JPH0716255B2 - 動き適応型輝度信号色信号分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はテレビジョン受像機等、画像を扱う機器におい
て、複合カラーテレビジョン信号から輝度信号と色信号
を分離して取り出す輝度信号色信号分離装置に関する。

［従来の技術］ 現在、テレビ放送等で一般に使われるカラーテレビジョ
ン標準方式は輝度信号成分と色信号成分が周波数多重化
された複合信号となっている。そのためカラーテレビジ
ョン受像機等では、複合信号から輝度信号と色信号を分
離して取り出す必要がある。輝度信号と色信号をより正
確に分離する種々の手法が開発されているが、画像が静
止画か動画かによって分離処理の異なる動き適応型輝度
信号色信号分離装置がある。これは画像が静止の時には
フレーム間で時間軸方向の処理を行い、動いている所で
はフィールド内で空間（垂直軸、水平軸）処理を行うと
いう動き適応型の処理を行うもので、精度の高い分離が
可能となる。その例として特開昭61−274493号公報に記
載されている「デジタルデコーダー」がある。これは動
画におけるフィールド内処理が画像の空間（２次元）的
な状態により適応型に変えられ、動画でも比較的良好な
輝度信号と色信号の分離が行えるようにしたものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の動き適応型輝度信号色信号分離装置でフィールド
内適応処理を行った場合、動きによる制御はフレーム間
処理の出力とフィールド内処理の出力を混合して出力を
得る形となっている。この場合、フレーム間処理は完全
に静止の状態に合わせてフィルタの設定を行い、一方フ
ィールド内処理は完全に動きの状態でフィールド内処理
のみが出力される状態に合わせてフィルタの設定を行う
ことになる。この場合、フレーム間処理では空間フィル
タの色信号の通過帯域幅はかなり広めに設定することに
よりドット妨害をなくし、色信号の帯域幅も広くでき
る。一方フィールド内処理では色信号の帯域幅はある程
度狭くして、クロスカラーの発生や輝度信号の解像度の
低下を抑える。この様子を第９図に示すが、図では水平
方向空間周波数軸（μ）と時間周波数軸（ｆ）について
領域を示したが、垂直方向空間周波数軸（ν）はｕと同
様に考えることができる。この様なフィルタ設定は、完
全な静止状態や動き状態では理想的な処理となるが、そ
の中間状態では必らずしも適切な処理とはならない。し
たがってこの２種の処理出力が混合される中間状態では
妨害や解像度の低下が起こりやすくなっている。この様
子を第10図に示す。画像信号のスペクトラムは静止状態
では時間軸の低い部分に集中し、動き状態では空間軸で
低い方に集中しやすくなるので、比較的問題が少ない。
しかしそのどちらとも明確に判定できない中間状態でス
ペクトルが広がりやすく、前記したフィルタ設定ではク
ロストークや解像度低下が発生しやすくなっている。こ
の様な中間状態はスムーズな動き適応処理には不可欠な
もので、比較的振幅の小さな変化部分や、微少な動き時
に多く発生し、そこでの画質劣化は大きな問題となる。
また、従来の動き適応型輝度信号色信号分離装置では、
フレーム間処理とフィールド内処理の両方で水平方BPF
や複合信号から色信号を減算する回路が入ることにな
る。またフレーム間処理出力とフィールド内処理出力を
混合する回路も輝度信号と色信号で別となっており、不
合理な部分が多い。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の動き適応型輝度信号色信号分離装置
の問題点を解決するため、色信号の通過帯域を水平垂直
とも画像の動きの度合によって連続的に変化させるよう
にしている。また画像の動きによる水平BPF及び垂直BPE
の制御とフィールド内の画像の状態（形状）による水平
BPF及び垂直BPFの制御を一本化し、水平BPFについては
フレーム間処理とフィールド内処理で同一のものとなっ
ている。

すなわち本発明によればコンポジットカラー信号にそれ
ぞれ応答する動き検出回路、時間方向フィルタ及び垂直
方向フィルタと、前記時間方向フィルタの出力と前記垂
直方向フィルタの出力の混合比を前記動き検出回路にて
検出した画像の動きを示す信号に応じて変化しつつ混合
する混合手段と、前記混合する手段の出力に応答して色
信号を分離する水平方向フィルタと、前記コンポジット
カラー信号の遅延信号から前記色信号を減算して輝度信
号を作る手段からなる動き適応型輝度信号色信号分離装
置において、前記垂直方向フィルタが可変垂直帯域フィ
ルタであり、前記水平方向フィルタ可変水平帯域フィル
タであり、前記コンポジットカラー信号にそれぞれ応答
し画像の垂直方向のサンプル点において差分を検出する
垂直方向変化検出手段及び画像の水平方向のサンプル点
における差分を検出する水平方向変化検出手段を設け、
前記垂直方向変化検出手段及び水平方向変化検出手段か
らの出力信号及び前記画像の動きを示す信号に応じて前
記可変垂直帯域フィルタの帯域及び前記可変水平帯域フ
ィルタの帯域を制御する制御信号を発生する制御信号発
生手段を設けたことを特徴とする動き適応型輝度信号色
信号分離装置が提供される。

［実施例］ 以下図面と共に本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の動き適応型輝度信号色信号分離装置の
実施例を示すブロック図である。入力端子10には図示し
ないA/D変換器にてデジタル信号とされたコンポジット
カラー信号が与えられ、遅延補償回路12を介して減算器
18に与えられている。一方コンポジットカラー信号は動
き検出回路11、時間方向バンドパスフィルタ（BPF）1
3、可変垂直BPF14に与えられている。可変垂直BPF14の
出力は減算器17、乗算器19、加算器21及び可変水平BPF1
6を介して減算器18の−入力及び色信号出力端子32に与
えられる。減算器18の出力は輝度信号出力端子30に接続
されている。コンポジットカラー信号は更に垂直変化検
出回路20及び水平変化検出回路22にそれぞれ与えられ、
後述するよう１フィールドにおける画像の垂直方向のサ
ンプル点での差分と水平方向のサンプル点での差分を検
出し、この差分を示す信号が制御信号発生回路24に与え
られる。制御信号発生回路24は後述するように２つの制
御信号mv、mhを作り、それぞれ乗算器23、25を介して可
変垂直BPF14及び可変水平BPF16の帯域制御信号としてこ
れらに与えられる。なお制御信号発生回路24と乗算器2
3、25は全体として制御信号発生手段を構成するもので
ある。

次に各部の具体的構成及び動作について説明する。動き
検出回路11はフレームメモリを有しており、画像の同一
画素の２つの連続するフレーム間での差分をとることに
より画像の動きを検出するものであり、その出力信号は
動き係数ｋ（０≦ｋ≦１）を示す。以下動き検出回路11
の出力信号を単に動き係数ｋという。この動き係数ｋは
上述の乗算器19、23、25にそれぞれ与えられ、各乗算器
19、23、25の入力信号に乗算される。

時間方向BPF13は２又はそれ以上のフレーム間における
画像の動きに対して高域成分、低域成分をカットするも
のであり、その出力信号は減算器17の−端子と加算器21
の＋の端子に与えられる。

垂直変化検出回路20及び水平変化検出回路22は１フィー
ルドの画像における垂直方向及び水平方向の画素の変化
を検出するものでありそれぞれ垂直方向変化検出手段及
び水平方向変化検出手段を構成する。このような検出を
行う場合はコンポジットカラー信号は色信号が多重され
ており、色信号の直流成分である色副搬送波を検出しな
いようにする必要がある。かかる変化の検出のために
は、例えばNTSC方式の信号においては、コンポジットカ
ラー信号を色副搬送波の４倍の周波数でサンプルした第
２図に示す各画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅにおいて、垂直方
向では|a−e|または|a−2c＋e|、水平方向では|b−d|ま
たは|b−2c＋d|といった差分信号成分を検出すればよ
い。その場合の空間周波数域における検出域を第３図に
示す。図において斜線部が検出される領域であるが、輝
度信号の高域も色信号の高域も検出される。

第４図、第５図は上記|a−e|及び|b−d|の差分を検出す
る場合の垂直変化検出回路20及び水平変化検出回路22の
具体的構成を示すブロック図である。図において40、44
は減算器、42は2H遅延回路、46は４サンプル遅延回路
（4Tと表す）、43、47は絶対値化回路である。

第６図は制御信号発生回路24の具体的構成の一例を示す
ブロック図である。垂直変化検出回路20及び水平変化検
出回路22から、例えば６ビットずつのデータがラッチ48
に与えられ、12ビットのアドレス指定信号としてROM
（リードオンリーメモリー）50に与えられて記憶されて
いる所定の制御信号を読み出す。この制御信号データが
８ビットの場合は、ラッチ52に与えられた後４ビットず
つの２つの制御信号mv、mhとされて乗算器23、25にそれ
ぞれ与えられる。

制御信号発生回路24の出力する制御信号mv、mhは入力さ
れる変化成分に対して可変帯域BPF14、16の特性が次の
ように変わるようにする。まず基本的な動作としては垂
直方向の差分が水平方向の差分より大きいときには可変
垂直BPF14の通過帯域を広くして、可変水平BPF16の通過
帯域を狭くする。これにより色信号の２次元的に見た通
過帯域は縦長となる。逆に垂直方向の差分が水平方向の
差分より小さいときは、可変垂直BPF14の通過帯域を狭
くして、可変水平BPF16の通過帯域を広くする。次に両
差分に差がない場合には両可変BPF14、16の帯域も両者
が近くなるようにする。ここで制御信号は前述のように
複数ビットの情報を持っているので、フィルタ特性の変
化が滑らかになるように多段階の制御が行なわれる。

一方、本発明の構成では制御線は垂直、水平で別々に用
意されている。これは両者の変化成分が共に多い場合
に、クロスカラーが発生しやすくなるので、それを抑圧
するために可変BPF14、16の通過帯域を両方とも狭くす
るためである。この場合輝度の変化が大きく色の変化が
少ないときには問題ないが、輝度の変化と色の変化の両
者が大きい場合には、色信号帯域が狭くなり、ドット妨
害も発生しやすくなる。しかしこのような絵がらでは色
信号帯域の狭さやドット妨害は輝度信号の変化によって
マスキングされあまり目立たない。それに対しクロスカ
ラーの発生は目立ちやすく、それが一番問題となるので
このような処理が有利になる。

制御信号発生回路24で作られた２つの制御信号mv、mhは
乗算器23、25にて動き係数ｋとの間でそれぞれ乗算が行
なわれる。この制御信号mv、mhも動き係数ｋと同じよう
に０から１の値をとるよう構成されており、乗算器23、
25で得られた積kmv、kmhが０のとき、可変垂直BPF14、
可変水平BPF16の通過帯域幅が最も広くなり、１のとき
最も狭くなるものとする。動き係数ｋは画像が静止のと
き０、最も激しい動きのとき１の値をとり、画像の動き
に応じて０から１までの間で変化する。従ってｋ＝１、
のときは可変垂直BPF14からの出力は乗算器19では減衰
されずに減算器17及び加算器21のみを介して可変水平BP
F16に与えられる。又、制御信号発生回路24からの２つ
の制御信号も減衰されずにそのまま可変垂直BPF14と可
変水平BPF16にそれぞれ与えられる。

すなわち、静止の時にはフィールド内信号の状態に無関
係に可変水平BPF16の帯域幅は最大となり、動き検出出
力が大きくなるにしたがってフィールド内信号の状態に
応じて帯域が狭くなっていく。この制御信号の様子を第
８図に示す。このような処理により可変垂直BPF14及び
可変水平BPF16の通過帯域は時間軸、水平軸、垂直軸の
３次元の信号状態によりそれぞれ適切に設定されること
になる。

なお、この制御信号処理で用いられる制御信号mv、mh及
び動き係数ｋは４ビット程度の精度で十分であり、そこ
で使われる乗算器23、25は４ビット×４ビット程度の簡
単なものでよい。

乗算器23、25で動き係数ｋの乗算された制御信号kmv、k
mhをそれぞれ垂直方向LPF及び水平方向LPFを通して可変
垂直BPF14及び可変水平BPF16に与えるようにしてもよ
い。このLPFはBPF14、16におけるフィルタのかかる方向
に応じたものとなっており、BPF14、16のフィルタ特性
の変化が滑らかなものとなるようにし、かつ信号が不連
続となることを防ぐものである。

次に可変垂直BPF14の構成例を第７図に示す。

図ではＨは１ラインの遅延を行う1H遅延回路を、Ｔは１
サンプルの遅延を行う１サンプル遅延回路を示す。図示
の構成は基本となるBPFの出力と変化分を加算すること
により出力を得るもので、変化分はタップ加算後に制御
信号により定められた係数を乗算して用いる。第７図に
示したものは係数を−3/4から3/4まで変化させることに
より−6dBにおける帯域幅を２倍程度変化することがで
きるものである。なお、可変水平BPF16の場合は、第７
図の構成におけるＨを2Tにおきかえればよいので図示を
省力する。

かかる構成によって可変水平BPF16の出力として色信号
が得られ、この色信号は減算器18にてコンポジットカラ
ー信号から減算され、輝度信号が得られる。ここでコン
ポジットカラー信号は遅延回路からなる遅延補償回路12
を介して減算器18に与えられているので、減算器18に与
えられている色信号と同一の遅延量となっている。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したことから明らかなように、本発明に
よる動き適応型輝度信号色信号分離装置によれば画像の
動きを検出して得られる動き係数に応じて垂直BPF及び
水平BPFの帯域幅を連続的に変化させる構成としてお
り、動きと静止の中間的領域においてスムーズな動きに
適応処理が行える。従って従来装置で問題となっていた
ドット妨害やクロスカラーの発生、また斜め方向の解像
度の低下をより少なくすることができる。また、垂直変
化及び水平変化の検出によるフィールド内の空間適応処
理と合理的に組み合わせることにより、各BPFやコンポ
ジットカラー信号からの色信号を減算する減算回路、動
き係数に応じて混合比の変化する信号混合回路などはす
べて１系統ずつでよく、従来の装置に対して簡潔な構成
となっている。ここで、動き検出出力による垂直及び水
平のBPFの制御は空間適応処理による制御信号を制御す
るものなので、空間適応処理のみの場合に対してわずか
な回路の増加ですむ。更に垂直BPF、水平BPFは別々の制
御信号で制御するので、水平、垂直とも変化成分がかな
り多い場合に垂直水平方向のフィルタの通過帯域を狭く
することによりクロスカラーの発生も抑圧することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動き適応型輝度信号色信号分離装置の
実施例を示すブロック図、第２図は画面上においてNTSC
方式信号を色副搬送波の４倍の周波数でサンプルしたサ
ンプル点の中で、垂直及び水平の変化検出に用いられる
サンプル点を示す図、第３図は第２図におけるサンプル
点で検出される２次元空間周波数軸上での領域を示す
図、第４図、第５図は第１図に示した垂直変化検出回路
20及び水平変化検出回路22の具体的構成の１例をそれぞ
れ示す図、第６図は第１図に示した制御信号発生回路24
の具体的構成の１例を示す図、第７図は第１図に示した
可変垂直BPFの具体的構成の１例を示す図、第８図は動
き係数によって空間適応処理によって得られたBPF帯域
制御信号の変化範囲が制限される様子を示す図、第９図
は従来の動き適応型輝度信号色信号分離装置におけるｆ
−μ軸での輝度信号色信号分離領域を示す図、第10図は
従来の動き適応型輝度信号色信号分離装置で、中間的な
動き状態においてクロストークや解像度低下が発生しや
すくなることを示した図である。 11…動き検出回路、12…遅延補償回路 13…時間方向BPF、14…可変垂直BPF 16…可変水平BPF 17、18、40、44、60a、60b…減算器 19、23、25、62…乗算器 20…垂直変化検出回路 21、58a〜58c…加算器 22…水平変化検出回路 24…制御信号発生回路 43、47…絶対値化回路 42、46…遅延回路、48、52…ラッチ 50…ROM、54a〜54d…1H遅延回路 56a〜56g…１サンプル遅延回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンポジットカラー信号にそれぞれ応答す
   る動き検出回路、時間方向フィルタ及び垂直方向フィル
   タと、前記時間方向フィルタの出力と前記垂直方向フィ
   ルタの出力の混合比を前記動き検出回路にて検出した画
   像の動きを示す信号に応じて変化しつつ混合する混合手
   段と、前記混合する手段の出力に応答して色信号を分離
   する水平方向フィルタと、前記コンポジットカラー信号
   の遅延信号から前記色信号を減算して輝度信号を作る手
   段からなる動き適応型輝度信号色信号分離装置におい
   て、前記垂直方向フィルタが垂直方向に変更可能な通過
   帯域を有する可変垂直帯域フィルタであり、前記水平方
   向フィルタが、水平方向に変更可能な通過帯域を有する
   可変水平帯域フィルタであり、前記コンポジットカラー
   信号にそれぞれ応答し画像の垂直方向のサンプル点にお
   ける差分を検出する垂直方向変化検出手段及び画像の水
   平方向のサンプル点における差分を検出する水平方向変
   化検出手段を設け、前記垂直方向変化検出手段及び水平
   方向変化検出手段からの出力信号及び前記画像の動きを
   示す信号に応じて前記可変垂直帯域フィルタの垂直方向
   通過帯域及び前記可変水平帯域フィルタの水平方向通過
   帯域を制御する制御信号を発生する制御信号発生手段を
   設けたことを特徴とする動き適応型輝度信号色信号分離
   装置。
2. 【請求項２】前記制御信号発生手段が前記垂直方向変化
   検出手段からの信号によって示される垂直方向の変化度
   合が前記水平方向変化検出手段からの信号によって示さ
   れる水平方向の変化度合より大きいときには前記可変垂
   直帯域フィルタの通過帯域を広くすると共に前記可変水
   平帯域フィルタの通過帯域を狭くし、一方垂直方向の変
   化度合が水平方向の変化度合より小さいときには前記可
   変垂直帯域フィルタの通過帯域を狭くすると共に前記可
   変水平帯域フィルタの通過帯域を広くする制御信号を多
   段階に出力するよう構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の動き適応型輝度信号色信号分
   離装置。
3. 【請求項３】前記制御信号発生手段が前記垂直方向変化
   検出手段からの信号によって示される垂直方向の変化度
   合と前記水平方向変化検出手段からの信号によって示さ
   れる水平方向の変化度合が共に大きいときには前記可変
   垂直帯域フィルタの通過帯域と前記可変水平帯域フィル
   タの通過帯域を共に狭くする制御信号を出力するよう構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の適応型輝度信号色信号分離装置。
4. 【請求項４】前記制御信号発生手段が前記垂直方向変化
   検出手段及び前記水平方向変化検出手段からの出力信号
   によってアドレスが指定され予め記憶していた所定の制
   御信号を読み出す構成とされた記憶装置を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動き適応型輝度
   信号色信号分離装置。
5. 【請求項５】前記制御信号発生手段が前記垂直方向変化
   検出手段及び前記水平方向変化検出手段からの出力信号
   によって作られた２つの制御信号に前記動きを示す信号
   をそれぞれ乗算し、前記可変垂直帯域フィルタの垂直方
   向通過帯域及び前記可変水平帯域フィルタの水平方向通
   過帯域を、前記動きを示す信号で示される動きの程度に
   応じて狭くする乗算器を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の動き適応型輝度信号色信号分離装
   置。
6. 【請求項６】前記可変垂直帯域フィルタが前記コンポジ
   ットカラー信号に応答する帯域の固定した垂直方向フィ
   ルタと、前記垂直方向フィルタからの出力信号と前記コ
   ンポジットカラー信号を前記制御信号に応じて混合比を
   変化しつつ混合する第２の混合手段を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の動き適応型輝度信号
   色信号分離装置。
7. 【請求項７】前記可変水平帯域フィルタが前記混合する
   手段の出力に応答する帯域の固定した水平方向フィルタ
   と、前記水平方向フィルタからの出力信号と前記混合す
   る手段の出力を前記制御信号に応じて混合比を変化しつ
   つ混合する第３の混合手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の動き適応型輝度信号色信号分
   離装置。