JP3888392B2

JP3888392B2 - 画像信号変換装置およびそれを使用したテレビ受信機

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Publication number: JP3888392B2
Application number: JP2006221225A
Authority: JP
Inventors: 哲二郎近藤; 泰史野出
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: JP2006304377A

Description

この本発明は、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換する画像信号変換装置およびそれを使用したテレビ受信機に関する。詳しくは、推定式を使用して第１の画像信号を第２の画像信号に変換する際に、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応した係数データを用いることによって、変換処理を適切に行い得るようにした画像信号変換装置等に係るものである。

近年、オーディオ・ビジュアル指向の高まりから、より高解像度の画像を得ることができるようなテレビ受信機の開発が望まれ、この要望に応えて、いわゆるハイビジョンが開発された。ハイビジョンの走査線数は、ＮＴＳＣ方式の走査線数が５２５本であるのに対して、２倍以上の１１２５本である。また、ハイビジョンの縦横比は、ＮＴＳＣ方式の縦横比が３：４であるのに対して、９：１６となっている。このため、ハイビジョンでは、ＮＴＳＣ方式に比べて、高解像度で臨場感のある画像を表示することができる。

ハイビジョンはこのように優れた特性を有するが、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号をそのまま供給しても、ハイビジョン方式による画像表示を行うことはできない。これは、上述のようにＮＴＳＣ方式とハイビジョンとでは規格が異なるからである。

そこで、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号に応じた画像をハイビジョン方式で表示するため、本出願人は、先に、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換するための変換装置を提案した（特許文献１参照）。この変換装置では、ハイビジョンのビデオ信号を構成する各画素の信号を、ＮＴＳＣ方式の所定領域の画素の信号と係数データ（予測係数値）とから線形推定式を用いて得るようになっている。ここで、係数データは、予め学習により獲得され、ＲＯＭ（read only memory）等の係数データ記憶手段に記憶されている。

特開平８−０５１５９９号公報

上述した変換装置においては、係数データ記憶手段に記憶されている係数データは１種類のみである。そのため、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号が出力される信号源（例えばチューナ、ビデオテープレコーダ、ディジタルビデオディスク装置等）、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号の周波数特性、さらにはＮＴＳＣ方式のビデオ信号の表示内容（文字画、自然画等）等によっては、係数データ記憶手段に記憶されている係数データが適当でなく、適切な変換処理を行えないという問題があった。

そこで、この発明では、変換処理を適切に行い得るようにした画像信号変換装置等を提供することを目的とする。

この発明に係る画像信号変換装置は、第１の画像信号を第２の画像信号に変換するようにした画像信号変換装置において、上記第１の画像信号に対応した入力信号と上記第２の画像信号に対応した教師信号とを用いた学習によって生成された、上記第１の画像信号を上記第２の画像信号に変換するための推定式の係数データを、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応して持つ係数データ記憶手段と、上記係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段と、上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から上記係数データを選択的に読み出すことにより、上記表示内容の画像のそれぞれに対応した上記係数データを発生させる係数データ発生手段と、上記第１の画像信号から上記第２の画像信号を構成する所定画素の近傍に位置する第１の領域の画素の信号を切り出す第１の画素切り出し手段と、上記係数データ発生手段で発生された上記推定式の係数データと、上記第１の画素切り出し手段により切り出された上記第１の領域の画素の信号とから上記推定式を用いた演算によって、上記第２の画像信号を構成する上記所定画素の信号を出力する画像信号出力手段とを備えるものである。

第１の画像信号に基づく画像の表示内容（自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像）のそれぞれに対応した係数データ（予測係数）が係数データ記憶手段に記憶される。係数データは、係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から選択的に読み出されて係数データ発生手段から発生される。また、第１の画像信号から第２の画像信号を構成する所定画素に対応した第１の領域の画素の信号が切り出される。そして、係数データと第１の領域の信号とから推定式を用いた演算によって、第２の画像信号を構成する所定画素の信号が出力される。表示内容に対応した係数データが用いられるものであり、変換処理が適切に行われる。

また、この発明に係るテレビ受信機は、第１のビデオ信号を第２のビデオ信号に変換するビデオ信号変換手段と、上記第２のビデオ信号による画像を表示する画像表示手段とを有してなり、上記ビデオ信号変換手段は、上記第１のビデオ信号に対応した入力信号と上記第２のビデオ信号に対応した教師信号とを用いた学習によって生成された、上記第１のビデオ信号を上記第２のビデオ信号に変換するための推定式の係数データを、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応して持つ係数データ記憶手段と、上記係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段と、上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から上記係数データを選択的に読み出すことにより、上記表示内容の画像のそれぞれに対応した上記係数データを発生させる係数データ発生手段と、上記第１のビデオ信号から上記第２のビデオ信号を構成する所定画素の近傍に位置する第１の領域の画素の信号を切り出す第１の画素切り出し手段と、上記係数データ発生手段で発生された上記推定式の係数データと、上記第１の画素切り出し手段により切り出された上記第１の領域の画素の信号とから上記推定式を用いた演算によって、上記第２のビデオ信号を構成する上記所定画素の信号を出力するビデオ信号出力手段と
を備えるものである。

第１のビデオ信号、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号がビデオ信号変換手段に供給され、この第１のビデオ信号が第２のビデオ信号、例えばハイビジョンのビデオ信号に変換される。そして、画像表示手段には第２のビデオ信号による画像が表示される。

ビデオ信号変換手段の係数データ記憶手段には、第１のビデオ信号に基づく画像の表示内容（自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像）のそれぞれに対応した係数データ（予測係数）が記憶される。係数データは、係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から選択的に読み出されて係数データ発生手段から発生される。また、第１のビデオ信号から第２のビデオ信号を構成する所定画素に対応した第１の領域の画素の信号が切り出される。そして、係数データと第１の領域の信号とから推定式を用いた演算によって、第２のビデオ信号を構成する所定画素の信号が出力される。表示内容に対応した係数データが用いられるものであり、変換処理が適切に行われる。

この発明によれば、第１の画像信号を第２の画像信号に変換する際に、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応した予測係数を用いるものであり、変換処理を適切に行わせることができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態としてのテレビ受信機１００の構成を示している。このテレビ受信機１００は、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を受信し、このＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換し、ハイビジョン方式の表示画像を得るものである。

テレビ受信機１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するためのシステムコントローラ１０１と、リモートコントロール信号を受信するリモコン受信部１０２とを有している。リモコン受信部１０２は、システムコントローラ１０１に接続され、リモコン送信機１０３よりユーザの操作に応じて出力されるリモートコントロール信号ＲＭを受信し、その信号ＲＭに対応した操作信号をシステムコントローラ１０１に供給するように構成されている。

また、テレビ受信機１００は、受信アンテナ１０４と、この受信アンテナ１０４で捕らえられたテレビ放送信号（ＲＦ変調信号）が供給され、選局処理、中間周波増幅処理、検波処理等を行ってＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号ＳＶａを得るチューナ１０５と、ビデオテープレコーダ（図示せず）で再生されたＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号ＳＶｂが供給される入力端子１０６と、チューナ１０５より出力されるビデオ信号ＳＶａまたは入力端子１０６に供給されるビデオ信号ＳＶｂを選択的に出力するためのスイッチ回路１０７とを有している。スイッチ回路１０７の切り換え動作は、システムコントローラ１０１によって制御される。

また、テレビ受信機１００は、スイッチ回路１０７より出力されるビデオ信号ＳＶｃが供給され、輝度信号Ｙと搬送色信号Ｃの分離処理、搬送色信号Ｃに対する色復調処理等を行って、コンポーネントビデオ信号ＳＶｄを得るＹＣ分離・色復調回路１０８と、ディジタルビデオディスク装置（図示せず）で再生されたＮＴＳＣ方式のコンポーネントビデオ信号ＳＶｅが供給される入力端子１０９と、ＹＣ分離・色復調回路１０８より出力されるビデオ信号ＳＶｄまたは入力端子１０９に供給されるビデオ信号ＳＶｅを選択的に出力するためのスイッチ回路１１０とを有している。スイッチ回路１１０の切り換え動作は、システムコントローラ１０１によって制御される。なお、上述したコンポーネントビデオ信号は、輝度信号Ｙと、赤色差信号Ｒ−Ｙ、青色差信号Ｂ−Ｙとからなっている。

また、テレビ受信機１００は、スイッチ回路１１０より出力されるＮＴＳＣ方式のコンポーネントビデオ信号ＶＳＤをハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤに変換するビデオ信号変換部１１１と、このビデオ信号変換部１１１より出力されるビデオ信号ＶＨＤを赤、緑、青の３原色信号に変換するマトリックス回路１１２と、その３原色信号によるハイビジョン方式の画像を表示するための受像管１１３とを有している。ここで、ビデオ信号変換部１１１では、後述するように、ビデオ信号ＶＨＤを構成する各画素の信号が線形推定式を使用して求められる。

図１に示すテレビ受信機１００の動作を説明する。ユーザのリモコン送信機１０３の操作によってチューナ１０５より出力されるビデオ信号ＳＶａに対応する画像表示を行う第１のモードが選択される場合、システムコントローラ１０１の制御によって、スイッチ回路１０７からはビデオ信号ＳＶａが出力され、スイッチ回路１１０からはビデオ信号ＳＶｄが出力される。そのため、ビデオ信号変換部１１１に供給されるビデオ信号ＶＳＤはビデオ信号ＳＶａに対応したものとなり、このビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号変換部１１１でハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤに変換される。上述せずも、システムコントローラ１０１よりビデオ信号変換部１１１には係数データの切換信号ＣＳＷが供給されており、この第１のモードが選択される場合、線形推定式の係数データとしてチューナより出力されるビデオ信号に対応した係数データが使用される。ビデオ信号変換部１１１より出力されるビデオ信号ＶＨＤはマトリックス回路１１２で３原色信号に変換されて受像管１１３に供給され、受像管１１３の画面上にはビデオ信号ＳＶａに対応するハイビジョン方式の画像が表示される。

また、ユーザのリモコン送信機１０３の操作によって入力端子１０６に供給されるビデオテープレコーダの再生信号であるビデオ信号ＳＶｂに対応する画像表示を行う第２のモードが選択される場合、システムコントローラ１０１の制御によって、スイッチ回路１０７からはビデオ信号ＳＶｂが出力され、スイッチ回路１１０からはビデオ信号ＳＶｄが出力される。そのため、ビデオ信号変換部１１１に供給されるビデオ信号ＶＳＤはビデオ信号ＳＶｂに対応したものとなり、このビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号変換部１１１でハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤに変換される。この場合、線形推定式の係数データとしてビデオテープレコーダより再生されるビデオ信号に対応した係数データが使用される。ビデオ信号変換部１１１より出力されるビデオ信号ＶＨＤはマトリックス回路１１２で３原色信号に変換されて受像管１１３に供給され、受像管１１３の画面上にはビデオ信号ＳＶｂに対応するハイビジョン方式の画像が表示される。

また、ユーザのリモコン送信機１０３の操作によって入力端子１０９に供給されるディジタルビデオディスク装置の再生信号であるビデオ信号ＳＶｅに対応する画像表示を行う第３のモードが選択される場合、システムコントローラ１０１の制御によって、スイッチ回路１１０からはビデオ信号ＳＶｅが出力される。そのため、ビデオ信号変換部１１１に供給されるビデオ信号ＶＳＤはビデオ信号ＳＶｅに対応したものとなり、このビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号変換部１１１でハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤに変換される。この場合、線形推定式の係数データとしてディジタルビデオディスク装置より再生されるビデオ信号に対応した係数データが使用される。ビデオ信号変換部１１１より出力されるビデオ信号ＶＨＤはマトリックス回路１１２で３原色信号に変換されて受像管１１３に供給され、受像管１１３の画面上にはビデオ信号ＳＶｅに対応するハイビジョン方式の画像が表示される。

次に、ビデオ信号変換部１１１の詳細を説明する。図２は、ビデオ信号変換部１１１の構成例を示している。このビデオ信号変換部１１１は、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＶＳＤが供給される入力端子１２１と、このビデオ信号ＶＳＤをディジタル信号（以下、「ＳＤ画素データ」という）に変換するＡ／Ｄコンバータ１２２とを有している。

また、ビデオ信号変換部１１１は、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより、ハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤを構成する画素データ（以下、「ＨＤ画素データ」という）のうち推定しようとする所定のＨＤ画素データに対応した領域のＳＤ画素データを切り出す領域切り出し回路１２３と、この領域切り出し回路１２３で切り出されたＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ（Adaptive Dynamic Range Coding）処理を適用して、主に空間内の波形を表すクラス（空間クラス）を決定してクラス情報を出力するＡＤＲＣ回路１２４とを有している。

図３および図４は、ＳＤ画素とＨＤ画素の位置関係を示している。領域切り出し回路１２３では、例えば図５に示すように、ＨＤ画素データｙを推定しようとする場合、これらＨＤ画素データｙの近傍に位置するＳＤ画素データｋ₁〜ｋ₅が切り出される。

ＡＤＲＣ回路１２４では、領域切り出し回路１２３で切り出されたＳＤ画素データのレベル分布のパターン化を目的として、各ＳＤ画素データを、例えば８ビットデータから２ビットデータに圧縮するような演算が行われる。そして、ＡＤＲＣ回路１２４からは、各ＳＤ画素データに対応した圧縮データ（再量子化コード）ｑiが空間クラスのクラス情報として出力される。

本来ＡＤＲＣは、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）向け高性能符号化用に開発された適応的再量子化法であるが、信号レベルの局所的なパターンを短い語長で効率的に表現できるので、本実施の形態では、領域切り出し回路１２３で切り出されたＳＤ画素データのレベル分布のパターン化に使用している。

ＡＤＲＣ回路１２４では、領域内のＳＤ画素データの最大値をＭＡＸ、その最小値をＭＩＮ、領域内のダイナミックレンジをＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ＋１）、再量子化ビット数をｐとすると、領域内の各ＳＤ画素データｋiに対して、（１）式の演算により再量子化コードｑiが得られる。ただし、（１）式において、〔〕は切り捨て処理を意味している。領域切り出し回路１２３で、Ｎａ個のＳＤ画素データが切り出されるとき、ｉ＝１〜Ｎａである。

ｑi＝〔（ｋi−ＭＩＮ＋０．５）・２^p ／ＤＲ〕・・・（１）

また、ビデオ信号変換部１１１は、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより、ハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤを構成するＨＤ画素データのうち推定しようとする所定のＨＤ画素データに対応した領域のＳＤ画素データを切り出す領域切り出し回路１２５と、この領域切り出し回路１２５で切り出されたＳＤ画素データより、主に動きの程度を表すためのクラス（動きクラス）を決定してクラス情報を出力する動きクラス決定回路１２６とを有している。

領域切り出し回路１２５では、例えば図６に示すように、ＨＤ画素データｙを推定しようとする場合、これらＨＤ画素データｙの近傍に位置する１０個のＳＤ画素データｍ₁〜ｍ₅，ｎ₁〜ｎ₅が切り出される。

動きクラス決定回路１２６では、領域切り出し回路１２５で切り出されたＳＤ画素データｍi，ｎiからフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対してしきい値処理が行われて動きの指標である動きクラスのクラス情報ＭＶが出力される。

すなわち、動きクラス決定回路１２６では、（２）式によって、差分の絶対値の平均値ＡＶが算出される。領域切り出し回路１２５で、例えば上述したように１０個のＳＤ画素データｍ₁〜ｍ₅，ｎ₁〜ｎ₅が切り出されるとき、（２）式におけるＮｂは５である。

そして、動きクラス決定回路１２６では、上述したように算出された平均値ＡＶが１個または複数個のしきい値と比較されてクラス情報ＭＶが得られる。例えば、３個のしきい値ｔｈ₁，ｔｈ₂，ｔｈ₃（ｔｈ₁＜ｔｈ₂＜ｔｈ₃）が用意され、４つの動きクラスを決定する場合、ＡＶ≦ｔｈ₁のときはＭＶ＝０、ｔｈ₁＜ＡＶ≦ｔｈ₂のときはＭＶ＝１、ｔｈ₂＜ＡＶ≦ｔｈ₃のときはＭＶ＝２、ｔｈ₃＜ＡＶのときはＭＶ＝３とされる。

また、ビデオ信号変換部１１１は、ＡＤＲＣ回路１２４より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑiと、動きクラス決定回路１２６より出力される動きクラスの情報ＭＶに基づき、推定しようとするＨＤ画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラスコード発生回路１２７を有している。クラスコード発生回路１２７では、（３）式によって、クラスコードＣＬの演算が行われる。なお、（３）式において、Ｎａは領域切り出し回路１２３で切り出されるＳＤ画素データの個数、ｐはＡＤＲＣ回路１２４における再量子化ビット数を示している。

また、ビデオ信号変換部１１１は、後述する推定演算回路で使用される線形推定式の係数データが各クラス毎に記憶されている３個のＲＯＭテーブル１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃを有している。ＲＯＭテーブル１２８ａには、ビデオ信号ＶＳＤの信号源がチューナである場合に対応した係数データが記憶されている。ＲＯＭテーブル１２８ｂには、ビデオ信号ＶＳＤの信号源がビデオテープレコーダである場合に対応した係数データが記憶されている。ＲＯＭテーブル１２８ｃには、ビデオ信号ＶＳＤの信号源がディジタルビデオディスク装置である場合に対応した係数データが記憶されている。ＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃにはクラスコード発生回路１２７より出力されるクラスコードＣＬが読み出しアドレス情報として供給され、これらＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃからはクラスコードＣＬに対応した係数データＣａ，Ｃｂ，Ｃｃが読み出される。

また、ビデオ信号変換部１１１は、ＲＯＭテーブル１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃより出力される係数データＣａ，Ｃｂ，Ｃｃのいずれかを選択的に取り出すためのスイッチ回路１２９を有している。ＲＯＭテーブル１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃの出力側は、それぞれスイッチ回路１２９のａ側、ｂ側、ｃ側の固定端子に接続される。

スイッチ回路１２９の切り換えはシステムコントローラ１０１より供給される係数データの切換信号ＣＳＷ（図１参照）によって制御され、スイッチ回路１２９より、ビデオ信号ＶＳＤが得られる信号源（チューナ、ビデオテープレコーダ、ディジタルビデオディスク装置）に対応した係数データｗiが取り出されるようにされる。

すなわち、チューナ１０５より出力されるビデオ信号ＳＶａに対応する画像表示を行う第１のモードが選択され、ビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号ＳＶａに対応したものとなる場合、スイッチ回路１２９はａ側に接続される。入力端子１０６に供給されるビデオテープレコーダの再生信号であるビデオ信号ＳＶｂに対応する画像表示を行う第２のモードが選択され、ビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号ＳＶｂに対応したものとなる場合、スイッチ回路１２９はｂ側に接続される。さらに入力端子１０９に供給されるディジタルビデオディスク装置の再生信号であるビデオ信号ＳＶｅに対応する画像表示を行う第３のモードが選択され、ビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号ＳＶｅに対応したものとなる場合、スイッチ回路１２９はｃ側に接続される。

また、ビデオ信号変換部１１１は、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより、ハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤを構成するＨＤ画素データのうち推定しようとする所定のＨＤ画素データに対応した領域のＳＤ画素データを切り出す領域切り出し回路１３０と、この領域切り出し回路１３０で切り出されたＳＤ画素データと上述したスイッチ回路１２９で取り出される係数データｗiとから、推定しようとするＨＤ画素データを演算する推定演算回路１３１とを有している。

領域切り出し回路１３０では、例えば図７に示すように、ＨＤ画素データｙを推定しようとする場合、これらＨＤ画素データｙの近傍に位置するＳＤ画素データｘ₁〜ｘ₂₅が切り出される。推定演算回路１３１では、領域切り出し回路１３０で切り出されたＳＤ画素データｘiと、スイッチ回路１２９で取り出された係数データｗiとから、（４）式の線形推定式によって、推定しようとするＨＤ画素データｙが演算される。領域切り出し回路１３０で、例えば上述したように２５個のＳＤ画素データｘ₁〜ｘ₂₅が切り出されるとき、（４）式におけるｎ、つまりタップ数は２５である。

また、ビデオ信号変換部１１１は、推定演算回路１３１より順次出力されるＨＤ画素データをアナログ信号に変換してハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤを得るＤ／Ａコンバータ１３２と、このビデオ信号ＶＨＤを導出する出力端子１３３とを有している。

図２に示すビデオ信号変換部１１１の動作を説明する。ＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＶＳＤがＡ／Ｄコンバータ１２２でディジタル信号に変換されてＳＤ画素データが形成される。ハイビジョンビデオ信号ＶＨＤを構成するＨＤ画素データのうち推定しようとする所定のＨＤ画素データｙに対応して、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより領域切り出し回路１２３で所定領域のＳＤ画素データｋiが切り出され、この切り出された各ＳＤ画素データｋiに対してＡＤＲＣ回路１２４でＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑiが得られる。

また、上述した推定しようとするＨＤ画素データｙに対応して、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより領域切り出し回路１２５で所定領域のＳＤ画素データｍi，ｎiが切り出され、この切り出された各ＳＤ画素データｍi，ｎiより動きクラス決定回路１２６で動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）を示すクラス情報ＭＶが得られる。

この動きクラス情報ＭＶと上述したＡＤＲＣ回路１２４で得られる再量子化コードｑiとからクラスコード発生回路１２７で推定しようとするＨＤ画素データｙが属するクラスを示すクラス情報としてのクラスコードＣＬが得られ、このクラスコードＣＬがＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃに読み出しアドレス情報として供給され、これらＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃより推定しようとするＨＤ画素データｙが属するクラスに対応した係数データＣａ〜Ｃｃが読み出される。そして、スイッチ回路１２９の切り換えはシステムコントローラ１０１より供給される係数データの切換信号ＣＳＷによって制御され、スイッチ回路１２９からは入力端子１２１に供給されるビデオ信号ＶＳＤが得られる信号源に対応した係数データｗiが取り出される。

また、上述した推定しようとするＨＤ画素データｙに対応して、Ａ／Ｄコンバータ１２２より出力されるＳＤ画素データより領域切り出し回路１３０で所定領域のＳＤ画素データｘiが切り出される。そして、推定演算回路１３１では、その切り出されたＳＤ画素データｘiと、上述したようにスイッチ回路１２９で取り出された係数データｗiとから、線形推定式を使用して、推定しようとするＨＤ画素データｙが演算される。そして、推定演算回路１３１より順次出力されるＨＤ画素データｙがＤ／Ａコンバータ１３２によってアナログ信号に変換されてハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤが得られ、このビデオ信号ＶＨＤが出力端子１３３に導出される。

図２に示すビデオ信号変換部１１１においては、入力端子１２１に供給されるビデオ信号ＶＳＤが得られる信号源に対応した係数データｗiがスイッチ回路１２９より取り出され、推定しようとするＨＤ画素データｙを求めるための線形推定式に用いられるようにしているので、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＶＳＤからハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤへの変換処理を常に適切に行うことができる利益がある。なお、領域切り出し回路１２３および領域切り出し回路１２５が共通に構成され、ｋiとｘiを同じとすることも考えられる。

ところで、ＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃには、上述したように各クラスに対応した線形推定式の係数データが記憶されている。この係数データは、予め学習によって生成されたものである。まず、この学習方法について説明する。（４）式の線形推定式に基づく係数データｗi（ｉ＝１〜ｎ）を最小自乗法により求める例を示すものとする。一般化した例として、Ｘを入力データ、Ｗを予測係数、Ｙを予測値として、（５）式の観測方程式を考える。この（５）式において、ｍは学習データ数を示し、ｎは予測タップの数を示している。

（５）式の観測方程式により収集されたデータに最小自乗法を適用する。この（５）式の観測方程式をもとに、（６）式の残差方程式を考える。

（６）式の残差方程式から、各ｗiの最確値は、（７）式のｅ²を最小にする条件が成り立つ場合と考えられる。すなわち、（８）式の条件を考慮すればよいわけである。

つまり、（８）式のｉに基づくｎ個の条件を考え、これを満たすｗ₁，ｗ₂，・・・，ｗ_nを算出すればよい。そこで、（６）式の残差方程式から、（９）式が得られる。さらに、（９）式と（５）式とから、（１０）式が得られる。

そして、（６）式と（１０）式とから、（１１）式の正規方程式が得られる。

（１１）式の正規方程式は、未知数の数ｎと同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各ｗiの最確値を求めることができる。この場合、掃き出し法（Gauss-Jordanの消去法）等を用いて連立方程式を解くことになる。

図８は、上述した予測係数の学習フローを示している。学習を行うためには、入力信号と予測対象となる教師信号を用意しておく。

まず、ステップＳＴ１で、教師信号より得られる予測対象画素値と入力信号より得られる予測タップのｎ個の画素値との組み合わせを学習データとして生成する。次に、ステップＳＴ２で、学習データの生成が終了したか否かを判定し、学習データの生成が終了していないときは、ステップＳＴ３でその学習データにおける予測対象画素値が属するクラスを決定する。このクラスの決定は、予測対象画素値に対応して入力信号より得られる所定数の画素値とに基づいて行われ、上述したＡＤＲＣ処理による空間クラス等が決定される。

そして、ステップＳＴ４で、各クラス毎に、ステップＳＴ１で生成された学習データ、すなわち予測対象画素値と予測タップのｎ個の画素値とを使用して、（１１）式に示すような正規方程式の生成をする。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の動作は、学習データの生成が終了するまで繰り返され、多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。

ステップＳＴ２で学習データの生成が終了したときは、ステップＳＴ５で、各クラス毎に生成された正規方程式を解き、各クラス毎のｎ個の予測係数ｗiを求める。そして、ステップＳＴ６で、クラス別にアドレス分割されたＲＯＭ等の記憶手段に予測係数ｗiを登録して、学習フローを終了する。

次に、図２に示したビデオ信号変換部１１１のＲＯＭテーブル１２８ａ〜１２８ｃに記憶されている各クラス毎の係数データｗiを、上述した学習の原理によって予め生成する係数データ生成装置１５０の詳細を説明する。図９は、係数データ生成装置１５０の構成例を示している。

この係数データ生成装置１５０は、教師信号としてのハイビジョンのビデオ信号を構成するＨＤ画素データＨＤ-ＤＡが供給される入力端子１５１と、このＨＤ画素データＨＤ-ＤＡに対して水平および垂直の間引きフィルタ処理を行って、入力信号としてのＮＴＳＣ方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データＳＤ-ＤＡを得る信号処理部１５２とを有している。信号処理部１５２では、ＨＤ画素データＨＤ-ＤＡに対して、垂直間引きフィルタによってフィールド内の垂直方向のライン数が１／２となるように間引き処理されると共に、さらに水平間引きフィルタによって水平方向の画素数が１／２となるように間引き処理される。したがって、ＳＤ画素とＨＤ画素の位置関係は、図３および図４に示すようになる。

図１０は、垂直間引きフィルタ１５３の構成例を示している。この垂直間引きフィルタ１５３は、折り返し歪みを防止するための帯域制限用のトランスバーサルフィルタ１５３ｂとラインの間引きを行うための間引き回路１５３ｃとが直列接続されて構成されている。トランスバーサルフィルタ１５３ｂはラインレベルの４個の遅延素子Ｄの直列回路と、入力データおよび遅延データに対してフィルタ係数ａ₀〜ａ₄を乗算する５個の乗算器と、この５個の乗算器の出力データを加算する加算器とを有してなり、係数ａ₀〜ａ₄を変更することでフィルタ特性を変化させることができる。間引き回路１５３ｃでは、２ラインに１ラインの割合でラインの間引きが行われる。以上の構成において、入力端子１５３ａに供給される入力データはトランスバーサルフィルタ１５３ｂで垂直方向の帯域が制限され、その後に間引き回路１５３ｃで２ラインに１ラインの割合で間引きが行われる。したがって、出力端子１５３ｄには、入力データに対して垂直方向のライン数が１／２とされた出力データが得られる。

図１１は、水平間引きフィルタ１５４の構成例を示している。この水平間引きフィルタ１５４は、折り返し歪みを防止するための帯域制限用のトランスバーサルフィルタ１５４ｂと画素の間引きを行うための間引き回路１５４ｃとが直列接続されて構成されている。トランスバーサルフィルタ１５４ｂはクロックレベルの４個の遅延素子Ｄの直列回路と、入力データおよび遅延データに対してフィルタ係数ｂ₀〜ｂ₄を乗算する５個の乗算器と、この５個の乗算器の出力データを加算する加算器とを有してなり、係数ｂ₀〜ｂ₄を変更することでフィルタ特性を変化させることができる。間引き回路１５４ｃでは、２画素に１画素の割合で画素の間引きが行われる。以上の構成において、入力端子１５４ａに供給される入力データはトランスバーサルフィルタ１５４ｂで水平方向の帯域が制限され、その後に間引き回路１５４ｃで２画素に１画素の割合で間引きが行われる。したがって、出力端子１５４ｄには、入力データに対して水平方向の画素数が１／２とされた出力データが得られる。

また、図９に戻って、係数データ生成装置１５０は、入力端子１５１に供給されるＨＤ画素データＨＤ-ＤＡより得られる予測対象画素値としての複数個のＨＤ画素データにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡより所定領域のＳＤ画素データを順次切り出す領域切り出し回路１５５と、この領域切り出し回路１５５で順次切り出されたＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理を適用して、主に空間内の波形を表すクラス（空間クラス）を決定してクラス情報を出力するＡＤＲＣ回路１５６とを有している。

領域切り出し回路１５５は、上述したビデオ信号変換部１１１の領域切り出し回路１２３と同様に構成される。この領域切り出し回路１５５からは、例えば図５に示すように、予測対象画素値としてのＨＤ画素データｙに対応して、このＨＤ画素データｙの近傍に位置するＳＤ画素データｋ₁〜ｋ₅が切り出される。また、ＡＤＲＣ回路１５６も、上述したビデオ信号変換部１１１のＡＤＲＣ回路１２４と同様に構成される。このＡＤＲＣ回路１５６からは、予測対象値としての各ＨＤ画素データにそれぞれ対応して切り出された所定領域のＳＤ画素データ毎に再量子化コードｑiが空間クラスを示すクラス情報として出力される。

また、係数データ生成装置１５０は、上述した予測対象画素値としての各ＨＤ画素データにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡより所定領域のＳＤ画素データを順次切り出す領域切り出し回路１５７と、この領域切り出し回路１５７で切り出されたＳＤ画素データより、主に動きの程度を表すためのクラス（動きクラス）を決定してクラス情報を出力する動きクラス決定回路１５８とを有している。

領域切り出し回路１５７は、上述したビデオ信号変換部１１１の領域切り出し回路１２５と同様に構成される。この領域切り出し回路１５７からは、例えば図６に示すように、予測対象画素値としてのＨＤ画素データｙに対応して、このＨＤ画素データｙの近傍に位置する１０個のＳＤ画素データｍ₁〜ｍ₅，ｎ₁〜ｎ₅が切り出される。また、動きクラス決定回路１５８も、上述したビデオ信号変換部１１１の動きクラス決定回路１２６と同様に構成される。この動きクラス決定回路１５８からは、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データにそれぞれ対応して切り出された所定領域のＳＤ画素データ毎に動きの指標である動きクラスのクラス情報ＭＶが出力される。

また、係数データ生成装置１５０は、ＡＤＲＣ回路１５６より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードｑiと、動きクラス決定回路１５８より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づいてクラスコードＣＬを得るためのクラスコード発生回路１５９を有している。このクラスコード発生回路１５９は、上述したビデオ信号変換部１１１のクラスコード発生回路１２７と同様に構成される。このクラスコード発生回路１２７からは、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データにそれぞれ対応して、そのＨＤ画素データが属するクラスを示すクラスコードＣＬが出力される。

また、係数データ生成装置１５０は、上述した予測対象画素値としての各ＨＤ画素データにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡより予測タップ値としての所定領域のＳＤ画素データを順次切り出す領域切り出し回路１６０を有している。領域切り出し回路１６０は、上述したビデオ信号変換部１１１の領域切り出し回路１３０と同様に構成される。この領域切り出し回路１６０からは、例えば図７に示すように、予測対象画素値としてのＨＤ画素データｙに対応して、このＨＤ画素データｙの近傍に位置する２５個のＳＤ画素データｘ₁〜ｘ₂₅が切り出される。

また、係数データ生成装置１５０は、入力端子１５１に供給されるＨＤ画素データＨＤ-ＤＡより得られる予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙと、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して領域切り出し回路１６０で順次切り出された予測タップ画素値としてのＳＤ画素データｘiと、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラスコード発生回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、各クラス毎に、ｎ個の係数データｗiを生成するための正規方程式（（１１）式参照）を生成する正規方程式生成回路１６１を有している。

この場合、１個のＨＤ画素データｙとそれに対応するｎ個の予測タップ画素値との組み合わせで上述した学習データが生成され、したがって生成回路１６１では多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。なお、図示しないが、領域切り出し回路１６０の前段に時間合わせ用の遅延回路を配置することで、領域切り出し回路１６０から正規方程式生成回路１６１に供給されるＳＤ画素データｘiのタイミング合わせを行うことができる。

また、係数データ生成装置１５０は、正規方程式生成回路１６１で各クラス毎に生成された正規方程式のデータが供給され、各クラス毎に生成された正規方程式を解いて、各クラス毎の係数データ（予測係数）ｗiを求める予測係数決定回路１６２と、この求められた係数データｗiを記憶するメモリ１６３とを有している。予測係数決定回路１６２では、正規方程式が例えば掃き出し法などによって解かれて、係数データｗiが求められる。

図９に示す係数データ生成装置１５０の動作を説明する。入力端子１５１には教師信号としてのハイビジョンのビデオ信号を構成するＨＤ画素データＨＤ-ＤＡが供給され、そしてこのＨＤ画素データＨＤ-ＤＡに対して信号処理部１５２で水平および垂直の間引き処理等が行われて入力画像信号としてのＮＴＳＣ方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データＳＤ-ＤＡが得られる。

また、入力端子１５１に供給されるＨＤ画素データＨＤ-ＤＡより得られる予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データから領域切り出し回路１５５で所定領域のＳＤ画素データｋiが順次切り出され、この切り出された各ＳＤ画素データｋiに対してＡＤＲＣ回路１５６でＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードｑiが得られる。

また、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データから領域切り出し回路１５７で所定領域のＳＤ画素データｍi，ｎiが順次切り出され、この切り出された各ＳＤ画素データｍi，ｎiより動きクラス決定回路１５８で動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）を示すクラス情報ＭＶが得られる。そして、このクラス情報ＭＶと上述したＡＤＲＣ回路１５６で得られる再量子化コードｑiとからクラスコード発生回路１５９で、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙが属するクラスを示すクラス情報としてのクラスコードＣＬが得られる。

また、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データから領域切り出し回路１６０で所定領域のＳＤ画素データｘiが順次切り出される。そして、入力端子１５１に供給されるＨＤ画素データＨＤ-ＤＡより得られる予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙと、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して領域切り出し回路１６０で順次切り出された予測タップ画素値としてのＳＤ画素データｘiと、予測対象画素値としての各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラスコード発生回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、正規方程式生成回路１６１では、各クラス毎に、ｎ個の係数データｗiを生成するための正規方程式が生成される。そして、予測係数決定回路１６２でその正規方程式が解かれ、各クラス毎の係数データｗiが求められ、その係数データｗiはクラス別にアドレス分割されたメモリ１６３に記憶される。

このように、図９に示す係数データ生成装置１５０においては、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡに対応した係数データｗiを生成することができる。上述したように、ビデオ信号変換部１１１（図２参照）のＲＯＭテーブル１２８ａには、入力端子１２１に供給されるビデオ信号ＶＳＤの信号源がチューナである場合に対応した係数データが記憶されているが、このような係数データを得るためには、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡを、チューナ出力に対応したものとすればよい。

この場合、信号処理部１５２を、図１２に示すように構成することが考えられる。すなわち、輝度信号、赤色差信号、青色差信号よりなるコンポーネント方式のビデオ信号を構成するＨＤ画素データＨＤ-ＤＡが、垂直間引きフィルタ１５３（図１０参照）に供給されてライン数が１／２とされ、その後に水平間引きフィルタ１５４（図１１参照）に供給されて水平方向の画素数が１／２とされ、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データに変換される。

また、水平間引きフィルタ１５４より出力されるＳＤ画素データは色変調・ＹＣ合成回路１７１に供給され、色変調処理、輝度信号と搬送色信号との合成処理等によりコンポジット方式のビデオ信号に変換される。そして、このコンポジット方式のビデオ信号はＲＦ変調回路１７２で変調されてテレビ放送信号と同等の信号に変換される。

また、ＲＦ変調回路１７２の出力信号はＲＦ復調回路１７３で復調されてコンポジット方式のビデオ信号に変換される。そして、このコンポジット方式のビデオ信号がＹＣ分離・色復調１７４に供給され、輝度信号と搬送色信号との分離処理、色復調処理等によりコンポーネント方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データＳＤ-ＤＡが得られる。このＳＤ画素データＳＤ-ＤＡは、ＲＦの変復調を介したものであるため、チューナ出力に対応したものとなる。

また、ビデオ信号変換部１１１のＲＯＭテーブル１２８ｂには、入力端子１２１に供給されるビデオ信号ＶＳＤの信号源がビデオテープレコーダである場合に対応した係数データが記憶されているが、このような係数データを得るためには、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡを、ビデオテープレコーダの再生出力に対応したものとすればよい。

この場合、信号処理部１５２を、図１３に示すように構成することが考えられる。すなわち、ＨＤ画素データＨＤ-ＤＡが、垂直間引きフィルタ１５３に供給されてライン数が１／２とされ、その後に水平間引きフィルタ１５４に供給されて水平方向の画素数が１／２とされ、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データに変換される。そして、この水平間引きフィルタ１５４より出力されるＳＤ画素データがＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）録再処理部１７５に供給され、ビデオテープへの記録再生が行われて、ＳＤ画素データＳＤ-ＤＡが得られる。このＳＤ画素データＳＤ-ＤＡは、ビデオテープに対する記録再生を介したものであるため、ビデオテープレコーダの再生出力に対応したものとなる。

また、ビデオ信号変換部１１１のＲＯＭテーブル１２８ｃには、入力端子１２１に供給されるビデオ信号ＶＳＤの信号源がディジタルビデオディスク装置である場合に対応した係数データが記憶されているが、このような係数データを得るためには、信号処理部１５２より出力されるＳＤ画素データＳＤ-ＤＡを、ディジタルビデオディスク装置の再生出力に対応したものとすればよい。

この場合、信号処理部１５２を、図１４に示すように構成することが考えられる。すなわち、ＨＤ画素データＨＤ-ＤＡが、垂直間引きフィルタ１５３に供給されてライン数が１／２とされ、その後に水平間引きフィルタ１５４に供給されて水平方向の画素数が１／２とされ、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を構成するＳＤ画素データに変換される。

また、水平間引きフィルタ１５４より出力されるＳＤ画素データがＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group ）エンコーダ１７６に供給され、ディジタルビデオディスクに記録されているビデオデータと同様のデータ圧縮処理が施される。そして、このＭＰＥＧエンコーダ１７６より出力されるビデオデータがＭＰＥＧデコーダ１７７に供給され、データ伸長処理が施されてＳＤ画素データＳＤ-ＤＡが得られる。このＳＤ画素データＳＤ-ＤＡは、ディジタルビデオディスク装置で採用されるデータ圧縮再生の処理を介したものであるため、ディジタルビデオディスク装置の再生出力に対応したものとなる。

なお、上述した信号処理部１５２の構成例の他にも、この信号処理部１５２を所定の信号源に対応した構成とすることで、ＳＤ画素データＳＤ-ＤＡをその所定の信号源に対応したものとでき、その所定の信号源に対応した係数データｗiを得ることが可能となる。また、間引きフィルタ１５３，１５４のフィルタ特性を変化させることで、ＳＤ画素データＳＤ-ＤＡの周波数特性を変化させることができ、図９に示す係数データ生成装置１５０で、周波数特性を異にするビデオ信号に対応した係数データｗiを得ることができる。さらに、入力端子１５１に供給されるＨＤ画素データＨＤ-ＤＡとして、文字画や自然画等の表示内容を異にするものを使用することで、図９に示す係数データ生成装置１５０で、表示内容を異にするビデオ信号に対応した係数データｗiを得ることもできる。

次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。図１５は、第２の実施の形態としてのテレビ受信機２００の構成を示している。この図１５において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

このテレビ受信機２００は、図１に示すテレビ受信機１００におけるスイッチ回路１０７，１１０が取り除かれた構成とされている。また、このテレビ受信機２００は、システムコントローラ１０１Ａよりビデオ信号変換部１１１Ａに、ユーザのリモコン送信機１０３の操作に基づいて係数データの切換信号ＣＳＷａが供給されるように構成されている。つまり、ユーザは、リモコン送信機１０３を操作して、ビデオ信号変換部１１１Ａで使用される係数データを任意に切り換えることが可能とされている。

図１６は、ビデオ信号変換部１１１Ａの構成例を示している。この図１６において、図２と対応する部分には同一符号を付して示している。このビデオ信号変換部１１１Ａは、ＲＯＭテーブル１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃの部分を除き、図２に示すビデオ信号変換部１１１と同様に構成されている。図２に示すビデオ信号変換部１１１のＲＯＭテーブル１２８ｄ，１２８ｅ，１２８ｆには、それぞれ信号源を異にするビデオ信号に対応した係数データが記憶されていたが、ビデオ信号変換部１１１ＡのＲＯＭテーブル１２８ｄ，１２８ｅ，１２８ｆには、それぞれ表示内容を異にするビデオ信号に対応した係数データが記憶されている。

例えば、ＲＯＭテープル１２８ｄには、文字画を表示するビデオ信号に対応した係数データが記憶され、ＲＯＭテーブル１２８ｆには自然画を表示するビデオ信号に対応した係数データが記憶され、さらにＲＯＭテーブル１２８ｅには文字画と自然画とが混合した画像を表示するビデオ信号に対応した係数データが記憶されている。

図１５に示すテレビ受信機２００の動作を説明する。チューナ１０５より出力されるＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号ＳＶａはＹＣ分離・色復調回路１０８に供給され、このＹＣ分離・色復調回路１０８からはコンポーネント方式のビデオ信号ＶＳＤが得られる。このビデオ信号ＶＳＤがビデオ信号変換部１１１でハイビジョンのビデオ信号ＶＨＤに変換される。そして、このビデオ信号ＶＨＤはマトリックス回路１１２で３原色信号に変換されて受像管１１３に供給され、受像管１１３の画面上にはビデオ信号ＳＶａに対応するハイビジョン方式の画像が表示される。

この場合、ユーザは、リモコン送信機１０３を操作して、ビデオ信号変換部１１１Ａで使用される係数データを切り換えることができる。したがって、ビデオ信号ＶＳＤが文字画を表示するビデオ信号であるときはＲＯＭテーブル１２８ｄより読み出される係数データＣｄに切り換え、ビデオ信号ＶＳＤが自然画を表示するビデオ信号であるときはＲＯＭテーブル１２８ｆより読み出される係数データＣｆに切り換え、さらにビデオ信号ＶＳＤが文字画および自然画の混合画像を表示するビデオ信号であるときはＲＯＭテーブル１２８ｅより読み出される係数データＣｅに切り換えることで、ビデオ信号変換部１１１Ａにおける変換処理を適切に行わせることが可能となる。

なお、第２の実施の形態において、ビデオ信号変換部１１１ＡのＲＯＭテーブル１２８ｄ，１２８ｅ，１２８ｆにそれぞれ表示内容を異にするビデオ信号に対応した係数データを記憶する代わりに、それぞれ周波数特性を異にするビデオ信号に対応した係数データを記憶させ、ユーザが任意に切り換え可能にしてもよい。また、第１の実施の形態において、係数データＣａ〜Ｃcの切り換えを、第２の実施の形態のように、ユーザが任意に切り換えできるようにしてもよい。

また、上述実施の形態においては、空間波形を少ないビット数でパターン化する情報圧縮手段として、ＡＤＲＣ回路１２４を設けることにしたが、これはほんの一例であり、信号波形のパターンの少ないクラスで表現できるような情報圧縮手段であれば何を設けるかは自由であり、例えばＤＰＣＭ（Differential Pulse Code Modulation）やＶＱ（Vector Quantization ）等の圧縮手段を用いてもよい。

また、上述実施の形態においては、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号をハイビジョンのビデオ信号に変換する例を示したが、この発明はそれに限定されるものでなく、線形推定式を使用して第１の画像信号をこの第１の画像信号より画素数の多い第２の画像信号に変換する場合に適用できることは勿論である。

第１の実施の形態としてのテレビ受信機の構成を示すブロック図である。図１に示すテレビ受信機のビデオ信号変換部の構成例を示すブロック図である。ＳＤ画素とＨＤ画素の位置関係を説明するための略線図である。ＳＤ画素とＨＤ画素の位置関係を説明するための略線図である。空間クラス分類に使用するＳＤ画素データを説明するための略線図である。動きクラス分類に使用するＳＤ画素データを説明するための略線図である。推定演算に使用するＳＤ画素データを説明するための略線図である。予測係数の学習フローを示すフローチャートである。係数データ生成装置の構成例を示すブロック図である。係数データ生成装置に使用される垂直間引きフィルタの構成例を示すブロック図である。係数データ生成装置に使用される水平間引きフィルタの構成例を示すブロック図である。係数データ生成装置の信号処理部の構成例（チューナ対応）を示すブロック図である。係数データ生成装置の信号処理部の構成例（ビデオテープレコーダ対応）を示すブロック図である。係数データ生成装置の信号処理部の構成例（ディジタルビデオディスク装置対応）を示すブロック図である第２の実施の形態としてのテレビ受信機の構成例を示すブロック図である。図１５に示すテレビ受信機のビデオ信号変換部の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００，２００・・・テレビ受信機、１０１，１０１Ａ・・・システムコントローラ、１０２・・・リモコン受信部、１０３・・・リモコン送信機、１０４・・・受信アンテナ、１０５・・・チューナ、１０６，１０９・・・入力端子、１０７，１１０・・・スイッチ回路、１０８・・・ＹＣ分離・色復調回路、１１１，１１１Ａ・・・ビデオ信号変換部、１１２・・・マトリックス回路、１１３・・・受像管、１２１・・・入力端子、１２２・・・Ａ／Ｄコンバータ、１２３，１２５，１３０・・・領域切り出し回路、１２４・・・ＡＤＲＣ回路、１２６・・・動きクラス決定回路、１２７・・・クラスコード発生回路、１２８ａ〜１２８ｆ・・・ＲＯＭテーブル、１２９・・・スイッチ回路、１３１・・・推定演算回路、１３２・・・Ｄ／Ａコンバータ、１３３・・・出力端子、１５０・・・係数データ生成装置、１５１・・・入力端子、１５２・・・信号処理部、１５３・・・垂直間引きフィルタ、１５４・・・水平間引きフィルタ、１５５，１５７，１６０・・・領域切り出し回路、１５６・・・ＡＤＲＣ回路、１５８・・・動きクラス決定回路、１５９・・・クラスコード発生回路、１６１・・・正規方程式生成回路、１６２・・・予測係数決定回路、１６３・・・メモリ、１７１・・・色変調・ＹＣ合成回路、１７２・・・ＲＦ変調回路、１７３・・・ＲＦ復調回路、１７４・・・ＹＣ分離・色復調回路、１７５・・・ＶＴＲ録再処理部、１７６・・・ＭＰＥＧエンコーダ、１７７・・・ＭＰＥＧデコーダ

Claims

第１の画像信号を第２の画像信号に変換するようにした画像信号変換装置において、
上記第１の画像信号に対応した入力信号と上記第２の画像信号に対応した教師信号とを用いた学習によって生成された、上記第１の画像信号を上記第２の画像信号に変換するための推定式の係数データを、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応して持つ係数データ記憶手段と、
上記係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段と、
上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から上記係数データを選択的に読み出すことにより、上記表示内容の画像のそれぞれに対応した上記係数データを発生させる係数データ発生手段と、
上記第１の画像信号から上記第２の画像信号を構成する所定画素の近傍に位置する第１の領域の画素の信号を切り出す第１の画素切り出し手段と、
上記係数データ発生手段で発生された上記推定式の係数データと、上記第１の画素切り出し手段により切り出された上記第１の領域の画素の信号とから上記推定式を用いた演算によって、上記第２の画像信号を構成する上記所定画素の信号を出力する画像信号出力手段と
を備えることを特徴とする画像信号変換装置。
上記第１の画像信号から上記第２の画像信号を構成する上記所定画素に対応した第２の領域の画素の信号を切り出す第２の画素切り出し手段と、
上記第２の画素切り出し手段により切り出された上記第２の領域の画素の信号の分布パターンを検出し、該分布パターンに基づいて、上記所定画素の信号が属するクラスを決定してクラス情報を出力するクラス決定手段とをさらに備え、
上記係数データ記憶手段は、上記複数の画像表示内容および複数の上記クラスの組み合わせ毎に上記推定式の係数データを持ち、
上記係数データ発生手段は、上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記クラス決定手段が出力するクラス情報が示すクラスに対応した上記推定式の係数データを、上記係数データ記憶手段から選択的に読み出すことにより発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号変換装置。
第１のビデオ信号を第２のビデオ信号に変換するビデオ信号変換手段と、
上記第２のビデオ信号による画像を表示する画像表示手段とを有してなり、
上記ビデオ信号変換手段は、
上記第１のビデオ信号に対応した入力信号と上記第２のビデオ信号に対応した教師信号とを用いた学習によって生成された、上記第１のビデオ信号を上記第２のビデオ信号に変換するための推定式の係数データを、画像による表示内容が自然画の画像、自然画と文字画との混合画像、および文字画の画像のそれぞれに対応して持つ係数データ記憶手段と、
上記係数データの選択操作を受け付けるための選択操作受付け手段と、
上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記係数データ記憶手段から上記係数データを選択的に読み出すことにより、上記表示内容の画像のそれぞれに対応した上記係数データを発生させる係数データ発生手段と、
上記第１のビデオ信号から上記第２のビデオ信号を構成する所定画素の近傍に位置する第１の領域の画素の信号を切り出す第１の画素切り出し手段と、
上記係数データ発生手段で発生された上記推定式の係数データと、上記第１の画素切り出し手段により切り出された上記第１の領域の画素の信号とから上記推定式を用いた演算によって、上記第２のビデオ信号を構成する上記所定画素の信号を出力するビデオ信号出力手段と
を備えることを特徴とするテレビ受信機。
上記第１のビデオ信号から上記第２のビデオ信号を構成する上記所定画素に対応した第２の領域の画素の信号を切り出す第２の画素切り出し手段と、
上記第２の画素切り出し手段により切り出された上記第２の領域の画素の信号の分布パターンを検出し、該分布パターンに基づいて、上記所定画素の信号が属するクラスを決定してクラス情報を出力するクラス決定手段とをさらに備え、
上記係数データ記憶手段は、上記複数の画像表示内容および複数の上記クラスの組み合わせ毎に上記推定式の係数データを持ち、
上記係数データ発生手段は、上記選択操作受付け手段で受け付けられた選択結果に基づいて、上記クラス決定手段が出力するクラス情報が示すクラスに対応した上記推定式の係数データを、上記係数データ記憶手段から選択的に読み出すことにより発生させる
を備えることを特徴とする請求項３に記載のテレビ受信機。