JPH04318768A - 非線形信号処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非線形信号処理、及び
特に、このような処理によって生じる望ましくない高調
波を除去することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明をＴＶ受信機のビデオ信号処理に
関して説明するが、この分野に限定されるものではない
。 本発明は、信号サンプルが非線形処理される限り、例え
ば医療機器の分野などにおいて、広く応用することがで
きる。

【０００３】ＴＶ受信機の場合、近年におけるビデオ画
像を改善するための努力は、ラインフリッカ及びフィー
ルドフリッカを減少又は除去することによって、知覚さ
れる画像を改善することに集中している。テレビジョン
ピクチャが飛び越しピクチャの場合、これらの問題は、
２個の基本的な方法で対処される。まずラインフリッカ
を除去するために、各フィールドの連続ライン間に付加
的なラインを内挿する。このことによって、テレビジョ
ン画像を、飛び越し形式から順次走査に変換する。フィ
ールド又はフレームフリッカを除去するために、一方又
は他方のオリジナルラスタからのデータ、又は例えばミ
デイアンフィルタによりこれらを非線形的に結合させた
データを利用することによって、連続フィールド間にフ
ィールドを内挿する。例えば、知覚される画像の解像度
を高めるために、非線形フィルタも使用し、水平方向の
フィルタ処理を行う。フィールド内挿にミデイアンフィ
ルタを使用した例が、欧州特許出願公開第０，１９２，
２９２　号明細書（図７）に示されている。

【０００４】垂直方向ミデイアンフィルタを使用すると
ビデオピクチャに依然としてひづみが生じるので、この
問題点は以下の結果に基づき分析を行う。図１ａに示す
ように、非直交ピクチャパターンの場合の、垂直方向及
び水平方向の直交信号成分をそれぞれ図１ｂ及び図１ｃ
に示す。垂直方向にミデイアンフィルタを使用すると、
図１ｄに示すような信号パターンとなる。図１ｅに示す
ように、水平方向に同様なアーティファクトが生じる。 奇数高調波が生じる。この中で第３高調波がかなり強い
。

【０００５】上記高調波は、第１オーダの効果を及ぼす
。しかしながら、この第１オーダの効果は、上記奇数高
調波間のビート周波数又はエイリアス成分、及び例えば
ディジタル信号処理を行うための水平方向の信号サンプ
リング周波数によって生じる第２オーダの効果ほど妨害
的なものではない。図１ｆに示すように、第３高調波成
分を有する信号を基本周波数の３倍の周波数でサンプリ
ングする場合、ＤＣレベルシフトが生じ、このため、信
号の平均輝度値が変化してしまう。

【０００６】このようにこの種のビート周波数が発生す
る場合の実際の例を以下に示す。ＰＡＬ　ビデオ信号は
、４．４３ＭＨｚ　において望ましくないカラーサブキ
ャリアの残部を有し、斜めのパターンを形成する。この
パターンの第３高調波は１３．３ＭＨｚ　となる。ここ
で、この信号を１３．５ＭＨｚ　で水平方向にサンプリ
ングすると、結果的にビート周波数は２００ＫＨｚとな
る。カラーキャリアトレースがピクチャ全体に及ぶ場合
、ライン毎に１０周期のパターンを形成し、とても妨害
的なものとなる。

【０００７】ビデオ信号の周波数スペクトルが、サンプ
リング周波数の１／２に達するように、サンプリング周
波数を選択するので問題が生じる。このように選択する
ことは、最も経済的なことであり、しかも動作スピード
を最小にすることができる。したがって、サンプリング
周波数の１／３　の信号成分を、ビデオ信号スペクトル
の範囲内とすることができる。

【０００８】一般的に、この問題を解決するために、サ
ンプリング周波数を大きくし、ビデオ信号のスペクトル
がサンプリング周波数の１／３　以下となるようにして
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにす
ることは経済的な解決手段ではない。その理由は、例え
ば、フィールドメモリ又はフレームメモリの容量を５０
％大きくしなければならず、また回路がより高周波数で
動作しなければならないからである。本発明は特に、全
体的に高いサンプリング周波数を使用することに伴うコ
ストをかけることなく、上記ひづみを減少又は取り除く
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様による、
所定サンプリング周波数でサンプリングされるテレビジ
ョン信号サンプルを受信し、該サンプルを非線形処理手
段によって処理するテレビジョン信号処理装置は、アッ
プサンプリング手段を設け、前記受信されたテレビジョ
ンサンプルをアップサンプリングし、前記非線形処理手
段に供給されるよりも高い周波数の信号サンプルを供給
することを特徴としている。更に、ダウンサンプリング
手段を非線形処理手段に結合し、該非線形処理手段の出
力信号をダウンサンプリングし、所定サンプリング周波
数にしている。本発明の更に詳細な態様は、特許請求の
範囲の請求項１及び８に記述されている。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明を好適例につき詳
細に説明する。本発明により解決すべき問題の原因は、
図１を参照して上述した通りである。提案された解決手
段、すなわち、例えばファクタ２による局所的なアップ
サンプリングを直接実現するためには、周波数が標準ク
ロックの２倍であるセコンドクロック（ｓｅｃｏｎｄｌ
ｏｃｋ）を必要とする。また、ミディアンフィルタが通
常の周波数の２倍で動作しなければならない。このこと
を実現することは極めて困難である。したがって本発明
によれば、標準ミディアンフィルタを、それぞれ入力端
子１，２，３　を有するアップサンプリングユニット１
２，１４　及び１６と、２個のミディアンフィルタ１８
及び　２０　と、ダウンサンプリングユニット２２とで
置換する。ミディアンフィルタ１８が奇数サンプルを処
理し、ミディアンフィルタ２０が偶数サンプルを処理す
る。したがって、ミディアンフィルタ１８及び２０は、
それぞれ標準周波数、すなわち、慣用のサンプリング周
波数で動作する。２個のミディアンフィルタの出力端子
を、慣用の周波数で出力を供給するダウンサンプリング
段２２に結合させる。

【００１２】図３ａに、同一のアップサンプリングフィ
ルタ１２，１４　及び１６を更に詳細に示す。入力端子
３０を第１ディレイ３２に接続し、該第１ディレイ３２
を、共通点３６において第２ディレイ３４に接続する。 乗算器３８において１／４　のファクタで逓倍される入
力サンプルを、加算器４２で加算することによって、先
行サンプルすなわち乗算器４０において３／４　のファ
クタで逓倍される端子３６におけるサンプルと結合させ
、奇数出力サンプルを供給する。同様に、偶数サンプル
は、３／４　のファクタで逓倍される共通点３６におけ
るサンプルを、ディレイ３４の出力端子で２回ディレイ
され乗算器４４において１／４　のファクタで逓倍され
るサンプルに加算することによって得られる。この加算
は加算器４６で行われ、該加算器４６の出力端子に偶数
サンプルが生じる。このようにして端子３０の各入力毎
に、奇数出力及び偶数出力が作り出される。すなわち、
周波数が２倍となる。

【００１３】図２において、アップサンプリングフィル
タ１２，１４　及び１６の奇数出力が、奇数ミディアン
フィルタ１８の各入力端子に供給され、アップサンプリ
ングフィルタ１２，１４　及び１６の偶数出力を、偶数
ミディアンフィルタ２０の各入力端子に接続する。この
ようにして、フィルタ１８の出力とフィルタ２０の出力
との結合出力は、周波数が慣用の２倍である出力となる
。上記のように、フィルタ１８及び２０の出力は、ダウ
ンサンプリング段２２においてダウンサンプリングされ
る。

【００１４】図３ｂに示す好適ダウンサンプリング段は
、奇数値と偶数値とを平均化する段４８であり、段４８
の出力信号は、慣用サンプリング周波数のビデオ信号で
ある。

【００１５】上記のアップサンプリング段は簡単のため
簡略化しており、これ自体ではアーティファクトを十分
に抑制することができない場合がある。更に効果的なア
プローチは、”奇数”及び”偶数”サンプル列を供給す
るアップサンプリングフィルタを設計し、最も重要な周
波数（ここでは１／３　サンプリング周波数）において
フィルタの出力端子における第３高調波の振幅が同一で
あり、位相関係が１８０　度となるようにすることであ
る。信号が結合されると、ＦＳ／３の主周波数のアーテ
ィファクトが抑制される。

【００１６】以上のことを実現するのに必要な回路を以
下に示す。図４において、周波数ｆｓでサンプリングさ
れるビデオ信号が、端子ＩＮを介して段Ｈ１　及びＨ２
　にそれぞれ供給される。これらの段Ｈ１　及びＨ２　
の後段にそれぞれ非線形フィルタ１８及び２０を設ける
。これらの非線形フィルタをミディアンフィルタとする
こともできる。非線形フィルタ１８及び２０の出力は、
加算器２２ａ　によって加算され、その後、イコライザ
２２ｂ　に供給される。

【００１７】以下の条件に適合していなければならない
： １）非線形フィルタが抑制すべき高調波を発生する基準
周波数において、両通路の利得が等しくなければならな
い。 ２）２つの通路における非線形フィルタで発生する（ｆ
ｓ／ｉ）のｉ番目の高調波が、逆の位相で加算器に供給
されなければならない。 振幅が等しい場合：

【数１】｜Ｈ１　（ｆｓ／ｉ）｜＝Ｈ２　（ｆｓ／ｉ）
｜上記条件２）は、Ｈ１　とＨ２　とのディレイの差が
、周波数ｆｓ／ｉにおいてサンプルタイムの半分である
場合に適合する。このことは、周波数ｆｓ／ｉの信号が
、各入力端子間に１／２　Ｔｓａｍｐｌｅのディレイを
持たせて非線形フィルタに供給されることを意味してい
る。従って、非線形フィルタの出力端子に発生する高調
波のディレイ差も１／２　Ｔｓａｍｐｌｅである。抑制
すべき発生高調波ｉ＊（ｆｓ／ｉ）＝ｆｓの他方に対す
るディレイが１／２　Ｔｓａｍｐｌｅであるために、こ
れら２個のフィルタ出力は、ｆｓに対して逆位相である
。

【００１８】好適例の場合： Ｈ１（ｚ）　＝１ （すなわち、Ｈ１　に関連するディレイはない。）Ｈ２
（ｚ）　＝Ｋ（　１＋ｚ−１） （すべての周波数に対して、Ｈ２　のディレイはＴｓ／
２である。）Ｋは、高調波ｉが相殺される場合の

【数２
】 ｜Ｈ２　（ｆｓ／ｉ）｜＝Ｈ１　（ｆｓ／ｉ）｜≡１を
得るために使用されるパラメータである。

【００１９】最終的な回路を、図５に示す。ここでは、
奇数サンプルをオリジナルサンプルとしている。すなわ
ち、図２のアップサンプリング段１２，１４　及び１６
の入力端子１，２及び３を直接、図５の奇数ミディアン
フィルタの入力端子に接続する。ミディアンフィルタ２
０の入力は、係数が１，１のフィルタから得られる。す
なわち、偶数ミディアンフィルタ２０の各入力端子に供
給される前に、各加算段４６ａ，４６ｂ　及び４６ｃ　
において、そのままのサンプルと一度ディレイされたサ
ンプルとが各入力端子において加算される。フィルタ１
８の出力とフィルタ２０の出力とが、出力加算段２２ａ
　において加算される。

【００２０】コンピュータシュミレーションによって、
期待通りに第３高調波が完全に抑制されたことを確かめ
た。しかし、図４に示す回路の全利得は１ではなく、ま
た周波数特性もフラットではない。修正のため、図６に
示すイコライジングフィルタ２２ｂ　を、加算段２２ａ
　の出力端子に接続することもできる。図６に示すよう
に、イコラジングフィルタ２２ｂ　は、入力信号を２で
割算する除算器５０を具えている。この除算器５０の出
力は、加算段５２に供給される。この加算段５２の第２
入力端子を、出力信号を２で割算し、位相を１８０　度
推移させる第２除算器５６を介して、フィルタ出力端子
５４に接続する。加算回路５２の出力端子を１−サンプ
ルインターバルディレイ５８を介して出力端子５４に接
続する。この修正フィルタの特性は、（Ｈ１　＋Ｈ２　
）と逆の特性であり、このため、利得と位相の両方を補
償する。

【００２１】本発明を、ビデオ信号処理分野における特
定の例について説明した。処理に先行する局所的アップ
サンプリング、及びこれに後続するダウンサンプリング
を、エイリアス（ａｌｉａｓ　）がサンプリング周波数
と、例えば不完全なフィルタリングから生じる望ましく
ない信号成分との間のビートによって生じる多くの回路
に適用することができる。本発明はここに開示されてい
る実施例に限定されるものではなく、要旨を変更しない
範囲内で種々の変形又は変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】解決すべき問題点を説明するための波形図であ
る。

【図２】本発明によるアップサンプリング及びダウンサ
ンプリングを伴うミデイアンフィルタを示すブロック図
である。

【図３】（ａ）は、本発明に用いられるアップサンプリ
ングフィルタを示す略ブロック図であり、（ｂ）は、本
発明に用いられるダウンサンプリングフィルタを示す略
ブロック図である。

【図４】本発明による第２の例の原理を説明するための
ブロック図である。

【図５】本発明によるアップサンプリングフィルタの第
２の例を示す略ブロック図である。

【図６】周波数応答修正フィルタを示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１，２，３　　入力端子 １２，１４，１６　　アップサンプリング段１８，２０
　　ミデイアンフィルタ ２２　　ダウンサンプリング段 ２２ａ　　　加算器 ２２ｂ　　　イコライザ ３０，３６　　端子 ３２　　第１ディレイ ３４　　第２ディレイ ３８，４０，４４　　乗算器 ４２，４６　　加算器 ４６ａ　，４６ｂ　，４６ｃ　　　加算段５０，５６　
　除算器 ５２　　加算段 ５４　　フィルタ出力端子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定のサンプリング周波数でサンプリ
   ングされた信号サンプルを受信し、該信号サンプルを処
   理するための非線形処理手段を有し、これによって処理
   された出力サンプルを供給するための非線形信号処理装
   置において、前記受信された信号サンプルをアップサン
   プリングし、高周波数信号サンプルを供給するためのア
   ップサンプリング手段を設け、且つ前記高周波数信号サ
   ンプルを、該サンプルの処理を行うための非線形処理手
   段に供給するためのサンプル供給手段を設けることを特
   徴とする非線形信号処理装置。
2. 【請求項２】　　更に、ダウンサンプリング手段を前記
   非線形処理手段に結合し、前記処理された出力サンプル
   を所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングする
   ことを特徴とする請求項１に記載の非線形信号処理装置
   。
3. 【請求項３】　　前記高周波数を前記所定のサンプリン
   グ周波数の倍数Ｎとし、且つＮ−１個の付加的な非線形
   処理手段を設けることを特徴とする請求項１又は２に記
   載の非線形信号処理装置。
4. 【請求項４】　　各非線形処理手段が複数の入力端子を
   有し、且つ前記アップサンプリング手段が、数が前記複
   数の入力端子に対応する複数のディレイ素子を具えてい
   ることを特徴とする請求項３に記載の非線形信号処理装
   置。
5. 【請求項５】　　前記非線形処理手段をミデイアンフィ
   ルタとすることを特徴とする請求項１に記載の非線形信
   号処理装置。
6. 【請求項６】　　前記高周波数を、前記所定サンプリン
   グ周波数の２倍とし、且つ各ミデイアンフィルタが、第
   １入力端子、第２入力端子及び第３入力端子を有してい
   ることを特徴とする請求項５に記載の非線形信号処理装
   置。
7. 【請求項７】　　Ｎ＝２とし、且つ前記非線形フィルタ
   が、前記アップサンプリング手段によって供給される奇
   数サンプルと偶数サンプルとをそれぞれフィルタ処理す
   るための第１ミデイアンフィルタと第２ミデイアンフィ
   ルタとを具え、且つ前記第１ミデイアンフィルタの出力
   が、干渉周波数において前記第２ミデイアンフィルタの
   出力を相殺することを特徴とする請求項３に記載の非線
   形信号処理装置。
8. 【請求項８】　　所定サンプリング周波数の受信信号サ
   ンプルのシーケンシャルセットを非線形処理することに
   よって生じる少なくとも１個の望ましくない高調波を除
   去するための方法において、１セットの信号サンプル中
   の各信号サンプルを所定ディレイ時間だけディレイさせ
   、ディレイされた信号サンプルを供給し；各ディレイ信
   号サンプルを対応する信号サンプルと結合させ、結合信
   号サンプルを供給し；前記受信信号サンプルのシーケン
   シャルセットを非線形処理し、前記望ましくない高調波
   を有する第１処理出力信号を供給し；前記受信信号サン
   プルセットの処理とは独立に、結合信号サンプルセット
   を非線形処理し、前記第１処理出力信号中の前記望まし
   くない高調波と同一振幅、逆位相の前記望ましくない高
   調波を有する第２処理出力信号を供給し；且つ更に、前
   記第１処理出力信号と前記第２処理出力信号とを結合さ
   せ、望ましくない高調波を有していない最終的な出力信
   号を形成することを特徴とする高調波除去方法。