JPS623639B2 - - Google Patents

Description

手段９４ を具備する、特許請求の範囲第１項記載のノイズ
低減装置。

【発明の詳細な説明】

本発明は、カラー・テレビジヨン装置に関し、
特にカラー・ビデオ信号の信号対雑音比（SN
比）を改善するための信号処理装置に関する。

ビデオ信号のSN比を改善する事はテレビジヨ
ン画像の生成および送信の技術において絶えざる
要望であり屡々必要とされている。ビデオ信号に
おける過度のノイズの問題は、特に最近の携帯カ
メラを現地、特に利用できる光が極極限状態の現
場にもち込み、テレビカメラのビデオ・ゲインを
増強して満足できる画像を得る事が必要となるよ
うなテレビジヨンのエレクトロニツクによるニユ
ース取材（ENG）用途において重大であり、こ
のビデオ・ゲインの増強は画像において生じる関
連ノイズの不可避的な増大をまねく事になる。こ
の問題は、カメラからの信号が続けての再生のた
め通常小形の携帯レコーダに収録される事及びマ
イクロウエーブ・リンクにより基地ステーシヨン
へ送信される事からENGにおいては更に複雑と
なる。基地ステーシヨンにおいては、実際の信号
の放送に先立つてビデオ信号に２，３の編集操作
を行うが、その全てのステツプは種々の形態の別
のノイズをもたらし、その結果放送用の最終的な
信号はしばしばかなりみにくく質の悪いものとな
る。もしカメラにより送られる信号にノイズがな
くても、必要なその後の処理が信号を各家庭のテ
レビジヨン・セツトにおける画像の質が所要のも
のよりも悪くなる程度迄劣化させるのである。本
発明の一般的な目的は、カラー・ビデオ信号にお
けるノイズを低減し、これによりSN比を改善し
従つて表示されるテレビジヨン画像の品質を改善
する装置を提供する事にある。

本発明は、テレビジヨン信号は周期的であるが
ノイズは非周期的即ち不規則である事実を利用す
るものである。テレビジヨンのNTSC方式におい
ては、最も低い反復周波数はフレーム走査速度、
即ち各フレームが525本の走査線を有するものと
して毎秒30フレームである。視覚の連続性を維持
するためには２つの連続するフレームは非常に似
ていなければならず、実際には、もし画像に働き
がなければ、各フレームはその直前のものの再生
となる。もし信号の波形が反復的ならば、SN比
は屡々、反復に固有の冗長な情報の使用により改
善する事ができる。この技術を用いる装置は、一
般に信号平均化装置と呼ばれ、その原理について
は「ヒユーレツト・パツカード・ジヤーナル」の
1968年４月号に掲載の「信号の平均化とは何
か？」なるC.R.トリンブル（Trimble）による論
文に記述されている。カラー・ビデオ信号におけ
るノイズ低減に関するものではないが、この論文
は信号の平均によるノイズの低減原理を一般的に
記述している。

ノイズの低減を果す信号の平均化の原理はレー
ダーの用途において用いられ、その２つの事例
が、1950年10月の「Proceedings of the IRE」
のハリントンおよびロジヤーズ（Harrington ＆
Rogers）共著の「記録管における積分による
SN比の向上」なる論文、および1953年３月の
「AIEE Transactions」のル・ページ、カーンお
よびブラウン（Lepage、Cahn ＆ Brown）の
「同期的に切換えられる、コンデンサを用いたく
し歯フイルタの分析」なる論文を記述されてい
る。両方の論文とも積分即ち平均化を用いるある
種のノイズ低減作用を取扱つているが、ノイズ低
減の効果に対する連続的周期信号間のモーシヨン
効果について論議していない。この両論文はくし
歯フイルタとして信号平均化装置を特徴づけ、そ
の多くの形態が所要の周期的信号に影響を及ぼす
事なく不必要なノイズ・エネルギーを除去する効
果の故にテレビジヨン等に今日使用されている。
これ等の２論文に記述したフイルタは、現在ある
信号が、作用的に周期的信号の無限の履歴を達成
するように略々同じ信号のより早期のバージヨン
の多数の和に加えられる再帰型のものである。然
し、これ等の論文はいずれも、これ等の装置がい
かにしてカラー・ビデオ信号におけるノイズを低
減するのに使用されるかについては提起せず、又
前述の如く、モーシヨンの問題に対する解決につ
いても示唆するものではない。

テレビジヨン信号におけるノイズ低減のための
再帰フイルタ作用の原理の応用については、1954
年刊行の「IRE National Convention Record」
第２巻、第４部におけるM.J.ステートマン
（Stateman）およびM.B.リツターマン
（Ritterman）による「等価コーム・フイルタ技
術によるテレビジヨン信号のSN比の理論的改
善」なる論文中に記述されている。この論文は、
過去における信号の冗長性および知識がいかにテ
レビジヨン・スクリーンに達するノイズを低減す
るのに使用できるかを論述している。信号が各フ
レームにおいて略々周期的であり、伝送された信
号の周期のずれが小さく、画質の劣化の大きな原
因が不定期のインパルス・タイプのノイズのため
であるものと仮定すれば、ノイズパルスは連続す
るフレームにおける基本信号間の差を中程度のモ
ーシヨンの画像と一致する値に制限する事により
テレビジヨン・スクリーンに達する前に減衰す
る。入つて来るテレビジヨン信号を制限するため
に前記著者の提起する装置は、現在のビデオ信号
が１つのフレーム周期だけ遅延された信号と比較
される振巾ゲートを含んでいる。この振巾ゲート
は、現在のビデオ信号が予めセツトされた範囲内
にあれば、即ち前に受取つた信号の振巾の予め定
めた範囲内にありさえすれば、現在の信号をパル
スするものである。現在のビデオ信号が前記範囲
外にあれば、この信号が予め定めた量より以上前
の信号からずれないように振巾ゲート内で修正さ
れる。この修正された出力信号が偏向回路および
ビデオ回路に送られ、又次に入る対応信号との比
較のため１フレーム遅延回路に送られ記憶され
る。記憶された信号は現在の入力信号と合成され
る代りに現在の信号と比較され、記憶された信号
と現在の信号間の差に比例して現信号が修正され
る。現信号と比較される記憶信号の量は常に一定
で、このため当装置により行われる積分に対する
抑制を行う効果を有し、これは更に画像化できる
モーシヨンの複雑化を拘束する効果を有する。換
言すれば、リツターマンとステートマンの装置に
おいては小さなモーシヨン量は生じ得るが、前記
著者は前記モーシヨン量以上が生じると画像のに
じみにより画像化が著しく損われる事を認めてい
る。ステートマンとリツターマンの装置は白黒テ
レビジヨン信号においてはSN比が向上するが、
モーシヨンの問題の解決には十分でなく又カラ
ー・ビデオ信号におけるノイズの減少は不可能で
ある。

米国特許第3875584号はカラー・ビデオ信号用
のノイズ低減装置を開示するものであるが、この
装置はビデオの現フレームがデイスク・レコーダ
の別個のチヤンネル上の記憶による如く１つ以上
のフレーム期間だけ遅延された１つ以上の以前の
フレームと加算される非再帰型のフイルター作用
を用いている。この装置は、積分された前のフレ
ームの数を減少するだけで連続するフレーム間の
モーシヨンの問題を（十分ではないが）処理する
もので、ビデオ信号の色度成中に含まれるノイズ
を低減しようとするものではない。入力信号はこ
れを輝度と色度成分に分離するコーム・フイルタ
に与えられ、以前の連続する４つまでのフレーム
の輝度成分がマルチチヤンネル・デイスク・レコ
ーダに記憶され、輝度成分におけるノイズ低減を
行うため少くとも１以上４つ迄の前のフレームの
輝度成分と現入力信号の輝度成分とが加算され
る。次いでノイズ低減とされた輝度成分は、再び
現信号の分離され適当に遅延された色度成分合成
されて放送又は表示のための再形成されたビデオ
信号を得る。この装置はノイズの低減のための能
力を有するが、その効果がテレビジヨン・デイス
プレイにおいてはつきり目に見え、放送技術に習
熟するものは輝度成分に生じるノイズにより生じ
るものと少くとも同程度に邪魔もの扱いする色度
成分に生じるノイズの取扱の問題はす通りしてい
る。このように、米国特許第3875584号に記述さ
れる装置はカラー・ビデオ信号の色度成分におけ
るノイズの低減は不可能であり、連続するフレー
ムの間に大きなモーシヨンのある場合にはそのノ
イズ低減における効果が問題となる点からモーシ
ヨンの問題は十分に解決せず、非再帰型フイルタ
作用を用いるため、この装置は加算すべき信号数
と同じ数の記憶チヤンネルを必要とし、これは明
らかに装置の複雑さとコスト高をもたらす。

従つて、本発明の主な目的は、従来技術の装置
の欠点を克服するカラー・ビデオ信号におけるノ
イズの低減のための装置の提供にあり、特に信号
の輝度成分と色度成分の両方におけるノイズを低
減させると共に、更に従来技術による装置により
達成可能なもの以上にモータシヨン問題を十分に
解決する装置の提供にある。

簡単に述べれば、本発明による装置は、一つの
テレビジヨン・フレームを記憶する遅延即ち記憶
装置と、記憶された信号の振巾の一部を対応する
現フレームを表示する信号の振巾の一部に加算す
る加算装置、および現ビデオ信号の色度成分と加
算するために適正な位相になるように記憶信号の
色度成分の位相を変更するための色度補正回路と
を有する。色度成分の位相がフレーム毎に反転さ
れるNTC方式テレビジヨンにおいて使用するよ
う設計された装置において、色度補正回路は、記
憶された信号の色度と輝度の成分を分離し、色度
成分を反転し、反転された色度成分を輝度成分に
再び合成してこの再合成された信号を加算装置に
与えるクロマインバーからなる。入力信号即ち現
信号に加算される記憶された信号の部分は記憶さ
れた前のフレームと現フレーム間の差の関数とし
て自動的に変化させられ、装置の積分時定数を変
化させる効果を生じる。更に詳細には、記憶され
た以前の信号を現信号間の差が増大して、記憶さ
れた前信号に対する現信号のモーシヨンを示す
時、加算回路いフイードバツクされる記憶された
信号の部分は減少してより小さな積分時定数を生
じ、これがコーム・フイルタの「櫛歯」を拡げる
作用を有し、これによりモーシヨンの画像化を可
能にすると同時に大きなノイズ低減をもたらす。
逆に、現信号と前信号間に殆んど又は全くモーシ
ヨンがない時は、加算回路にフイードバツクされ
る記憶信号の部分は増大し、積分時定数はより大
きくなり、このめコーム・フイルタの櫛歯を狭く
する効果を有し、これにより望ましくないノイズ
を更に有効に低減する。

本発明の他の目的、特徴、および利点、および
その構造および作用については、添付図面に関し
て以下の詳細な記述を見れば更によく理解されよ
う。

本発明のノイズ低減装置は現在使用されるどん
なカラー・テレビジヨン装置のカラー・ビデオ信
号のSN比の改善にも適用できるが、NTSC方式
テレビジヨンに使用するものとして記述すると共
に、PALやSECAMの如き他の方式に適用するた
めに必要な変更についても適宜触れるものとす
る。更に、本発明はアナログ又はデイジタルの両
領域で実施可能であるが、そのデイジタル的実施
例について記述するものとする。

次に第１図において、８ビツト・コードを用い
て米国特許第3946432号に記述されるパルス・コ
ード変調（PCM）により符号化されている入力
線１０上のビデオ入力信号は、可変減衰器１２を
経て加算回路１４の入力ターミナルに与えられ
る。加算回路１４からの出力信号は、525H―τ
の遅れを有する遅延装置１６に与えられる（Ｈ
は、NTS方式においてはフレーム当り525の走査
線があるためこの遅延装置が１フレームの遅れを
生じる事を意味する１つのテレビジヨン・ライン
間隔を表示する）。実際の装置においては、以下
の記述から明らかになる理由から、遅れは実際に
は基間τだけ１フレームより若干短い。遅延装置
１６の出力は、クロマインバータ１８と可変減衰
器２０を経て加算回路１４の第２の入力ターミナ
ルに与えられる。第１図に非常に簡略に示されて
いるように減衰器１２と２０は連結され、それぞ
れ１−ａおよびａの伝達定数を生じる。即ち、入
力即ち「現」ビデオ信号の振巾の一部分１−ａは
加算回路１４に対する１入力側に与えられ、遅延
装置１６からの記憶ビデオ信号の振巾の一部分ａ
は加算回路の他方の入力側に与えられる。もしこ
のａの値が例えば増えると、加算回路に与えられ
る記憶信号の割合が増加し、加算装置に与えられ
る現ビデオ信号の割合は減少する。逆に、もしａ
が減少すれば現信号の更に大きな割合と記憶され
た信号のより小さな割合が加算装置に与えられ
る。

クロマインバータ１８の存在をしばらく無視す
れば（即ち、遅延装置１６の出力側から減衰器２
０へ直接結ばれた接続を考える）、前述の形態は
全ての以前の、即ちより早いフレームの和の一部
の振巾部分が入力即ち現ビデオ信号の振巾の一部
に加算されてｎフレーム後方の信号の相対的な重
要度が数値「ａ」により決定される無限記憶装置
である。例えば、もしａが1/2に等しく１−ａが
1/2に等しいならば、線２２上の出力信号は現信
号の1/2、次に早いフレームの1/4、次の後のフレ
ームの1/8、前記フレームより背後の1/6、等々…
…と続き、その結果、現信号から後方の信号の７
又は８フレーム殆んど重要でない。もし連続フレ
ーム間にモーシヨンがなければ、連続フレームを
表示するビデオ信号は情報内容において一致する
信号で、各信号におけるノイズの量が異るのみで
ある。このような同じ信号の多くが前述の仕方で
加算されると、その結果は、加算されたどの信号
とも同じ信号であり、ａおよび１―ａの和が常に
１である事実から減衰された入力信号と同じ大き
さの信号となる。然し、ビデオ信号中に存在する
フレーム毎に量および分布が変化する不規則なノ
イズは、加算されると消去される傾向にあり、い
かなる場合にも、前の周期的ビデオ信号ほどに強
められることはない。これは前述の形態で達成可
能な信号のSN比における改善が１＋ａ／１−ａに等しい
事 を数学的に表示できる。このように、もしａの数
値が1/2であれば、前記の部分の数値は３で4.7db
のSN比改善を示すであろう。同様に、もしａが
大きくなる、例えば3/4となると、SN比の改善は
8.45dbとなる。

第１図の装置により与えられる再帰型のフイル
タは525Hに等しい記憶装置を有する唯１つの遅
延素子を必要とする。然し、テレビジヨン信号は
各フレーム毎に再循環されてそれ自体に加算され
るため、遅延時間は連続するフレームを適正に加
算させるため非常に正確でなければならない。連
続するフレームが正確に整合されなければ、信号
の劣化が生じる。フレームからフレームへの精度
が満足される許りでなくカラー・ビデオ信号の場
合にはこれ以上の精度が要求される。これはもし
遅れが正確に525H（適当な補償遅れを差引く）
でなければ連続フレーム上に色度成分の位相ずれ
が生じこのため再循環過程においてカラー情報の
全てを消してしまうおそれがあるためである。更
に、テレビジヨンのNTSC方式においては、色度
成分の位相はフレーム毎に反転されるため、もし
この位相反転が加算回路１４にフイードバツクさ
れる記憶信号において考慮されなければ、フイー
ドバツクされた信号における全ての色度成分の和
は零となる事になる。本発明の重要な特徴は、こ
の色度情報を保持してこれを輝度情報に従つて統
合するための方法の提供にある。

本装置のこの機能はクロマインバータ１８によ
り達成され、その作用はこれ迄の記述においては
無視して来た。そのアナログおよびデイジタル両
方での適用が商業的に可能であるクロマインバー
タは、記憶装置１６からの信号を受取り、色度成
分から輝度成分を分離し、色度成分を反転し、そ
れからこの反転された色度成分を輝度成分と再び
合成して減衰器２０と加算回路１４に与えるもの
である。この方法は、表示（Ｙ＋）によりブロ
ツク１８に示されている。但し、Ｙは輝度、は
反転された色度を示す。NTSC方式のビデオを分
析すれば、この方法は記憶された信号即ち前信号
の和のカラー位相を加算回路のターミナルに与え
られる現信号即ち入力信号の色度成分と同じ位相
にし、入力カラービデオ信号の全てと記憶された
カラー・ビデオ信号の全てとの組合せを可能にす
る事が判る。クロマインバータの詳細は本発明の
一部を構成するものではないが、このインバータ
は輝度成分の色度成分から分離するためのコー
ム・フイルタと、分離された輝度成分と再合成す
るために色度成分を反転する回路とを有する。再
び、コーム・フイルタとインバータはアナログ、
デイジタルのいずれの方式でもよく、既に述べた
様に両方の形態が市販されている。

クロマインバータは遅延装置１６から加算回路
１４へフイードバツクされる信号にある量の遅れ
を導入し、又フイードバツク・ループに存在し得
るこのような他の偶発的な遅れはクロマインバー
タ・ブロツクにおいてγとして識別される事が判
るであろう。加算回路の出力側からその第２の入
力側への全遅延は正確に525Hでなければならな
い事を重視すれば、記憶装置１６の遅れは長さτ
だけ525Hより短くなければならない。

第１図の装置において実施された原理はアナロ
グおよびデイジタル信号処理の両方に適用できる
が、所要精度即ち遅れの正確さを得る観点からデ
イジタルによる処理形態に満足できる結果を生む
事が判つた。動作がうまく行つた装置において
は、525Hの遅れは、１つのパルス・コード変調
してビデオ・フレームを記憶する能力を有するデ
イジタル・フレーム記憶装置の形態である。フレ
ーム記憶装置のこの形態は重要ではなく、シフト
レジスタ、ランダム・アクセス記憶装置又は他の
アドレス指定可能な記憶装置の形態を用いて実現
できるが、重要な点はデイジタル処理によつて、
実質的に限定されないタイミングの精度を達成す
る事ができる事にある。前述の精度要件に加え
て、デイジタル処理は装置の操作に悪影響を及ぼ
すおそれのあるこれ等定数値の浮動を避けるた
め、伝達定数ａと１−ａの非常に正確な決定が可
能となる。

これ迄第１図の装置がいかにして再帰型フイル
ター作用によりカラー・ビデオ信号のSN比の改
善を行うかについて記述したが、連続するフレー
ム間のモーシヨンの問題は軽く触れたに止めた。
本発明の別の特徴によれば、このモーシヨンの問
題は、画像が装置中を画素毎に進行するに伴い記
憶されたフレームと現信号間のモーシヨンを検出
し、記憶された以前の信号のノイズを低減したビ
デオ出力信号に対する影響を変化させるように伝
達定数ａ（従つて、１−ａ）の数値をこのような
モーシヨンの評価に応答して変化させる事により
解決される。記憶された以前の信号における同じ
シーン対象からの画像要素が現ビデオ信号におけ
る同じ要素と振巾に十分な差があれば、前記の画
像要素の前の履歴は無視されて、現信号のみが出
力ターミナルに送出される。前記の特定の画像要
素に対してはSN比の向上はないが、殆んどの場
合、モーシヨンは境界においてのみ又対象物の微
細な点においてのみ観察され対象物の広い範囲に
は観察されない。表示されるテレビジヨン画像で
モーシヨンを検出可能とするのは、或る場面での
対象物とその背景との間の境界部である事に留意
すべきである。この点を念頭におけば、本装置は
検出されたモーシヨンに応答して数値ａを零にさ
せる限度内でモーシヨンを調節するようにａおよ
び１−ａを変更するように作用可能である。

これは、第１図に略示した加算回路１４と減衰
器１２と２０の機能を主として実行する第２図の
機能図に示したデイジタル装置において達成され
る。入力信号即ち「現」ビデオ信号は、８ビツト
のPCM符号化信号として線１０上で受取られ番
号３０で示された適当なレジスタに与えられ、こ
のレジスタは、最下位ビツトを「０」最上位ビツ
トと「７」と表示した各ワードの個々のビツトを
受取る。クロマインバータ１８から記憶されたビ
デオ（これも又８ビツトにPCM符号化）は、そ
れぞれ最下位と最上位のビツトを表示する「０」
から「７」迄ラベル付けされた各項を有する同様
な「レジスタ」３２に与えられる。モーシヨンを
検出するため、信号の全ての前の値（即ち、記憶
されたビデオ）は各項毎（又は93ナノ秒刻みのバ
イト毎）に現ビデオ信号と比較される。即ち、記
憶装置内にある全ての前の信号の振巾を表示する
８ビツトのワード（バイト）は、現ビデオ信号の
振巾を示す８ビツトのワードとビツト毎に比較さ
れる。この実施例においては、最下位のビツトは
いずれの場合には無視され、大きな差が見逃され
得ない事が認められたため、２レベルの比較が用
いられる。更に詳細には記憶されたビデオと現ビ
デオを表示する各ワードのビツト１，２，３およ
び４はそれぞれ差動増巾器８の−と＋の入力ター
ミナル３４と３６に与えられ、この増巾器の出力
は記憶されたビデオと現信号間での差分（もしあ
れば）を表示する４ビツトのワードである。差動
増巾器からのこの４ビツト・ワードは、番号42で
示された零よりずつと大きなプリセツト値の４ビ
ツトの積分基準値と比較する積分コンパレータ４
０に与えられる。積分コンパレータからの３ビツ
ト・ワードの出力は係数デコーダ４４に与えら
れ、このデコーダは、現ビデオ信号に加算される
べき記憶されたビデオ信号の一部の振巾の割合を
決定する前述の係数「ａ」の値を決定するよう作
用する。積分コンパレータ４０における比較の結
果が、差動増巾器３８からの４ビツト数が積分基
準と同じである事を意味する零であれば、これは
記憶されたビデオと現ビデオ信号間にこの比較レ
ベルにおける予め定めた差がある事を意味する。
積分コンパレータ４０の出力側の零の差は係数デ
コーダ４４に、記憶されたビデオ信号の小量のフ
イードバツクを生じるような値の係数「ａ」を生
じさせる。例示としてのみ示される本例において
は、係数デコーダ４４は、積分コンパレータによ
り生じる差分の数に依存して「ａ」の３つの数
値、即ち、1/4、1/2又は3/4の１つを生じ、積分
コンパレータ４０の出力側で差が最大許容モーシ
ヨンを表示する零である場合係数「ａ」は1/4の
値を有する。コンパレータの出力側の差分が零よ
り大きく、記憶されたビデオと現ビデオ信号間の
モーシヨンが前よりも少い事を示す時、デコーダ
は数値が1/2の係数を生じ、更に少いモーシヨン
が検出されると数値が3/4の係数が生じる。デイ
ジタル・ワード形態の係数「ａ」は番号46で示さ
れる加算装置に与えられ、この加算装置はそれぞ
れ「ａ」と１−ａとラベル付けされた２つの素子
４８と５０を含み、それぞれ加算される記憶ビデ
オと現ビデオの相対的な振巾部分の比率を示す。
記憶されたビデオは素子４８に与えられ、現ビデ
オは素子５０に与えられ、その各々の一部の振巾
部分の和は、係数「ａ」の値が零でない時ノイズ
を低減した信号を出力線２２に送出するように作
用するマルチプレクサ５４に対する１入力として
線５２上に与えられる。

記憶されたビデオと現ビデオ信号間には実際に
更に上位のビツトに生じる大きな差分があつても
これ等ビデオ信号のビツト１〜４には差がないと
云う可能性に対処するため、記憶されたビデオの
ビツト５，６，７と現ビデオの対応するビツトと
の間で第２の比較が行われる。この目的のため、
記憶されたビデオと現ビデオの３つの最上位のビ
ツトはそれぞれ第２の差動増巾器６４に−と＋の
入力ターミナル６０と６２に与えられ、その３ビ
ツト・ワード出力はOR回路６６に与えられる。
差動増巾器６４が記憶されたビデオと現ビデオ信
号の３つの最上位のビツト間の差を検出したとき
即ち積分基準装置４２により確定される許容値を
越えるモーシヨンが両信号間にある事を示す時
は、OR回路６６は第２のOR回路６８の１入力に
信号を与え、このOR回路は更に係数「ａ」を有
効に零にさせるマルチプレクサ５４に信号を与え
る。即ち、もしモーシヨンがプリセツト量を越え
るならば、記憶されたビデオ信号は全く現信号に
加算されず、その代り現信号のみが出力線２２に
送出される。

本装置の作用にとつて必須のものではないが、
独立動作を得るため、ある条件下で係数の値
「ａ」を零にさせるための別の回路が設けられ
る。より詳細には差動増巾器３８の出力側の４ビ
ツト・ワードは又バイパス・コンパレータ７０に
与えられ、このコンパレータにおいては７２で略
示したバイパスしきい値と比較される。このしき
い値は積分基準表示装置４２の数値よりも若干大
きな値の４ビツトワードである。差動増巾器３８
の出力における差がバイパスしきい値数を超える
時、バイパス・コンパレータ７０はOR回路６８
の第２の入力に与えられる出力信号を生じ、前記
OR回路はマルチプレクサ５４与えられる出力信
号を生じて係数値「ａ」を零にさせる。このよう
に、係数値「ａ」は零となり、１記憶されたビデ
オと現ビデオ信号の３つの最上位間に差がある
時、又は２記憶されたビデオと現ビデオ信号の４
つの次の低位位置のビツト間の差が予め定めたバ
イパスしきい値を超える時、現ビデオ信号のみを
出力線２２に結合させる。

第２図の装置の作用を要約すれば、記憶された
ビデオ信号と現ビデオ信号の比較が予め定めたモ
ーシヨン量より少い事を示す時に、本装置は自動
的に検出されたモーシヨン量に応答して係数値
「ａ」を変更するように作用する。この場合、加
算装置４６は部分１−ａに比例する現ビデオ信号
を部分ａに比例する記憶されたビデオ信号と合成
し、和信号をマルチプレクサ５４の「零と等しく
ない」入力側に送出し、このマルチプレクサは更
にこの和信号を出力線２２に結合する。然し、本
装置が予め定めた量を越える記憶されたビデオ信
号と現ビデオ信号間のモーシヨンを検出する時係
数「ａ」は零に減少し、この場合現ビデオ信号の
みが出力線２２に結合される。数値「ａ」が零に
させられる時、過度のモーシヨンが検出された前
記画像要素の全ての過去の履歴は失われ、この要
素を表示する現ビデオ信号のみが使用され、その
後フレーム記憶装置は前記の画像要素に対する新
しい履歴を形成しなければならない事を知る事が
重要である。

前述の装置は、表示される画像において画像化
されるべき許容モーシヨンに対して何等の制限も
行わない。本出願人は、予め定めた量を超えるモ
ーシヨンを有するこれ等画像要素をノイズ低減措
置なしに進行させても次の２つの理由から重大な
ハンデイキヤツプとはならない事を発見した。第
１に、これ等の要素は個別の画像要素であつてあ
るシーンにおける広範囲にわたるものではなく、
従つてその各々におけるノイズの識別は難しい。
換言すれば、信号が「にぎやかな」状態であれば
ノイズは明瞭でなく、一方信号がシーンの広い領
域における如く比較的平坦即ち一様であれば、ノ
イズは非常に明瞭となる。本装置は、信号が一様
であるときノイズを低減させる様に積分作用を行
うが、目的物とその背景との間の縁部に通常生じ
る動きがある場合には積分は行わない。けれど
も、表示画面上にノイズは見えない。第２に、目
的物が動いている時、目は目的物の縁部に注意を
集中する事は難しく、その結果目的物が動いてい
ると云う事実も又信号と関連するノイズの視覚に
よる検出を阻む事になる。従つて、作用上は、本
装置は、２つの観点を最良にするのである。即
ち、モーシヨンを有する目的物の広い均一な部分
は、その境界を除いて目にはモーシヨンを生じて
いない様に見えるため積分されるが、境界部は積
分されない（もし十分な量のモーシヨンが生じて
いれば）。このように、本装置は、表示された画
像におけるモーシヨンを禁止する事なく積分操作
を行う利点を与えるものである。

作用的には、記述された装置は、連続するフレ
ーム間の特定の画面要素において存在するモーシ
ヨン量に依存して、ある画面要素に対しては非常
に狭い櫛歯を有し、他の画面要素に対しては広い
櫛歯を有する画面要素毎の可変コーム・フイルタ
である。その結果、SN比の改善はフレーム間の
モーシヨンに従つて変化し、モーシヨンが予め定
めた量を超過する時はノイズ低減が生じず、モー
シヨンが殆んどないか全くない時ノイズ低減は最
高となる。本装置のこの特性は「ａ」の異なる値
に対するSN比の改善を示すグラフである第３図
に示されるが、「ａ」が零である時（即ち、現ビ
デオ信号が出力線に結合される時）のSN比の改
善値零から、「ａ」が0.9の大きさの値の時約13db
になり、理論的には「ａ」が１に等しい時（記憶
された信号のみが装置の出力側に結合される場
合）無限大となる。

第４図におけるカーブは伝達定数「ａ」の関数
として第１図の装置の有効積分時定数を示し、左
方の縦軸は、各々が１秒の30分の１だけ継続する
テレビジヨン・フレームの数に換算した時定数を
示す。右側の縦軸は秒単位の積分時定数の絶対値
を与える。記憶されたビデオ信号と現ビデオ信号
間の大きなモーシヨンを示す小さな「ａ」値に対
して時定数は比較的短くコーム・フイルタの櫛歯
を広くさせ、「ａ」値が大きくなると多数の連続
フレームが積分され、このためコーム・フイルタ
の櫛歯を狭くする効果を有し、ノイズ低減作用の
増加を伴う。

NTSC方式のテレビジヨンにおける使用のため
の本装置を記述したが、この装置は記憶されたビ
デオ信号を加算装置に結合するための回路を適当
な修正を施せば他の公知の装置にも有用である。
例えば、PAL方式に対しては、クロマインバー
タ１８は現ビデオ信号の色度成分に対して適正な
位相関係で加算される様に記憶信号の色度成分の
位相の位相シフト角を変更する色度補正回路によ
り置換れられらる。同様に、色度成分が周波数変
調されるSECAM方式に詳しい者にとつては、現
ビデオ信号の色度成分に対して適当に加算するた
めに色度成分に対してどんなフレーム毎の調製が
行われなければならないか明らかであろう。一般
にPAL方式およびSECAM方式に対しては、クロ
マ補正回路は、色度成分を輝度成分から分離する
ためのフイルタ、色度成分に適当な補正を行う装
置、および加算装置に与える前に分離された輝度
成分を補正された色度成分と再び合成する装置を
必要とする。

更に、第２図の装置においては1/4、1/2および
3/4の「ａ」値が用いられたが、これらは例示だ
けのためであつて、利用できる異なる値「ａ」の
総数には特にデイジタル装置においては理論的に
は制限がない事を理解すべきである。この数は、
所要のSN比の改善度に対して内蔵したいと欲す
る回路の複雑さの程度の如き実際上の配慮により
制限される。

第１図の装置はカラー・ビデオ信号におけるノ
イズを低減する能力の関連から記述されたが、現
信号と前信号間のモーシヨンの関数として記憶さ
れたビデオ信号と現ビデオ信号の比率を変更する
原理はテレビジヨンにも適用する事が可能であ
る。黒白テレビ用途については、クロマ補正回路
のみを省く事になる。

第５図は、カラー・ビデオ信号のSN比を改善
する装置の別の実施態様の機能ブロツク図で、テ
レビジヨンのNTSC方式におけるデイジタル型に
編成された用途に関して記述される。第１図の装
置の場合におけると同様に、この装置は適当な修
正を行えば、他の周知のテレビジヨン方式にも使
用でき、又アナログ型の素子で編成する事もでき
る。

８ビツト・ワードを用いるPCM符号化された
入力線８０上の現ビデオ信号は、因数１／Ｎ＋１
により現ビデオ信号の振巾の乗算を行う機能を実
施しかつ得た加算回路８４に対する１入力として
与えるように作用する乗算回路８２に与えられ
る。上記の語Ｎの意味は記述が進めば明らかにな
ろう。加算回路８４の出力は、遅延装置８６に記
憶された信号を加算回路８４の第２入力に結合す
る際関連する下記回路要素により導入され得る如
き遅れを差引いた525Hの遅れを有する１フレー
ム遅延装置８６に与えられる。第１図の装置にお
ける如く市販のデイジタルフレーム記憶装置でよ
い遅延装置８６に記憶された信号はクロマインバ
ータ８８に与えられ、このインバータは第１図の
装置におけるクロマインバータ１８の形態でこれ
と同じ機能を与えるものでよく、これにより再合
成された信号は因数Ｎ／Ｎ＋１により遅らされた
即ち記憶された信号を乗算するよう作用する第２
の乗算回路９０に与えられる。同回路９０の出力
側に生じた信号は加算回路８４に第２の入力とし
て与えられる。これ迄の記述から判る事は、現ビ
デオ信号の一部の振巾部分がクロマ補正された記
憶信号の異なる部分に加算され、２つの伝達係数
の和は１に等しくなる事である。ノイズを低減し
たビデオ信号は出力線９３に得られる。

本実施例においては、一緒に加算される現ビデ
オ信号と記憶ビデオ信号の振巾部分間の比率はモ
ーシヨン画像要素において検出された以後のその
持続時間（即ち、いくつのフレームが経過した
か）によつて決定される。このためには、遅延装
置８６として使用されるフレーム記憶装置の拡張
部でもよいタグ・レジスタ９２が、モーシヨンが
ある画像要素において最後に検出されて以後経過
したフレーム数をカウントするために設けられて
いる。このタグ記憶装置は各画像要素に対して長
さ「Ｎ」のワードを記憶する容量を有し、このＮ
はモーシヨンが各画素に対して検出された以後の
フレーム数に等しい。７つ又は８つ以前のフレー
ムを積分する必要はないため、「Ｎ」の数値は容
易に３ビツト・レジスタに記憶できる。この数値
「Ｎ」は、乗算回路８２と９０の伝達係数が数値
「Ｎ」の変化に応答して調和的に変化するように
前記２つの乗算回路に与えられる。こゝで、例え
ばもしモーシヨンが最後に検出されて以後７つの
フレームが通過した（即ち、Ｎ＝７）ならば、現
ビデオ信号の８分の１が記憶ビデオ信号の８分の
７に加算され、その和が遅延装置８６に与えられ
る事が明らかであろう。同様に、もしモーシヨン
が最後に検出されて以後僅かに２つのフレームが
通過したものとすれば、現ビデオ信号の３分の１
が記憶ビデオ信号の３分の２に加算するため加算
装置に与えられる事になろう。

数値Ｎは、入力ビデオ信号を記憶ビデオ信号と
の間のモーシヨンを画像要素毎に検出する機能を
有するコンパレータ回路９４において線８０上の
入力ビデオ信号をクロマインバータ８８からの遅
延即ち記憶ビデオ信号と比較する事によつて決定
される。このコンパレータ９４は第２図の装置の
左側部分に示された形態のものでよく、即ち、符
号化された入力信号と符号化された記憶ビデオ信
号の対応ビツトがそれぞれ与えられる２つの入力
ターミナルを有する差動増巾器と、第５図の９６
で略示された「しきい値レベル調整」により調整
される数値である予め選んだ積分即ち基準数値と
差動増巾器の出力側の差数値を比較するための積
分コンパレータとからなる。もしこの比較がプリ
セツトされたしきい値を超えない差を生じる場合
は、第１の出力線９８に信号が生じて比較された
許りの前記入力フレームには「変化がない」事を
意味し、この信号は入力ビデオ信号から得たタイ
ミング・パルスにより作動されるゲート作用回路
１００を経て、カウントされるためにタツグ記憶
装置９２に結合される。連続する入力フレームと
記憶ビデオ信号間の検出されたモーシヨンがプリ
セツトされたしきい値より小さい限り、このよう
な「変化なし」の信号は、タグ記憶装置に与えら
れて、前述の如くしきい値レベルを超えるモーシ
ヨンが検出された後の入力ビデオ信号のフレーム
数と等しい数値Ｎを増加させる。然し、もし入力
ビデオ信号を記憶ビデオ信号の比較が、ある画像
要素において比較的大きなモーシヨンを示す前記
しきい値レベルを超える差分を生じる場合は、コ
ンパレータは出力線１０２上に信号を生じ、これ
がタグ記憶装置９２に与えられるとレジスタをリ
セツトしてこれにより作用的に数値Ｎを零にさせ
る。この状態が生じると、Ｎ／Ｎ＋１の関係の数
値は零となり、１／Ｎ＋１の関係値は１となり、
即ち記憶された信号はいずれも加算装置８４に与
えられず、入力ビデオ信号のみが遅延装置８６に
与えられて出力信号となる。このように、もし検
出されたモーシヨンが与め選択されたしきい値
（そのレベルは調整できる）よりも小さければ、
本装置は前のフレームと入力フレームを平均化し
続け、記憶されたビデオ信号の漸増する大きな部
分を加算装置に与え、モーシヨンがプリセツトさ
れたしきい値を超える時は現ビデオ信号のみを出
力線に送出する。予め選択されたしきい値を超え
るモーシヨンの検出された直後においては、もし
次に続く入力フレームにおいて過度のモーシヨン
がなければ、数値Ｎは１となり、その結果前記フ
レームの振巾の半分が次に続く入力フレームと加
算され、これによりノイズ低減作用を非常に迅速
に生じさせる事が判る。このように、本装置は、
直前のフレームに含まれたノイズにおける「凍結
作用」は行わない。

第５図の形態は、「理想的な」積分積置として
作用し、現フレーム即ち入力フレームの画像要素
を全て等しい重みを有するＮ個の前のフレームの
同じ画像要素に加算し、これによりSN比の可能
な限り大きな改善をもたらし、この改善は単一の
遅延装置で実現する。これは、実質的に、理想的
なSN比の改善を達成しながら、平均化を行うサ
ンプル数をカウントする適当なレジスタと共に１
フレームの記憶容量の唯１つの遅延装置を必要と
するに過ぎない再帰型フイルターの形態による。

第１図および第５図の形態では異なる平均化技
術を用いるが、入力ビデオ信号と記憶ビデオ信号
間のモーシヨンの関数として加算され平均化され
るべき入力ビデオ信号と記憶ビデオ信号の相対的
な一部の振巾部分を制御すると云う共通の機能を
有するものである事が判るであろう。

本発明については２つの特定の実施態様に関し
て別の用途に適用すべく変更を行いながら記述し
たが、このような変更は他の変更と共に当業者に
は明らかなのであり、頭書の特許請求の範囲によ
り網羅されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるノイズ低減装置の望まし
い実施態様のブロツク図、第２図は前と現在のビ
デオ・フレーム間のモーシヨンを評価する回路の
機能ブロツク図、第３図は第１図の装置における
加算回路にフイードバツクされる記憶ビデオ信号
の部分の関数としてのSN比の改良を示すグラ
フ、第４図は第１図の装置における加算回路にフ
イードバツクされた記憶ビデオ信号の部分の関数
として有効な積分時定数を示すグラフ、および第
５図は本発明の原理を実施したノイズ低減装置の
別の形態のブロツク図である。 １０…入力線、１２…可変減衰器、１４…加算
回路、１６…遅延装置、１８…クロマインバー
タ、２０…可変減衰器、２２…出力線、３８…差
分増巾器、４０…コンパレータ、４２…積分基準
装置、４４…係数デコーダ、４６…加算装置、４
８，５０…要素、６０，６２…入力ターミナル、
６４…差分増巾器、６６，６８…OR回路、７０
…バイパス・コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力テレビジヨン信号に含まれるノイズを低
   減するための装置であつて、 入力テレビジヨン信号の振巾を制御する第１の
   振巾制御手段１２，８２と、１テレビジヨンフレ
   ーム期間に相当する遅延時間を与える遅延手段１
   ６，８６と、該遅延手段の出力の複数の先行テレ
   ビジヨン信号の振巾を制御する第２の振巾制御手
   段２０，９０と、前記第１及び第２の振巾制御手
   段の出力を加算して和信号を得、該和信号を前記
   遅延手段に供給する加算手段１４，４６，８４と
   を含む再帰合成手段と、 前記遅延手段からの出力信号に対する入力テレ
   ビジヨン信号のモーシヨンに応じて第１の制御信
   号を発生するための制御信号発生手段３８，９４
   と、 前記第１の制御信号に応答して、前記第１の振
   巾制御手段の出力信号の前記第２の振巾制御手段
   の出力信号に対する比率が、入力テレビジヨン信
   号のモーシヨンの量又は期間が大きくする程大き
   くなるように、且つ前記加算信号が単位値に保た
   れるように、前記加算信号を制御するための手段
   ４０，４４，９２と、 を具備するノイズ低減装置。 ２ 前記加算信号を通常は装置出力端子へ結合す
   るためのマルチプレツクス手段５４と、 前記遅延手段の出力信号に対する前記入力テレ
   ビジヨン信号のモーシヨンが予め選択された量を
   越えたのに応答して第２の制御信号を作り、前記
   加算信号の代りに前記入力テレビジヨン信号を前
   記装置出力端子へ結合するように前記マルチプレ
   ツクス手段を制御するための手段３８，７０と、 を更に具備する、特許請求の範囲第１項記載のノ
   イズ低減装置。 ３ 入力テレビジヨン信号がパルス符号変調され
   ており、 前記第１の制御信号を発生して前記加算信号を
   制御するための手段が、 入力テレビジヨン信号の画素を前記遅延手段の
   出力信号の対応する画素と比較して、両画素間に
   差があれば、設定された差を表すデイジタル数を
   作るための第１手段３８と、 前記デイジタル数をデイジタル基準数と比較す
   ると共に、前記デイジタル数と前記デイジタル基
   準数との間の差の大きさに比例する値を有し、前
   記第１の振巾制御手段の出力信号の前記第２の振
   巾制御手段の出力信号に対する比率を決定する係
   数を作るための第２手段４０，４２，４４，と、 を具備する、特許請求の範囲第２項記載のノイズ
   低減装置。 ４ 入力テレビジヨン信号が輝度成分と色度成分
   とを有するカラーテレビジヨン信号であり、 前記再帰合成手段が、入力カラーテレビジヨン
   信号の色度成分との加算のために適正な位相関係
   にあるように前記遅延手段の出力信号の色度成分
   を修正するための手段１８，８８を更に具備する
   特許請求の範囲第１項記載のノイズ低減装置。 ５ 入力テレビジヨン信号が、１フレームあたり
   ５２５ラインを有し色度成分の位相がフレーム毎
   に反転されるNTSCカラーテレビジヨン信号であ
   り、 前記遅延手段１６，８６の遅延期間が実質的に
   525H（Ｈ：テレビジヨンラインの期間）であ
   り、 前記遅延手段の出力信号の色度成分を修正する
   ための前記手段１８，８８が、 前記遅延手段の出力信号を輝度成分と色度成分
   とに分離するための手段と、 この分離された色度成分のみを反転させるため
   の手段と、 この反転された色度成分を分離された輝度成分
   と再結合するための手段と、 を具備する、特許請求の範囲第４項記載のノイズ
   低減装置。 ６ 前記の入力NTSCカラーテレビジヨン信号が
   デイジタル変調されており、前記遅延手段１６，
   ８８がデイジタル・フレーム記憶装置である、特
   許請求の範囲第５項記載のノイズ低減装置。 ７ 前記制御信号発生手段が、 入力テレビジヨン信号の画素と前記遅延手段８
   ６の出力信号の対応する画素とを比較し、予め選
   択された量を越える相対的モーシヨンが最後に検
   出された後に入力した引く続くフレーム数Ｎを計
   数し、該フレーム数Ｎに応じて前記第１の制御信
   号を発生して前記第１の振巾制御手段をＮ／Ｎ＋
   １の関係により、前記第２の振巾制御手段を１／
   Ｎ＋１の関係により制御すると共に、前記遅延手
   段の出力信号に対する入力テレビジヨン信号のモ
   ーシヨンが前記の予め選択された量を越えたとき
   に入力テレビジヨン信号を加算信号とするための