JPH0352278B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はカラーテレビジヨン（以下TVと略
称）信号の伝送方法、更に詳しく言えば、広帯域
のTV信号を限られた帯域の伝送媒体を介して伝
送（記録等を含む広義の伝送）し、精細な画像を
再生するためのTV信号の伝送方法に関するもの
である。

〔発明の背景〕

従来のTV信号の帯域は、それぞれ規格で帯域
が限られており、解像度に限りがあつた。また、
どうしても解像度を上げたい場合には、規格の帯
域制限をはずし、NTSCテレビジヨン方式では
4.2MHzの代りに、たとえば6.0MHzで伝送する等
の対策が必要であつた。

このため、逆に規格の範囲内のTV信号では解
像度の向上が困難であるなどの問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、既存のTV受像機でも、直接
そのまま受像することができ、（すなわち現行規
格との両立性を保ちながら）、高精細なTV信号
を伝送する方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するため、TV信号に
おいて時間方向−垂直方向の両周波数領域で考え
たときの周波数のすき間に高域輝度信号成分等を
移して伝送し、受信側でこれを引出してもとの高
域輝度信号にもどして高精細TV信号を再現する
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

まず、NTSC信号の場合についての本発明の原
理を説明する。第１図は、TV信号のフイールド
と走査線の関係を模式的に示したものである。

これをを左方（ｙ−ｔ平面に垂直な方向）から
見ると、フイールドと走査線の関係は第２図のよ
うになる。図中、丸印は走査線を表わす。

NTSCカラーテレビジヨン方式では、周知のよ
うに色信号を、色副搬送波を色差信号で変調する
ことにより構成する。第２図に，＋πと示し
たのはこの色副搬送波の位相関係を示したもので
ある。これを時間ｔ方向の周波数（時間周波数
と呼ぶ）と、垂直ｙ方向の周波数ｖ（垂直周波数
と呼ぶ）で示すと第３図のようになる。なお、原
点に点対称であるので、２つの象限を示せば充分
である。

まず、周波数sは周知の如くインタレース走査
に基く時空間周波数を示す。また、周波数scは
NTSC信号の色搬送周波に対応す時空間周波数で
ある。また、輝度信号は、周波数の原点、s，
s′，s″ならびにsのまわりに側帯波として存
在する。色信号は周波数sc，sc′のまわりに側
帯波として存在する。なおこれらの輝度信号の基
底帯域信号と側波帯信号は相互に重なり、画質妨
害となることがあるので、あらかじめ帯域制限を
しておくことが望ましい。ただし、これについて
は既にいくつかの技術が知られているので、説明
は省く。

以上の説明で、垂直・時間周波数成分が空いて
いる帯域は図中_Y，_Y′と示したところである。

即ち時間周波数と、垂直周波数ｖの２次元で
表わされる時空間周波数領域を直交する時間周波
数軸と垂直周波数軸ｖとで４象限に分けると、
搬送色信号は、第２象限と第４象限の副搬送波
sc，sc′の近くに分布し、第１象限と第３象限
は空いている（あるいはあまり有効に利用されて
いない）。

従つて、本発明は、既存のカラーTV信号の時
間・垂直周波数領域において、既存のカラーTV
信号の色信号、輝度信号の他の情報、例えば、従
来は伝送できなかつた輝度信号の水平高域信号成
分を周波数変換して、上述の第１象限、第３象限
にある周波数_Y，_Y′で示すような領域、すなわ
ち搬送色信号の周波数領域と共役な周波数領域に
挿入し、周波数多重化して、新しいカラーTV信
号を構成するようにしたものである。

第４図は、本発明のTV信号発生方法の一実施
例における輝度信号の高域成分Y_Hの周波数変換
を説明するための説明図である。

NTSC方式によるカラーTV信号では、輝度信
号は０〜4.2MHzである。従つて精細な画像情報
を伝送するため、4.2〜6.2MHzの輝度信号の高域
成分Y_Hを周波数シフトして、たとえば2.2MHz〜
4.2MHzに移す。このようにして周波数多重化し
たTV信号を42MHzの帯域で伝送し、受像機では
上述の逆の操作によつて輝度信号の高域成分Y_H
を再生する。

第５図は本発明によるカラーテレビジヨン信号
発生方法を実施したカラーテレビジヨン信号の通
信システムの全体的構成の一実施例を示す。

同図において、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、カラー
テレビジヨン信号の発生部、伝送（記録を含む広
義の伝送）媒体および受信部を示す。なお、説明
の簡明のため、本発明と直接関係する映像信号部
のみについて示し、音声信号、同期信号について
は既存のTV方式と同じであるので説明は省く。

発生部Ａは輝度信号Ｙ、色差信号Ｉ，Ｑをいわ
ゆる周知のカラーエンコーダ１に加えてほぼ標準
のNTSC信号を得るとともに、この輝度信号を高
域濾波器２に加えて、この高域輝度信号Y_Hを得
る。そしてこれを周波数偏移回路３で周波数を移
す。この回路については後述する。。なおこのと
き、第３図からもわかるように高域輝度信号Y_H
の垂直方向、時間方向の周波数帯域幅は公知の方
法により帯域制限しておく方が漏話が少なくな
り、望ましい。

カラーエンコーダ１の出力ならびに周波数偏移
回路３の出力を加算器４で加算して、拡張された
NTSC信号（イクステンデツド・デフイニツシヨ
ン Extended Definition NTSC信号と称す）
を得る。この拡張されたNTSC信号は送信器で伝
送に適した形に変調される。

伝送部Ｂは通常、電波を伝送する空間である
が、空間に限らず、有線伝送路や記録体でも良
い。

受信部Ｃは受信部と逆の操作を行うものであり
後述する。

第５図の実施例において、輝度信号Ｙは従来の
ものに比べ、高域輝度成分を持つため、解像度の
高い再生像を得ることができる。更に、従来提案
されている走査線補間技術と組合せることによつ
て、更に高画質の再生像を得ることができる。

次に、本発明の重要な部分である高域輝度信号
Y_Hの処理の一実施例について述べる。前述した
如く、本発明は時空間周波数領域の空いている領
域に高域輝度信号Y_Hを周波数変換（偏移）して
伝送するものであり、その一実施例として、第３
図に示したように、色信号は第２象限、第４象限
でまた高域輝度信号Y_Hは第１象限、第３象限で
送つている。すなわち、前者の色信号は第２図で
示したような位相の副搬送波で、後者の高域輝度
信号は第６図に示したような位相の副搬送波で送
つている。

更に詳しく言えば、色信号は規格により第２図
のような位相関係を持つ副搬送波、すなわち、走
査線（ライン周期）毎に位相が反転し、現走査線
の搬送波の位相と同一位相を有する前フイールド
の走査線は上記現走査線の下側（走査線数にして
NTSC方式の場合262H前）の走査線となるよう
な副搬送波で変調されている。これに対し、本発
明になる高域輝度信号は第６図に示すような位相
関係を持つ副搬送波、すなわち走査線毎に位相が
反転し、現走査線の搬送波の位相と同一位相を有
する前フイールドの走査線は上記現走査線の上側
（NTSC方式の場合263H前）の走査線となるよう
な副搬送波で変調されている。

まず、発生部における周波数シフトの一実施例
について述べる。よく知られているように、周波
数₁の信号に周波数₀の信号を乗算（変調）すれ
ば周波数₁±₀の信号が得られる。そして帯域通
過フイルタによりたとえば周波数₁−₀の下側波
帯の信号を得ることができる。そこで、₀の一つ
の方法として第８図に示すように₀＝sc／２＝
3.58／２［ＭHz］≒1.8MHzの信号で、広帯域4.0〜
6.0MHzの信号を乗算すれば、2.2〜4.2MHzに周波
数シストすることができる。なお、₁＜₀のとき
にはシフトされた周波数の上下関係は逆転する。

周波数₀の信号（副搬送波）を得る一つの方法
としてはたとえば色副搬送波_SCと関係する周波
数を採用する方法がある。たとえばこれを1/2に
分周したものである。ただし、その位相は各走査
線で前記の関係になるようにし、かつ送受で合わ
せておく必要がある。また、走査線の終りで、位
相にオフセツトが生ずるが、あくまで第６図の条
件を満足するように走査線の始まりでリセツトし
ておくことは当然である。さて、色副搬送波_SC
は周知のように送受で合つている。分周する場合
には、第９図に示すように４つの不確定性が生じ
うる。すなわち、実線で示す周波数_SCに対して
_CS／２は点線で示すように４通りありうる。こ
のうちのいずれであるかは、たとえば信号の一部
たとえば垂直同期部分などにこの_SC／２の信号
をある期間バースト的に直接挿入することで受信
部で容易に識別できる。また、この信号がなけれ
ば、通常のNTSC信号であることも識別できる。

具体的には、たとえば内部の信号処理を各副搬
送波_Scの４倍、すなわち周波数4_Scのクロツク信
号で行なうとすれば、第９図に例示する如きパル
スが発生するが、こ合うちのどの相のパルスを採
用するかと指示するのみである。従つて上記のよ
うな_Sc／２の信号を直接挿入する方法のほか、
デイジタル符号で挿入するなど各種の方法があ
る。

次に、受信部において色信号成分と高域輝度信
号Y_H成分をそれぞれこの信号成分から分離する
方法の実施例を述べる。

第７図はこのための受信回路（第５図のＣの部
分）の一例である。これを行なうには、まずフレ
ームメモリ１６によりフレーム毎に変化する成分
をとり出す。これは高域輝度信号Y_Hと色信号Ｃ
を含む。これを帯域通過フイルタ１１に通し2.2
〜4.2MHz成分を抽出する。これを262H遅延素子
１２、1H遅延素子１３（ここにＨは水平走査周
期）を通過させ信号を遅延させる。

これを、図示する如く差回路１４，１５に導
く。差回路１４では262H遅延の信号との差を求
める。一方第２図，第６図からわかるように、
262H差のある２つの色信号Ｃについては同相、
輝度信号成分Y_Hについては逆相になつているた
め、Y_H成分のみが取出せる。同様に263H差のあ
る２つの信号の差を得る差回路１５からは色信号
成分Ｃのみが取出せる。色信号については通常の
通り同期検波回路１７で復調を行ない、２つの色
差信号成分Ｉ信号、Ｑ信号を取出せばよい。ま
た、輝度信号成分Y_Hについては前記の逆の過程
により周波数シフト回路１８によりもとの4.2〜
6.2MHz（第１の実施例では4.0〜6.0MHz）に周波
数シフトして、輝度信号と加算回路１９で加算す
ればよい。

すなわち、前述の方法により₀を抽出し、これ
を周波数シフト回路１８において乗じて（₁−
₀）＋₀の成分を得ることにより、シフトしても
とに戻した周波数₁の成分を得ることができる。

本発明において問題と考えられるのは、高域輝
度信号成分による画質妨害であるが、これについ
ては次のように考えられる。

(i) 前述の如くして得られた成分をもとの成分か
ら差引くことにより妨害を避けけることができ
る。

(ii) 既存の受像機などで差引かない場合には、そ
の妨害は色信号わ重畳したことによる白黒TV
受像機への妨害と同程度と考えられる。すなわ
ち、フレーム毎に反転しており、視覚的に与え
る影響は小さいと考えられる。

本発明には実施例に示した方法のほか多くの変
形例が考えられる。以下列記する。

(i) 本発明の実施例では、NTSC信号系について
説明したが、PAL系の場合には第１０図のよ
うになつておりジエイ・オウ・ドレウエリイ
（J.O.Drewery）ザ・フイルタリング・オブ・
ルミナンス・アンド・クロミナンス・シグナル
ス・トウ・アボイド・クロスカラー・イン・
ア・ピーエーエル・カラーシステム（The
filtering of luminance and Chrominance
signals to avoide crosscolour in ａ PAL
colong system）ビービーシー・エンジニアリ
ング BBC Engineering（sept.1976））、同様に３次
元的（すなわち、時間周波数領域、垂直周波数
領域および水平周波数領域）な隙間に２個の信
号（高域輝度信号など）を挿入することが可能
である。

さらに、一般に隙間を２ケ所設けたことによ
り、たとえばPAL方式の場合Y_Hに5.5〜8MHz、
Y_H′に８〜10.5MHzを挿入することなども可能
となる。

(ii) インタレース走査の不完全さを除き垂直方向
にも高解像度を得る手法として、受信部で走差
線をたとえば２倍化し、併せてインタレースを
順次走査に変換する手法、適当な内挿により走
査線数を増加させる方法、等と組合せて、本手
法を採用することを当然自由である。また、さ
らに送像側で順次走査により原画像信号を得
て、適当な時間、垂直周波数のフイルタリング
と２：１の間抜きによりインタレース走査信号
とする手法（たとえばケイ・ルーカス（K.
Lucas），“スタンダード・ホウ・ブロードカス
テイング・サテライト・サービス（Standards
for Broadcasting Satellite Services）”，ア
イ・ビ・エ・テクニカル・レビユー（IBA
Technical Review），No.18、昭57年３月）と
組合せることも設計者の自由である。

(iii) 第７図に示した高域輝度信号ならびに色信号
を分離する回路はあくまで一例である。この回
路の出力を必要に応じてさらに次の回路に通す
ことも可能である。すなわち、フレー間で位相
が逆転していることを利用して、フレーム間の
差を得るフイルタに通したり、あるいは同一フ
イールドの走査線間で位相が逆転していること
を利用して走査線間の差を得るフイルタに通す
ことも特性改善に役立つ。

(iv) 前述のように、色差信号や高域輝度信号につ
いては、垂直方向周波数や時間方向周波数をあ
らかじめ帯域制限しておく方が好ましい。垂直
方向の周波数を制限するには公知の方法、すな
わち、たとえば水平周期遅延線を用いて出力を
加算する等の方法がある。時間方向についても
これをフレーム遅延素子に置換えるだけで全く
同じである。また、輝度信号については、色信
号等が重畳される2.2〜4.2MHzについては、
＝15Hz、ｖ＝131走査線に相当する帯域の近傍
の成分を除去しておくことが望ましい。

(v) 色信号や高域輝度信号の重畳される周波数帯
域では、あらかじめベースバンドの輝度信号成
分を除去しておくことが望ましい。

(vi) 色信号や高輝度信号を取出すフイルタの構成
については第７図に例を示した。しかしこれに
限らず各種の方法がありうる。

回路構成と伝達関数による表現の関係を明ら
かにする目的のため、第７図の構成を含めて下
記に示す。ここでは高域輝度信号についてのみ
記す。

・ （１−Z_262H）（BPF） ・ （１−Z_-262H）（BPF） （−１＋2Z_-L−Ｚ−_-2L）／４ ・ （１−Z^-262H）（BPF）（１−Ｚ−_-525H） ……（第７図の場合） ・ （１−Z_-263H）（BPF）（１−Z_525H） あるいはこれらの組合せ。

色信号の場合には、262Hと263Hとを入替え
れば同様に構成できる。

なお、利得については、エンハンサーの機能
を含め適宜決めればよい。

(vii) フイールド間の和あるいは差のフイルタはデ
イジタルフイルタの構成からよく知られている
ように例えば下記のようにすればさらに特性が
向上する。すなわち、１−Z_-263Hのかわりに−
１＋2Z^263H−Z_-526Hとする。

また、信号が２つ以上の経路を通る場合、遅
延時間を極力そろえるもの通常の技術でよく行
なわれるところである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３次元的にみた周波数のすき
まに、高解像度情報を挿入することにより、現在
のテレビジヨン信号の規格の範囲内で高解像度の
画像情報を伝送しうるという効果がある。

すなわち、4.2MHzの信号帯域の内に6MHzの高
域輝度信号を挿入することにより、現在の伝送機
器などを変更することなく高精細なテレビジヨン
映像信号を伝送することが可能となる。

さらに、送信側ならびに受信側、あるいは受信
側で、走査線を２倍にある技術あるいは順次走査
にする技術（いわゆるインプルーブド・テイ・ビ
（Improved TV）などと組合せることにより、
水平方向、垂直方向に解像度を増加することによ
り、両立性を保つたまま高精細テレビジヨン画像
を表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はTV信号の一般的概念を示す説明図、
第２図は時間−垂直領域における色副搬送波の位
相を示す一般的な説明図、第３図はこの時空間周
波数と、本発明の一実施例である高域輝度信号成
分の配置を示す説明図、第４図は、本発明の一実
施例にける周波数のシフトを示す周波数成分分布
図、第５図は本発明のテレビジヨン信号処理方法
を実施する一実施例を示すブロツク構成図、第６
図は本発明の一実施における高域信号の位相関係
を示す説明図、第７図は、重畳された色信号、高
域輝度信号成分を取出すフイルタの構成の一実施
例を示すブロツク図、第８図は一実施例における
周波数シフトの周波数関係を示す周波数成分分布
図、第９図は副搬送波_SCと周波数シフトのため
の周波数₀の信号との関係を示す説明図、第１０
図は本発明をPALに適用した場合の周波数配置
図である。 １…カラーエンコーダ、３…周波数シフト回
路、１２…フイールド（262H）遅延素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カラーテレビジヨン信号を発生するテレビジ
   ヨン信号発生部と上記カラーテレビジヨン信号を
   伝送する伝送部と上記伝送部を介して上記カラー
   テレビジヨン信号を受信する受信部とから成るカ
   ラーテレビジヨン信号伝送方法において、上記信
   号発生部は上記カラーテレビジヨン信号の色信号
   以外の他の情報を上記色信号のものとは別の副搬
   送波を利用して、時間−垂直方向の両周波数を２
   次元で表したときの第１象限及び第３象限に挿入
   し、上記伝送部は上記他の情報を含むカラーテレ
   ビジヨン信号を伝送し、上記受信部は上記信号発
   生部とは逆の操作により上記第１象限及び第３象
   限から上記他の情報を取り出すことを特徴とする
   カラーテレビジヨン信号伝送方法。