JP3332093B2 - テレビジョン信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレビジョン信号の
走査線数を変換するテレビジョン信号処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン信号の走査線を変換する技
術は、特開昭５４−１３８３２５号、特公平４−３１５
１号等により知られている。

【０００３】図４には、特公平４−３１５１号に示され
た走査線変換回路を示している。この回路は、飛び越し
走査信号を入力とし、順次走査信号に変換する回路であ
る。入力信号と、入力信号から得られる補間信号を各々
時間圧縮して用い、入力信号の２倍の走査線数の信号を
得ている。補間信号は動き適応により作成されるもの
で、補間信号の生成モードは、静止画モードと動画モー
ドがある。静止画モードでは、前後のフィールドの走査
線信号からフィールド間処理により補間信号が生成さ
れ、動画モードでは同一フィールドの走査線信号からフ
ィールド内処理により補間信号が生成される。フィール
ド間処理とフィールド内処理は、動き検出回路で検出さ
れた画像動き検出信号により切り換えられる。

【０００４】図４において、入力信号は、フィールドメ
モリ３１４を介してフィールドメモリ３１５に入力され
る。入力信号とフィールドメモリ３１５の出力は、減算
器３１９に入力されるとともに、フィールド間処理の静
止画処理信号として係数器３２２に入力される。減算器
３１９からは動き検出信号が得られ、係数器３２０を介
して、係数器３２１、３２２を制御する。フィールドメ
モリ３１４の出力は、ラインメモリ３１６に入力される
と共に加算器３１７に入力される。加算器３１７はライ
ンメモリ３１６の出力とフィールドメモリ３１４の出力
とを加算して、１／２係数器３１８に入力する。係数器
３１８の出力は、フィールド内の補間信号であり、動画
の場合には係数器３２１を介して加算器３２３に入力さ
れる。加算器３２３は、係数器３２１と静画信号を出力
する係数器３２２の出力を加算して時間圧縮回路３２５
に入力する。時間圧縮回路３２５の出力は、スイッチ３
２６に入力されている。スイッチ３２６には、フィール
ドメモリ３１４の出力を時間圧縮回路３２４で圧縮した
信号（原信号）も入力されており、原信号と、補間信号
を交互に選択して導出する。上記のシステムでは係数器
３２１への入力がフィールド内処理信号であり、係数器
３２２への入力がフィールド間処理信号となっており、
動き検出回路３２０によって係数器３２１、３２２を制
御している。

【０００５】上述したシステムでは、静止画ではフィー
ルド間処理が行われ垂直解像度の改善やインターライン
フリッカの除去には有効である。しかしながら、動画に
おいてはフィールド内処理が行われるために、静止画に
比べて画質が劣っている。例えば、ＮＴＳＣ方式では有
効走査線数がフレームで約４８０本、フィールドで約２
４０本である。したがって、静止画ではフィールド間処
理によりフレームすべての４８０本の走査線情報を取り
込み処理できるために４８０［テレビ本／画面高］の解
像度が得られる。一方動画処理ではフィールド内処理で
あるために、２４０本の有効走査線情報しか用いること
ができないので垂直解像度２４０［テレビ本／画面高］
の解像度が原理的に限界である。また実際には理想フィ
ルタは存在せず、現実のフィルタの特性ではさらに実行
的な解像度は低下する。図４に示した例によれば、フィ
ールド内処理のフィルタ特性は垂直空間周波数０［テレ
ビ本／画面高］で０dB、２４０［テレビ本／画面高］で
−６dB、４８０［テレビ本／画面高］で−無限大dBの２
乗余弦特性である。

【０００６】この特性が意味するところは、第１にフィ
ルタの通過帯域が平坦でないために、２４０［テレビ本
／画面高］近傍の成分が減衰している。この周波数特性
は、視覚上の垂直尖鋭感に大きな影響を与える。即ち、
視覚上でぼけ感が増大して画質が著しく劣化する。第２
にフィルタで減衰しきれなかった２４０［テレビ本／画
面高］以上の垂直高域成分が折り返し歪みとなって画質
を劣化させる。従って従来は、静止画では極めて良好な
画面が得られる反面、動画の画質が十分でないために動
き適応動作を行った場合、静止画／動画の画質差が顕著
であり、極めて不自然な画像になってしまうという問題
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の走査線
変換装置は、静止画では極めて良好な画面が得られる反
面、動画の画質が十分でないために動き適応動作を行っ
た場合、静止画／動画の画質差が顕著であり、極めて不
自然な画像になってしまうという問題がある。

【０００８】そこでこの発明は、飛び越し走査信号を順
次走査信号に変換する装置において、動画に対する画質
改善を得ることができるテレビジョン信号処理装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力飛び越
し走査信号の第１フィールドと第２フィールドを合成し
てフレーム信号を得るフレーム信号生成手段と、前記フ
レーム信号を垂直高域成分と垂直低域成分とに分離する
フィルタ手段と、前記垂直高域成分をライン毎に極性反
転して垂直低域に周波数シフトする周波数シフト手段
と、前記垂直低域成分に対して前記周波数シフト手段か
ら得られた成分を直接合成する第１の合成手段と、前記
垂直低域成分に対して前記周波数シフト手段から得られ
た成分を極性反転させて合成する第２の合成手段と、前
記フレーム信号から画像の動きの有無を示す動き検出信
号を得る動き検出手段と、前記動き検出信号に基づく混
合比で前記フレーム信号と前記第１の合成手段の出力と
を混合する第１の混合手段と、前記動き検出信号に基づ
く混合比で前記フレーム信号と前記第２の合成手段の出
力とを混合する第２の混合手段と、前記第１及び第２の
混合手段のいずれか一方の出力を１フィールド分遅延
し、他方の出力と遅延された出力とをフィールド毎に交
互に選択して出力する選択出力手段とを備えるものであ
る。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記の手段にあっては、フレーム合成を行うこ
とにより単一のフィールド内処理に比べて２倍の走査線
数を持つフレーム信号の情報を使用することになる。よ
って垂直高域の折り返し歪みの少ない処理出力を得られ
る。またフィールド内処理に比べて倍の情報を扱うため
に垂直方向フィルタの設計に自由度があり、十分な通過
帯域を持つフィルタを使用できる。動画の場合、垂直方
向の低域／高域分離出力において、低域成分は視覚上鮮
鋭感に寄与するものであるが、広帯域に設定でき画質の
鮮鋭度の高いものが得られる。また高域成分は入力信号
のフレーム内（フィールド内）の動きを表す成分であ
り、垂直低域かつテンポラル高域に周波数シフトされ出
力順次信号に加算されるため、動きの不自然さの無い出
力を得ることができる。また静止画ではフレーム内の動
きはないのでフレーム合成信号がそのまま出力として用
いられる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】図１はこの発明の一実施例である。入力端
子１には、有効走査線数４８０［本／フレーム］、２：
１飛び越し走査信号が入力される。フィールド周波数が
６０Ｈｚのときの垂直−時間の空間的な走査線構造は図
２（ａ）のようになる。スイッチ２は、入力飛び越し走
査信号をフィールド毎に振り分け、第１フィールドを１
／６０秒遅延器３に入力し、第２フィールドを１／２時
間圧縮回路４-1に入力する。１／６０秒遅延器３の遅延
（フィールド遅延）出力は、１／２時間圧縮回路４-2に
入力される。１／２時間圧縮回路４-1、４-2の出力は、
スイッチ５によりラインごとに交互に選択導出される。
スイッチ５の出力は、図２（ｂ）に示すように入力飛び
越し走査信号のフレーム周波数３０［Ｈｚ］と同じフレ
ーム周波数の順次走査信号として出力される。即ち、飛
び越し走査信号の第１、第２フィールドの信号がフレー
ム合成され、順次走査のフレーム信号となっている。図
３には、動作説明のためにテンポラル方向ｆｔ［Ｈ
ｚ］、垂直方向ｆｖ［ＬＰＨ］の２次元空間周波数領域
によるスペクトルを示している。

【００１４】入力端子１の信号は、図３（ａ）に示すス
ペクトルとなる。またスイッチ５の出力は図３（ｂ）に
示すスペクトルとなる。スイッチ５の出力は、垂直低域
通過フィルタ（Ｖ−ＬＰＦ）６と垂直高域通過フィルタ
（Ｖ−ＨＰＦ）７に入力される。また動き検出回路１７
にも入力されている。

【００１５】垂直低域通過フィルタ６は、例えばｆｖ＝
３６０［ＬＰＨ］以下の垂直低域成分を抽出し、垂直高
域通過フィルタ７は、ｆｖ＝３６０［ＬＰＨ］以上の垂
直高域成分を抽出する。よって、垂直低域通過フィルタ
６の出力のスペクトルは、図３（ｃ）のようになり、垂
直高域通過フィルタ７の出力のスペクトルは、図３
（ｄ）のようになる。なお垂直高域通過フィルタ７の特
性は、ｆｖ＝２４０［ＬＰＨ］程度としても良い。

【００１６】垂直高域通過フィルタ７の出力は、水平低
域通過フィルタ（Ｈ−ＬＰＦ）８に入力され、水平方向
に帯域制限される。水平低域通過フィルタ８は、水平低
域制限をある程度行っても視覚特性上では問題はないの
で、むしろ雑音等の影響を軽減する意味で配置されてい
る。

【００１７】水平低域通過フィルタ８の出力は、直接ス
イッチ１０の一方の入力端子に供給されると共に、極性
反転回路９を介してスイッチ１０の他方の入力端子に供
給される。スイッチ１０は、ライン毎の切り換え選択を
行い、その出力は、加算器１２に供給されると共に、極
性反転回路１１を介して加算器１３に供給される。スイ
ッチ１０の出力では、水平低域通過フィルタ８の出力
が、ライン毎に極性反転された形となり、垂直空間周波
数において２４０［ＬＰＨ］の周波数シフトを施された
ことになる。よってスイッチ１０の出力のスペクトル
は、図３（ｅ）に示すようになる。

【００１８】上記のスペクトルの成分に対しては、加算
器１２、１３で、垂直低域フィルタ６からの出力が加算
されている。加算器１２、１３の出力は、混合器１４-
1、１４-2にそれぞれ入力される。また混合器１４-1、
１４-2には、スイッチ５からの出力も入力されている。
混合器１４-1は、スイッチ５からの静止画系信号と加算
器１２からの動画系信号とを動き検出信号Ｋに応じて混
合して出力し、混合器１４-2は、スイッチ５からの静止
画系信号と加算器１３からの動画系信号とのを動き検出
信号Ｋに応じて混合して出力する。動き検出信号は、ス
イッチ５の出力を用いて動き検出回路１７が作成してい
る。動き検出信号Ｋは０〜１の信号であり、完全動画の
場合はＫ＝１となり加算器１２、１３からの出力を混合
器１４-1、１４-2にて選択し、完全静止画の場合はＫ＝
０となりスイッチ５からの出力を混合器１４-1、１４-2
にて選択する。

【００１９】混合器１４-1の出力はスイッチ１６の一方
の入力端子に直接供給され、混合器１４-2の出力は１／
６０秒遅延器１５で遅延されてスイッチ１６の他方の入
力端子に供給される。ここでスイッチ１６は、１／６０
秒毎に交互に一方と他方の入力端子の信号を選択して導
出する。これによりフレーム周波数６０Ｈｚの順次走査
信号が出力端子１８に得られる。

【００２０】静止画モードの場合を見ると、スイッチ５
の出力（１：１順次走査／３０Ｈｚ）が混合器１４−
１、１４−２から導出され、１／６０秒遅延器１５及び
スイッチ１６により倍フレーム周波数の信号（１：１／
６０Ｈｚ）に変換されることになる。次に、動画モード
の場合を見ると、次のようになる。

【００２１】即ち、一方の垂直低域成分に関しては、垂
直低域通過フィルタ６、加算器１２、１３、混合器１４
-1、１４-2、１／６０秒遅延器１５、スイッチ１６で処
理されるので、倍フレーム周波数の信号（１：１／６０
Ｈｚ）に変換される。またこの成分の出力端子１８にお
けるスペクトルは、図３（ｆ）のようになる。他方、高
域成分に関しては、極性反転回路９、スイッチ１０の処
理により垂直周波数シフト処理を受けて、図３（ｄ）か
ら図３（ｅ）のスペクトルになる。さらに、倍フレーム
変換処理を受けるが、この処理においては一方の極性反
転回路１１で反転されたフィールド（フレーム）が１／
６０遅延器１５で遅延を受けることになる。つまり、フ
レーム繰り返しを行う場合に、一方のフレームは極性反
転されているということである。この結果、垂直高域成
分に関して言えば、垂直方向の周波数処理を受けると共
に、倍フレーム周波数変換にともないテンポラル方向へ
３０Ｈｚの周波数シフト処理を受けることに相当する。
したがって、出力端子１８での垂直高域成分に関するス
ペクトルは、図３（ｇ）の如く領域変換されている。

【００２２】上記のように、各成分は出力端子１８に現
れるが、垂直低域通過フィルタ６の出力と、スイッチ１
０の出力とは線形処理されているので重ね合わせの理が
成立し、スイッチ１６の出力は、図３（ｈ）に示すスペ
クトルとなり、この出力端子１８からは４８０本／フレ
ーム、フレーム周波数６０Ｈｚの順次走査信号が得られ
る。

【００２３】この実施例の処理は線形処理であるため
に、各フィルタ処理や時間圧縮処理の順序は入れ替えて
も同様な効果を得ることができる。また上記の説明で
は、有効走査線数４８０本、フレーム周波数３０Ｈｚ、
２：１の飛び越し走査信号を順次走査信号に変換するも
のとして説明したが、他のフォーマットを持つ飛び越し
走査信号に適用できることは勿論である。

【００２４】上記したように、従来の装置では動画モー
ドにおける処理がフィールド内のみに限定して行われて
いたために２４０［ＬＰＨ］以上の解像度を望めなかっ
たが、この発明によるとフレーム合成によりフレーム内
（フィールド間）の全情報を用いて処理しているために
２４０［ＬＰＨ］以上の解像度を得ることができる。ま
た、動き情報（先の垂直高域成分）は、分離、周波数シ
フトの処理により出力順次走査信号のテンポラル高域に
移されて（再現されて）おり、倍フレーム周波数変換さ
れた信号においても動きの不自然さを生じることがな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
飛び越し走査信号を順次走査信号に変換する装置におい
て、従来に比べて大幅に動画に対する画質改善を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１の装置の入力信号とフレーム合成後のフレ
ーム信号の説明図。

【図３】図１の装置の動作を説明するために示した２次
元空間周波数領域におけるスペクトル図。

【図４】従来の走査線変換装置を示すブロック図。

【符号の説明】

２、５、１６…スイッチ、３、１５…１／６０秒遅延
器、４-1、４-2…１／２時間圧縮回路、６…垂直低域通
過フィルタ（Ｖ−ＬＰＦ）、７…垂直高域通過フィルタ
（Ｖ−ＬＰＦ）、８…水平低域通過フィルタ（Ｈ−ＬＰ
Ｆ）、９、１１…極性反転回路、１２、１３…加算器、
１４-1、１４-2…混合器、１７…動き検出回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力飛び越し走査信号の第１フィールド
   と第２フィールドを合成してフレーム信号を得るフレー
   ム信号生成手段と、前記フレーム信号を垂直高域成分と垂直低域成分とに分
   離するフィルタ手段と、 前記垂直高域成分をライン毎に極性反転して垂直低域に
   周波数シフトする周波数シフト手段と、 前記垂直低域成分に対して前記周波数シフト手段から得
   られた成分を直接合成する第１の合成手段と、 前記垂直低域成分に対して前記周波数シフト手段から得
   られた成分を極性反転させて合成する第２の合成手段
   と、 前記フレーム信号から画像の動きの有無を示す動き検出
   信号を得る動き検出手段と、 前記動き検出信号に基づく混合比で前記フレーム信号と
   前記第１の合成手段の出力とを混合する第１の混合手段
   と、 前記動き検出信号に基づく混合比で前記フレーム信号と
   前記第２の合成手段の出力とを混合する第２の混合手段
   と、 前記第１及び第２の混合手段のいずれか一方の出力を１
   フィールド分遅延し、他方の出力と遅延された出力とを
   フィールド毎に交互に選択して出力する選択出力手段と
   を具備したことを特徴とするテレビジョン信号処理装
   置。