JP2576612B2

JP2576612B2 - 信号変換装置

Info

Publication number: JP2576612B2
Application number: JP63331298A
Authority: JP
Inventors: 友昭打田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH02177785A; US4984077A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は信号変換装置に係り、特にMUSE信号を現行テ
レビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号変換
装置に関するものである。

（従来の技術）高品位テレビジョン信号を帯域圧縮して衛星放送で伝
送可能にするMUSE方式が提案され、実験放送が行われて
いる。

MUSEはmultiple sub−Nyquist sampling encodingの
略であり、NHK（日本放送協会）が開発した方式であ
る。

MUSE方式については、各種文献に記載されているので
（例えば、「NHK技術研究」昭和62年，第32巻，第２号
のp18〜p53「MUSE方式の開発」や日経マグロウヒル社刊
の「日経エレクトロニクス」1987年11月２日号のp189〜
p212「衛星を使うハイビジョン放送の伝送方式MUSE」
等）、ここでは詳細な説明は省略する。

MUSE方式の輝度信号（Ｙ信号）は、送信側では、第５
図（Ａ）に示すように約22MHzの帯域を有する高品位テ
レビ信号（輝度信号）の原信号を48.6MHzのサンプリン
グ周波数でAD変換し、さらにフィールド間，フレーム間
オフセット・サンプリングでサンプリング周波数を16.2
MHzにしてデータ圧縮し、DA変換してアナログ信号に戻
して伝送している。

この信号は、第５図（Ｂ）に示すように、第５図
（Ａ）に示す〜の8.1MHz以上の高域成分が8.1MHz帯
域内に折返し、ベースバンド帯域幅を8.1MHzに圧縮処理
しているものである。

この帯域圧縮されたMUSE信号を受信，復調するのが、
MUSEデコーダ（受信機）である。

しかし、MUSEデコーダは、周知の様に非常に大規模な
回路及びアスペクト比16:9の特殊なブラウン管を必要と
し、非常に高価である。

そこで、走査線1125本のMUSE信号を走査線525本の現
行テレビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号
変換装置（ダウンコンバータ）が考えられている。

第６図は従来の信号変換装置を示すブロック図であ
る。

第６図において、入力端子１へ入来するMUSE信号は、
約8.1MHz以下の周波数を通過させる低域通過フィルタ２
を介して、AD変換器３へ供給され、16.2MHzのクロック
信号で、再サンプリングされてデジタル信号となる。

前記AD変換器３の出力信号は、ディエンファシス回路
４へ供給され、ディエンファシス処理をされると共に、
コントロール信号分離回路５へ供給され、コントロール
信号が分離される。

前記ディエンファシス回路４の出力信号は、フィール
ド内内挿回路６へ供給され、動画部分，静止画部分に拘
らず全て現フィールド内のサンプル点から内挿処理をさ
れている。

第７図は画素配列を示す図である。

MUSE信号の画素は、第７図に示すように、現フィール
ドの画素○と１フレーム前の画素●が、フレーム間でオ
フセットした状態にあり、フレーム毎に画素○と画素●
が交代している。

従って、フィールド内内挿処理は、この第７図に示す
画素●のサンプリングしていない点（内挿点）のデータ
を、周辺の画素○のサンプリングしてある点（標本点）
のデータから作成し、内挿している。

なお、ここでコントロール信号分離回路５より供給さ
れるコントロール信号中のサブサンプル位相データによ
り、標本点と内挿点の識別が行われている。

前記フィールド内内挿回路６の出力信号は、走査線変
換回路７へ供給されている。

走査線変換回路７は、フレーム周波数（30Hz）はその
ままで、例えばメモリへの書き込み，読み出しの制御に
より、１フレーム当り1125本の走査線の信号を、１フレ
ーム当り525本の走査線の信号に変換している。

前記走査線変換回路７の出力信号は、TCIデコード回
路８へ供給されている。

MUSE信号における色信号（Ｃ信号）は、輝度信号（Ｙ
信号）に対して1/4に時間圧縮して時分割多重するTCI
（Time Compressed Integration）と呼ばれる信号形式
で伝送されている。

TCIデコード回路８は、Ｃ信号を４倍に時間伸長し、
さらに２つの色差信号にして、Ｙ信号と共に出力してい
る。

前記TCIデコード回路８の出力信号は、DA変換器９へ
供給され、アナログ信号となる。

DA変換器９の出力信号は、低域通過フィルタ10を介し
て逆マトリックス回路11へ供給されている。

逆マトリックス回路11は、R,G,Bの３原色信号に変換
された１フレーム当り525本の走査線の出力信号を出力
端子12へ供給している。

又、第８図は、従来のMUSEデコーダの一部を示すブロ
ック図である。

これは、前記文献、「NHK技術研究」昭和62年，第32
巻，第２号「MUSE方式の開発」における3.6図の内挿処
理に関連する一部を、本願の第６図に対応させた形で抜
き出したものである。この動作は、前記文献等で周知で
あるので、簡単に説明する。

ディエンファシス回路の出力信号は、フィールド内内
挿回路６及びフレーム間内挿回路14へ供給されている。
フレーム間内挿回路14は、入力信号をフレーム間内挿
し、低域通過フィルタ31へ供給している。

低域通過フィルタ31は、約12MHz以下の周波数成分を
通過させ、サンプリング周波数変換回路32へ供給してい
る。サンプリング周波数変換回路32は、サンプリング周
波数を32.4MHzから24.3MHzに変換し、フィールド間内挿
回路33へ供給している。

フィールド間内挿回路33は、入力信号をフィールド間
内挿し、サンプリング周波数が48.6MHzになった出力信
号を、混合回路16へ供給している。これらフレーム間内
挿回路14からフィールド間内挿回路33までは、静止画系
処理回路である。

一方、フィールド内内挿回路６は、入力信号をフィー
ルド内内挿し、サンプリング周波数変換回路35へ供給し
ている。サンプリング周波数変換回路35は、サンプリン
グ周波数を32.4MHzから48.6MHzに変換し、混合回路16へ
供給している。これらフィールド内内挿回路６及びサン
プリング周波数変換回路35は、動画系処理回路である。

混合回路16は、動き検出回路より供給される動き量に
応じて、入力される２信号、即ち、静止画系処理の信号
と動画系処理の信号の混合割合を制御して、TCIデコー
ド処理回路へ供給している。

第７図に示す従来の信号変換装置では、内挿処理が、
フィールド内内挿のみの簡略処理であったが、第８図に
示す従来のMUSEデコーダでは、その他にフレーム間，フ
ィールド間内挿も行い、完全な内挿処理をしている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前記説明の従来の信号変換装置は、構成は簡
単であるが、内挿処理がフィールド内内挿のみであるた
め、第７図に示すように画素○（又は画素●）のみによ
る粗い標本点であり、静止画部分に折り返し歪が多く発
生するという問題点があった。

又、第８図で説明した従来のMUSEデコーダは、完全な
内挿処理をしているので、第７図のように静止画部分に
折り返し歪が発生するという問題はないが、フィールド
間内挿回路33があり、このため混合回路16へ入力する信
号のサンプリング周波数を一致させるために、サンプリ
ング周波数変換回路32,35が必要となり、回路構成が非
常に大規模となってしまい、コストが高くなるという問
題点があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、静止画
部分の折り返し成分による妨害が除去されて画質が良好
となり、しかも簡単な回路構成で実現できる信号変換装
置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）以上の目的を達成するためのに、高品位テレビジョン
信号を帯域圧縮したMUSE信号を受信，復調して現行テレ
ビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号変換装
置において、前記MUSE信号をクロック信号により再サン
プリングするAD変換器と、前記AD変換器の出力信号をデ
ィエンファシス処理するディエンファシス回路と、前記
ディエンファシス回路の出力信号を１フレーム又は２フ
レームだけ遅延させるフレームメモリと、前記ディエン
ファシス回路の出力信号をフィールド内内挿して動画系
処理をするフィールド内内挿回路と、前記ディエンファ
シス回路の出力信号をフレーム間内挿して静止画系処理
をするフレーム間内挿回路と、前記フレーム間内挿回路
の出力信号から1125TV本近傍の垂直周波数成分を除去す
る垂直低域通過フィルタと、前記フィールド内内挿回路
の出力信号及び垂直低域通過フィルタの出力信号の２信
号を混合処理する混合回路と、前記混合回路の出力信号
である走査線1125本の信号を現行テレビジョン方式の走
査線の信号に変換する走査線変換回路と、前記ディエン
ファシス回路の出力信号と前記フレームメモリの出力信
号より１フレーム又は２フレーム間の差信号を得て、絶
対値化することにより動き量を検出し、この動き量に応
じて前記混合回路における前記２信号の混合割合を制御
する動き検出回路とを有して構成したことを特徴とする
信号変換装置を提供するものである。

（実施例）第１図は本発明の信号変換装置の実施例を示すブロッ
ク図である。第６図と同一部分は同一符号を付して示
す。

第１図において、前記ディエンファシス回路４の出力
信号は、フレームメモリ13へ供給されている。

フレームメモリ13は、入力信号を１フレーム及び２フ
レームだけ記憶する動作をするので、その出力信号は入
力信号を１フレーム及び２フレームだけ遅延した信号と
なり、１フレームだけ遅延した信号をフレーム間内挿回
路14へ供給し、１フレーム又は２フレームだけ遅延した
信号を動き検出回路17へ供給している。

前記ディエンファシス回路４の出力信号とフレームメ
モリ13の出力信号は、それぞれフレーム間内挿回路14へ
供給されている。

前記フレーム間内挿回路14は、現フィールドの信号と
１フレーム前の信号の間でフレーム間内挿処理を行な
い、サンプリングしていない点（内挿点）のデータを、
１フレーム前のサンプリングしてある点（標本点）のデ
ータから作成し、内挿する静止画系の処理をしている。

従って、フレーム間オフセットした粗いサンプル点と
なっていた事による画質の劣化は、上記内挿によりサン
プル点密度が細かくなり解決される。そして、フレーム
間オフセットによる折り返し成分は除去され、画質が向
上する。

しかし、周知の様に、MUSE信号は、フィールド間でも
オフセットサンプリングされており、このための折り返
し成分が未だ残っている。

この折り返し成分は、前記資料「NHK技術研究」昭和6
2年，第32巻，第２号のp18〜p53「MUSE方式の開発」中
の第3.9図等で詳細に記されているので省略するが、12
〜22MHz帯域の成分が折り返ったものである。

そして、この成分は、垂直周波数をインターレースの
ことを考えずにテレビジョンフレームを1125本とみなし
て表現した1125TV本及びその近傍を阻止する垂直低域通
過フィルタによって除去できる。

前記フレーム間内挿回路14の出力信号は、垂直低域通
過フィルタ15へ供給されている。

前記垂直低域通過フィルタ15は、1125TV本の垂直周波
数成分を除去して、フィールド間オフセットによる折り
返し成分を除去している。

又、フレーム間内挿処理において、現フィールドのサ
ンプル点判別は、コントロール信号分離回路５で検出さ
れたサブサンプル位相データによって行われている。

次に、静止している画像がパンニング等で平行移動し
た場合におけるフレーム間内挿処理は、以下の様に動作
している。

即ち、この場合には、１フレーム間の画像は平行移動
によって位置ズレが生じており、そのままではフレーム
間内挿はできない。

よって、コントロール信号分離回路５において、送信
側より伝送される動きベクトルデータを抽出し、この動
きベクトル量に応じて、フレームメモリ13の読み出しタ
イミングを制御することにより、フレーム間の位置ズレ
を無くした後に、フレーム間内挿処理を行っている。

一方、フィールド内内挿回路６は、第６図に示す従来
例と同じく動画系の処理をしている。

動画系の処理をされた前記フィールド内内挿回路６の
出力信号と、静止画系処理をされた前記垂直低域通過フ
ィルタ15の出力信号の２信号は、それぞれ混合回路16へ
供給され、混合処理されている。

混合回路16の出力信号は、走査線変換回路７へ供給さ
れている。

又、前記ディエンファシス回路４の出力信号とフレー
ムメモリ13の出力信号は、それぞれ動き検出回路17中の
減算器18へ供給されている。

動き検出回路17は、減算器18,低域通過フィルタ19及
び絶対値回路20により構成されており、以下その動作を
説明する。

減算器18は、フレーム間の差信号を取り出している。

このフレーム間の差信号は、低域通過フィルタ19へ供
給されている。

低域通過フィルタ19は、4MHz以下の周波数成分を通過
させる低域通過フィルタである。

即ち、第５図（Ｂ）より明らかな様に、折り返し成分
は4MHz以下には存在しないので、動き検出が折り返し成
分によって誤動作するのを、低域通過フィルタ19によっ
て防止できる。

前記低域通過フィルタ19の出力信号は、絶対値回路20
へ供給され、信号の絶対値が得られ、動き量が検出され
ている。

前記絶対値回路20の出力信号である動き量は、前記混
合回路16へ供給され、この動き量に応じて前記混合回路
16における前記２信号の混合割合を制御する様に動作し
ている。

即ち、動き量が所定レベル以下の場合には、動き量に
応じた混合となり、所定レベル以上の場合には、動画系
処理の信号のみが出力される様にしている。

以上で説明した動き検出は、１フレーム間の差分によ
る検出であるが、２フレーム間の差分によって検出する
ことも可能であり、公知の技術である。この場合、第７
図に示すように、２フレーム間のデータは同一位置の画
素関係（第７図で○印間又は●印間）になるため、折り
返し成分が発生しない。

このため、１フレーム間の差分の場合のような低域通
過フィルタは不必要となり、空間周波数で広帯域の検出
が可能である。しかし、時間方向の間隔が長くなるた
め、15Hz及びその近傍の周波数の動きに対しては、１フ
レーム間の差分による検出は可能であるが、２フレーム
間の差分では検出できない等の欠点も有している。

一方、１フレーム間の差分による検出では、低域通過
フィルタにより減衰する水平高域成分が検出できない欠
点がある。MUSEデコーダでは、両方の欠点を補うため
に、１フレーム間の差分による検出と２フレーム間の差
分による検出を併用している。

従って、動き検出回路17は、１フレーム間の差分によ
る検出,2フレーム間の差分による検出，両者の併用によ
る検出のいずれでも構成できる。

第２図は第１図における垂直低域通過フィルタの内部
構成を示す図、第３図は第２図の動作を説明するための
画素配列を示す図であり、併せて説明する。

第２図において、第１図のフレーム間内挿回路14の出
力信号である現ラインの信号l₀は、入力端子21を介して
遅延器22へ供給されている。

遅延器22は、入力信号を562ラインだけ遅延して562ラ
イン前の信号l₅₆₂が得られる。

この562ライン前の信号l₅₆₂は、遅延器23へ供給され
ている。

遅延器23は、入力信号を１ラインだけ遅延して、l₀に
対して563ライン前の信号l₅₆₃が得られる。

この信号l₅₆₂とl₅₆₃は、それぞれ加算器24へ供給され
て加算され、さらに1/2にされて出力されている。

この加算器24の出力信号と、現ラインの信号l₀は、そ
れぞれ加算器25へ供給されて加算され、さらに1/2にさ
れて信号ｌとなり、出力端子26より出力されている。

よって、この信号ｌは、以下の様な式で表わされる。

ｌ＝l₀/2＋l₅₆₂/4＋l₅₆₃/4 上式の如き処理を行うことにより、1125TV本近傍の垂
直周波数成分が除去され、垂直低域通過フィルタとして
動作することとなる。

又、第４図は第１図における動き検出回路の他の実施
例を示す図である。

第１図に示す動き検出回路17に比べて、更に高性能と
なり、検出ミスが軽減されるものであり、同一部分は同
一符号を付して示し、相違する部分のみの動作を説明す
る。

第４図において、絶対値回路20の出力信号である現ラ
インの動き量η₀は、遅延器27へ供給されている。

遅延器27は、入力信号を562ラインだけ遅延して562ラ
イン前の動き量η₅₆₂が得られる。

この562ライン前の動き量η₅₆₂は、遅延器28へ供給さ
れている。

遅延器28は、入力信号を１ラインだけ遅延して、η₀
に対して563ライン前の動き量η₅₆₃が得られる。

これら３個の動き量η₀，η₅₆₂とη₅₆₃は、それぞれ
最大値選択回路29へ供給されて、３個のうち最大の動き
量が選択されて、第１図における混合回路16へ出力され
ている。

第４図に示した動き検出回路の特徴は、第１図におけ
る静止画系処理での垂直低域通過フィルタ15がフィール
ド間の処理を行っているため、動き検出回路においても
従来のフレーム間の動き検出に加えてフィールド間の動
き検出も行う様にしたものである。

この結果、第１図に示す動き検出回路では、実際に動
いているにもかかわらず、動き検出をしないという検出
ミスが発生していたが、第４図に示す動き検出回路は、
この検出ミスが無くなる。

この正確な動き量に応じて、混合回路16における動画
系の処理をされた信号と、静止画系の処理をされた信号
の２信号の混合割合が正しく制御されることとなる。

又、第７図に示す本願の信号変換装置は、第８図で説
明した従来のMUSEデコーダに比べて、フィールド間内挿
処理を、簡単な垂直低域通過フィルタ15で代用してい
る。

さらに、サンプリング周波数を変換する必要が無く、
全て32.4MHzで処理でき、第８図のサンプリング周波数
変換回路32,35に相当する回路が必要が無い。

これらにより、従来のMUSEデコーダに比べて、回路構
成が非常に小さくて済み、コストが安くなり、しかも性
能面で、折り返し歪のない画像が得られる。

（発明の効果）本発明の信号変換装置は以上のような構成からなるも
のであり、静止画部分の折り返し成分による妨害が除去
されて画質が良好となり、しかも、フィールド間内挿処
理を簡単な垂直低域通過フィルタ15で代用し、サンプリ
ング周波数変換回路を必要とせず、全て32.4MHzで処理
でき、回路構成が非常に小さくて済み、コストが安くな
る等実用上優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号変換装置の実施例を示すブロック
図、第２図は第１図における垂直低域通過フィルタの内
部構成を示す図、第３図は第２図の動作を説明するため
の画素配列を示す図、第４図は第１図における動き検出
回路の他の実施例を示す図、第５図はMUSE伝送方式の信
号の周波数スペクトラム特性を示す図、第６図は従来の
信号変換装置を示すブロック図、第７図は画素配列を示
す図、第８図は従来のMUSEデコーダの一部を示すブロッ
ク図である。 1,21…入力端子、2,10,19…低域通過フィルタ、３…AD
変換器、４…ディエンファシス回路、５…コントロール
信号分離回路、６…フィールド内内挿回路、７…走査線
変換回路、８…TCIデコード回路、９…DA変換器、11…
逆マトリックス回路、12,26…出力端子、13…フレーム
メモリ、14…フレーム間内挿処理回路、15…垂直低域通
過フィルタ、16…混合回路、17…動き検出回路、18…減
算器、20…絶対値回路、22,23,27,28…遅延器、24,25…
加算器、29…最大値選択回路、l,l₀，l₅₆₂，l₅₆₃…信
号、η₀，η₅₆₂，η₅₆₃…動き量。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高品位テレビジョン信号を帯域圧縮したMU
SE信号を受信，復調して現行テレビジョン受像機で受信
可能な信号に変換する信号変換装置において、前記MUSE
信号をクロック信号により再サンプリングするAD変換器
と、前記AD変換器の出力信号をディエンファシス処理するデ
ィエンファシス回路と、前記ディエンファシス回路の出力信号を１フレーム又は
２フレームだけ遅延させるフレームメモリと、前記ディエンファシス回路の出力信号をフィールド内内
挿して動画系処理をするフィールド内内挿回路と、前記ディエンファシス回路の出力信号をフレーム間内挿
して静止画系処理をするフレーム間内挿回路と、前記フレーム間内挿回路の出力信号から1125TV本近傍の
垂直周波数成分を除去する垂直低域通過フィルタと、前記フィールド内内挿回路の出力信号及び垂直低域通過
フィルタの出力信号の２信号を混合処理する混合回路
と、前記混合回路の出力信号である走査線1125本の信号を現
行テレビジョン方式の走査線の信号に変換する走査線変
換回路と、前記ディエンファシス回路の出力信号と前記フレームメ
モリの出力信号より１フレーム又は２フレーム間の差信
号を得て、絶対値化することにより動き量を検出し、こ
の動き量に応じて前記混合回路における前記２信号の混
合割合を制御する動き検出回路とを有して構成したこと
を特徴とする信号変換装置。