JP3014123B2 - Ｍｕｓｅ―ｅｄｔｖコンバータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジョン方式変換器に関し、特に、
MUSE方式からNTSC方式もしくは、EDTV方式のテレビジョ
ン信号に高画質に変換できる方式変換器に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第８図は、昭和59年９月20日にテレビジョン学会技術
報告会において発表された、MUSE方式受信用標準方式ア
ダプター装置を示し、ここではその２次元ローパスフィ
ルタ（LPF）回路，時間軸変換回路，動き検出回路，折
り返し除去回路および混合（MIX）回路について示す。

図において、入力端子21にはA/D変換後のMUSEベース
バンド信号310が入力され、２次元LPF3cを介して時間軸
変換回路2cに入力される。時間軸変換回路2cの出力312
は、第１の１フレーム遅延回路22aに入力されるととも
に、加算器7nと減算器8fおよびMIX回路6cの一方の入力
に入力される。また、第１の１フレーム遅延回路22aの
出力313は、加算器7nの他方の入力に入力されるととも
に、第２の１フレーム遅延回路22bに入力される。この
第２の１フレーム遅延回路22bの出力314は減算器8fの他
方の入力に入力され、減算器8fの出力315は、動き検出
回路5bに入力される。

動き検出回路5bの一方の出力320はMIX回路6cにその制
御信号として入力され、また、他方の出力318は１フィ
ールド遅延回路4hを介して、再び動き検出回路5bに入力
される。前記加算器7nの出力316は定数乗算器9fにより1
/2倍されMIX回路6cの他方の入力として入力される。そ
してこのMIX回路6cの出力321は出力端子23から動き適応
処理された画像となって出力される。

次に動作について説明する。

２次元LPF3cでは、方式変換するためにMUSE信号から
再生するMUSE系の画像、すなわち方式変換前の原画はフ
ィールド内内挿（動画処理モード）で充分である。しか
し、この内挿フィルタはフィールド間オフセットサブサ
ンプリングによって、8.1MHzの帯域内に折り返された信
号を16.2MHzの帯域に戻す２次元LPFであるが、MUSEエン
コーダにて、48.6→32.4〔MHz〕のサンプリング周波数
変換をおこなっているため、水平帯域は事実上12.2MHz
となる。

この２次元フィルタの構成を第９図に示す。この第９
図において、垂直フィルタは輝度信号１ライン，色差信
号２ライン（Y1H,C2H）遅延回路12c,12d、１フィールド
毎に反転するスイッチ（SW）回路13c,13dおよび入力の
平均値を出力する加算器7o,7pにより３タップで構成さ
れており、水平フィルタは１画素遅延回路14f〜14jおよ
び入力の平均値を出力する加算器7q〜7tにより、５タッ
プで構成されている。そして、この垂直，水平フィルタ
は現信号とその遅延信号との和をとることにより高域成
分を除去する、いわゆるFIRフィルタとして動作してお
り、このうち垂直フィルタはライン数変換のための前置
フィルタとインタレース処理も兼ねている。

ライン数の変換は1050本から525本に間引くことによ
り実現している。これはつまり、MUSE系の２本から525
本系の１本のラインをつくる変換であり、そのための前
置フィルタは525/2本で帯域制限をする必要がある。こ
こでは、1125/4本とすることでインタレース処理と兼用
した。また、インタレース処理は垂直フィルタの上下の
ラインに3/4:1/4の比で重み付けすることで行ってい
る。このフィルタのタップ係数を第10図（ａ）に、その
周波数応答を第10図（ｂ）に示す。すなわちこのフィル
タによりフィールド間オフセットサンプリングによる折
り返し妨害を防いでいるのが分かる。

次に時間軸変換回路2cについては、前記２次元LPFに
より、見かけ上16.2MHZ帯域になったMUSEベースバンド
信号を525本NTSC方式に変換する部分である。ライン
数，アスペクト比の違いによる走査時間の違いを補正す
るために時間軸伸長メモリを用いる。この時、書き込み
は32.4MHz,読み出しを10.08MHzで行うことにより、時間
軸はNTSC方式の水平走査時間に変換される。

折り返し除去回路について、以上の説明で再三述べた
が、２次元LPFはフィールド内内挿を行なうだけであ
る。従って、動画領域については、エンコーダにおいて
フィールド内の前置フィルタ処理を行っているため、本
デコーダ装置においても、折り返しを生じることなく再
生できる。しかし、静止画領域についてはエンコーダが
４フィールドにわたって間引いているため、デコーダに
は時間軸方向の折り返し成分が残る。これを３次元的空
間周波数領域で考えると第４図のようになる。

ここで、静止画領域を動作モード処理した場合、時間
軸方向の折り返し成分となる。映像としてはエッジ部分
の「ちらつき」となって見える。この成分は主に、フレ
ーム間オフセットサブサンプリングによる折り返しであ
り、フレーム間で位相が反転している。これは現フレー
ムと前フレームの和をとることにより除去できる。

また、動き検出回路5bについては、前記フレーム間オ
フセットサブサンプリングによる折り返し成分を除くた
めには、現フレームと前フレームの和をとればよいが、
動領域では２線ぼけになる。これを防ぐため、動領域で
は、フレーム分をとることを禁止しなければならない。
また、動き検出はMUSEのサンプリングパターンから全周
波数領域にわたって検出できる、２フレーム差分による
動き検出を採用し、これをフィールドメモリを用いて時
間的に引き延ばすことにより誤検出を防いでいる。

MIX回路6cは動き検出回路5bによって、検出されたデ
ータを制御信号として、動画領域では現フレームの信号
を、静止画領域では現フレームと前フレームをたした信
号を出力するように適応的に切り換える。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のMUSE−EDTVコンバータは以上のように構成され
ており、その折り返し除去回路はフレーム間で生じる折
り返し成分しか除去しておらず、フィールド間で生じる
折り返しを除去することが必要で、実際の画面では垂直
高域成分に30Hzのフリッカ成分が存在するという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、フレーム間で生じる折り返しのみならず、
フィールド間で生じる折り返しが除去することができ
る、高画質のMUSE−EDTVコンバータを得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るMUSE−EDTVコンバータは、MUSEベース
バンド信号を入力とし、MUSE系の水平走査時間からNTSC
系の水平走査時間に変換する時間軸変換回路と、前記時
間軸変換回路の出力信号を入力とし、水平，垂直方向の
折り返し成分を除去する２次元ローパスフィルタとを備
えたMUSE−525本コンバータ装置において、前記２次元
ローパスフィルタを、525本ノンインタレース走査信号
を出力するものとし、３個の１フィールド遅延回路を有
するとともに、前記２次元ローパスフィルタの出力信号
を入力とし、該３個の１フィールド遅延回路を用いて前
記２次元ローパスフィルタの出力信号の４フィールド分
の和をとることにより、フィールド単位の処理を行なっ
て、静止画領域において時間軸方向の折り返し成分をす
べて除去する時間フィルタと、前記２次元ローパスフィ
ルタの出力信号とその遅延信号との差信号を静止画領域
または動画領域別にある有限個の値を持つ動き検出信号
に変換する動き検出回路と、該動き検出回路の検出信号
に基づいて、静止画領域では時間軸方向の折り返し除去
が行われた信号を、動画領域では時間軸方向に折り返し
除去が行われていない、１フィールド遅延された前記２
次元ローパスフィルタの出力信号を比例混合する混合回
路とを備えるようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるMUSE−EDTVコンバータは、時間軸方
向の折り返しをすべて除去する時間フィルタを備えるよ
うにしたので、例えば画面上の水平エッジ部でのちらつ
きがなくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるMUSE−EDTVコンバ
ータの構成を示し、図において、入力端子１にはMUSEベ
ースバンド信号101が入力され、時間軸変換回路2aに入
力される。時間軸変換回路2aの出力信号102は、２次元L
PF3aに入力される。２次元LPF3aの出力信号103は第１の
１フィールド遅延回路4aに入力されるとともに加算器7a
と減算器8bの一方の入力に入力される。第１の１フィー
ルド遅延回路4aの出力信号104は第２の１フィールド遅
延回路4bに入力されるとともに加算器7bの一方の入力
と、減算器8aの一方の入力およびMIX回路６の一方の入
力に入力される。第２の１フィールド遅延回路4bの出力
信号105は、第３の１フィールド遅延回路4cに入力され
るとともに加算器7aの他方の入力および減算器8bの他方
の入力に入力される。第３の１フィールド遅延回路4cの
出力信号106は加算器7bの他方の入力と、減算器8aの他
方の入力に入力される。加算器7aの出力信号107は定数
乗算器9aにより1/2倍され、加算器7cの他方の入力に入
力される。

加算器7bの出力信号109は定数乗算器9bにより1/2倍さ
れ、加算器7cの他方の入力に入力される。加算器7cの出
力信号111も、定数乗算器9cにより1/2倍され、MIX回路6
aの他方の入力に入力される。一方、減算器8aと8bの出
力信号113と114は動き検出回路5aに入力される。動き検
出回路5aの出力信号115はMIX回路6aの制御信号として入
力される。MIX回路6aの出力信号116は出力端子10を経
て、次段の回路に接続される。

次に動作について説明する。入力端子１からはMUSEベ
ースバンド信号が入力される。時間軸変換回路2aはMUSE
系の水平走査時間からEDTV（525本ノンインタレース）
系の水平走査時間に変換する回路であり、従来例と同様
に、時間軸伸長メモリで、走査時間の違いを補正する。
この場合、書き込みは、16.2MHzで行い、読み出しは10.
08MHzで行う。これにより、EDTV系の水平走査時間に合
致するように補正されたことになる。また、従来例と同
様に、次段の２次元LPFの垂直フィルタ部の回路構成を
簡単にするために、同メモリにて1125本ある走査線を10
50本に抜き出している。

２次元LPF3aはフィールド内内挿を行う。垂直フィル
タはライン数変換のための前置フィルタと525本ノンイ
ンタレース処理も兼ねている。ライン数変換のための前
置フィルタは525/2〔本〕で帯域制限し、525本ノンイン
タレース処理は垂直フィルタの上下のラインに3/4:1/4
の比で、重み付けすることで行う。一例として、フィル
タの構成を第２図に示し、タップ係数を第３図（ａ）
に，周波数応答を第３図（ｂ）にそれぞれ示す。第２図
からあきらかなように、回路自体は第９図と同様である
が、走査線1050本すべてのラインにおいて順次、前記垂
直フィルタの処理を施すことにより、EDTVに対応してい
る。従って、単にクロックレートを変更することによ
り、本実施例の２次元LPFはEDTVと通常のNTSCの両方式
に対応することができる。

動き適応型折り返し除去回路は、時間フィルタ部と動
き検出回路とに分かれ、時間フィルタは各々、1/60秒の
遅延を行なう３個の１フィールド遅延回路４の他に、加
算器7,定数乗算器９で構成する。

MUSE方式は、輝度信号の静止画領域で、フレーム間お
よびフィールド間にわたって帯域圧縮を行っているた
め、前述の２次元LPF3処理では、時間軸方向の折り返し
が完全に除去できず、実際の画像ではフリッカとして見
える。これを３次元周波数領域で表示すると、第４図と
なる。ただし、折り返し成分を分かり易く説明するため
に、時間軸変換回路の入力信号であるMUSEベースバンド
信号を用いた。この時間軸方向の折り返しは時間周波数
ｆ＝15Hzおよび45Hz（−15Hz）の成分をもつ、フレーム
間オフセットサブサンプリングによる折り返しと、ｆ＝
30Hzの成分をもつ、フィールド間オフセットサンプリン
グおよびインタレース走査による折り返しである。

従来例では、フレーム和をとることにより、ｆ＝15,4
5（−15）Hzが阻止帯となる時間軸LPFを構成し、フレー
ム間オフセットサブサンプリングによる折り返しを除去
している。

しかし、フィールド間オフセットサブサンプリングと
インタレース走査による折り返しは除去していない。こ
れらの成分は垂直高域成分が低域に折り返されたもので
あり、フィールド間で位相が反転している。よって、フ
ィールド和をとることにより、ｆ＝30Hzの成分を除去す
ることができる。すなわち、時間軸方向の折り返しをす
べて除去するためには、３個の１フィールド遅延回路を
用いて、４フィールド和をとることで解決する。時間LP
F（フィールド和）の伝達関数を式に示す。

Ｈ（ｚ）＝1/4（１＋zF^-1＋zF^-2＋zF^-3） ただし、zF^-1＝exp（−j2π・fT） ｆ＝60Hz（フィールド周波数） …式 その周波数特性図を第５図に示す。

これにより、ｆ＝15,30,45（−15）Hzの成分を全て除
去することができる。

動き検出回路5aは２次元ローパスフィルタの出力信号
とその遅延信号との差信号を静止画領域または動画領域
別にある有限個の値を持つ動き検出信号に変換するもの
で、MUSEベースバンド信号の水平周波数4MHzまでは、水
平，垂直，時間方向には、折り返し成分が存在しないと
考えることができるので、１フレーム差分による動き検
出が可能である。

以上のように、処理すれば、静止画領域では、折り返
しを除去できるが、動画領域では２重像などの妨害が生
じる。これを防ぐため、MIX回路は動き検出回路の出力
データを制御信号とし、静止画領域では４フィールド和
をとった信号、動画領域では１フィールド遅延した信号
を画素単位で比例混合する。

なお、上記実施例では、３個の１フィールド遅延回路
を用いたが、４個の１フィールド遅延回路を用いて、全
ての時間軸方向の折り返しを除去する実施例を第６図に
示す。その伝達関数Ｈ（ｚ）を式に、周波数応答特性
を第７図にそれぞれ示す。

H₂（ｚ）＝1/8（１＋zF^-1）^２・（１＋zF^-2） zF^-1＝exp（−２πｊ・fT） …式 ｆ＝60Hz（フィールド周波数） この実施例では、４フィールドにわたって信号を遅延
するので、２フレーム差分による動き検出と１フレーム
差分による動き検出とを併用することができ、動き検出
精度を上げることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るMUSE−EDTVコンバータ
によれば、MUSEベースバンド信号を入力とし、MUSE系の
水平走査時間からNTSC系の水平走査時間に変換する時間
軸変換回路と、前記時間軸変換回路の出力信号を入力と
し、水平，垂直方向の折り返し成分を除去する２次元ロ
ーパスフィルタとを備えたMUSE−525本コンバータ装置
において、前記２次元ローパスフィルタを、525本ノン
インタレース走査信号を出力するものとし、３個の１フ
ィールド遅延回路を有するとともに、前記２次元ローパ
スフィルタの出力信号を入力とし、該３個の１フィール
ド遅延回路を用いて前記２次元ローパスフィルタの出力
信号の４フィールド分の和をとることにより、フィール
ド単位の処理を行なって、静止画領域において時間軸方
向の折り返し成分をすべて除去する時間フィルタと、前
記２次元ローパスフィルタの出力信号とその遅延信号と
の差信号を静止画領域または動画領域別にある有限個の
値を持つ動き検出信号に変換する動き検出回路と、該動
き検出回路の検出信号に基づいて、静止画領域では時間
軸方向の折り返し除去が行われた信号を、動画領域では
時間軸方向に折り返し除去が行われていない、１フィー
ルド遅延された前記２次元ローパスフィルタの出力信号
を比例混合する混合回路とを備えるようにしたので、時
間軸の方向の折り返し除去を、フレーム間で生じる折り
返しだけでなく、フィールド間で生じる折り返しについ
ても行うことができ、画像劣化の少ない変換画像が得ら
れるMUSE−EDTVコンバータが実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるMUSE−EDTVコンバー
タのブロック図、第２図はこの発明の一実施例におけ
る、２次元LPFの構成を示す図、第３図（ａ）および第
３図（ｂ）はこの発明の一実施例における、２次元LPF
のタップ係数および２次元周波数応答を示す図、第４図
は３次元的に表わしたMUSEベースバンド信号の輝度信号
の静止画における空間周波数を示した図、第５図はこの
発明の一実施例による動き適応型折り返し除去回路の時
間フィルタの特性を示す図、第６図はこの発明の他の実
施例によるMUSE−EDTVコンバータのブロック構成を示す
図、第７図はこの発明の実施例の動き適応型折り返し除
去回路の時間フィルタの特性を示す図、第８図は従来の
MUSE方式受信用標準方式アダプタ装置の折り返し除去回
路および動き検出回路を示す図、第９図は従来の装置に
おける２次元LPFの構成を示す図、第10図（ａ）および
第10図（ｂ）は従来の装置における２次元LPFのタップ
係数および２次元周波数応答を示す図である。 図において、1,11,16,21,24は入力端子、10,15,20,23,2
5は出力端子、2a〜2cは時間軸変換回路、3a〜3cは２次
元例元LPF、4a〜4hは１フィールド遅延回路、5a,5bは動
き検出回路、6a〜6cはMIX回路、7a〜7tは加算器、8a〜8
fは減算器、9a〜9fは定数乗算器、12a〜12dはY1H,C2H
（輝度信号１ライン，色差信号２ライン）遅延回路、13
a〜13dはSW回路、14a〜14jは１画素遅延回路、17は２フ
レーム差分動き検出回路、18は１フレーム差分動き検出
回路、19はMAX（最大値選択）回路、22a,22は１フレー
ム差分動き検出回路を示す。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】MUSEベースバンド信号を入力とし、MUSE系
   の水平走査時間からNTSC系の水平走査時間に変換する時
   間軸変換回路と、 前記時間軸変換回路の出力信号を入力とし、水平，垂直
   方向の折り返し成分を除去する２次元ローパスフィルタ
   とを備えたMUSE−525本コンバータ装置において、 前記２次元ローパスフィルタを、525本ノンインタレー
   ス走査信号を出力するものとし、 ３個の１フィールド遅延回路を有するとともに、前記２
   次元ローパスフィルタの出力信号を入力とし、該３個の
   １フィールド遅延回路を用いて前記２次元ローパスフィ
   ルタの出力信号の４フィールド分の和をとることによ
   り、フィールド単位の処理を行なって、静止画領域にお
   いて時間軸方向の折り返し成分をすべて除去する時間フ
   ィルタと、 前記２次元ローパスフィルタの出力信号とその遅延信号
   との差信号を静止画領域または動画領域別にある有限個
   の値を持つ動き検出信号に変換する動き検出回路と、 該動き検出回路の検出信号に基づいて、静止画領域では
   時間軸方向の折り返し除去が行われた信号を、動画領域
   では時間軸方向に折り返し除去が行われていない、１フ
   ィールド遅延された前記２次元ローパスフィルタの出力
   信号を比例混合する混合回路とを備えたことを特徴とす
   るMUSE−EDTVコンバータ。