JPH06245225A - 動き適応輝度信号・色信号分離回路 - Google Patents

動き適応輝度信号・色信号分離回路

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JPH06245225A
JPH06245225A JP2574293A JP2574293A JPH06245225A JP H06245225 A JPH06245225 A JP H06245225A JP 2574293 A JP2574293 A JP 2574293A JP 2574293 A JP2574293 A JP 2574293A JP H06245225 A JPH06245225 A JP H06245225A
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JP
Japan
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signal
pixel
circuit
motion
separation
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JP2574293A
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Inventor
Seiichi Tanaka
誠一 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】微動またはパンニングなどにおいても静画処理
を可能とすることにより、Y/C分離性能を向上させ
る。 【構成】動画用Y/C分離回路3、BPF6及び減算器
7によって第2の色信号及び第2の輝度信号を得て、夫
々MIX回路8,9に与える。遅延回路群21及び減算器
22A乃至22Mによって、現画像の所定の画素と前フレー
ムの画素及びその周辺画素との間で画素毎に相関が求め
られる。最小値検出回路26は最小の動きを与える減算器
出力を選択回路23,27に選択させる。これにより、最も
相関が高い画素同士でY/C分離が行われ、細かい動き
でも静画処理を行って、良好なY/C分離性能を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビジョン受
像機等に採用される動き適応輝度信号・色信号分離回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビジョン受像機及びビデオテ
ープレコーダ等においては、輝度信号と色信号との分離
(以下、Y/C分離という)性能を向上させるために、
絵柄の動きに適応させた3次元のY/C分離回路を採用
したものもある。この従来の動き適応Y/C分離回路に
おいては、動きの検出と動き適応動作とがY/C分離性
能を決定する大きな要因となっている。絵柄の動きは入
力された複合映像信号のフレーム差分値(フレーム非相
関)の大小によって検出しており、動きと検出した絵柄
(動画)についてはライン相関を利用してY/C分離
し、静止と判定した絵柄(静画)はフレーム相関を利用
してY/C分離する。
【0003】図4はこのような従来の動き適応輝度信号
・色信号分離回路を示すブロック図である。図4の回路
はLSI化された例を示しており、1989年のテレビ
ジョン学会全国大会(宮崎 他:「3次元YC処理LS
Iの開発」、P215〜P216)にて報告されたものである。
【0004】入力端子1を介して入力された入力複合映
像信号(NTSC信号)は、A/D変換器2に与えてデ
ィジタル信号に変換し、Y/C分離LSI15の動画用Y
/C分離回路3に入力する。動画用Y/C分離回路3は
2個の1H遅延回路(Hは水平期間)4,5を利用して
連続した3ラインの信号を取込んで、動画についてY/
C分離を行う。すなわち、動画用Y/C分離回路3は、
先ず、隣接した3ラインの水平低域成分から画像の垂直
相関を検出する。中央のラインと上下のラインとに対し
て垂直高域成分(ライン非相関成分)を求める2つの櫛
形フィルタの出力をこの垂直相関結果に基づいて混合す
る。動画用Y/C分離回路3が抽出した垂直高域成分
は、バンドパスフィルタ(以下、BPFという)6にお
いて色搬送波帯域の成分が分離され、動画時の色信号
(以下、動画Cという)として減算器7及びMIX回路
8に与えられる。減算器7は、1H遅延回路4の出力も
入力しており、1H遅延したNTSC信号から動画Cを
減算して、動画時の輝度信号(以下、動画Yという)を
分離してMIX回路9に出力する。
【0005】1H遅延回路4によって1H遅延されたN
TSC信号は、静画用Y/C分離回路12に与えると共
に、525H(1フレーム期間)の遅延時間で動作する
1フレーム遅延回路10にも与える。1フレーム遅延回路
10は入力された信号を1フレーム期間遅延させて静画用
Y/C分離回路12及び1フレーム遅延回路11に与える。
静画用Y/C分離回路12は、1H遅延回路4及び1フレ
ーム遅延回路10から1フレーム前後のNTSC信号が与
えられ、これらの2つの入力信号を加算することにより
静画時の輝度信号(以下、静画Yという)を分離し、2
つの入力信号を減算することにより静画時の色信号成分
(フレーム非相関成分)を分離する。静画用Y/C分離
回路12において分離した静画YはMIX回路9に与え、
色信号成分(フレーム非相関成分)はBPF13で帯域制
限した後、静画時の色信号(以下、静画Cという)とし
てMIX回路8に与える。
【0006】一方、1H遅延回路4の出力(1H遅延信
号)及び1フレーム遅延回路10,11の出力(1フレーム
遅延信号,2フレーム遅延信号)は動き検出回路14に
も与える。動き検出回路14は、1フレーム間の差分値に
基づいて検出した動き信号と2フレーム間の差分値に基
づいて検出した動き信号とのうち大きい方を動き信号と
してMIX回路8,9に出力する。MIX回路9は動画
Yと静画Yとが与えられ、動き信号に応じた比率で両者
を混合して輝度信号Yを出力端子16に出力する。MIX
回路8は動画Cと静画Cとが入力され、両者を動き信号
に応じた比率で混合して色信号Cを色処理LSI17に出
力する。
【0007】このように、動画用Y/C分離回路3はラ
イン相関を利用したY/C分離によって動画C及び動画
Yを求め、静画用Y/C分離回路12はフレーム相関を利
用したY/C分離によって静画C及び静画Yを求めてい
る。
【0008】ところで、静画用Y/C分離回路12は入力
信号から全帯域のフレーム非相関成分を減算して静画Y
を求めているのに対し、動画Yは入力信号からBPF6
によって帯域制限されたフレーム非相関成分を減算して
求められる。このため、動画用のY/C分離処理では、
静画用のY/C分離処理よりも解像度が低下する。静画
処理と動画処理とは、動き検出結果に基づく割合で行わ
れる。従って、視覚上、静画の変化として観察される細
かな絵柄の微動及びカメラのパンニング時の絵柄等であ
っても、動画処理してしまい画質が劣化する。図5はこ
の問題点を説明するための説明図である。図5(a)は
第(n−1)フレームの画像を示し、図5(b)は第n
フレームの画像を示しており、図中の黒丸A,A′は画
面の同一位置の画素を示している。
【0009】図5(a)の斜線で示す第(n−1)フレ
ームの物体Bが、第nフレームにおいて、図5(b)の
斜線で示す位置に移動するものとする。この場合には、
物体Bの移動が僅かであっても、画素A′,Aは動画部
分として処理される。
【0010】しかしながら、物体Bの動きがカメラのパ
ンニングによるものである場合には、動画処理による解
像度の低下によって画質の劣化が顕著となる。また、物
体Bの動きが、風にそよいでいる木の葉の動きのよう
に、細かな絵柄が微動することによるものである場合に
は、動画処理によるクロスカラー及びドット妨害が発生
する。更に、細かな絵柄の動きが進行と停止とを繰返す
場合には、これに応じて解像度が変化し、クロスカラー
及びドット妨害の発生状態も変化して画面品位が極めて
劣化してしまう。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の動き適応輝度信号・色信号分離回路においては、
細かな絵柄が微動した場合及びカメラのパンニングの場
合等のように、視覚上静画処理を行っても問題がないと
きでも動画処理を行っており、解像度の低下、クロスカ
ラー及びドット妨害の発生が顕著となるという問題点が
あった。
【0012】本発明は、視覚上静画の移動と判断するこ
とが可能な部分については静画処理させることにより、
解像度を向上させると共に、クロスカラー及びドット妨
害の発生を抑制することができる動き適応輝度信号・色
信号分離回路を提供することを目的とする。
【0013】[発明の構成]
【課題を解決するための手段】本発明に係る動き適応輝
度信号・色信号分離回路は、入力複合映像信号の画面内
相関を利用して第2の輝度信号と第2の色信号とを分離
する第2の分離手段と、入力複合映像信号の所定画素と
同一位置のnフレーム(nは1以上の整数)前の注目画
素との演算及び前記注目画素周辺の複数の周辺画素と前
記所定画素との演算によって前記所定画素と前記注目画
素を含む周辺画素との間の動きを画素毎に検出する動き
検出手段と、この動き検出手段が検出した最小の動きに
基づく動き検出信号を出力する動き検出信号出力手段
と、前記注目画素を含む周辺画素のうち前記動き検出手
段の検出結果によって前記所定画素と最も相関が高いと
判断された画素と前記所定画素との画面間の演算によっ
て第1の輝度信号と第1の色信号とを分離する第1の分
離手段と、前記動き検出信号に基づいて前記第1の色信
号と第2の色信号とを混合して出力する第1の混合手段
と、前記動き検出信号に基づいて前記第1の輝度信号と
第2の輝度信号とを混合して出力する第2の混合手段と
を具備したものである。
【0014】
【作用】本発明において、第2の分離手段は、動画時に
画面内相関を利用して輝度信号と色信号とを分離する。
動き検出手段は、所定画素と同一位置のnフレーム前の
注目画素及びその周辺の画素との演算によって、各画素
毎に動きを求める。動き検出信号出力手段は最小の動き
を与える動きの検出結果を動き検出信号に変換する。第
1の分離手段は、約nフレーム相関を利用して静画時の
輝度信号と色信号とを分離する。すなわち、第1の分離
手段は、動き検出手段の検出結果によって最も相関が高
い画素同士の演算によって輝度信号と色信号とを分離す
る。これにより、第1及び第2の混合回路において、第
1の分離手段の出力の割合が大きくなり、Y/C分離性
能が向上する。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明に係る動き適応輝度信号・色
信号分離回路の一実施例を示すブロック図である。図1
において図4と同一の構成要素には同一符号を付してあ
る。
【0016】入力端子1を介して入力される入力複合映
像信号はA/D変換器2に与える。A/D変換器2は複
合映像信号をディジタル信号に変換して動画用Y/C分
離回路3及び1H遅延回路4に与える。1H遅延回路4
は入力された信号を1H遅延させ、動画用Y/C分離回
路3に出力すると共に、1H遅延回路5を介して動画用
Y/C分離回路3に出力する。動画用Y/C分離回路3
はライン櫛形フィルタを有しており、A/D変換器2か
らの現信号及び1H遅延回路4,5からの1H及び2H
遅延信号を入力し、これらの3ラインの信号の垂直相関
を利用して垂直高域成分(ライン非相関成分)を抽出す
る。
【0017】抽出した垂直高域成分はBPF6に与え
る。BPF6は垂直高域成分から色搬送波帯域の成分の
みを分離して、動画時の色信号である第2の色信号とし
てMIX回路8及び減算器7に出力する。減算器7には
1H遅延回路4の出力(1H遅延した複合映像信号)も
入力されており、減算器7は1H遅延した複合映像信号
から第2の色信号を減算することにより、動画時の輝度
信号である第2の輝度信号を得てMIX回路9に出力す
る。
【0018】一方、1H遅延回路4の出力は静画用Y/
C分離を行うために映像信号を約1フレーム期間遅延さ
せる遅延回路群21にも与える。遅延回路群21は縦続接続
された遅延回路21A乃至21Mを有し、各遅延回路21A乃
至21Mの遅延量は夫々(523H−2d),2d,2
d,(1H−3d),2d,(1H−3d),2d,2
d,(1H−3d),2d,(1H−3d),2d,2
dである。なお、2dは色副搬送波周期である。1H遅
延回路4の出力と各遅延回路21A乃至21Mの出力とは夫
々減算器群22の各減算器22A乃至22Mに与える。減算器
22A乃至22Mには約1フレーム前後の映像信号が入力さ
れることになる。しかも、遅延量2dは色副搬送波周期
に設定してあるので、1H遅延回路4の出力に対して各
遅延回路21A乃至21Mの出力は色信号成分の位相が逆相
であり、減算器22A乃至22Mは夫々1H遅延回路4の出
力から遅延回路21A乃至21Mの出力を減算することによ
り、フレーム非相関成分を分離する。減算器22A乃至22
Mの出力は選択回路23に与えると共に、ローパスフィル
タ(以下、LPFという)群24にも与える。
【0019】LPF群24、絶対値回路群25、最小値検出
回路26、選択回路27及び非線形回路28によって動き検出
回路を構成している。LPF群24は、カットオフ周波数
が1.0〜1.5MHz の13個のLPFによって構成
している。動き検出回路は輝度信号低域の動き成分から
動き検出信号を得るようになっている。すなわち、減算
器22A乃至22Mは映像信号の約1フレーム間の差分値を
LPF群24に与えており、LPF群24の各LPFは夫々
減算器22A乃至22Mの出力を帯域制限することにより、
水平低域成分の1フレーム間の差分値を求める。LPF
群24の出力は絶対値回路群25に与え、絶対値回路群25は
各LPF出力の絶対値を求めて最小値検出回路26及び選
択回路27に出力する。
【0020】ノイズの影響を無視すると、完全な静止画
では1フレーム間の差分値は0であり、動画では有限の
値をとる。即ち、動きの量はフレーム間の差分値に比例
する。最小値検出回路26は絶対値回路群25の各出力のう
ち最小値を検出して、この最小値を与える絶対値回路群
25の出力を選択回路27に選択させる。選択回路27は絶対
値回路群25の出力のうち最も小さい動きを示す出力を選
択して非線形回路28に与える。
【0021】非線形回路28は、動きが大きいほど1フレ
ーム間の差分値も大きくなることを利用して、選択回路
27の出力、即ち、輝度信号水平低域成分の1フレーム間
の差分信号の最小絶対値を動き検出信号Kに変換してM
IX回路8,9に出力する。なお、動き検出信号Kは完
全静画の場合K=0であり,完全動画の場合K=1であ
る(0≦K≦1)。
【0022】一方、減算器22A乃至22Mは、約1フレー
ム前後の映像信号の減算によって、輝度信号低域成分を
含む全周波数帯域成分の色信号も出力している。選択回
路23は、最小値検出回路26によって動きが最小と判断さ
れた絶対値出力に対応する減算器の出力を選択して、静
画時の色信号である第1の色信号としてMIX回路8及
び減算器29に出力する。即ち、選択回路23は、最も相関
が高い部分同士の相関演算によって色信号を出力してお
り、静画処理の度合が大きい。減算器29は1H遅延回路
4の出力から選択回路23からの第1の色信号を減算する
ことにより、静画時の輝度信号である第1の輝度信号を
分離してMIX回路9に出力する。
【0023】MIX回路8はBPF6及び選択回路23か
ら夫々動画時の第2の色信号と静画時の第1の色信号と
を入力し、非線形回路28からの動き検出信号Kに基づく
混合比率で両者を混合して動き適応Y/C分離した色信
号として出力するようになっている。また、MIX回路
9は減算器7及び減算器29から夫々動画時の第2の輝度
信号と静画時の第1の輝度信号とを入力し、動き検出信
号Kに基づく混合比率で両者を混合して動き適応Y/C
分離した輝度信号として出力するようになっている。
【0024】次に、このように構成された実施例の動作
について図2及び図3を参照して説明する。図2は遅延
回路群21の動作を説明するための説明図であり、図3は
実施例の動作を説明するための説明図である。
【0025】動画用Y/C分離の動作は従来と同一であ
る。即ち、入力端子1を介して入力される入力複合映像
信号はA/D変換器2に与える。A/D変換器2は複合
映像信号をディジタル信号に変換して動画用Y/C分離
回路3及び1H遅延回路4に与える。1H遅延回路4は
入力された信号を1H遅延させ、動画用Y/C分離回路
3に出力すると共に、1H遅延回路5を介して動画用Y
/C分離回路3に出力する。動画用Y/C分離回路3は
ライン櫛形フィルタを有しており、A/D変換器2から
の現信号及び1H遅延回路4,5からの1H及び2H遅
延信号を入力し、これらの3ラインの信号の垂直相関を
利用して垂直高域成分(ライン非相関成分)を抽出す
る。
【0026】抽出した垂直高域成分はBPF6に与え
る。BPF6は垂直高域成分から色搬送波帯域の成分の
みを分離して、動画時の色信号である第2の色信号とし
てMIX回路8及び減算器7に出力する。減算器7には
1H遅延回路4の出力(1H遅延した複合映像信号)も
入力されており、減算器7は1H遅延した複合映像信号
から第2の色信号を減算することにより、動画時の輝度
信号である第2の輝度信号を得てMIX回路9に出力す
る。
【0027】一方、1H遅延回路4の出力は静画用Y/
C分離を行うための遅延回路群21にも与える。遅延回路
群21の各遅延回路21A乃至21Mは入力された信号を順次
遅延させる。いま、1H遅延回路4の出力が図2の中央
の画素G′の信号から1フレーム後の信号(画素Gの信
号)であるものとする。即ち、画素G′は入力された複
合映像信号と同一位置の画素であり、画素A′,B′,
C′,D′,E′,F′,H′,I′,J′,K′,
L′,M′は画素G′と色副搬送波の位相が同位相の周
辺画素である。
【0028】遅延回路21Aは入力された画素Gの信号を
(523H−2d)だけ遅延させる。そうすると、遅延
回路21Aから出力される信号は図2の画素A′の位置に
対応する。遅延回路21Bは遅延回路21Aの出力を2dだ
け遅延させており、遅延回路21Bの出力は図2の画素
B′の位置に対応する。同様に、遅延回路21B乃至21L
の出力は夫々遅延回路21C乃至21Mに与えており、各遅
延回路21C乃至21Mの出力は夫々図2の画素C′乃至
M′の位置に対応する。
【0029】減算器22A乃至22Mは夫々1H遅延回路4
の出力から各遅延回路21A乃至21Mの出力を減算する。
即ち、減算器22A乃至22Mによって、画素Gの信号と画
素G′を含む周辺の画素の信号との差分(約1フレーム
差分)が得られる。つまり、画素Gと画素G′との色副
搬送波位相は逆相であり、画素G′と周辺画素A′乃至
M′との色副搬送波の位相は同相であるので、減算器22
A乃至22Mは夫々画素Gと、この画素Gと同一位置の前
のフレームの画素G′を含む各周辺画素との間の動き及
び色信号成分を求めることになる。
【0030】いま、図3(a)に示す第(n−1)フレ
ームの斜線で示す物体が第nフレームにおいて図3
(b)に示す位置に移動するものとする。減算器22A乃
至22Mはそれぞれ、第nフレームの画素Gと第(n−
1)フレームの画素A′、画素Gと画素B′、画素Gと
画素C′、画素Gと画素D′、画素Gと画素E′、画素
Gと画素F′、画素Cと画素H′、画素Gと画素I′、
画素Gと画素J′、画素Gと画素K′、画素Gと画素
L′及び画素Gと画素M′の間で動きを検出する。この
場合には、第(n−1)フレームにおいて画素D′上の
物体が次のフレームでは画素G上に移動しているので、
画素Gと画素D′との間の動きの大きさが最小となる。
そこで、本実施例においては、画素Gと画素D′との間
でY/C分離処理する。すなわち、画素Gと最も相関を
有する画素D′との約1フレーム間差分を求めることに
より、実際は動きがあるにも拘らず、静止画として処理
する。
【0031】この動きの検出はLPF24、絶対値回路25
及び最小値検出回路26によって行う。LPF群24は減算
器22A乃至22Mの各出力の低域成分を通過させ、輝度信
号と色信号が周波数多重されていない低域成分を抽出し
て絶対値回路群25に出力する。絶対値回路群25の各絶対
値回路はLPF群24の13個のLPF出力の絶対値を求
めて、選択回路26及び最小値検出回路26に出力する。
【0032】最小値検出回路26は各絶対値出力から画素
Gと図3(a)の各画素A′〜M′との間で最も小さい
動きを検出する。最小値検出回路26によって、画素Gと
フレーム相関が最も強い画素が判別され、最小値回路26
は、画素A′〜M′のうち画素Gと最も相関が強い画素
の信号を選択させるための信号を選択回路23,27に出力
する。これにより、選択回路27,23は画素D′に対応す
る減算器22Dの出力を選択する。
【0033】選択回路27の出力は非線形回路28に与え、
非線形回路28は画素Gと画素D′との間の動きを動き検
出信号Kに変換してMIX回路8,9に出力する。これ
により、画素Gの位置の信号はより静画処理されやすく
なる。また、選択回路23は画素Gと最も相関が高い画素
D′の位置においてフレーム非相関成分を求める。フレ
ーム相関が高いことから、静画処理によって確実に色信
号が分離される。減算器29は選択回路23からの第1の色
信号と1H遅延回路4の出力との減算を行って、静画時
の第1の輝度信号をMIX回路9に出力する。
【0034】MIX回路8は、動き検出信号Kに基づく
比率で、選択回路23からの静画時の第1の色信号とBP
F6からの動画時の第2の色信号とを混合して、動き適
応Y/C分離された色信号Cとして出力する。また、M
IX回路9は、動き検出信号Kに基づく比率で、第1の
輝度信号と第2の輝度信号とを混合して、動き適応Y/
C分離された揮度信号Yとして出力する。
【0035】このように、本実施例においては、現在の
画素Gと1フレーム前の対応する位置の画素G′相互間
だけでなく、遅延回路群21及び減算器群22によって、画
素G′を含む周辺画素A′乃至M′相互間でも処理を行
って、画素Gに対して最も相関が高い(動きが小さい)
画素を用いることにより、静止画部分としてY/C分離
処理を行っており、Y/C分離性能を向上させることが
できる。すなわち、細かな絵柄が微動した場合及びカメ
ラのパンニングの場合等においても、動きの距離が検出
範囲内、つまり、現在の画素Gに対して周辺画素A′乃
至M′の範囲内の動きであれば、静止画部分としてY/
C分離処理することができ、クロスカラー及びドット妨
害の発生を抑制すると共に、解像度が低下することを防
止することができる。更に、細かな絵柄の動きが進行,
停止を繰り返す場合でも安定した画質を表示することが
でき、画面品位が向上する。
【0036】なお、本実施例においては、MIX回路
8,9を別個に設けたが、MIX回路9を削除して、減
算器29をMIX回路8の後段に配置し、複合映像信号か
ら色信号Cを減算することで輝度信号Yを分離するよう
にしてもよい。また、本実施例では動きの検出に輝度信
号低域成分の情報のみを用いたが、色信号の情報も用い
てよいことは明かである。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、視覚上静画の移動と判
断することが可能な部分については静画処理させること
により、解像度を向上させると共に、クロスカラー及び
ドット妨害の発生を抑制することができるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動き適応輝度信号・色信号分離回
路の一実施例を示すブロック図。
【図2】実施例の動作を説明するための説明図。
【図3】実施例の動作を説明するための説明図。
【図4】従来の動き適応輝度信号・色信号分離回路を示
すブロック図。
【図5】従来例の動作を説明するための説明図。
【符号の説明】
3…動画用Y/C分離回路、8,9…混合回路、21A〜
21M…遅延回路、22A〜22M…減算器、23,27…選択回
路、26…最小値検出回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力複合映像信号の画面内相関を利用し
    て第2の輝度信号と第2の色信号とを分離する第2の分
    離手段と、 入力複合映像信号の所定画素と同一位置のnフレーム
    (nは1以上の整数)前の注目画素との演算及び前記注
    目画素周辺の複数の周辺画素と前記所定画素との演算に
    よって前記所定画素と前記注目画素を含む周辺画素との
    間の動きを画素毎に検出する動き検出手段と、 この動き検出手段が検出した最小の動きに基づく動き検
    出信号を出力する動き検出信号出力手段と、 前記注目画素を含む周辺画素のうち前記動き検出手段の
    検出結果によって前記所定画素と最も相関が高いと判断
    された画素と前記所定画素との画面間の演算によって第
    1の輝度信号と第1の色信号とを分離する第1の分離手
    段と、 前記動き検出信号に基づいて前記第1の色信号と第2の
    色信号とを混合して出力する第1の混合手段と、 前記動き検出信号に基づいて前記第1の輝度信号と第2
    の輝度信号とを混合して出力する第2の混合手段とを具
    備したことを特徴とする動き適応輝度信号・色信号分離
    回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007300424A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Toshiba Corp Y/c分離回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007300424A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Toshiba Corp Y/c分離回路

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