JP3049764B2

JP3049764B2 - ディジタルビデオ信号処理装置

Info

Publication number: JP3049764B2
Application number: JP2323952A
Authority: JP
Inventors: ヘドレーウィルキンソンジェームズ
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: GB2238688A; JPH03192888A; GB8926772D0; CA2029406C; DE69025280D1; US5172218A; GB2238688B; DE69025280T2; EP0430447B1; CA2029406A1; EP0430447A3; EP0430447A2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ディジタルビデオ信号処理装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明はディジタルビデオ信号処理装置に関し、この
装置は、入力された4:4:4:4規格のディジタルビデオ信
号を第１及び第２の4:2:2規格のディジタルビデオ信号
にデマルチプレクシング（分離）して出力するもので、
入力されたビデオ信号を１つの入力輝度信号と、２つの
入力クロミナンス信号と、１つの入力キー信号とに分離
するデマルチプレクサを有し、このクロミナンス信号の
それぞれに対し、好ましくは入力クロミナンス信号のナ
イキスト周波数の7/16のカットオフ周波数で低域通過濾
波を行う第１のローパスフィルターと、第１の出力クロ
ミナンス信号を供給するための第１のローパスフィルタ
ーからの信号を2:1の比でサブ（副）サンプリングする
サブサンプラーと、入力クロミナンス信号から第１のロ
ーパスフィルターにて濾波された信号を減算する減算器
と、この減算された信号を好ましくは上述のナイキスト
周波数の3/8の周波数で復調する復調器と、この復調さ
れた信号を、上述のナイキスト周波数の1/2のカットオ
フ周波数で低域通過濾波を行う第２のローパスフィルタ
ーと、入力輝度信号と２つの出力クロミナンス信号とを
第１の出力ビデオ信号として出力するとともに、入力キ
ー信号と他の２つの出力クロミナンス信号を第２の出力
ビデオ信号として供給するためマルチプレクサとを設け
たことにより、何ら雑音やエラーを引き起こすことな
く、入力された4:4:4:4規格のディジタルテレビジョン
信号を第１及び第２の4:2:2規格のディジタルビデオ信
号に分離して出力しうるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来より、テレビジョン信号のビデオ成分をディジタ
ルに符号化するため種々の符号化の規格が採用されてい
る。

通常使用されている符号化の規格として、4:2:2CCIR
601規格があり、これは、輝度成分が13.5MHzでサンプリ
ングされ、C_B,C_Rの２つのクロミナンス成分が6.75MHzで
サンプリングされる。4:2:2で符号化された信号を記録
し再生する、ハイファイのディジタルビデオテープレコ
ーダ（以下「DVTR」という。）も普通に使用されてい
る。

スタジオにおける基準信号として使われ始めている同
種の高品質の規格として、4:4:4:4（若しくは４×４）
システムがある。このシステムにおいては、輝度成分及
び２つのクロミナンス成分C_B,C_Rが13.5MHzでサンプリン
グされるとともに、第４の成分として充分なバンド幅を
有する線型のキー信号が使用され、例えば特殊効果に用
いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、２つの4:2:2のDVTRを用いて記録を行うた
め、また後に続く再生における再構成を可能にするた
め、１つの4:4:4:4の信号を２つの4:2:2の信号に分離即
ちデマルチプレクスすることが要請されている。そし
て、少なくとも4:2:2の信号の１つが他のCCIR 601規格
の装置に直接使用可能となるようなデマルチプレクシン
グを達成することが強く望まれている。

しかしながら、従来例においては、特にクロミナンス
成分についてそのような分離を行う場合に問題が生じて
いる。すなわち、分離した4:2:2の信号のクロミナンス
成分は、多くのエイリアス周波数を含んでいるので、4:
4:4:4信号を単純に２つの4:2:2信号へデマルチプレクス
することは不適当である。また、単純に低周波数と高周
波数に分離することは、フィルターがクロスオーバーす
る領域が存在しこの3.375MHzの領域が重大なエラーを引
き起こすことから、適当ではない。

本発明は従来例のかかる点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、何ら雑音やエラーを発生させ
ることなく、入力された4:4:4:4規格のディジタルテレ
ビジョン信号を第１及び第２の4:2:2規格のディジタル
ビデオ信号にデマルチプレクシングして出力しうるディ
ジタルビデオ信号処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、例えば第１図及
び第３図に示す如く、入力された4:4:4:4規格のディジ
タルビデオ信号を第１及び第２の4:2:2規格のディジタ
ルビデオ信号にデマルチプレクシンクする装置であっ
て、入力された上記ディジタルビデオ信号を、１つの入
力輝度信号（Ｙ）と、２つの入力クロミナンス信号
（C_B），（C_R）と、第４の入力成分信号（Ｋ）とに分離
する手段を具え、上記入力クロミナンス信号（C_B），
（C_R）のそれぞれを処理する手段として、この入力クロ
ミナンス信号（C_B），（C_R）のナイキスト周波数に対し
０＜ｘ≦0.5の条件を満たすｘ（好ましくはｘ＝7/16）
倍の周波数で該入力クロミナンス信号（C_B），（C_R）の
低域通過濾波を行う第１のローパスフィルター（12）
と、第１の出力クロミナンス信号（C_BL），（C_RL）を供
給するため第１のローパスフィルター（12）からの信号
を2:1の比でサンプリングする手段（18）と、上述の入
力クロミナンス信号（C_B），（C_R）から第１のローパス
フィルター（12）にて濾波された信号を減算する減算器
（14）と、この減算された信号を、上記ナイキスト周波
数の半分の周波数に対しｙ＜ｘ及び０＜ｙ≦0.5の条件
を満たすｙ（好ましくはｙ＝3/8）倍の周波数で復調す
る復調器（15）と、この復調された信号を、このナイキ
スト周波数の半分の周波数で低域通過濾波する第２のロ
ーパスフィルター（17）と、第２の出力クロミナンス信
号（C_BH），（C_RH）を供給するため第２のローパスフィ
ルター（17）からの信号を2:1の比でサンプリングする
手段（18）と、上述の入力輝度信号（Ｙ）と２つの出力
クロミナンス信号（C_BL），（C_RL）とを第１の出力ビデ
オ信号として出力するとともに、上述の第４の入力成分
信号（Ｋ）と出力クロミナンス信号の他の２つ
（C_BH），（C_RH）とを第２の出力ビデオ信号として供給
する手段（６），（８）とを設けてなるものである。

〔作用〕

上記構成を有する本発明によれば、4:4:4:4規格のデ
ィジタルビデオ信号を4:2:2規格のディジタルビデオ信
号にデマルチプレクシングするに際し、余分な周波数は
カットされるため雑音は発生せず、また、フィルターも
クロスオーバーしないので、信号のエラーも発生しな
い。

〔実施例〕

以下、本発明に係るディジタルビデオ信号処理装置の
一実施例について添付図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の全体構成を示すもので、4:4:4:4
規格のディジタルビデオ信号をデマルチプレクシングす
るための装置が描かれている。このディジタルビデオ信
号は、輝度信号（Ｙ）と、２つのクロミナンス信号
（C_B），（C_R）と、十分なバンド幅を有する線型のキー
信号（Ｋ）とからなり、すべて13.5Ms/Sでサンプリング
されている。また、ナイキスト周波数は6.75MHzで例え
ばスタジオ基準信号用に形成されている。そして、本実
施例では、この信号を２つのDVTRで記録するためそれぞ
れ２つの4:2:2信号にするようなデマルチプレクシング
を行う。

第１図に示すように、入力ビデオ信号は、入力端子
（１）からデマルチプレクサ（２）へ供給され、このデ
マルチプレクサ（２）へは端子（３）からクロック信号
が供給される。デマルチプレクサ（２）からは、上述し
た入力ビデオ信号に基づき、輝度信号（Ｙ）と、２つの
クロミナンス信号（C_B），（C_R）と、キー信号（Ｋ）と
の４つの信号が出力される。クロミナンス信号（C_B），
（C_R）は、それぞれ、デマルチプレクサ（４）及び
（５）に供給され、デマルチプレクサ（４），（５）に
おいては、低周波数のクロミナンス成分信号（C_BL），
（C_BH）と、高周波数のクロミナンス成分信号（C_RL），
（C_RM）とにそれぞれ分離される。そして、マルチプレ
クサ（６）においては、輝度信号（Ｙ）と低周波数のク
ロミナンス成分信号（C_BL），（C_RL）とを結合し、4:2:
2規格のDVTR（７）で記録を行うため4:2:2規格のビデオ
信号を生成する。この信号は、CCIR 601規格の仕様を満
たし、それ自体で他のCCIR 601規格の機器に使用され
る。

マルチプレクサ（８）においては、キー信号（Ｋ）と
高周波数のクロミナンス成分信号（C_BH），（C_RH）とを
結合し、別の4:2:2規格のDVTR（９）で記録するための
4:2:2信号を生成する。この信号はCCIR 601規格の仕様
を満たすが、直接他のCCIR 601規格の機器に使用できる
訳ではない。すなわち、輝度信号（Ｙ）とキー信号
（Ｋ）とのパスにおいて、互いのパスの遅延を補償する
ための遅延回路（図示せず）が必要である。

第１図の装置を実際に構成する場合には、現実の分離
フィルターの不完全な性質に起因して3.375MHzの領域で
単一のバンド分離が生じ、これにより別の成分が発生し
てしまうという問題がある。従来の装置で十分な性能を
達成するため理想的な分離を行うフィルターを得ようと
すれば、数百ものタップを必要とするが、このことは画
像の縁部に好ましくない影響を及ぼす。この問題は、本
実施例におけるクロミナンス信号用のデマルチプレクサ
（４），（５）によって解決しうる。これらは基本的に
独立しており、そのうち、デマルチプレクサ（４）につ
いて、以下第３図を参照して説明する。

第３図に示すように、入力端子（11）から第１のロー
パスフィルター（12）へ、また、第１のローパスフィル
ター（12）の遅延を補償する第３のローパスフィルター
及び遅延回路（13）へクロミナンス信号（C_B）が供給さ
れる。第１のローパスフィルター（12）と、第３のロー
パスフィルター及び遅延回路（13）とのカットオフ周波
数（−6dB）は、それぞれ、7/16ナイキスト（2.95MHz）
及び7/8ナイキスト（5.9MHz）である。第１のローパス
フィルター（12）と第３のローパスフィルター及び遅延
回路（13）からの出力信号は、減算器（14）に供給さ
れ、さらに減算器（14）からの出力信号は復調器（15）
に供給される。復調器（15）は、また、入力端子（16）
から3/8ナイキスト周波数の変調信号を受ける。

第２のローパスフィルター（17）から2:1の比でサン
プリングを行う副サンラー（18）へは、遅延回路（19）
を介して送られる第１のローパスフィルター（12）から
の出力信号に伴い、変調された出力信号が供給される。
副サンプラー（18）は、6.75Ms/Sでクロミナンス成分信
号（C_BL），（C_BH）をそれぞれ出力する。

第２図は、入手可能な31タップの有限インパルス応答
フィルターチップにより得られる典型的な周波数応答を
示すものである。同図において、左側の曲線は第１のロ
ーパスフィルター（12）に関するもので、その−6dBの
点は7/16ナイキスト即ち2.95MHzに位置する。そして、
右側の曲線は、同じ構成のフィルターのハイパス特性を
示すが、第３のローパスフィルター及び遅延回路（13）
からの信号が加えられており、その−6dBの点は7/8ナイ
キスト即ち5.9MHzに位置する。これにより、バンドパス
フィルターが構成されることになる。

すなわち、第１のローパスフィルター（12）は、1/2
のナイキスト周波数以上では、非常に低いレベルの出力
しかない。しかしながら、バンドパスフィルターが形成
されることにより、減算器（14）からの出力応答は、3/
8から7/8ナイキスト周波数の間で1/2ナイキスト周波数
程度のバンド幅を維持するようになる。また、復調器
（15）においては、サブサンプリングのために、この高
い周波帯を低い周波帯へ引き戻すべく、変調された3/8
ナイキストの周波数が用いられている。

そして、第３図に示すように、高周波帯の経路は、入
力されたクロミナンス信号（C_B）について、単なるフィ
ルタリングと低周波成分のサンプリングを引き起こし、
また低周波帯の経路はその高周波成分のフィルタリング
と変調とを引き起こす。

第４図（Ａ）〜（Ｃ）は、第３図の地点A,B及びＣに
おける周波数スペクトラムをそれぞれ示すもので、f_sは
サンプリング周波数を表わし、f_nはナイキスト周波数を
表わす。第４図（Ａ）は、バンドパスフィルターを経過
した後の周波数応答を示すものである。同図には、正負
の周波数がナイキスト周波数以上にわたって示されてい
る。これは、周波数応答が副ナイキストバンドにビート
してしまわないようにするためである。

3/8ナイキスト周波数の変調周波数は、周波数成分の
左側の変化に代表される。周波数成分の右側にもまた変
化が生ずるが、左右対称の効果が生ずると分析されるこ
とから、右側の変化は無視してかまわない。

周波数成分の左側の変化は、第４図（Ｂ）に示すよう
な周波数応答になる。第４図（Ｂ）の周波数帯を折り曲
げると第４図（Ｃ）に示すようになる。第４図（Ｃ）の
高周波数帯は、サンプリングの前にこの潜在する余分な
周波数を除くように濾波する必要がある。

この動作は第３のローパスフィルター（17）によって
なされる。このように、7/8ナイキスト周波数以上にお
ける元周波数においては、上述した過程において余分な
成分が生成されるとことに注目すべきである。もしその
余分な成分がかなり大きければ（また5.9MHz以上の周波
数でのみ生ずるならば）、バンドパスフィルターを構成
する第１のローパスフィルター（12）及び減算器（14）
は、5.9MHz又はそれぞれ以上で最も減算するように変更
すべきである。

第１図を参照すると、クロミナンス信号（C_R）のため
のデマルチプレクサ（５）は、構成及び動作の点におい
て、基本的にデマルチプレクサ（４）と独立である。第
１図では、出力されたクロミナンス成分信号（C_BL），
（C_RL）と、クロミナンス成分信号（C_BH），（C_RH）と
は、それぞれ、輝度信号（Ｙ）及びキー信号（Ｋ）とマ
ルチプレクスされるが、これら出力されたクロミナンス
信号の個々の組は、独立して、それぞれ輝度信号（Ｙ）
及びキー信号（Ｋ）とマルチプレクサされる。

4:4:4:4規格の入力ディジタルビデオ信号を再構成す
るためのマルチプレクシングは、実際には、デマルチプ
レクシングの裏返しの動作を行う。すなわち、各クロミ
ナンス信号に対し、低周波帯のクロミナンス成分信号
（C_BL）又は（C_RL）と、変調された高周波数帯のクロミ
ナンス成分信号（C_BH）及び（C_BR）が入力信号になる。
これらの２つの入力信号の組を修正し、再び結合するた
めには、合成器が必要になる。

第５図を参照すると、DVTR（７），（９）は、それぞ
れ、再び生成された4:2:2の信号（Y,C_BL,C_RL,K,C_BH,
C_RH）をデマルチプレクサ（21），（22）に供給する。
クロミナンス成分信号（C_BL）及び（C_BH）と（C_RL）及
び（C_RH）とは、それぞれ合成器（23），（24）に供給
される。合成器（23），（24）においては、クロミナン
ス信号（C_B）及び（C_R）としてマルチプレクサ（25）に
供給すべく、上述した信号の合成が行われる。そして、
デマルチプレクサ（21）からの輝度信号（Ｙ）と、デマ
ルチプレクサ（22）からのキー信号（Ｋ）とがマルチプ
レクサ（25）に供給される。このようにして、マルチプ
レクサ（25）から4:4:4:4のビデオ信号が出力端子（2
6）へ供給される。輝度信号（Ｙ）とキー信号（Ｋ）と
の間の経路には、経路間の遅延を補償するための遅延回
路（図示せず）が必要である。

合成器（23），（24）は基本的に独立であり、そのう
ち、一方の合成器（23）について第６図を参照して説明
する。

クロミナンス成分信号（C_BL）は、入力端子（31）か
ら第４のローパスフィルター（32）及び遅延回路（33）
に供給される。一方、クロミナンス成分信号（C_BH）
は、入力端子（34）から、カットオフ周波数が1/2ナイ
キスト周波数に等しい第５のローパスフィルター（35）
及び遅延回路（36）に供給される。ローパスフィルター
（32），（35）は、半分のサンプル時間でシフトされた
入力サンプルの線型の修正を準備する。これは、入力が
6.75MHzの場合の半分の時間に等しい。

遅延回路（33），（36）は、第４及び第５のローパス
フィルター（32），（35）の遅延を補償する。第４のロ
ーパスフィルター（32）及び遅延回路（33）からの出力
信号は、マルチプレクサ（37）に供給され、マルチプレ
クサ（37）からの出力信号は、遅延回路（38）を介して
加算器（39）に供給される。第５のローパスフィルター
（35）及び遅延回路（36）からの出力信号は、マルチプ
レクサ（40）に供給され、復調器（41）、及びカットオ
フ周波数が3/8ナイキスト周波数に等しいハイパスフィ
ルター（42）を介して加算器（39）に供給される。復調
器（41）は、入力端子（43）から3/8ナイキスト周波数
の変調された信号を受ける。加算器（39）は、再び生成
された13.5Ms/Sのクロミナンス信号（C_B）を出力端子
（44）に供給し、この出力端子（44）から第５図に示す
マルチプレクサ（25）に出力信号を供給し、この出力端
子（44）から第５図に示すマルチプレクサ（25）に出力
信号を供給する。

復調器（41）の目的は、高域のチャンネルの周波数の
元の値に戻すことにある。第７図は第６図の地点A,B及
びＣにおける周波数スペクトラムを示すもので、図中、
f_sはサンプリング周波数、f_nはナイキスト周波数であ
る。

第７図（Ａ）は、マルチプレクサ（40）において修正
されたクロミナンス成分信号（C_BH）の周波数応答を示
すもので、同図（Ｂ）は、復調後の周波数応答を示すも
のである。上述した分離プロセスによれば、余分な周波
数が正しく折り返され、有害な影響が確実に防止され
る。同図（Ｃ）の周波数帯は、ナイキストバンド幅内で
折り返された同図（Ｂ）の成分を示すものである。そし
て、同図（Ｃ）は、復調された周波数応答を示し、これ
は、不要な低周波数成分を除くべくフィルターがかけら
れている。

第５図に示すように、クロミナンス成分信号
（C_RL），（C_RH）を修正するための合成器（24）は、基
本的に、合成器（23）と構成及び動作の点につき独立で
ある。

尚、以上の実施例には種々の改変が採用される。例え
ば、カットオフ周波数は7/16ナイキストのところ、０＜
ｘ≦0.5の任意数ｘにし、復調された周波数については3
/8ナイキストのところ、ｙ＜ｘの条件下で０＜ｙ≦0.5
の任意数ｙとすることも可能である。

また、本発明の要旨を変更することなくその他種々の
構成をとりうることはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、何ら雑音やエラー
を発生させることなく、入力された4:4:4:4規格のディ
ジタルテレビジョン信号を第１及び第２の4:2:2規格の
ディジタルビデオ信号として出力することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディジタルビデオ信号処理装置の
一実施例を示すブロック図、第２図は同実施例のフィル
ターの周波数応答を示すグラフ、第３図は同実施例の要
部を示すブロック図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は第３図の
装置の周波数スペクトルを示す図、第５図は第１図の装
置に供給された入力信号を再生するためのマルチプレク
サ装置の例を示すブロック図、第６図は第５図の装置の
要部を示すブロック図、第７図（Ａ）〜（Ｃ）は第６図
の装置の周波数スペクトルを示す図である。図中、（２），（４），（５）はデマルチプレクサ、
（６），（８）はマルチプレクサ、（12）は第１のロー
パスフィルター、（13）は第３のローパスフィルター及
び遅延回路、（14）は減算器、（15）は復調器、（17）
は第２のローパスフィルター、（18）は副サンプラー、
（C_B），（C_R）はクロミナンス信号、（C_BL），
（C_RL），（C_BH），（C_RH）はクロミナンス成分信号で
ある。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された4:4:4:4規格のディジタルビデ
オ信号を第１及び第２の4:2:2規格のディジタルビデオ
信号にデマルチプレクシングする装置であって、入力された上記ディジタルビデオ信号を、１つの入力輝
度信号と、２つの入力クロナミンス信号と、第４の入力
成分信号とに分離する手段を具え、上記入力クロミナンス信号のそれぞれを処理する手段と
して、上記入力クロミナンス信号のナイキスト周波数に対し０
＜ｘ≦0.5の条件を満たすｘ倍の周波数で該入力クロミ
ナンス信号の低域通過濾波を行う第１のローパスフィル
ターと、第１の出力クロミナンス信号を供給するため上記第１の
ローパスフィルターからの信号を2:1の比でサンプリン
グする手段と、上記入力クロミナンス信号から上記第１のローパスフィ
ルターにて濾波された信号を減算する減算器と、この演算された信号を、上記ナイキスト周波数に対しｙ
＜ｘ及び０＜ｙ≦0.5の条件を満たすｙ倍の周波数で復
調する復調器と、この復調された信号を、上記ナイキスト周波数の半分の
周波数で低域通過濾波する第２のローパスフィルター
と、第２の出力クロミナンス信号を供給するため上記第２の
ローパスフィルターからの信号を2:1の比でサンプリン
グする手段と、上記入力輝度信号と上記出力クロミナンス信号のうちの
２つとを第１の出力ビデオ信号として出力するととも
に、上記第４の入力成分信号と上記出力クロミナンス信
号のうちの他の２つとを第２の出力ビデオ信号として供
給する手段とを具えることを特徴とするディジタルビデ
オ信号処理装置。