JP2010016519A - 映像信号処理装置、及び映像信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一フィールドの各水平走査線でペデスタルレベルが変動する場合でも、本来の映像の再現性を低下させることのない映像信号処理装置、及び映像信号処理方法を提供する。
【解決手段】アナログ映像信号のペデスタルレベルを補正する映像信号処理装置であって、各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出部３３１と、ペデスタルレベル抽出部３３１で抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理した値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力する平均化処理部３３２を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、映像信号処理装置、及び映像信号処理方法に関する。

電波受信装置やＤＶＤプレーヤー等の装置から入力したアナログ映像信号をデジタル信号に変換して液晶ディスプレイ等の表示部に表示させる映像信号処理装置が、オーディオ装置やナビゲーション装置等に搭載されている。

映像信号処理装置は、図１に示すように、入力されたアナログ映像信号（またはアナログ映像信号を変換したデジタル信号）からペデスタルレベルを水平走査線毎に抽出し、抽出したペデスタルレベルを平均化処理した値を、映像信号から分離された輝度信号のレベル決定の際の基準として使用している。

平均化処理は、例えばＩＩＲフィルタを使用して実現される。つまり、映像信号処理装置は、新しく入力された水平走査線のペデスタルレベルと過去にＩＩＲフィルタより出力された水平走査線のペデスタルレベルの平均化処理された出力値との定数の積和で新たな出力値を生成する。

尚、ペデスタルレベルの検出を行なう方法として、特許文献１には、Ｙ／Ｃ分離回路から順次送られてくる映像信号のペデスタルレベル値を平均化した値を検出し、当該検出値を基準値としてレジスタに記録し、二回目以降に読み込んだ検出値をマイクロコンピュータ内のレジスタに記録しておき、各レジスタに記録された検出値の差が設定値未満のときは基準値をペデスタルレベルとして輝度信号処理回路へ出力し、その差が設定値以上のときは二回目以降に読み込んだ検出値を基準値に近付ける方向に補正して新たな基準値とするとともに新ペデスタルレベル値として輝度信号処理回路へ出力するペデスタルレベル補正方法が開示されている。
特開平５−１７６１９７号公報

しかし、各水平走査線間で平均化処理を行なう場合、水平走査線と輝度レベルの変動に相関のある映像に対応できず、フィールド全体として、本来の映像の再現性が低下するという問題があった。

以下に詳述する。入力されるアナログ映像信号の水平走査線と輝度レベルの変動に相関がある場合、図２上段に示すように、各水平走査線のＤＣレベルに変動が生じてＶサグが発生する。例えば、図２上段では、実際のペデスタルレベルはＶサグによって上昇してその後下降している。

すると、図２下段に示すように、各水平走査線の実際のペデスタルレベルと、過去の水平走査線のペデスタルレベルに基づいて平均化処理したペデスタルレベルとに差分が生じる。例えば、図２では、平均化処理したペデスタルレベルは実際のペデスタルレベルの上昇及び下降に追従できていない。そして、当該差分が輝度の違いとなり、本来の映像の再現性が低下してしまうのである。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、同一フィールドの各水平走査線でペデスタルレベルが変動する場合でも、本来の映像の再現性を低下させることのない映像信号処理装置、及び映像信号処理方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による映像信号処理装置の特徴構成は、アナログ映像信号のペデスタルレベルを補正する映像信号処理装置であって、各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出部と、前記ペデスタルレベル抽出部で抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理した値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力する平均化処理部を備えている点にある。

一般に、異なるフィールド間で対応する水平走査線のペデスタルレベルの変動は、同一フィールドの各水平走査線間のペデスタルレベルの変動と比較して少ない。そして、上述の構成によれば、平均化処理部は、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理するので、同一フィールドの各水平走査線のペデスタルレベルの変動に影響を受けない基準ペデスタルレベルを算出することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、フィールドの各水平走査線でペデスタルレベルが変動する場合でも、本来の映像の再現性を低下させることのない映像信号処理装置を提供することができるようになった。

以下、本発明による映像信号処理装置、及び映像信号処理方法について説明する。

図３に示すように、映像信号処理装置１は、アナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部２と、ＡＤ変換部２により変換されたデジタル信号を輝度信号と色差信号に分離するＹＣ分離部３と、分離された輝度信号及び色差信号からＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換部４を備え、ＹＣ分離部３にペデスタルレベル補正処理部が組み込まれ、ＹＣ分離部３で当該ペデスタルレベル補正処理部から出力されるペデスタルレベルに基づいて、水平走査線毎に輝度信号レベルを算出するように構成されている。尚、ＣＲ回路１１は、アナログ映像信号のＡＣ結合（カップリング）のために設けられている。

ＡＤ変換部２は、電波受信装置やＤＶＤプレーヤー等の装置から出力されて映像信号処理装置１に入力したアナログ映像信号を、サンプリングクロックを生成するＡＤ変換部２に備えられたＡＤ制御部から供給されるクロック信号に基づいてサンプリングすることにより、デジタル信号に変換するように構成されている。尚、アナログ映像信号は、例えば、ＮＴＳＣ規格の映像信号やＰＡＬ規格の映像信号等である。

ＡＤ制御部は、変換されたデジタル信号を参照し、水平ブランキング期間のうちのペデスタルレベル算出期間（例えばバックポーチ）にクランクパルスを出力する。クランクパルスによってスイッチ１０がオンとなると、所定のクランプ電圧がＡＤ変換部２に入力され、ペデスタルレベルがクランプされる。

尚、映像信号処理装置１は、アナログ映像信号を分離して水平同期信号、垂直同期信号、及び複合同期信号を生成し出力する同期信号分離部９を備えており、ＡＤ制御部は、同期信号分離部９から出力された信号に基づいてサンプリングクロックを生成する。

ＹＣ分離部３は、ＡＤ変換部２から出力されたデジタル信号のうち色副搬送波の周波数近傍の信号のみを通過させて色信号Ｃを出力するバンドパスフィルタと、ＡＤ変換部２から出力されたデジタル信号からバンドパスフィルタの出力を減じて輝度信号Ｙを出力する減算器とを備えて構成されている。尚、映像信号処理装置１には、ＡＤ変換部２から出力されたデジタル信号を走査線単位で保持するラインメモリ５が設けられており、ＹＣ分離部３での処理は走査線単位で実行される。

ＲＧＢ変換部４は、色信号Ｃに基づいて２種の色差信号（Ｂ−Ｙ）、（Ｒ−Ｙ）を取り出す色信号復調部と、輝度信号Ｙと色差信号（Ｂ−Ｙ）、（Ｒ−Ｙ）に基づいてＲＧＢ信号を生成するマトリックス部とを備えて構成されている。

尚、輝度レベルと色差レベルに対するＲＧＢ各成分のレベルを示すマップデータがＲＯＭに記憶されており、マトリックス部は当該マップデータを参照してＲＧＢ信号を生成する。また、ＲＧＢ変換部４は、ＲＧＢ各成分の信号についてガンマ補正を実行する。

ＲＧＢ変換部４で生成されたＲＧＢ信号は、表示制御部６において、水平拡縮、階調変換、垂直拡縮、コントラスト調整、ガンマ補正等の処理が施され、タイミングコントローラ７によって制御される所定のタイミングで、液晶ディスプレイ等で構成される表示部８へ出力される。

以下、ペデスタルレベル補正処理部について説明する。図４に示すように、ＹＣ分離部３は、バンドパスフィルタ３１及び減算器３２に加えて、ＡＤ変換部２でアナログ映像信号から変換されたデジタル信号のペデスタルレベルを補正するペデスタルレベル補正処理部３３を備えている。ペデスタルレベル補正処理部３３は、減算器３２から出力された信号に以下で詳述する所定の処理を施すことで算出された基準ペデスタルレベルを、第二減算器３４へ出力する。第二減算器３４は、減算器３２から出力された信号から基準ペデスタルレベルを減算することで、輝度信号Ｙを算出し、ＲＧＢ変換部４へ出力する。

ペデスタルレベル補正処理部３３は、図５に示すように、各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出部３３１と、ペデスタルレベル抽出部３３１で抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理した値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力する平均化処理部３３２を備えている。

ペデスタルレベル抽出部３３１は、例えば、減算器３２より入力された各走査線の水平同期信号の立ち上がりエッジから、所定クロック後（例えば、入力された映像信号が、当該立ち上がりエッジからペデスタルレベルを抽出可能な区間となるまでの期間だけ遅延させるクロックで具体例としては２５クロック）に、連続した所定数（例えば４点）の信号レベルを検出し、検出した所定数の信号レベルを平均することでペデスタルレベルＸ（ｎ）を抽出する。

平均化処理部３３２は、補正出力Ｙ（ｎ）、前回の補正出力Ｙ（ｎ−１）、抽出されたペデスタルレベルＸ（ｎ）、重み係数ｋ（０＜ｋ＜１）とするときに、数１で示されるデジタルＩＩＲフィルタで構成され、重み係数が可変設定可能に構成されている。

ＩＩＲフィルタは、入力Ｘ（ｎ）に対して補正出力Ｙ（ｎ）を出力するため、抽出されたペデスタルレベルＸ（ｎ）を重み係数ｋで乗算する第一乗算部３３３と、ＩＩＲフィルタの補正出力であるＹ（ｎ）を記憶しておき１フィールド分の時間だけ遅延させて前回の補正出力Ｙ（ｎ−１）として出力する記憶部３３４と、前回の補正出力Ｙ（ｎ−１）を「１」より重み係数ｋを減算した値「１−ｋ」で乗算する第二乗算部３３５と、第一乗算部３３３の出力ｋＸ（ｎ）と第二乗算部３３５の出力（１−ｋ）Ｙ（ｎ-１）を加算する加算部３３６を備えている。

尚、重み係数ｋは、予め設定された固定値（例えば１／２）であっても、変更可能であってもよい。重み係数の変更は、例えば、入力Ｘ（ｎ）のレベルと予め設定された閾値との差分の絶対値に基づいて実行される。具体的には、当該差分の絶対値が大きい程、入力Ｘ（ｎ）はノイズ等の影響を受けているとして、入力Ｘ（ｎ）の補正出力Ｙ（ｎ）に与える影響を小さくするために重み係数ｋの値を小さくする。

上述したＩＩＲフィルタは、一つのフィールドを構成する水平走査線毎に設けられている。例えば、映像信号処理装置１がＮＴＳＣ方式の地上波放送の映像信号を処理する装置である場合、ＮＴＳＣ方式の地上放送波の１フィールドは２６２．５本の水平走査線で構成されているため、平均化処理部３３２は２６３個のＩＩＲフィルタを備えることになる。

平均化処理部３３２は、入力された水平走査線が現在のフィールドにおける何番目の水平走査線であるかによって、当該水平走査線に基づいて抽出されたペデスタルレベルを何れのＩＩＲフィルタに入力して、基準ペデスタルレベルを算出して出力するかを決定する。

平均化処理部３３２は、上述の決定を行なうため、例えば、新たな水平走査線が入力された場合（例えば水平同期信号の立ち上がりエッジ）にカウントアップし、新たなフィールドに切り替わった場合（例えば垂直同期信号の立ち上がりエッジ）にリセットされるカウンタ３３６と、カウンタ３３６のカウント数と同順番の水平走査線に対応するペデスタルレベルを処理するＩＩＲフィルタのみを、減算器３２と接続させるためのスイッチ回路３３７を備えている。

これによって、各ＩＩＲフィルタには、フィールドにおける特定の順番の水平走査線のみが入力されるので、平均化処理部３３２は、図６に示すように、フィールド間で対応する水平走査線毎の重み平均化処理を実行することができる。

以上説明した各機能ブロックによる映像信号処理は、映像信号処理装置１が搭載されているナビゲーション装置等の操作部をユーザが操作することにより、映像信号処理装置１にアナログ映像信号が入力されることで実行される。その結果、映像信号処理装置１に入力された映像信号は、表示部８に表示される。

また、以上説明した各機能ブロックの処理は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアで実現されてもよい。或は、映像信号処理装置１に搭載されたＣＰＵ、または、映像信号処理装置１を制御するマイクロコンピュータ等に搭載されたＣＰＵがＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを実行することで実現される、つまりソフトウェアで実現されてもよい。

以上説明したとおり、本発明による映像信号処理方法は、アナログ映像信号のペデスタルレベルを補正するペデスタルレベル補正方法であって、各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出ステップと、前記ペデスタルレベル抽出ステップで抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理する平均化処理ステップと、前記平均化処理ステップで重み平均化処理された値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力するペデスタルレベル出力ステップを備えている方法である。

上述した実施形態では、ＩＩＲフィルタが、一つのフィールドを構成する水平走査線毎に設けられている構成について説明したが、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理した値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力することができる構成であれば、このような構成に限らない。

例えば、図７に示すような構成であってもよい。以下に詳述する。平均化処理部３３２は、一つのＩＩＲフィルタで構成されるとともに、記憶部３３４には、各水平走査線について算出された基準ペデスタルレベルが各水平走査線と対応づけられて記憶されるように構成されている。そして、カウンタ３３６から記憶部３３４へ入力されるカウント数と同順番の水平走査線に対応するペデスタルレベルが、記憶部３３４から第二乗算部３３５へ出力されるように構成されている。

このような構成とすることで、ペデスタルレベル補正処理部３３に入力される水平走査線のフィールドでの順番に対応する基準ペデスタルレベルが、記憶部３３４から第二乗算部３３５へ出力される。

ペデスタルレベル補正処理部３３は、各フィールドで各水平走査線のペデスタルレベルを参照し、複数のフィールドにおいてペデスタルレベルが同じ傾向で変化していると判定した場合にのみ、基準ペデスタルレベルの算出処理を実行することが好ましい。それは、以下の理由による。

動きの遅い物体等の映像の場合、複数のフィールドにおいて各水平走査線が同じ傾向で変化するため、換言すると、各フィールドでの水平走査線と輝度レベルの変動の相関は殆ど同一であるため、フィールド間の対応する水平走査線のペデスタルレベルの変動は少ない。よって、このような場合には、本発明によるペデスタルレベル補正処理部３３を用いる効果は大きい。

しかし、動きの速い物体等の映像の場合や、ある場面の映像から別場面の映像に切り替わる場合等では、複数のフィールドにおいて各水平走査線が同じ傾向では変化しないため、換言すると、各フィールドでの水平走査線と輝度レベルの変動の相関は異なるため、フィールド間の対応する水平走査線のペデスタルレベルの変動は多い。よって、ペデスタルレベル補正処理部３３で重み平均化処理したペデスタルレベルは、実際のペデスタルレベルの変動に追従できない虞がある。

尚、ペデスタルレベル補正処理部３３によるペデスタルレベルの変化の傾向の判定は以下に例示する方法で実現される。つまり、ペデスタルレベル補正処理部３３は、図８に示すように、連続する所定数（図８では所定数が「２」）のフィールドにおいて対応する水平走査線のペデスタルレベル同士を比較して、全ての水平走査線において最大差分が所定値以下である場合に、ペデスタルレベルが同じ傾向で変化していると判断する。

上述の実施形態では、映像信号処理装置１は、入力したアナログ映像信号をデジタル信号に変換してからペデスタルレベルを抽出、補正する場合について説明したが、入力したアナログ映像信号をデジタル信号に変換することなくペデスタルレベルを抽出、補正してもよい。

上述した実施形態は、本発明を実現する一実施例を説明するものであり、各部の具体的な構成は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、構築するシステムに応じて適宜変更設計することが可能である。

従来のペデスタルレベルの平均化処理の説明図 各水平走査線に対するＤＣレベルの変動の説明図 映像信号処理装置のブロック構成図 ＹＣ分離部のブロック構成図 ペデスタルレベル補正処理部のブロック構成図 本発明によるペデスタルレベルの平均化処理の説明図 別実施形態のペデスタルレベル補正処理部のブロック構成図 ペデスタルレベル補正処理部によるペデスタルレベルの変化の傾向の判定の説明図

符号の説明

１：映像信号処理装置
２：ＡＤ変換部
３：ＹＣ分離部
４：ＲＧＢ変換部
３３：ペデスタルレベル補正処理部
３３１：ペデスタルレベル抽出部
３３２：平均化処理部

Claims (3)

1. アナログ映像信号のペデスタルレベルを補正する映像信号処理装置であって、
   各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出部と、前記ペデスタルレベル抽出部で抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理した値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力する平均化処理部を備えていることを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記平均化処理部は、補正出力Ｙ（ｎ）、前回の補正出力Ｙ（ｎ−１）、抽出されたペデスタルレベルＸ（ｎ）、重み係数ｋ（０＜ｋ＜１）とするときに、
   Ｙ（ｎ）＝（１−ｋ）Ｙ（ｎ−１）＋ｋＸ（ｎ）
   で示されるデジタルＩＩＲフィルタで構成され、重み係数が可変設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. アナログ映像信号のペデスタルレベルを補正する映像信号処理方法であって、
   各水平走査線からペデスタルレベルを抽出するペデスタルレベル抽出ステップと、前記ペデスタルレベル抽出ステップで抽出された現在及び過去の各水平走査線のペデスタルレベルを、フィールド間で対応する水平走査線毎に重み平均化処理する平均化処理ステップと、前記平均化処理ステップで重み平均化処理された値を各水平走査線の基準ペデスタルレベルとして出力するペデスタルレベル出力ステップを備えていることを特徴とする映像信号処理方法。

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