JPH04503592A - 高鮮明度のｂ―ｍａｃテレビジョン信号の伝送システム - 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】 高鮮明度のＢ　−ＭＭＣテレビジョン信号の伝送システム腎景技街 伎街分野 本発明は、テレビジョン信号の伝送システムの分野に関し、特に標準的な解像度 のＮＴＳＣフォーマット又はヨーロッパフォーマットのちとで伝送されるものよ りもより高い解像度の画像を提供する信号を伝送するためのテレビジ５ン信号の 伝送システムに間する。

聚漣技±Ω説所 水平次元及び垂直次元の両方において、画像の鮮明度を増大するテレビジョン信 号の伝送に関心が高まっている。垂直次元においては、そのような信号は在来の 標準的なものと比較すると、２倍の数の走査線を有しており、他方、水平次元に おいては、走査線当りの画素の数は同様に増加されている。標準的な水平及び垂 直解像度を提供する結果、伝送される信号を広いスクリーンに表示すると悪影響 が生じることになる。標準的な信号について見ている人は比較的接近して見る場 合、ぼやけた又は不鮮明な画質について不満をもらすことになろう、これらの悪 影響は、より高い解像度の画像によって克服されるが、しかし、在来の伝送シス テムは、高い解像度の画像を伝送するのに容易に適合され得るものではない。

信号伝送に必要な帯域幅を増大せずに高い解像度の画像を提供するという課題に 対する１つの解決策が１９８７年９月２日に出願された米国特許第０９２．３０ ５号に説明されている。高い解像度の信号は斜め方向にフィルタがかけられ、１ つおきのサンプルは画像サンプルの５の字形（ｆｉｇｕｒｅ−ｏｆ−ｆｉｖｅ） 又は５点形（ｑｕｉｎｃｕｎｘ）を残すようにデジタルサンプリング手法に従っ て１つおきの走査線上において消去される。奇数の走査線サンプルは偶数の走査 線サンプルに加えられ、走査線の和信号を形成する。斜め対称（ｓｋｅｗ−ｓｙ ｓｍｅｔｒｉｃａｌ　）フィルタリング技法によって、限界値の対角線方向の情 報を通常搬送している信号の高解像度の水平方向情報領域にフィルタがかけられ る。伝送される信号からの対角線方向の情報のロスは、送信機に入力されるオリ ジナルの高解像度の画像に感知し得る障害を引き起こすことはない、ただ映像の 走査線の記憶が送信機において必要とされるだけである。

何等のフィールド記憶装置も必要とされない、更に、受像機において必要とされ るデジタル式のフィルタリングは、従来技術の補間技法に比較して相対的に高価 である。

高解像度の画像を伝送するという課題に対するもう１つの解決策は、標準的なテ レビジ５ン信号を伝送し、いわゆる増強チャンネルを造って伝送することである 。上述の第１の解決策によると、標準的な帯域幅の受信信号を処理するのに新し い受信機が必要とされる。この解決策によると、標準的な解像度の画像を受信し て表示するのに受像機回路は何部変更されない、しかし、高解像度のデータを含 んだ増強チャンネルを受信し、その高解像度データを標準的な解像度の画像に再 構築して高解像度の画像を提供するのに、別のアダプタ回路が必要とされる。

増強チャンネルを使用してＮＴＳＣ方式の映像信号の品位を高める方法と装置に ついては】９８８年８月４日に出願された米国特許出願第２２８．２７４号に説 明されている。

その出願に取入れられたアプローチに依ると、走査線和信号と走査線差信号の両 方が高解像度のテレビジョン信号から形成されている。中間の映像信号帯域幅に おける走査線和信号の逆方向の一つおきのサンプリングによって、高解像度の水 平情報はベースバンドに変換され、走査線差信号からの高解像度の垂直情報に付 加され、必要な増強チャンネルとして共に伝送される。

しかし、これらのアプローチのいずれも、標準的解像度のテレビジョン信号と比 較して高められた水平方向及び垂直方向解像度を存してはいるものの、標準的解 像度の多重アナログ成分（ＭＭＣ）の合成信号を受信するのに在来のＭＡＣ受信 ｊＳ／デコーダの改造を必要としない高鮮明度のＭＡＣテレビジッン信号を伝送 する課題に対して解決策を提供するものではない。

１９７０年代は、サブ・ナイキスト方式のサンプリング技法が、ＯＫの独立放送 公社において本願発明者や同僚によってデジタルテレビジランの技術に適用され た。

エリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）を除去するデジタル技法が、ＬＬ紅肢五饅報 （Ｐ　−３−１５）のに、Ｈ，バラッド氏と本願発明者による「サブ−ナイキス ト方式のサンプリング」のいう表題の論文に説明されている。Ｊ」、テーラ−氏 による「デジタル・サブ−ナイキスト方式のフィルター」という表題の同誌の論 文において、信号サンプリングを最適化するためにＰＡＬ方式テレビジッン信号 の環境に通用可能な映像データのダウン変換やアップ変換のくし形フィルタにつ いて説明されている。これらのアンチ・エリアシングのデジタルサンプリング技 術は水平解像度を改善するために開発の基礎を提供する。しかし、伝送される多 重アナログ成分のテレビジョン信号の水平及び垂直の両方の解像度を改善する方 法と装置の技術にいぜん必要条件が残っている。

光皿■！約 本発明は、高品位の多重化アナログ成分（ＭＡＣ）のテレビジョン信号を送信し 受信する方法と装置に関する。複合信号伝送のＢ型ＭＡＣ伝送フォーマットによ れば、映像信号は有効ライン期間中に搬送されており、一方、少なくともオーデ ィオ、制御データ、設備データ、テレテキストから成る全ての他の信号はライン ・ブランキング期間又はより長いフィールド・ブランキング期間中に伝送されて いる。

別々輝度及びクロミナンス信号が映像ライン信号の別々の部分でデジタル的にサ ンプリングされ、圧縮され、送信される０周知のＢ−ＭＡＣフォーマットに従っ て、輝度サンプルは３：２の比で送信のために圧縮され、他方、クロミナンスは ３：１の比で圧縮される。クロミナンス情報は１，１つおきのラインで送信され るＵ成分とＶ成分とに変換される。

一般的に多重化アナログ成分のフォーマットの境界内で、且つ、本発明の方法に したがって、高解像度の映像情報の伝送を達成するために、高い水平解像度情報 の折り込み（ｆｏｌｄｉｎｇ）は、サンプリングされた映像信号の高周波の対角 線成分（ｄｉａｇｏｎａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）へと遂行される。　５ＭＨ ２（フォーマントに従って３：２に時間圧縮されたときは７ＭＨｚ　）より低い ベースバンド周波数では、スペクトルは変更されない、かくして、例えば標準的 Ｂ　−ＭＭＣデコーダは、一般にその入力部に５．３ＭＨｚの通過帯域のローパ スフィルタを備えているので、折り込まれた高解像度情報は受信に影響しない、 高周波数の付加的に伝送される情報は簡単に阻止され、無視される。

特に、本発明の送信方法によれば、高品位アナログ・テレビジ四ン信号は、先ず ２８［ＩＭｚ　（３，５８ＭＨｚ又は８Ｆｓｃのカラー副搬送波の８倍の割合） で直交サンプリングされる（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ　ｓａｍｐｌｅｄ）　、 結果的に、２次元のサンプル・スペクトルが得られ、それは次いで対角線周波数 応答を減じる対角線デジタル・フィルタ（ｄｉａｇｏｎａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　 ｆｉｌｔｅｒ）を通される。その減少は、実際には見ている人には感知し得ない ものである。

対角線フィルタ処理されたデータは、次いで、一つおきのライン上の一つおきの サンプルを捨てることによって削除（ｄｅｃｉ■ａｔｅ）される、結果的に、５ の字形（ｆｉｇｕｒｅ−ｏｆ−ｆｉｖｅ）又は５点形（ｑｕｉｎｃｕｎｘ）のサ ンプル・パターンが残る。一つおきのサンプルの削除の結果として、ベースバン ド・スペクトルは、変化の無いままとなっているが、水平及び垂直の解像度成分 から成る高解像度の反復スペクトル（ｒｅｐｅａｔ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ）はサン プリング周波数の２とそのサンプリング周波数とに存在する０反復スペクトルは 、付加的な解像度をベースバンド信号に折り込む作用をする。

折り込まれた信号サンプルは次いでアナログ形式に変換され、７ＭＨｚを中心と するローパス斜め対称フィルタ（ｓｋｅｗ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ｆｉｌｔ ｅｒ）に通され、又は、同様にデジタル・フィルタ処理される。従って、水平次 元に関係した高解像度情報は、７ＭＨｚで対角線に関して約５〜７ＭＨｚへ、又 は通過ベースバンド信号の高周波数部分に折り込まれる。結果的に、高解像度情 報は対角線情報と交換される。

本発明の送信装置によると、符号器のデジタル対角線フィルタは、別々の水平フ ィルタ及び垂直フィルタから構成される。送信機における垂直フィルタは、水平 フィルタがストップ・バンドで４０ｄｂ阻止を行う上で充分複雑であるならば、 非常に簡単なものとなる。例えば、送信機の水平フィルタ（０〜５ＭＨｚの通過 帯域を許容する）は、１６個の係数のレベルの複雑さとなり得る。送信機におけ る非常に簡単な垂直フィルタが対角線フィルタとなり得るようにする他、送信機 において複雑な水平フィルタを使用した結果、非常に安価でより簡単な対角線フ ィルタ処理構造が送信機において使用され得る特に、送信機における５闘２のロ ーパスフィルタは、ただの８個の係数から構成される必要がある０本発明は、輝 度の水平方向細部（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｅｔａｉｌ）について改善すると いう特有の表現で説明されているのであるが、その技術と装置についてはクロミ ナンスの水平方向細部について改善するようになされる。

クロミナンスの水平方向細部を改善するための実施例は、輝度の水平方向細部を 改善するために適用された実施例に同様な原理を適用している。しかしながら、 水平方向のクロミナンス細部における意図的な増強についてはＢ−ＭＭＣ信号に 対しては不必要であるとみなされており、クロミナンスの伝送に対してより簡単 な技法を提供している。

垂直フィルタ・補間器は、その入力部において５２５のラインで１：１の飛び越 しのない信号、１０５０ラインで２：１の飛び越しのある信号、又は１１２５の ラインで２：１の飛び越しのある信号を受信する。その信号は垂直方向において 適切にフィルタ処理され、４：１のライン削除（ｌｉｎｅ　ｄｅｃｉｍａｔｉｏ ｎ）回路に出力が与えられる。そのライン削除回路の出力は、２．５Ｍ１（Ｚの 中心周波数に関して水平次元においてフィルタ処理され、高周波出力のサンプル はマルチプレクサに提供される。マルチプレクサは、送信のためにクロミナンス 、輝度及びデータ／オーディオ信号を結合する。しかし、送信に先立って、結合 された高品位Ｂ　−ＭＭＣ信号は、デコーダにおける優待フィルタ部と組んでデ コードされた信号におけるエリアシング（ａＨａｃ３ｎｇ）を排除する１０．７ ＭＨ２を中心とする斜め対称フィルタに通される。結果的にエンコーダの同じ様 な斜め対称フィルタ部は輝度とクロミナンスの両方の処理に割り当てられる。

園皿曵固単久説所 第１図は、高品位テレビジョン信号の垂直対水平の鮮明度のグラフ図である。

第２図は、２８．６ＭＨ２（９，０ＭＨｚでの予備フィルタ処理後の８Ｆｓｃ） で第１図の信号をサンプリングするための直交サンプリング・グリッドを表示し ている。

第３図は、ベースバンド・スペクトルが結果として生じ又同時に反復スペクトル がサンプリング周波数を中心とするように第２図の直交サンプリング・グ、リン トを適用した結果としての垂直対水平の鮮明度のグラフ図である。

第４図は、対角線情報、例えば５ＭＨｚと９朋２の間のデータブロックが第３図 の直交サンプリングされたスペクトルからフィルタ処理されている垂直対水平の 鮮明度のグラフ図である。

第５図は、５の字形又は５点形のサンプル形状を達成するために１つおきのライ ン上で一つおきのサンプルを放棄して形成された１４ＭＨｚのサンプリング・グ リッドを表示している。

第６図は、２８Ｍ）Ｉｚにおける反復スペクトルの他に、１４ＭＨｚにおける２ つの反復スペクトルと、初期のサンプリング速度の２とが導入されている場合の １つおきのサンプルの削除（ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ）の結果を示すグラフ図であ る。

第７ａ図は、フィルターが斜め対称ローパス応答を有している場合における約７ ＭＨｚの中心周波数に関するフィルタリング処理を示す垂直対水平のグラフ図で あり、第７ｂ図は、その特徴的な振幅対周波数応答のグラフ図である。

第８図は、受信機において達成される処理の第１工程のグラフ図であり、第５図 に示されている５の字形のパターンを使用して１４ＭＨｚで再度サンプリングを かけることによって、折り込まれた（ｆｏｌｄｅｄ）高解像度の水平次元情報が 高周波に戻されている。第８ａ図は、垂直対水平の鮮明度の第１グラフ図を示し 、第８ｂ図は、どのようにしてエリアシングが排除されるか又どのようにして７ ＭＨｚに近い情報がフィルタの斜め対称特性によって再生されるかを示している 振幅対周波数のグラフ図である。

第９図は、１４ＭＨｚから２８ＭＨｚヘアツブ変換した結果を示す垂直対水平の 鮮明度のグラフ図であり、対角線フィルタ処理した時、５〜９Ｍ）Ｉｚの範囲の 高い対角線周波数に対する零が形成される。高い水平解像度を有する信号を残し ているが、対角線情報は感知することのできない犠牲を被るのみである。

第１０図は、高品位Ｂ−ＭＭＣのテレビジョン信号を符号化するための送信機装 置の概路線図である。

第１１図は、高品位テレビジョン信号を復号するための受信機装置の概路線図で ある。

第１２図は、第１０図に示されている係数データを含んだ１６係数の水平方向ロ ーパスフィルターの特徴的応答のグラフを示している。

第１３図は、第１１図に示されている係数データを含んだ８係数の水平ローパス フィルタの特徴的応答のグラフを示している。

第１４図は、１１２５本のラインのＭＵＳＥ信号伝送システムで使用されている 一層高価な多重フィールド記憶装置技術の結果に対し、Ｂ　−１’ｌＡｃにおけ る在来のしかし占有にかかわる走査変換・ライン倍加技術と組合わせた本発明の 適用の特徴を示し、画面高さ当りのラインにおける垂直解像度対画面幅当りのラ インにおける水平解像度のグラフを示している。

第１５図は、本案の技術の適用された３つのフィルタと対角線フィルタと予備フ ィルタと斜め対称フィルタとの振幅対周波数及び水平対垂直の解像度のグラフを 示しており、第１５ａ図は、振幅対周波数のグラフであり、第１５ｂ図は、垂直 対水平の解像度のグラフである。

第１６図は、第１４図に比較し得る伝送された信号の二次元の輪郭応答のグラフ 図であり、水平解像度は、本発明に係るシステムにおける対角線解像度と交換さ れている。

第１７図は、本発明に係る高品位Ｂ−ＭＭＣ符号器の位置における輝度処理回路 のブロック概路線図である。

第１８図は、本発明に係る高品位Ｂ−Ｍ＾Ｃエンコーダの位置におけるクロミナ ンス処理回路のブロック概路線図である。

第１９図は、本発明に係る高品位Ｂ−？ＩＡＣ復号器の位置における処理のブロ ック概路線図である。

第２０図は、第１９図の高品位Ｂ　−ＭＡＣ復号器の出力を処理する高品位テレ ビジョン受信機のブロック概路線図である。

第２１図は、高品位又は標準解像度のテレビジョン環境に多くの応用を有する高 品位テレビジョン受信機のブロック概路線図である。

区面坐踵頻ｌ説■ 第１図を参照すると、垂直対水平の解像度の表現でグラフ状に描かれた高品位テ レビジョン信号が図示されている。

第１図に依ると、５２５本のラインを使用してシーケンシャルに走査された高品 位の１６：９の横縦比の画像に本願方法は適用すにものと過程する。水平解像度 は、９ＭＨｚで少なくても９４５本のラインとなっている。この種のシーケンシ ャル走査信号は、４８０本のラインの垂直鮮明度を支持している。

入力としてのこの信号と共に、この説明は、例として、対角線解像度（ｄｉａｇ ｏｎａｌｖｅｓｏｌｕ　５ｉｏｎ）を感知し得ない程はんのわずか犠牲にして増 強された解像度を担う新型のＢ−ＭＭＣ信号に言及している。しかし、それは、 別の多重化アナログ成分映像信号伝送システムにも同様に適用し得る。増強され た解像度は、高映像周波数に折込まれる。　５ＭＨｚ（ＭＡＣにおいて時間圧縮 されたときは７Ｍ）Ｉｚ　）より低いペースバンド周波数ではスペクトルは変更 されない。公知のＢ−ＭＭＣデコーダは、通過帯域を６．３ＭＨｚに限定するロ ーパス入力フィルタを有しているので、デコーダの動作は付加的に伝送された情 報によって影響されない。他方、本発明に係るＢ　−？ｌＡＣデコーダは、折り 込まれた水平方向の細部情報（ｄｅｔａｉｌ　１ｎｆｏｒｓ＋ａｔｉｏｎ）を再 生してデコードし、高解像度画像が受像機によって表示されるようにする。

標準的解像度の５２５本のラインの２：１飛び越し映像信号は、各々２４０本の 有効ラインを含んだ２つのフィールドから構成されている。全ての４８０本の有 効ラインが表示スクリーン上記に規則的に隔設されるように、一つおきの（奇数 ）フィールドのラインは、偶数フィールドのラインに対して空間的にオフセット されている。

原則的に、このライン構成は、静止画像用の４８０本の有効ラインに等しい垂直 解像度を担うことができる。しかし、通常の飛び越し表示ではこの値は達成され ない、この理由は、ただ２４０本のラインだけが各フィールドに表示されている という事実に存しており、人の目／脳は、２つのフィールドを合わせて全ての４ ８０本のラインを感知する。それは、これを完全にはできない、目／脳で知覚さ れた第１フイールドの強さは、第２フイールドが（１／６０秒後に）到達する時 間までにその初期値の５０％まで減少してしまっている。これは２つの結果を存 している。

（ｉ）　ライン構成は、ディスブレン上で見えるようになる。

（ｉｉ）　２４０本のラインを越す垂直周波数は、ディスプレイで部分的にエリ アシングされる。

正味の結果は、標準的な解像度の５２５本のラインの飛越し表示の感知しうる垂 直解像度が４８０ラインと２４０ラインとの間のどこかに存在している点である 。４８０本のラインからの減少は、いわゆる「ケル係数」の概念を導入すること で従来から説明されていることである。

知覚される解像度−４８０Ｘ０．６６　（ケル係数）…３２０ライン 静止画像に対してはケル係数は完全に除去され、各１／６０秒のフィールド周期 で全ての４８０本のライン（奇数と偶数のフィールドからのライン）を表示する ことで４８０本のラインに解像度は復元される。この技術は走査変換として知ら れている。この技術の適用は、情報をフィールド間で移動させるために全ての２ ４０本の有効ラインを記憶するフィールド記憶メモリと通常のライン周波数の２ 倍での表示との使用を含んでいる。しかし、重要な運動はフィールドの間で起き るので、本方法は画像の静止部分にのみ直接適用され得る。したがって、モーシ ラン検出器も、フィールド間の内挿が静止対象物に対して使用され、ラインの内 挿が動く対象物に使用されるように必要となる。アダプティブなフィールド記憶 のライン倍加技術を使用した走査変換技術は、かくして静止画像に対して垂直解 像度の４８０本のラインと映像の動いている動的領域に約３２０本のラインを達 成する。

フィールド記憶のライン倍加法は、垂直鮮明度を増強するための標準的方法とし てＴν上セツトーカに受け入れられている。その主要な長所は、それは、何んら の付加情報を伝送せずに、ライン構造を除去し、大幅に画質を改善する点である 。

ＴＶ受像機やプロジェクタの幾つかのメーカーは、独占権に係るライン倍加技術 を使用しており、フィリップス、日立、ソニー、地上等が在る。その明白な長所 は、（ｉ）　この技術は、５−ＶＢ２　ＶＣＲを含むいずれのソースから受信さ れた成分信号（輝度、クロミナンス）やＮＴＳＣ信号に等しく適用される。

（１１）　この技術は、テレビジョン受像機に適用され、それ故にＴＶセント（ ＮＴＣＳ又は広ＩＦ域Ｙ／Ｃ）への５２５の飛び越し連結の保持を許容する。

（市）　ＴＶ上セツト画像プロジェクタにおけるフィールド記憶は、画像中への 画像挿入やノイズ減少のような他の消費者特別提供物として使用される。

（１ｖ）　この技術は、何んらの付加伝送情報を必要としておらず、また、任意 の高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）フォーマットが水平鮮明度を増強するという 課題に集中できるようにしている。

「走査変換によってテレビジョン信号の垂直鮮明度を改善する方法と装置」とい う表題でクリストファー・バーチ氏が１９８８年１０月１１日に出願した米国特 許出願第２５５．３２８号に、ディスプレイ用に複数の交互に補間された値を展 開してシェーディングや動きや垂直方向エッヂの転調のための映像信号のテスト に従って特定の値を選択することにより、テレビジョン信号の垂直解像度を改善 する技術が説明されている。

水平解像度を増強するという課題を解決するために本願の高品位１１Ａｃシステ ムは、対角線解像度を増強された水平解像度と交換するためにサブ・ナイキスト サンプリング法（スペクトルの折込み法）を使用している。その処理については 、第２図から第９図に関連して説明すると共に、送信機又は受信機におけるその 装置については第１０図と第１１図と関連して説明する。全ての引用されている 周波数（バンド幅やサンプリング周波数）は、Ｂ　−ＭＡＣ信号の圧縮されてい ない輝度信号を参照している０時間の圧縮された（ＭＭＣ）ドメインにおける等 価バンド幅とサンプル周波数とは、１．５（３：　２）の係数によって増強され なければならない。

５２５ラインの２：１で飛び越しされた輝度信号は、ローパス・アナログフィル タを使用して９ＭＨｚにまずバンド制限される。簡単に第１０図を参照すると、 そのフィルタは８．７ＭＨｚのプレフィルタとして説明されている。このバンド 幅（ＢＷ）は、次のように計算される加増Ｍ　（ＦＷ）当り９４５本のラインの 水平解像度を達成するのに充分な広さを有している。

この信号は、第２図に示されているような直交サンプリング・グリッドを使用し て２８．６ＭＨｚ（８Ｆｓｃ）で当初サンプリングされる。直交サンプリングの 結果及び第３図に従うと、サンプリング周波数を中心とするベースバンド・スペ クトル及び反復スペクトルが結果として生じる。そのベースバンド・スペクトル は、９ＭＨｚもの高い周波数での又は上で算出されたような９４５ラインの高い 水平方向解像度成分から構成されている。

対角線デジタルフィルタは、対角線周波数応答（工程２）を減するもので１、次 いで適用される０分離可能な水平と垂直のフィルタが、第１０図と第１１図の論 考と関連して更に説明されるように簡便化のために使用されている。第４図を参 照すると、対角線（水平対垂直）情報のブロックは、ベースバンド・スペクトル 及び反復スペクトルにおける５ＭＨ２と９ＭＨｚの間の水平周波数で除去される のが理解されよう。

さて、１つおきのサンプルは、エリアシングを起さずに約１４聞ｚ（４Ｆｓｃ） で「５点形」　（５の字形）のサンプルパターンを残すように放棄される。第５ 図によると、１つおきのライン上の１つおきのサンプルが削除されている。

工程３の結果は、１つおきのサンプルの削除工程の１４ＭＨｚのサンプリング周 波数において反復スペクトルが存在している、第６図に示されている密にされた 二次元のスペクトルを有するデジタル・サンプルのシーケンスである。

送信の前に水平解像度の改善情報が送信用信号に折り込まれる。例えば、サンプ ルはアナログの形に変換され、特定の特性を有した送信フィルタに通される。

アナログ送信フィルタは、７ＭＨ２で６ｄＢとなっている斜め対称ローパス応答 を有する。その結果については、７〜９ＭＨｚにおける高解像度情報が対角線フ ィルタリング（ｄｉａｇｏｎａｌ　ｆｉｌｔｅｒｊｎｇ）から形成された空所を 満すように変換されている第７ａ図に示されている０代りとして、デジタル式の 非再帰（ｎｏｎ−ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ）フィルタがデジタルからアナログへの変 換、又は２８ＭＨｚのサンプリングへのアップ変換に対する必要性をなくすもの として、ここで更に説明するように適用される。

効果的に、７ＭＨｚと９ＭＨｚの間の水平解像度が７ＭＨ２を中心に折り込まれ ており、又、５ＭＨ２とＩＭＨｚの間の対角線解像度に取って代っている。第７ ｂ図によると、フィルタ特性応答は、７ＭＨｚにおいて６ｄＢｏ）減衰で示され ている。多重アナログ成分（ＭＡＣ）伝送においては、伝送フィルタは時間圧縮 係数（３：２）による１、５Ｘ７ＭＨｚに関して斜め対称となることに注目すべ きである。この信号は、現時点で伝送の準備ができており、工程５とされる。

信号が受信されると、１つおきの５点形（５の字形）のサンプリングパターンを 使用して１４ＭＨｚで再度サンプリングされる（工程６）。１４ＭＨ２における 再度のサンプリングによって、第８ａ図に従った７〜９Ｍｈへの高周波情報の変 換が起きる。

再度のサンプリング処理はかくして７ＭＨｚと９ＭＨｚの間の水平方向のエネル ギーを再生する。第８ｂ図を参照すると、７ＭＨｚに関する送信フィルタにおけ る損失は、もしデコーダ処理と組み合わさった送信フィルタが斜め対称応答：Ａ ＋（１−Ａ）−１を存していれば、エリアシング環Ａによって更に補償される。

換言すれば、導入されたエリアシング環は、７ＭＨ２に接近したオーバラップし ている点線と実線の領域のどこで振幅Ａが計測されても、必然的にキャンセルさ れる。

第８図のスペクトルは、５点形のサンプルの１４ＭＨｚのシーケンスに適用され る。

残りは、２８ＭＨｚにアップ変換し、対角線における残存エネルギを除去するた めに二次元フィルタを導入し、信号を９ＭＦＩｚに帯域制限することである。

対角線フィルタ（５〜９聞２の範囲の高い垂直周波数に零を生成する）は、１４ ＭＨｚのサンプル率では実行され得ない、それで２８ＭＨｚへのサンプル率のア ・７プ変換はデジタル・フィルタリング処理の一部として起きる。第９図による と、アップ変換と対角線フィルタリングは、対角線周波数における零と改善され た水平解像度とを提供することになる。

工程７は、直交サンプリング・グリッドによる２８ＭＨｚでの一連のサンプルを 結果的に提供する。それは、エリアシングの伴っていない９ＭＨｚの水平解像度 のスペクトルを担う、これらのサンプルは、アナログ形式に直接変換するのに利 用できる。　９ＭＨｚへの帯域制限後に、アナログ信号は高品位受信機に表示さ れる。

代りに、１９８８年１０月１１日に出願されたクリストファー・バーチ氏の「走 査変換によるテレビジラン信号の垂直鮮明度を改善する方法と装置」という表題 の米国特許出願第２５５，２３８号によって説明され且つここで緩用されている 装置のような垂直鮮明度を増強するライン倍加用の公知のしかし独占権に係るフ ィールド記憶走査変換器に直接通される。走査変換の結果は、５６ＭＨｚ　（２ Ｘ　２８ＭＨｚ）でサンプリングされ且つ１８ＭＨｚまでの水平輝度解像度を担 う５２５シ一ケンス走査信号である。

（ライン倍加処理は、有効ライン周期を２にし、サンプリング周波数と映像゛パ ンド幅の両方を倍加する）。

説明された処理は、本装置のエンコーダとデコーダについての第１Ｏ図、第１１ 図のブロック概路線図と関連して説明する多重化アナログ成分信号伝送システム に非常にコスト効果の高い手段を提供することになる。

第１０図に係る送信装置は、上記した処理の送信工程を実行する。

工程１　：８．７Ｍ）ｌｚのプレフィルタを通用後、２８ＭＨｚの直交サンプリ ングを行う。

工程２：デジタル式対角線フィルタリングを行う。

工程３　：　２８ＭＨｚ〜１４Ｍ）Ｉｚの一つおきのサンプルの削除を行う。

工程４：デジタルからアナログへの変換及び斜め対称伝送フィルタリングを行う 。

対角線フィルタが２８ＭＨｚのサンプル率で実現されなければならないように見 えるけれども、サンプルは工程３で放棄されるという事実により単純化される。

第１Ｏ図はデジタルフィルタの主要エレメントが１４ＭＨｚのサンプル率で実現 される構成を示している。

対角線フィルタは、２つの分離可能な（水平及び垂直の）フィルタとして実現さ れる。垂直フィルタは極めて警単でよい、即ち、ライン記憶装置１０１と加算器 １０２とが設けられた水平フィルタ１０３はストップバンドで約４０ｄＢの阻止 を達成する。

る、そのような阻止を達成するために、水平フィルタ１０３　（５ＭＨｚローパ ス）は、２８ＭＨｚで１６個の係数を使用する。水平フィルタ１０３の設計は９ ビツト係数値で最適化されている対称形の非再帰型フィルタである。応答と係数 は第１２図に示されている。

第１０図によると、スイッチ１００は、プレフィルタ処理された２８ＭＨｚのサ ンプリング信号の一つおきのサンプルを２つの１４Ｍ）ｌｚの経路に切換える。

上側の経路によると、サンプルは、垂直フィルタ処理及び水平フィルタ処理され る。下部の経路は加算器１０２において上部経路から減じられており、上部経路 は加算器１０４において下部経路に加算される。フィルター１０３の出力部には 、零周波数で零エネルギのローパスくし形特性が示されており、また加算器１０ ４の出力部には、零周波数で９聞２に及びぶエネルギの低周波数くし形特性（実 線）と５ＭＨｚ以上の高周波数のエリアシングされた特性（点線）が示されてい る。加算器１０５の出力の結果は５〜７ＭＨｚの範囲に折込まれた水平解像度で の送信信号である。各ａｌ、　ｂｌサンプル対に対して、一つのサンプルが図示 のように１４ＭＨｚによって分離された一つおきのライン上の５魚形サンプリン グから残っている。結果的に、一つおきのサンプル削除によって２８ＭＨｚ処理 が１４ＭＨｚで達成される。

第１１図は、１４ＭＨｚでのデジタル・フィルタを実現することもできるデコー ダを示している。この場合、５ＭＨｚのローパスフィルタ１１は８個の係数を含 み、その特性応答と係数データが第１３図に示されている。

第１１図によると、１４ＭＨｚの入力信号は、１４ＭＨｚで示されている５点線 に従ってサンプリングされる。受信機のデコーダは、更に上部経路の加算器１１ ２とライン記憶装置１１３とを含む、下部経路は更らに、単一エレメントの遅延 器りを含む補間回路１１４と、失ったデータをサンプル・パターンに回復する平 均（２で割る）回路とを含む、上部と下部の経路は、２８ＭＨｚで切換可能にア ップ変換され、加算器１１５で加算される。

第１４図は、日本放送協会（ＮＨＫ）によって開発された公知の高品位１１２５ ラインＭＵＳＥシステムと比較して、本システムによって達成される理想化され た二次元の周波数応答を示している。　ＭＵＳＥシステムは、複数の複数の記憶 器を含んでおり、かくして、１つのフィールド記憶器を含む走査変換装置を備え た本発明よりも実装するのに大幅に高価なものとなる。それでも、動的又は静止 画像に対して、水平解像度は、本発明によれば間ＳＥシステムに等しいか又は明 らかに優れており、また、走査変換では垂直鮮明度でほとんど匹敵し得るもので ある。

第１５図は、説明してきたフィルタを使用して達成される実際の応答を示してい る。第１５ａ図によると、折込まれたエネルギーの位置（斜線の区域）も−次元 で示されている。第１５ａ図又は第１５ｂ図において、Ａはエンコーダの対角線 フィルタに関連しており、Ｂはプレフィルタに、Ｃは斜め対称フィルタに関連し ている。

斜め対称送信フィルタは、上述した方法によればナアログの形で実行される。上 述した装置によれば理想的な直線状の位相特性を発生する対称形の非再帰型フィ ルタが交互に使用される。もしデジタル・フィルタが斜め対称応答を作り出すた めに使われると、２８Ｍ）ｌｚのサンプリングへのアップ変換は必要がない、必 要とされるデジタル・フィルタは、中央の項を除いて全ての交互の係数に０を有 することになり、それで１４ＭＨｚでの実行に到る（２８ＭＨｚでの実行は１つ おきのサンプルが自動的に１つおきの０の係数で落とされる時は必要とされない 、中央の項は別に扱われる。）第１５図は、１６係数の非再帰型フィルタの使用 を示している。

第１６図は、本システムによって達成される実際の二次元応答を示している。第 １４図と比較して第１６図からは対角線情報を犠牲にした９４５　（９５０）ラ インに及ぶ改善された水平解像度を示している。上述した実施例と方法によると 、輝度の水平解像度は改善されており、又走査変換の垂直解像度に関しても同様 に改善されている０本発明は、１つおきの伝送されたラインにおけるＵ／Ｖクロ ミナンス・データの３：１の圧縮を実現して、改善されたクロミナンスの水平解 像度を提供することになる。走査変換は、クロミナンスの垂直解像度の改善を行 うようになされている。しかし、Ｂ−ＭＭＣにおいては、意図的にクロミナンス 解像度を改善することは必要とされない。

高品位Ｂ−ＭＭＣ送信機と受信機の細部にわたる概略線図が第１０図と第１１図 を参照にして述べてきたが、輝度とクロミナンスの処理について更に第１７図か ら第１９図を参照にして説明する。

第１７図を参照にすると、エンコーダ位置でのクロミナンス処理用回路と協力し て作動する同しエンコーダ位置での輝度処理用回路のブロック線図が示されてい る。第１７図と第１８図によると、別々の処理経路は、同じ斜め対称フィルタ部 １７１０越しをした又は１１２５本のラインで２：１の飛び越しをした映像輝度 信号は、本発明に従って垂直フィルタ／補間器回路１７０１に提供され、４８０ 本のラインの静止垂直解像度を提供することになる。既に説明したように、１つ おきのラインは、デシメータ（ｄｅｃｉｓａｔｏｒ）１７０２で削除されて結果 的に２＝１で飛び越された５２５本のラインの信号を提供し、又、対角線フィル タ１７０３に与えられる。対角線フィルタの２８ＭＩ（ｚのサンプリング出力は 、次いで１つおきのライン上の１つおきのサンプルを削除する削除（ｄｅｃｉｍ ａｔｉｏｎ）回路１７０４に与えられて１４ＭＨｚのサンプリング率で５点形の サンプル構成を残す、結果として生したサンプルはメモリに記憶され、・時間圧 縮回路１７０５において時間ドメインにおける３；２のサンプル圧縮を実行する 異なった割合で読み取られる０時間圧縮されたサンプルは次いで加算器１７０６ において送信用のクロミナンス及びデータ／オーディオ信号と混合される。斜め 対称フィルタ部１７１０は、処理された輝度とクロミナンスとの信号によって共 有されている。

第１８図を参照すると、クロミナンス処理は輝度処理と同様であるが、Ｕ／Ｖ成 分信号は１つおきのライン毎に送信されることを実現し、又、クロミナンスは通 常Ｂ−ＭＭＣ伝送フォーマットに従って３：１の割合で圧縮される。結果的に、 輝度信号として飛越された又は飛越しの無いフォーマットのいずれにおいて同じ 数のラインのクロミナンス入力は、画像の高さにおける１２０本のラインの動的 又は１８０本のラインの静止クロミナンス解像度を達成するために垂直フィルタ ／補間器１８０１に提供される。水平方向次元では、達成されたクロミナンス解 像度は画像幅の３００ラインにまで達する。一つおきのラインが処理されるので 、Ｕと■の成分に対するライン削除回路１８０２は１１の割合で作動される。ラ イン削除回路の出力は、２．５ＭＨｚに中心を置く水平フィルタ１８０３に与え られる。水平フィルタからの高周波数カラー・サンプル出力は、時間圧縮回路１ ８０４でのＢ−ＭＡＣ伝送標準に従って３＝１に時間圧縮され、次いでカラー信 号は送信のために混合される。即ちＵとＶの成分はマルチプレクサ１７０６で輝 度信号と混合されて、標準Ｂ−ＭＭＣにおけるように１ライン毎に送信される。

オーディオ又はデータチャンネルもマルチプレクサ１７０６へ入力される。第１ ８図に示すように、同じ斜め対称フィルタ部１７１０が送信に先立って、結合さ れた信号に加えられる。

さて、第１９図を参照すると、輝度とクロミナンスの画情報から成る高品位ＢＪ ＩＡＣ信号の処理の一実施例が示されている０本発明に依ると、１０．７ＭＨｚ の優待（ｃｏｍｐｌｉ−ｓｅｎｔａｒｙ）斜め対称フィルタ部１９０１はＨＭＢ −ＭＡＣ信号を受信する。結果として、複合信号のエリアシングは排除される。

斜め対称フィルタ部１９０１の出力は、２１ＭＨｚの率でサンプリングされ、輝 度経路とクロミナンス経路とに与えられる。その結果は、５の字形又は５点形の サンプル構成である。輝度サンプルは、時間伸長回路１９０２で３：２に時間伸 長される。その出力は、一つおきのラインでの置換され失われた一つおきのサン プルをデジタル出力に与える対角線フィルタ／補間器段１９０３に与えられる。

クロミナンス経路によると、クロミナンス・サンプルは時間伸長回路１９０４で ３：１によって時間伸長され、７ＭＨｚでの時間伸長されたサンプルは、使用可 能なＲ−ＹとＢ−Ｙのクロミナンス出力を提供するために垂直フィルタ／補間器 １９０５に与えられる。これらは、変調器１９０６で変調され、輝度とクロミナ ンスの出力ＹとＣとを提供するために共有されたデジタル・アナログ変換器１９ ０７に与えられるか、又は高品位テレビジラン受像装置に別々に出力される。

高品位テレビジョン受像機は、第２０図に係るブロック線図の形で示されている 。

第１９図のデコーダから出力された輝度サンプル４は、別々のＲ−ＹとＢ−Ｙ入 力と共に高品位受像機へ入力される。ブロック図によると、フィールド記憶器２ ０１、モーシラン検出器２００３及び補間アルゴリズム理理器２００４を組合せ て成る走査変換器２２００１が設けられている。意図するところは、できるだけ 迅速に垂直方向次元でライン倍加を行う点にある。走査変換装置は、１９８８年 １０月１１日に出願された出願番号第２５５．２３８号に開示されているように 使用され、ここに援用されている。

フィールド記憶器と関連した遅延を必要とする補間処理の結果として、別の輝度 信号経路は２：１圧縮のための遅延・圧縮回路２００５．２００６を含み、２： １圧縮は圧縮回路２００７を介して走査変換器出力とマルチプレクサ２００８に おいて混合されて表示される。

クロミナンス情報は、垂直補間器２０１０で垂直次元で補間され、圧縮回路２ｏ １１で４：１に圧縮され、マルチプレクサ２０１２において表示のためにクロミ ナンス入力信号と混合される。

第２１図を参照すると、全体のエンドユーザの位置が示されている。高品位Ｂ− Ｍ＾Ｃ信号２１０１は、受信されてビデオカセット用レコーダ出力部２１０２又 は地上線ケーブルの入力部２１０３に交互に表示される得る０図の高品位テレビ ジぢン受像機は、セレクタ２１０４を介して入力されたユーザ選択の入力に応答 して、例えば走査変換器２１０５においてラインを倍加する既述のアダプティブ な走査変換方法を適用し、高品位の１６：９の縦横比の映像を表示する。更に、 送信された（ｏｆｆ−ｔｈｅ−ａｉｒ）放送テレビジラン信号２１０８は、アン テナによって受信され、チェーナ２１０９で同調され、必要ならばＮＴＳＣデコ ーダー２１１０でデコードされ、ディスプレイのために同じ走査変換装置２１０ ５を経て出力される。もし放送信号２１０８が高品位であれば、地上用高品位デ コーダ２１１１が必要とされる。結果的に、高品位テレビジボン受像機を有する ユーザは、受信信号が高又は低解像度の多重ナアログ成分フォーマットでエンコ ードされたものと、高品位のものと、標準のＮＴＳＣの低解像度のものとにかか わらず、表示される映像の解像度を改善することができる。

浄）（内存に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内存に変更なＬ） ＦＩＧ、　８ｂ 浄さく内容に変更なし） ＦＩＧ、　１０ １ヂ責（内存に変更なし） ＦＩＧ、　１５ｂ ＦＩＧ、　１６ （応答 手続補正書（方式） 平成　４年　３月ｒ０日［和

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．送信のために所定のサンプルを削除することによってテレビジョンの輝度成 分信号を処理する輝度処理手段と、 送信のために所定のサンプルを削除することによってテレビジョンのクロミナン ス成分信号を処理するクロミナンス処理手段と、送信のために、処理された輝度 成分信号とクロミナンス成分信号とを結合する多重化手段と、 送信のために、多重化された前記信号をフィルタ処理するべく、前記多重化手段 に応答し且つ優待フィルタ部に連結された斜め対称フィルタ部とを具備すること を特徴とする送信用の高品位の多重送信アナログ成分テレビジョン信号を符号化 する装置。
2. ２．前記輝度処理手段は、 到来する映像信号をフィルタ処理するための垂直フィルタ補間回路と、一つおき のラインを削除するために前記垂直フィルタ補間回路に応答するライン削除回路 と、 ５点形の映像サンプル構成を提供するために前記ライン削除回路に応答する対角 線フィルタと、 送信のために映像信号サンプルを圧縮するために前記対角線フィルタに応答する 時間圧縮回路とを含む請求の範囲第１項記載の高品位テレビジョン信号を符号化 する装置。
3. ３．前記クロミナシス処理手段は、 到来する映像信号をフィルタ処理するための垂直フィルタ補間回路と、ＵとＶと の成分の端々を一つおきのラインで削除するために前記垂直フィルタ補間回路に 応答するライン削除回路と、カラー中央周波数でフィルタ処理するために前記ラ イン削除回路に応答する水平フィルタと、 送信のために３：１の比で高周波数カラーサンプルを圧縮するために前記水平フ ィルタに応答する時間圧縮回路とを備える請求の範囲第１項記載の高品位テレビ ジョン信号を符号化する装置。
4. ４．送信のために所定のサンプルを削除することによってテレビジョンの輝度成 分信号を処理する輝度処理手段と、 送信のために所定のサンプルを削除することによってテレビジョンのクロミナン ス成分信号を処理するクロミナンス処理手段と、送信のために高品位の多重化さ れた送信アナログ成分信号をフィルタ処理するために、前記輝度処理手段と前記 クロミナンス処理手段とに応答し且つ優待斜め対称フィルタ部に結合された斜め 対称フィルタ部とを具備する送信用の高品位の多重化アナログ成分テレピジョン 信号を符号化する装置。
5. ５．所定のテレビジョン信号サンプルが送信に先立って削除されており、受信時 に高品位の多重化アナログ成分テレビジョン信号を復号する装置において、受信 されたテレビジョン信号をフィルタ処理するために優待斜め対称フィルタ部に連 結された斜め対称フィルタ部と、前記のフィルタ処理された信号をサンプリング するために前記斜め対称フィルタ部に応答するサンプリング手段と、 削除された輝度サンプルを補間することによって、前記のサンプルされた信号を 処理するための輝度処理手段と、 失なわれた輝度サンプルを補間することによって、前記のサンプルされた信号を 処理するためのクロミナンス処理手段と具備する装置。
6. ６．前記輝度処理手段は、 時間伸長回路と、 削除された輝度サンプルを再生するための対角線フィルタ及び補間器とを備える 請求の範囲第５項記載の装置。
7. ７．前記クロミナンス処理手段は、 時間伸長回路と、 削除されたクロミナンス・サンプルを再生するための垂直フィルタ及び補間器と を備える請求の範囲第５項記載の装置。
8. ８．第１と第２のフィールドの間のモーションから決定される輝度サンプルを補 間するためのモーション検出・補間回路を請える輝度処理径路と、クロミナンス ・サンプルを補間するための垂直補間回路を含むクロミナシス処環経路とを具備 する、表示のために輝度成分信号とクロミナンス成分信号とを処理するための高 品位の多重化送信アナログ成分テレビジョン信号デコーダに結合された装置。
9. ９．前記モーション検出・補間回路は、第１のフィールドを記憶するためのフィ ールド記憶器と、前記の記憶されたフィールドと第２のフィールドとからのサン プルを補間するために前記モーション検出器に応答する補間器とを備える請求の 範囲第８項記載の処理装置。
10. １０．更に、遅延された輝度入力信号と前記モーション検出・補間回路の出力と を各々圧縮するための第１と第２の圧縮回路と、前記第１と第２の圧縮回路の各 出力を多重化するためのマルチプレクサとを備える請求の範囲第８項記載の処理 装置。