JPH07143363A - 雑音低減回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質劣化を起こす事なく、雑音低減性能を向
上させた雑音低減回路を提供する事を目的とする。 【構成】 入力信号と遅延信号との差分をとる差分回路
6aと、差分回路6aの出力を複数の周波数帯域に分割する
アダマール変換回路２と、アダマール変換回路２出力に
非線形処理を行う非線形回路３と、非線形回路３の出力
を元の時間領域の信号に復元する逆アダマール変換回路
４と、逆アダマール変換回路４の出力を減衰させる乗算
回路７と、入力信号と乗算回路７の出力との差分をと
り、フレームメモリ１に入力し、かつ出力テレビジョン
信号として出力する差分回路6bと、差分回路6aの出力か
ら一定の画素ブロック内の平均値を検出し、非線形回路
３の非線形処理を制御する平均値検出回路５とを有する
構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンプル値伝送されたテ
レビジョン信号の雑音を低減する雑音低減回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のサンプル値伝送の代表的な方式と
して、ＭＵＳＥ(MULTIPLE SUBNYQUISTSAMPLING ENCODIN
G)方式がある。従って、サンプル値伝送されたテレビジ
ョン信号の雑音を低減する装置としては、既に商品化さ
れているハイビジョン受信機に導入されている雑音低減
回路がある。ここでは、ハイビジョン受信機で実際に使
用されている回路を例にとって動作を説明する。

【０００３】図４において、１はフレームメモリ、３は
非線形回路、６は差分回路である。サンプル値ハイビジ
ョン放送では、テレビジョン信号は最終的にはフレーム
間でサブサンプリングされて、サンプル値として伝送さ
れる。従って、ハイビジョン受信機では、入力されたテ
レビジョン信号を再びサンプリングして、サンプル値に
戻し、フレームメモリ１を用いて内挿を行わなければな
らない。このフレームメモリ１を使用して、入力された
テレビジョン信号とフレームメモリ１との差分をとる事
により、入力テレビジョン信号に含まれている雑音を抽
出する事が出来る。

【０００４】すなわち、入力テレビジョン信号が完全な
静止画であった場合には、差分回路６の出力には入力テ
レビジョン信号の１フレーム間で相関のない雑音のみが
現れるからである。ところが、実際には入力テレビジョ
ン信号は完全な静止画から動画まで存在し、従って差分
として得られる信号には雑音のみでなく、同じく１フレ
ーム間で相関のない動き信号も現れる。雑音に関して
は、帰還させて入力テレビジョン信号から差し引く事に
より低減出来るので、帰還量を増やす方が雑音がより低
減出来る事になる。

【０００５】一方、入力テレビジョン信号は一般的には
動画であり、差分回路６の出力は雑音のみでなく動き信
号も現れる。この動き信号も雑音と同様に帰還されるの
で、入力テレビジョン信号を劣化させることになる。す
なわち、回路構成が巡回型になっているために残像とい
う現象が発生する。また、テレビジョン信号自身を差し
引く事により解像度が劣化し、いわゆるボケが発生す
る。これらの画質劣化を抑えるために、非線形回路３に
より差分信号の大きさに応じて帰還量を可変にする。

【０００６】差分信号が小さい場合には、入力テレビジ
ョン信号は主に静止画であり、従って含まれているのは
主に雑音であるとして帰還量を多くする。反対に、差分
信号が大きい場合には動きが大きいとして上記画質劣化
を抑えるために帰還量を少なくする。これらの帰還量の
制御は、例えば図５に示すような処理がある。いずれに
しても、差分信号入力が大きくなれば一定レベルまでは
非線形回路の出力も増加するが、一定レベル以上では帰
還量を少なくするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の構
成では、動き信号に対する残像、解像度劣化という画質
劣化を抑えるために十分な帰還量を得る事が出来ず、結
果として雑音低減が不十分であった。これらを解決する
ためには入力されたテレビジョン信号からいかに雑音と
動き信号を分離出来るかが大きな課題となる。

【０００８】本発明はかかる点に鑑み、画質劣化を起こ
す事なく、雑音低減性能を向上させる雑音低減回路を提
供する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため第
１の発明は、サンプル値伝送によるテレビジョン方式に
おいて、入力されたテレビジョン信号を１フレーム遅延
する遅延手段と、前記入力テレビジョン信号と前記遅延
手段の出力との差分をとる第１の差分手段と、前記第１
の差分手段の出力を複数の周波数帯域に分割する周波数
変換手段と、前記周波数変換手段の出力に非線形処理を
行う非線形処理手段と、前記非線形処理手段の出力を元
の時間領域の信号に復元する逆周波数変換回路と、前記
逆周波数変換手段の出力を減衰させる減衰手段と、前記
入力テレビジョン信号と前記減衰手段の出力との差分を
とり、一方は前記フレームメモリに入力し、もう一方は
出力テレビジョン信号として出力する第２の差分手段
と、前記第１の差分手段の出力から一定の画素ブロック
内の平均値を検出し、前記非線形処理手段の非線形処理
を制御する平均値検出手段とを有する構成である。

【００１０】第２の発明は、サンプル値伝送によるテレ
ビジョン方式において、入力されたテレビジョン信号を
１フレーム遅延する遅延手段と、前記入力テレビジョン
信号と前記遅延手段の出力との差分をとる第１の差分手
段と、前記第１の差分手段の出力を複数の周波数帯域に
分割する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力
に非線形処理を行う非線形処理手段と、前記非線形処理
手段の出力を元の時間領域の信号に復元する逆周波数変
換回路と、前記逆周波数変換手段の出力を減衰させる減
衰手段と、前記入力テレビジョン信号と前記減衰手段の
出力との差分をとり、一方は前記フレームメモリに入力
し、もう一方は出力テレビジョン信号として出力する第
２の差分手段と、前記周波数変換手段の出力から一定の
画素ブロック内の分散を検出し、前記非線形処理手段の
非線形処理を制御する分散検出手段とを有する構成であ
る。

【００１１】第３の発明は、サンプル値伝送によるテレ
ビジョン方式において、入力されたテレビジョン信号を
１フレーム遅延する遅延手段と、前記入力テレビジョン
信号と前記遅延手段の出力との差分をとる第１の差分手
段と、前記第１の差分手段の出力を複数の周波数帯域に
分割する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力
に非線形処理を行う非線形処理手段と、前記非線形処理
手段の出力を元の時間領域の信号に復元する逆周波数変
換回路と、前記逆周波数変換手段の出力を減衰させる減
衰手段と、前記入力テレビジョン信号と前記減衰手段の
出力との差分をとり、一方は前記フレームメモリに入力
し、もう一方は出力テレビジョン信号として出力する第
２の差分手段と、前記入力テレビジョン信号からＳ／Ｎ
を検出し、前記非線形処理手段の非線形処理を制御する
平均値検出手段とを有する構成である。

【００１２】

【作用】第１の発明は前記した構成により、入力された
テレビジョン信号の１フレーム間の差分信号を複数の周
波数帯域に分割し、周波数帯域毎に雑音と動き信号を分
離するための非線形処理を行い、これを差分信号の一定
画素ブロック毎の平均値を検出して、大きさにより制御
する事により、分離の最適化を行って画質劣化を抑え、
かつ十分な雑音低減を行なう。

【００１３】第２の発明は前記した構成により、入力さ
れたテレビジョン信号の１フレーム間の差分信号を複数
の周波数帯域に分割し、周波数帯域毎に雑音と動き信号
を分離するための非線形処理を行い、これを周波数帯域
に分割された信号の分散を求める事により、雑音と信号
の識別を行い、非線形処理を制御する事により画質劣化
を抑え、かつ十分な雑音低減を行なう。

【００１４】第３の発明は前記した構成により、入力さ
れたテレビジョン信号の１フレーム間の差分信号を複数
の周波数帯域に分割し、周波数帯域毎に雑音と動き信号
を分離するための非線形処理を行い、この非線形処理の
制御を入力テレビジョン信号から検出したＳ／Ｎ検出結
果により制御する事で、雑音と信号の識別を行い、非線
形処理を制御する事により画質劣化を抑え、かつ十分な
雑音低減を行なう。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例
における雑音低減回路の回路構成図である。

【００１６】図１において、１はフレームメモリ、２は
アダマール変換回路、３は非線形回路、４は逆アダマー
ル変換回路、５は平均値検出回路、６ａは第１の差分手
段としての差分回路、６ｂは第２の差分手段としての差
分回路、７は乗算器である。

【００１７】以上のように構成された雑音低減回路につ
いて、以下動作を説明する。まず、入力されたテレビジ
ョン信号は、フレームメモリ１で１フレーム遅延された
信号と差分回路６で差分演算が行われる。差分回路６の
出力は、アダマール変換回路２により複数の周波数領域
に帯域分割される。アダマール変換の行列の取り方によ
り分割される帯域を可変にする事が出来る。

【００１８】ここでは、４×２次のアダマール変換を行
う場合について説明をする。４×２次の場合には、４×
２の画素についてアダマール変換を行い、結果として４
×２の周波数帯域に分割、変換される。個々の帯域は入
力された差分信号の直流成分から高域成分を表してい
る。雑音は、一般に熱雑音とした場合には周波数によら
ず信号帯域内に一定レベルで分布するので、アダマール
変換された雑音は各帯域に均等に分割されて１／８にな
る。帯域に分割された信号そのものは、その周波数に応
じて分割される。

【００１９】非線形回路３では、例えば図５（ａ）に示
したようなリミッタで構成する事が出来る。信号レベル
が小さい場合には、雑音が主であるから入力−出力特性
を線形にして雑音を十分に帰還するようにする。信号レ
ベルが大きい場合には、信号の動き成分であるとしてリ
ミット処理をして、帰還されて残像、解像度劣化のよう
な画質劣化を起こさないようにする。４×２の周波数帯
域に分割することにより、雑音と信号との分離、言い替
えれば信号から雑音の抽出精度を８倍に改善する事が出
来る。

【００２０】差分信号から非線形回路３により抽出され
た雑音は逆アダマール変換回路４で実時間の信号に戻さ
れる。乗算器７で帰還係数を乗じた後、差分回路６で入
力テレビジョン信号から差分され、雑音低減された信号
として出力される。この回路構成では、非線形回路３の
リミッタの設定が一番重要となる。なぜならば、差分信
号はあくまで雑音と信号の動き成分の両方から成り、信
号自身としては識別出来ないからである。従って、リミ
ッタの設定を誤れば信号も併せて劣化させてしまうし、
信号の劣化を考えると本来の雑音低減性能を低下させて
しまうことになる。

【００２１】本実施例では、差分信号のアダマール変換
前の４×２の画素ブロックからブロック内の平均値を検
出して、この結果に基づいてリミッタの処理を、雑音が
最適に抽出出来るように差分信号に応じて適応的に制御
する。すなわち、リミッタが固定の特性であればテレビ
ジョン信号の内容により上記の観点から、必ずしも最適
な雑音低減とはならない。平均値を画素ブロック毎に求
める事により、動き量の少ない絵柄の時はリミッタの線
形処理領域を拡大し、帰還量を大きくし雑音改善性能を
改善する。一方、動き量が多い絵柄の場合には線形処理
領域を縮小し、画質劣化を抑える。

【００２２】こうする事により、テレビジョン信号の動
き量に応じて最適な雑音低減が可能となる。平均値検出
回路５は、例えば、画素ブロック内の全画素の絶対値平
均をとる事により実現されるが、これに限定されるもの
ではない。

【００２３】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図２は本発明の第２の実施
例における雑音低減回路の回路構成図である。

【００２４】図２において、８は分散検出回路である。
複数の周波数帯域に分割し、非線形回路３で各帯域毎に
雑音と信号を分離するように非線形処理を行うのは第１
の実施例と同じである。アダマール変換前の変換画素ブ
ロックの全画素の分散を算出する事により、雑音と信号
との識別精度を改善する。雑音は相関がないので、雑音
のみの場合には各帯域に均等に分割されるので分散は小
さい。逆に、本来の信号では周波数成分が偏るので分散
は大きくなる。この分散の結果を用いて、非線形回路３
のリミッタの線形処理領域を最適に制御する事が出来
る。非線形処理の内容は第１の実施例と同じである。

【００２５】以上のように第２の実施例によれば、入力
テレビジョン信号の１フレーム間の差分信号を複数の周
波数帯域に分割し、周波数帯域毎に雑音と動き信号を分
離するための非線形処理を行い、これを周波数帯域に分
割された信号の分散を求める事により、雑音と信号の識
別を行い、非線形処理を制御する事により画質劣化を抑
え、かつ十分な雑音低減を実現することができる。

【００２６】次に、本発明の第３の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図３は本発明の第３の実施
例における雑音低減回路の回路構成図である。

【００２７】図３において、９はＳ／Ｎ検出回路であ
る。複数の周波数帯域に分割し、非線形回路３で各帯域
毎に雑音と信号を分離するように非線形処理を行うのは
第１の実施例と同じである。非線形回路３では、リミッ
タの設定が重要である事は第１、第２の実施例と同様で
あるが、差分信号自身から雑音と信号を分離する場合
に、入力テレビジョン信号の中で映像信号に依存せず
に、雑音低減以前にＳ／Ｎを得る事が出来れば、非線形
回路３でのリミッタをより的確に設定する事が出来る。
例えば、ＭＵＳＥ方式ではクランプ信号をこの目的に使
う事が出来る。

【００２８】以上のように第３の実施例によれば、入力
されたテレビジョン信号の１フレーム間の差分信号を複
数の周波数帯域に分割し、周波数帯域毎に雑音と動き信
号を分離するための非線形処理を行い、この非線形処理
の制御を入力テレビジョン信号から検出したＳ／Ｎ検出
結果により制御する事で、雑音と信号の識別を行い、非
線形処理を制御する事により画質劣化を抑え、かつ十分
な雑音低減を実現することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の雑音低減では、雑音低減性能を上げようとした場合
に残像、解像度劣化という画質劣化を生じるために雑音
低減性能を十分得る事が出来なかったが、複数の周波数
帯域に分割し、非線形処理を行って雑音を抽出する事に
より、画質劣化を抑えて、雑音低減性能を確保出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における雑音低減回路の
回路構成図

【図２】本発明の第２の実施例における雑音低減回路の
回路構成図

【図３】本発明の第３の実施例における雑音低減回路の
回路構成図

【図４】従来の雑音低減回路の回路構成図

【図５】非線形回路のリミッタの入出力特性図

【符号の説明】

１ フレームメモリ ２ アダマール変換回路 ３ 非線形回路 ４ 逆アダマール変換回路 ５ 平均値検出回路 ６ 差分回路 ７ 乗算回路 ８ 分散検出回路 ９ Ｓ／Ｎ検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプル値伝送によるテレビジョン方式に
   おいて、入力されたテレビジョン信号を１フレーム遅延
   する遅延手段と、前記入力テレビジョン信号と前記遅延
   手段の出力との差分をとる第１の差分手段と、前記第１
   の差分手段の出力を複数の周波数帯域に分割する周波数
   変換手段と、前記周波数変換手段の出力に非線形処理を
   行う非線形処理手段と、前記非線形処理手段の出力を元
   の時間領域の信号に復元する逆周波数変換回路と、前記
   逆周波数変換手段の出力を減衰させる減衰手段と、前記
   入力テレビジョン信号と前記減衰手段の出力との差分を
   とり、一方は前記フレームメモリに入力し、もう一方は
   出力テレビジョン信号として出力する第２の差分手段
   と、前記第１の差分手段の出力から一定の画素ブロック
   内の平均値を検出し、前記非線形処理手段の非線形処理
   を制御する平均値検出手段とを有する事を特徴とする雑
   音低減回路。
2. 【請求項２】サンプル値伝送によるテレビジョン方式に
   おいて、入力されたテレビジョン信号を１フレーム遅延
   する遅延手段と、前記入力テレビジョン信号と前記遅延
   手段の出力との差分をとる第１の差分手段と、前記差分
   手段の出力を複数の周波数帯域に分割する周波数変換手
   段と、前記周波数変換手段の出力に非線形処理を行う非
   線形処理手段と、前記非線形処理手段の出力を元の時間
   領域の信号に復元する逆周波数変換回路と、前記逆周波
   数変換手段の出力を減衰させる減衰手段と、前記入力テ
   レビジョン信号と前記減衰手段の出力との差分をとり、
   一方は前記フレームメモリに入力し、もう一方は出力テ
   レビジョン信号として出力する第２の差分手段と、前記
   周波数変換手段の出力から一定の画素ブロック内の分散
   を検出し、前記非線形処理手段の非線形処理を制御する
   分散検出手段とを有する事を特徴とする雑音低減回路。
3. 【請求項３】サンプル値伝送によるテレビジョン方式に
   おいて、入力されたテレビジョン信号を１フレーム遅延
   する遅延手段と、前記入力テレビジョン信号と前記遅延
   手段の出力との差分をとる第１の差分手段と、前記差分
   手段の出力を複数の周波数帯域に分割する周波数変換手
   段と、前記周波数変換手段の出力に非線形処理を行う非
   線形処理手段と、前記非線形処理手段の出力を元の時間
   領域の信号に復元する逆周波数変換回路と、前記逆周波
   数変換手段の出力を減衰させる減衰手段と、前記入力テ
   レビジョン信号と前記減衰手段の出力との差分をとり、
   一方は前記フレームメモリに入力し、もう一方は出力テ
   レビジョン信号として出力する第２の差分手段と、前記
   入力テレビジョン信号からＳ／Ｎを検出し、前記非線形
   処理手段の非線形処理を制御する平均値検出手段とを有
   する事を特徴とする雑音低減回路。