(57)【要約】【課題】ビデオ信号処理に効果的な自動利得制御。【解決手段】回路内の自動利得制御（ＡＧＣ）のための方法およびシステムが開示される。開示された方法およびシステムは、ビデオ・アプリケーションに適した、正確で高速に収束する自動利得制御を提供する。開示された本発明の好ましい実施例に従って、信号振幅制御方法は、利得アンダーフローまたはオーバーフローに応答する。新しい微細利得制御値が外挿され、新しい粗利得制御値が決定される。あらかじめ選択された出力振幅範囲内に出力信号を生成するため、新しい微細利得制御値および新しい粗利得制御値がその信号に適用される。【選択図】図３
2004242301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗アナログ利得および微細デジタル利得の積として表すことのできる総合利得を有するシステムで用いる信号振幅制御方法であって、この方法は、
所望の総合利得値を決定するために入力ビデオ信号をモニターし、
１である一次フィルタ係数を、および第１の粗利得制御値を用いて、第１の微細利得制御値を決定し、
所望の範囲を超えるアンダーフローおよびオーバーフローについて、第１の微細利得制御値をモニターし、
アンダーフローまたはオーバーフローが起きない場合、第２の粗利得制御値として第１の粗利得制御値を、および１よりも小さいフィルタ係数を用いて、第２の微細利得制御値を決定し、
アンダーフローまたはオーバーフローが起きる場合、第１の微細利得制御値および第１の粗利得制御値を用いて、第２の粗利得制御値を決定し、
第２の粗利得制御値を用いて、第２の微細利得制御値を決定し、
あらかじめ選択された出力振幅範囲内に出力信号を生成するため、第２の粗利得値および第２の微細利得制御値を用いて、入力信号を補償するための第２の総合利得値を決定する
工程を含む方法。
【請求項２】
請求項１に従った信号振幅制御方法であって、第２の総合利得値が、第２の粗利得値および第２の微細利得制御値の積を含む方法。
【請求項３】
請求項１に従った信号振幅制御方法であって、計算間隔が入力信号のライン・レートよりも大きい方法。
【請求項４】
請求項１に従った信号振幅制御方法であって、計算間隔が入力信号のフレーム・レートに等しい方法。
【請求項５】
請求項１に従った信号振幅制御方法であって、計算間隔が入力信号のフレーム・レートよりも大きい方法。
【請求項６】
請求項１に従った信号振幅制御方法であって、ここで、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程が、
第１の微細利得制御値ＧＦを用い、更に第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用いて、関係式、
【数１】
2004242301.tif 000036
に従って、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程を更に含み、
ここで、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値であり、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値であり、更に
ここで、
2004242301.tif 000037
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000038
は傾きであり、
2004242301.tif 000039
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000040
は傾きである方法。
【請求項７】
請求項１に従った方法は、第１の微細利得制御値ＧＦおよび第２の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を１２ビット・デジタル値として表し、第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］および第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を４ビット・デジタル値として表す工程を更に含む方法。
【請求項８】
請求項１に従った信号振幅制御方法は、
第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用い、更に第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を用いて、関係式、
【数２】
2004242301.tif 000041
を用いて微細利得制御値ＧＦ［ｎ］をモデリングし、
状態ＧＦ＜ＧＭＩＮの場合、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］がＧＭＩＮとＧＭＡＸとの間に維持されるように、新しい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を選択し、
状態ＧＦ＞ＧＭＡＸの場合、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］がＧＭＩＮとＧＭＡＸとの間に維持されるように、新しい粗利得制御値ＮＣＧを選択する
工程を更に含み、
ここで、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値であり、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値であり、更に、
ここで、
2004242301.tif 000042
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000043
は傾きであり、
2004242301.tif 000044
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000045
は傾きである方法。
【請求項９】
総合利得が粗アナログ利得および微細デジタル利得の積として表され得るビデオ信号処理システムにおける自動利得制御の方法であって、この方法は、
所望の総合利得値を決定するために入力ビデオ信号をモニターし、
１である一次フィルタ係数を、および第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用いて、第１の微細利得制御値ＧＦを決定し、
所望の範囲を超えるアンダーフローおよびオーバーフローについて、第１の微細利得制御値ＧＦをモニターし、
アンダーフローまたはオーバーフローが起きない場合、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］として第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を、および１よりも小さいフィルタ係数を用いて、第２の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を決定し、
アンダーフローまたはオーバーフローが起きる場合、第１の微細利得制御値ＧＦおよび第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用いて、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定し、その後、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を用いて、第２の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を決定し、
あらかじめ選択された出力振幅範囲内に出力ビデオ信号を生成するため、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］および第２の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を入力ビデオ信号に適用する
工程を含む方法。
【請求項１０】
請求項９に従った方法は、ビデオ信号ライン毎に１度よりも大きな間隔で、すべての工程を反復する工程を更に含む方法。
【請求項１１】
請求項９に従った方法は、ビデオ信号フレーム毎に１度、すべての工程を反復する工程を更に含む方法。
【請求項１２】
請求項９に従った方法は、ビデオ信号フレーム毎に１度よりも大きな間隔で、すべての工程を反復する工程を更に含む。
【請求項１３】
請求項９に従ったビデオ信号処理システムにおける自動利得制御の方法であって、ここで、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程が、
第１の微細利得制御値ＧＦを用い、更に第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用いて、関係式、
【数３】
2004242301.tif 000046
に従って、第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程を更に含み、
ここで、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値であり、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値であり、更に
ここで、
2004242301.tif 000047
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000048
は傾きであり、
2004242301.tif 000049
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000050
は傾きである方法。
【請求項１４】
請求項１３に従った方法は、第１の微細利得制御値ＧＦおよび第２の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を１２ビット・デジタル値として表し、第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］および第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を４ビット・デジタル値として表す工程を更に含む方法。
【請求項１５】
請求項９に従ったビデオ信号処理システムにおける自動利得制御の方法は、
第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用い、更に第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を用いて、関係式、
【数４】
2004242301.tif 000051
を用いて、微細利得制御値ＧＦ［ｎ］をモデリングし、
状態ＧＦ＜ＧＭＩＮの場合、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］がＧＭＩＮとＧＭＡＸとの間に維持されるように、新しい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を選択し、
状態ＧＦ＞ＧＭＡＸの場合、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］がＧＭＩＮとＧＭＡＸとの間に維持されるように、新しい粗利得制御値ＮＣＧを選択する
工程を更に含み、
ここで、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値であり、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値であり、更に
ここで、
2004242301.tif 000052
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000053
は傾きであり、
2004242301.tif 000054
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000055
は傾きである方法。
【請求項１６】
自動利得制御システムであって、
あらかじめ選択された公称値との比較のため、ビデオ入力信号振幅をモニターするための入力モニター手段、および
ビデオ入力信号のフレーム・レートでモニター手段に応答して利得値を調整するための利得調整手段
を含む自動利得制御システム。
【請求項１７】
請求項１６に従った自動利得制御システムであって、ここで、利得値が粗アナログ利得および微細デジタル利得の積によって表され得、調整手段が、それに応答して、利得値の粗アナログ利得および微細デジタル利得制御構成要素を調整するための手段を更に含む自動利得制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号処理方法およびシステムに関連する。更に特定して言えば、本発明は、ビデオ信号を処理する際の自動利得制御の方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この出願は、２００３年１月３０日に出願された米国特許仮出願６０／４４４，３４９に基づく優先権を主張する。この出願および前述の仮出願は、共通の発明者を有し、同一の企業に譲渡されている。この出願は、米国特許出願、出願番号１０／７４２，１９２（代理人整理番号ＴＩ−３６２７３）、および米国特許出願、出願番号１０／７４８，９６６（代理人整理番号ＴＩ−３６４６２）にも関連し、これらは、あらゆる目的のため全体をここで参照することによってこの出願に取入れられている。
【０００３】
電子ビデオ映像の再生は、ビデオ信号として既知の波形の転送を含む。例えば、コンポジット・ビデオ、Ｓ−ビデオ、およびコンポーネント・ビデオなど種々のタイプのビデオ信号は、或る共通の特性を有する。一般に、ビデオ信号は、ビデオ映像表示情報および関連する同期情報の両方を含む。当業界で既知の一般的なビデオ信号９９のグラフ表記を図１に示す。この例に示すように、通常、ビデオ情報は、黒参照レベル１００と、白を表す一層高いレベル２００とを有する信号の形式である。黒レベル１００と白レベル２００の間のレベルの連続３００は、グレーの度合いを表すために用いられる。信号表示をフォーマットする際に用いられる同期情報４００は、垂直のおよび水平の表示アライメントおよびカラー・デコード情報を含む。同期信号の最も低い値は『同期チップ』５００と呼ばれる。同期パルス４００は、ビデオ映像表示の乱れを防ぐため、信号９９の、ビデオ表示情報を含まない、すなわち、黒レベル１００よりも低い部分に位置づけられる。これは『ブランク・レベル』６００と呼ばれる。この例で示した同期パルス４００は、ブランク・レベル６００に参照レベルを有する。
【０００４】
この例で用いた、同期チップ・レベル５００から白レベル２００までのビデオ信号波形９９は、１Ｖの公称ピーク・ツー・ピーク振幅を有する。『フロント・ポーチ』９００は、ビデオ信号９９の、アクティブ・ビデオ期間８００の終わりと水平同期パルス５００の立ち下がり／前縁との間に生じる部分を指す。『バック・ポーチ』７００は、ビデオ信号９９の、水平同期パルス５００の立ち上がり／後縁とアクティブ・ビデオ期間８００の始まりとの間に生じる部分を指す。
【０００５】
自動利得制御（ＡＧＣ）回路は、ビデオ映像の表示を含む多くのアプリケーションに有効である。ビデオ信号に関連するストアされた情報は、異なる記録レベルに記録されることがあり、あるいは、他の理由で入力ビデオ信号の振幅に変動が生じることもある。ＡＧＣ回路は、振幅が変動する入力から、一定した振幅の出力を提供するために用いられる。一定した出力は、入力振幅に反比例する利得を提供することによって得られる。
【０００６】
最もよく用いられるフォーマットのビデオ信号、例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、およびＳＥＣＡＭはアナログであるが、これらはデジタルで符号化および復号化されることが多い。ビデオ信号の振幅は、２段自動利得制御（ＡＧＣ）方式を用いて制御されることが多く、この方式において、粗利得調整は、アナログ・デジタル変換前にアナログ・ドメインで成され、微細利得調整は、アナログ・デジタル変換後にデジタル・ドメインで成される。総合システム利得（アナログ・デジタル・コンバータの利得は含まない）は、粗アナログ利得および微細デジタル利得の積に等しい。当業界では、適当なビデオ信号振幅を維持するために２段ＡＧＣが粗利得を変えなければならないときに必ず問題が生じる。微細利得制御範囲の上限に達する場合（オーバーフロー状態）、粗利得は増加されなければならず、微細利得制御範囲の下限に達する場合（アンダーフロー状態）、粗利得は減少されなければならない。粗利得段は、微細利得段のフルスケール制御範囲（例えば、２５５９／２０４８）に等しい、指数的な利得ステップ（例えば、２ｄＢ／ステップ）を有することが理想的である。しかし、シリコンで実施するにはそれがより安価であるため、粗利得段は線形利得ステップを有することが多い。これにより、粗利得および微細利得の積が非単調となり、このことは、微細デジタル利得が粗アナログ利得に対してオーバーフローまたはアンダーフローするとき必ず、望ましくないビデオ振幅変動につながる。ＡＧＣがライン・レートで利得を更新する場合、これらの振幅変動は、見てわかる（すなわち、人間の目で感知できる）ものではないかもしれないが、ＡＧＣがフレーム・レートなど一層遅いレートで利得を更新する場合、振幅変動は、フレーム・フリッカーとしても知られている、容易に目に見える点滅を典型的に生じさせる。とはいえ、利得をフレーム・レートで更新することにより、種々の技術的利点を得ることができる。ビデオ映像を損ねることなく、フレーム・レートで最適な利得設定に達する能力を有する自動利得制御方法およびシステムを提供することが、当業界で有用であり望ましいであろう。更に、このようなＡＧＣ方法およびシステムが、ほぼ最適な利得値まで高速に収束することも利点となるだろう。
【０００７】
本発明の原理を実施するに当たり、本発明の好ましい実施例に従って、入力信号の振幅の変動による微細利得アンダーフローおよびオーバーフロー状態に応答する自動利得制御の方法およびシステムが提供される。
【０００８】
本発明の１つの態様に従って、信号振幅制御方法は、微細デジタル利得制御値ＧＦの最初のフィルタされていない計算（すなわち、フィルタ係数β＝１）が、アンダーフローまたはオーバーフロー状態を起こすかどうかに基づいて、最適な粗アナログ利得および微細デジタル利得を決定する工程を含む。その結果の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］および微細利得制御値ＧＦ［ｎ］が、出力ビデオ信号の振幅をあらかじめ選択された範囲内に維持するため、ビデオ・システムに適用される。
【０００９】
本発明の別の態様に従って、好ましい実施例は、関係式、
【数５】
2004242301.tif 000003
に従って粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程を含み、ここで、ＧＣ［ｎ−１］は前の粗利得制御値、ＧＦは検出されたアンダーフローまたはオーバーフロー状態からのフィルタされていない微細利得制御値、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値であり、ここで、
2004242301.tif 000004
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000005
は傾き、
2004242301.tif 000006
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000007
は傾きである。
【００１０】
本発明の更に別の態様に従って、好ましい実施例は、第１の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］および第２の粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を用いて、関係式、
【数６】
2004242301.tif 000008
を用いて、微細利得制御値ＧＮをモデリングする工程を含み、ここで、
2004242301.tif 000009
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000010
は傾きであり、
2004242301.tif 000011
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000012
は傾きである。工程には、微細利得制御値ＧＦ［ｎ］がＧＭＩＮとＧＭＡＸとの間に維持されるように、新しい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を選択することも含まれ、ここで、ＧＭＩＮはあらかじめ選択された最小微細利得制御値であり、ＧＭＡＸはあらかじめ選択された最大微細利得制御値である。
【００１１】
本発明の態様に従って、好ましい実施例は、ビデオ信号処理システムにおいて自動利得制御を実施する際の用途のため記載されている。
【００１２】
本発明の態様に従って、好ましい実施例は、ライン・インタバルよりも大きな間隔で、例えば、ビデオ信号の垂直帰線消去期間（ＶＢＩ）の間フレーム毎に一度、工程が実施されるビデオ信号処理システムにおいて、自動利得制御を実施する際の用途のため記載されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施例は、入力モニター手段が、あらかじめ選択された公称値との比較のため、ビデオ入力信号振幅をモニターし、利得調整手段が、ビデオ信号振幅を所定の範囲内に維持するため、それに応答して利得値を調整するシステムも含んで説明されている。
【００１４】
本発明は、これに限らないが、ビデオ信号処理システムに有効な、高速で正確な自動利得制御を提供することを含む技術的利点を提供する。更なる利点は、フレーム・レートで実施する能力を含む。本発明のこれらおよび他の特徴、利点、および恩恵は、添付の図面に関連して本発明の典型的な実施例の詳細な説明を注意深く検討することによって、当業者には明らかになるであろう。
【００１５】
本発明は、以下の詳細な説明および図面を考慮に入れることによって、より良く理解され得るだろう。
【００１６】
詳細な説明における参照符号は、特記しない限り、図面の同様の参照符号に対応する。種々の図面にわたって同様の数字は同様の部位を指す。上、下、左、右など、記載された説明で用いた説明的なおよび方向を指す用語は、紙に描かれた図面自体を指し、特記しない限り、本発明の物理的制約は意味しない。これらの図面は正確な縮尺ではなく、ここに示し説明した実施例のいくつかの特徴は、本発明の原理、特徴、および利点を説明するため、簡略化されたり、拡大されたりしている。
【実施例】
【００１７】
全般的に、本発明は、電子回路における自動利得制御の方法およびシステムを提供する。この明細書で説明する例および好ましい実施例はビデオ信号アプリケーションを参照するが、当業者であれば、多数の他のアプリケーションも、本発明の原理を用いることによって適切に提供され得ることを理解されたい。
【００１８】
２段自動利得制御（ＡＧＣ）方式を用いるビデオ・システムにおいて、総合システム利得Ｇ（アナログ・デジタル・コンバータの利得は含まない）は、粗アナログ利得および微細デジタル利得の積として表され得る。本発明の好ましい実施例において、粗アナログ利得および微細デジタル利得はどちらも、それぞれ粗利得制御値ＧＣ［ｎ］および微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を用いて線形に制御することができる。そのため、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］および微細利得制御値ＧＦ［ｎ］の関数としての総合システム利得Ｇは、以下のように表記することができ、
【数７】
2004242301.tif 000013
ここで、
2004242301.tif 000014
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000015
は傾きであり、
2004242301.tif 000016
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000017
は傾きである。ｙ切片
2004242301.tif 000018
がゼロに等しく設定される場合、式１は、
【数８】
2004242301.tif 000019
に簡略化される。この例では、ｙ切片は便宜のためゼロに設定されていることを理解されたい。一定値が選択される限り、本発明から逸脱することなく任意のｙ切片を用いることができる。図２は、式１および２の総合利得Ｇ、およびその粗利得制御値ＧＣ［ｎ］に対する関係のグラフによる例を示す。０．５から２．５の総合利得値Ｇの範囲１０は、本発明を説明する一例を提供する目的で選択されている。総合利得Ｇは、多数のセグメント１２を含み、各セグメントの傾きｍは、以下のように、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］に依存することがわかるだろう。
【数９】
2004242301.tif 000020
【００１９】
まず図２を参照すると、本発明の全般的な原理を説明する定性例が示されている。利得値の選択された範囲１０を考察すると、この例は、参照番号１４で示した点によって示すように、総合利得Ｇが最初に１．０に設定される任意の仮定で開始する。更に、説明のため、ビデオ入力信号（図示せず）の振幅は、参照番号１５で示す１．５までの総合利得Ｇの変化を必要とすると任意に仮定される。粗アナログ利得１７に対応する利得セグメント１６が、１．５である総合利得Ｇまで傾き
2004242301.tif 000021
で単に延長されるとすると、微細利得オーバーフロー状態となり得ることがわかるだろう。このオーバーフローは、セグメント１６の総合利得値Ｇを、粗アナログ利得１７に対応する微細アナログ利得段によってサポートされる範囲を超えて延長しようとすると起こり得る。そのため、現在の傾きで新しい総合利得Ｇに達することが望ましいと仮定すると、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を変えることが必要となる。
【００２０】
総合利得Ｇが、所望の総合利得１５を表す線と交差する位置（参照番号２０、２８、３０、２６）を見れば、４つの有り得る粗利得制御値ＧＣ［ｎ］１８のうち任意の１つを用いて、１．５である所望の総合利得Ｇを達成することができることは明らかである。総合利得Ｇのそれぞれ対応するセグメント２２、２４、３２、３４は、次第に勾配を増す傾き
2004242301.tif 000022
を有することがわかるだろう。このことは、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］が増加するにつれて傾き
2004242301.tif 000023
が増加することを示す式１および２に照らして理解されよう。しかし、本発明を用いると、微細利得制御値ＧＦ［ｎ］のアンダーフローまたはオーバーフローが更に生じる可能性をなくすまたは減らすための工程を用いて、好ましい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］が選択される。粗利得制御値ＧＣ［ｎ］が７である場合（セグメント２２）、所望の総合利得１５を達成するためには、微細利得制御値ＧＦ［ｎ］はその最上限（ＧＦ［ｎ］＝２５５９）である必要があることがわかるだろう。このため、総合利得Ｇに更なる増加があると、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］の上向きの調整が必要となる。反対に、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］が１０である場合（セグメント３４）、微細利得制御値ＧＦ［ｎ］はその最下限（ＧＦ［ｎ］＝２０４８）である必要があることがわかるだろう。このため、総合利得Ｇに更なる減少があると、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］の低減が必要となる。しかし、残り２つの粗利得制御値ＧＣ［ｎ］８および９（セグメント２８および３０）は、その上および下の範囲境界から一層遠く離れたところにある微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を提供する。更に説明するように、概して本発明の方法は、その上および下の範囲境界から最も遠い微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を提供する、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を選択するように適合される。粗アナログ利得が小さいほど一層広いアナログ・ダイナミック・レンジが提供されるため、粗利得制御値ＧＣ［ｎ］８（セグメント２４）がこの場合好ましい。
【００２１】
本発明の好ましい実施例における工程の全体像を図示するプロセス・フローチャートを図３に示す。まず、工程４０に示すように、各水平ラインに対し測定されたバック・ポーチ・レベルおよび同期チップ・レベルが、ビデオ・フレーム全体に対して取り込まれる。次に４２で、そのフレームの平均バック・ポーチ・レベルＮＢＰおよび同期チップ・レベルＮＳＴが計算される。バック・ポーチ・レベルＮＢＰと同期チップ・レベルＮＳＴとの差は、実際のまたは測定された同期高さを表す。所望の微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を決定するため、測定された同期高さ（ＮＢＰ−ＮＳＴ）に対する所望の同期高さ（ＮＮＯＭ）の比が、以下の式４で用いられる。
【数１０】
2004242301.tif 000024
式４は、フィルタ係数βを有する一次再帰形フィルタである。シンプルなシフト・オペレーションを用いて、いかなる付加的な量子化誤差も発生させることなく、乗算がファームウェアで成され得るように、フィルタ係数値βは、２の累乗の分数（例えば、１、１／２、１／４または１／８）であることが好ましい。所望の微細利得制御値ＧＦが、１であるフィルタ係数値βを用いてまず計算される（工程４４）。現在の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］を用いる一方で、所望の同期高さ（ＮＮＯＭ）を達成するために必要とされる微細利得制御値ＧＦを１回のイテレーション（例えば、１フレーム）で決定することができるように、フィルタ係数値βは、工程４４では１に設定されなければならない。好ましい実施例は、ビデオ信号のフレーム・レートでの本発明の使用を説明したが、一層長いまたは一層短い更新間隔を用いることもできる。
【００２２】
その後、判断のひし形４６で示すように、式４によって決定された微細利得制御値ＧＦは、アンダーフローおよびオーバーフローについてモニターされる。矢印４８で示すように、アンダーフローでもオーバーフローでもない状態が起きる場合（すなわち、ＧＭＩＮ≦ＧＦ≦ＧＭＡＸ）、ボックス５０で示すように粗利得制御値ＧＣ［ｎ］は不変のままであり、前の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］が保持される。次に、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］が再び式４を用いて決定される（工程５２）が、今回は、好ましくは２の累乗の分数である、フィルタ係数値β＜１を用いる。しかし、矢印５４で示すように、アンダーフローまたはオーバーフロー状態が起きる場合（すなわち、ＧＦ＞ＧＭＡＸ＝２５５９、またはＧＦ＜ＧＭＩＮ＝２０４８）、新しい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］は、下記の式５を用いて決定される（工程５６）。
【数１１】
2004242301.tif 000025
ここで、
2004242301.tif 000026
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000027
は傾きであり、
2004242301.tif 000028
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000029
は傾きである。
【００２３】
数値例を、ｙ切片ａがゼロに等しい場合に展開させると、
【数１２】
2004242301.tif 000030
となり、ここで、ＧＦは、工程４４で決定された１２ビット微細利得制御値を表し、ＧＣ［ｎ−１］は、微細デジタル利得オーバーフローまたはアンダーフロー状態を間接的に起こした、現在の４ビット粗利得制御値を表す。これらの利得分解能は、単に一例として用いたのであって、本発明は種々の分解能のビデオ・デコーダとともに用いることができる。次に、新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］が、下記の式７を用いて決定される（工程５８）。
【数１３】
2004242301.tif 000031
ここで、
2004242301.tif 000032
は線形粗利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000033
は傾き、
2004242301.tif 000034
は線形微細利得制御方程式のｙ切片、
2004242301.tif 000035
は傾きである。最後に、説明したように得られた新しい利得制御値ＧＦ［ｎ］、ＧＣ［ｎ］は、その後、工程６０で示すように、適切なハードウェア・レジスタに入力され、これらの工程は、矢印６２で示すように反復される。
【００２４】
このように、本発明は、改良された自動利得制御方法およびシステムを提供する。本発明は、ビデオ信号処理システムに容易に適用することができ、正確さ、スピード、および拡張されたユーティリティの点で利点を提供する。本発明を用いることのできるビデオ・システムの例は、これらに限らないが、ＮＴＳＣ、Ｍ−ＮＴＳＣ、ＮＴＳＣ−Ｊ、ＮＴＳＣ４．４３、ＰＡＬ、Ｍ−ＰＡＬ、Ｂ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、またはＮ−ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、Ｂ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｋ１、またはＬ−ＳＥＣＡＭを含み得る。本発明を或る例示の実施例に関連して説明してきたが、記載された方法およびシステムの説明は、限定する意味に解釈されることは意図していない。例えば、好ましい実施例のために、同期高さを主要な振幅リファレンスとして用いて説明したが、バースト振幅、コンポジット・ピーク、またはルマ（ｌｕｍａ）・ピーク振幅など他の振幅リファレンスを用いてもよい。種々の振幅リファレンスの組み合わせを用いることもできる。例示の実施例の種々な変更及び組み合わせばかりでなく、本発明の他の利点および実施例も、この明細書の説明および特許請求の範囲を参照すれば当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】当業界で既知の代表的なビデオ信号のグラフ表記の一例。
【図２】本発明の好ましい実施例に従った自動利得制御の一例のグラフ表記。
【図３】本発明の好ましい実施例の一例を図示するフローチャート。
【符号の説明】
【００２６】
４０  フレームのデータを取り込む工程。
４２  平均バック・ポーチ・レベルＮＢＰおよび同期チップ・レベルＮＳＴを計算する工程。
４４  β＝１を用いて微細利得制御値ＧＦを決定する工程。
４６  アンダーフローおよびオーバーフローについて微細利得制御値ＧＦをモニターする工程。
５０  粗利得制御値ＧＣ［ｎ］は不変であり、前の粗利得制御値ＧＣ［ｎ−１］が保持される工程。
５２  β＜１で新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を決定する工程。
５６  新しいＧＦを用いて新しい粗利得制御値ＧＣ［ｎ］を決定する工程。
５８  新しいＧＣ［ｎ］を用いて新しい微細利得制御値ＧＦ［ｎ］を決定する工程。
６０  新しい利得制御値ＧＣ［ｎ］およびＧＦ［ｎ］をハードウェア・レジスタに書き込む工程。
【図１】
2004242301.tif 000056
【図２】
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【図３】
2004242301.tif 000058
【外国語明細書】
2004242301000001.pdf