JPH04346510A - フィルタ装置 - 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】本発明は高域周波数成分の除去あ
るいは再標本化を行う低域通過型のフィルタ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から高域周波数成分の除去あるいは
標本化された信号の再標本化を目的として低域通過型フ
ィルタが用いられている。このような場合、フィルタの
カットオフ点において減衰量が急峻に変化する、いいか
えれば、ロールオフ率の小さな低域通過型フィルタを用
いればカットオフ点以下の信号成分をより多く取り出す
ことが可能となる。しかし、その一方でロールオフ率が
小さくなるとリンギング妨害が増加する。例えば図８（
ａ）に示すようなステップ信号に対してロールオフ率の
小さな低域通過型フィルタを施すと図８（ｂ）のような
信号となる。

【０００３】そのため従来、特に画像信号に対して適用
する場合には減衰特性のなだらかな、即ちロールオフ率
の大きな低域通過型フィルタを用いる方式が多用されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
ロールオフ率の大きな低域通過型フィルタを用いるため
に利用可能な信号帯域を十分に利用できないという欠点
があった。本発明の目的はこのような従来方式の欠点を
除去あるいは緩和せしめ、ロールオフ率の小さな低域通
過型フィルタを用いてもリンギング妨害の発生が抑制さ
れるフィルタ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のフィルタ装
置は、高域周波数成分の除去あるいは再標本化を行う低
域通過型のフィルタ装置において、入力信号のレベル変
化を検出してレベル変化の大きな部分に対して予め波形
整形を施した後に所望の通過帯域特性を有する低域通過
型フィルタを施すものである。

【０００６】また、第２の発明のフィルタ装置は、再標
本化を行う低域通過型のフィルタ装置において、入力信
号に対して低域通過型フィルタを施して再標本化信号と
し、この再標本化信号の標本値を少なくとも近傍に位置
する前記入力信号の標本値を用いて補正し、補正された
再標本化信号を出力とするものである。

【０００７】

【作用】第１の発明では、前置フィルタ回路により入力
信号のレベル変化を検出してレベル変化が大きな部分に
対して波形整形を施した後、波形整形された信号に対し
てロールオフ率の小さな低域通過型フィルタを施す。即
ち、例えば図６（ａ）に示すようなレベル変化が大きな
ステップ信号が入力された場合、レベルが急激に変化し
ている部分に対して前置フィルタ回路によりまず波形整
形を施して図６（ｂ）に示されるような波形とする。そ
の後、ロールオフ率の小さな低域通過型フィルタを施せ
ば図６（ｃ）に示すように大きなリンギングを発生する
ことが無くなる。

【０００８】例えば画像信号に対してこの第１の発明の
フィルタ装置を適用することで、レベル変化の大きな部
分の目立ち易いリンギングの発生を抑え、レベル変化の
小さな部分の解像度を必要以上に落とさない出力信号を
得ることが可能となる。

【０００９】第２の発明では、標本化された入力信号に
対してロールオフ率の小さな低域通過型フィルタを施し
て再標本化信号とした後、補正回路においてこの再標本
化信号の標本値をその近傍に位置する入力信号の標本値
を用いて補正する。例えば図７に示すような標本化され
た信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓ６が入力された場合に、隣合
う標本点間の中心位置で各々再標本化する場合を考える
。まずロールオフ率の小さな低域通過型フィルタにより
再標本化信号Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆ５を求める。次に、再
標本化信号に対して補正回路により補正を加える。例え
ば再標本化点Ｆ４に注目し、再標本化信号Ｆ４とその近
傍に位置する入力信号Ｓ４，Ｓ５とを比較して、Ｓ４と
Ｓ５のうち大きな方より大きくなく、Ｓ４とＳ５のうち
小さな方より小さくない範囲に再標本化信号Ｆ４の信号
レベルを補正する。図７の場合には、Ｓ４とＳ５が等し
いためＦ４はＳ４，Ｓ５と同じ値に補正される。この第
２の発明による補正を加えることで再標本化信号から入
力信号に存在しないリンギングを除去することが可能と
なる。なお、上述の例でＦ４の値を完全にＳ４，Ｓ５の
値と一致させる必要は必ずしも無く、ある程度小さくす
る程度でもよい。

【００１０】また、第２の発明において補正回路が再標
本化信号に補正を加える際に、入力信号のレベル変化を
検出してその変化の大きな部分ほど補正の度合を大きく
してもよい。一般にある一定区間内でのレベル変化が大
きな部分ほどリンギングは大きくなって目立ち易くなる
。従って、レベル変化の大きな部分ほど補正の度合を大
きくすることで、レベル変化の小さな部分で不必要な補
正を施すことを防ぐことが可能となる。

【００１１】さらに、第２の発明において補正回路が再
標本化信号に補正を加える際に、再標本化信号の標本値
とその近傍に位置する入力信号の標本値の平均値との差
分を検出して、差分の大きな部分ほど補正の度合を大き
くしてもよい。即ち、再標本化された信号が入力信号か
ら大きくずれているほど大きな補正を施すことで、リン
ギングの目立たない部分で不必要な補正を施すことを防
ぐことが可能となる。

【００１２】

【実施例】次に図１から図５を参照して本発明の実施例
について説明する。これら実施例で用いる各フィルタ回
路は一例として１次元の低域通過型フィルタであるとし
、又、入力信号は標本化されているものとする。

【００１３】まず第１の発明の実施例について説明する
。

【００１４】図１は第１の発明の一実施例の基本構成を
示すブロック図である。

【００１５】図１の実施例において、入力信号５０は前
置フィルタ回路１００を構成する制御信号発生回路１お
よび波形整形回路２に入力される。制御信号発生回路１
においては、入力信号５０のレベル変化を検出し、波形
整形の度合を調整するための制御信号５１を発生する。 波形整形回路２では入力信号５０に対してロールオフ率
の大きな低減通過型フィルタを施すことで入力信号５０
を波形整形し、波形整形された信号と入力信号５０とを
制御信号５１の値によって重み付け加算することで整形
信号５２を出力する。フィルタ回路３では整形信号５２
に対して公知技術を用いてロールオフ率の小さな低域通
過型フィルタを施し、信号５３を出力する。信号５３は
フィルタ回路３によって所望の信号帯域が除去され、か
つ波形整形回路２によってリンギングの目立たない信号
となっている。

【００１６】図２に前置フィルタ回路１００の具体的な
構成例を示す。

【００１７】前置フィルタ回路１００において、入力信
号５０はまず遅延回路Ｄ１に入力され、遅延回路Ｄ１の
出力信号６０は遅延回路Ｄ２に入力される。ここで、遅
延回路Ｄ１およびＤ２は１標本化間隔分の期間Ｔだけ信
号を遅延させる回路である。次に入力信号５０と１標本
化期間Ｔだけ遅延した信号６０との差分６２、および１
標本化間隔Ｔだけ遅延した信号６０と２標本化間隔２Ｔ
だけ遅延した信号６１との差分６３が求められる。差分
６２および６３は各々絶対値回路８，９で絶対値６４，
６５に変換され、さらに最大値回路１０において絶対値
６４，６５のうち大きな方が選択されて最大値信号６６
が求められる。この最大値信号６６を注目する標本点前
後での信号レベルの変化量とする。最大値信号６６は乗
数発生回路１１において波形整形の度合いを表す重み付
け信号６７，６８に変換される。重み付け信号６７と６
８との和は常に１とし、最大値信号６６が大きい部分で
は重み付け信号６８が１で重み付け信号６７が０、最大
値信号６６が小さい部分では重み付け信号６８が０で重
み付け信号６７が１となるようにする。重み付け信号は
最大値信号６６の値によって連続的に変化するようにし
ておく。以上が図１の制御信号発生回路１に相当する部
分であり、重み付け信号６７，６８が図１の制御信号５
１に相当する。

【００１８】次に波形整形回路２に相当する部分につい
て説明する。入力信号５０はフィルタ回路１２および遅
延回路１３に入力される。フィルタ回路１２においては
公知技術を用いてロールオフ率の大きな低減通過型フィ
ルタが入力信号５０に対して施され信号６９となる。遅
延回路１３においてはフィルタ回路１２においてフィル
タ処理を施すのに必要な時間だけ入力信号５０を遅延さ
せ、信号７０として出力する。乗算器Ｍ１において信号
６９と重み付け信号６８とを乗算し、乗算器Ｍ２におい
て信号７０と重み付け信号６７とを乗算し、各乗算結果
を加算することで整形信号５２を出力する。

【００１９】なお、上述の実施例では前置フィルタ回路
１００において波形整形の度合を重み付け加算によって
実現しているが、フィルタ回路１２におけるフィルタ係
数を変化させることによって実現しても同じ効果が得ら
れる。その場合には遅延回路１３、乗算器Ｍ１，Ｍ２、
乗数発生回路１１が不要となり、代わりにフィルタ回路
１２のフィルタ係数を最大値信号６６に従って発生する
ための回路を設ける。

【００２０】また、上述の実施例の制御信号発生回路１
では単に前後の標本点の信号レベルの変化量によって制
御信号５１を発生しているが、信号レベルの変化の仕方
によって制御信号５１を変化させてもよい。

【００２１】第１の発明のフィルタ装置によって帯域制
限された画像信号を表示装置に表示する際には、信号レ
ベル変化の大きな部分ほど高域周波数成分の強調を行う
ようにすることで、レベル変化の大きな部分での画像の
ぼけを少なくすることが可能である。

【００２２】次に第２の発明の実施例について説明する
。

【００２３】図３は第２の発明の一実施例の基本構成を
示すブロック図である。

【００２４】図３の実施例において、入力信号５０はフ
ィルタ回路３および遅延回路４に入力される。フィルタ
回路３は図１のフィルタ回路３と全く同じ構成で実現さ
れるものであり、ロールオフ率の小さな低域通過型のフ
ィルタ回路である。遅延回路４ではフィルタ回路３にお
いてフィルタ処理を施すのに必要な時間だけ入力信号５
０を遅延させ、信号５４として出力する。信号５４とフ
ィルタ回路３の出力である再標本化信号５５とは補正回
路５に入力され、信号５４の値を用いて再標本化信号５
５に補正が加えられる。

【００２５】図３の基本構成のより具体的な構成例を図
４に示す。図４の構成において、遅延回路Ｄ３，Ｄ４，
Ｄ５および乗算器Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６および加算器
によって構成されている部分が図３のフィルタ回路３に
相当する。図３の遅延回路４はフィルタ回路の遅延回路
Ｄ３，Ｄ４と共用している。大小判定回路１４およびリ
ミット回路１５が図３の補正回路５に相当する。

【００２６】まず遅延回路Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５によって各
々入力信号５０を１標本化期間Ｔ，２標本化期間２Ｔ，
３標本化期間３Ｔ遅延させた信号７１，７２，７３を作
る。乗算器Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６において各々信号５
０，７１，７２，７３に対してフィルタ係数が乗算され
てその総和を求めることで再標本化信号５５が得られる
。この構成の場合フィルタタップ数は４であるが、タッ
プ数を多くとる場合にも同様の構成で実現される。図７
を用いて説明すれば入力信号５０が信号Ｓ１，Ｓ２，…
，Ｓ６であり、再標本化信号５５が信号Ｆ１，Ｆ２，…
，Ｆ５である。ただし、図７で示した再標本化信号５５
の波形はフィルタタップ数が４より大きな場合に表れる
波形の一例である。

【００２７】遅延回路Ｄ３，Ｄ４によって遅延された信
号７１，７２は大小判定回路１４に入力される。大小判
定回路１４では、信号７１と７２とのうち大きな方を信
号７５、小さな方を信号７６として出力する。信号７５
，７６および再標本化信号５５はリミット回路１５に入
力され、再標本化信号５５は信号７５と７６とではさま
れる範囲の信号レベルを持つように補正されて補正信号
５６となる。図７において、例えば信号５０，７１，７
２，７３が各々Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６となっている時
には再標本化信号５５はＦ４となる。この時、信号７５
はＳ４、信号７６はＳ５となる。図７ではたまたまＳ４
とＳ５とが等しくなっているため、Ｆ４はＳ４，Ｓ５と
同じ値に補正されることになる。以上の処理により再標
本化信号５５に含まれるリンギングが除去される。なお
、リミット回路１５における補正としてＦ４の値を完全
にＳ４，Ｓ５の値と一致させる必要は必ずしも無く、あ
る程度小さくする程度でよい。

【００２８】第２の発明のフィルタ装置は図５に示す構
成によっても実現することができる。図５の実施例は図
３を用いて説明した実施例に制御信号発生回路６を付加
し、制御信号５７によって補正回路７を制御する構成と
なっている。

【００２９】図５の実施例において、入力信号５０はフ
ィルタ回路３，遅延回路４および制御信号発生回路６に
入力される。フィルタ回路３および遅延回路４の構成は
図３を用いて説明した実施例でのそれらの構成と全く同
じであり、各々再標本化信号５５，信号５４を出力する
。制御信号発生回路６においては、図１の制御信号発生
回路１と同様にして再標本化前後の信号レベルの変化量
を検出し、その変化量に応じた２つの重み付け値を制御
信号５７として発生する。信号５４，再標本化信号５５
および制御信号５７が補正回路７に入力され、図３の補
正回路５と同じ構成によって補正された再標本化信号を
生成し、この補正された再標本化信号とフィルタ回路３
からの再標本化信号５５とを制御信号５７に基づいて重
み付け加算した信号を補正信号５８として出力する。

【００３０】なお、補正信号５８を制御信号５７に基づ
いた重み付け加算によって求めるのではなく、再標本化
信号５５をリミット回路１５（図４参照）で補正する際
にその補正の度合を制御信号５７に応じて変化させるこ
とで求める構成としてもよい。

【００３１】また、制御信号５７を発生させる際に、信
号レベルの変化量を用いるだけではなく信号レベルの変
化の仕方をも用いて発生させてもよいし、再標本化信号
５５とその近傍の入力信号５０の標本値の平均値との差
分を用いて発生させてもよい。

【００３２】なお、上述の各実施例で用いたフィルタ回
路は１次元フィルタであるが、２次元以上のフィルタ回
路であっても同じ効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ールオフ率の小さな低域通過型フィルタを用いた場合で
もリンギング妨害の発生を抑制することが可能なフィル
タ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例の基本構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１の実施例における前置フィルタ回路１００
の構成を示すブロック図である。

【図３】第２の発明の一実施例の基本構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３の実施例の具体的な構成を示すブロック図
である。

【図５】第２の発明の他の実施例の基本構成を示すブロ
ック図である。

【図６】第１の発明のフィルタ装置における信号波形を
示す図である。

【図７】第２の発明のフィルタ装置における信号波形を
示す図である。

【図８】従来技術のフィルタ装置における信号波形を示
す図である。

【符号の説明】

１，６　　　　制御信号発生回路 ２　　　　波形整形回路 ３，１２　　　　フィルタ回路 ４，１３，Ｄ１〜Ｄ５　　　　遅延回路５，７　　　　
補正回路 ８，９　　　　絶対値回路 １０　　　　最大値回路 １１　　　　乗数発生回路 １４　　　　大小判定回路 １５　　　　リミット回路 １００　　　　前置フィルタ回路 Ｍ１〜Ｍ６　　　　乗算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高域周波数成分の除去あるいは再標本
   化を行う低域通過型のフィルタ装置において、入力信号
   のレベル変化を検出してレベル変化の大きな部分に対し
   て予め波形整形を施した後に所望の通過帯域特性を有す
   る低域通過型フィルタを施すことを特徴とするフィルタ
   装置。
2. 【請求項２】　　再標本化を行う低域通過型のフィルタ
   装置において、入力信号に対して低域通過型フィルタを
   施して再標本化信号とし、この再標本化信号の標本値を
   少なくとも近傍に位置する前記入力信号の標本値を用い
   て補正し、補正された再標本化信号を出力することを特
   徴とするフィルタ装置。