JP2589548B2

JP2589548B2 - 複合映像信号のｙ／ｃ分離装置

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Publication number: JP2589548B2
Application number: JP63158052A
Authority: JP
Inventors: 秀行林
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JPH029287A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、NTSCカラー・テレビジョン方式の複合映
像信号を輝度信号と搬送色信号とに分離するY/C分離装
置に関する。

従来の技術 NTSC方式の複合映像信号から輝度信号と搬送色信号と
を分離する現在のY/C分離回路は、周波数フィルタまた
はくし型フィルタによっている。しかし搬送色信号の周
波数帯域と輝度信号の周波数帯域とが一部重なっている
ので、上記のアナログフィルタによる分離方式では、完
全なY/C分離ができず、クロスカラー・ドットクロール
妨害があり、画質低下が避けられなかった。

最近、高品質、高精細な画像に対する要求が増大し、
一方半導体技術の進歩によりコストが低下したことか
ら、ディジタル信号処理技術を適用することで上記問題
を実用的に解決する見込みが大きくなった。

そこで１つのフレーム・メモリを用い、ディジタル変
換された入力複合映像信号をこのフレーム・メモリに入
れて１フレーム遅延させ、遅延された複合映像信号と入
力複合映像信号とのフレーム間相関を利用してY/C分離
することが考えられている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のディジタルY/C分離装置は、映
像信号が静止画を表わすものであれば信号のフレーム間
相関が強いので適切に動作するが、一般に画像には動き
があり、動きがあるとフレーム間相関が弱くなるのでY/
C分離に不充分さが残る。一方また、複合映像信号の処
理回路にはS/N改善を図るためのいわゆるノイズ・リデ
ューサといわれるノイズ低減回路があり、このノイズ低
減回路もフレーム・メモリを用いてディジタル的に構築
する試みが行なわれている。

特開昭62−71391号「テレビジョン受像機」には、２
フレーム間差信号及び少なくとも１つの１フレーム間差
信号を入力とし、画像における動きの程度を検出する動
き検出手段及びライン間Y/C分離手段及びフレーム間Y/C
分離手段の出力を動きに応じて適宜選択する選択手段と
を備えたY/C分離装置が開示されている。

このものは、画面上で細線が移動するような動きの検
出漏れを防止するため、２フレーム間差信号以外にも、
互いに１ラインだけずれた一対の１フレーム間差信号を
用いて動き検出するようにしているが、フレーム間差信
号には動き成分の外に色成分が含まれるため、一対の１
フレーム間差信号どうしを加算した上で低減濾波して動
き成分だけを抽出するといった対策を取る必要があり、
動き検出回路の構成が複雑であった。また、画像の動き
に応じてライン間Y/C分離手段及びフレーム間Y/C分離手
段の出力を選択するといっても、この場合の選択は、M0
モードと呼ぶ静止画像とM1モードと呼ぶ静止画像とM2モ
ードと呼ぶ動画像とで、分離形態を定型的に異ならしめ
るだけであり、３種類のモードに応じた選択肢しか許さ
れないものであった。すなわち、例えば色信号Ｃについ
て見たときに、走査線番号ｎを添え字に付した走査線信
号Xnについて、 M0モードでは、Ｃ＝X₀/2−（X_-525＋X₅₂₆）/4 M1モードでは、Ｃ＝X₀/2−（X_-263＋X₂₆₂）/4 M2モードでは、Ｃ＝X₀/2−（X_-1＋X₁）/4 というように、静止画に対しては現走査線とその１フレ
ーム前後の走査線の混合（M0モード）か又は現走査線と
１フィールド前後の走査線との混合（M1モード）による
Y/C分離と、動画に対して現走査線とその１ライン前後
の走査線との混合（M2モード）によるY/C分離の計３パ
ターンに限定されるものであった。従って、画像の動き
の程度をいくら厳密に数値化しようとも、結局は３種類
の画像パターンに対応した定型的なY/C分離に帰結して
しまうものであり、動き係数を用いた重み付け加算のよ
うなきめ細かなY/C分離ではなく、きわめて大雑把なY/C
分離しか行えないものであった。

また、特開昭62−72290号「高画質テレビジョンY/C分
離装置」には、２フレーム間差信号を用いたノイズ低減
手段を備えたY/C分離装置が開示されている。

このものは、ノイズ低減装置とY/C分離回路のフレー
ム・メモリを共用し、クロスカラーやドットクロールの
少ないY/C分離を行うことを目的とするものであり、帰
線ループに挿入していたクロマインバータを不要とする
ため、クロマインバータに代えてフレーム・メモリを用
い、２フレームで同相となる搬送色信号について２フレ
ーム間差信号を巡回加算してノイズ低減するに過ぎない
ものであった。また、２フレーム間差信号に乗算する係
数Ｋと原信号に乗算する係数１−Ｋは、動き適応補償を
受けておらず、またY/C分離回路についてもフレーム間Y
/C分離手段だけで構成されており、画像の動きの程度に
応じてフレーム間Y/C分離出力とライン間Y/C分離出力と
を重み付け加算する動き適応型の構成とはなっていない
ために、動きの激しい画像についてはY/C分離精度が落
ちるといった課題を抱えるものであった。

さらにまた、特開昭62−290268号「雑音除去装置」に
は、巡回型雑音低減係数をノイズ成分の多寡に応じて制
御するフレーム巡回形ノイズ除去回路が開示されてい
る。

しかしながら、この雑音低減装置の実施例は、フレー
ム差信号を少なくとも２以上の周波数領域に分割し、各
々の周波数領域でノイズ成分を抽出し、それぞれに適当
な係数を対応付けて入力テレビジョン信号に含まれるノ
イズを抑圧するものであり、周波数領域で一様でないノ
イズ成分の除去することを目的としたものである。ま
た、そのノイズ低減原理は、動き適応型ではなくノイズ
適応型になっており、フレーム差信号入力テレビジョン
信号の垂直帰線期間におけるノイズの大きさを閾値判別
して動き係数を形成しているため、周波数領域で一様で
ないノイズ成分を除去するのにノイズ抽出期間を垂直帰
線期間に限定するという矛盾は否めないものであった。
また、従来例として記載された雑音低減装置は、映像信
号成分に重畳するノイズ成分と動き成分が複合されたフ
レーム差信号を閾値判別して動き係数を可変する構成に
なっているが、１系統のフレーム差信号だけをただ単に
閾値判別する程度では、動き成分を可能な限り温存して
ノイズ成分だけを除去するといった高度の動き適応型ノ
イズ低減処理を望めないことは明らかであった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであ
り、Y/C分離のためのフレーム・メモリとノイズ低減の
ためのフレーム・メモリとを共用化するとともに、画像
の動き検出のためにも上記フレーム・メモリを利用し、
輝度分離用動き係数K_Yと色分離用動き係数K_Cとノイズ低
減用動き係数K_Nの３つの動き係数を活用し、きめ細かな
Y/C分離を行う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上記目的を達成するため、本発明は、第１および第２
のフィールド・メモリが相互に縦続接続されることによ
り構成され、入力複合映像信号を１フレーム分遅延させ
る第１フレーム・メモリと、第３および第４のフィール
ド・メモリが相互に縦続接続されることにより構成さ
れ、第１フレーム・メモリに縦続接続された第２フレー
ム・メモリと、入力複合映像信号と第２のフレーム・メ
モリの出力複合映像信号との差をとり、２フレーム間差
信号を出力する第１の減算手段と、前記第１フレーム・
メモリの第１フィールド・メモリの出力複合映像信号と
前記第２フレーム・メモリの第３フィールド・メモリの
出力複合映像信号との差をとり、１フィールド前の１フ
レーム間差信号を出力する第２の減算手段と、前記２フ
レーム間差信号と前記１フィールド前の１フレーム間差
信号をそれぞれ閾値判別し、判別結果を総合して前記複
合映像信号に含まれる輝度信号に表れる画像の動きの程
度を示す係数K_Yを検出する輝度分離用動き係数検出手段
と、前記２フレーム間差信号を閾値判別し、前記複合映
像信号に含まれる搬送色信号に表れる画像の動きの程度
を示す係数K_Cを検出する色分離用動き係数検出手段と、
前記２フレーム間差信号と前記１フィールド前の１フレ
ーム間差信号のうち値の大きな方の信号を閾値判別し、
前記複合映像信号に表れる動きの程度を示す係数K_Nを検
出するノイズ低減用動き係数検出手段と、前記２フレー
ム間差信号に前記係数K_Nを乗じて入力複合映像信号から
巡回的に減算するノイズ低減手段と、前記入力複合映像
信号とそれに隣接するラインの複合映像信号とを用いて
輝度信号と搬送色信号とを分離するライン間Y/C分離手
段と、前記入力複合映像信号と前記第１フレーム・メモ
リの出力複合映像信号とを用いて輝度信号と搬送色信号
とを分離するフレーム間Y/C分離手段と、前記ライン間Y
/C分離手段により分離された輝度信号と前記フレーム間
Y/C分離手段により分離された輝度信号とを、前記係数K
_Yと係数（１−K_Y）の比をもって重み付け加算するとと
もに、前記ライン間Y/C分離手段により分離された搬送
色信号と前記フレーム間Y/C分離手段により分離された
搬送色信号とを、前記係数K_Cと係数（１−K_C）の比をも
って重み付け加算し、最終的なY/C分離出力を得る混合
切換手段とを具備することを特徴とするものである。

作用本発明によれば、動き係数検出手段は、輝度分離用と
色分離用とノイズ低減用とでそれぞれに最適な検出方法
を用いるようにしており、輝度分離用には、１フィール
ド前の１フレーム間差信号および２フレーム間差信号の
それぞれを閾値判別したものを総合して検出し、また色
信号用には、１フレーム間で位相が反転しているので２
フレーム間であれば同相になることに着目し、２フレー
ム間差信号のみを閾値判別して検出する。ノイズ低減用
には、複合映像信号に含まれるノイズ成分にはフレーム
間相関がないことに着目し、２フレーム間差信号と前記
１フィールド前の１フレーム間差信号のうち値の大きな
方の信号を閾値判別して検出する。

画像に動きがある場合には２フレーム間差信号中にノ
イズ成分のみならず動きを表わす信号成分も含まれるた
め、ノイズ低減は、２フレーム間差信号に前記係数K_Nを
乗じて入力複合映像信号から巡回的に減算することによ
り行い、検出された動きの程度に応じて入力複合映像信
号から減算されるべき２フレーム間差信号のレベルを変
化させる。

ライン間Y/C分離手段とフレーム間Y/C分離手段とが設
けられている。動きが無いかまたは少ない画像の場合に
は映像信号の相関はライン間よりもフレーム間の方が強
く、その逆に動きの多い画像の場合には、動きが激しけ
れば激しいほど映像信号のフレーム間相関は弱くなり、
ライン間の相関の方が相対的に強くなるため、ライン間
Y/C分離結果とフレーム間Y/C分離結果とを、動き係数
K_Y,K_Cによる重み付け加算により混合することで、最終
的な輝度信号と搬送色信号を得る。

実施例の説明 NTSC複合映像信号は、輝度信号Ｙと搬送色信号Ｃの多
重信号である。第１図に示すように輝度信号Ｙは、０〜
4.2MHz程度の周波数帯域をもつ。搬送色信号Ｃは周波数
fsc（3.579545MHz）が同じで位相が90゜異なる色副搬送
波を２つの色差信号によって平衡変調した信号であり、
周波数fscを中心として高域側約0.5MHz,低減側約1.5MHz
の周波数帯域を有する。Y/C分離装置は、NTSC複合映像
信号において輝度信号Ｙと搬送色信号（以下、単に色信
号という）Ｃとを分離するものである。したがって、こ
のY/C分離装置の入力信号はNTSC複合映像信号、出力信
号は輝度信号Ｙと色信号Ｃである。

ここで述べるY/C分離装置は、ディジタル信号処理回
路である。NTSC複合映像信号は、A/D変換器でたとえば
８ビットのディジタル信号に変換されてY/C分離装置に
与えられる。A/D変換器のクロック信号は、水平同期信
号またはカラーバースト信号をPLLロックした上記色副
搬送波の周波数fscの４倍の周波数4fscをもち、入力映
像信号はこの周波数4fscでサンプリングされディジタル
信号に変換される。したがってディジタルY/C分離装置
は、基本的に周波数4fscのクロック信号に同期して動作
する。このクロック信号の１周期Td＝1/4fscを用いる
と、第２図に示したように、１フィールドにおける１水
平走査期間は1H＝910Td、１垂直走査期間は1V＝262.5H
である。

第３図は、Y/C分離装置の基本構成を示すものであ
る。Y/C分離は輝度信号がフレーム間またはライン間
（隣接する水平走査ライン間）で相関が強いことを利用
している。動きのない画像（これを静止画という）の場
合には輝度信号の相関はライン間よりもフレーム間の方
が強い。他方、動きのある画像（これを動画という）の
場合には、動きが激しければ激しいほど輝度信号のフレ
ーム間相関は弱くなる。したがって、動きが激しい場合
には輝度信号の相関はフレーム間よりもライン間の方が
相対的に強くなる。

画像における動きに関連する色信号のライン間相関と
フレーム間相関の強弱についても同じようなことが言え
るが、色信号の方が相関の強さの変動は輝度信号に比較
すると小さい。

画像における動きは、ある画素におけるある時点の映
像信号とその時点よりも１フレーム前または２フレーム
前の同一画素における映像信号との差（この差を表わす
信号を１フレーム間差信号、または２フレーム間差信号
という）をとることにより検出される。一般に動きが比
較的ゆるやかな場合には１フレーム間差信号や２フレー
ム間差信号のレベルは小さく、動きが激しくなると、そ
れにつれて１フレーム間差信号や２フレーム間差信号の
レベルも大きくなる。

一方、映像信号に含まれるノイズ成分はフレーム間相
関性が無い。そこで２フレーム間差信号に１より小さい
適当な係数を掛けたのちそれを原映像信号から減算すれ
ばノイズの低減を図ることができる。ただし、色信号Ｃ
はフレーム間で位相が180゜反転しているので、１フレ
ーム間差信号中には色信号Ｃが残り、好ましくなく、２
フレーム間差信号を原映像信号から減算する訳である。

しかしながら、画像に動きがある場合には２フレーム
間差信号には動きに基づく差信号成分が現われる。そこ
で動き検出に応じて上記の係数を制御し、場合によって
は係数を０としてノイズ低減動作を行なわないようにす
る必要がある。

第３図において、フレーム間Y/C分離のための１フレ
ーム遅れた信号を得るため、かつまたノイズ低減動作に
用いる２フレーム間差信号を得るため、さらに動き検出
のための１フレーム間差信号および２フレーム間差信号
を得るため、２つのフレーム・メモリ10,20が設けら
れ、縦続接続されている。第１フレーム・メモリ10は、
第１フィールド・メモリ15と第２フィールド・メモリ16
とが縦続接続されている。同様に、第２フレーム・メモ
リ20は、第３フィールド・メモリ23と第４フィールド・
メモリ24とが縦続接続されて構成される。これらのメモ
リのさらに詳しい構成は後述する。

NTSC複合映像信号の入力端子と第１のフレーム・メモ
リ10との間には、ノイズ低減回路60が接続されている。
入力複合映像信号は、ライン間Y/C分離回路30、フレー
ム間Y/C分離回路40、ノイズ低減回路60および動き検出
回路80に与えられる。フレーム間Y/C分離のために第１
のフレーム・メモリ10の出力信号がフレーム間Y/C分離
回路40に与えられる。ノイズ低減回路60には、第２フレ
ーム・メモリ20の出力信号が与えられる。さらに、動き
検出のため、第１、第２、第３および第４フィールド・
メモリ15,16,23,24の出力信号が動き検出回路80に入力
する。

動き検出回路80は、１フレーム間差信号および２フレ
ーム間差信号に基づいて画像における動きを検出し、動
きの程度をそれぞれ表わす３種類の係数K_N,K_Y,K_Cを発生
する。係数K_Nは、上述した２フレーム間差信号に乗ずべ
き係数としてノイズ低減回路60に与えられ、他の係数
K_Y,K_Cは、混合切換回路50に与えられる。

上述のように輝度信号のライン間相関及びフレーム間
相関の強さは、画像の動きに応じて変わる。ライン間Y/
C分離回路30から得られる輝度信号YLとフレーム間Y/C分
離回路40から得られる輝度信号YFとを、動き検出回路80
から与えられる動きの程度を表わす係数K_Yに応じた割合
で混合または切換えて最終的な輝度信号Ｙを作成するの
が、混合切換回路50である。この混合切換回路50はま
た、色信号についても同じように、ライン間Y/C分離回
路30の出力色信号CLとフレーム間Y/C分離回路40の出力
色信号CFとを、動き検出回路80から与えられる係数K_Cに
応じた割合で混合または切換えて最終的な色信号Ｃを作
成して出力する。

第３図に示す構成の一部を、より詳しく示したのが第
４図である。NTSC複合映像信号の入力端子とノイズ低減
回路60との間に、１水平走査ライン分の複合映像信号デ
ータを記憶するライン・メモリ31が設けられている。ラ
イン・メモリ31は、入力信号を１水平走査期間Ｈ遅延さ
せて出力する。第１フレーム・メモリ10における第１フ
ィールド・メモリ15は、ライン・メモリ11と、261水平
ライン分の映像信号データを記憶する261Hメモリ12と、
ライン・メモリ13とが縦続接続されることにより構成さ
れる。第２フィールド・メモリ16は、入力映像信号デー
タを262H遅延させて出力する。２つのライン・メモリ31
と11の間に、ノイズ低減回路60の減算回路61が接続され
ている。これらのライン・メモリ31,11はライン間Y/C分
離のためのものであり、回路30の一部をなしている。第
２フレーム・メモリ20の第３フィールド・メモリ23は、
262Hのフィールド・メモリ21とライン・メモリ22が縦続
接続されることにより構成され、第４フィールド・メモ
リ24は、262Hのフィールド・メモリである。

ライン間Y/C分離回路30には、入力複合映像信号（こ
れをL₂とする）と、ライン・メモリ31の出力信号（これ
をL₀とする）と、ライン・メモリ11の出力信号（これを
L₁とする）とが入力する。信号L₀が基準であり、信号L₁
は１ライン前の、信号L₂は１ライン後の信号である。信
号L₂は係数器32でそのレベルが1/4倍され（信号L₂/
4）、信号L₀は係数器33で1/2倍され（信号L₂/4）、信号
L₀は係数器33で1/2倍され（信号L₀/2）、信号L₁は係数
器34で1/4倍される（信号L₁/4）。そして、減算回路35
において信号L₀/2からL₂/4とL₁/4が減算される。この減
算演算により、輝度信号のライン間相関の程度に応じて
輝度信号が相殺される。たとえば、信号L₂,L₀,L₁におい
て輝度信号の相関が１であれば輝度信号は完全に相殺さ
れる。色信号はライン間において位相が反転しているの
で、信号L₂/4と信号L₀/2と信号L₁/4の色信号が減算回路
35において加算されることにより、結局１倍のレベルの
色信号が得られる。減算回路35の出力信号は、第１図に
示す色信号の周fscを中心周波数とし、第１図に示す色
信号の周波数帯域とほぼ等しい通過帯域をもつ第１の色
信号用帯域通過フィルタ（この第１の帯域通過フィルタ
をBPF₁と略す）37を経てライン間Y/C分離による色信号C
Lとして出力される。

一方、減算回路35の出力信号は、fscを中心周波数と
しBPF₁よりも通過帯域の狭い第２の色信号用帯域通過フ
ィルタ（これをBPF₂と略す）36を通って減算回路38に与
えられる。減算回路38には基準となる信号L₀が入力して
おり、この回路38において、BPF₂の出力信号である色信
号が信号L₀から減算されることにより輝度信号が残り、
これがライン間Y/C分離による輝度信号YLとして出力さ
れる。

フレーム間Y/C分離回路40には、ライン・メモリ31の
出力信号F₀（これは上記の信号L₀と同じであるが、フレ
ーム間Y/C分離の基準となると、第１フレーム・メモリ1
0の出力信号である１フレーム前のものであるから、記
号F₀を使う）と、第１フレーム・メモリ10の出力信号で
ある１フレーム前の信号F₁とが入力する。信号F₀は係数
器41においてそのレベルが1/2倍され（信号F₀/2）、信
号F₁は係数器42で1/2倍される（信号F₁/2）。そして減
算回路43において信号F₀/2から信号F₁/2が減算されるこ
とにより、輝度信号のフレーム間相関の程度に応じて輝
度信号が相殺される。色信号はフレーム間において位相
が反転しているから、減算回路43において信号F₀/2とF₁
/2の色信号が結果的に加算され、１倍の色信号が得られ
る。この色信号はBPF₁45を通ってフレーム間Y/C分離の
色信号CFとして出力される。一方、減算回路44において
信号F₀から減算回路43の出力である色信号が減算される
ので輝度信号が残り、フレーム間Y/C分離の輝度信号YF
として出力される。

減算回路81は、基準となる映像信号（L₀やF₀と同じ）
から、２フレーム前の信号である第２フレーム・メモリ
20の出力信号を減算して２フレーム間差信号DYCを出力
する。この減算回路81は、ノイズ低減回路60と動き検出
回路80に共用され、この回路81の出力信号である２フレ
ーム間差信号DYCは、ノイズ低減回路60の振幅調整回路7
0に与えられるとともに、動き検出回路80の主要部90に
入力する。

動き検出回路80にはまた、減算回路82,84,85が含まれ
ている。減算回路82は、基準となる映像信号（L₀,F₀に
同じ）から１フレーム前の信号である第１フレーム・メ
モリ10の出力信号（F₁に同じ）を減算し、１フレーム間
差信号DY2を出力するものである。この前段１フレーム
間差信号DY2は、動き検出回路80の主要部90に入力す
る。

減算回路84,85は、１フィールド前の１フレーム間差
信号を導出するためのものである。減算回路84は、第１
フィールド・メモリ15の出力映像信号から第３フィール
ド・メモリ23の出力映像信号を減算し、１フレーム間差
信号DY01を出力する。上記の基準となる映像信号（L₀や
F₀）からみると、第１フィールド・メモリ15の出力映像
信号は、１フィールド前の映像信号であり、これは飛び
越し走査における異なるフィールドの映像信号といえ
る。このような１フィールド前の映像信号を基準とし、
その１フレーム前の映像信号との間の差を表わす信号DY
01が減算回路84で求められる訳である。もう１つの減算
回路85には、減算回路84に与えられる映像信号よりも１
ライン後の映像信号が与えられる。すなわち、減算回路
85では、第１フィールド・メモリ10の261Hメモリの出力
映像信号から第３フィールド・メモリ23の262Hメモリ21
の出力映像信号が減算され、同じく１フィールド前の１
フレーム間差信号DY02が得られる。これらの１フレーム
間差信号DYD1とDYD2とは１ラインずれた位置における差
信号であり、動き検出回路の主要部90に入力する。

必要ならば、破線で示すように、さらに減算回路83を
設け、１フレーム前の１フレーム間差信号DY1を得る。
すなわち、減算回路83において、第１フレーム・メモリ
10の出力映像信号から第２フレーム・メモリ20の出力映
像信号が減算され、この結果得られる１フレーム間差信
号DY1が動き検出回路主要部90に入力する。

動き検出回路80の主要部90は、輝度信号YL、YFの混合
切換えのための係数K_Y（および１−K_Y）を作成する回路
と、色信号CL,CYの混合切換えのための係数K_C（および
係数１−K_C）を作成する回路と、ノイズ低減のために用
いる係数K_Nを作成する回路とを含んでいる。

輝度信号の混合切換えのための係数K_Y,1−K_Yを作成す
る回路の一例が、第５図に示されている。この回路には
２フレーム間差信号DYCと、すべての１フレーム間差信
号DY1,DY2,DY01,DY02とが入力している。差信号DY1は、
減算回路83が設けられた場合にのみ入力する。

２フレーム間差信号DYCは、２フレーム間の動きを表
わす輝度信号成分と色信号或分とを含んでいる。２フレ
ーム間で全く動きがなければ、この２フレーム間差信号
DYCのレベルは０（ただしノイズを含む）である。この
差信号DYCから動きを表わす輝度信号成分のみを取出す
ため、第１の低域通過フィルタ（これをLPF₁という）10
1が設けられている。このLPF₁の通過帯域は、色信号を
遮断する程度以下の帯域に設定されている。LPF₁を通過
した信号は絶対値回路102で絶対値化され、次に３つの
比較器C1A,C1B,C1Cにそれぞれ与えられる。

これらの比較器C1A〜C1Cは、動きを表わす輝度信号成
分のレベルを４段階に振分けるものである。この明細書
において一般に比較器は、第９図に示すように、入力信
号のレベルが比較器に与えられる基準値（または閾値）
以下の場合に“0"出力を、入力信号が基準値を超えてい
る場合に“1"出力を発生するものとする。比較器C1A,C1
B,C1Cにはそれぞれ基準値1A,1B,1Cが与えられている。
これらの基準値は1A＜1B＜1Cの関係にある。これらの比
較器C1A〜C1Cの出力はデコーダD1に与えられる。

デコーダD1は、入力する３つの比較結果を表わす信号
に応じ、第10図に示すような２ビット（MSBとLSB）と出
力を発生する。２フレーム間における動きが激しい場合
には比較器C1Cの出力が“1"となり、この場合にはデコ
ーダD1の出力は“11"となる。これとは逆に２レール間
における動きがきわめて小さいかまたは無い場合には、
全比較器C1C〜C1Aの出力は“00"を表す。このようにデ
コーダD1の２ビット出力信号によって、２フレーム間に
おける輝度信号によって表わされる動きの程度が表現さ
れる。

第10図は、後に述べるデコーダD2およびデコーダD4の
動作も共通に表わしている。１フレーム間差信号は１フ
レーム間における動きを表わす輝度信号成分と色信号成
分に加えて、静止画部分の色信号成分を含んでいる。色
信号は、１フレーム間では180゜の位相差をもつからで
ある。１フレーム間差信号DY1,DY2,DY01,DY02は、係数
器111,112,113,114でそれぞれA_K1,B_K1,C_K1,D_K1倍された
のち最大値回路115に入力する。係数器111〜114は、４
種類の１フレーム間差信号に重み付けを与えるためのも
ので、それらの係数A_K1〜D_K1は実験により最適値にあら
かじめ設定される。最大値回路115は、入力信号のうち
最も大きいレベルをもつものを選択して出力する回路で
ある。上記の減算回路83が設けられない場合は、係数器
111が不要となるのはいうまでもない。最大値回路115で
選択された最も激しい動きを表わす信号は、第２の低域
通過フィルタ（これをLPF₂という）116に入力する。LPF
₂の通過帯域は上述したLPF₁の通過帯域よりも狭く、色
信号成分を完全に排除してそれよりも周波数の低い輝度
信号成分のみを通過させるようにつくられている。これ
は、１フレーム間差信号には上述のように静止画部分の
色信号成分も含まれているからである。LPF₂を通過した
１フレーム間の最も大きな動きを表わす輝度信号成分は
絶対値回路117で絶対値化され、３つの比較器C2A,C2B,C
2Cに入力する。

比較器C2A,C2B,C2Cもまた動きを表わす輝度信号成分
のレベルを４段階に分類するものであり、それぞれに基
準値2A,2B,2C（2A＜2B＜2C）が与えられている。これら
の比較器C2A〜C2Cの出力（“1"または“0"）はデコーダ
D2に入力する。デコーダD2の動作は第10図に示す通りで
あり、２ビット（MSB,LSB）の出力を発生する。

２つのデコーダD1とD2の各２ビットの出力信号は、係
数発生回路103に入力する。係数発生回路103は、デコー
ダD1,D2からの入力信号の表わすコード（“1"または
“0"）に応じて所定の係数K_Y,1−K_Yを表わす信号を出力
するものであり、その動作が第12図に示されている。

上述のように、デコーダD1,D2の出力はそれぞれ２フ
レーム間差信号DYC,1フレーム間差信号における輝度信
号成分によって表わされる動きの程度を示しており、出
力“11"が最も激しい動きを、出力“00"が最も穏やかな
動きないしは静止画状態を示している。輝度信号のため
の係数K_Yは０〜１の間の値をとり、動きが激しいほど大
きな値に設定される。この実施例では、係数K_Yのとりう
る値は４段階0,0.375,0.625および１にあらかじめ固定
されている。第12図においては、デコーダD1の出力とデ
コーダD2の出力との間の最小関係を判定し、それによっ
て係数K_Yが決定されている。係数K_Yの決定の仕方はこれ
に限定されず、種々考えられるのはいうまでもない。係
数１−K_Yは、係数K_Yを１から減算した値として決定され
る。

色信号の混合切換えのための係数K_C,1−K_Cを作成する
回路の一例が、第６図に示されている。この回路には、
２フレーム間差信号DYCのみが入力する。２フレーム間
差信号DYCは、第３の帯域通過フィルタ（これをBPF₃と
いう）に与えられる。BPF₃はBPF₂と中心周波数は同じで
あるが、それよりもさらに狭帯域の通過帯域をもつもの
で、これにより２フレーム間差信号DYC中の動きを表わ
す色信号或分が確実に抽出される。

BPF₃121の出力色信号成分は、絶対値回路122で絶対値
化されて２つの比較器C3A,C3Bに入力する。これらの比
較器C3A,C3Bには、基準値3A,3B（3A＜3B）がそれぞれ与
えられている。このように色信号成分のレベルを２つの
比較器によって３段階に分類しているのは、色信号の混
合切換えは人間の視覚特性上細かく制御する必要がない
からである。

比較器C3A,C3Bの出力信号はデコーダD3に入力する。
デコーダD3の動作が、第11図に示されている。デコーダ
D3もまた、動きが激しいほど大きな値を表わす２ビット
・コードを出力する。デコーダD3の２ビット出力は、次
に係数発生回路123に入力する。係数発生回路123の動作
は、第13図に示されている。デコーダD3から入力する２
ビット・コード信号が表わす値が大きいほど動きが激し
く、大きな値の係数K_Cが設定される。係数K_Cもまた０〜
１の間の値をとり、この実施例では0,0.5および１の３
段階の値に固定され、この値がデコーダD3の出力に応じ
て選択される。１からKCを減算した値をもつ係数１−K_C
もまた決定される。

ノイズ低減のために用いる係数K_Nを作成する回路の一
例が、第７図に示されている。この回路には２フレーム
間差信号DYCとすべての１フレーム間差信号DY1,DY2,DY0
1,DY02とが入力する。

２フレーム間差信号DYCは、絶対値回路131で絶対値化
されたのち、最大値回路132に入力する。絶対値回路131
の出力信号は、２フレーム間における動きを表わす輝度
信号成分と色信号成分とを含んでいる。

他方、１フレーム間差信号DY1,DY2,DY01,DY02は、係
数器141,142,143,144でそれぞれA_K2,B_K2,C_K2,D_K2倍され
たのち最大値回路145に入力する。これらの係数器も１
フレーム間差信号に適当な重みを与えるためのもので、
その係数は実験により最適値に設定される。最大値回路
145から出力される最も大きい動きを表わす信号は、次
にLPF₂146に入力し、色信成分が除去される。LPF₂146の
出力信号は１フレーム間における動きを表わす輝度信号
成分であり、これは絶対値回路147で絶対値化され、最
大値回路132に入力する。

最大値回路132は、絶対値回路131,147から入力する２
つの入力信号のうちいずれかレベルの大きい方の信号を
選択して出力する。この回路182の出力信号は、基準値4
A,4B,4C（4A＜4B＜4C）がそれぞれ与えられている３つ
の比較器C4A,C4B,C4Cに入力し、４段階に分けられる。
これらの比較器C4A〜C4Cの出力は、デコーダD4に入力す
る。デコーダD4の動作は、上述した第10図に示されてい
る。デコーダD4の２ビット・コード出力は、係数発生回
路133に入力する。

係数発生回路133の動作が、第14図に示されている。
デコーダD4の出力コードの表わす値が大きいほど動き
が、激しい。係数K_Nは、動きが激しいほど小さな値に設
定される。この実施例では、係数K_Nは、0.75,0.625,0.3
75および０の４段階に固定的に設定されており、入力コ
ードに応じてこれらのうちのいずれかが選択される。動
きがほとんど無いないしは静止画のときには（入力コー
ドは“00"）係数K_Nは最も大きい0.75に、動きが最も激
しいときには（入力コードは“11"）係数K_Nは０に設定
される。

第８図は、ノイズ低減回路60に含まれる振幅調整回路
70の一例を示すものである。図示の回路70は、上述した
ように２フレーム間差信号DYCを入力とし、減算回路61
に与えるべき被減算信号を出力するものである。振幅調
整回路70は切換器72を備えている。この切換器72は３つ
の入力a,b,cのうちのいずれか１つをデコーダD5から出
力されるコード信号に応じて切換え接続して出力し、減
算回路61に与えるものである。後に詳しく説明するよう
に、２フレーム間差信号DYCによって表わされる動きの
程度に応じて動きが無いないしは穏やかなときには入力
ａが、中間のときには入力ｂが、激しいときには入力ｃ
がそれぞれ選択される。

２フレーム間差信号DYCは、２フレーム間における動
きを表わす輝度信号成分および色信号或分（動きがない
ときにはこれらの成分は０）ならびにノイズ成分を含ん
でいる。この差信号DYCは、係数器71に入力する。係数
器71の係数は、上記K_Nによって決定される。係数器71に
よってK_N倍された差信号DYCは、入力ａとして切換器72
に与えられる。

２フレーム間差信号DYCはまた符号判別回路73に入力
し、その符号（正または負）が判別され、この判別結果
は閾値符号化回路74に入力する。閾値符号化回路74に
は、後述する閾値発生回路63または64から出力される閾
値A1またはA2（これらを包括して便宜的にＡで表わす）
が入力している。符号化回路74においてこの入力閾値Ａ
に符号化回路73が判別された符号が付与され、入力ｂと
して切換器72に与えられる。閾値発生回路63,64とは別
に設けられた閾値発生回路から出力される閾値信号を、
符号化回路74に入力するようにしてもよい。

切換回路72の入力ｃは、０レベルの信号である。２フ
レーム間差信号DYCはまた、動きの程度を検出するため
に絶対値回路75に与えられ、絶対値化されたのち比較器
CAおよびCBにそれぞれ入力する。比較器CAおよびCBの基
準値となる相互に異なる閾値A1,A2およびB1,B2をそれぞ
れ発生する回路63,64および65,66が設けられている。こ
れらの閾値はA1＜B1,A1＜A2,B1＜B2の関係にある。閾値
A1,A2のうちいずれか一方が切換スイッチ76によって、
閾値B1,B2のうちのいずれか一方が切換スイッチ77によ
ってそれぞれ選択され、比較器CA,CBにそれぞれ与えら
れる。切換スイッチ76,77は連動しており、手動で切換
が可能である。これによりS/N改善度を画質によって切
換えることができる。

比較器CA,CBの出力信号（“0"または“1"）は、デコ
ーダD5に入力する。デコーダD5の動作およびデコーダD5
の出力によって制御される切換器72の切換動作が、第15
図に示されている。２フレーム間差信号DYCに基づいて
検出される画像の動きが激しいときは、デコーダD5の出
力は“11"となり、切換器72において入力ｃが選択され
る。この場合には切換器72の出力は０であるから、減算
回路61に入力する原映像信号はそのまま減算回路61を通
過する。すなわちノイズ低減動作は行なわれない。動き
が中間程度の場合にはデコーダD5の出力は“10"とな
り、切換器72において入力ｂが選択される。したがっ
て、閾値符号化回路74から出力される振幅が一定（閾値
Ａに等しい）でかつ差信号DYCと同じ符号をもつ閾値信
号が減算回路61に与えられ、原映像信号からこの閾値信
号が減算される。これによりある程度のノイズ低減効果
が得られる。動きが穏やかまたは無い場合にはデコーダ
D5の出力が“00"となり、切換器72において入力ａが選
択される。この場合は、係数器71によってK_N倍された２
フレーム間差信号が減算回路61に与えられ、この信号が
原映像信号から減算されるので、動きの程度に応じたノ
イズ低減効果が期待できる。

第16図は混合切換回路50の具体的構成の一例を示して
いる。この回路50は輝度信号についての回路と色信号に
ついての回路とを備えている。輝度信号についての回路
は、ライン間Y/C分離による輝度信号YLが入力する係数
器51と、フレーム間Y/C分離による輝度信号YFが入力す
る係数器52と、これらの係数器51,52の出力信号を加算
する加算回路53とから構成され、加算回路53の出力信号
がこのY/C分離装置の出力である輝度信号Ｙとなる。係
数器51の係数はK_Yであり、係数器52の係数は１−K_Yであ
る。信号YLは係数器51においてK_Y倍される。信号YFは、
係数器52において（１−K_Y）倍される。係数K_Yは、画像
における動き（輝度信号に基づいて検出された動き）が
激しいほど大きな値をとり、係数１−K_Yは動きが小さい
ほど大きな値をとる。したがって、動きが激しいほどラ
イン間Y/C分離輝度信号YLの混合される割合が多くな
り、K_Yが１の場合にはこの信号YLが輝度信号Ｙとして出
力される。逆に動きが小さいほどフレーム間Y/C分離輝
度信号YFの混合される割合が多くなり、静止画の場合に
は信号YFが輝度信号Ｙとして出力される。

色信号についての混合切換回路の動作も、輝度信号の
場合と全く同じである。すなわちこの回路は、ライン間
Y/C分離による色信号CLをK_C倍する係数器54と、フレー
ム間Y/C分離による色信号CFを（１−K_C）倍する係数器5
5と、これらの係数器54,55の出力信号を加算する加算回
路56とから構成され、加算回路56の出力信号がこのY/C
分離装置の出力である色信号Ｃとなる。係数K_Cは、画像
における動き（色信号に基づいて検出された動き）が激
しいほど大きな値をとり、係数１−K_Cは動きが小さいほ
ど大きな値をとる。したがって、動きが激しいほどライ
ン間Y/C分離色信号CLの混合される割合が多くなり、K_C
が１の場合にはこの信号CLが色信号Ｙとして出力され
る。逆に動きが小さいほどフレーム間Y/C分離色信号CF
の混合される割合が多くなり、静止画の場合には信号CF
が色信号Ｃとして出力される。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、動き係数検出
手段が、輝度分離用と色分離用とノイズ低減用とでそれ
ぞれ最適な検出方法を採用しており、輝度分離用には、
１フィールド前の１フレーム間差信号および２フレーム
間差信号のそれぞれを閾値判別したものを総合して動き
係数K_Yを検出することで、多角的かつ総合的な動き係数
検出が可能であり、また１フレーム間で位相が反転して
いるために２フレーム間であれば同相になる搬送色信号
の分離用には、２フレーム間差信号のみを閾値判別して
動き係数K_Cを検出することで、搬送色信号の特性を考慮
した最善の動き係数検出が可能であり、さらにノイズ低
減用には、複合映像信号に含まれるノイズ成分にはフレ
ーム間相関が無いことに着目し、２フレーム間差信号と
１フィールド前の１フレーム間差信号のうち値の多きな
方の信号を閾値判別して動き係数K_Nを検出するため、２
フレーム間差信号だけでなく１フィールド前の１フレー
ム間差信号を考慮したきめ細かな動き係数の検出が可能
であり、さらに画像に動きがある場合には２フレーム間
差信号中にノイズ成分のみならず動きを表わす信号成分
も含まれるため、ノイズ低減は、２フレーム間差信号に
前記係数K_Nを乗じて入力複合映像信号から巡回的に減算
することにより行い、検出された動きの程度に応じて入
力複合映像信号から減算されるべき２フレーム間差信号
のレベルを変化させることで、最適なノイズ低減が可能
であり、さらにライン間Y/C分離手段とフレーム間Y/C分
離手段とを設け、動きが無いかまたは少ない画像の場合
には映像信号の相関はライン間よりもフレーム間の方が
強く、その逆に動きの多い画像の場合には、動きが激し
ければ激しいほど映像信号のフレーム間相関は弱くな
り、ライン間の相関の方が相対的に強くなることを踏ま
え、ライン間Y/C分離結果とフレーム間Y/C分離結果と
を、動き係数K_Y,K_Cによる重み付け加算により混合し、
動き係数K_Y,K_Cを最終的な輝度信号と搬送色信号の分離
出力に有効利用することができ、高品質、高精細な画像
再生を果たすことができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、輝度信号と色信号の周波数帯域を示し、第２
図は、１フィールド画面の走査を説明するための図であ
る。第３図は、本発明のY/C分離装置の基本構成を示す
ブロック図である。第４図は、Y/C分離装置をより詳し
く示すブロック図である。第５図から第７図は、動き検
出回路の主要部の構成を具体的に示すブロック図であっ
て、第５図は輝度信号成分の動き検出回路を、第６図は
色信号或分の動き検出回路を、第７図はノイズ低減のた
めの動き検出回路をそれぞれ示している。第８図は、ノ
イズ低減回路における振幅調整回路の具体的構成を示す
ブロック図である。第９図は、比較器の動作を説明する
ための図である。第10図および第11図は、第５図から第
７図で用いられているデコーダの動作を説明するための
ものである。第12図、第13図および第14図は、第５図か
ら第７図でそれぞれ用いられている係数発生回路の動作
を示すものである。第15図は、第８図で用いられている
デコーダの動作を示すものである。第16図は、混合切換
回路の構成を示す回路図である。 10,20……フレーム・メモリ 15,16,23,24……フィールド・メモリ 30……ライン間Y/C分離回路 40……フレーム間Y/C分離回路 50……混合切換回路 60……ノイズ低減回路 80……動き検出回路 81,82,83,84,85……減算回路 90……動き検出回路の主要部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１および第２のフィールド・メモリが相
互に縦続接続されることにより構成され、入力複合映像
信号を１フレーム分遅延させる第１フレーム・メモリ
と、第３および第４のフィールド・メモリが相互に縦続
接続されることにより構成され、第１フレーム・メモリ
に縦続接続された第２フレーム・メモリと、入力複合映
像信号と第２のフレーム・メモリの出力複合映像信号と
の差をとり、２フレーム間差信号を出力する第１の減算
手段と、前記第１フレーム・メモリの第１フィールド・
メモリの出力複合映像信号と前記第２フレーム・メモリ
の第３フィールド・メモリの出力複合映像信号との差を
とり、１フィールド前の１フレーム間差信号を出力する
第２の減算手段と、前記２フレーム間差信号と前記１フ
ィールド前の１フレーム間差信号をそれぞれ閾値判別
し、判別結果を総合して前記複合映像信号に含まれる輝
度信号に表れる画像の動きの程度を示す係数K_Yを検出す
る輝度分離用動き係数検出手段と、前記２フレーム間差
信号を閾値判別し、前記複合映像信号に含まれる搬送色
信号に表れる画像の動きの程度を示す係数K_Cを検出する
色分離用動き係数検出手段と、前記２フレーム間差信号
と前記１フィールド前の１フレーム間差信号のうち値の
大きな方の信号を閾値判別し、前記複合映像信号に表れ
る動きの程度を示す係数K_Nを検出するノイズ低減用動き
係数検出手段と、前記２フレーム間差信号に前記係数K_N
を乗じて入力複合映像信号から巡回的に減算するノイズ
低減手段と、前記入力複合映像信号とそれに隣接するラ
インの複合映像信号とを用いて輝度信号と搬送色信号と
を分離するライン間Y/C分離手段と、前記入力複合映像
信号と前記第１フレーム・メモリの出力複合映像信号と
を用いて輝度信号と搬送色信号とを分離するフレーム間
Y/C分離手段と、前記ライン間Y/C分離手段により分離さ
れた輝度信号と前記フレーム間Y/C分離手段により分離
された輝度信号とを、前記係数K_Yと係数（１−K_Y）の比
をもって重み付け加算するとともに、前記ライン間Y/C
分離手段により分離された搬送色信号と前記フレーム間
Y/C分離手段により分離された搬送色信号とを、前記係
数K_Cと係数（１−K_C）の比をもって重み付け加算し、最
終的なY/C分離出力を得る混合切換手段とを具備するこ
とを特徴とする複合映像信号のY/C分離装置。