(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合ビデオ信号（ｆ）用のソース（１）と、
該複合ビデオ信号から遅延信号（ｖ０〜ｖ５）を形成するための遅延装置（２）と、
該遅延信号からフィルタ信号（ｓ１〜ｓ４）を形成するために、少なくとも１個の上方コム装置および１個の下方コム装置（３．３、３．１）を備えたフィルタ結合体（３）と、
該フィルタ結合体（３）に入力端が結合されており、かつ濾波された信号(Ｙ)をその出力端から提供するミキサ（５）と、
該遅延信号（ｖ０〜ｖ５）を解析し、そしてマトリクス制御値（ｍ１、ｍ２、ｍ３）を形成するための決定装置（４）と、そして
該マトリクス制御値を該ミキサ（５）用の加重係数（ｇ１〜ｇ３）に変換するための計算マトリクス（７）とを含む適応フィルタであって、
該決定装置（４）は、そこに結合され手動により制御可能またはデータ制御可能であり、その出力値（ｅ１〜ｅ４）が該フィルタ信号（ｓ１〜ｓ４）のミキシング比を制御する設定装置（８）を有し、ここで
各出力値は特性映像パラメータに割当てられ、そして、その値に対応して次の処理のために特性映像パラメータを加重し、そして
該映像パラメータは、方向依存性および時間依存性の少なくとも一方に依存する映像グラジエントに対応している、
ことを特徴とする適応フィルタ。
【請求項２】
該映像グラジエントは、少なくとも水平、垂直および対角線映像方向（ｈ、ｖ、ｄ）に割当てられていることを特徴とする請求項１記載の適応フィルタ。
【請求項３】
該決定装置（４）は、遅延信号（ｖ０〜ｖ５）から解析映像グラジエントを決定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の適応フィルタ。
【請求項４】
該解析映像グラジエント（Ｈｄｉｆｆ、Ｖｄｉｆｆｄｎ、Ｖｄｉｆｆｕｐ、Ｄｄｉｆｆ）は、少なくとも水平、垂直および対角線映像方向（ｈ、ｖ、ｄ）において決定されていることを特徴とする請求項３記載の適応フィルタ。
【請求項５】
対角線方向（ｄ）における解析映像グラジエント（Ｄｄｉｆｆ）の形成のために、少なくとも２つの水平解析映像グラジエント（Ｈｄｉｆｆ）の差が生成されることを特徴とする請求項４記載の適応フィルタ。
【請求項６】
デジタル化された複合ビデオ信号（ｆ）の場合、該解析映像グラジエントを形成するために、記憶された画素マトリクスの画素（ｐ、ｐｍ）が該決定装置（４）において使用されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項記載の適応フィルタ。
【請求項７】
該画素マトリクスは５本の隣接する画像ラインの画素（ｐ、ｐｍ）を含んでおり、水平（ｈ）および垂直（ｖ）方向の画素の記憶された各領域がそれぞれ中央画素（ｐｍ）に関して対称的であることを特徴とする請求項６記載の適応フィルタ。
【請求項８】
該解析映像グラジエントの形成のために、同じ基準位相を有する画素（ｐ、ｐｍ）だけが使用されることを特徴とする請求項７記載の適応フィルタ。
【請求項９】
該解析映像グラジエントの形成のために、記憶された画素（ｐ、ｐｍ）から補間によって計算された補間画素（ｐｉ）もまた利用され、必要とされる等しい基準位相関係は、補間の瞬間を適切に選択することによって設定されることを特徴とする請求項８記載の適応フィルタ。
【請求項１０】
該加重係数（ｇ１、ｇ２、ｇ３）は、近似式によって計算マトリクス（７）において決定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の適応フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばテレビジョン受信機、ビデオレコーダまたはテレビジョン能力を有する(capable) マルチメディア装置等の複合カラー信号のインターリーブされた輝度および色成分を分離するように機能するテレビジョン信号を処理するための適応フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この分離のために、ある映像特性に対して単一のフィルタより良好に適応することを可能にするフィルタの組合せが使用されることが多くなっている。よく知られているように、明るさおよびカラー転移、並びに映像内容中のモザイク構造が濾波にとって重要である。フィルタ特性のために、これは結果的に著しい妨害となるスプリアス信号を部分的生じさせ、それらは色縁、“ウォーム・トラック”，“ドット・クロール”またはモアレパターンとして映像中に現れる。例えばコム、バンドパスまたはバンドストップフィルタ等の個々のフィルタが生成したスプリアス効果や、それらの原因は分かっている。したがって、異なるフィルタを組合せることによって、妨害のない分離を実現することが試みられている。あるフィルタから別のフィルタへの直接スイッチングはこれを助けるものとはならない。個々のフィルタ影響を制御することによるソフトスイッチングがはるかに良好であり、生成される転移の影響が少ない。このやり方において、いくつかまたは全てのフィルタの組合せ効果を使用して、濾波に対する中間状態が設定される：個々のフィルタの影響は、異なる加重係数を使用して単一の出力信号に結合される。個々の加重係数の決定は解析または決定装置によって制御され、この装置は重要な映像構造に対する各領域中の映像内容を検査し、フィールドまたはフレーム記憶装置が、領域が関連する特性および時間的な映像特性の両方を記録する。これらの解析値によって、フィルタの組合せを適応的に制御することができる。このような適応フィルタ装置の一例は、国際特許出願ＷＯ９０／１３９７８号明細書に詳細に記載されており、これはまたモノリシック集積に適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の適応フィルタの１つの欠点は、フィルタ影響を制御するためのアルゴリズムが、製造業者によって配線(wire in) され、またはプログラムされていることである。したがって、装置の製造業者またはユーザが外部から介入することはほぼ不可能であり、プログラムは、介入すべき箇所が分かっている者だけが複雑なアルゴリズムに対する僅かな修正を許容されるに過ぎない。
【０００４】
別の欠点は、予め定められたアルゴリズムが、単一の動作および映像条件に対してしか本質的に最適化されず、異なる映像ソースや受信条件および処理装置を考慮しないことである。残りのものに対して、アルゴリズムは概して通常のテストパターンによって判断を行い、これによって最適な印象が伝えられるが、この印象は、実際のテレビジョン信号が存在する場合、すなわち主観的な視聴条件の下では一般にあまり良好には見えない。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、製造工程後でも適応フィルタの応答特性を最も簡単な可能な方法で異なる動作条件およびビデオ信号に適応することを可能にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明の適応フィルタによって達成される。本発明の適応フィルタは、テレビジョン信号用のソースと、テレビジョン信号から遅延信号を形成するための遅延装置と、遅延信号からフィルタ信号を形成するための、少なくとも１個の上方コム装置および１個の下方コム装置を備えたフィルタ結合体と、フィルタ結合体に入力端が結合されており、かつ濾波された信号をその出力端から出力するミキサと、遅延信号を解析し、マトリクス制御値を形成するための決定装置と、マトリクス制御値をミキサ用の加重係数に変換するための計算マトリクスとを具備している適応フィルタにおいて、
手動により制御可能またはデータ制御可能な設定装置が、ミキサ中のミキシング性質を変化させるために決定装置に結合されており、前記ミキシング性質が決定装置および計算マトリクスの少なくとも一方における予め定められたアルゴリズムに依存していることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、所定のフィルタ装置の応答特性が主観的な印象に適応することを可能にする。これは、手動制御によって、或は例えば遠隔制御またはプログラム可能な制御装置により入力されたデータを介して達成される。手動制御によって設定可能な値は特性映像パラメータに割当てられ、これらのパラメータはまた解析装置によって記録される。このような映像パラメータは、雑音、映像構造、およびビデオ周波数のような映像品質および映像特性を特徴付けるが、それはまた例えばビデオレコーダ等の、信号が発生したソースを示す。最も簡単な場合において、設定値は加重係数を表わし、それによって関連した映像解析値が増加し、減少し、或は不変のままとされる。特性映像パラメータは、方向依存性または時間依存性およびそれら両方に依存する映像グラジエントである。これは、上述のように、これらの映像グラジエントが個々のフィルタのスプリアス応答の主な原因であるためである。
【０００８】
例えばコム濾波作用は、垂直方向の明るさおよびカラー変化、特に段階的な変化が画像中に存在する場合、失敗する。その場合には、コムフィルタからバンドパスまたはバンドストップフィルタに切換えなければならなくなる。ノッチフィルタを使用すると、色副搬送周波数または関連する色成分のような狭い周波数範囲を複合信号から効果的に除去することができる。
【０００９】
標準的なテレビジョン信号では、その信号品質が良好であれば、信号中の輝度および色情報を符号化することにより、既知のコム技術を使用して、ライン単位またはフィールド単位あるいはフレーム単位で簡単に分離を行うことができる。しかしながら、方向依存性または時間性およびその両方に依存するグラジエントが存在する場合、コム濾波は臨界的になる。
【００１０】
特に垂直、水平および対角線映像グラジエントによって生成物が発生されるため、本発明にしたがってこれらの特性映像パラメータを関連する設定値を介して加重することは非常に適切である。時間情報を考慮したり、或はモザイク構造を検出するには大規模な回路が必要である。しかしながら、これらの映像パラメータは概して上述した３つの方向グラジエントから独立しているのではなく、後者によって少なくとも部分的に含まれるため、重大な欠点を伴わずに、これらの映像パラメータの特定の評価を省略することもできる。必要とされる回路を少量に抑えるために、対角線映像グラジエントは少なくとも２つの水平映像グラジエントを重畳したものから生成される。映像構造中で対角線方向の変化が生じない場合、２つの水平映像グラジエントの差はゼロである。ここにおいて使用されている“対角線”という用語は、直交する基準方向ｈ，ｖから容易に判断できるほど外れている全ての角度を表している。
【００１１】
アナログおよびデジタルの両回路により、映像グラジエントの形成、並びに関連する処理および制御回路の構成が可能であることに留意しなければならない。色副搬送周波数に正確に同調するアナログノッチフィルタは構成が容易であり、また供給されたアナログテレビジョン信号から高い信頼性で色副搬送成分を濾波できる。残りの信号をハイパス濾波することによって、水平映像グラジエントが形成される。垂直映像グラジエントは、２以上のラインに対する瞬間的な信号差を判断して決定することによって形成される。適切なアナログ遅延装置は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）である。
【００１２】
デジタル処理を行った場合、複合ビデオ信号はデジタル形態で生じる。この場合、映像パラメータは、時間的な位置がデジタル化クロックによって判断され決定されたデジタル値から形成されなければならない。しかしながら、個々のサンプル値から個々の映像グラジエントを形成するためには、基準位相が同じでなければならない。これは、デジタル化クロックと色副搬送波とが位相同期されており、かつそれらの周波数が互いに一体的な関係を有しているならば容易に達成されることができる。上述の国際特許出願ＷＯ９０／１３９７８号明細書において、システムクロック周波数、およびしたがってデジタル化クロックの周波数は、色副搬送周波数の４倍である。その場合、画像ライン中の４画素毎に１画素が同じ基準位相を有しているため、簡単な減算によって水平グラジエントを生成することができる。デジタル化周波数が色副搬送波にロックされない場合、別のやり方で基準位相が等しいことを保証しなればならない。以下に示す実施形態では、これを行うために、補間された中間値を近傍のサンプル値から計算する。
【００１３】
適応制御および可調節加重によって、濾波された出力信号の振幅が変わってはならない。これは、個々のフィルタからの異なる出力信号が加重されるミキサによって達成される。個々の加重係数の和が１である場合、振幅の等しい状態が達成される。決定装置からの個々の制御値の計算は計算マトリクスで行われ、この計算マトリクスはまた抵抗ネットワークまたはテーブルによって構成されてもよい。個々の加重成分を正確に計算するには、特にデジタル方式において非常に複雑な除算が必要である。しかしながら、近似によって、この除算はアナログおよびデジタル方式において回避されることができる。
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明およびその他の利点をさらに詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による適応フィルタの１実施形態のブロック図である。ソース1 はテレビジョン信号ｆを遅延装置2 に供給し、この遅延装置2 は、テレビジョン信号をそれぞれ１ライン遅延する４個の遅延素子2.1 乃至2.4 から構成されている。縦続接続された遅延段の出力に後続して遅延段2.5 が配置されてもよく、それは遅延段2.2 と2.3 との間のタップに関して１フィールドまたは１フレームの遅延を生じさせる。遅延装置2 のタップは、遅延信号ｖ0 乃至ｖ5 を利用できるようにし、これらの遅延信号はフィルタ結合体3 および決定装置4 に供給される。フィルタ結合体3 は、下方コム(comb-down) フィルタ3.1 、バンドパス／バンドストップフィルタ3.2 および上方コム(comb-up) フィルタ3.3 から構成されており、それはまたフィールドまたはフレームコムフィルタ3.4 を含んでいてもよい。遅延信号ｖ2 は中間ラインに対応し、このラインから上方または下方に結合が為される。結合されるべきラインは、各カラーテレビジョン規格に依存しており、ＰＡＬシステムでは、その距離が２ラインであり、ＮＴＳＣシステムでは、その距離は１ラインである。遅延段2.5 のフィールドまたはフレーム遅延Ｖは中間遅延信号ｖ2 を基準にしている。
【００１６】
フィルタ結合体3 の出力信号はフィルタ信号ｓ1 乃至ｓ4 であり、これらの信号はミキサ5 に供給され、ここで加重されて加算される。各フィルタ信号は、乗算器5.1 乃至5.4 を割当てられ、これら乗算器の出力ｓ1'乃至ｓ4'は加算器5.5 によって結合されて、必要とされる出力信号を形成する。示された実施形態において、これは輝度信号Ｙである。輝度信号の代わりに、色信号Ｃが出力される場合、本質的に遅延信号の符号のうちのいくつかのものをフィルタ結合体3 中で変えるだけでよく、フィルタ3.2 は輝度信号Ｙに対するようなバンドストップフィルタではなく、色信号の範囲に対してバンドパスフィルタでなければならない。減算器6 によって中間遅延信号ｖ2 と輝度信号Ｙとから色信号Ｃを形成することは特に簡単である。
【００１７】
乗算器5.1 乃至5.4 は、計算マトリクス7 において形成された加重係数ｇ1 乃至ｇ4 によってそれぞれ制御される。この計算マトリクス7 では、遅延信号ｖ0 乃至ｖ5 を解析することによって決定装置4 中で形成されたマトリクス制御信号ｍ1 乃至ｍ3 の間に関数関係が成立している。解析信号として、遅延信号から少なくとも１つの水平映像グラジエントＨdiff、１つの垂直映像グラジエントＶdiff、および１つの対角線映像グラジエントＤdiffが形成される。下方コムフィルタ3.1 と上方コムフィルタ3.3 とを別個に制御するために、垂直映像グラジエントＶdiffは、下方垂直映像グラジエントＶdiffdnおよび上方垂直映像グラジエントＶdiffupとして形成され、グラジエント計算が中間遅延信号ｖ2 を参照にしている。これらの２つのグラジエントは、映像変化が中間ラインより下方、または上方に存在するかどうか、或は垂直映像変化がとにかくあるかどうかを判断して決定するために使用される。決定装置4 中の映像グラジエントの形成が垂直、水平および対角線の、３つの解析方向に制限されている場合、３次元計算マトリクス7 を使用して２つの適当なマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 により３つの加重係数ｇ1 ，ｇ2 ，ｇ3 を特有に決定することができる。その後、第１の加重係数ｇ1 が下方コムフィルタ3.1 に割当てられ、第２の加重係数ｇ2 がバンドパス／バンドストップフィルタ3.2 に割当てられ、第３の加重係数ｇ3 が上方コムフィルタ3.3 に割当てられる。その場合は、フィールド／フレームコムフィルタ3.4 は活動的にならない。適当なマトリクス制御値ｍ1 は、例えば個々の解析映像グラジエントと設定値ｅ1 ，ｅ2 ，ｅ3 とから以下のようにして形成されることができる：
【数１】
0004011745.tif 000002
ここで、分子中の中括弧｛｝における差は負の差に対して値０に制限され、Ｋは複合カラー信号ｆの振幅に依存する係数であり、かつ０と１との間の値を有する。
【００１８】
第２のマトリクス制御値ｍ2 は、類似した方法で、すなわち上記の式中の下方垂直グラジエントＶdiffdnを上方垂直グラジエントＶdiffupで置換することによって形成される。各マトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 により、濾波された出力信号に対するバンドパス／バンドストップフィルタ3.2 の影響が決定される。第１のマトリクス制御信号ｍ1 は下方垂直グラジエントＶdiffdnを含み、第２のマトリクス制御信号ｍ2 は上方垂直グラジエントＶdiffupを含んでいる。３つの加重係数ｇ1 乃至ｇ3 は、変換方程式によって計算マトリクス7 において２つのマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 から形成される。
【００１９】
以下、２つのマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 に対する上記の方程式の背景をなす基本概念を説明する。コムされていない信号に対する影響はマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 によって決定され、垂直方向の差Ｖdiffが大きければ、コムされていない信号も同様に大きくなる。水平方向の差Ｈdiffが存在する場合、それはバンドパスフィルタまたはバンドストップフィルタ（コムされていない信号を発生する）に対するものであり、したがってこのグラジエントは結合を容易にするはずである（中括弧｛｝の前の負の符号を参照）。しかしながら、水平映像変化に対角線映像変化Ｄdiffが伴う場合、コム濾波は特に面倒な擾乱を生じさせるため、このコム濾波動作は逆に少し制限されなければならない（Ｄdiffを有する項の前の負の符号参照）。小さい水平グラジエントが存在する場合の大きい対角線グラジエントは、減算の結果、コム濾波動作を増大させず、中括弧｛｝の内容は決して負にならず、値０に固定される。複合ビデオ信号の小さい振幅では、ほぼ一定の雑音振幅が有効信号と比較して大きいと仮定されなければならい。したがって、信号対雑音比がコム濾波動作中の減算によってさらに劣化されるので、コム濾波は好ましくないものとなる。振幅依存性係数Ｋによって、マトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 は各振幅から独立する。すなわち、いわばそれは正規化される。この正規化をしないと、垂直グラジエントＶdiffが振幅に直接依存し、したがって厳密に間違った方向でコム濾波動作をすることが明らかである。分母はさらに水平映像グラジエントＨdiffを付加的要素として含み、それは分子の場合のように、その値が増加するにつれて結合の効果を高める。
【００２０】
設定値ｅ1 乃至ｅ4 の形成については、設定装置8 が図１に概略的に示されており、この設定装置8 はポテンショメータ、キー、トグルスイッチ等の手動設定手段か、或は中央制御装置9 から制御バスを介して設定装置8 に供給されるデジタルデータを記憶する装置かのいずれかを含んでいる。中央制御装置9 は、装置の製造業者だけでなく、例えばキーパッドまたは遠隔制御装置を介してその装置のユーザもまたアクセス可能である。最後に、図１には、制御信号ｓｔによって、ＰＡＬ，ＮＴＳＣ等に必要なスイッチングを含む個々の段を制御する制御装置11が含まれている。
【００２１】
図２は、記憶された画素ｐの直交アレイを示し、それらはテレビジョンスクリーン上のパターンに対応した水平／垂直ラスターｈ，ｖで示されている。中央画素ｐｍは中央に配置されており、その信号成分は適応フィルタ装置によって分離される。一例として、２０．２５ＭＨｚのクロック速度でデジタル化されたＰＡＬ信号が想定されている。記憶された画素ｐの基準位相は同じではないため、減算のために、補間画素ｐｉを画素値ｐ＝４．５とｐ＝−４．５で使用しなければならない。これらの補間画素は、図２の横軸上に×印で示されている。図３は、中間の遅延信号ｖ2 についての水平方向ｈにおける基準位相φの変化を示す。遅延信号ｖ2 の正弦波形は、線形補間が最適ではなく、必ず正弦曲線が適切な補間によって近似されなければならないことを示している。この曲線上の個々の画素ｐの位置は、デジタル化周波数に対して時間依存性である。絶対補間瞬間は、色副搬送波周期によって定められる。しかしながら、各近傍値に関する補間瞬間は、デジタル化周波数に依存する。
【００２２】
図４は、計算マトリクス7 における変換の近似関数を３次元表示で示している。第１および第２のマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 からのコム濾波動作の影響を決定する関数は、以下のように表される：
ｇ1 ，ｇ3 ＝（１−ｍ1 ）／［（１−ｍ1 ）＋（１−ｍ2 ）＋ｍ1 ×ｍ2 ］
この関数は、マトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 に関して対称的であるため、下方および上方コム濾波動作に対する加重係数ｇ1 ，ｇ3 は、これらの値を入れ替えることによって簡単に得られる。標準的なフィルタ、すなわちフィルタ3.2 に対する加重係数ｇ2 は、第１および第２のマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 を乗算することによって上述の変換方程式にしたがって得られる。変換式は商の形を含んでいるため、それは、図４に概略的に示されている近似関数で置換される。近似関数のよい例は、線形関係だけを含む以下の加重係数ｇ1 およびｇ3 についての式によって示される：
ｇ1 ，ｇ3 ＝（１−ｍ1 ＋ｍ2 −ｍ1 ×ｍ2 ）／２
２個のコムフィルタ3.1 ，3.3 に対する加重係数ｇ1 ，ｇ3 が既に定められているか、或は既に計算されている場合、バンドパス／バンドストップフィルタ3.2 に対するまだ分かっていない加重係数ｇ2 はマトリクス制御値ｍ1 ，ｍ2 および加重係数ｇ1 ，ｇ3 を入れ替えることによって簡単に決定されることができる。上述の変換式の場合のように、未知の第３の量を決定するための２つの入力変数の選択は、３つの量のどれがさらに計算するのに役に立っているかにのみ依存する。図１の実施形態において、これらは、独立してはいるが実在しないバンドパス／バンドストップフィルタに与えられた２つの“加重係数”（＝マトリクス制御値）ｍ1 ，ｍ2 であり、下方および上方垂直映像グラジエントＶdiffdnおよびＶdiffupが加重係数ｍ1 およびｍ2 にそれぞれ寄与している。値ｍ1 ，ｍ2 から、下方垂直映像グラジエントＶdiffdnおよび上方垂直映像グラジエントＶdiffupをそれぞれ考慮して、下方コム濾波係数（＝加重係数ｇ1 ）および上方コム濾波係数（＝加重係数ｇ3 ）が形成される。２つの加重係数ｇ1 ，ｇ3 から、実在のバンドパス／バンドストップフィルタ3.2 に対するまだ分かっていない加重係数ｇ2 が形成される。
【００２３】
非線形関数を含む別の変換関数の使用もまた可能なことにも留意しなければならない。しかしながら、その場合には、独立変数および従属変数の数学的な入れ替えはもはや不可能である。しかしながら、加重係数を実際に決定するために、変換関数は配線またはプログラム形態で存在しているため、変換の原理を説明するためのものに過ぎない数学的な方法は実際の処理にとって重要ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による適応フィルタのブロック図。
【図２】デジタル化周波数が色搬送波にロックされない場合、直交する画素マトリクスに記憶される画素の概略図。
【図３】画像ラインおよび関連するサンプリングされた画素の基準位相特性の概略図。
【図４】２つのマトリクス制御値に対する加重係数の近似割当てを示す３次元表示。
【図１】
0004011745.tif 000003
【図２】
0004011745.tif 000004
【図３】
0004011745.tif 000005
【図４】
0004011745.tif 000006