JPH0785579B2 - ビデオ信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ビデオ信号処理装置に関するもので、更に
具体的には飛越し型ビデオ信号を非飛越し型信号に変換
して、表示される線構造（縞模様）の可視率が低下する
ようにフイールド当りの水平線数が増加された順次走査
画像を生成する装置に関するものである。

［発明の背景］ テレビジョン表示器におけるラスタ線の可視率は表示器
の大きさと輝度との関数である。大型の明るい表示は粗
く見える傾向を示す。付加的な線を発生させて表示する
ことにより、この問題を軽減しょうとする順次走査式表
示方式が提案されている。この付加される線が元の走査
線の複製であるような一例が、1983年11月15日にデイス
チャート（R.A.Dischert）氏に与えられた米国特許第4,
415,931号中に開示されている。表示用のこの余分な線
を入来ビデオ信号の隣接２水平線の補間によって得る形
式の順次走査方式が、たとえば、1983年８月23日にパワ
ーズ（k.H.Powers）氏に与えられた米国特許第4,400,71
9号中に記載されている。

画像に目立つ程の動きが無い場合には、ビデオ信号を１
フイールドだけ遅延させ、入来ビデオ信号と上記のフイ
ールド遅延ビデオ信号との各時間圧縮された信号を間挿
処理することによって、良好な順次走査画像を得ること
ができることを、上記パワーズ氏は確認している。この
やり方では、越し式フレーム（NTSCとして）の525本の
線全部が各フイールド期間中に表示に使用されるので、
通常の線補間器における垂直解像特性の低下を避けるこ
とができる。しかし画像に動きがあると、非遅延線とフ
イーリド遅延線との間には時間差（NTSC方式では60分に
１秒、PAL方式では50分の１秒）があるために肉眼で視
ることのできる不自然さ（アーテイファクツ）が発生す
る。この不自然さは、たとえば２重画像とか画像端縁部
のぎざがざ、などの形で現われる。

フイールド処理によって順次走査式への変換を行なう別
の方法が、1983年５月13日付で公開された田中氏の日本
特許出願公開昭58−779379号公報中に開示されている。
パワーズ氏のフイールド順次走査方式におけるように、
その時のフイールドの線とフイールド・メモリから得ら
れる前のフイールドの線とを時間圧縮しかつ間挿するこ
とによって、順次走査画像が生成される。田中氏の方式
では、フイールド・メモリの必要記憶量は、ビデオ入力
信号をフイールド・メモリに記憶させる前に低減通過濾
波することによって、２分の１に減少する。この記憶さ
れた低周波数線は、再生され時間圧縮されて、ビデオ入
力信号を高速化（時間圧縮）し高域通過濾波して得られ
る高周波数線に加算されて、表示用の補間された挿入用
のすなわち余分の線が生成される。この補間された線
は、次いで時間圧縮された非フイールド遅延ビデオ入力
信号の線と挿間処理されて、完全な順次走査出力信号を
形成する。この田中方式の実施形態では、時間圧縮非フ
イールド遅延高周波数線は、また、高速化処理の後で高
域通過濾波処理の前に垂直補間処理も受ける。

［発明の開示］ この発明の一特徴として、表示のための補間線を２つの
周波数帯で処理するフイールド順次走査方式は、運動期
間中に生成される２重画像を具合良く軟調化（ソフトニ
ング）するという認識がある。像の端縁は、補間線の高
周波数成分が実際の（すなわち、入来）線の高周波数成
分と時間的に一致するので、良好に見える。その様な方
式における補間線の低周波数成分は、なお実際の線の低
周波数成分と時間的に非対称となり、運動期間中には通
周波数のゴーストを起す傾向がある。この発明の図示実
施例は、動きによる不自然さを軽減した順次走査方式を
提供するものである。

この発明は、一特徴として、双方とも入来ビデオ信号か
ら取出された、フイールド遅延時間圧縮信号と補間時間
圧縮信号とを挿間処理して順次走査ビデオ出力信号を形
成するが、その補間信号が、相異なる線からの信号の組
合せを表わす高域通過濾波信号と相異なるフレームから
の信号の組合せを表わす低域通過濾波信号との組合せか
ら成るような、ビデオ信号処理装置を提供するものであ
る。

この発明の別の特徴は、ビデオ入力信号に応じて、フイ
ールド遅延ビデオ信号と、フレーム平均ビデオ信号と、
このフレーム平均ビデオ信号の対応絵素と空間的に時間
的に一致した絵素を持つ線平均ビデオ信号とを供給する
信号源と、上記フレーム平均信号を低減通過濾波し、上
記線平均信号を高域通過濾波しかつこれら濾波された両
信号を組合せて補間信号を形成する回路手段と、上記の
補間信号とフイールド遅延信号とを時間圧縮し、これら
時間圧縮された両信号を間挿処理して順次走査型のビデ
オ出力信号を形成する高速化手段と、より成る順次走査
処理装置を提供することである。

この発明を実施した順次走査処理装置は、所定の線周波
数を有するビデオ入力信号を受入れる入力手段を持って
いる。この入力手段には第１フイルタ手段が結合されて
いて、フレーム補間ビデオ入力信号とフイールド遅延ビ
デオ出力信号を生成する。第２フイルタ手段がこの第１
フイルタ手段に結合されていて、フイールド遅延ビデオ
出力信号を線くし形濾波して、フレーム補間ビデオ出力
信号の対応絵素と空間的におよび時間的に整合した絵素
を持ったフイールド遅延されかつ線補間された出力信号
を供給する。この第１と第２のフイルタ手段には、ある
回路手段が結合されていて、フレーム補間ビデオ出力信
号を低減通過濾波し、フイールド遅延線補間ビデオ出力
信号を高域通過濾波し、得られた低域通過濾波信号と高
域通過濾波信号とを組合せて上記所定の線周波数を有す
る総合ビデオ出力信号を形成する。この回路手段と第１
フイルタ手段とには、高速化手段が結合されていて、フ
イールド遅延ビデオ出力信号を時間圧縮し、総合ビデオ
出力信号を時間圧縮し、両時間圧縮された信号の水平線
を間挿して、ビデオ入力信号の上記所定線周波数の２倍
の線周波数をもつ順次走査ビデオ出力信号を形成する。

［実施例の説明］ 以下、図面に例示したこの発明の一実施例について詳細
に説明する。なお、図面中の同様な素子には同様な参照
符号を付して示してある。

第１図の受像機は、普通の設計の受信回路ユニット10を
有し、このユニットには、アンテナその他適当なビデオ
RF信号源に接続するための入力12とベースバンド・ビデ
オ出力信号S1を供給する出力とが結合されている。例示
のために、信号S1はNTSCビデオ様式のものと仮定する。
しかしこの発明の原理はPALとかSECAMという様な他の標
準方式のビデオ信号にも同様に適用することができる。
ユニット10は、RF同調、IF増幅、ビデオ復調等の機能を
果すものである。この受像機を、ベースバンドのビデオ
出力を有する信号源用のビデオ・モニタとして使用する
場合には、ユニット10は不要になる。信号S1は、デジタ
ル化された輝度（Y1）およびクロミナンス（C1）出力信
号を分離出力する、普通の設計の輝度／クロミナンス分
離器（Y/C）およびアナログ−デジタル（A/D）変換ユニ
ット14に供給される。分離された両信号は、普通のラン
ダム・アクセス・メモリ（RAM）中に蓄積しやすくする
ためにデジタル処理することが望ましい。或いは、アナ
ログ・メモリ（たとえば、電荷結合装置）を使って処理
することもできるが、その場合には信号をデジタル形式
に変換する必要はない。

輝度信号Y1は、図に破線枠で示す順次走査処理装置50の
入力52に印加される。この装置50は、飛越し型の信号Y1
を、信号Y1の２倍の線周波数を有する非飛越し順次走査
型（後述する）に変換して、この２倍線周波数の順次式
ビデオ信号（出力54におけるY2）をマトリクスおよびデ
ジタル−アナログ変換器ユニット16の第１入力に供給す
る。クロミナンス信号C1はユニット18内で水平線（Ｈ）
263本分だけ遅延を受ける。この遅延は、表示ユニット2
0上に表示されたとき輝度信号（Y2）とクロミナンス信
号（C3）との適正な整合が保証されるように、処理装置
50を通過するルミナンス信号に与えられる正味遅延量に
相当する。

遅延クロミナンス信号C2は高速化ユニット22に供給さ
れ、そこでクロミナンス信号の線周波数が２倍にされ
る。これは、たとえば各信号C1の線をメモリ中に蓄積し
次いで蓄積されている各線を、たとえば前述のデイスチ
ャート氏特許に説明されているように、１水平線期間中
に２回再生することによって行なうことができる。ユニ
ット16は、この２倍線周波数のクロミナンス（C3）およ
び輝度（Y2）信号をユニット20で表示するためのアナロ
グＲ、Ｇ、Ｂ形式に変換する。表示ユニット20は、正常
なフイールド周波数タイミング信号Ｖ（NTSC式では59.9
4Hz）と２線周波数タイミング信号2H（31.468KHz）とを
タイミング・ユニット24から供給されて、上記両信号に
同期化されている。線周波数が２倍にされておりまたフ
イールド周波数は標準のNTSC方式の値であるから、表示
ユニット20は普通の表示器で得られるフイールド当りの
線数の２倍の水平線を生成し、従ってラスタ線の可視率
はより低くなる。

この発明を実施した順次走査処理装置50は、端子52に結
合され、それぞれ水平線（Ｈ）262本、１本および262本
分の遅延を持つ遅延ユニット56−60の縦続接続体を持っ
ている（Ｈは、図中水平線を表す）。加算器62がユニッ
ト56の入力とユニット60の出力とに結合され、また減衰
係数が２分の１の減衰器64がこの加算器62の出力に結合
されている。これらの素子56〜64を組合せることによっ
てフレームくし形フイルタが形成され、このフイルタか
ら、２フイールド（１フレーム）離れた線の平均に等し
い輝度信号S3が減衰器64の出力に得られる。このフレー
ム平均信号S3の輝度入力信号Y1に対する実効遅延は水平
線262.5本分（262.5Hと表す）、または遅延ユニット56
の出力に生ずるフイールド遅延輝度信号Ydに対して0.5H
である。

1H遅延ユニット58の入力信号と出力信号とが加算器66に
印加され、その出力相加信号が減衰器68で２分の１に減
衰されて線平均出力信号S4が生成する。この線平均信号
すなわち垂直補間信号S4の、遅延ユニット56の出力にお
けるフイールド遅延信号Ydに対する遅延量は であり、また信号Y1に対しては262.5Hである。遅延量が
この様に選定されているので、フレーム平均信号S3はフ
イールド遅延線平均信号S4と空間的に時間的に整合して
おり、かつ双方ともフイールド遅延輝度信号Ydより 遅れる。

信号S3とS4は、それぞれ相補的な低域通過フイルタ70と
高域通過フイルタ72によって加算器74に供給され、そこ
で補間ビデオ出力信号Yiが発生する。Yiのフイールド中
の各線は、直接先行およびそれに後続するフイールドの
対応する線から取出された低周波数成分（S5）と、所定
フイールド中の先行および後続線から取出された高周波
数成分（S6）とを含んでいる。第４図と第５図は、フイ
ルタ70と72のそれぞれ互に相補的な低域通過特性と高域
通過特性とを例示している。第４図において、低域通過
フイルタ70の応答は、DCで１、色副搬送波周波数の２分
の１（HTSCの具合約1.79MHz）で−6dB、また色副搬送波
周波数（約3.58MHz）で実質的に０である。高域通過フ
イルタ72の応答は低域通過フイルタ70のそれの正確な複
数である。具体的には、第５図では、高域通過フイルタ
72の応答は、DCで０、色副搬送波周波数の２分の１で２
分の１振幅、そして色副搬送波周波数で１である。フイ
ルタ70と72の振幅応答の和は、DCから約4MHzに亘る輝度
信号帯域内のすべての周波数位置で１である。

この補間信号Yiとフイールド遅延信号Ydはそれぞれ飛越
し型ビデオ入力信号Y1と同じ線周波数（約60Hz）であ
る。処理装置の残りの部分は高速化回路を形成し、これ
は信号YdとYiを時間圧縮し、時間圧縮されたこの両信号
を間挿して、第２図に略示されるように線ごとにYiとYd
が交番するフイールド当り525本の線を有する、表示器2
0用の順次走査信号を生成する。実際に表示される線の
数は垂直期間中の消去作用ができるようにそれよりも少
ない（約482本）。高速化回路は、４個の１−Ｈ（１水
平線）メモリ82−88と１対の入力制御スイッチ90と出力
制御スイッチ92より成る。１水平線期間中、スイッチ90
はYiとYdを所定の書込みクロック周波数でメモリ82と86
中に記憶させる。同時に、スイッチ92はこの書込みクロ
ック周波数の２倍の読出しクロック周波数でメモリ84と
88から前に記憶されていた線のYiとYdを順番に再生す
る。次の線期間中は、メモリ84と88に記憶が行なわれメ
モリ82と86から再生される。このサイクルが繰返されて
第２図に示されるような時間圧縮され間挿処理されたYi
とYd線が生成される。

第３図は、処理装置50によって生成される順次走査信号
Y2と３っのフイールドにおけるフイールド遅延信号また
は現実線Yd（円印で示す）と補間線Yi（×印で示す）と
の空間的関係を示す図である。フイールド２の線Ｂの如
き各補間線は、先行および後続フイールドの対応する線
の平均（Ａ＋Ｃ）/2から取出した低周波数成分と直接先
行および後続する線の平均（Ｄ＋Ｅ）/2から取った高周
波数成分とで構成されている。空間的（垂直方向の）対
称性と時間的（フイールドからフイールドごとの）対称
性の双方があることが判る。運動（像の動き）が発生し
ても、補間線Ｂの高周波数成分には何の影響もない。そ
れは、これらの成分が常に現実の（フイールド遅延）信
号と同じフイールドから取出されるからである。動きに
よる不自然さは線Ｂの低周波数成分に生ずることにな
る。しかし、低周波数の動きの不自然さの大きさは、ど
の様な変化が生じたとしても、線ＡとＣの平均化を行な
うためにその変化の２分の１になる。たとえば、フイー
ルド１の線Ａが黒でフイールド３の線Ｃが白であれば、
輝度レベルには100IRE単位の変化がある。しかし表示さ
れている補間線Ｂは、（０＋100）/2＝50 IRE単位の低
周波数成分を持つに過ぎない。従って、最悪のケースで
あっても、運動物体の低周波数ゴースト（２重像）が発
生し得るに過ぎず、最も明るい低周波数ゴーストは単に
グレイの影であり、かつ低周波数変化の大きさの半分す
なわち10IRE単位以上になることはない。

再び第４図と第５図を見ると、フイルタ70と72は輝度信
号のベースバンドを通じて互に相補的な振幅応答特性を
持っていることが好ましい。相補的というのは、両振幅
対周波数特性の和が実質的に一定であるということであ
る。図示のように、第４図と第５図の曲線は、DCから約
4MHzに至る間のすべての周波数でその和が１である。高
域通過フイルタ72は色副搬送波周波数（3.58MHz）でピ
ークを生じ輝度帯域の高域端で低下するが、それは大し
た問題ではない。

相補的な両フイルタを使用すると、何の対策も構じなけ
れば２重帯域処理のために生ずることのある、補間輝度
信号Yiの歪を防ぐことができる。もし両フイルタが相補
的なものでなければ、補間線Yiの垂直または水平或いは
斜方向の細部の不所望なピーキング或いは抑制という形
で、肉眼で見える様な不自然さが生ずることになろう。
更に、補間信号Yi中のその様な不自然さは、表示器20上
で信号Yiとフイールド遅延信号Ydと間挿されるので、Yi
を表示したときに目立つものとなる。

第６図と第７図は、それらが形成する周期的な通過帯域
応答の数について理論上制限なしに多数の通過帯域を呈
するので、厳格に云えば低域通過フイルタでも高域通過
フイルタでもないトランスバーサル・フイルタによっ
て、どうして低域通過フイルタ70と高域通過フイルタ72
の機能を実現できるかを示している。この実例では、そ
の様な両フイルタが低域通過および高域通過フイルタと
して作用するが、それは、端子52における輝度入力信号
Y1の帯域が、NTSC標準（4.2MHzの輝度信号帯域幅）に適
合するように信号を生成する信号源によって、および受
信回路10とＹ−Ｃ分離器およびA/D変換器14の帯域幅制
限によって、NTSC帯域幅に制限されているからである。
特に、この発明をデジタル回路で構成されるとすれば、
ユニット14で行なわれるA/D変換には、そのままではエ
イリアシング型の不自然さを生成することになるサブ・
ナイキスト・サンプリングを阻止するために帯域幅の制
限を必要とすることに注意すべきである。従って、第６
図と第７図のトランスバーサル・フイルタが周期的な
（繰返し型の）通過帯域を持っていても、それらのフイ
ルタはこの応用例では回路10と14によって単一の通過帯
域のみに制限されることになり、結局低域通過フイルタ
および高域通過フイルタとして働く。

次に、第６図の低域通過フイルタ70の詳細について検討
すると、入力600の信号S3は、遅延ユニット602中で140
ナノ秒遅延され、また遅延ユニット604中で更に140ナノ
秒遅延される。減衰器606と610は、入力信号S3の振幅と
遅延ユニット604の出力信号の振幅を４分の１に低下さ
せ、減衰器608は遅延ユニット602の出力信号を２分の１
に減衰させる。加算器612は、これらの減衰を受けた信
号を加算して、第４図に示されるような伝達特性を持っ
た端子614に低域通過濾波出力信号S5を生成する。総遅
延量（208ナノ秒）はNTSC色副搬送波の周期に等しく、
かつ減衰された信号がすべて加算されるので、このフイ
ルタは図示のように色副搬送波周波数位置で０応答を示
す。トランスバーサル・フイルタの繰返し通過帯域は、
前述したようにNTSC入力信号と入力回路の帯域幅制限の
ために、ほゞ抑圧される。第７図の高域通過トランスバ
ーサル・フイルタは、４分の１に減衰された両信号の符
号が反転している点を除けば第６図の低域通過トランス
バーサル・フイルタと同じである。この符号の反転は、
４分の１値の両信号を加算器712で相加し、得られたそ
の和を減算器714中で２分の１値信号から差引くことに
よって得ることができる。フイルタ72（第７図）中の遅
延と減衰率はフイルタ70のそれと全く同一であるから、
４分の１値信号の符号を変えることは、第４図と第５図
を比較したとき見られるような相補的な特性を作ること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した一例テレビジョン受像機の
構成を示すブロック図、第２図と第３図は第１図の受像
機によって生成されるビデオ線構成の空間的および時間
的関係を示す図、第４図と第５図は第１図の受像機に使
用される相補的フイルタ特性の一例図、第６図と第７図
は第１図の受像機中に低域通過フイルタおよび高域通過
フイルタとして使用するに適したトランスバーサル・フ
イルタの構成を示すブロック図である。 10……ビデオ信号処理装置、70……低域通過フイルタ、
72……高域通過フイルタ、S1……入力ビデオ信号。

フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム ミン・ジエン シユウ アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 エジ ソン ワラス・ストリート 312 (56)参考文献 特開 昭53−79421（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共に入力ビデオ信号から取出された、１フ
   イールド遅延時間圧縮信号と補間時間圧縮信号とを、順
   次走査ビデオ出力信号を形成するように間挿処理するも
   のであって、この補間時間圧縮信号が、相異なる線から
   の信号の組合せを表わす高域通過濾波信号と相異なるフ
   レームからの信号の組合せを表わす低域通過濾波信号と
   の組合せであるようなビデオ信号処理装置。