JPH03192974A - リンギングのプリ補償方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリンギング補償方式に関し、特にリンギングを
発生するフィルタの前に接続して補償を行うリンギング
のプリ補償方式に係わる。

〔従来の技術〕

ＴＶ受像機の高画質化が盛んに行われている。

高画質化のためには受信したＴＶ信号の高域成分を損な
わずにフィルタリングする必要がある。しかしフィルタ
の遮断特性を急峻にすると入力信号のエツジ部分の近傍
にリンギングが生じ、これが著しく再生画像の画質を劣
化していた。そこで。

このリンギングを除く種々の方法が考案されており、例
えば、適応的にフィルタ振幅特性を切り換える方式や、
メデイアンフィルタと呼ばれる非線形なフィルタなどが
用いられている。これらの方法の他に非対称係数フィル
タを用いたリンギング補償方式としてＴＶ学会技術報告
゛非対称係数フィルタを応用したリンギング補償方式″
ＩＴＥＪｖｏｗ、１３．Ｎａ４１．ｐ３１．ＢＣ８’８
９−６（Ｓｅｐ、１９８９）に述べられているリンギン
グ補償方式がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術に述べられているフィルタ切り換えによる
リンギング除去方式では、入力信号中のエツジ部分を検
出し、これからフィルタ切り換え信号を作り、遮断特性
が緩やかなフィルタに切り換えている。これらの方法は
リンギングを発生するフィルタの内部でリンギング補償
を行う。したがって、送信機の最終段大電力増幅器や、
ブラウン管を駆動する電力増幅器などの大電力を扱うア
ナログ回路で、リンギングを補償することは回路技術に
難しい。さらにほとんどの装置の最終出力段はスピーカ
やＴＶモニタや、機械サーボ系など、電気回路以外の要
素も含んでおり、これらの装置全体のリンギング補償は
電気的に行うことはできない、またディジタル回路の後
に接続されるＤ／Ａ変換系のアナログフィルタなどは、
アナログ回路でリンギング補償する必要があり、ディジ
タル系で発生するリンギングを補償する回路とは別に、
アナログ回路でもリンギングを補償する必要があるなど
の煩雑さがあった。

これらのフィルタをリンギングを補償するのに、前もっ
てリンギングが発生しないよう周波数特性を補償してお
くという考え方がある。しかしながらこの場合にはフィ
ルタが縦続接続されるので、周波数特性が変わってしま
う欠点がある。

本発明の目的は大電力増幅器や高周波回路など、回路技
術的に補償が難しい部分のリンギング補償を容易にし、
さらにはブラウン管や、機械サーボ系などの電気回路以
外の要素を含み電気的にリンギング補償が不可能な装置
のリンギング補償を行う方法を提供することにある。ま
た本発明の他の目的はディジタル回路の後に接続される
Ｄ／Ａ変換系のアナログフィルタなどのアナログ回路で
発生するリンギングをディジタル回路で補償する手段を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、リンギング補償しようとする
フィルタの前段にリンギング補償回路を挿入し、これに
よってリンギング波形を打ち消すリンギング補償波形を
生成し、被補償フィルタの入力信号に前もって加えプリ
補償を行う、具体的には、被補償フィルタの伝達関数Ｈ
（ｓ）から所望の伝達関数Ｈｅ（ｓ　）を減算し、前記
フィルタの伝達関数Ｈ（ｓ）で割り算し、さらに積分し
た伝達関数（（Ｈ（ｓ　）　−Ｈｅ（ｓ　））／　ｓ　
Ｈ（ｓ　））を持つリンギング補償フィルタを設け、被
補償フィルタの入力信号がエツジを含む時間区間で、該
入力信号の微分信号をリンギング補償フィルタに入力し
て、リンギング補償波形を得る。この補償波形を被補償
フィルタの入力信号から前もって減算してプリ補償を行
い、被補償フィルタに入力することで、リンギング補償
を行う。

入力信号をＸ、出力信号をｙとすると、ｙ＝Ｈ（ｓ）＊
　　ｘ＝ｙ拳＋ｒ　　　　　　　　　　　　−−−（１
）となる。（１）式でｙ・は所望のリンギング補償され
た出力、ｒはリンギング波形である。入力信号からプリ
補償信号ｑを前もって減算して被補償フィルタに入力す
ると。

Ｈ（ｓ）寧（ｘ−ｑ）＝Ｈ（ｓ）拳ｘ−Ｈ（ｓ）＊ｑ＝
ｙ拳＋ｒ−Ｈ（ｓ）＊ｑ・・・（２） となり、リンギングが補償できるためにはＨ（ｓ）＄ｑ
＝ｒ　　　　　　　　　　　　・・・（３）となれば良
いことが分かる。（１）式で、所望の波形を出力するフ
ィルタの伝達関数をＨｅ（ｓ　）とすると、ｙ拳＝Ｈ拳
（８）−Ｘであるから、ｒ＝（Ｈ（ｓ）−Ｈｅ（ｓ））
傘ｘ　　　　　　　　−（４）である。従ってリンギン
グ補償フィルタの伝達関数は、（３）　、　（４）式よ
り Ｈｒ（ｓ）＝ｑ／ｘ＝（Ｈ（ｓ）−Ｈｅ（ｓ））／Ｈ（
ｓ）　　　−（５）により求められる。（ただし、入力
信号を微分して補償フィルタに入力するので、実際の補
償フィルタの伝達関数は（５）式を積分した形とする。

）リンギング補償波形は入力信号のエツジの傾斜がある
閾値を越えるような大きな値になったとき生成する。そ
こでゲート回路と、ゲート制御回路を設け、入力信号を
微分した信号がある閾値を越えたとき、微分信号をリン
ギング補償フィルタに導く。ゲート回路の伝達関数をＧ
　（ｓ）とすると。

リンギング補償信号ｑは ｑ＝ｘ＊　ｓ　＊Ｇ（ｓ）拳Ｈｒ　（ｓ　）／　ｓ＝Ｘ
傘Ｇ（ｓ）串（Ｈ（ｓ）−Ｈ中（ｓ））／Ｈ（ｓ）−（
６）となる。これを入力信号Ｘから減算し、被補償フィ
ルタに入力すれば、出力信号ｙは ｙ＝Ｈ（ｓ）＊（ｘ−ｑ） ＝Ｈ（ｓ）申ｘ−Ｇ（ｓ）−（Ｈ（ｓ　）−Ｈｅ（ｓ　
））串ｘ　−（７）と表される。（７）式でゲート回路
がオンの場合はＧ（ｓ）＝１．ゲート回路がオフの場合
はＧ（ｓ）＝Ｏとなるから ｙ＝Ｈ中（ｓ）傘Ｘ　ゲートオンの時 ｙ　＝Ｈ（ｓ）＊　ｘ　　　ゲートオフの時　　・・・
（８）となり、リンギングの発生する急峻なエツジ信号
が入力に含まれるときにゲートをオンにすれば、所望の
応答波形Ｈｅ（ｓ）ｅｘにすることができる。

以上の説明で、（５）式はＨ（ｓ）の零点がＳ平面の左
側（２変換で表される関数であれば２平面の単位円の内
側）にあれば、回路的に実現できる関数形となる。この
条件はフィルタが因果性を満たす最小位相推移フィルタ
であれば成り立つ（ＬＣフィルタのようなＩＩＲフィル
タなど）、またＦＩＲフィルタは有限長の遅延回路を付
加することで、この条件を満たすようにできる。・〔作
用〕 リンギング除去は被補償フィルタの遮断特性を変えずに
リンギングのみを補償するという特性のあることが望ま
しい。従来技術に挙げた非対称係数フィルタを用いるリ
ンギング補償法は、非対称係数フィルタが元のフィルタ
と変わらない周波数特性を持ち、しかもインパルス応答
の前（後ろ）リンギングが０となっている性質を利用し
て、周波数特性が変わらないようにしている。本発明の
方法ではフィルタ係数の対称性は利用しないので、完全
に周波数特性を同じにすることはできないが、（８）式
で示したように、フィルタ切り換えの時間をエツジのご
く近傍だけに制限することで、元のフィルタとほとんど
変わらない特性に出来る。この時、エツジ信号の様に大
振幅の信号に対しては、リンギングの除去された所望の
特性のフィルタと同じように振舞う。すなわち、リンギ
ングを発生する大振幅信号は微分によってリンギングの
原因となるエツジ部分だけが取り出され（いわば時間圧
縮され）、ゲート回路を通り、除去フィルタで積分され
て、元の信号に戻される。したがって（８）式は大振幅
の信号と小振幅の信号に対して、異なった伝達関数とな
っているようにふるまい、リンギング（大振幅信号から
小振幅信号への漏れ込み）が除去され、小振幅信号に対
しては元のフィルタ特性とほとんど変わらないように動
作する。

〔実施例〕

以下１図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるリンギングのプリ補償方式の一実
施例の構成ブロック図である。図においては、１はリン
ギングのプリ補償回路、２は微分回路、３はゲート回路
、４はリンギング補償フィルタ、５はゲート回路の閾値
を決める制御回路、６は加減算器、７はリンギングを発
生する被補償フィルタ、８は遅延回路である。被補償フ
ィルタ７の伝達関数をＨ（ｓ　）、補償フィルタ４の伝
達関数は（５）式を積分した形（（Ｈ（ｓ）−Ｈ喧Ｓ）
）／（ＳＨ（Ｓ）））としておく。ここでＨ拳（ｓ）は
リンギングを生じないようなインパルス応答を持つ所望
の特性のフィルタの伝達関数である。すなわち補償フィ
ルタ４は、被補償フィルタフの伝達関数から、リンギン
グの無い所望の伝達関数を減算し、被補償フィルタの伝
達関数で除算してさらに積分した伝達関数を持つフィル
タである。補償フィルタ４には入力信号を微分回路２お
よび、ゲート回路３を通して入力する。補償フィルタ４
の出力としてリンギング補償信号を得、これを入力信号
を遅延回路８で遅延した信号から加減算器６によって減
算して、リンギングのプリ補償を行う。プリ補償された
信号を、被補償フィルタフに入力すると、リンギングの
ない出力信号が得られる。高力信号は（８）式で示した
ようになり、ゲート回路３がオンの場合はＨ・（Ｓ）、
オフの場合はＨ（ｓ）の様に動作する。従ってリンギン
グを発生する鋭いエツジが入力信号に含まれるとき、ゲ
ート回路３をオンにすればリンギング補償が出来る。ゲ
ート回路の制御は制御回路５によって、入力信号の微分
信号の振幅がある閾値より大きければ、オンとすること
で可能である。

第１図１こ示す実施例の動作を第２図に示す動作波形図
を用いて説明する。２−ａの実線のようなステップ状の
信号が入力されたとする。フィルタフの出力信号は２−
ｂの様にリンギング（一般にエツジの前後で対称でない
）を含んだ信号となる４、これをリンギング補償するに
は２−ｃの様なリンギング補償信号（２−ｂの波形から
所望の出力波形を減じた波形）が被補償フィルタの出力
に得られればよい。そのためには２−、　ｄの様な波形
（２−ｄは２−ｃを被補償フィルタフの伝達関数で逆畳
み込み演算することにより求められる。）を被補償フィ
ルタフの入力に印加する。リンギングの補償は入力信号
に急峻なエツジ信号が含まれているときだけ行う。その
ため微分回路２から２−ｅに示すような入力信号を微分
した＜６号を得て、ぞの振幅が閾値を越えたときのみ、
上記の補償信号を加減算器６に入力する。エツジ部の微
分信号は閾値より大きい振幅を持つのでゲート回路３を
通過し、補償フィルタ４に入力され、２−ｄの様なリン
ギング補償信号が得られる。これを２−ａから減算して
から被補償フィルタフに入力すれば２−ｆに示すように
、リンギング補償されたフィルタ出力が得られる。

入力信号に２−ａの点線で示すような小振幅の正弦波信
号が重畳されている場合には、微分信号２−ｅに点線の
ような正弦波が加わるが、この信号は閾値を越えないの
でリンギング補償信号２−ｄには現れない。従って正弦
波信号は何の変更も加えられず出力に現れ葛。すなわち
本発明のリンギング補償方式はリンギングを補償するも
のの、高域信号成分は減衰しない。

さらにリンギング除去信号は、エツジの微分信号が閾値
を越える極短い時間フィルタ切り換えが行われて生成さ
れる。したがって、短周期の矩形波バースト信号のよう
にエツジが頻繁に現れる場合でも、フィルタ切り換えは
正確に行われリンギング補償できることが分かる。

第３図に第１図に示した実施例の制御回路５の一実施例
を示す９図において２は第１図の微分回路、３１は第１
図のゲート回路３を構成する切り換えスイッチ、３２．
３３は絶対値回路、３４゜３５はフィルタ、３６は閾値
を与える基準値回路５３７は比較器である。閾値は入力
信号の振幅レベル、あるいは入力信号の微分信号の振幅
レベルによって決める必要がある。すなわち、エツジが
あっても、近傍に振幅の大きい信号がある場合はリンギ
ングはさほど妨害とはならない。また微分信号の振幅が
大きくてもすべてエツジであるとは限らない。そこでこ
れらの振幅を検知して、これらから基準値を決め、これ
より振幅の大きいエツジ信号が現れたとき、リンギング
除去動作を行わせる。第３図における制御回路５の構成
はいろいろ考えられる。閾値として与えられる基準値は
、信号レベル、あるいは微分信号の信号レベルの関数と
して与えることができる。１合によっては、−定値であ
ってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リンギングを発生する電気回路の前段
に従属接続して、プリ補償することが出来る。従って、
大電力回路や、高周波信号部の様に技術的にむずかしい
回路のリンギング補償を、小電力で低周波の前段部で容
易に行える。またスピーカやＴＶモニタ、機械サーブ系
など、電気回路以外の要素を含んでいる装置の全体系の
リンギング補償を電気回路で行うことが出来る。さらに
ディジタル処理を用いている装置では、ディジタル回路
の後に接続されるＤ／Ａ変換系のアナログフィルタでも
リンギングが発生するが、ディジタル部とアナログ部の
リンギング補償をディジタル回路のみで行うこともでき
る。

本発明のリンギング補償は、原因となる急峻なエツジ信
号の、ごく近傍でのみフィルタ切り換えする方法を用い
ているので、被補償フィルタの周波数特性を劣化させる
ことはない、したがってエツジエンハンサのような高域
強調フィルタの前につけでも効果を減少させることはな
い。

本発明では主に変数Ｓを用いたアナログ伝達関数で説明
を行ったが、２変換によるディジタルの伝達関数でも同
様に機能させることが出来るのは言うまでもない、また
画像信号処理以外の分野に応用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は第１図の
動作を説明する動作波形図、第３図は第１図のリンギン
グ補償回路の制御回路の一実施例を示す構成図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝達関数が既知のフィルタの前段に縦続接続して入
   力信号中のエッジを検出し、前記フィルタの発生するリ
   ンギングを打ち消すリンギング補償信号を生成し、該リ
   ンギング補償信号を前記入力信号から減算した信号を、
   前記フィルタの入力信号として与えることにより、前記
   フィルタの出力信号に含まれるリンギングを補償するこ
   とを特徴とするリンギングのプリ補償方式。 ２、特許請求の範囲第１項記載のリンギングのプリ補償
   方式において、前記フィルタの伝達関数Ｈ（ｓ）から所
   望の伝達関数Ｈ＊（ｓ）を減算し、前記フィルタの伝達
   関数Ｈ（ｓ）で割算し、さらに積分した伝達関数（（Ｈ
   （ｓ）−Ｈ＊（ｓ））／ｓＨ（ｓ））を持つリンギング
   補償フィルタを設け、前記フィルタの入力信号がエッジ
   を含む時間区間で、該入力信号の微分信号を前記リンギ
   ング補償フィルタに入力して、前記リンギング補償信号
   を得ることを特徴とするリンギングのプリ補償方式。