 샘플링주파수는 영상신호의 수평동기신호에 동기화하는 주파수인 것을 특징으로 하는 디지틀영상신호처리장치.
반송색신호를 포함하는 영상신호가 입력되는 입력단자(1)와, 상기 영상신호를 27㎒의 샘플링주파수에서 디지틀신호로 변환하는 A/D변환기(2)와, 상기 A/D변환기의 출력으로부터 상기 영상신호의 대역을 추출하는 디지틀저역통과필터(3)와, 상기 저역통과필터의 출력을 상기 샘플링주파수의 1/2의 주파수로 발췌하는 발췌회로(4)와, 상기 영상신호의 수평동기신호에 동기하고, 또한 상기 샘플링주파수의 정수배의 주파수의 클록을 발생하는 클록발생회로(6)와, 상기 발췌회로의 출력을 휘도신호와 반송색신호로 분비하는 YC분리회로(9)와, 상기 YC분리회로의 출력을 색차신호로 복조하는 복조회로(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 디지틀영상신호 처리장치.
제3항에 있어서, 디지틀저역통과필터(3)는, 입력데이터를 1클록지연시키기 위한 복수의 D플립플롭회로(21), (22), (23), (24), (25)와, 입력데이터에 일정한 계수를 곱하는 복수의 계수회로(26), (27), (28), (29), (30)와, 각 계수회로의 출력을 순차적으로 가산하는 가산회로(31), (32), (33), (34), (35)로 구성된 트랜스버어설필터인것을 특징으로 하는 디지틀영상신호처리장치.
제3항에 있어서, 클록발생회로(6)는, 수평동기신호를 입력하는 입력단자(10)와, 입력된 수평동기 신호를 분주하는 분주회로(16), (17)와, 입력된 수평동기신호와 상기 분주회로의 출력을 위상비교하는 위상비교회로(11)와, 상기 위상비교회로의 출력의 고역성분을 제거하는 저역통과필터(12)와, 상기 저역통과필터의 출력레벨의 변화에 따라서 발진하는 주파수를 변화시키는 전압제어발진기(13)로 이루어지는 PLL회로로 구성된 것을 특징으로 하는 디지틀영상신호처리장치.
제3항에 있어서, YC분리회로(9)의 출력을, 기록회로를 개재해서, 자기테이프에 기록하는 기록수단을 구비한 것을 특징으로 하는 디지틀영상신호처리장치.
애널로그신호인 입력신호를 디지틀신호로 변환하는 신호처리방법에 있어서, 입력신호인 영상신호를 샘플링하였을 때의 반송색신호의 정수배되는 고조파의 위신호 성분이 입력신호의 대역에 존재하지 않는 샘플링주파수를 사용해서, 입력신호를 A/D변환하는 단계와, 필터를 통과시켜서 고역성분을 제거하는 단계와, 얻어진 신호대역을 발췌하여 압축하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지틀신호처리방법.