JP2784817B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

映像信号処理装置

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JP2784817B2 JP1252360A JP25236089A JP2784817B2 JP 2784817 B2 JP2784817 B2 JP 2784817B2 JP 1252360 A JP1252360 A JP 1252360A JP 25236089 A JP25236089 A JP 25236089A JP 2784817 B2 JP2784817 B2 JP 2784817B2
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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のノ
イズ量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、ノイ
ズ量から入力信号のS/Nの善し悪しを判別して該ノイズ
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い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をおい
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
(折り返しノイズ)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、この低域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、低域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量を低減して
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18
A、18B)に入力され、該利得制御手段は上記映像信号の
ノイズ量(ノイズ検出器14からの出力信号)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を検出し、このノイズ量に
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及びノイズ検出器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17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
するノイズ検出器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18A、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。
第1のノイズ検出器14は、供給される映像信号のノイ
ズ量を検出し、上記低域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。この検出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、低域原信号の置換量
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。
ここでノイズ検出器14の具体例としては、例えば供給
される映像信号を所定の電位でクランプして、この所定
の電位でクランプされた映像信号を基準電位と比較し
て、この比較出力をカウントすることによりノイズ量を
検出するような構成がとれる。
以上のように入力映像信号のノイズ量(あるいはS/
N)を検出し、この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を発生し
ない。
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、またノイズ検出
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HP
F24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。この低域原信号置換回路23内のHP
F24、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図と殆と同
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帯び利得制御アンプ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)≡RL−ML 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)=M+αRL−αML が得られる。ここで、補間された映像信号Mを高域成分
MHと低域成分MLとの和(M≡MH+ML)と置き換えると、
上記加算出力は、 MH+ML+αRL−αML =MH+(1−α)ML+αRL 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、入力される映像信号のノイズ量
に応じて捕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、該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、簡単な構成で実現できる。
具体的には、ノイズ検出手段により入力映像信号のノ
イズ量を検出して、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造し、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……ノイズ検出器 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のノイズ
    量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。
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