JP2603813B2 - 順次走査ビデオ信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオ信号処理装置
に関するもので、さらに具体的には飛越し型ビデオ信号
を非飛越し型信号に変換して、表示される線構造（縞模
様）の可視率が低下するようにフイールド当りの水平線
数が倍加された順次走査画像を生成する装置に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】テレビジョン表示器におけるラスタ線の
可視率は表示器の大きさと輝度との関数である。大型の
明るい表示は粗く見える傾向を示す。付加的な線を発生
させて表示することにより、この問題を軽減しようとす
る順次走査式表示方式が提案されている。この付加され
る線が元の走査線の複製であるような一例が、１９８３
年１１月１５日にデイスチャート（Ｒ．Ａ．Ｄｉｓｃｈ
ｅｒｔ）氏に与えられた米国特許第４，４１５，９３１
号中に開示されている。表示用のこの余分な線を入来ビ
デオ信号の隣接２水平線の補間によって得る形式の順次
走査方式が、たとえば、１９８３年８月２３日にパワー
ズ（Ｋ．Ｈ．Ｐｏｗｅｒｓ）氏に与えられた米国特許第
４，４００，７１９号中に記載されている。

【０００３】画像に目立つ程の動きが無い場合には、ビ
デオ信号を１フイールドだけ遅延させ、入来ビデオ信号
と上記のフイールド遅延ビデオ信号との各時間圧縮され
た信号を間挿処理することによって、良好な順次走査画
像を得ることができることを、上記パワーズ氏は確認し
ている。このやり方では、飛越し式フレーム（ＮＴＳＣ
として）の５２５本の線全部が各フイールド期間中に表
示に使用されるので、通常の線補間器における垂直解像
特性の低下を避けることができる。しかし画像に動きが
あると、非遅延線とフイールド遅延線との間に時間差
（ＮＴＳＣ方式では６０分に１秒、ＰＡＬ方式では５０
分に１秒）があるために肉眼で視ることのできる不自然
さ（アーテイファクツ）が発生する。この不自然さは、
たとえば２重画像とか画像端縁部のぎざぎざ、などの形
で現われる。

【０００４】フイールド処理によって順次走査式への変
換を行う別の方法が、１９８３年５月１３日付で公開さ
れた田中氏の日本特許出願公開昭５８−７９３７９号公
報中に開示されている。パワーズ氏のフイールド順次走
査方式におけるように、その時のフイールドの線とフイ
ールド・メモリから得られる前のフイールドの線とを時
間圧縮しかつ間挿することによって、順次走査画像が生
成される。田中氏の方式では、フイールド・メモリの必
要記憶量は、ビデオ入力信号をフイールド・メモリに記
憶させる前に低域通過濾波することによって、２分の１
に減少する。この記憶された低周波数線は、再生され時
間圧縮されて、ビデオ入力信号を高速化（時間圧縮）し
高域通過濾波して得られる高周波数線に加算されて、表
示用の補間された挿入用のすなわち余分の線が生成され
る。この補間された線は、次いで時間圧縮された非フイ
ールド遅延ビデオ入力信号の線と挿間処理されて、完全
な順次走査出力信号を形成する。この田中方式の実施形
態では、時間圧縮非フイールド遅延高周波数線は、ま
た、高速化処理の後で高域通過濾波処理の前に垂直補間
処理も受ける。

【０００５】

【発明の開示】この発明の一特徴として、表示のための
補間線を２つの周波数帯で処理するフイールド順次走査
方式は、運動期間中に生成される２重画像を具合良く軟
調化（ソフトニング）するという認識がある。像の端縁
は、補間線の高周波数成分が実際の（すなわち、入来）
線の高周波数成分と時間的に一致するので、良好に見え
る。その様な方式における補間線の低周波数成分は、な
お実際の線の低周波数成分と時間的に非対称となり、運
動期間中には低周波数のゴーストを起す傾向がある。こ
の発明の図示実施例は、動きによる不自然さを軽減した
順次走査方式を提供するものである。

【０００６】この発明は、一特徴として、双方とも入来
ビデオ信号から取出された、フイールド遅延時間圧縮信
号と補間時間圧縮信号とを挿間処理して順次走査ビデオ
出力信号を形成するが、その補間信号が、相異なる線か
らの信号の組合せを表わす高域通過濾波信号と相異なる
フレームからの信号の組合せを表わす低域通過濾波信号
との組合せからなるような、ビデオ信号処理装置を提供
するものである。

【０００７】この発明の別の特徴は、ビデオ入力信号に
応じて、フイールド遅延ビデオ信号と、フレーム平均ビ
デオ信号と、このフレーム平均ビデオ信号の対応絵素と
空間的に一致した絵素を持つ線平均ビデオ信号とを供給
する信号源と、上記フレーム平均信号を低域通過濾波
し、上記線平均信号を高域通過濾波しかつこれら濾波さ
れた両信号を組合せて補間信号を形成する回路手段と、
上記の補間信号とフイールド遅延信号とを時間圧縮し、
これら時間圧縮された両信号を間挿処理して順次走査型
のビデオ出力信号を形成する高速化手段と、よりなる順
次走査処理装置を提供することである。

【０００８】この発明を実施した順次走査処理装置は、
所定の線周波数を有するビデオ入力信号を受入れる入力
手段を持っている。この入力手段には第１フイルタ手段
が結合されていて、フレーム補間ビデオ入力信号とフイ
ールド遅延ビデオ出力信号を生成する。第２フイルタ手
段がこの第１フイルタ手段に結合されていて、フイール
ド遅延ビデオ出力信号を線くし形濾波して、フレーム補
間ビデオ出力信号の対応絵素と空間的におよび時間的に
整合した絵素を持ったフイールド遅延されかつ線補間さ
れた出力信号を供給する。この第１と第２のフイルタ手
段には、ある回路手段が結合されていて、フレーム補間
ビデオ出力信号を低域通過濾波し、フイールド遅延線補
間ビデオ出力信号を高域通過濾波し、得られた低域通過
濾波信号と高域通過濾波信号とを組合せて上記所定の線
周波数を有する総合ビデオ出力信号を形成する。この回
路手段と第１フイルタ手段とには、高速化手段が結合さ
れていて、フイールド遅延ビデオ出力信号を時間圧縮
し、総合ビデオ出力信号を時間圧縮し、両時間圧縮され
た信号の水平線を間挿して、ビデオ入力信号の上記所定
線周波数の２倍の線周波数をもつ順次走査ビデオ出力信
号を形成する。

【０００９】

【実施例】以下、図面に例示したこの発明の一実施例に
ついて詳細に説明する。なお、図面中の同様な素子には
同様な参照符号を付して示してある。

【００１０】図１の受像機は、普通の設計の受信回路ユ
ニット１０を有し、このユニットには、アンテナその他
適当なビデオＲＦ信号源に接続するための入力１２とベ
ースバンド・ビデオ出力信号Ｓ１を供給する出力とが結
合されている。例示のために、信号Ｓ１はＮＴＳＣビデ
オ様式のものと仮定する。しかしこの発明の原理はＰＡ
ＬとかＳＥＣＡＭという様な他の標準方式のビデオ信号
にも同様に適用することができる。ユニット１０は、Ｒ
Ｆ同調，ＩＦ増幅，ビデオ復調等の機能を果たすもので
ある。この受像機を、ベースバンドのビデオ出力を有す
る信号源用のビデオ・モニタとして使用する場合には、
ユニット１０は不要になる。信号Ｓ１は、デジタル化さ
れた輝度（Ｙ１）およびクロミナンス（Ｃ１）出力信号
を分離出力する、普通の設計の輝度／クロミナンス分離
器（Ｙ／Ｃ）およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
ユニット１４に供給される。分離された両信号は、普通
のランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）中に蓄積しや
すくするためにデジタル処理することが望ましい。ある
いは、アナログ・メモリ（たとえば、電荷結合装置）を
使って処理することもできるが、その場合には信号をデ
ジタル形式に変換する必要はない。

【００１１】輝度信号Ｙ１は、図に破線枠で示す順次走
査処理装置５０の入力５２に印加される。この装置５０
は、飛越し型の信号Ｙ１を信号Ｙ１の２倍の線周波数を
有する非飛越し順次走査型（後述する）に変換して、こ
の２倍線周波数の順次式ビデオ信号（出力５４における
Ｙ２）をマトリクスおよびデジタル−アナログ変換器ユ
ニット１６の第１入力に供給する。クロミナンス信号Ｃ
１はユニット１８内で水平線（Ｈ）２６３本分だけ遅延
を受ける。この遅延は、表示ユニット２０上に表示され
たとき輝度信号（Ｙ２）とクロミナンス信号（Ｃ３）と
の適正な整合が保証されるように、処理装置５０を通過
するルミナンス信号に与えられる正味遅延量に相当す
る。

【００１２】遅延クロミナンス信号Ｃ２は高速化ユニッ
ト２２に供給され、そこでクロミナンス信号の線周波数
が２倍にされる。これは、たとえば各信号Ｃ１の線をメ
モリ中に蓄積し次いで蓄積されている各線を、たとえば
前述のデイスチャート氏特許に説明されているように、
１水平線期間中に２回再生することによって行うことが
できる。ユニット１６は、この２倍線周波数のクロミナ
ンス（Ｃ３）および輝度（Ｙ２）信号をユニット２０で
表示するためのアナログＲ，Ｇ，Ｂ形式に変換する。表
示ユニット２０は、正常なフイールド周波数タイミング
信号Ｖ（ＮＴＳＣ式では５９．９５Ｈｚ）と２倍線周波
数タイミング信号２Ｈ（３１．４６８ＫＨｚ）とをタイ
ミング・ユニット２４から供給されて、上記両信号に同
期化されている。線周波数が２倍にされておりまたフイ
ールド周波数は標準のＮＴＳＣ方式の値であるから、表
示ユニット２０は普通の表示器で得られるフイールド当
りの線数の２倍の水平線を生成し、従ってラスタ線の可
視率はより低くなる。

【００１３】この発明を実施した順次走査処理装置５０
は、端子５２に結合され、それぞれ水平線（Ｈ）２６２
本，１本および２６２本分の遅延を持つ遅延ユニット５
６−６０の縦続接続体を持っている（Ｈは、図中水平線
を表す）。加算器６２がユニット５６の入力とユニット
６０の出力とに結合され、また減衰係数が２分の１の減
衰器６４がこの加算器６２の出力に結合されている。こ
れらの素子５６〜６４を組合せることによってフレーム
くし形フイルタが形成され、このフイルタから、２フイ
ールド（１フレーム）離れた線の平均に等しい輝度信号
Ｓ３が減衰器６４の出力に得られる。このフレーム平均
信号Ｓ３の輝度入力信号Ｙ１に対する実効遅延は水平線
２６２．５本分（２６２．５Ｈと表す）、または遅延ユ
ニット５６の出力に生ずるフイールド遅延輝度信号Ｙｄ
に対して０．５Ｈである。

【００１４】１Ｈ遅延ユニット５８の入力信号と出力信
号とが加算器６６に印加され、その出力相加信号が減衰
器６８で２分の１に減衰されて線平均出力信号Ｓ４が生
成する。この線平均信号すなわち垂直補間信号Ｓ４の、
遅延ユニット５６の出力におけるフイールド遅延信号Ｙ
ｄに対する遅延量は１／２Ｈであり、また信号Ｙ１に対
しては２６２．５Ｈである。遅延量がこのように選定さ
れているので、フレーム平均信号Ｓ３はフイールド遅延
線平均信号Ｓ４と空間的に時間的に整合しており、かつ
双方ともフイールド遅延輝度信号Ｙｄより１／２Ｈ遅れ
る。

【００１５】信号Ｓ３とＳ４は、それぞれ相補的な低域
通過フイルタ７０と高域通過フイルタ７２によって加算
器７４に供給され、そこで補間ビデオ出力信号Ｙｉのフ
イールド中の各線は、直接先行およびそれに後続するフ
イールドの対応する線から取出された低周波数成分（Ｓ
５）と、所定フイールド中の先行および後続線から取出
された高周波数成分（Ｓ６）とを含んでいる。図４と図
５は、フイルタ７０と７２のそれぞれ互いに相補的な低
域通過特性と高域通過特性とを例示している。図４にお
いて、低域通過フイルタ７０の応答は、ＤＣで１、色副
搬送波周波数の２分の１（ＨＴＳＣの場合約１．７９Ｍ
Ｈｚ）で−６ｄＢ、また色副搬送波周波数（約３．５８
ＭＨｚ）で実質的に０である。高域通過フイルタ７２の
応答は低域通過フイルタ７０のそれの正確な補数であ
る。具体的には、図５では、高域通過フイルタ７２の応
答は、ＤＣで０、色副搬送波周波数の２分の１で２分の
１振幅、そして色副搬送波周波数で１である。フイルタ
７０と７２の振幅応答の和は、ＤＣから約４ＭＨｚにわ
たる輝度信号帯域内のすべての周波数位置で１である。

【００１６】この補間信号Ｙｉとフイールド遅延信号Ｙ
ｄはそれぞれ飛越し型ビデオ入力信号Ｙ１と同じ線周波
数（約６０Ｈｚ）である。処理装置の残りの部分は高速
化回路を形成し、これは信号ＹｄとＹｉを時間圧縮し、
時間圧縮されたこの両信号を間挿して、図２に略示され
るように線ごとにＹｉとＹｄが交番するフイールド当り
５２５本の線を有する、表示器２０用の順次走査信号を
生成する。実際に表示される線の数は垂直期間中の消去
作用ができるようにそれよりも少ない（約４８２本）。
高速化回路は、４個の１−Ｈ（１水平線）メモリ８２−
８８と一対の入力制御スイッチ９０と出力制御スイッチ
９２よりなる。１水平線期間中、スイッチ９０はＹｉと
Ｙｄを所定の書込みクロック周波数でメモリ８２と８６
中に記憶させる。同時に、スイッチ９２はこの書込みク
ロック周波数の２倍の読出しクロック周波数でメモリ８
４と８８から前に記憶されていた線のＹｉとＹｄを順番
に再生する。次の線期間中は、メモリ８４と８８に記憶
が行われメモリ８２と８６から再生される。このサイク
ルが繰返されて図２に示されるような時間圧縮され間挿
処理されたＹｉとＹｄ線が生成される。

【００１７】図３は、処理装置５０によって生成される
順次走査信号Ｙ２の３つのフイールドにおけるフイール
ド遅延信号または現実線Ｙｄ（円印で示す）と補間線Ｙ
ｉ（×印で示す）との空間的関係を示す図である。フイ
ールド２の線Ｂの如き各補間線は、先行および後続フイ
ールドの対応する線の平均（Ａ＋Ｃ）／２から取出した
低周波数成分と直接先行および後続する線の平均（Ｄ＋
Ｅ）／２から取った高周波数成分とで構成されている。
空間的（垂直方向の）対称性と時間的（フイールドから
フイールドごとの）対称性の双方があることが判る。運
動（像の動き）が発生しても、補間線Ｂの高周波数成分
には何の影響もない。それは、これらの成分が常に現実
の（フイールド遅延）信号と同じフイールドから取出さ
れるからである。動きによる不自然さは線Ｂの低周波数
成分に生ずることになる。しかし、低周波数の動きの不
自然さの大きさは、どのような変化が生じたとしても、
線ＡとＣの平均化を行うためにその変化の２分の１にな
る。たとえば、フイールド１の線Ａが黒でフイールド３
の線Ｃが白であれば、輝度レベルには１００ＩＲＥ単位
の変化がある。しかし表示されている補間線Ｂは、（０
＋１００）／２＝５０ ＩＲＥ単位の低周波数成分を持
つに過ぎない。従って、最悪のケースであっても、運動
物体の低周波数ゴースト（２重像）が発生し得るに過ぎ
ず、最も明るい低周波数ゴーストは単にグレイの陰であ
り、かつ低周波数変化の大きさの半分すなわち１０ＩＲ
Ｅ単位以上になることはない。

【００１８】再び図４と図５を見ると、フイルタ７０と
７２は輝度信号のベースバンドを通じて互いに相補的な
振幅応答特性を持っていることが好ましい。相補的とい
うのは、両振幅対周波数特性の和が実質的に一定である
ということである。図示のように、図４と図５の曲線
は、ＤＣから約４ＭＨｚに至る間のすべての周波数でそ
の和が１である。高域通過フイルタ７２は色副搬送波周
波数（３．５８ＭＨｚ）でピークを生じ輝度帯域の高域
端で低下するが、それは大した問題ではない。

【００１９】相補的な両フイルタを使用すると、何の対
策も講じなければ２重帯域処理のために生ずることのあ
る、補間輝度信号Ｙｉの歪を防ぐことができる。もし両
フイルタが相補的なものでなければ、補間線Ｙｉの垂直
または水平あるいは斜方向の細部の不所望なピーキング
あるいは抑制という形で、肉眼で見えるような不自然さ
が生ずることになろう。さらに、補間信号Ｙｉ中のその
ような不自然さは、表示器２０上で信号Ｙｉとフイール
ド遅延信号Ｙｄと間挿されるので、Ｙｉを表示したとき
に目立つものとなる。

【００２０】図６と図７は、それらが形成する周期的な
通過帯域応答の数について理論上制限なしに多数の通過
帯域を呈するので、厳格に言えば低域通過フイルタでも
高域通過フイルタでもないトランスバーサル・フイルタ
によって、どうして低域通過フイルタ７０と高域通過フ
イルタ７２の機能を実現できるかを示している。この実
例では、そのような両フイルタが低域通過および高域通
過フイルタとして作用するが、それは、端子５２におけ
る輝度入力信号Ｙ１の帯域が、ＮＴＳＣ標準（４．２Ｍ
Ｈｚの輝度信号帯域幅）に適合するように信号を生成す
る信号源によって、および受信回路１０とＹ−Ｃ分離器
およびＡ／Ｄ変換器１４の帯域幅制限によって、ＮＴＳ
Ｃ帯域幅に制限されているからである。特に、この発明
をデジタル回路で構成されるとすれば、ユニット１４で
行われるＡ／Ｄ変換には、そのままではエイリアシング
型の不自然さを生成することになるサブ・ナイキスト・
サンプリングを阻止するために帯域幅の制限を必要とす
ることに注意すべきである。従って、図６と図７のトラ
ンスバーサル・フイルタが周期的な（繰返し型の）通過
帯域を持っていても、それらのフイルタはこの応用例で
は回路１０と１４によって単一の通過帯域のみに制限さ
れることになり、結局低域通過フイルタおよび高域通過
フイルタとして働く。

【００２１】次に、図６の低域通過フイルタ７０の詳細
について検討すると、入力６００の信号Ｓ３は、遅延ユ
ニット６０２中で１４０ナノ秒遅延され、また遅延ユニ
ット６０４中でさらに１４０ナノ秒遅延される。減衰器
６０６と６１０は、入力信号Ｓ３の振幅と遅延ユニット
６０４の出力信号の振幅を４分の１に低下させ、減衰器
６０８は遅延ユニット６０２の出力信号を２分の１に減
衰させる。加算器６１２は、これらの減衰を受けた信号
を加算して、図４に示されるような伝達特性を持った端
子６１４に低域通過濾波出力信号Ｓ５を生成する。総遅
延量（２０８ナノ秒）はＮＴＳＣ色副搬送波の周期に等
しく、かつ減衰された信号がすべて加算されるので、こ
のフイルタは図示のように色副搬送波周波数位置で０応
答を示す。トランスバーサル・フイルタの繰返し通過帯
域は、前述したようにＮＴＳＣ入力信号と入力回路の帯
域幅制限のために、ほぼ抑圧される。図７の高域通過ト
ランスバーサル・フイルタは、４分の１に減衰された両
信号の符号が反転している点を除けば図６の低域通過ト
ランスバーサル・フイルタと同じである。この符号の反
転は、４分の１値の両信号を加算器７１２で相加し、得
られたその和を減衰器７１４中で２分の１値信号から差
引くことによって得ることができる。フイルタ７２（図
７）中の遅延と減衰率はフイルタ７０のそれと全く同一
であるから、４分の１値信号の符号を変えることは、図
４と図５を比較したとき見られるような相補的な特性を
作ることになる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、動きによる不自然さを
軽減した順次ビデオ信号処理装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した一例テレビジョン受像機の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の受像機によって生成されるビデオ線構成
の空間的および時間的関係を示す図である。

【図３】図１の受像機によって生成されるビデオ線構成
の空間的および時間的関係を示す図である。

【図４】図１の受像機に使用される相補的フイルタ特性
の一例を示す図である。

【図５】図１の受像機に使用される相補的フイルタ特性
の一例を示す図である。

【図６】図１の受像機中に低域通過フイルタおよび高域
通過フイルタとして使用するに適したトランスバーサル
・フイルタの構成を示すブロック図である。

【図７】図１の受像機中に低域通過フイルタおよび高域
通過フイルタとして使用するに適したトランスバーサル
・フイルタの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ビデオ信号処理装置 ７０ 低域通過フイルタ ７２ 高域通過フイルタ Ｓ１ 入力ビデオ信号 Ｓ３ フレーム平均信号 Ｓ４ フイールド遅延線平均信号 Ｓ５ 低域通過濾波出力信号 Ｓ６ 高域通過濾波出力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジヨゼフ トツパー アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 ハ ツトボロー クルツクド・ビレツト・ロ ード 131 (72)発明者 ウイリアム ミン・ジエン シユウ アメリカ合衆国 ニュージャージ州 エ ジソン ワラス・ストリート 312

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定線周波数のビデオ入力信号のための
   入力を有し、１フィールドより１／２ライン少なく遅延
   したビデオ出力信号を供給する第１の出力を有し、１フ
   ィールドより１／２ライン多く遅延したビデオ出力信号
   を供給する第２の出力を有し、１フレーム遅延したビデ
   オ出力信号を供給する第３の出力を有する遅延手段と、 前記第１と第２のビデオ出力信号とを平均化し、第１の
   平均ビデオ出力信号を供給する第１の手段と、 前記ビデオ入力信号と前記第３のビデオ出力信号とを平
   均化し、第２の平均ビデオ出力信号を供給する第２の手
   段と、 前記第１の平均ビデオ出力信号を高域通過濾波し、前記
   第２の平均ビデオ出力信号を低域通過濾波し、そして、
   濾波した平均信号を合成して補間ビデオ出力信号を形成
   する第３の手段と、 前記遅延手段の前記第１の出力と前記第３の手段とに接
   続され、前記第１の出力信号を時間圧縮し、前記補間さ
   れた出力信号を時間圧縮し、各時間圧縮された信号の線
   を間挿して、前記所定線周波数の２倍の非飛越しビデオ
   出力信号を生成する高速化手段とを備えた順次走査ビデ
   オ信号処理装置。