JP2735305B2 - 走査線補間方法及び走査線補間回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査線補間方法及び回路に係り、特に、順
次走査化補助信号（Ｖ−Ｔ信号）の周波数帯域を送信側
で制限し、インタレース（飛越）走査された主信号とと
もに伝送されたテレビジョン信号から、インターレース
走査のために伝送されない走査線を補間して再生する方
法及び回路に関する。

〔従来の技術〕

現行テレビジョン方式（NTSC方式）では、インタレー
ス（飛び越し）走査により１フレームを２フィールドに
分けて画像を伝送している。従来のテレビ受像機では、
インタレース走査のまま表示を行っていたため、１ライ
ンおきの走査線構造による再生画像の粗さやフリッカ妨
害（ちらつき）が画像劣化の原因となっていた。

この画質劣化を軽減するため、現行テレビジョン方式
と完全に両立性を有する高精細テレビジョン方式（EDT
V）、あるいは、現行のテレビジョン信号を受信側の信
号処理により高精細化する方式（IDTV）においては、受
信側でインタレース−順次走査変換を行って表示する。
このとき、受信側で動きを検出し、動きに応じた処理パ
ラメータにより走査線補間処理を行う（例えば、特開昭
58−130685）。

しかし、送られてくる情報はインタレース信号である
ため制約があり、原理的に動き検出不可能な動きがあ
る。例えば、ちょうどフレーム周期（1/30秒）で動く画
像は静止画と区別ができないため、動画であるにもかか
わらず静止画モードで補間処理を行ってしまい、大きな
画質劣化を引き起こす。また、動画と判定された箇所で
は、同一フィールド内の上下の走査線から補間して、伝
送されない走査線を作成するため、垂直周波数の高い画
像（細かい横縞など）は再生できない欠点があった。

上記欠点を補うため、送信側で順次走査カメラを用
い、順次−インタレース走査変換を行って通常の伝送信
号（以下、主走査線信号と略記）を作成するとともに、
受信側での走査線補間処理を補助するための信号（以
下、順次走査化補助信号と略記）を伝送することが考え
られている。例えば、米国DSRC（David Sarnoff Resear
ch Center）で提案されたACTV（Advanced Compatible T
V）では、インタレース走査で飛び越してしまうために
伝送されない走査線とその１フィールド前後の同一位置
の走査線との差信号（フィールド差信号）を、順次走査
化補助信号として伝送する。

第２図に従来例として、上記ACTV受像機で用いられて
いる走査線補助回路の構成例を簡単化して示す（IEEE T
ransactions on Consumer Electronics,Vol.34,No.1,Fe
bruary 1988記載）。同図において、分離回路１を用い
て、多重伝送された主走査線信号（インタレース信号）
と順次走査化補助信号（Ｖ−Ｔヘルパー）とを分離し、
さらに補助走査線再生回路13を用いて、伝送されない走
査線を補間して再生する。

第３図に、伝送された走査線から、伝送されない走査
線を再生する方法を示す。同図（ａ）に伝送する主走査
線信号の位置関係を、同図（ｂ）に順次走査化補助信号
の位置関係を示す。同図（ａ）において、伝送されない
走査線Ｘに対して、同一位置でその前後のフィールドの
走査線をそれぞれ走査線ＡおよびＢとする。上記ACTVの
例では、同図（ｂ）に示すように、順次走査化補助信号
Ｙとして（Ｘ−（Ａ＋Ｂ）/2）を伝送する。一方、受信
側では、同図（ｃ）に示すように、伝送された走査線A,
Bおよび補助信号Ｙから伝送されない走査線Ｘ（＝Ｙ＋
（Ａ＋Ｂ）/2）を再生する。

第４図に、伝送された走査線から、伝送されない走査
線を再生する他の方法を示す。同図（ａ）に伝送する主
走査線信号の位置関係を、同図（ｂ）に順次走査化補助
信号の位置関係を示す。同図（ａ）において、伝送され
ない走査線Ｘに対して、同一フィールド内でその上下の
走査線をそれぞれ走査線ＣおよびＤとする。同図（ｂ）
に示すように、順次走査化補助信号Ｙとして（Ｘ−（Ｃ
＋Ｄ）/2）を伝送する。一方、受信側では、同図（ｃ）
に示すように、伝送された走査線C,Dおよび補助信号Ｙ
から伝送されない走査線Ｘ（＝Ｙ＋（Ｃ＋Ｄ）/2）を再
生する。

従って、順次走査化補助信号が伝送された帯域に関し
ては、受信側でもとの順次走査の信号を劣化なく再生で
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

複数のチャネルを利用するなどして、順次走査化補助
信号を主走査線信号と同一の周波数帯域幅だけ伝送でき
れば問題はない。しかし、空きチャネルの少ない日本で
は、１チャネルで主走査線信号と耗次走査化補助信号の
両方を伝送する必要がある。

上記ACTVの例では、第５図（ａ）に示すように、主走
査線信号を変調するための映像搬送波に対して直交する
（位相が90度異なる）搬送波を用いて順次走査化補助信
号を変調し、１チャネルで伝送する。しかし、この方法
では順次走査化補助信号を1MHz程度しか伝送できない。

また、第５図（ｂ）に示すように、画面の一部を黒味
でマスクし、このマスク部に補助信号を目立たないよう
に多重する方法がある。この方法を用いても、本質的に
マスク部を大きくできないため、補助信号の周波数帯域
を1/3〜1/5程度に制限して伝送する必要がある。

上記従来例として第２図に示したACTVの例では、750k
Hzに帯域制限して伝送された順次走査化補助信号とフル
帯域の主走査線信号とを用いて、第３図に示した方法に
より走査線補間を行っている。そのため、750kHz以上の
信号に対しては、補間走査線としてフレーム間平均（Ｙ
＝（Ａ＋Ｂ）/2）が出力されることになり、時間解像度
が落ちて動画像がぼけてしまう。また、第４図に示した
方法により走査線補間を行った場合には、補間走査線の
高域は走査線間平均（Ｙ＝（Ｃ＋Ｄ）/2）が出力される
ことになり、垂直解像度が落ちてしまう。

従って、本発明の目的は、順次走査化補助信号が伝送
されない周波数帯域に関しても解像度低下の少ない走査
線補間方法及び回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、伝送された主走査線信号および順次走査
化補助信号から補助走査線信号を生成する補助走査線再
生回路と、上記補助走査線信号の周波数帯域を伝送され
た順次走査化補助信号の周波数帯域とほぼ等しく制限す
る第１のフィルタと、上記伝送された信号から画像の動
きを検出して動き量ｋを出力する動き検出回路と、主走
査線信号を受けて上記動き量ｋに応じた補間処理を行う
動き適応走査線補間回路と、上記動き適応走査線補間回
路の出力の周波数帯域を上記第１のフィルタと相補的に
制限する第２のフィルタと、上記第１および第２のフィ
ルタ出力を混合して補間走査線出力を得る手段とを用い
ることにより、達成される。

〔作用〕

まず、伝送された主走査線信号および順次走査化補助
信号から、補助走査線再生回路を用いて、上記第３図あ
るいは第４図に示した手法により補間走査線信号を作成
する。この補間走査線信号のうち、順次走査化補助信号
が伝送された周波数帯域に関しては、インタレース走査
のために伝送されない走査線の信号がもとのまま正しく
再生できる。しかし、上述したように、順次走査化補助
信号が伝送されない周波数帯域に関しては時間解像度あ
るいは垂直解像度が劣化した信号となっているため、第
１のフィルタを用いて、正しく再生できる周波数帯域の
補助走査線信号のみを取り出す。

一方、伝送された主走査線信号だけから、動き適応走
査線補間回路を用いて、インタレース走査のために伝送
されない走査線の補間再生を行う。このとき、動き検出
回路を用いて画像の動きを検出し、動き量ｋをパラメー
タとして走査線補間方法を切り替える。動き量ｋは、動
きの大きさ（フレーム差信号や２フレーム差信号の振幅
などの程度）、ベクトル等が考えられ、動き適応走査線
補間回路では、この動き量ｋに基いて、伝送されない走
査線を補間再生する。例えば、画像が静止しているとき
には第３図（ｃ）に示すように前後のフィールドから走
査線を補間する。このとき、静止画に必要な垂直解像度
は全く低下しない。また、画像が大きく動いているとき
には、第３図（ｃ）の方法では再生画像が２重像となっ
てしまうため、第４図（ｃ）に示すように上下の走査線
から補間する。このとき、動画に必要な時間解像度は全
く低下しない。画像がわずかに動いているときには、両
者の中間の補間方法により、走査線を補間再生する。こ
の動き適応走査線補間回路の出力を、第２のフィルタを
用いて、上記第１のフィルタと相補的な周波数帯域（す
なわち、順次走査化補助信号が伝送されない周波数帯
域）の信号だけを取り出す。

上記第１および第２のフィルタの出力を混合して補間
走査線を再生することにより、上記目的を達成すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図に、本発明の一実施例の具体的な構成図を示
す。同図において、分離回路１により、複数のチャネル
を用いて伝送された、あるいは第５図に示すように２チ
ャンネルに多重して伝送された主走査線信号と順次走査
化補助信号とを分離する。これらの分離された信号か
ら、補助走査線再生回路102を用いて補助走査線信号を
作成する。第１図には、例として第３図に示す方法で補
助走査線信号を再生する場合について示してある。すな
わち、主走査線信号Ｂと、遅延回路14を用いて主走査線
信号を525H（Ｈは水平走査期間を表わす）遅延させた信
号Ａとを、加算器15を用いて加え、さらに乗算器16によ
り振幅を1/2にしてフレーム間平均（（Ａ＋Ｂ）/2）を
作成し、加算器17を用いて順次走査化補助信号Ｙ（＝Ｘ
−（Ａ＋Ｂ）/2）と加えることにより、補助走査線信号
Ｘを作成する。第１のフィルタ18を用いて、順次走査化
補助信号が伝送された周波数帯域の補助走査線信号のみ
を取り出す。一方、主走査線信号だけから、動き適応走
査線補間回路101を用いて、インタレース走査のために
伝送されない走査線を補間再生する。このとき、後述の
動き検出回路９を用いて画像の動きを検出し、動き量ｋ
（０≦ｋ≦１）をパラメータとして走査線補間方法を切
り替える。動き適応走査線補間回路101では、まず、伝
送された主走査線信号と、遅延回路2,3,4により525H遅
延させた主走査信号とを、加算器７により加えたのち乗
算器８により振幅を1/2として、フィールド間補間値を
求める。それと同時に、主走査線信号を遅延回路２によ
り遅延させた信号と、この信号を遅延回路３によりさら
に1H遅延させた信号とを作成し、加算器５を用いてその
両者を加えたのち乗算器６により振幅を1/2として、ラ
イン間補間値を求める。乗算器10および11を用いて、上
記フィールド間補間値には上記ｋを、また上記ライン間
補間値には（１−ｋ）を乗じ、加算器12を用いて両者を
加える。上記第１のフィルタと相補的な周波数特性を持
つ第２のフィルタにより、加算器12の出力を帯域制限し
たのち、加算器19を用いて上記第１のフィルタの出力と
加算し、補間走査線を得る。なお、動き適応走査線補間
回路101の遅延回路2,3,4、加算器７、および乗算器８
と、補助走査線再生回路102の遅延回路14,加算器15,お
よび乗算器17は、それぞれ共用することができ、回路規
模を縮小することができる。また、第４図に示した方法
で補助走査線信号を再生する場合には、遅延回路14を1H
の遅延とすればよい。

第６図に、本発明の他の実施例の構成を示す。同図に
おいて、分離回路１により主走査線信号と順次走査化補
助信号を分離したのち、予め第１のフィルタ18により主
走査線信号と順次走査化補助信号の周波数帯域をほぼ等
しく制限したのち、補助走査線再生回路102に入力し、
補助走査線信号を得る。また、第１のフィルタと相補的
な特性を持つ第２のフィルタ13により、主走査線信号を
予め帯域制限したのち、動き適応走査線補間回路101に
より走査線補間を行う。動き適応走査線補間回路101の
出力と、補助走査線再生回路102の出力を、加算器19を
用いて加え、補間走査線を得る。動き適応走査線補間回
路101では、ライン間補間値とフィールド間補間値に対
して、動き検出回路９の出力ｋおよび（１−ｋ）がそれ
ぞれ乗じられる。ライン間補間値とフィールド間補間値
がともに低周波成分しか持たない（例えば直流のみの）
場合であっても、両者の値が異なっている場合には、ｋ
の値が激しく（例えば画素ごとに）変化すると、高周波
成分に変調されて出力され、画面上ではノイズとなって
あらわれる。これを避けるため、同図に示すように、動
き適応走査線補間の前に第２のフィルタ13を入れた方が
よい。また、第１のフィルタ18を補助走査線再生回路の
前に入れて、既に送信側で帯域制限されている順次走査
化補助信号に対して２重にフィルタ処理を行わない方が
よい。

第７図に、走査線の位置関係を示す。黒丸●は伝送さ
れる主走査線信号を、白丸○は補間走査線を表わす。ま
た、第８図に、上記動き検出回路９の具体的な構成例を
示す。現行テレビジョン方式（NTSC方式）では、輝度信
号の高域にフレーム反転して変調された色信号が多重さ
れているため、１フレーム差検出回路20により主走査線
信号のフレーム差をとったのち、フィルタ21により低周
波成分のみを取り出す。また、２フレーム差検出回路22
により、主走査線信号の２フレーム差をとる。また、１
フィールド差検出回路23により、主走査線信号と再生し
た補助走査線信号の差をとったのち、フィルタ24により
伝送された順次走査化補助信号と等しく周波数帯域を制
限し、１フィールド差とする。混合回路25により、上記
１フレーム差、２フレーム差、１フィールド差を混合
し、動き量ｋ（０≦ｋ≦１）とする。第９図，第10図，
第11図に、上記１フレーム差、２フレーム差、１フィー
ルド差の通過領域（すなわち、動き検出領域）をそれぞ
れ示す。また、伝送された順次走査化補助信号が、第３
図に示すようにフィールド差の信号の場合は、補助走査
線再生回路102を１フィールド差検出回路23を介す必要
はなく、フィールド間の動き量として直接混合回路25に
入力してもよい。このように検出した動き量ｋは、走査
線補間のためだけでなく、多重伝送された信号の分離
（例えば、輝度信号と色信号の分離、高精細情報の分離
など）のために用いることもできる。

なお、図中では簡単のため、フィールド間走査線補
間，ライン間走査線補間ともに近傍の走査線からの平均
補間について説明を行ったが、本発明はこれに限定され
るものではなく、さらにタップ数を増やして補間特性を
向上させてもよく、また、若干性能は落ちるが前値補間
（直前フィールドあるいは直上の走査線の値をそのまま
補間値とする）を行って回路規模を縮小してもよい。

また、本発明をテレビ受像機に適用する場合は、輝度
信号Y,色信号ＩおよびＱ（またはＲ−ＹおよびＢ−
Ｙ）、あるいは赤，緑，青（R,G,B）信号のすべてに適
用する必要はなく、最も画質改善効果の高い輝度信号Ｙ
だけに適用してもよい。

本発明は、下記の例のように多くの変形例や適用例を
有する。

（１）信号を伝送する場合に限らず、主走査線信号と順
次走査化補助信号をVTR,ビデオディスク等に記録する場
合にも本発明をそのまま適用できる。

（２）もとの信号が順次走査信号（525本,1:1）だけで
なく、倍速のインタレース信号（1050本,2:1や1125本,
2:1）等の場合にも同様に適用可能である。

（３）コマンド等の有無により補助走査線信号が送られ
てきていないことがわかった場合には、動き適応時間を
水平周波数の低域まで適用する。

（４）観視者の好みによっては、特に動画部の水平高域
領域の動き適応補間を行なわないことも可能である。こ
れは垂直方向の解像度低下を避けるためである。これは
手動スイッチでも制御してもよい。

〔発明の効果〕

本発明を適用することにより、順次走査化補助信号を
伝送した周波数帯域については完全にもとの順次走査の
信号を得られ、それ以外の周波数帯域については、静止
画に関しては垂直解像度の低下がなく、動画に関しては
時間解像度の低下がなく、動きに応じて最も画質劣化の
少ない走査線補間方法が選択されるため、実施して画質
改善効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来例の
構成図、第３図および第４図は伝送された信号から伝送
されない走査線を作成する方法を説明した図、第５図は
補助信号を伝送する方法を説明した図、第６図は本発明
の他の実施例の構成図、第７図は走査線の位置関係を説
明した図、第８図は動き検出回路の一例の構成図、第９
図乃至第11図は動き検出の特性を示した図である。 符号の説明 １……分離回路、2,3,4,14……遅延回路、5,7,12,15,19
……加算器、6,8,10,11,16……乗算器、９……動き検出
回路、13,18,21,24……フィルタ、20……１フレーム差
検出回路、22……２フレーム差検出回路、23……１フィ
ールド差検出回路、25……混合回路、101……動き適応
走査線補間回路、102……補助走査線再生回路。

フロントページの続き (72)発明者 大西 誠 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 吉木 宏 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 吹抜 敬彦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送された主走査線信号及び順次走査化補
   助信号から伝送されない走査線を補間して再生する走査
   線補間回路において、上記順次走査化補助信号が伝送さ
   れた周波数帯域に関しては、上記主走査線信号と上記順
   次走査化補助信号から第１の補間走査線信号を作成し、
   上記順次走査化補助信号が伝送されない周波数帯域に関
   しては、上記主走査線信号のみから画像の動きに応じて
   第２の補間走査線信号を作成し、上記第１の補間走査線
   信号及び第２の補間走査線信号を混合した補間走査線信
   号により伝送されない走査線の補間を行なうことを特徴
   とする走査線補間方法。
2. 【請求項２】伝送された主走査線信号及び順次走査化補
   助信号から第１の補間走査線信号を生成する第１の補間
   走査線生成手段と、上記第１の補間走査線信号の周波数
   帯域を上記順次走査化補助信号の周波数帯域とほぼ等し
   く制限するための第１のフィルタ手段と、伝送された画
   像の動きを検出して動き量ｋを出力する動き検出手段
   と、上記主走査線信号のみから上記動き量ｋに応じて第
   ２の補間走査線信号を生成する第２の補間走査線生成手
   段と、上記第２の補間走査線信号の周波数帯域を上記第
   １のフィルタ手段と相補的に制限するための第２のフィ
   ルタ手段と、各々周波数帯域制限された第１の補間走査
   線信号及び第２の補間走査線信号を混合して出力する混
   合手段とを有することを特徴とする走査線補間回路。
3. 【請求項３】前記第１のフィルタ手段が前記第１の補間
   走査線生成手段と前記混合回路との間に設けられ、前記
   第２のフィルタ手段が前記第２の補間走査線生成手段と
   前記混合回路との間に設けられていることを特徴とする
   請求項２記載の走査線補間回路。
4. 【請求項４】前記第１の補間走査線生成手段に前記第１
   のフィルタ手段により周波数帯域制限された主走査線信
   号が入力され、前記第２の補間走査線生成手段に前記第
   ２のフィルタ手段により周波数帯域制限された主走査線
   信号が入力されることを特徴とする請求項２記載の走査
   線補間回路。
5. 【請求項５】前記動き検出手段が前記主走査線信号と前
   記第１の補間走査線信号とを用いて画像の動きを検出す
   ることを特徴とする請求項２乃至４記載の走査線補間回
   路。