JP2005311835A

JP2005311835A - 映像信号処理回路

Info

Publication number: JP2005311835A
Application number: JP2004127860A
Authority: JP
Inventors: Itaru Oshima; 島格大; Hitoshi Manba; 羽均萬
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Microelectronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】より自然なY/C分離を行って画質を向上させる映像信号処理回路を提供する。
【解決手段】映像信号処理回路は、A/D変換器１と、ラインメモリ２と、フレームメモリ３と、二次元Y/C分離回路４と、三次元Y/C分離回路５と、フレーム差分検出部６と、輝度信号混合器７と、色信号混合器８と、カラーデコーダ９と、D/A変換器１０，１１とを有する。フレーム差分に応じて混合割合を連続的かつ非線形に変化させるため、静止画と動画の特性を考慮に入れて、二次元Y/C分離回路４の出力信号と三次元Y/C分離回路５の出力信号とを混合する割合を最適化することができ、画質の向上が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンポジット信号に対して二次元Y/C分離および三次元Y/C分離を行う映像信号処理回路に関する。

輝度（Ｙ）信号と色（Ｃ）信号を合成したコンポジット信号（複合映像信号）を受信した受信機は、Y/C分離を行って、元の輝度信号と色信号を取得する。Y/C分離には、二次元Y/C分離と三次元Y/C分離がある。静止画に対しては三次元Y/C分離を行った方が画質がよくなり、動画に対しては二次元Y/C分離を行った方が画質がよくなる。このため、静止画に対しては三次元Y/C分離を行い、動画に対しては二次元Y/C分離を行う動き適応型三次元Y/C分離回路が知られている。

この種の動き適応型三次元Y/C分離回路では、現フレームと直前のフレームとの差分（以下、フレーム差分）により静止画と動画の判別を行う（特許文献１，２参照）。デジタル処理を行うために、フレーム差分を二値化して二次元Y/C分離と三次元Y/C分離を切り替えると、二次元Y/C分離と三次元Y/C分離の変化点において映像信号の連続性が維持できなくなり、不自然な映像になる。

このような問題を解決する手法として、フレーム差分を二値化する代わりに、フレーム差分が小さい場合には三次元Y/C分離の割合を高くし、フレーム差分が大きい場合には二次元処理の割合を高くする混合手法が考えられる。

しかしながら、この種の混合手法では、フレーム差分が小さい場合でも、ある程度は二次元Y/C分離が行われるため、ノイズの多い静止画に対して二次元Y/C分離を行うことになり、画質が劣化する。

同様に、フレーム差分が大きい場合でも、ある程度は三次元Y/C分離が行われるため、動画に対して三次元Y/C分離を行うことになり、残像現象やドット妨害等の不具合が生じる。
特開平4-347991号公報特開平4-240991号公報

本発明の目的は、より自然なY/C分離を行って画質を向上させる映像信号処理回路を提供することにある。

本発明の一態様によれば、コンポジット信号に対して二次元Y/C分離を行う二次元Y/C分離手段と、前記コンポジット信号に対して三次元Y/C分離を行う三次元Y/C分離手段と、前記コンポジット信号に基づいて、現在のフレームと直前のフレームとのフレーム差分を検出するフレーム差分検出手段と、前記フレーム差分検出手段で検出されたフレーム差分に応じて、前記二次元Y/C分離手段の出力信号と前記三次元Y/C分離手段の出力信号との混合割合を連続的かつ非線形に変化させる混合割合設定手段と、前記混合割合設定手段で設定された混合割合に基づいて、前記二次元Y/C分離手段の出力信号と前記三次元Y/C分離手段の出力信号とを混合して、輝度信号および色信号を生成する混合手段と、を備える。

本発明によれば、より自然なY/C分離を行って画質を向上させる映像信号処理回路を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。図１の映像信号処理回路は、A/D変換器１と、ラインメモリ２と、フレームメモリ３と、二次元Y/C分離回路４と、三次元Y/C分離回路５と、フレーム差分検出部６と、輝度信号混合器７と、色信号混合器８と、カラーデコーダ９と、D/A変換器１０，１１とを有する。

A/D変換器１は、不図示のチューナから出力されたコンポジット信号（複合映像信号）をデジタル信号に変換する。ラインメモリ２は、１水平ライン分の映像信号を記憶する。フレームメモリ３は、１フレーム分の映像信号を記憶する。二次元Y/C分離回路４は、隣接ライン間の相関を利用してY/C分離を行い、動画輝度信号と動画色信号を出力する。三次元Y/C分離回路５は、連続フレーム間の相関を利用してY/C分離を行い、静止画輝度信号と静止画色信号を出力する。フレーム差分検出部６は、連続フレーム間のフレーム差分を検出する。

輝度信号混合器７は、フレーム差分に応じて、動画輝度信号と静止画輝度信号を混合する。色信号混合器８は、フレーム差分に応じて、動画色信号と静止画色信号を混合する。カラーデコーダ９は、色信号混合器８の出力信号から特定の色信号（例えば、青と赤）を抽出する。D/A変換器１０は輝度信号混合器７の出力信号をアナログ変換して輝度信号を出力する。D/A変換器１１はカラーデコーダ９の出力信号をアナログ変換して青信号と赤信号を出力する。

フレーム差分検出部６は、二次元Y/C分離回路４の出力信号と三次元Y/C分離回路５の出力信号との混合割合を決定する。本実施形態は、混合割合をフレーム差分に応じて連続的かつ非線形に変化させる点に特徴がある。

図２はフレーム差分検出部６の内部構成を示すブロック図である。図示のように、フレーム差分検出部６は、フレームメモリ３に記憶された直前のフレームのコンポジット信号を反転する反転回路２１と、現フレームと直前のフレームとのフレーム差分を検出する加算器２２と、加算器２２で検出されたフレーム差分を絶対値に変換する絶対値変換部２３と、絶対値変換部２３の出力信号に対して飽和処理を行う飽和処理部２４と、飽和処理後の信号に対して非線形処理を行う非線形処理部２５とを備えている。非線形処理部２５の出力信号により、二次元Y/C分離回路の出力信号と三次元Y/C分離回路の出力信号との混合割合が決定される。

図３はフレーム差分検出部６内の各部の信号波形の一例を示す図であり、横軸は画素位置、縦軸はコンポジット信号の大きさを示している。図３（ａ）は現フレームの信号波形図、図３（ｂ）は直前のフレームの信号波形図、図３（ｃ）は絶対値変換後の信号波形図、図３（ｄ）は飽和処理後の信号波形図、図３（ｅ）は非線形処理後の信号波形図である。

図３は、画素位置に応じて、コンポジット信号の大きさが線形に変化する例を示している。絶対値変換部２３により、フレーム差分の絶対値が検出される。飽和処理部２４は、フレーム差分の絶対値がある値を超えると、それ以上は同じ値に設定する。非線形処理部２５は、フレーム差分に応じて連続的かつ非線形に混合割合を設定する。

図３（ｅ）からわかるように、フレーム差分が小さい場合には、混合割合はゼロであり、その後フレーム差分が増えるに従って、混合割合は３段階の傾きで変化する。ただし、傾きが変化する点で、混合割合は連続的に変化する。また、フレーム差分がある量以上になると、混合割合は一定になる。

図４は図３（ｅ）を拡大した図である。フレーム差分が０〜１０の間は、混合割合はゼロであり、三次元Y/C分離のみが行われる。この期間を以下ではオフセット期間と呼ぶ。

フレーム差分が１０〜３０の間は、混合割合が傾きａ（＝１／５）でフレーム差分に応じて線形に変化する。傾きは小さく設定されているため、フレーム差分が多少変化しても、三次元Y/C分離が中心的に行われる。

フレーム差分が３０〜３４の間は、混合割合が傾きｂ（＝２）でフレーム差分に応じて線形に変化する。傾きｂは大きいため、フレーム差分が多少変化しただけでも、二次元Y/C分離と三次元Y/C分離の混合割合が大きく変化する。

フレーム差分が３４〜５４の間は、混合割合が傾きｃ（＝１／５）でフレーム差分に応じて線形に変化する。傾きは小さく設定されているため、フレーム差分が多少変化しても、二次元処理が中心的に行われる。

図４において、傾きが変化する場所で混合割合は連続的に変化する。例えば、傾きがａからｂに変化する位置でのフレーム差分は３０で混合割合は４である。傾きがｂからｃに変化する位置でのフレーム差分は３４で混合割合は１１である。

輝度信号混合器７と色信号混合器８は、二次元Y/C分離回路４の出力信号と三次元Y/C分離回路５の出力信号を、フレーム差分検出部６が設定した混合割合に応じて混合する。一般的な傾向として、フレーム差分が増えるに従って二次元Y/C分離回路の出力信号の混合割合が増えるが、その増え方が非線形であり、フレーム差分が１０〜３０のときと３４〜５４のときは緩やかに増えるのに対して、フレーム差分が３０〜３４のときは急激に増える。

このように、第１の実施形態では、フレーム差分に応じて混合割合を連続的かつ非線形に変化させるため、静止画と動画の特性を考慮に入れて、二次元Y/C分離回路４の出力信号と三次元Y/C分離回路５の出力信号とを混合する割合を最適化することができ、画質の向上が図れる。すなわち、ノイズを含む静止画の場合には、ノイズを含まない静止画と同様に、三次元Y/C分離を中心に行うため、画質の劣化を防止できる。また、動画の場合には、二次元Y/C分離を主に行うため、残像現象やドット妨害を抑制できる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、図４に示すように、混合割合を示す傾きがフレーム差分に応じて３通りに変化する例を説明したが、フレーム差分に対する混合割合の変化を示す特性図は図４に示したものに限定されない。すなわち、混合割合の変化を示す傾きの種類は、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。

図５はフレーム差分と混合割合との関係を示す他の例を示す図であり、５種類の傾きをもつ例を示している。図示のように、フレーム差分が０〜１０の間はオフセット期間であり、フレーム差分が１０〜２４の間は、混合割合が傾きａ（＝１／７）でフレーム差分に応じて線形に変化する。フレーム差分が２４〜３０の間は、混合割合が傾きｂ（＝２／３）でフレーム差分に応じて線形に変化する。フレーム差分が３０〜３４の間は、混合割合が傾きｃ（＝２）でフレーム差分に応じて線形に変化する。フレーム差分が３４〜４０の間は、混合割合が傾きｄ（＝２／３）でフレーム差分に応じて線形に変化する。フレーム差分が４０〜５４の間は、混合割合が傾きｅ（＝１／７）でフレーム差分に応じて線形に変化する。

図５の場合も、傾きが変化する場所で混合割合は連続的に変化する。例えば、傾きがａからｂに変化する位置でのフレーム差分は２４で混合割合は２である。傾きがｂからｃに変化する位置でのフレーム差分は３０で混合割合は４である。傾きがｃからｄに変化する位置でのフレーム差分は３４で混合割合は１１である。傾きがｄからｅに変化する位置でのフレーム差分は４０で混合割合は１３である。

このように、第２の実施形態では、第１の実施形態よりも細かくフレーム差分に対する混合割合の傾きを変更するため、静止画や動画の特性を考慮に入れて、よりきめ細かく混合割合を制御でき、画質のさらなる向上が図れる。

混合割合の傾きをさらに細かく変更すると、最終的には、図６のような単方向に変化する曲線に近似できる。図６の曲線上の各点の値をテーブルにして予めROM等に記憶しておけば、任意のフレーム差分に対応する混合割合を瞬時に選択でき、処理の効率化が図れる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図４〜図６のオフセット期間の長さと傾きの値を外部から任意に設定変更できるようにしたものである。

図７は本発明の第３の実施形態に係る映像信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。図７は、図１の構成に新たにレジスタ１２を追加している。このレジスタ１２には、フレーム差分と混合割合との関係を規定するためのオフセット期間の長さと傾きの大きさとが格納される。このレジスタ１２の内容は外部から任意に設定変更することができる。

フレーム差分検出部６内の非線形処理部２５は、レジスタ１２の内容を読み出して、フレーム差分と混合割合との対応関係を決定する。そして、フレーム差分に応じた混合割合を出力する。

このように、第３の実施形態では、フレーム差分と混合割合との対応関係を規定するためのオフセット期間の長さや傾きの大きさとを外部から設定変更できるようにしたため、表示する画像に合わせて最適なオフセット期間や傾きを設定でき、画質がさらに向上する。

上述した図１や図７の映像信号処理回路は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。ハードウェアで構成する場合には、図１や図７の回路全体をワンチップで構成してもよいし、複数のチップで構成してもよい。あるいは、ディスクリートの回路で構成してもよい。

図１や図７の回路をソフトウェアで構成する場合には、映像信号処理回路の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

また、映像信号処理回路の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理回路の概略構成を示すブロック図。フレーム差分検出部６の内部構成を示すブロック図。フレーム差分検出部６内の各部の信号波形の一例を示す図。図３（ｅ）を拡大した図。フレーム差分と混合割合との関係を示す他の例を示す図。混合割合の傾きをさらに細かく変更する例を示す図。本発明の第３の実施形態に係る映像信号処理回路の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ A/D変換器
２ラインメモリ
３フレームメモリ
４二次元Y/C分離部
５三次元Y/C分離部
６フレーム差分検出部
７輝度信号混合器
８色信号混合器
９カラーデコーダ
１０，１１ D/A変換器
１２レジスタ
２３絶対値変換部
２４飽和処理部
２５非線形処理部

Claims

コンポジット信号に対して二次元Y/C分離を行う二次元Y/C分離手段と、
前記コンポジット信号に対して三次元Y/C分離を行う三次元Y/C分離手段と、
前記コンポジット信号に基づいて、現在のフレームと直前のフレームとのフレーム差分を検出するフレーム差分検出手段と、
前記フレーム差分検出手段で検出されたフレーム差分に応じて、前記二次元Y/C分離手段の出力信号と前記三次元Y/C分離手段の出力信号との混合割合を連続的かつ非線形に変化させる混合割合設定手段と、
前記混合割合設定手段で設定された混合割合に基づいて、前記二次元Y/C分離手段の出力信号と前記三次元Y/C分離手段の出力信号とを混合して、輝度信号および色信号を生成する混合手段と、を備えることを特徴とする映像信号処理回路。
前記混合割合設定手段は、フレーム差分が増えるに従って前記二次元Y/C分離手段の出力信号の混合割合を単方向に増やすことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理回路。
前記混合割合設定手段は、フレーム差分の単位量に対する混合割合の変化量を示す傾きの大きさを、フレーム差分に応じて２種類以上に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理回路。
前記混合割合設定手段は、フレーム差分が所定値以下の場合には、前記三次元Y/C分離手段の出力信号の混合割合を100％とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の映像信号処理回路。
前記フレーム差分と前記混合割合との対応関係に関する情報を記憶する混合割合情報記憶手段を備え、
前記混合割合設定手段は、前記フレーム差分検出手段で検出されたフレーム差分と前記混合割合情報記憶手段に記憶された情報とに基づいて、前記混合割合を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の映像信号処理回路。