JPH01188095A - カラーテレビジョン信号処理回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はカラーテレビジョン信号処理回路、更に詳しく
言えば受信されたカラーテレビジョン信号を、走査線数
を２倍にしたカラーテレビジョン信号に変換し、高精細
な画像を再生する信号処理回路に係り、特に輝度信号と
色差信号が重畳された複合カラーテレビジョン信号を対
象とするカラーテレビジョン信号処理回路に関するもの
である。

［従来の技術］ 現在放送されているＮＴＳＣ方式等のカラーテレビジョ
ン信号は色信号が副搬送信号で変調されて輝度信号に重
畳された複合カラーテレビジョン信号として伝送されて
いる。カラーテレビジョン受像機では通常のフィルタあ
るいはラインメモリを利用したくし形フィルタで輝度信
号と色信号とを分離している。このため完全な分離がで
きず、輝度信号の高周波分が色信号と間違われるクロス
カラーや色信号の一部が輝度信号とみなされるドツト妨
害などを生じる。

フレームメモリやフィールドメモリを利用して両者を精
度よく分離する方法が実開昭５５−１１２９７６号公報
、実開昭５５−１２７４７７号公報等により知られてい
る。フレーム間あるいはフィールド間の信号を利用して
輝度信号と色信号を分離すると、静止画像については上
述したクロスカラーやドツト妨害等のない高品質の輝度
信号２色信号が得られる。一方、動画部分ではフレーム
メモリ、フィールドメモリを利用すると分離特性が極端
に悪くなるので、動きを検出してこれらのメモリを使わ
ない分離方法に適応的に切替える方法が上記公報に記載
されている。

現行テレビジョン信号は２：１インタレース走査を行な
っている。そのため、テレビジョン受像機における再生
画像は垂直方向の解像度が劣化し、また、横縞のエツジ
部分にフリッカが生じる。

インタレースされたテレビジョン信号を受信し、フィー
ルドメモリを利用してインタレース走査された走査線の
間に補間走査線の信号を作り、倍速変換してフリッカ妨
害の生じない再生画像を得る方法が特開昭５４−１３８
３２５号公報により知られている。

すなわち、１フイールド前の走査線の信号を記憶し、１
フイールド後にこれを読出し、現走査線と共に時間圧縮
して倍速変換し、各フィールドとも５２５本の走査線を
表示する。動画部分ではフィールドの信号を使うと現フ
ィールドの画像と重なり、くしの歯状の２倍像となり画
質が劣化する。

上記公報では動いている部分は現フィールドの上下の走
査線の信号から補間走査線の信号を作り、それに切換え
ている。

カラーテレビジョン受像機に走査変換技術を適用した例
が特開昭５１−１１０９１７号公報や特開昭５３−７９
４２１号公報に示されている。いずれも複合カラーテレ
ビジョン信号を受けて、通常のカラーテレビジョン受像
機に使われている輝度信号、色信号の分離回路を使って
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術の画質改善に対する効果について述べる。

本発明者等による実験によれば、フレームメモリやフィ
ールドメモリを利用して分離した輝度信号と色信号で再
生されたカラーテレビジョン画像は、クロスカラーやド
ツト妨害は除去されているが、インタレース走査で表示
されたカラー画像であるので、細かい絵柄でフリッカが
生じている。このフリッカ妨害により画質が制限されて
、画質改善効果が半減していることが判った。フレーム
メモリやフィールドメモリを利用した分離技術の効果は
従来はこの″半減された画質改善効果″で判断していた
という問題があった。

従来公知の走査線補間技術では、静止画像ではフリッカ
が除去されるが、動画像が考慮されていなかったり、動
画像モードに急に切替えていたため、動画／静止画の境
界部分で不自然な画像になり、画質が劣化するという問
題があった。

インタレース走査妨害を除去するフィールドメモリを用
いた走査線補間技術についても、カラーテレビジョン信
号に適用した場合の画質改善効果は、クロスカラーやド
ツト妨害のある画像で評価していたため、本来の画質改
善効果が半減していることが判った。従来はこの″半減
された画像改善効果″をこの技術の実力とみなしていた
という問題があった。

これら従来技術を組合せたものは従来知られていないが
、その画質改善効果は、上述した単独技術の″半減され
た効果″の相乗効果程度と一般にみなされていた。

本発明は、複合カラーテレビジョン信号をその持ってい
る画像情報を極限まで生かした極めて高画質なカラー画
像を得ることのできる新たな信号処理回路を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、搬送色信号が輝度信
号に重畳された複合カラーテレビジョン信号を入力信号
とし、その入力信号の走査線数の２倍の走査線数のカラ
ーテレビジョン信号に変換する信号処理回路において、
上記複合カラーテレビジョン信号の動き情報を抽出する
動き検出回路と、上記複合カラーテレビジョン信号の隣
接フレームあるいは隣接フィールド間の信号から得られ
る色信号および輝度信号の混合比を上記動き検出回路の
出力で制御して色信号と輝度信号とを分離する分離回路
と、上記分離された色信号と輝度信号のうち少なくとも
輝度信号について、隣接した前フィールドの走査線の輝
度信号の混合比を上記動き検出回路の出力で制御して補
間走査線の輝度信号を得て走査線数を２倍化する補間回
路とで構成したものである。

［作用］ 本発明のカラーテレビジョン信号処理回路によれば走査
線数２倍化による画質の向上と、走査線数２倍化による
画質向上の効果を半減するドツトクロール、輝度解像度
低下、クロスカラー等による画質劣化を完全に除去し、
走査線数２倍化による画質向上効果を最大限に発揮でき
る。さらに動き検出回路で抽出された動き情報でフレー
ム間あるいはフィールド間の信号の混合比を制御してい
るので、動画像と静止画像の境界でも徐々に切換ってゆ
くので画質劣化は生じることなく、本発明は一般の動画
像にも適用できる。なお、本発明に使用される、輝度信
号と色信号との分離回路自体はすでに知られているもの
であるが、上記分離回路は通常の走査線数を２倍化しな
いインターレース走査で表示されるカラーテレビジョン
信号の信号処理回路に使用しても、前述のフリッカや垂
直解像度劣化によってその効果は十分発揮できないもの
であるが、走査線数を２倍化する本発明の複合カラーテ
レビジョン信号処理回路に使用することによって、その
相乗効果によって画質のよい高精細なカラーテレビジョ
ン再生画像を初めて得ることができるようになったもの
である。

［実施例コ 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図はカラーテレビジョン信号処理回路を含むカラー
テレビジョン受信機の全体構成図である。

なお、簡明にため、音声信号の処理回路について省略し
ている。

入力端子１に入力された複合カラーテレビジョン信号は
アナログ／ディジタル変換回路２によりディジタル信号
に変換され、フレームメモリを利用したｙｃ分離回路３
で輝度信号Ｙと搬送色信号Ｃに分離される。得られたＣ
信号は色復調回路４で２種の色差信号（Ｉ、Ｑ）に復調
され、Ｙ信号と共に７１へりクス回路５に入力され、次
式で示す演算が行なわれて３原色信号に変換される。

次いで、各３Ｊ７ｉ＜色信号について、走査線２倍化回
路６によって、夫々走査線数が２倍化された３原色信号
Ｒ’　、Ｇ’　、Ｂ’に変換され、３個のディジタル／
アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路７によリアナログビデオ信
号に戻され高精細カラー表示装置８に表示される。

第２図は第１図におけるＹＣ信号分離回路３の構成を示
す図である。入力端子９に入力されたＮＴＳＣ方式によ
る複合カラーテレビジョン信号はｌフレーム（５２５水
平走査線信号分、以下、１水平走査線の時間をＨで表す
）分の記憶容量５２５　Ｈを持つフレームメモリ１０に
より、遅延された前フレームの信号と減算回路１１で減
算される。フレーム間の搬送色信号の位相は１８０゜異
なり、かつ輝度成分はほぼ同じ信号である故、減算回路
の出力は搬送色信号成分の２倍となったもののみが取出
され、輝度成分は除かれる。したがって、この出力を１
７２の係数回路１２に通すと、色成分のフレーム間で平
均された信号が得られる。更にバンドパスフィルタ（Ｂ
ＰＦ）１３が経由して、輝度信号成分が含まれない搬送
色信号Ｃが出力端子１７より出力される。一方、ＮＴＳ
Ｃ信号の一部はＢＰＦ１３の遅延時間に等しい遅延時間
を有する遅延回路１４で遅延時間を調整され、減算回路
１５に加えられる。減算回路１５ではＮＴＳＣ信号から
上記搬送色信号Ｃが減算されるためＮＴＳＣ信号の輝度
成分Ｙのみが得られる。

上記分離回路３によって分離されたＹ信号、Ｃ信号は第
１図の色復調回路４、マトリックス回路５を介して、Ｒ
，Ｇ、Ｂの信号に変換されるが、これらの回路４，５の
構成は従来良く知られているので説明は省略する。

第３図は走査線数２倍化回路６の原理的構成を示すもの
で、実際には同様の構成のものが複数個使用されるが、
簡明のためその１つについて説明する。又これらの回路
はすでに、種々の回路が知られているので原理のみ簡単
に説明する。前述のようにして分離されたＹ信号あるい
はＲ，Ｇ、Ｈの一つの信号は入力端子１８に入力され、
一部は時間圧縮回路２０に加えられるとともに、他の一
部はフィールドメモリ１９（遅延時間２６３Ｈ）に入力
される。フィールドメモリ１９の出力は前フィールドの
信号であり、インタレース走査方式の場合には現フィー
ルドの走査線の中間をトレースしている。従って、時間
圧縮回路２０．２１により現フィールドの信号と前フィ
ールドの信号の時間軸を１／２に圧縮し、切換回路２２
を時間軸圧縮後の走査線毎に切換えることにより走査線
数が２倍化された信号を得ることができる。

上述した例によれば、フレーム間Ｙｃ分離回路により、
輝度信号と色信号とを理想的に分離し、クロスカラーの
ない色信号と、ドツトクロールや解像度低下のない輝度
信号をもとに（フィールドメモリを利用した）走査線２
倍化処理を行なうことになり、インタレース走査に伴う
エツジフリッカや垂直解像度の低下等の画質劣化が除去
され、非常に高品質の画像表示を行なうことができる。

第１図ではＹＣ分離回路３にフレームメモリを１ケ、走
査線２倍化処理に３ケのフィールドメモリを用いていた
が、装置の経済化のためには所要メモリ量をできる限り
少くすることが望ましい。

第４図は信号処理回路の他の構成を示し、唯一個のフィ
ールドメモリによりＹＣ分離と走査線２倍化の処理回路
を構成するものである。入力端子２４に入力されディジ
タル化されたＮＴＳＣ方式による複合カラーテレビジョ
ン信号は２６３Ｈの容量を持つフィールドメモリ２５に
入力され、減算回路２６．１／２係数回路２７、ＢＰＦ
２８により搬送色信号Ｃが抽出される。現在の信号に対
し、２６３Ｈ遅延した信号は画面上インタレースされた
直上の走査線の信号に対応し、画像には垂直方向に大き
な相関があり、この両者の信号は相関が高く、かつ副搬
送波信号の極性がπだけ異なっている。従って、両信号
で減算することによりほぼ理想状態に近いＣ信号が抽出
できる。得られたＣ信号を遅延回路２９．３１でＢＰＦ
２８の遅延時間だけ遅延調整された信号と減算回路３０
、加算回路３２で演算することにより、Ｙ信号およびこ
れに対して２６３Ｈ遅延した輝度信号Ｙ４を得ることが
できる。従ってこの両信号Ｙ、Ｙ、を時間軸圧縮回路３
３，３４で１／２に時間軸を圧縮し、切換回路３５を経
由させることにより、走査線数が２倍化された輝度信号
Ｙ′を得ることができる。

色信号に対する人間の視力は輝度信号よりも劣っている
ので、色信号に対してはフィールドメモリを用いず、同
一フィールドの隣接走査線の平均値で補間走査線信号を
作成しても、表示されたカラー画像の画質劣化はほとん
ど検知できない。従って、第４図のＢＰＦ２８で得られ
たＣ信号は色復調回路３６で２種の色差信号Ｉ、Ｑに復
調され、それぞれに対して、ＩＨの容量を持つラインメ
モリ３７．加算回路３８．１／２係数回路３９により同
一フィールドの隣接走査線の平均値が算出され、この信
号ともとの信号とから時間軸圧縮回路４０．４１、切換
回路４２で時間軸を１／２に圧縮し走査線の倍増された
Ｉ′信号および同様構成の走査線２倍化回路４３により
Ｑ′信号が得られる。得られたＹ’　、Ｉ’　、Ｑ’倍
信号マトリクス回路４４により式（１）の演算を行なう
ことにより、走査線数が２倍化されたＲ’　、Ｇ’　、
Ｂ’倍信号得ることができる。

複写体が静止した静止画像の場合には上に述べた例によ
り、高品質のカラー画像が再生できる。

一方、一般のテレビ放射番組のように、被写体が動いた
場合には、１フレ一ム周期前あるいは１フィールド周期
前の信号を利用しているため、１７３０秒あるいは１／
６ｏ秒間の移動距離に対応した画像領域には特有の画質
の劣化が生じる。

第５図は本発明の一実施例であり、１フレーム前の信号
を利用して動きの有無を検出し、動いている部分につい
てはフィールド内の隣接走査線を利用したＹＣ分離と走
査線２倍化処理を行なわせるようにしたものである。同
図において、入力端子４８に入力されたディジタル化さ
れた複合カラーテレビジョン信号は縦続接続された４ケ
のラインメモリ４９，５０，５２．５３及び２ケの２６
１Ｈ容量のフィールドメモリ５１．５４に入力され、ラ
インメモリ４９の出力信号りを基準として１フレーム（
５２５Ｈ）遅延した信号Ｎ等を出力する。

さて、信号りとＮは１フレ一ム周期離れた同一走査線上
の同一画像位置の信号であるから、動き検出回路５９で
は例えば信号りとＮの差の低周波成分を抽出すると、被
写体が静止している場合には０となり、被写体が動いた
場合にはその輝度の差に比例した信号が得られ、動き情
報としと使用できる。

本実施例はフレーム周期のメモリを持っているため、信
号りに対して、１フレーム前の信号Ｎを利用したフレー
ム間の差から第２図に示すように搬送色信号を得ること
ができる。しかし、被写体が動いた場合にはフレーム間
差信号には正しい搬送色信号が出力されないため、信号
りに対し、同一フィールドの上下の隣接走査線の平均値
Ｏを加算回路５５．１／２係数回路５６で算出し、信号
しどの差信号から搬送色信号を抽出する。減算回路６０
．乗算回路６１．加算回路６２により、信号Ｎと○につ
いて、次式に示す演算を行ない、動き検出回路５９の出
力で、動き係数ｋをＯ〜１の間で変化させる。

０＋ｋ　（Ｎ−０）＝ｋＮ＋　（１−ｋ）０これにより
、フレーム間差信号の大小により信号Ｎと○の混合比が
変化し、これを減算回路６３で信号りから減算し、係数
回路６４で１／２倍すると、フレーム間の信号の混合比
とフィールド内の信号の混合比が動き係数ｋにより変化
したことになり、これをＢＰＦ６５で帯域制限すれば動
きに適応した劣化の少ない搬送色信号Ｃが得られる。

従って、遅延回路６６を経由したＬ信号から減算回路６
７で減算すれば、動きに適応した劣化の少ない輝度信号
Ｙを得ることができる。

信号しに対し、１フイールド遅延した信号Ｍの輝度成分
は、以下の回路で得られる。すなわち、加算回路５７，
７０．１／２係数回路５８，７２、減算回路６８，７１
，７５、乗算回路６９、ＢＰＦ７３および遅延回路７４
により、上に述べたと同様の動作によりフィールド間の
信号とライン間の信号とを動はによりその混合比を変化
させた動き適応形のＹＣ分離回路となり、減算回路７５
の出力Ｒとして１フイ一ルド遅延信号Ｍの輝度信号が得
られる。

走査線数を２倍化するための補間信号は被写体が静止し
ている場合は信号Ｒでよいが、被写体が動いている場合
は、Ｙに対し同一フィールドの隣接走査線との平均値Ｑ
をラインメモリ７６、加算回路７７．１／２係数回路７
８により求める。そして減算回路７９１乗算回路８０．
加算回路８１゜により、動き検出回路５９の動き情報出
力を遅延回路８９で遅延調整した信号で信号ＲとＱの混
合比に′を制御し、加算回路８１の出力として動き情報
に適応した補間走査線の輝度信号Ｙ、を得る。

信号Ｙ、Ｙｄ、Ｃにより走査線を２倍化する処理回路は
第４図の回路の対応する信号から出力端子４５，４６．
４７までの回路構成と同じであるから、記述を省く。

なお第５図の構成において、信号Ｍの輝度成分Ｒは、信
号しに対する輝度成分Ｙを容量が２６３Ｈのフィールド
メモリで遅延させることにより得ることもできる。

上述した第５図の実施例により、被写体が動いても劣化
が生じない高品質のカラー画像信号が得られる。

第１図の構成図では、信号変換して得られたカラー画像
信号は高精細カラー表示装置８に表示されるように示さ
れているが、この表示装置は、カラー表示管（ＣＲＴ）
、カラー投写装置等に限られるものではない。本信号は
光学像としてフィルムに記録したり、あるいは適宜の紙
に印刷やプリントしたりする高品質画像信号としても利
用可能である。

［発明の効果コ 本発明によれば、ＮＴＳＣ方式等の複合カラーテレビジ
ョン信号から、ドツトクロール、クロスカラー、エツジ
フリッカ等のない、さらに解像度の低下しない走査線数
が２倍化された高品質のカラー信号が得られるので、こ
れを高精細度カラーモニタ等の表示装置で表示すると、
極めて高品質のカラー画像を表示することができる。

また本発明によれば、動き係数ｋによる動き適応処理を
ＹＣ分離と走査線補間の双方に導入したので動画モード
と静止画モードとの境界部に生じる劣化がない。その結
果一般のテレビ放送番組等の動画像においても本発明を
適用することができる。従ってこれまで作成された莫大
なテレビ番組ソフトを高画質表示できると共に、現行テ
レビ規格の装置（カメラやＶＴＲ等）を用いて高画質ビ
デオシステムが手軽に経済勢に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラーテレビジ目ン信号処理回路を含む高精細
テレビ受像機の全体的構成を示す図、第２図は第１図の
ｙｃ分離回路の構成図、第３図は走査線数２倍化回路の
原理的構成図、第４図は信号処理回路の他の例を示す図
、第５図は本発明によるカラーテレビジョン信号処理回
路の実施例の構成図である。 ２・・・Ａ／Ｄ変換回路、３・・・ＹＣＣ分目回路４゜
３６・・・色復調回路、５，４４・・・マトリックス回
路、６・・・走査線数２倍化回路、７・・・Ｄ／Ａ変換
回路、８・・・表示装置、１０・・・フレームメモリ、
１１゜１５．２６，３０，６０，６３，６７．６８゜７
０．７５，７９・・・減算回路、１２，２７，３９゜５
６．５８，６４，７２，７８・・・係数回路、１３゜２
８．６５，７３・・・ＢＰＦ、　１４，２９，３１゜６
６・・・遅延回路、１９，２５，５１，５４・・・フィ
ールドメモリ、２０，２１，３３，３４，４０゜４１・
・・時間圧縮回路、５９・・・動き検出回路。 第７目 第２目 第３目 第５０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、搬送色信号が輝度信号に重畳された複合カラーテレ
   ビジョン信号を入力とし、上記複合カラーテレビジョン
   信号から色信号と輝度信号を分離し、それぞれの信号を
   上記複合カラーテレビジョン信号の走査線数の２倍の走
   査線数のカラーテレビジョン信号に変換する信号処理回
   路において、上記複合カラーテレビジョン信号の動き量
   を検出する動き検出回路と、上記複合カラーテレビジョ
   ン信号の隣接フレームあるいは隣接フィールド間の信号
   から得られる色信号及び輝度信号の混合比を上記動き検
   出回路の出力で制御して色信号と輝度信号を分離する分
   離回路と、上記分離回路の出力の少なくとも輝度信号に
   ついて、隣接したフィールドの走査線の輝度信号の混合
   比を上記動き検出回路の出力で制御して補間走査線の輝
   度信号を得て走査線数を２倍とする補間回路とを有し、
   上記分離回路、上記補間回路及び上記動き検出回路に必
   要なフィールドメモリを共用して構成したことを特徴と
   するカラーテレビジョン信号処理回路。