JP2784816B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、映像信号処理装置に関し、特に、例えばオ
フセットサンプリングされて得られた入力映像信号を補
間処理するような映像信号処理装置に関する。

B.発明の概要 本発明は、入力された映像信号のうちＮフィールドの
映像信号に基づいて補間を行う補間手段と、上記映像信
号の１フィールドにおける任意の画素と該画素に水平方
向に隣接する次の画素との間を上記任意の画素によって
置換するための置換信号を形成する置換信号形成回路と
を有し、上記補間手段の出力信号と上記置換信号形成手
段の出力信号はそれぞれ低域信号分の利得を制御する利
得制御手段に入力され、該利得制御手段は上記映像信号
に含まれるコントロールコードの内容に基づいて上記補
間手段の出力信号と上記置換信号形成手段の出力信号と
を相補的に利得制御し、その後上記各出力信号の低域成
分は互いに加算されるようになすことにより、垂直解像
度の劣化を抑えると共に、コントロールコードから入力
信号のS/Nの善し悪しを判別してノイズの多い入力信号
に対する悪影響を防止するものである。

C.従来の技術 一般に、所定帯域幅の信号をサンプリングして伝送す
る際には、該帯域幅の２倍の周波数（いわゆるナイキス
ト周波数）以上のサンプリング周波数を用いることが原
信号を完全に復元するために必要とされるわけである
が、テレビジョン信号等のような映像信号の場合には、
その２次元的、さらには３次元的構造に着目して、上記
ナイキスト周波数より低い周波数でサンプリング（いわ
ゆるサブナイキスト標本化）することが可能である。こ
れは、標本点の形状からオフセットサンプリングとも称
されている。例えば特開昭63−139489号公報には、４フ
ィールド周期で多重オフセットサンプリングするシステ
ムのサブサンプル画像再生装置が開示されている。

第４図は、このようなオフセットサンプリングシステ
ムの一例として、４フィールドで一画面を構成するよう
なものを示している。この第４図において、図中○印が
第１フィールドに送られてくるサンプルデータを示し、
それぞれ1a,1b,1c,…としている。また同様に、図中×
印が第２フィールドに送られてくるサンプルデータを、
□印が第３フィールドに送られてくるサンプルデータ
を、△印が第４フィールドに送られてくるサンプルデー
タをそれぞれ示し、数字2,3,4でフィールドの順序を、
英小文字a,b,c,…で各サンプル点の区別を表している。
なお、図中の「・」印は、この４フィールド多重オフセ
ットサンプリングシステムでは伝送されないサンプル点
を示している。

このようなオフセットサンプリングシステムにおい
て、静止画を伝送する場合には、第４図のように４フィ
ールド分から得られる各サンプル点のデータから、上記
「・」印のデータを補間（内挿処理）することにより、
原（伝送前の）画像情報を再生するようにしている。ま
た、動画を伝送する場合には、各フィールド毎の画像が
変化していることより、現在フィールドの情報のみを用
い、この１フィールド分の情報からその他の全てのデー
タを補間（フィールド内で内挿処理）することにより、
原画像情報を再生するようにしている。このように、静
止画と動画とでは、解像度は異なるがそれぞれ補間を行
い、送られてこないサンプル点のデータを得るようにし
ている。上記補間の際には、いわゆるエイリアシング
（下り返しノイズ）が出ないようにフィルタをかける
が、逆に水平、垂直の解像度はその分劣化する。

D.発明が解決しようとする課題 ところで、垂直解像度の劣化を抑える方法の一つとし
て、低減原信号置換という方法がある。これは、映像信
号の低周波数成分について、補間しないでそのまま出力
するものであり、例えば第５図Ａ、Ｂに示すように、そ
れぞれの１フィールドにおける各サンプル点のデータ、
例えば1a,1b,1c,…を用い、水平方向に隣接するサンプ
ル点の間の画素をこれらのサンプルデータで置換して、
同じサンプルデータを繰り返し（図では４回ずつ）出力
するものである。この場合、いわゆるエイリアシングは
発生するが、その分垂直解像度は上がったように画面上
で見える。

しかしながら、この低減原信号置換においては、フィ
ールド間、フレーム間の補間を行わないため、ノイズの
多い映像信号が入力されたときには、ノイズがそのまま
出力されてしまい、しかも低周波数成分であるため目立
ち易い。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、低減原信号置換により垂直解像度の改善を図りなが
ら、ノイズの多い入力信号に対しては置換基を低減して
目立たなくし得るような映像信号処理装置の提供を目的
とするものである。

E.課題を解決するための手段 上述のような課題を解決するために、本発明に係る映
像信号処理装置は、入力された映像信号のうち、Ｎフィ
ールド（Ｎは２以上の自然数）の上記映像信号に基づい
て補間を行うようになす補間手段（補間回路12）と、上
記映像信号の１フィールドにおける任意の画素と該画素
に水平方向に隣接する次の画素との間を上記任意の画素
によって置換するための置換信号を形成する置換信号形
成回路（レート変換器17）とを有し、上記補間手段の出
力信号と上記置換信号形成手段の出力信号はそれぞれ低
域信号分の利得を制御する利得制御手段（利得制御アン
プ18A、18B）に入力され、該利得制御手段は上記映像信
号に含まれるコントロールコードの内容に基づいて上記
補間手段の出力信号と上記置換信号形成手段の出力信号
とを相補的に利得制御し、その後上記各出力信号の低域
成分は互いに加算される（加算器19）ようになすことに
より、上述の課題を解決する。

F.作 用 入力映像信号のノイズ状態がコントロールコードによ
り分かり、このコントロールコードに応じて利得制御し
て低域成分を加算することにより、低域成分の置換量が
変化し、ノイズに応じた低域置換量の制御が行える。

G.実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、本発明の第１の実施例となる映像信号処理
装置を示している。この第１図の入力端子11には、一般
にＮフィールド（Ｎは２以上の自然数）の信号で１画面
を構成するような映像信号、例えば前記第４図と共に説
明したような４フィールドにて１画面を構成するオフセ
ットサンプリングシステムによりサンプリング（周波数
ｆ）されて得られた映像信号が供給されている。この映
像信号は、例えばBS（放送衛星）からの放送信号や、VT
R（ビデオテープレコーダ）、ディスクプレーヤ等から
の再生信号として得られるものであり、規格として、映
像信号中に後述するようなコントロールコードが含まれ
ている。

この周波数ｆでオフセットサンプリングされた入力映
像信号は、フィールド間及びフレーム間補間回路12、LP
F（ローパスフィルタ）13及びコントロールコード判別
器14に送られている。フィールド間及びフレーム間補間
回路12では、入力映像信号の４フィールド分のサンプル
データ信号に基づいてフィールド間及びフレーム間補間
されて、折り返し成分抑圧フィルタがかけられ、４倍の
レート4fの信号となり、HPF（ハイパスフィルタ）15及
びLPF16に送られる。上記入力映像信号のLPF13を介して
得られた低周波数成分については、上述のような折り返
し成分抑圧フィルタをかけずに、レート変換器17にてレ
ートのみ４倍されることによって、前述した第５図Ａ、
Ｂに示すような低域置換用信号となる。上記補間された
信号のLPF16を介して得られた低周波成分は、置換量制
御回路18の利得制御アンプ18Aに送られ、レート変換器1
7からの低域置換用信号は、置換量制御回路18の利得制
御アンプ18Bに送られる。これらの利得制御アンプ18A、
18Bは、後述するコントロールコード判別器14からの利
得制御信号に応じて、各利得の和が１となる条件で相補
的に利得制御されるものであり、各利得制御アンプ18
A、18Bからの出力は、加算器19に送られて加算されるよ
うになっている。これによって、上記補間出力信号低域
成分と低域置換用信号との比率、あるいは置換量が変化
する。加算器19からの出力は、加算器20に送られて、上
記補間された信号のHPF15を介して得られた高周波成分
と加算され、出力端子21を介して取り出される。

ここで、上記入力映像信号に含まれるコントロールコ
ードは、例えば垂直同期信号区間等の所定位置に配置さ
れており、例えば32ビットの情報を数回繰り返して数Ｈ
に重ね書きされているものである。この32ビットのコン
トロールコードの内、例えば12、13ビット目をメディア
識別に用いることが考えられ、具体的には、12ビット目
が“1"のときVTR、13ビット目が“1"のときディスクと
し、これらの12、13ビット目がいずれも“0"のときを通
常放送とする。また、14、15ビット目の２ビットをノイ
ズ量識別用に割り当て、ノイズ小からノイズ大に向かっ
て順に“00"〜“11"とする。なお、この場合のノイズの
絶対量は各メディアによって異なるようにしてもよく、
VTRのときのノイズが最も大きく、ディスク、放送の順
でノイズが小さくなり、VTRでノイズ最小“00"のときの
ノイズ量は、放送でノイズ最大“11"のときのノイズ量
より大となることもあり得る。

第１図のコントロールコード判別器14は、少なくとも
上記12、13ビット目に基づくメディア識別及び14、15ビ
ット目に基づくノイズ量識別を行うことにより、ノイズ
の（絶対的な）量を判別し、上記低減原信号置換の比率
を制御するための利得制御信号を置換量制御回路18の各
利得可変アンプ18A、18Bに送る。このコントロールコー
ドにより判別されたノイズが小さいときには、利得可変
アンプ18Aの利得を小さく、利得可変アンプ18Bの利得を
大きく制御して、低減原信号の置換量を増加させ、垂直
解像度の改善を図っている。これに対してノイズが大き
いときには、利得可変アンプ18Aの利得を大きく、利得
可変アンプ18Bの利得を小さく制御して、低域原信号の
置換量を減らすことにより、ノイズを抑える。すなわ
ち、入力に横引き、ビート等のノイズが含まれていて
も、上記補間回路12にてフィールド間、フレーム間補間
を行うことでこれらのノイズは急激に減少するものであ
り、これは、時間軸方向だけでなく、水平方向及び垂直
方向にもフィルタがかかるためである。

以上のように、入力映像信号のノイズ量（あるいはS/
N）をコントロールコードで判別した結果に応じて低域
原信号の置換量を制御し、S/Nの良い入力信号のときに
は低域原信号置換量を増加させて垂直解像度の改善効果
を引き出し、S/Nの悪い入力信号のときは低域原信号の
置き換え比率を小さくすることによりS/Nの劣化を防止
することができる。また、低域原信号の置換量は、ノイ
ズ量に応じて連続的に制御されるため、スイッチングノ
イズ等が発生しない。さらに、コントロールコードを判
別しているため、ノイズ検出回路が不要であり、その分
回路構成を簡略化できる。

ところで、低域置換用信号を出力するための上記LPF1
3とレート変換器17との順序を入れ換えることができ、
これらを入れ換えた第２の実施例を第２図に示す。すな
わち、入力端子11からの入力映像信号は直接レート変換
器17に送られている。

この第２図において、上記第１図の各部と対応する部
分には同じ指示符号を付しており、フィールド間及びフ
レーム間補間回路12からの出力信号は低域原信号置換回
路23の入力端子ａに、レート変換器17からの出力信号は
低域原信号置換回路23の入力端子ｂに、またコントロー
ルコード判別器14からの出力信号は低域原信号置換回路
23の制御入力端子ｃに、それぞれ送られている。低域原
信号置換回路23においては、入力端子ａからの補間され
た映像信号がHPF24及びLPF25に供給され、入力端子ｂか
らのレート変換された映像信号がLPF26に供給されてお
り、各LPF25、26からの低域出力信号が、置換量制御回
路27の利得制御アンプ27A、27Bにそれぞれ送られてい
る。各利得制御アンプ27A、27Bからの出力信号は、加算
器28で加算され、加算器28からの出力は加算器29に送ら
れてHPF24からの信号と加算されるようになっている。
加算器29からの出力は、低域原信号置換回路23の出力端
子ｄを介して出力端子21に送られている。この低減原信
号置換回路23内のHPF24、LPF25、26、置換量制御回路27
及び加算器28、29は、第１図のHPF15、LPF16、13、置換
量制御回路18及び加算器19、20にそれぞれ対応し、同様
な動作を行う。第２図に示す第２の実施例は、上述した
ように、低域置換用信号を得るための構成として、レー
ト変換器17の後方にLPF26を配置した点が相違するのみ
で、第１図と殆ど同様な動作が行われ、同様な作用効果
が得られるものである。

次に、第３図は本発明の第３の実施例の要部を示し、
上記第２図の低域原信号置換回路23として置き換えて使
用可能な低域原信号置換回路の具体例を示している。す
なわち、この第３図の各端子ａ〜ｄは、上記第２図の各
端子ａ〜ｄにそれぞれ接続されるものであり、低域原信
号置換回路23以外の構成は第２図と同様となる。

この第３図において、上記入力端子ａに供給される上
記補間された映像信号は、減算器31及び遅延回路32に送
られており、減算器31では、上記入力端子ｂに供給され
るレート変換された映像信号から上記補間された映像信
号が減算されている。この減算器31からの出力信号は、
LPF33を介して利得制御アンプ34に送られて利得制御さ
れ、加算器35に送られて遅延回路32からの出力信号と加
算されている。遅延回路32はLPF33及び利得制御アンプ3
4による信号遅れ分に等しい遅延時間を有している。

このような構成において、減算器31により上記レート
変換された映像信号（Ｒとする）から上記補間された映
像信号（Ｍとする）が減算され、LPF33で低域成分が取
り出されることにより得られる信号を、 （Ｒ−Ｍ）_Ｌ≡R_L−M_L とするとき、これが利得制御アンプ34でα倍されて加算
器35に送られ、上記補間された映像信号Ｍと加算される
ことにより、 Ｍ＋α（Ｒ−Ｍ）_Ｌ＝Ｍ＋αR_L−αM_L が得られる。ここで、補間された映像信号Ｍを高域成分
M_Hと低域成分M_Lとの和（Ｍ≡M_H＋M_L）と置き換えると、
上記加算出力は、 M_H＋M_L＋αR_L−αM_L ＝M_H＋（１−α）M_L＋αR_L となり、第１図や第２図の場合と同様な出力信号が得ら
れていることが分かる。この場合、ノイズが少ないとき
には利得αを大きく制御して低域置換量を増加させ、ノ
イズが多いときには利得αを少なく制御して低域置換量
を減らすことで、上述した第１、第２の実施例と同様な
効果が得られることは勿論である。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されず、例え
ば、１画面を構成するフィールド数Ｎは上記４以外の自
然数としてもよく、また、各フィールド毎のサンプル点
の位置は第４図の具体例の他にも種々考えられる。

H.発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係る映像
信号処理装置によれば、コントロールコードの内容に応
じて補間手段出力信号と置換信号形成手段出力信号とを
相補的に利得制御して各低域成分を互いに加算している
ため、ノイズの多少に応じて解像度改善かノイズ抑制か
を選ぶように制御することができ、この制御は連続的な
制御であるためスイッチングノイズ等が発生することが
なく、また、ノイズ検出のための回路が不要で、構成を
簡略化できる。

具体的には、コントロールコード判別手段により入力
映像信号のノイズ量情報を判別して、ノイズが少ないと
きには低域原信号の置換量を増大させて垂直解像度を改
善し、ノイズが多いときには低域原信号の置換量を低減
してS/N改善をはかるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る映像信号処理装置の第１の実施例
の概略構成を示すブロック回路図、第２図は第２の実施
例の概略構成を示すブロック回路図、第３図は第３の実
施例の要部構成を示すブロック回路図、第４図は４フィ
ールド多重オフセットサンプリングの具体例を説明する
ための画面上のサンプル点を示す概略平面図、第５図
Ａ、Ｂは低域置換用信号の具体例を説明するための画面
上のサンプル点を示す概略平面図である。 11……映像信号入力端子 12……フィールド間及びフレーム間補間回路 13、16、25、26、33……LPF（ローパスフィルタ） 14……コントロールコード判別器 15、24……HPF（ハイパスフィルタ） 17……レート変換器 18、27……置換量制御回路 18A、18B、27A、27B、34……利得制御アンプ 19、20、28、29、35……加算器 21……映像信号出力端子 23……低域原信号置換回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された映像信号のうち、Ｎフィールド
   （Ｎは２以上の自然数）の上記映像信号に基づいて補間
   を行うようになす補間手段と、 上記映像信号の１フィールドにおける任意の画素と該画
   素に水平方向に隣接する次の画素との間を上記任意の画
   素によって置換するための置換信号を形成する置換信号
   形成回路とを有し、 上記補間手段の出力信号と上記置換信号形成手段の出力
   信号はそれぞれ低域信号分の利得を制御する利得制御手
   段に入力され、該利得制御手段は上記映像信号に含まれ
   るコントロールコードの内容に基づいて上記補間手段の
   出力信号と上記置換信号形成手段の出力信号とを相補的
   に利得制御し、その後上記各出力信号の低域成分は互い
   に加算されるようになすことを特徴とする映像信号処理
   装置。