JPH07203480A - ディジタル映像信号受像機用ディジタル色分離装置及び色成分から輝度成分を分離する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 色分離に当たり、輝度成分を換算する必要性
を回避しかつ色成分だけを換算すようにすることによ
り、視覚アーチファクトの公算を抑制すること。 【構成】 ディジタルテレビジョン受像機１０用色分離
装置１２において、入テレビジョン信号は、色分離装置
１２内の２つの異なる通路に送られる。第１通路に沿っ
て、輝度成分が、アナログＹ分離器１２ａによって分離
され、次いでＡＤ変換器１２ｂによって、表示線当たり
標本の所望数を提供する周波数で標本化される。第２通
路に沿って、複合信号がＡＤ変換器１２ｃによって、デ
ィジタル色分離に対して適当な周波数で標本化され、次
いで、色標本がディジタルＣ分離器１２ｄを使用して分
離される。次いで、換算器１２ｅが、線当たり標本の所
望数を提供するようにこの色標本を換算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン受像機、
特に様々な表示様式に対応して画素データを得るために
入力映像信号を標本化することに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くのテレビジョン放送信号、特にＮＴ
ＳＣ標準及びＰＡＮ標準に忠実な信号において、水平走
査周波数（略称：Ｆｈ）と色副搬送周波数（略称：Ｆｓ
ｃ）との間には規定された関係がある。例えば、ＮＴＳ
Ｃ信号においては、輝度成分及び色成分は３．５８ＭＨ
ｚにある色副搬送波を使用するとによって単一チャンネ
ル内で伝送され、この周波数は水平走査周波数１５，７
３４．２６Ｈｚの４５５／２倍に等しい。この関係は、
テレビジョン受像機内で輝度成分と色成分とを分離し、
こうして、表示用一次色信号を回復する前にこれらの成
分間の干渉を回避することを可能にさせる。

【０００３】ＮＴＳＣ標準に従うディジタルテレビジョ
ンシステムにおいて、典型的色分離アルゴリズムは、
３．５８ＭＨｚ副搬送波周波数の或る倍数である標本化
周波数を必要とする。通常使用される標本化周波数は、
約１４．３１８ＭＨｚであって、「４ｆｓｃ」標本化周
波数と称される。その結果、線当たり約７６３の活性
（ａｃｔｉｖｅ）映像データ標本を生じる。

【０００４】４ｆｓｃ標本化周波数に伴う問題は、この
周波数が線当たり画素の所望数（水平解像度）に要求さ
れる標本化周波数と必ずしも一致しないと云うことであ
る。例えば、「ワイドＮＴＳＣ」のような、今日のエン
ハンスト精細度テレビジョンシステムは、先行画像より
広い、１６：９の横縦比を持つ画像を必要とする。所望
の横縦比及びフレーム当たり利用可能の線数が、水平解
像度を決定する。

【０００５】最も簡単な標本化方法は、画素当たり１標
本を提供する。しかし、一般に、ＮＴＳＣ色分離に対す
る標本化周波数と所望横縦比に対する標本化周波数と
は、同じではない。例えば、４：３の横縦比を持つ４８
０線表示に対しては、線当たり４６０画素が要求され
る。しかしながら、上述したように、ＮＴＳＣ色分離に
対する４ｆｓｃ標本化周波数は、線当たり７６３標本を
生じる。このことは、所望水平解像度に対する標本を提
供するための或る種の手段を要求する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】或る現存のシステム
は、まず４ｆｓｃ標本化周波数又は或る他の色同期信号
（カラーバースト）関連標本化周波数で入データを標本
化し、色分離を遂行し、次いでこれらの標本を所望の水
平解像度へ換算（ｓｃａｌｉｎｇ）することによって、
線当たり画素の所望数を提供する。しかしながら、換算
に伴う問題は、視覚アーチファクトが起こり勝ちである
と云うことである。なおまた、このようなシステムの複
雑性が増してこれらを一層高価なものにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の１態様は、テレ
ビジョン受像機用ディジタル色分離装置である。アナロ
グ輝度分離器が、同調入力信号を受信しかつこの入力信
号の色成分から輝度成分を分離する。第１アナログ−デ
ィジタル変換器が、表示されるべき線当たり画素の所望
数によって決定される周波数で輝度成分を標本化する。
第２アナログ−ディジタル変換器が、同調入力信号を受
信しかつディジタル色分離に対して適当な周波数でこの
入力信号を標本化する。ディジタル色分離器が、第２ア
ナログ−ディジタル変換器からデータ標本を受信しかつ
色標本から輝度標本を分離する。換算器が、線当たり色
標本の数が表示されるべき線当たり画素の所望数と同じ
であるように、色標本を換算する。この時点において、
輝度標本及び色標本は、所望水平解像度に相当する。

【０００８】本発明の技術的利点は、ＮＴＳＣ信号から
色分離データを提供すること、かつ非ＮＴＳＣ表示様式
に対する水平解像度要件を満足することである。本発明
は、輝度成分を換算する必要がないので、本発明は好ま
しくないアーチファクトを最少化する。また、色成分は
換算されるが、その低帯域幅が結果的にアーチファクト
の公算を低める。

【０００９】

【実施例】図１は、ディジタル受像機１０の構成要素を
示す。云うまでもなく、出力画素データを得るために使
用される構成要素のみが示され、同期化及び音声信号処
理のようなタスクのために使用される構成要素は示され
ていない。

【００１０】以下の説明は放送テレビジョン信号用受像
機に関してであるが、云うまでもなく、受像機１０は、
アナログ複合映像信号を受信し、この信号によって表現
される画像を表示しかつ記憶するどのような型式の機器
であっても良い。

【００１１】この説明の目的のため、受像機１０は、４
８０線の垂直解像度を有すると仮定する。受像機１０
は、同時にターンオン、オフされ得る個別にアドレス指
定可能な画素によって特徴付けられた空間光変調器（以
下、ＳＬＭと略称する）による表示装置を有する。画像
は、画像フレーム中ターンオンされるべき画素をアドレ
ス指定することによって、かつ各画素がオンしているフ
レーム当たり時間長を制御することによって、形成され
る。ＳＬＭの例は、テキサスインスツルメンツ社（Ｔｅ
ｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａ
ｔｅｄ）によって製造されるディジタルミラーデバイス
（以下、ＤＭＤと略称する）である。ＤＭＤのミラー要
素は方形であるので、所与の垂直解像度（略称、ＶＲ）
及び所望の横縦比（略称：ＡＲ）に対して、水平解像度
（略称、ＨＲ）が次式によって決定される。

【００１２】

【数１】ＡＲ＝ＨＲ／ＶＲ

【００１３】したがって、例えば、４：３の所望横縦比
に対して、線当たり画素の数は

【００１４】

【数２】４／３＝ＨＲ／４８０ ＨＲ＝６４０

【００１５】ＤＭＤベースディジタルテレビジョンシス
テムの更に完全な説明は、「標準独立ディジタル化映像
システム（Ｓｔａｄａｒｄ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
Ｄｉｇｉｔｉｚｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｓｙｓｔｅｍ）」と
題する米国特許第５，０７９，５４４号、及び「ＤＭＤ
表示システム（ＤＭＤ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）」の名称を有する米国特許出願第
号（整理番号第ＴＩ−１７８５５号）に記載されてお
り、これら両方ともテキサスインスツルメンツ社に譲渡
され、かつ両方とも参考資料としてここに引用される。

【００１６】映像入力は、色成分及び輝度成分を有する
どんなアナログ信号であってもよい。ここでは、輝度成
分は「Ｙ」成分と称され、及び色成分は「Ｃ」成分と称
される。

【００１７】説明の便宜上、ディジタル色分離に対する
標本化周波数は線当たり出力画素の所望数を提供する標
本化周波数と同じでないような入力信号であると云うこ
とを仮定する。例えば、もし入力信号がＮＴＳＣ信号で
あるならば、この信号は、３．５８ＭＨｚの色同期信号
を有し、この色同期信号が色成分に対する周波数及び位
相基準を確立する同期信号として働く。しかしながら、
もしこの入力信号がディジタル色分離に対して適当な周
波数で標本化されるならば、その結果生じるのは所望水
平解像度とは異なる線当たり標本の数である。

【００１８】信号インタフェース１１は、同調及びフィ
ルタ処理のような、従来の信号インタフェース機能を提
供する。それは、また、本発明の主題と関係しない、同
期信号除去のようなタスクを遂行することがある。本発
明の目的のために、インタフェース１１の主機能は、色
分離装置１２の２つの異なる通路に複合Ｙ−Ｃ信号を供
給することである。

【００１９】色分離装置１２の第１通路上において、ア
ナログＹ分離器１２ａが複合入力映像信号を受信する。
分離器１２ａは、輝度信号を生成するために、入力信号
の色成分から輝度成分を分離するどんなアナログ手段で
あってもよい。ノッチ又はコムフィルタ処理のような、
従来のアナログ色分離方法が、使用されることがある。

【００２０】第１アナログ−ディジタル（以下、アナロ
グ−ディジタルをＡＤと略称する）変換器１２ｂは、Ｙ
信号を受信しかつ線当たり出力画素の所望数に適合する
周波数でこの信号を標本化する。要求される標本化周波
数は、線当たり画素の所望数及び活性映像情報に対する
水平走査時間によって決定される。例えば、ＮＴＳＣ信
号においては、線周期は６３．５μｓであり、そのうち
の約５２．４μｓは活性映像情報を表す。４８０線かつ
線当たり８５３画素（１６：９横縦比）の表示に対して
は、標本化周波数は次のように計算されるであろう。

【００２１】

【数３】 標本化周波数＝８５３画素／５２．４μｓ＝１６．３１
ＭＨｚ

【００２２】４８０線かつ線当たり６４０画素（４：３
横縦比）の表示に対しては、標本化周波数は、

【００２３】

【数４】 標本化周波数＝６４０画素／５２．４μｓ＝１２．２１
ＭＨｚ

【００２４】本発明のエンハンスト実施例においては、
ＡＤ変換器１２ｂはプログラマブルであることもできる
ので、その標本化周波数を所望水平解像度に従って選択
することもできる。

【００２５】ＡＤ変換器１２ｃによる標本化周波数は、
表示されるべき線当たり画素の数の関数として導出され
るので、「出力画素周波数」とここでは称される。しか
しながら、フィールドバッファ１４の１つの機能は、帰
線消去周期を要求しないＳＬＭベース受像機に対しては
「フィールド広げ（ｆｉｅｌｄ ｓｐｒｅａｄｉｎ
ｇ）」であると云える。フィールド広げは、フィールド
周期を通して活性映像データを「広げ」ることを可能と
し、これによって、ＳＬＭ１９にデータを送出するため
に要求される画素周波数を低下させる。

【００２６】色分離装置１２の第２通路上において、第
２ＡＤ変換器１２ｃは、複合映像入力信号を受信する。
この変換器は、３．５８ＭＨｚ副搬送波周波数の４倍で
ある約１４．３１８ＭＨｚでこの信号を標本化する。色
信号は線当たり４５５／２サイクルを有するので、この
４ｆｓｃ標本化周波数は、線当たり９１０サイクルを生
じる。結果として、入力信号の各行は、９１０回標本化
される。これらの９１０標本のうち、約７５０は活性映
像データを表し、残りは帰線消去情報である。

【００２７】ディジタルＣ分離器１２ｄは、Ｃデータか
らＹデータを分離し、かつＣ信号を出力する。Ｃ分離器
１２ｄを実現するために、従来のディジタル色分離方法
が使用されることがある。

【００２８】この時点において、ＹデータとＣデータは
分離されており、かつディジタル形式で利用可能であ
る。しかしながら、Ｙ信号とＣ信号は、異なる周波数で
標本化されてきている。Ｙデータは所望水平解像度に適
合しているが、しかしＣデータはそうでない。次の表
は、Ｙ−Ｃ分離及び標本化後の画素データ特性を証示す
る。

【００２９】

【表１】 分離比 ４：３ １６：９ Ｙデータ ８５３ ６４０ Ｃデータ ７５０ ７５０

【００３０】この非適合性を補修するために、Ｃデータ
が水平換算器１２ｅによって換算される。この換算は、
７６３画素の各行を出力画素の適正な数の１行に変換す
る。１６：９の横縦比に対して、４８０行の表示を仮定
すると、７５０標本が８５３標本に換算され、各標本は
１出力画素に対する色データを表現する。４：３の横縦
比に対して、７５０標本が６４０標本に換算される。

【００３１】いくつかの換算アルゴリズムのどれもが、
換算に使用されると云える。１６：９の横縦比に対し
て、簡単な換算アルゴリズムの１例は双線形補間であっ
て、この補間では２つの隣接する標本が１つの新標本を
生成するために使用される。色データに対して、「最近
近隣（ｎｅａｒ ｎｅｉｇｈｂａｒ）」法が使用される
ことがある。比７５０／８５３は約９／１０であるの
で、ことごとくの９標本毎に１新標本が生成される。云
うまでもなく、或る換算アルゴリズムは、標本の数が出
力画素の所望数と必ずしも正確に同じではないような、
過剰標本化又は不足標本化を持たらすことがある。Ｃデ
ータが換算された後、Ｙ標本及びＣ標本が所望水平解像
度に対して利用可能である。ＡＤ変換器１２ｂのよう
に、換算器１２ｅはプログラマブルに作られ得るので、
換算比を所望の横縦比に従って変動させることができ
る。

【００３２】換算器１２ｅは図１に独立処理手段として
示されているが、その機能はプロセッサ１５によって遂
行されることがあり、このプロセッサは換算アルゴリズ
ムを遂行するばかりでなく、下に説明される他の処理タ
スクも遂行する。また、水平換算は、プロセッサ１５に
よって、色処理通路内の種々の点において遂行され得
る。

【００３３】プロセッサ１５は、色分離信号からのディ
ジタル信号のＲＧＢ（三原色信号）への変換、順次走査
変換、及びデガンマ（ｄｅ−ｇａｍｍａ）補正のよう
な、種々の映像処理アルゴリズムを遂行する。

【００３４】メモリ１７は、プロセッサ１５による処理
中、画素データに対して活性メモリであるばかりでな
く、ＳＬＭ１９へ画素データを供給する間のフレームメ
モリである。ＳＬＭベース受像機１０においては、デー
タは、様式化装置１８によって様式化された「ビットプ
レーン（ｂｉｔ−ｐｌａｎｅｓ）」内で送出される。上
掲参考資料として引用された米国特許出願第
号（整理番号第ＴＩ−１７８５５号）は、メモリ
１７、様式化装置１８、及びＳＬＭ１９を更に詳細に説
明しており、ここに参考資料として編入されている。上
述のように、ＳＬＭ１９は、ＡＤ変換器１２ｂの標本化
周波数及び換算器１２ｅの換算率に従って変動し得る出
力様式を有する。この説明の例と一致して、ＳＬＭ１９
は、４：３の横縦比に対して６４０×４８０画素を、又
は１６：９の横縦比に対して８５３×４８０画素を表示
することもある。

【００３５】図１には示されていないが、色分離装置１
２を、ＣＲＴ表示装置を有するディジタル受像機と共に
使用することもできる。様式化装置１８及びＳＬＭ１９
の代わりに、その受像機は、ＣＲＴ（図示されていな
い）を有するであろう。このような受像機の場合、デー
タは、アナログ形式に戻し変換され、かつＳＬＭ１９へ
送出される代わりにＣＲＴに対して走査される。

【００３６】図２は、図１の色分離装置のプログラマブ
ル型を図解する。上述のように、ＡＤ変換器１２ｂ及び
換算器１２ｅの両方がプログラマブルに作られることが
ある。ＨＲ選択器２１は、どんな様式が入テレビジョン
信号に相当しようと、これに対して使用者がセッチング
を選択できるようにする。適当な標本化周波数及び換算
率に対する制御信号が、決定され、かつＡＤ変換器１２
ｂ及び換算器１２ｅへ、それぞれ、送出される。

【００３７】本発明が特定の実施例を参照して説明され
たが、この説明が限定的意味に解釈されるつもりはな
い。開示された実施例の種々の変形ばかりでなく、代替
実施例も当業者にとって明白である。したがって、添付
の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲に属する全ての
変形を包含することを意図する。

【００３８】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。

【００３９】（１） 映像信号受像機用ディジタル色分
離装置であって、映像入力信号を受信しかつ前記入力信
号の色成分から輝度成分を分離するアナログ輝度分離器
と、表示されるべき線当たり画素の所望数によって決定
される周波数で前記輝度成分を標本化する第１アナログ
−ディジタル変換器と、前記入力信号を受信しかつディ
ジタル色分離に対して適当な周波数で前記入力信号を標
本化する第２アナログ−ディジタル変換器と、前記第２
アナログ−ディジタル変換器からデータ標本を受信しか
つ色標本から輝度標本を分離するディジタル色分離器
と、線当たり色標本の数が前記表示されるべき線当たり
画素の所望数と実質的に同じであるように前記色標本を
換算する換算器と、を含むディジタル色分離装置。

【００４０】（２） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記第１アナログ−ディジタル変換器は該
変換器の標本化周波数が変動されるようにプログラマブ
ルである前記ディジタル色分離装置。

【００４１】（３） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記換算器は該換算器の換算率が変動され
るようにプログラマブルである前記ディジタル色分離装
置。

【００４２】（４） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記第２アナログ−ディジタル変換器は色
副搬送波周波数の倍数である周波数で前記入力信号を標
本化するディジタル色分離装置。

【００４３】（５） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記第１アナログ−ディジタル変換器は所
望の出力画素波周波数で前記色成分を標本化するディジ
タル色分離装置。

【００４４】（６） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記換算器は論理回路であるディジタル色
分離装置。

【００４５】（７） 第１項記載のディジタル色分離装
置において、前記換算器は換算アルゴリズムで以てプロ
グラムされたプロセッサであるディジタル色分離装置。

【００４６】（８） テレビジョン入力信号の色成分か
ら輝度成分を分離する方法であって、輝度信号を提供す
るために前記入力信号の輝度成分を分離するアナログ輝
度分離器を使用するステップと、表示されるべき線当た
り画素の所望数によって決定される周波数で前記輝度信
号を標本化するステップと、合成輝度−色データ標本を
提供するためにディジタル色分離に対して適当な周波数
で前記入力信号を標本化するステップと、前記合成輝度
−色データ標本の輝度標本から色標本を分離するために
ディジタル色分離器を使用するステップと、線当たり標
本の数が前記表示されるべき線当たり画素の所望数と実
質的に同じであるように前記色標本を換算するステップ
とを含む方法。

【００４７】（９） 第８項記載の方法において、前記
入力信号を前記標本化するステップは色副搬送波周波数
の倍数である標本化周波数で遂行される方法。

【００４８】（１０） 第８項記載の方法において、前
記輝度信号を前記標本化するステップは活性映像信号の
線周期で前記線当たり画素の所望数を除算することによ
って決定される標本化周波数で遂行される方法。

【００４９】（１１） 第８項記載の方法であって、前
記輝度信号を前記標本化するステップに対する標本化周
波数を選択するステップを更に含む方法。

【００５０】（１２） 入力信号を受信しかつ前記入力
信号の色成分から輝度成分を分離するアナログ輝度分離
器と、表示されるべき線当たり画素の所望数によって決
定される周波数で前記輝度成分を標本化する第１アナロ
グ−ディジタル変換器と、前記入力信号を受信しかつデ
ィジタル色分離に対して適当な周波数で前記入力信号を
標本化する第２アナログ−ディジタル変換器と、前記第
２アナログ−ディジタル変換器からデータ標本を受信し
かつ色標本から輝度標本を分離するディジタル色分離器
と、線当たり色標本の数が前記表示されるべき線当たり
画素の所望数と同じであるように、前記色標本を換算す
る換算器とを含む色分離装置と、前記第１アナログ−デ
ィジタル変換器から輝度データを受信しかつ前記換算器
から色データを受信し、かつ前記データに画素処理タス
クを遂行するプロセッサと、処理中、画素データを記憶
しかつ表示装置へデータを供給するメモリとを含むディ
ジタル映像信号受像機。

【００５１】（１３） 第１２項記載の受像機であっ
て、前記メモリから画素データを受信しかつ前記画素デ
ータを様式化する様式化装置と、前記様式化されたデー
タを表示する空間光変調器とを更に含む受像機。

【００５２】（１４） 第１２項記載の受像機であっ
て、前記メモリから画素データを受信しかつ前記画素デ
ータをアナログ表示信号に変化するディジタル−アナロ
グ変換器と、前記表示信号を表示する走査型表示装置と
を更に含む受像機。

【００５３】（１５） 第１２項記載の受像機におい
て、前記換算器は前記プロセッサ内に組み込まれている
受像機。

【００５４】（１６） ディジタルテレビジョン受像機
１０用色分離装置１２。入テレビジョン信号は、前記色
分離装置１２内の２つの異なる通路に送られる。第１通
路に沿って、輝度成分が、アナログＹ分離器１２ａによ
って分離され、次いで、ＡＤ変換器１２ｂによって、表
示線当たり標本の所望数を提供する周波数で標本化され
る。第２通路に沿って、複合信号がＡＤ変換器１２ｃに
よって、ディジタル色分離に対して適当な周波数で標本
化され、次いで、色標本がディジタルＣ分離器１２ｄを
使用して分離される。換算器１２ｅが、次いで、線当た
り標本の所望数を提供するように前記色標本を換算す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による色分離装置を含むディジタルテレ
ビジョン受像機の映像関連構成要素のブロック図。

【図２】図１の受像機のプログラマブル型の概略ブロッ
ク図。

【符号の説明】 １１ 信号インタフェース １２ 色分離装置 １２ａ アナログＹ分離器 １２ｂ 第１ＡＤ変換器 １２ｃ 第２ＡＤ変換器 １２ｄ ディジタルＣ分離器 １２ｅ 水平換算器 １４ フィールドバッファ １５ プロセッサ １７ メモリ １８ 様式化装置 １９ ＳＬＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号受像機用ディジタル色分離装置
   であって、 映像入力信号を受信しかつ前記入力信号の色成分から輝
   度成分を分離するアナログ輝度分離器と、 表示されるべき線当たり画素の所望数によって決定され
   る周波数で前記輝度成分を標本化する第１アナログ−デ
   ィジタル変換器と、 前記入力信号を受信しかつディジタル色分離に対して適
   当な周波数で前記入力信号を標本化する第２アナログ−
   ディジタル変換器と、 前記第２アナログ−ディジタル変換器からデータ標本を
   受信しかつ色標本から輝度標本を分離するディジタル色
   分離器と、 線当たり色標本の数が前記表示されるべき線当たり画素
   の所望数と実質的に同じであるように前記色標本を換算
   する換算器と、を含むディジタル色分離装置。
2. 【請求項２】 テレビジョン入力信号の色成分から輝度
   成分を分離する方法であって、 輝度信号を提供するために前記入力信号の輝度成分を分
   離するアナログ輝度分離器を使用するステップと、 表示されるべき線当たり画素の所望数によって決定され
   る周波数で前記輝度信号を標本化するステップと、 合成輝度−色データ標本を提供するためにディジタル色
   分離に対して適当な周波数で前記入力信号を標本化する
   ステップと、 前記合成輝度−色データ標本の輝度標本から色標本を分
   離するためにディジタル色分離器を使用するステップ
   と、 線当たり標本の数が前記表示されるべき線当たり画素の
   所望数と実質的に同じであるように前記色標本を換算す
   るステップとを含む方法。