JPH0817483B2 - テレビジョン信号合成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、現行のテレビジョン方式と異なるアスペク
ト比の映像信号を、現行のテレビジョン方式と同一の伝
送帯域で両立性を保ちながら伝送可能とするテレビジョ
ン信号合成装置に関するものである。

従来の技術 我が国の現在のNTSC〔ナショナル テレビジョン シ
ステム コミッティ（National Television System Com
mittee）〕方式によるカラーテレビジョン放送が昭和35
年に開始されて以来、25年以上が経過した。その間、高
精細な画面に対する要求と、テレビジョン受信機の性能
向上に伴い、各種の新しいテレビジョン方式が提案され
ている。また、サービスされる番組の内容自体も単なる
スタジオ番組や中継番組などから、シスマサイズの映画
の放送など、より高画質で臨場感を伴う映像を有する番
組へと変化してきている。

このような背景のもとで、日本放送協会（NHK）は高
品位テレビジョン方式を提案した。（例えば、文献特集
高品位テレビジョン（テレビジョン学会誌 第36巻、第
10号、1982年、参照））その内容は、走査線数1125本、
2:1飛越走査、輝度信号水平帯域幅20MHz、と高精細化を
計ると共に、臨場感などの視覚工学の立場からアスペク
ト比（画面の横と縦の比）を5:3としたものである。こ
の方式はクローズド系ではすでにほぼ完成し、さらに衛
星放送の開始とともに衛星１チャンネルの帯域で高品位
テレビを伝送するMUSE方式（文献、二宮佑一他、高品位
テレビの衛星１チャンネル伝送方式（MUSE）（電子通信
学会技術研究報告 IE84−72、1984年））を提案し、実
験を進めている。

一方現行放送は、走査線数525本、2:1飛越走査、輝度
信号水平帯域幅4.2MHz、アスペクト比4:3という諸仕様
を有している。（例えば、文献 放送技術双書 カラー
テレビジョン 日本放送協会編、日本放送出版協会、19
61年、参照）そして、上記番組として映画をサービスす
る場合には、その画面サイズを現行のテレビ受信機のア
スペクト比4:3になるよう両端を切るか、もしくは画面
の上下に無効画面を設けて有効画面のアスペクト比を映
画の値になるように送出している。

発明が解決しようとする問題点 以上のように、現行放送で映画番組や臨場感ある画面
を送出・サービスする場合、画面が一部カットされると
か、画面面積が小さくなるなどのため、製作者の意図が
十分に伝わらない、という問題があった。また、単に、
アスペクト比が4:3より大きい信号を単純に伝送したの
では、通常の受信機では、受信できなくなる。走査線
数、フレーム周波数が現行放送と等しい場合、同じ水平
解像度を得るためには、アスペクト比m:3（ｍは４以上
の実数）では現行のm/4倍の映像帯域を必要とする。し
かし電波資源の有効利用という点からすると、徒に伝送
帯域を拡張するわけにはいかない。

そこでアスペクト比が4:3以上の映像、すなわちワイ
ドアスペクト比の映像を、現行テレビジョン放送の帯域
内で伝送する装置が発明されている。以下それについて
説明する。一般に走査線数、フレーム周波数が等しい場
合に同一の水平解像度を得るためには、アスペクト比5:
3のシステムではアスペクト比4:3のものにくらべて、伝
送に必要な帯域は1.25倍になる。そこで増加した帯域分
を、「時間−垂直」２次元周波数上の第１、第３象限
に、あるいは色信号の高域に積み上げる等の手法によ
り、水平解像度を保ちながら、現行テレビジョン方式の
帯域内でワイドアスペクト比の映像を伝送しようという
ものである。（特開昭60−213185号公報参照） しかし、このような従来の技術でこのままアスペクト
比5:3の映像を伝送したのであれば、現行のテレビジョ
ン受信機で受信した場合、縦長の映像になってしまい現
行のテレビジョン受信機との両立性を保つことができな
いという欠点がある。また動画の場合、増加した帯域分
は「時間−垂直」２次元周波数上の第１、第３象限には
クロストークの関係で多重できないので、水平解像度は
低下することになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、現行のテ
レビジョン方式と両立性があり、更により横長のアスペ
クト比を有するテレビジョン信号を生成させるテレビジ
ョン信号合成装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のテレビジョン信
号合成装置は4:3より大きいアスペクト比を有する原画
像を撮像して得られる電気信号の一部を、時間軸伸長し
残留側波帯振幅変調する手段と、残留側波帯振幅変調さ
れたテレビジョン信号の帯域内に、映像搬送波と同一周
波数でかつ位相が90゜異なる搬送波を、電気信号の残り
の部分から得られるコンポジットテレビジョン信号の高
域周波数成分を時間軸伸長した信号で両側波帯振幅変調
し、受信機の映像中間波増幅段までの周波数特性とは逆
の周波数特性をもつナイキストフィルタにより残留側波
帯にしたものを多重する手段と、電気信号の残りの部分
から得られるコンポジットテレビジョン信号の低域周波
数成分を時間軸圧縮した信号を、映像信号期間の一部お
よび帰線期間に時間軸多重する手段とを具備している。

作用 本発明は、上記した方法によって、現行テレビジョン
放送の規格の帯域内で別の情報を多重伝送可能とするテ
レビジョン信号を生成することにより、専門の受信機で
は従来のテレビジョン放送の映像のみならず多重された
情報をも得ることができる、すなわちワイドアスペクト
比を有する映像を得ることができ、さらに現行のテレビ
ジョン受信機でも従来のテレビジョン放送の映像として
殆ど支障なく受信することができる。

実施例 以下本発明の一実施例のテレビジョン信号合成装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。第２図（ａ）
は、現行テレビジョンの表示画面の一例を、第２図
（ｂ）は前記画面中央付近の一走査線期間の複合映像信
号を示したものである。アスペクト比が4:3であるた
め、第２図（ａ）の表示例のように３つの円のうち左右
の円の一部が欠けてしまうことがある。第３図（ａ）は
アスペクト比を現行のものより大きくしたもの、例えば
5:3にした場合の表示画面の一例を、第３図（ｂ）は前
記画面中央付近の一走査線期間の映像信号を、第３図
（ｃ）は時間軸のスケールが第２図（ｂ）と等しくなる
ように第３図（ｂ）の映像信号を書きかえ同期信号とカ
ラーバースト信号を付加した複合映像信号を示したもの
である。なおアスペクト比は5:3に限るものではない。
第３図（ａ）のようにアスペクト比を大きくすれば、第
２図（ａ）のような画面よりも、より多くの映像情報を
得ることができる。ここで、現行のテレビジョン受信機
で、前記アスペクト比5:3の映像信号を受信した際に
も、従来と比べて支障なく受信できる、すなわち両立性
を保つために、現行のテレビジョン受信機の画面に表示
される期間のテレビジョン信号に対して、時間軸伸長を
施す。これは、第２図（ｂ）と第３図（ｃ）を比較して
もわかるように、第３図（ｃ）の信号を現行のテレビジ
ョン受信機で受信すると、原画像は円であるにもかかわ
らず、縦長の楕円になってしまうので、第３図（ｃ）の
信号を時間軸伸長してやる必要がある。即ち従来より横
長のアスペクト比m:3（ｍは４以上の実数）で原画像を
撮像した場合には、現行テレビジョン受信機4:3の画面
に表示される部分に相当する撮像信号m/4倍時間軸伸長
すればよい。更に、アスペクト比m:3の画面情報を得る
ために残りの信号部分は、周波数の低い部分を時間軸多
重、周波数の高い成分を周波数多重により送ることにす
る。なおCCDカメラ等で水平帰線期間が撮像管ほど必要
としないものでは、現行テレビジョン受信機の画面に表
示される部分に相当する撮像信号を、必ずしも時間軸伸
長してやる必要はない。すなわち水平帰線期間が短くな
る分だけ、時間軸方向に対して余裕ができるからであ
る。

第４図は、本発明の一実施例に係るテレビジョン信号
合成装置の周波数多重処理方法を示すスペクトル図であ
る。第４図（ａ）は現行テレビジョン方式における残留
側波帯振幅変調されたテレビジョン信号のスペクトル図
である。ここでは映像搬送波P₁の下側波帯が残留側波帯
となってい場合を示す。第４図（ｂ）は第４図（ａ）で
示したテレビジョン信号とは別の多重信号で、映像搬送
波P₁と同一周波数でかつ位相が90゜異なる搬送波P₂を、
搬送波P₂を除去するように残留側波帯振幅変調したもの
である。なお搬送波P₂を除去するのは一部あるいは全部
の帰線期間だけとし、映像信号期間では搬送波P₂を除去
しないようにすれば、直流成分も多重伝送することがで
きる。第４図（ｂ）の信号を第４図（ａ）のテレビジョ
ン信号に多重したものが第４図（ｃ）であり、本発明に
より合成されるテレビジョン信号となる。

次に受信側でのテレビジョン信号処理方法について説
明する。以下では地上放送の場合を例にとる。第５図
（ａ）は映像同期検波をおこなっている現行のテレビジ
ョン受信機のブロック図である。41はアンテナ、42はチ
ューブ、43は映像中間周波フィルタ、44は映像検波器、
45は搬送波再生回路、46は映像ベースバンド信号出力端
子である。送信側から送出された信号はアンテナ41で受
信され、チューナ42で中間周波数帯に周波数変換され、
映像中間周波フィルタ43で帯域制限される。帯域制限さ
れた信号は、映像検波器44、搬送波再生回路45に供給さ
れる。搬送波再生回路45では、同期検波用の搬送波I₁を
再生する。帯域制限された信号は、搬送波I₁で映像検波
器44において検波され、映像ベースバンド信号となる。
ここで映像中間周波フィルタ43の周波数特性について述
べる。その周波数特性を示したものが第５図（ｂ）であ
る。すなわち映像搬送波I₁のところで振幅が6dB減衰
し、映像搬送波I₁に関してほぼ奇対称な振幅特性を有す
るようなナイキストフィルタ特性となっている。一方第
４図（ｂ）で示したように、多重信号を前記受信機の映
像中間周波フィルタの周波数特性とは逆の特性をもつフ
ィルタで帯域制限すれば、第５図（ｂ）の斜線部分の多
重信号成分はほぼ両側波帯となる。これをベクトル表示
すると第５図（ｃ）のようになる。ここでI₁は映像ベー
スバンド信号の映像搬送波、I₂は多重信号の搬送波でI₁
と同一周波数でかつ位相が90゜異なる搬送波である。映
像ベースバンド信号は搬送波I₁を中心に考えると残留側
波帯となっているので、上下側波帯はベクトルa_u、ベク
トルa_Lとなり直交ベクトルに分解するとベクトルa₁、ベ
クトルa₂となる。また多重信号はほぼ両側波帯となって
いるので、上下側波帯をベクトルb_u、ベクトルb_Lとすれ
ばそれらの合成ベクトルはb₂となり、ベクトルI₁と直交
する成分だけとなる。すなわち搬送波I₁で同期検波する
とベクトルa₂、ベクトルb₂成分による直交ひずみは発生
せず、映像同期検波をおこなっている現行のテレビジョ
ン受信機に対する多重信号による妨害は原理的におこら
ない。

第１図は、本発明の一実施例に係るテレビジョン信号
合成装置のブロック図である。第１図において、１は現
行のアスペクト比より大きいカメラで撮像した信号より
得られる輝度信号Ｙの入力端子、４は前記信号から得ら
れる広帯域色差信号Ｉの入力端子、７は前記信号から得
られる狭帯域色差信号Ｑの入力端子、2,5,8は信号分配
器、3,6,9,14は時間軸伸長回路、11,13,22,29は加算
機、10,12は平衡変調回路、15は信号発生回路、16は振
幅変調器、17は第１フィルタ、18は発振器、19は移相
器、20は変調器、21は第２フィルタ、23は合成テレビジ
ョン信号出力端子、24はLPF（低域通過濾波器）、25は
減算器、26は時間軸圧縮回路、27は時間軸調整回路、28
は基準信号発生回路である。現行テレビジョン受信機の
画面に表示される部分に相当する信号を原信号、それ以
外の例えば画面両サイドの部分に相当する信号を多重信
号とする。現行のアスペクト比より大きいカメラで撮像
した信号から周知のマトリクトス回路等を経て得られる
輝度信号Ｙは、信号分配器２に入り、時間軸伸長回路３
及び、加算器13に分配される。同様に広帯域色差信号
Ｉ、及び狭帯域色差信号Ｑは、それぞれ信号分配器5,8
に入り、時間軸伸長回路6,9及び平衡変調回路12に分配
される。時間軸伸長は、たとえばメモリへの書込みと読
出しクロックを変えることによって行なうことができ
る。従来より横長のアスペクト比m:3（ｍは４以上の実
数）で原画像を撮像した場合には、現行テレビジョン受
信機の画面に表示される部分に相当する原信号を、例え
ば第10図に示すように時間軸伸長回路3,6,9で、m/4倍時
間軸伸長する。なお前述したようにCCDカメラ等で水平
帰線期間が撮像管ほど必要としないものでは、現行テレ
ビジョン受信機の画面に表示される部分に相当する信号
は、必ずしも時間軸伸長してやる必要はない。次に、信
号分配器5,8で分配された色差信号のうち、時間軸伸長
回路6,9で伸長される色差信号以外の残りの色差信号成
分が平衡変調回路12で変調され加算器13で、輝度信号の
うち時間軸伸長回路３で伸長される輝度信号以外の残り
の輝度成分と加算される。この輝度信号は、時間軸上で
は１例として第８図（ａ）のような波形をしており、周
波数軸上では、一般的な画像信号の特性として、第９図
（ａ）に示すように高周波数エネルギーが低いスペクト
ラム分布を示す。LPF24と減算器25によって加算器13の
出力は、エネルギーの高い低周波成分（第８図（ｂ）の
波形、第９図（ｂ）の周波数スペクトラム）とエネルギ
ーの比較的低い高周波成分（第８図（ｄ）の波形、９図
（ｄ）の周波数スペクトラム）とに分離され、それぞれ
時間軸圧縮回路26と時間軸伸長回路14に供給される。時
間軸圧縮回路26においては、第８図（ｂ）に示す低周波
成分が同図（ｃ）に示すように、NTSC方式で伝送可能な
帯域以下におさまる周波数スペクトラムに時間軸圧縮さ
れて、時間軸調整回路27に供給される。時間軸調整回路
27においては、第10図に示すように受信機の電子ビーム
過走査期間及び水平帰線期間のフロントポーチの一部の
期間に、時間軸圧縮された信号が時間軸多重されるよう
に時間調整する。一般に受信機では有効画面の８％程度
電子ビームの過走査を行っている。従って例えばそのう
ちの２％および、フロントポーチの有効画面２％に相当
する期間に、時間軸圧縮された信号が時間軸多重される
ように時間調整すれば、一般の受信機の再生映像に時間
軸多重された信号が妨害を与えることはない。時間軸調
整は例えばメモリ等で信号を遅延させてやればよい。時
間軸伸長回路14においては、第８図（ｄ）に示す高周波
成分が同図（ｅ）に示すように、帯域が周波数軸多重で
きる帯域以下となるように時間軸伸長される。時間軸伸
長回路14により帯域圧縮された信号は、基準信号発生回
路28からの基準信号と加算器29で加算され変調器20に入
力される。基準信号発生回路28では、例えば第６図のよ
うに垂直帰線期間の一部分で、基準信号を発生させる。
基準信号は、受信側で例えば白信号レベル、黒信号レベ
ル、色信号の振幅、位相等を補正できるような基準参照
信号とする。時間軸伸長回路6,9の出力信号は平衡変調
回路10で変調され、その出力は、時間軸伸長回路３の出
力信号と信号発生回路15からの同期信号、バースト信
号、該合成テレビジョン信号と現行放送のテレビジョン
信号とを識別するための識別信号、基準信号発生回路28
と同様に発生させた基準信号とが加算器11で加算され
る。識別信号は例えば、垂直帰線期間に重畳させるが、
前記基準信号で代用してもよい。また多重信号の低減成
分であるLPF24の出力は、時間軸圧縮回路26で伝送帯域
以下に時間軸圧縮し、その出力は時間軸調整回路27に入
力される。時間軸調整回路27では定められた時間位置に
入力信号を配置する。これは例えばメモリ等を使用すれ
ばできる。時間軸調整回路27の出力は加算器11で前述の
信号と加算、すなわち時間軸多重される。加算器11の出
力を映像ベースバンド信号、加算器29の出力を多重信号
とする。加算器11の出力である映像ベースバンド信号
で、発振器18から得られる搬送波P₁を振幅変調器16によ
り振幅変調する。得られた振幅変調波を第１フィルタ17
で帯域制限し残留側波帯にした後に加算器22に加える。
発振器18から得られる搬送波P₁を移相器19により90゜位
相シフトさせたものを搬送波とする。加算器29の出力で
ある多重信号で、搬送波P₂を両側波帯振幅変調する。一
部あるいは全部の帰線期間では搬送波P₂は除去する。な
お、位相器19の位相シフト方向は固定でもよいが、例え
ば少なくとも一水平走査期間毎、一フィールド毎、一フ
レーム毎に位相シフト方向を変えてやれば、現行のテレ
ビジョン受信機に与える妨害はさらに少なくなる。変調
器20の出力を第２フィルタ21で帯域制限した後に加算器
22に加える。加算器22の出力が合成テレビジョン信号と
なる。すなわち映像ベースバンド信号に多重信号が重畳
されて合成テレビジョン信号となる。なお第２フィルタ
21の周波数特性は、第４図（ｂ）のような特性を有する
ものとする。なお以上の説明では現行テレビジョン受信
機の画面に表示される部分に相当する原信号は、時間軸
伸長してからコンポジット信号に変換したが、まずコン
ポジット信号に変換した後に、時間軸伸長してもよい。

第７図は、第１図の信号発生回路15の内部構成の一例
を示すブロック図である。101は同期信号発生回路、102
はバースト信号発生回路、103は識別信号発生回路、104
は基準信号発生回路、105は加算器、106は信号発生回路
出力端子である。同期信号発生回路101、バースト信号
発生回路102ではたとえば現行の放送方式と同じ信号を
発生させるものとする。識別信号発生回路103はワイド
アスペクト比の映像を送出しているのかどうか識別する
ための信号を発生し、例えばパイロット信号等を帰線期
間に多重するようにすればよい。基準信号発生回路104
は第１図の基準信号発生回路28と同様に、受信側で信号
を基準値に補正するための参照信号を発生させる回路で
ある。以上４つの発生回路の出力を加算したものを信号
発生回路15の出力とする。

時間軸伸長された信号は、受信側で時間軸圧縮するこ
とにより帯域は広がるので、アスペクト比が大きくなっ
たからといって解像度が低下するということはない。ア
スペクト比4:3の画面に入らない両サイドの情報に相当
する多重信号のうち、周波数多重した信号は、現行の受
信機では映像搬送波で同期検波することによりほぼ打ち
消されるので、周波数多重信号による妨害は殆ど発生し
ない。また多重信号復調用の受信機では、現行の受信機
と同様に映像ベースバンド信号を直交ひずみなく取り出
すことができ、そしてフィルタリング及び位相制御され
た映像搬送波で同期検波することにより、アスペクト比
4:3の画面に入らない両サイドの情報に相当する周波数
多重信号も直交ひずみなく取り出すことができる。また
時間軸多重された信号も時間軸伸長等の処理により再生
することができる。すなわち、送信側で撮像された4:3
以上のアスペクト比をもつ原画像を再生することができ
るのである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、現行テレビジョン放
送の規格の帯域内で別の情報を多重伝送可能とするテレ
ビジョン信号を生成することにより、専用の受信機では
従来のテレビジョン放送の映像のみならず多重された情
報を得ることができる。すなわちワイドアスペクト比を
有する映像を再生することが可能である。また現行のテ
レビジョン受信機で受信した場合に妨害が殆どなく現行
のテレビジョン受信機との両立性が確保されている。す
なわち規格で定められた帯域内で別の情報を多重伝送で
きるので電波資源の有効利用という観点からしても非常
に効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例におけるテレビジョン信号合
成装置のブロック図、第２図（ａ）は現行テレビジョン
の表示画面の一例を示した説明図、第２図（ｂ）は前記
画面中央付近の一走査線期間の複合映像信号を示した説
明図、第３図（ａ）はアスペクト比を例えば、5:3にし
た場合の表示画面の一例の説明図、第３図（ｂ）は前記
画面中央付近の一走査線期間の映像信号を示した説明
図、第３図（ｃ）は時間軸のスケールが第２図（ｂ）と
等しくなるように第３図（ｂ）で示した映像信号を書き
かえ同期信号とカラーバースト信号を付加した複合映像
信号を示した説明図、第４図（ａ）は、現行テレビジョ
ン方式における残留側波帯振幅変調されたテレビジョン
信号のスペクトル図、第４図（ｂ）は本発明の一実施例
における第４図（ａ）で示した信号とは別の信号で変調
し帯域制限したスペクトル図、第４図（ｃ）は第４図
（ｂ）で示した信号を第４図（ａ）の信号に多重したス
ペクトル図、第５図（ａ）は映像同期検波をおこなって
いる現行のテレビジョン受信機のブロック図、第５図
（ｂ）、第５図（ｃ）は現行のテレビジョン受信機の同
期検波時のスペクトル図およびベクトル図、第６図は基
準信号を示した波形図、第７図は第１図における信号発
生回路の一例の回路構成図、第８図は時間軸圧縮、時間
軸伸長の信号処理過程を示す信号波形図、第９図は第８
図の信号波形のスペクトル図、第10図は時間軸圧縮、時
間軸伸長及び時間軸多重位置を示した説明図である。 3,6,9,14……時間軸伸長回路、26……時間軸圧縮回、1
0,12……平衡変調回路、27……時間軸調整回路、28,104
……基準信号発生回路、19……移相器、24……LPF、25
……減算器、17……第１フィルタ、21……第２フィル
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 秀士 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上畠 秀世 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】4:3より大きいアスペクト比を有する原画
   像を撮像して得られる電気信号のアスペクト比4:3に相
   当する部分を、時間軸伸長する時間軸伸長手段と、複合
   映像信号を生成する複合映像信号生成手段と、前記電気
   信号の残りの部分から得られる信号を周波数の高域成分
   と低域成分に分離する手段と、前記周波数の高域成分を
   時間軸伸長し周波数軸多重する周波数軸多重手段及び、
   前記周波数の低域成分を時間軸圧縮し時間軸多重する時
   間軸多重手段とを具備するテレビジョン信号合成装置。
2. 【請求項２】周波数軸多重手段は、搬送波発生手段と、
   搬送波発生手段の出力である搬送波を前記複合映像信号
   で残留側波帯振幅変調する第１の振幅変調手段と、搬送
   波を90゜移相する移相手段と、前記周波数の高域成分を
   時間軸伸長した信号で移相手段の出力搬送波を帰線期間
   の一部で搬送波除去の両側波帯振幅変調する第２の振幅
   変調手段と、第２の振幅変調手段の出力を残留側波帯信
   号にするナイキスト特性を有する逆ナイキストフィルタ
   とを具備することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載のテレビジョン信号合成装置。
3. 【請求項３】時間軸多重手段は、前記周波数の低域成分
   を時間軸圧縮した信号を映像信号期間の一部および帰線
   期間に多重する手段を具備することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載のテレビジョン信号合成装置。