JP2595119B2 - 輝度信号再生処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 輝度信号再生処理装置に関し、 高速の48MHzクロックの動作部分を縮小し、かつ動き
ベクトル補正を32MHzのクロックレートで行うことを可
能とし、動作の安定、回路規模の削減、画質向上、コス
ト低下を図ることのできる輝度信号再生処理装置を提供
することを目的とし、 MUSE信号に対し、現在の画像信号と１フレーム前の画
像信号とのフレーム間の内挿を行う内挿回路と、フレー
ム間内挿後の信号を１フィールド遅延させた信号と同等
の信号を得る遅延手段と、該遅延量の補正を行う動きベ
クトル補正手段と、現在の画像信号の画素の間を補間す
るフィールド内挿を行う補間手段と、画像の動いている
領域を検出する動き検出手段と、動き検出手段の主力に
基づいて、内挿回路の出力と補間手段の出力との混合を
行う第１混合手段と、動き検出手段の出力に基づいて、
動きベクトル補正手段の出力と補間手段の出力との混合
を行う第２混合手段と、第１及び第２混合手段の出力に
基づきフィールド間内挿と画像信号クロックレート変換
とを共に行って輝度信号を再生する単一の内挿・クロッ
ク変換手段とを備え、前記第１及び第２混合手段は、フ
レーム間内挿後の信号と同じ動作クロックで動作するよ
うに構成し、前記動きベクトル補正手段は、フレーム間
内挿後の信号と同じ動作クロックで動作するように構成
したことを特徴とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、輝度信号再生処理装置に係り、詳しくは、
MUSE信号のデコード処理における輝度信号の再生処理方
式を改良した輝度信号再生処理装置に関する。

次世代のテレビとして、ハイビジョン（高品位テレビ
ジョン）の開発が行われ、衛星放送による定時実験放送
も開発されている。ハイビジョン技術の中心はMUSE方式
（Multiple Sub−Nyquist−Sampling Encoding方式）と
呼ばれる衛星放送を可能とする帯域圧縮技術である。こ
れは、走査線1125本、フィールド周波数60Hz、帯域22MH
zのRGB3チャンネルの信号を帯域8.1MHz、１チャンネル
の信号に帯域圧縮するものである。

〔従来の技術〕

第３図において、１はハイビジョン放送における送信
側のエンコーダ、２は受信側のデコーダである。エンコ
ーダ１は静止画の圧縮処理を行う静止画圧縮処理回路
３、動画の圧縮処理を行う動画圧縮処理回路４、画像の
動いている領域を検出する動き検出回路５および動き検
出回路５からの動き量に基づいて静止画および動画の混
合を行う混合器６により構成される。なお、動き検出と
は、画像の動いている領域を検出するもので、これは、
画像の時間的な変化量、つまり画像毎の差分を基にして
行われる。

MUSE方式では、静止画と動画で帯域圧縮の方法が異な
る。静止画は時間的な変化がないことを利用して第４図
にMUSEの画素伝送方式を示すように１枚の絵を４フィー
ルドに分割して伝送することにより、帯域圧縮を行って
いる。一方、動画では絵が動いているため、１フィール
ド内で絵を完結する必要がある。このため、絵の解像度
を若干低下させることにより，帯域圧縮を行っている。
そして、動き検出回路５により１画素毎の動き量を検出
し、この動き量に応じて静止画と動画を混合することに
より、MUSE信号を生成している。以上がMUSEエンコーダ
１の基本的動作である。

MUSEデコーダ２は静止画の再生処理を行う静止画再生
処理回路７、動画の再生処理を行う動画再生処理回路
８、MUSE信号から画像の動いている領域を検出する動き
検出回路９および動き検出回路９からの動き量に基づい
て静止画および動画の再生のための混合を行う混合器10
により構成され。MUSEデコーダ２ではエンコーダ１と逆
の処理を行う。静止画では１枚の絵を再生するために、
４フィールド分の情報が必要となり、３フィールド分の
メモリが必要となる。すなわち、現フィールドを基準と
して３フィールド前までの情報が必要だからである。動
画では現在のフィールド内で絵が完結しているので、フ
ィールドメモリのような画像メモリは必要ない。動き検
出では絵毎の差分より動き量を検出する。しかし、MUSE
方式では、フィールド毎に伝送する画素の位置が変わる
ので、正確な差分を得るためには４フィールドに渡る必
要がある。伝送する画素の位置はフィールド毎に同じ位
置に戻るためである。このため、４フィールド分の画像
メモリが必要となる。この動き量に応じて静止画と動画
を混合し、出力することにより送られてきた得を再生す
る。以上がMUSEデコーダ２の基本的動作である。

次に、デコーダ側での輝度信号の再生系統の従来構成
は第５図のように示される。同図において、11、12はフ
レームメモリ（２フィールド分のメモリ）、13は減算
器、14はフレーム間の内挿を行う内挿回路、15は静止画
フィルタ、16は動画フィルタ、17は動き検出回路、18〜
20はクロック変換回路、21はフィールドメモリ、22は動
きベクトル補正回路、23は内挿回路、24は混合器であ
る。なお、S1〜S12は得に対応する信号である。

静止画処理では第６図にフレーム間内挿後の信号を示
すように、16MHzのクロックレートで送られてきた現在
の信号S1〔Z^-0V:Z^-nVはｎフィールド遅延していること
を意味する〕と、フレームメモリ11から取り出された１
フレーム（２フィールド）前の信号S2〔Z^-2V〕とを内挿
回路14により内挿し、32MHzの信号S3〔Z^-0V＋Z^-2V〕と
なる。その後、静止画フィルタ15を通り、クロック変換
回路18にて画素のクロックレートを32MHzから48MHzに変
換し、信号S5となる。このとき、第７図に示すように3
2.4MHzのデータ列から48.6MHzのデータ列へのクロック
変換が行われる。そして、これをフィールドメモリ21を
通し、１フィールド遅延させることにより、信号S6には
〔Z^-1V＋Z^-3V〕が出力される。この信号S6と信号S5とを
内挿回路23により内挿することにより、信号S7には〔Z
^-0V＋Z^-1V＋Z^-2V＋Z^-3V〕が出力され、第８図に示すよ
うな４フィールド分の信号を内挿した静止画が再生され
る。

動画は、動画フィルタ16により32MHzの動画信号S8と
なる。その後、クロック変換回路19にて48MHzのクロッ
クレートの動画S9になる。

動き量は、４フィールド（２フレーム）間の画素の差
分より検出される。また、２フィールド（１フレーム）
間の差分も近似的に算出して、動き量の検出に使用され
る。この動き量S10もまた32MHzで出力されるが、クロッ
ク変換回路20にて48MHzの動き量S11となる。そして、こ
の動き量S11に応じて混合器24で次式に示す演算によ
り、輝度信号S12が再生される。

輝度信号S12 ＝静止画S7×（１−動き量S11）＋動画S9×動き量S11 ただし、０≦動き量S11≦１ なお、動きベクトル補正回路22はMUSE信号に含まれる
動きベクトル信号に応じて１フィールド当たりの遅延量
の調整を行い、カメラのパンニング等に対応するもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の輝度信号再生処理装
置にあっては、第５図に示す網線部分の各回路は48MHz
のクロックで動作させる必要があり、高速であるために
回路の安定化を図り難いという問題点があった。

また、クロック変換回路では高精度のディジタルフィ
ルタが要求されるため、動作速度が速いことと相まっ
て、回路規模の増大を招き、コストも上昇するという問
題点があった。

さらに、動きベクトル補正回路はカメラのパンニング
等に対応すべく、動きベクトル信号に応じて１フィール
ド当たりの遅延量の調整を行うが、この動きベクトルの
値は32MHzのクロックを遅延の単位として規定されてい
る。ところが、この回路は48MHzのクロックで動作して
いるので、動作クロックの比に応じて動きベクトルの値
を補正する必要がある。動作クロックの比の値は分数
（2/3）となるため、補正後の動きベクトルは小数点の
値まで持つことになる。しかし、従来の回路では小数点
以下の値に対応することはできず、画質の劣化を引き起
こすという問題点があった。画質の劣化を防ぐためには
複雑な回路も必要で、コストが上昇する。

そこで本発明は、高速の48MHzクロックの動作部分を
縮小し、かつ動きベクトル補正を32MHzのクロックレー
トで行うことを可能とし、動作の安定、回路規模の削
減、画質向上、コスト低下を図ることのできる輝度信号
再生処理装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による輝度信号再生処理装置は上記目的達成の
ため、MUSE信号に対し、現在の画像信号と１フレーム前
の画像信号とのフレーム間の内挿を行う内挿回路と、フ
レーム間内挿後の信号を１フィールド遅延させた信号と
同等の信号を得る遅延手段と、該遅延量の補正を行う動
きベクトル補正手段と、現在の画像信号の画素の間を補
間するフィールド内挿を行う補間手段と、画像の動いて
いる領域を検出する動き検出手段と、動き検出手段の出
力に基づいて、内挿回路の出力と補間手段の出力との混
合を行う第１混合手段と、動き検出手段の出力に基づい
て、動きベクトル補正手段の出力と補間手段の出力との
混合を行う第２混合手段と、第１及び第２混合手段の出
力に基づきフィールド間内挿と画像信号クロックレート
変換とを共に行って輝度信号を再生する単一の内挿・ク
ロック変換手段とを備え、前記第１及び第２混合手段
は、フレーム間内挿後の信号と同じ動作クロックで動作
するように構成し、前記動きベクトル補正手段は、フレ
ーム間内挿後の信号と同じ動作クロックで動作するよう
に構成したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、静止画成分、動画成分それぞれの混合が
第１及び第２混合手段の２系統で行われるため、２系統
の混合出力に基づいてフィールド間内挿とクロック変換
が共に行われる。したがって、クロック変換を１系統に
できるとともに、最終クロック周波数（48.6MHz）の動
作部分を少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１、第２図は本発明に係る輝度信号再生処理装置の
一実施例を示す図である。第１図は本装置のブロック図
である。この図において、静止画フィルタ15より左側の
部分は従来と同一構成であり、同一番号を付している。
31はフィールドメモリ（遅延手段）であり、静止画フィ
ルタ15で作られた静止画を記憶するものである。32は32
MHzで動作する動きベクトル補正回路（動きベクトル補
正手段）であり、動きベクトルの値に応じて遅延量の補
正を行うものである、33、34は32MHzで動作する混合器
（混合手段）であり、混合器33は静止画フィルタ15から
の静止画と動画フィルタ16からの動画を動き検出回路17
からの出力信号S10に応じて混合し、混合器34はフィー
ルドメモリ31および動きベクトル補正回路32を通った１
フィールド前の静止画と動画フィルタ16からの動画を動
き検出回路17からの出力信号S10に応じて混合するもの
である。35は内挿・クロック変換回路（内挿・クロック
変換手段）であり、混合器33、34をそれぞれ通った静止
画、動画が混合済みの２種類の信号S51、S61を用いて内
挿とクロック変換を同時に行い、輝度信号S12を出力す
るものである。なお、動画フィルタ16は補間手段に相当
し、動き検出回路17は動き検出手段に相当する。

以上の構成において、静止画フィルタ15より左側の部
分は従来と同一構成であり、その部分の動作説明は省略
する。本実施例では、まず32MHzのクロックレートで混
合器33、34により静止画と動画の混合が行われる。これ
は、現在の静止画と１フィールド前の静止画の２系統で
行う。その後、内挿・クロック変換回路35によりフィー
ルド間内挿とクロック変換が同時に行われることによ
り、輝度信号の再生が行われる。この様子は第２図のよ
うに示される。

具体的に説明すると、静止画フィルタ15からの信号S4
は、現在の信号と１フレーム前の信号が内挿されたもの
を静止画フィルタに通した信号であり、内容的には〔Z
^-0V＋Z^-2V〕である。この信号S4は混合器33とフィール
ドメモリ31に入力される。フィールドメモリ31では１フ
ィールドの遅延が行われ、さらに動きベクトル補正回路
32では32MHzのクロックレートで遅延量の補正が行われ
る。この動きベクトル補正回路32からは信号S41〔Z^-1V
＋Z^-3V〕が出力される。次いで、混合器33では静止画
〔Z^-0V＋Z^-2V〕と動画S8が動き量S10の値に応じて混合
され、次式で演算される輝度信号S51が出力される。

輝度信号S51 ＝静止画S4×（１−動き量S10）＋動画S8×動き量S10 ただし、静止画S4:〔Z^-0V＋Z^-2V〕 同様に混合器34からは次式で演算される輝度信号S61
が出力される。

輝度信号S61 ＝静止画S41×（１−動き量S10）＋動画S8×動き量S10 ただし、静止画S41:〔Z^-1V＋Z^-3V〕 以上の２種類の静止画、動画が混合済みの輝度信号
は、内挿・クロック変換回路35に入力され、内挿とクロ
ックの変換が行われる。ここから出力される輝度信号S1
2は48MHzのクロックレートの信号となり、次式で演算さ
れる内容となる。

輝度信号S12 ＝静止画×（１−動き量）＋動画×動き量 ただし、静止画：〔Z^-0V＋Z^-1V＋Z^-2V＋Z^-3V〕 この輝度信号S12は従来例の回路から得られるのと同
様の信号となる。

このように、本実施例では上記回路構成とすることに
より、従来、３回路必要としたクロック変換回路が１回
路で済むことになり、回路規模の削減を図ることができ
る。また、48MHzのクロックレートである高速動作部分
の縮小化を図ることができるとともに、動きベクトル補
正回路32も32MHzでの動作が可能となり、動作の安定化
および画質向上を図ることができ、かつコストも低下さ
せることができる。

なお、本実施例の場合、混合器が２回路必要となる
が、混合処理に要求される乗算器のビット長、つまり動
き量のビット長が数ビット程度でよいこと、また、動作
クロックが32MHzに引下げられていることから、混合器
追加による全体の回路規模の増加量は、クロック変換回
路削減による回路規模の削減量と比較すると、小さなも
のである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、静止画成分、動画成分それぞれの混
合を第１及び第２混合手段の２系統で行うようにしたの
で、２系統の混合出力に基づいてフィールド間内挿とク
ロック変換を共に行うことができるようになり、クロッ
ク変換を１系統にできるとともに、最終クロック周波数
（48.6MHz）の動作部分を少なくすることができるとい
う従来技術にはない有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明に係る輝度信号再生処理装置の一実
施例を示す図であり、 第１図はそのブロック図、 第２図はそのブロック変換とフィールド間内挿の様子を
示す図、 第３〜８図は従来の輝度信号再生処理装置を示す図であ
り、 第３図はそのMUSEエンコーダ／デコーダの構成を示す
図、 第４図はそのMUSEの画素伝送方法を説明する図、 第５図はそのMUSEデコーダの輝度信号の再生系統を示す
図、 第６図はそのフレーム間内挿後の信号を示す図、 第７図はそのクロック変換の様子を示す図、 第８図はそのフィールド間内挿後の信号を示す図であ
る。 11、12……フレームメモリ、 13……減算器、 14……内挿回路、 15……静止画フィルタ、 16……動画フィルタ（補間手段）、 17……動き検出回路（動き検出手段）、 31……フィールドメモリ（遅延手段）、 32……動きベクトル補正回路 （動きベクトル補正手段）、 33、34……混合器（混合手段）、 35……内挿・クロック変換回路 （内挿・クロック変換手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小檜山 清之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 二宮 佑一 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 和泉 ▲吉▼則 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 合志 清一 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−115479（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】MUSE信号に対し、現在の画像信号と１フレ
   ーム前の画像信号とのフレーム間の内挿を行う内挿回路
   と、 フレーム間内挿後の信号を１フィールド遅延させた信号
   と同等の信号を得る遅延手段と、 該遅延量の補正を行う動きベクトル補正手段と、 現在の画像信号の画素の間を補間するフィールド内挿を
   行う補間手段と、 画像の動いている領域を検出する動き検出手段と、 動き検出手段の主力に基づいて、内挿回路の出力と補間
   手段の出力との混合を行う第１混合手段と、 動き検出手段の出力に基づいて、動きベクトル補正手段
   の出力と補間手段の出力との混合を行う第２混合手段
   と、 第１及び第２混合手段の出力に基づきフィールド間内挿
   と画像信号のクロックレート変換とを共に行って輝度信
   号を再生する単一の内挿・クロック変換手段とを備え、 前記第１及び第２混合手段は、フレーム間内挿後の信号
   と同じ動作クロックで動作するように構成し、 前記動きベクトル補正手段は、フレーム間内挿後の信号
   と同じ動作クロックで動作するように構成したことを特
   徴とする輝度信号再生処理装置。