JPH04323988A - サンプリングレート変換方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンプリングレート変換
方式に係り、特に映画フィルム等からテレビジョン信号
にフレームレート変換する際などに用いて好適なサンプ
リングレート変換方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン用フィルムの毎秒コマ数は
２４または２５が一般的である（ＣＣＩＲ勧告２６５−
５）。また、映画用カメラについて規定しているＩＳＯ
においても、テレビジョン用フィルムの毎秒コマ数とし
て２４および２５が認められている（ＩＳＯ２３、ＩＳ
Ｏ２５）。

【０００３】毎秒２４コマのフィルム画像をＮＴＳＣテ
レビジョン信号（３０ＴＶフレーム／秒＝６０ＴＶフィ
ールド／秒）に変換する場合、一般に、最初のフィルム
１コマをテレビジョンの２フィールドに振り分け、次の
フィルム１コマを３フィールドに振り分け、その次から
も同様に、２、３、２、３…のように振り分ける手法（
以下、２−３プルダウン手法と略記）により、フィルム
とテレビジョンのフレームレート変換を行っていること
が知られている（例えば、特開昭６４−４９３８８号公
報参照）。

【０００４】上記のような、フィルム画像から変換され
たテレビジョン信号（以下、テレシネ信号と略記）のフ
ィールド繰り返しの性質を利用し、例えば順次走査化な
どの高画質化信号処理が実現できる（例えば、特開平２
−１９９９６９号公報参照）。

【０００５】この実現のためには、伝送された信号が一
般のテレビジョン信号かテレシネ信号かを受信側で識別
する必要がある。送信側から特別の識別信号を伝送しな
いで、受信側だけで識別する手法としては、例えば、特
開平２−１９９９７０号公報記載の手法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】２−３プルダウン手法
で変換されたテレシネ信号は、フィルムの同一コマが２
フィールドないし３フィールドの期間連続するため、動
画部分の動きが不自然になる画質劣化（ストロボスコピ
ック妨害）が発生する。このため、送信側でフレーム内
挿によってフレームレート変換を行い、上記妨害を低減
したテレシネ装置が普及しつつある。しかし、上記特開
平２−１９９７０号公報記載の従来技術では、このよう
なフレーム方向の信号処理を行ったテレシネ信号の識別
は不可能なため、テレシネ信号の性質を利用した高画質
化信号処理ができないという欠点があった。

【０００７】本発明の目的は、フレーム内挿などでフレ
ームレート変換処理を行ったテレシネ信号であっても、
受信側でテレシネ信号であることの検出を可能とし、劣
化のないフレームレート逆変換を可能とするサンプリン
グレート変換方式を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】テレビジョン信号の走査
処理は、垂直および時間方向のサンプリングである。上
記目的を達成するため、送信側でフレームレート変換（
サンプリングレート変換）を行う際に、正則なマトリク
ス演算を用いて、低レート入力信号のデータを高レート
出力信号に変換する。受信側では、逆マトリクス演算を
用いてフレームレート逆変換を行う。

【０００９】

【作用】図面を用いて、本発明の動作原理を説明する。 図２に示すように、送信側で２４フレーム／秒のフィル
ム画像を６０フィールド／秒のテレビジョン画像に変換
する場合を例に挙げる。この際、簡単のため、太実線矢
印で示す第１フィールドへの変換と、細破線矢印で示す
第２フィールドへの変換に分けて説明する。

【００１０】直線補間によるフレーム内挿の場合を例に
挙げる。入力のフィルム画像のフレーム系列をＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ…とし、第１ＴＶフィールドの伝送信号系列
をｕ１、ｖ１、ｗ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１…とすると、直
線補間によるフレームレート変換は、図３（ａ）のよう
なマトリクス演算で表すことができる。また、第２ＴＶ
フィールドの伝送信号をｗ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２…とす
ると、同図（ｂ）のように表され、位相はずれているが
同図（ａ）のマトリクスと同一の演算となる。このため
、以下、第１ＴＶフィールドについてのみ説明する。

【００１１】図３（ａ）のマトリクスは、入力信号が低
フレームレートであり、出力信号が高フレームレートな
ため、正則な正方行列とならず逆演算ができない。この
ため、図５（ａ）に示すマトリクス演算のように、入力
のフィルムフレームＣをＣ１およびＣ２に重複させてマ
トリクス演算を書き直す。これは、マトリクス演算の見
方を変えただけであり、実際の信号処理には何等変更は
ない。図５（ａ）のマトリクスは正則であり、同図（ｂ
）に示すように逆演算が可能となる。従って、フレーム
内挿によってフレームレート変換された伝送信号から、
もとのフィルムフレームの画像を完全再生できる。 再生されたフレームＣ１およびＣ２は、どちらか一方、
あるいは両方の平均値などをフレームＣとして用いれば
よい。また、第２ＴＶフィールドについても同様である
。このフレームレート逆変換方法を、図６に示す。

【００１２】上記フレームレート逆変換を行うためには
、テレシネ画像であることの検出と、フレーム位相の検
出を受信側で行う必要がある。上記図５（ｂ）のマトリ
クス演算を行うと、伝送された信号ｕ１〜ｚ１から独立
にフレームＣ１とＣ２を再生できる。しかし、もともと
Ｃ１とＣ２は同一信号であるため、この２信号を比較し
、一致した場合は本発明の伝送信号であると識別できる
。また、この一致は５ＴＶフレームに一回ずつ生じるた
め、この位相からフレーム位相の検出が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１４】図１に、本発明の第１の実施例の送信側ブ
ロック構成図を示す。撮像装置１（テレシネ装置）から
は、フィルムフレームに合致した順次走査で２４フレー
ム／秒の３原色信号系列Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。この
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を、ＹＩＱ変換回路２において所定のマ
トリクス演算により、輝度信号Ｙ、色差信号Ｉ、Ｑに変
換する。後述のフレームレート変換回路３では伝送する
テレビジョン信号に合致するように３０フレーム／秒の
飛越走査信号系列に変換し、ＮＴＳＣエンコーダ４によ
り現行のテレビジョン方式と同様にＹ、Ｉ、Ｑ信号をエ
ンコードし、伝送信号とする。

【００１５】図２により、上述したフレームレート変換
回路３の動作を説明する。ここでは、例えば同図に示す
ような係数で内挿することにより、フィルムフレーム間
の補間処理を行ってＴＶフィールドへ変換する。これを
マトリクス演算で表すと、図３のように書くことができ
る。このマトリクス演算は、入力フィルムフレームＣを
重複させてＣ１およびＣ２とすることにより、図５（ａ
）のように正則マトリクス演算に書き直すことができる
。

【００１６】図４に、本発明の第１の実施例の受信側の
ブロック構成図を示す。一般によく用いられているＮＴ
ＳＣデコーダ５により、伝送信号からＹ、Ｉ、Ｑ信号を
分離し、３０フレーム／秒の飛越走査信号系列とする。 後述のフレームレート逆変換回路６で２４フレーム／秒
の順次走査信号系列に変換したのち、後述の走査変換回
路７で６０フレーム／秒の順次走査信号系列に変換する
。ＲＧＢ変換回路８で所定のマトリクス演算を行っても
との３原色信号系列に変換し、モニタ９で画像を再生す
る。

【００１７】図５を用いて、上述したフレームレート逆
変換回路６の動作を説明する。送信側では、図５（ａ）
に示すマトリクス演算でフレームレート変換が行われる
ため、受信側では図５（ｂ）に示す逆マトリクス演算に
よりフレームレート逆変換を行って、もとの２４フレー
ム／秒の信号系列を再生する。図６に、このフレームレ
ート逆変換方法を示す。

【００１８】図７に、上述した走査変換回路７の一実施
例の構成図および動作説明図を示す。

【００１９】これは、メモリ回路１０、およびメモリ制
御回路１１により構成され、メモリ回路１０の書き込み
動作、および読み出し動作を制御することにより、所望
の走査変換を実現する。例えば、同図に示すように、１
フィルムフレーム（１／２４秒）ごとにメモリの書き込
み動作を行い、１ＴＶフィールド（順次走査の１ＴＶフ
レーム＝１／６０秒）ごとにメモリの読み出し動作を行
うことにより、２−３プルダウン画像を得ることができ
る。ストロボスコピック妨害を軽減させるためには、前
後のフレームから内挿補間処理を行ってもよい。この場
合は飛越走査形態の伝送信号をフレーム間補間（フレー
ム平均補間、等）により順次走査化した画像と同じとな
るが、画像の動きの有無に関わらず、常にフレーム間補
間を行うことができ、垂直解像度に劣化がない点が従来
と異なる。

【００２０】図８に、本発明の第１の実施例を用いた受
信側のブロック構成図を示す。これは、一般のテレビジ
ョン信号とテレシネ信号が混在して伝送されてくる場合
の受信側構成の一例である。同図において、ＮＴＳＣデ
コーダ５により、伝送信号から輝度信号Ｙおよび色差信
号Ｉ、Ｑを分離する。これらの信号を、上述したフレー
ムレート逆変換回路６に入力し、上述の走査変換回路７
で６０フレーム／秒の順次走査形態の信号系列１００を
生成する。一方、ＮＴＳＣデコーダ５の出力信号を動き
適応走査変換回路１２にも入力する。この動き適応走査
変換回路１２は、クリアビジョン受像機等で一般に用い
られている回路であり、画像の動きを検出し、この動き
量に応じてフレーム間補間とフィールド内補間とを切り
替えて順次走査化を行い、６０フレーム／秒の順次走査
形態の信号系列１０１を生成する回路である。また、後
述のテレシネ検出回路１４によって、伝送信号が一般の
テレビジョン信号かテレシネ信号かを検出し、切り替え
器１３を用いて信号系列１００と信号系列１０１を選択
し、ＲＧＢ変換回路８に入力する。ここで得られた３原
色信号系列Ｒ、Ｇ、Ｂをモニタ９に入力し、再生画像を
得る。

【００２１】図９に、上述したテレシネ検出回路１４の
一実施例を示す。入力信号のうち、変調色信号が多重さ
れていない低周波成分（２ＭＨｚ以下の成分）を、１フ
レーム遅延回路１５により、１ＴＶフレーム期間（＝５
２５水平走査期間＝１／３０秒）ごとに遅延させ、ｕ１
〜ｚ１の信号系列を得る。係数演算回路１６および１７
を用いて、それぞれ信号ｕ１、ｖ１、ｗ１、および信号
ｘ１、ｙ１、ｚ１に所定の係数を乗じたのち加算を行い
、信号ｃ１およびｃ２を得る。この２信号を比較回路１
８で比較すると、入力した信号がテレシネ信号の場合は
、５ＴＶフレームごとに１回ずつ一致する。これを５フ
レーム周期＆位相検出回路１９で検出し、テレシネ信号
か否かを検出結果として出力する。

【００２２】図１０に、本発明の第２のフレームレート
変換方法を示す。これは、第１のフレームレートの変換
係数が異なる場合の一例である。フィルムの２フレーム
をテレビジョンの５フィールドに変換するのは上述の２
−３プルダウンと同様であるが、５フィールド周期の中
央のフィールドに関しては２フィルムフレームの平均値
を用いる。この場合、送信側のフレームレート変換に用
いるマトリクスは図１１のような単位行列になり、受信
側のフレームレート逆変換に用いるマトリクスも図１２
のような単位行列となる。このとき、伝送された信号ｕ
１とｗ１の平均値がｖ１と等しいか否かを検出すれば、
テレシネ信号か否かを識別できる。

【００２３】また、本発明の第１のフレームレート逆変
換方法で用いた第１の受信側マトリクスと第２のフレー
ムレート逆変換方法で用いた第２の受信側マトリクスの
ように、複数のマトリクス演算係数を受信側に用意し、
それらを同時にあるいは順に伝送信号に適用することに
より、どのマトリクス変換係数を送信側で用いたかを識
別することもできる。

【００２４】図１３に、２５フレーム／秒のフィルム画
像から変換されたテレシネ信号のフレームレート変換方
法の一例を示す。この場合は、フィルムの５フレームを
１２ＴＶフィールド（＝６ＴＶフレーム）に変換する。 これには、例えば同図のように、それぞれのフィルムフ
レームをテレビジョンの２、３、２、３、２フィールド
に対応させるとレート変換を行うことができる。受信側
では、１フィルムフレームから３ＴＶフィールドが作成
されているときに限りフレーム差が零になることを検出
できるため、これが所定（５および７ＴＶフィールドお
きの繰り返し）の周期になることを検出して識別する。

【００２５】図１４に、本発明をＮＴＳＣ方式とＰＡＬ
方式の走査変換に応用した場合の第４の実施例を示す。 ＮＴＳＣ方式の有効走査線数は約４８０本（フィールド
あたり２４０本）であり、一方、ＰＡＬ方式の有効走査
線数は約５７６本（フィールドあたり２８８本）である
。従って両者を簡単な整数比で表すと５：６となる。 いま、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号を一旦ＰＡＬ方
式に変換し、そののちに再びＮＴＳＣ方式に変換する場
合を考える。このとき、フィールドごとに本発明を用い
て２４０本−２８８本−２４０本変換を行うか、動き適
応処理等で一旦順次走査形態に変換して４８０本−５７
６本−４８０本変換を行えばよい。図１４は、フィール
ドごとに走査変換を行った場合の第１フィールドについ
てのみ示している。

【００２６】図１５に、図１４で示した走査変換で用い
るマトリクス演算の一例を示す。同図（ａ）に、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビジョン信号の走査線系列Ａ〜Ｆを入力と
し、ＰＡＬ方式のテレビジョン信号の走査線系列ｔ〜ｚ
を生成する送信側走査変換のマトリクス演算の一例を示
す。この中では、直線補間によりＰＡＬ信号の走査線を
生成しており、また、正則行列とするために信号（（Ｃ
＋Ｄ）／２）を重複させる。受信側では、同図（ｂ）に
示すマトリクス演算でもとのＮＴＳＣ方式の走査線系列
Ａ〜Ｆを再生できるとともに、再生した走査線ＣとＤの
平均値と伝送された走査線ｗとを比較して一致するか否
かを調べることにより、本方式の伝送信号か否かを受信
側で識別できる。

【００２７】本発明についてフレームレート変換および
走査変換を例に挙げて説明を行ってきたが、本発明は上
記以外にも一般のサンプリングレート変換に適用できる
。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、低サンプリングレート
の信号を高サンプリングレートの伝送路で伝送する際に
、送信側で直線補間などのフィルタ処理によるサンプリ
ングレート変換を行っても、受信側では完全な逆変換特
性を実現できるため、もとの信号系列を劣化なく再生で
きる。とくに、テレシネ信号のテレビジョン放送等に本
発明を適用すれば、テレシネ信号の自動検出や垂直解像
度に劣化のない順次走査化などが実現でき、画質改善効
果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の送信側ブロック構成図
である。

【図２】本発明の第１のフレームレート変換方法の説明
図である。

【図３】本発明の第１のフレームレート変換に用いるマ
トリクス演算の説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例の受信側のブロック構成
図である。

【図５】本発明の第１のフレームレート逆変換に用いる
マトリクス演算の説明図である。

【図６】本発明の第１のフレームレート逆変換方法の説
明図である。

【図７】図４に示した回路のさらに詳細な実施例である
。

【図８】本発明の第１の実施例の応用例である。

【図９】図８に示した回路のさらに詳細な実施例である
。

【図１０】本発明の第２のフレームレート変換方法の説
明図である。

【図１１】本発明の第２のフレームレート変換に用いる
マトリクス演算の説明図である。

【図１２】本発明の第２のフレームレート逆変換に用い
るマトリクス演算の説明図である。

【図１３】本発明の第３のフレームレート変換方法の説
明図である。

【図１４】本発明の第４の実施例である。

【図１５】本発明の第４の実施例に用いるマトリクス演
算の説明図である。

【符号の説明】

１…撮像装置；２…ＹＩＱ変換回路；３…フレームレー
ト変換回路；４…ＮＴＳＣエンコーダ；５…ＮＴＳＣデ
コーダ；６…フレームレート逆変換回路；７…走査変換
回路；８…ＲＧＢ変換回路；９…モニタ；１０…メモリ
回路；１１…メモリ制御回路；１２…動き適応走査変換
回路；１３…切り替え器；１４…テレシネ検出回路；１
５…１フレーム遅延回路；１６，１７…係数演算回路；
１８…比較回路；１９…周期＆位相検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正則なマトリクス演算を用いて低サンプリ
   ングレートの第１の信号系列から高サンプリングレート
   の第２の信号系列に変換し、逆マトリクス演算を用いて
   第２のレートから第１のレートにサンプリングレート逆
   変換を行うことを特徴とする、サンプリングレート変換
   方式。