(57)【要約】【課題】振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるときの角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができるＳＥＣＡＭ方式信号復調装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の位相座標ベクトルに対しＣＯＲＤＩＣ演算を行い逆正接関数を算出するＣＯＲＤＩＣ演算部と、搬送色信号の振幅レベルが基準値より小さい場合にのみエラーフラグを生成しエラーフラグに基いて色差信号出力停止制御信号を生成する色差信号出力停止制御信号生成部と、ＣＯＲＤＩＣ演算部の出力より角速度を導出し、色差信号出力停止制御信号生成部の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には角速度を出力せず、色差信号出力停止制御信号でない場合には角速度を出力する角速度導出部とを有する。【選択図】図１
2007282081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の位相座標ベクトル（ｘ，ｙ）に対しＣＯＲＤＩＣ演算を行い逆正接関数ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）を算出するＣＯＲＤＩＣ演算部と、
ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の振幅レベルが基準値より小さい場合にのみエラーフラグを生成し前記エラーフラグに基いて色差信号出力停止制御信号を生成する色差信号出力停止制御信号生成部と、
前記ＣＯＲＤＩＣ演算部の出力を時間軸で比較することにより角速度を導出し、前記色差信号出力停止制御信号生成部の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には前記角速度を出力せず、色差信号出力停止制御信号でない場合には前記角速度を出力する角速度導出部と、
を有するＳＥＣＡＭ方式信号復調装置。
【請求項２】
ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の位相座標ベクトル（ｘ，ｙ）に対しＣＯＲＤＩＣ演算を行い逆正接関数ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）を算出するＣＯＲＤＩＣ演算部と、
ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の振幅レベルが基準値より小さい場合にのみエラーフラグを生成し前記エラーフラグに基いて色差信号出力停止制御信号を生成する色差信号出力停止制御信号生成部と、
前記ＣＯＲＤＩＣ演算部の出力を時間軸で比較することにより角速度を導出する角速度導出部と、
前記色差信号出力停止制御信号生成部の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には前記角速度導出部の出力を遮断し、色差信号出力停止制御信号でない場合には前記角速度導出部の出力を通過させる切換部と、
を有するＳＥＣＡＭ方式信号復調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＥＣＡＭデジタル復調方式および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＥＣＡＭ方式の搬送色信号の変調はＦＭ方式が採用されているため、復調処理には搬送色信号位相座標ベクトルからそのベクトルの座標角を求める計算が必要であり、その計算が加減算とビットシフト演算のみで実現できることから、ＡＳＩＣなどの組み込み回路としてＣＯＲＤＩＣ演算が用いられている（非特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＯＲＤＩＣ演算とは、関数を２次元平面上のベクトルととらえて、ベクトルの回転の反復計算により関数値を求めるものであり、初期値と収束条件を適正に定めることで、各種の初等関数が実現できる。三角関数である「Ｓｉｎ」や「Ｃｏｓ」の場合、その定義から複素平面上の原点から出た長さ１のベクトルについて以下のようになる。
【０００４】
【数１】
2007282081.tif 000003
【０００５】
関数ベクトル「ｆ ＝ ｃｏｓθ＋ ｊ ｓｉｎ θ」が定義された時、このベクトルを回転させて目的の関数値に収束させる。一般のベクトル回転マトリクスの計算は、以下のようになる。
【０００６】
【数２】
2007282081.tif 000004
【０００７】
これに対して、ＣＯＲＤＩＣ演算では下記の特殊な回転マトリクスを採用している。
【０００８】
【数３】
2007282081.tif 000005
【０００９】
この式で、「δｎ」が  １，１／２、１／４，１／８，・・・となることから、ビットシフト演算のみで各種計算処理が実現できることが判る。式における「ｐ」は収束条件によりベクトルの回転方向を示す係数である。このような回転マトリクスのパラメータを変化させながら回転計算を反復し関数ベクトルの求める関数値に収束させる。この時、関数ベクトルの長さは変化し、その変化量は計算巡回を繰り返すことにより、
【００１０】
【数４】
2007282081.tif 000006
【００１１】
となる。この式から回転方向に関係なく一定の値（約１.６４６７６０２・・・）に収束し、回転角度は
【００１２】
【数５】
2007282081.tif 000007
【００１３】
と与えられる。これを計算すると、
【００１４】
【数６】
2007282081.tif 000008
【００１５】
となり、回数ごとの回転角度は一意的に決まる。これより回転計算と回転角度にある相関があることが判る。ＣＯＲＤＩＣ演算ではこの回転計算と角度計算を同時に進めていく。
【００１６】
【数７】
2007282081.tif 000009
【００１７】
Ｓｉｎ，Ｃｏｓの計算では、初期値と収束値として、
【００１８】
【数８】
2007282081.tif 000010
【００１９】
を取り、収束条件は「Ｚ」を「ｔ」から初め、ゼロに限りなく近づけるよう「ｐ」の符号を決める。収束後のベクトルの大きさは、初期値の「１.６４７６０２・・」倍であることから、定数「ｋ」にはその逆数である「０.６０７２５・・」を設定することで、初期値の大きさと同じにさせることが出来る。このようにすることで、収束後の結果としてＳｉｎやＣｏｓが得られる。
【００２０】
このようにＣＯＲＤＩＣ演算は「（Ｘ，Ｙ）は２次元の回転計算を行い、「Ｚ」は回転した分の角度を計算している」ということになる。そして「Ｚ」が目的の角度に達した時、（Ｘ，Ｙ）は同じ分だけ回転しているのであるから、ＳｉｎやＣｏｓの関数値が得られることになる。これを逆に考えると、「Ｚ」が求める未知の角度関数値のとき（Ｘ，Ｙ）のいずれかを基準にして収束計算を行うことにより、「Ｚ」に目的の関数値（角度）を得ることができる。これが「ｔａｎ−１」（逆正接関数ａｒｃｔａｎ）計算である。
【００２１】
ＳＥＣＡＭ方式に使われているＦＭ変調信号を復調するのに必要な「ｔａｎ−１」の計算は、引数として与えた傾きを持つ状態から開始し、Ｘ軸まで倒すことで実現される。与える引数を「ｔ」とすると初期値は、
【００２２】
【数９】
2007282081.tif 000011
【００２３】
とし、回転演算を行い「Ｘ」軸まで倒す。「Ｘ」軸まで倒すということは、計算上は「Ｙ」はゼロになるよう回転方向を決めるということになる。倒れこんだ結果は、
【００２４】
【数１０】
2007282081.tif 000012
【００２５】
となる。つまり、倒れこむまでに回転した回転角が、「ｔａｎ−１」 の角度で、そのときの「Ｘ’」の値は、ベクトルの絶対値に対応するが、回転によってベクトルの長さが変化しているため、長さ変化分で補正する必要がある。
【００２６】
図５はＣＯＲＤＩＣ演算部の構成を示すブロック図である。但し図５は１回分の回路構成である。図５の各構成要素を簡単に説明する。４０００は回転方向弁別部、４０１０は角度変化定数テーブル、４０２０、４１２０、４２２０は符号選択部、４０３０、４１３０、４２３０は加減算器、４１１０、４２１０はビットシフト部である。ビットシフト部は、「Ｘｎ」，「Ｙｎ」を「ｎ＋１」回下方にビットシフトし「Ｘｎ」，「Ｙｎ」とたすきがけ加算する。シフトのビット数は繰り返し回数ごとに増やされる。符号選択部は、与えられた回転方向弁別に従い、計算が加算になるか減算になるかを決める。回転方向弁別部は、Ｓｉｎ，Ｃｏｓ計算の場合、「Ｚ」の初期値を入力変数に初期化し、これがゼロとなるように、加減算の極性を毎回決定していく。つまり、「Ｚ」の残量＞０なら負方向、「Ｚ」の残量＜０なら正方向に進める。他の関数計算では、それぞれの収束条件により異なった方向の決め方となる。角度変化定数テーブルは、繰り返すごとに回転する回転角度を、あらかじめ計算してテーブルとして持っていて参照する。回転角は、
【００２７】
【数１１】
2007282081.tif 000013
【００２８】
となり、毎回変化する。
【００２９】
これ全体を必要な結果が得られるまで繰り返す。繰り返す場合には、出力の Ｘｎ＋１，Ｙｎ＋１，Ｚｎ＋１を入力に戻す。最終的な演算精度は、各段のビット幅と繰り返し回数で決まることになる。以上のようなＣＯＲＤＩＣ演算によりベクトルの座標角が得られる。
【００３０】
しかし、与えられる（Ｘ，Ｙ）をビットシフトした値が「共に０」の時、計算が破綻し、正しい結果が導出されない。ＳＥＣＡＭ信号の搬送色信号振幅が小さい場合及びＳＥＣＡＭ信号の無変調部位において、ビットシフト後の（Ｘ，Ｙ）値が「共に０」になることがあり、これによりこの部分に本来の色差信号とは異なる信号成分が重畳され、復調映像での色ノイズ発生や色復調回路の副搬送波周波数の不安定化を招く。
【非特許文献１】Ａｎｄｒａｋａ，Ｒ．，“Ａ  ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  ＣＯＲＤＩＣ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  ＦＰＧＡ  ｂａｓｅｄ  ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ,”  ＦＰＧＡ  ９８  Ｍｏｎｔｅｒｅｙ  ＣＡ  ＵＳＡ  （１９９８年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
しかしながら上記の従来の構成では、この本来の色差信号とは異なる信号成分（ノイズ）を取り除くため、ＣＯＲＤＩＣ演算処理後に低域通過フィルタを用いている。
【００３２】
しかし、低域通過フィルタを用いることによって色差信号の帯域が狭くなり、本来の信号状態が得られなくなり、それにより副搬送波信号の安定性が低下するという問題点を有していた。
【００３３】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるときの角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、従来はＣＯＲＤＩＣ演算の後段に必要だった低域通過フィルタが不要になり、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができ、副搬送波信号の安定性を向上させることができるＳＥＣＡＭ方式信号復調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
この目的を達成するために本発明のＳＥＣＡＭ方式信号復調装置は、ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の位相座標ベクトル（ｘ，ｙ）に対しＣＯＲＤＩＣ演算を行い逆正接関数ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）を算出するＣＯＲＤＩＣ演算部と、ＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の振幅レベルが基準値より小さい場合にのみエラーフラグを生成し前記エラーフラグに基いて色差信号出力停止制御信号を生成する色差信号出力停止制御信号生成部と、前記ＣＯＲＤＩＣ演算部の出力を時間軸で比較することにより角速度を導出し、前記色差信号出力停止制御信号生成部の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には前記角速度を出力せず、色差信号出力停止制御信号でない場合には前記角速度を出力する角速度導出部と、を備えた構成を有している。
【００３５】
この構成により、振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるとき発生するノイズに対し生成されるエラーフラグに基く色差信号出力停止制御信号が出力される期間は角速度導出部の出力を遮断することにより、角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、従来はＣＯＲＤＩＣ演算の後段に必要だった低域通過フィルタが不要になり、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができ、副搬送波信号の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように本発明は、振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるときの角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、従来はＣＯＲＤＩＣ演算の後段に必要だった低域通過フィルタが不要になり、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができ、副搬送波信号の安定性を向上させることができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＳＥＣＡＭ方式信号復調装置の構成を示すブロック図である。１００は入力されるＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の位相座標ベクトル（ｘ，ｙ）に対しＣＯＲＤＩＣ演算を行い逆正接関数ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）を算出するＣＯＲＤＩＣ演算部である。ＣＯＲＤＩＣ演算部１００はいかなる振幅のＳＥＣＡＭ方式搬送色信号に対してもＣＯＲＤＩＣ演算を用いたベクトル座標角速度導出を行う。１０１はＣＯＲＤＩＣ演算部１００で求められた座標角を時間軸で比較し角速度を導出し、後述する色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には前記角速度を出力せず、色差信号出力停止制御信号でない場合には前記角速度を出力する角速度導出部、１０２はディエンファシス処理を行うディエンファシス処理部、１０３は信号を１水平期間遅延させる１水平期間遅延処理部、１０４はＳＥＣＡＭ方式搬送色信号の振幅レベルが基準値より小さい場合にのみエラーフラグを生成し前記エラーフラグに基いて色差信号出力停止制御信号を生成する色差信号出力停止制御信号生成部、１０５はＲ−ＹおよびＢ−Ｙ色差信号を遅延信号および無遅延信号から選択する色差信号選択処理部である。
【００３８】
図２は、本発明の実施の形態１における色差信号出力停止制御信号生成部１０４の構成を示すブロック図である。２００１は搬送色信号ベクトルのＸ座標成分の振幅レベルを検出するレベル検出部、２００２は搬送色信号ベクトルのＹ座標成分の振幅レベルを検出するレベル検出部、２０１０はレベル検出部２００１、２００２の出力に基いてエラーフラグを生成するかどうかを判定するエラー発生判断部、２０２０はエラー発生判断部２０１０の出力に基いてエラーフラグの時間幅を決定する幅決定部、２０３０は幅決定部２０２０の出力に基いてエラーフラグの時間位置を決定する位置決定部である。色差信号出力停止制御信号生成部１０４は常にＳＥＣＡＭ方式の搬送色信号の振幅レベルを監視する。その振幅レベルが基準値よりも小さい場合にはエラーフラグを生成する。ここで基準値は振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われる最小レベルに設定しておく。幅決定部２０２０および位置決定部２０３０は散発的に発生するノイズを所定の時間幅のパルスに変換するためのものである。ＣＯＲＤＩＣ演算部１００の出力信号および色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力フラグを入力とする角速度導出部１０１は、エラーフラグが立っていない場合には入力座標角から求めた角速度を色差信号として出力し、フラグが立っている場合には色差信号出力を停止する。その他はエラーフラグの有無による動作の差異はない。
【００３９】
次に、図１の動作について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における主要部の波形図である。図３（ａ）はＣＯＲＤＩＣ演算部１００および色差信号出力停止制御信号生成部１０４の入力である搬送色信号の波形、図３（ｂ）は色差信号出力停止制御信号生成部１０４を用いない場合の角速度導出部１０１の出力波形、図３（ｃ）は色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力波形、図３（ｄ）は色差信号出力停止制御信号生成部１０４を用いた場合の角速度導出部１０１の出力波形である。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は搬送色信号の振幅レベルは小さい（図３（ａ）参照。）。このため色差信号出力停止制御信号生成部１０４を用いない場合は角速度導出部１０１の出力はノイズを発生する（図３（ｂ）参照。）。しかし色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力をゲート信号として用いることにより、搬送色信号の振幅レベルが小さい部分はノイズを出力せず、振幅レベルが大きい部分のみ信頼性のある信号を出力させる。
【００４０】
尚、上記説明では色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力を角速度導出部１０１に入力する構成について説明したが、図４は本発明の実施の形態１における他のＳＥＣＡＭ方式信号復調装置の構成を示すブロック図である。図４は従来の角速度導出部を用いる場合の構成を示す。図１と異なる点は、ＣＯＲＤＩＣ演算部１００の出力を時間軸で比較することにより角速度を導出する角速度導出部１１１と、色差信号出力停止制御信号生成部１０４の出力が、色差信号出力停止制御信号である場合には角速度導出部１１１の出力を遮断し、色差信号出力停止制御信号でない場合には角速度導出部１１１の出力を通過させる切換部１１２を用いる点である。
【００４１】
以上のように本実施の形態１によれば、振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるとき発生するノイズに対し生成されるエラーフラグに基く色差信号出力停止制御信号が出力される期間は角速度導出部の出力を遮断することにより、角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、従来はＣＯＲＤＩＣ演算の後段に必要だった低域通過フィルタが不要になり、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができ、副搬送波信号の安定性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のＳＥＣＡＭ方式信号復調装置は、振幅レベルがＦＭ復調処理が適正に行われない低レベル状態にあるとき発生するノイズに対し生成されるエラーフラグに基く色差信号出力停止制御信号が出力される期間は角速度導出部の出力を遮断することにより、角速度導出部の出力ノイズを低減させることができ、従来はＣＯＲＤＩＣ演算の後段に必要だった低域通過フィルタが不要になり、帯域の広い色差信号の映像を鮮明に映し出すことができ、副搬送波信号の安定性を向上させることができるという優れた効果を有しているため、副搬送波信号の安定性が向上するＳＥＣＡＭ方式信号復調装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＳＥＣＡＭ方式信号復調装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における色差信号出力停止制御信号生成部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における主要部の波形図
【図４】本発明の実施の形態１における他のＳＥＣＡＭ方式信号復調装置の構成を示すブロック図
【図５】ＣＯＲＤＩＣ演算部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４４】
１００    ＣＯＲＤＩＣ演算部
１０１、１１１    角速度導出部
１０２    ディエンファシス処理部
１０３    １水平期間遅延処理部
１０４    色差信号出力停止制御信号生成部
１０５    色差信号選択処理部
１１２    切換部
２００１，２００２    レベル検出部
２０１０    エラー発生判断部
２０２０    幅決定部
２０３０    位置決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007282081.tif 000017
【図５】
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