JP4273420B2 - 映像信号処理装置及び映像信号の伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号処理装置及び映像信号の伝送方法に関し、例えばＮＴＳＣ方式による映像信号の表示等に適用することができる。本発明は、色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するようにして、色差信号の１つのフレームを輝度信号の複数フレームに割り当てることにより、不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く処理する。

従来、動画の表示は、フレーム周波数の増大により画質が向上することが知られている。しかしながら単にフレーム周波数を増大させると、フレーム周波数に比例して伝送に供する映像信号の情報量が増大する。このため従来、このような映像信号における情報量の増大を防止して、高いフレーム周波数により動画を表示する方法が提案されている。

このような提案のうち、例えば特開２００３−３４８６２０号公報には、輝度信号に比して色差信号のフレーム周波数を低減して伝送し、受信側における内挿演算処理により色差信号のフレーム周波数を増大させて表示する方法が提案されている。しかしながらこのように内挿演算処理により色差信号のフレーム周波数を増大させる方法にあっては、その分、構成が煩雑になる問題がある。

この問題を解決する１つの方法として、メモリを介して同一フレームを繰り返し出力することにより、色差信号のフレーム周波数を増大させる方法が考えられる。しかしながらこの方法の場合、表示対象が静止画の場合には、十分に画質を向上できるものの、表示対象が動画の場合には、エッジが著しく不自然に表示される問題がある。

すなわち図１１及び図１２において、破線及び丸印により輝度信号及び色差信号により表示される物体をそれぞれ示すように、輝度信号に対応するフレーム周波数により色差信号が提供されて、時間と共に一定速度で移動している物体を表示する場合に（図１１）、この物体の動きを目で追いかけるようにすると、視聴者の網膜上においては、この物体が一定位置に結像され（図１２）、これにより何ら違和感なく視聴することができる。これによりこの場合、動画におけるエッジにあっては、何ら違和感なく表示することができる。

しかしながら図１１との対比により図１３に示すように、例えば３フレーム毎に色差信号を伝送するようにして、同一フレームの繰り返しにより色差信号を表示する場合、表示画面上において、この物体は、３フレーム毎に、間欠的に移動するように色差信号により表示される。これにより図１２との対比により図１４に示すように、輝度信号による物体の動きを追いかける視聴者の網膜上において、色差信号によるこの物体は、輝度信号により知覚される位置に対して３フレーム周期で波打つように移動して見て取られることになる。

これによりこの場合、輝度信号によるエッジと色差信号によるエッジとが相違することによりエッジがボケて見え、またさらに輝度信号によるエッジと色差信号によるエッジとが位置ずれして見えるようになる。なおこのようなエッジのボケ、位置ずれにあっては、フレーム周波数が低い場合には、フリッカとして視覚されるようになる。
特開２００３−３４８６２０号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く処理することができる映像信号処理装置及び映像信号の伝送方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを出力する映像信号処理装置に適用して、前記色差信号は、フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、前記映像信号処理装置は、前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、前記輝度信号及び前記色差信号を出力する。

また請求項５の発明においては、輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを処理する映像信号処理装置に適用して、前記色差信号は、フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定され、前記映像信号処理装置は、前記色差信号をメモリに記録し、該メモリに保持した色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、前記色差信号の１つのフレームを対応する前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させる。

また請求項７の発明においては、入力輝度信号と、前記入力輝度信号とフレーム周波数の等しい入力色差信号とを入力して処理する映像信号処理装置に適用して、前記入力色差信号は、フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、前記映像信号処理装置は、前記入力色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、前記入力輝度信号を用いたフレーム内挿処理により、前記入力輝度信号のフレーム周波数を増大させて前記輝度信号を生成し、前記入力色差信号をメモリに記録し、該メモリに保持した前記入力色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、前記入力色差信号の１つのフレームを、前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記入力色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させた色差信号を生成する。

また請求項９の発明においては、輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを伝送する映像信号の伝送方法に適用して、前記色差信号は、フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、前記映像信号の伝送方法は、前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、前記輝度信号及び前記色差信号を出力し、受信側において、メモリを介して前記色差信号を繰り返し出力することにより、前記色差信号の１つのフレームを対応する前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させる。

請求項１の構成により、輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを出力する映像信号処理装置に適用して、前記色差信号は、フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、前記映像信号処理装置は、前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、前記輝度信号及び前記色差信号を出力すれば、同一フレームの色差信号の繰り返しにより輝度信号のフレーム周波数に一致するように色差信号のフレーム周波数を増大させるようにして、この繰り返しに係る色差信号によるエッジの中心位置は、対応する複数フレームの輝度信号によるエッジの中心位置と一致することになる。これによりエッジの位置ずれによる不自然さを解消することができる。またこのようにエッジの中心位置が一致していることにより、エッジのボケも低減することができる。これによりエッジのボケ、位置ずれによる不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く伝送して表示することができる。

これにより請求項５の構成によれば、このような輝度信号と、輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを処理する受信側の構成に適用して、エッジのボケ、位置ずれによる不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く処理することができる。

また請求項７の構成によれば、例えばＮＴＳＣ方式による映像信号を入力して処理する場合に、不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を生成して効率良く処理することができる。

また請求項９の構成によれば、不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を生成して効率良く伝送、表示することができる映像信号の伝送方法を提供することができる。

本発明によれば、不自然なエッジの表示を有効に回避して、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を生成して効率良く処理することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例１に係る映像信号伝送システムを示すブロック図である。この実施例に係る映像信号伝送システム１は、ソース源２より出力される映像信号Ｓ１を映像信号処理装置３により処理し、輝度信号に比して色差信号のフレーム周波数が低減されてなる映像信号Ｓ２を伝送路に送出する。なおここで伝送路は、有線、無線による放送網、インターネット等のネットワーク、光ディスク等による記録媒体等を広く適用することができる。またこの映像信号伝送システム１では、受信側において、映像信号処理装置４によりこの映像信号Ｓ２を処理して輝度信号のフレーム周波数に対応するように、色差信号のフレーム周波数を増大させ、その処理結果による映像信号Ｓ３を表示装置５により表示する。

図１は、この映像信号伝送システム１に係る送信側の映像信号処理装置３を示すブロック図である。ここでこの実施例において、ソース源２は、例えばフレーム周波数の高い撮像結果を出力するテレビジョンカメラ等により構成される。具体的に、ソース源２は、ＮＴＳＣ方式による映像信号のフレーム周波数３０〔Ｈｚ〕の３倍であるフレーム周波数９０〔Ｈｚ／ｓｅｃ〕により、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂによる映像信号Ｓ１を出力する。

映像信号処理装置３は、この映像信号Ｓ１の色差信号Ｃｒ、Ｃｂについて、フレーム周波数を１／３の３０〔Ｈｚ〕に低減し、フレーム周波数９０〔Ｈｚ〕による輝度信号ＹＯと共に出力する。

このため映像信号処理装置３において 映像信号分離部７は、この映像信号Ｓ１を入力し、図３（Ａ１）〜（Ｃ１）に示すように、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを分離して同時並列的に出力し、また輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周期を示す同期信号ＳＹＮＣを出力する。

削減制御部８は、同期信号ＳＹＮＣを順次循環的にカウントすることにより、この映像信号処理装置３から色差信号Ｃｒ、Ｃｂを送出するタイミングを示すタイミング信号を生成して出力する。この処理において、削減制御部８は、所定の初期値によりこのカウントの処理を開始し、これによりこの実施例では、図３（Ｂ２）及び（Ｃ２）に示すよう、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を低減する割合の逆数により、連続するフレームを区切って見たときに、各区切りの真ん中のタイミングで１フレームの期間だけタイミング信号を出力する。

メモリコントローラ部９は、メモリ１０の制御により、順次入力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを記録し、またこの記録した輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを出力する。この処理において、メモリコントローラ部９は、図３（Ａ２）に示すように、削減制御部８からのタイミング信号に基づいて、タイミング信号の出力により輝度信号Ｙの出力を開始し、メモリ１０に記録した輝度信号Ｙを記録の順序により順次出力する。また図３（Ｂ２）及び（Ｃ２）に示すよう、タイミング信号の出力に対応するタイミングによる色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを選択的に出力する。

これにより映像信号処理装置３は、メモリ１０からの読み出し時、色差信号Ｃｒ、Ｃｂをフレーム間引きして色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を低減するようになされている。また図３（Ａ３）〜（Ｃ３）に示すように、このように間引きして残る色差信号Ｃｒ、Ｃｂを繰り返して間引きしたフレームを補うようにした場合に、フレーム間引きして取り残す色差信号Ｃｒ、Ｃｂの１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、間引きのフレームを設定するようになされている。しかしてこの実施例では、輝度信号のフレーム周波数に対して色差信号のフレーム周波数を１／３に低減することにより、この輝度信号の複数フレームが３フレームに設定され、この連続する３つのフレームの先頭及び末尾のフレームを間引きして、フレーム間引きして取り残す色差信号Ｃｒ、Ｃｂの１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号Ｙの複数フレームによる時間軸上の中央値と一致するように設定される。なおこのようなフレームの間引きにあっては、メモリ１０への書き込み時に実行してもよく、書き込み時と読み出し時の双方で実行するようにしてもよい。なお図３においては、それぞれ輝度信号及び色差信号を示す符号Ｙ及びＣｒ、Ｃｂに数字の添え字を付して、各信号の１フレームを表す。

しかして映像信号処理装置３は、このようにして得られる輝度信号ＹＯ、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを、これらの関係を示す制御信号ＳＴと共に多重化して映像信号Ｓ２により送出する。なおこれらの処理において、２系統の色差信号Ｃｒ、Ｃｂで、間引きに係る位相を異ならせるようにしてもよく、またこのような２系統の色差信号Ｃｒ、Ｃｂにおける同時の間引きと、位相を異ならせた間引きとを、表示装置５で表示される画質に応じて適応的に切り換えるようにしてもよい。

図４は、受信側の映像信号処理装置４を示すブロック図である。この映像信号処理装置４において、映像信号分離部７は、伝送された映像信号Ｓ２を入力し、輝度信号ＹＯ及び色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯ、制御信号ＳＴ、同期信号ＳＹＮＣを分離して出力する。

生成制御部１８は、制御信号ＳＴを基準にして同期信号ＳＹＮＣを順次カウントすることにより、メモリコントローラ部１９の制御信号を生成して出力する。

メモリコントローラ部１９は、映像信号分離部７から出力される輝度信号ＹＯ及び色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを記録し、またこの記録した輝度信号ＹＯ及び色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを出力する。この処理において、メモリコントローラ部１９は、輝度信号ＹＯについては、図３（Ａ３）に示すように、入力順に順次出力し、これによりソース源２から出力されるフレーム周波数９０〔Ｈｚ〕により出力する。これに対して色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯについては、生成制御部１８から出力される制御信号により、間引きして残る色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯの１フレームＣｒ２、Ｃｂ２、Ｃｒ５、Ｃｂ５を繰り返しメモリ２０から読み出して出力する（図３（Ｂ３）及び（Ｃ３））。

しかして映像信号処理装置４は、このようにしてメモリコントローラ部１９から出力される輝度信号ＹＩ及び色差信号ＣｒＩ、ＣｂＩによる映像信号Ｓ３を表示装置５に出力するようになされている。

これにより表示装置５は、この映像信号Ｓ３を構成する輝度信号ＹＩ及び色差信号ＣｒＩ、ＣｂＩに従ってフレーム周波数９０〔Ｈｚ〕により表示を切り換えるようになされている。なお、これら一連の処理において、送信側における輝度信号ＹＯの遅延にあっては、受信側で実行するようにしてもよい。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この映像信号伝送システム１において（図１〜図３）、ソース源２から出力されるフレーム周波数９０〔Ｈｚ〕による映像信号Ｓ１は、映像信号処理装置３の映像信号分離部７によりフレーム周波数９０〔Ｈｚ〕による輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂに分離され、これらのうちの輝度信号Ｙについては、順次メモリコントローラ部９、メモリ１０を介して受信側に伝送される。これに対して色差信号Ｃｒ及びＣｂは、フレーム間引きにより、輝度信号Ｙの複数フレームに対して１つのフレームを割り当てるようにして、輝度信号Ｙに比してフレーム周波数が低くなるようにして出力される。またこのときフレーム間引きして取り残す色差信号Ｃｒ、Ｃｂの１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、間引きのフレームが設定されて、より具体的には、この色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値と一致するようにして出力される。

これによりこの映像信号伝送システム１では、受信側において、このようにしてフレーム周波数が低減されて伝送された色差信号の同一フレームを、対応する輝度信号で繰り返すようにして、簡易な構成により、従来に比してエッジのボケ、位置ずれを回避することができる。

すなわち図１３との対比により図５に示すように、このように色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値と一致するようにして出力して、この色差信号を繰り返し表示する場合、色差信号による移動する物体の位置にあっては、この中央値に係るフレームで輝度信号による物体の位置と一致し、その前後のフレームで、輝度信号による位置の前後位置により表示される。

これにより図１４との対比により図６に示すように、輝度信号による物体の表示を追跡した場合、網膜上においては、輝度信号による物体の前後に、色差信号による物体がフレーム毎に変位して表示されることになる。

この場合、色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値と一致するように設定されていることにより、このように輝度信号による物体に対して色差信号による物体が変位して表示される場合であっても、その位置の中心にあっては、これら複数フレームにおいて、輝度信号による中心位置と色差信号による中心位置とは一致することになる。

これによりエッジの位置ずれによる不自然な表示を有効に回避することができる。またこのように変位の中心であるエッジの位置ずれが防止されていることにより、その分、輝度信号によるエッジに対する色差信号によるエッジのずれ量も少なくすることができ、これによりエッジのボケも防止することができる。

特に人間の視覚にあっては、輝度に比して色彩に対する分解能が低下することにより、この実施例のように輝度信号による中心位置と色差信号による中心位置とを一致させるようにしてエッジの位置ずれを防止すれば、エッジのボケにあっては、目立たなくすることができ、これにより実用上十分に高画質により映像信号を表示することができる。

またこのようにして同一フレームによる色差信号を繰り返して表示する場合にあって、フレーム周波数が低い場合には、フリッカが発生する恐れがある。しかしながら色彩のフリッカに対する人間の視覚は、周波数が１５〔Ｈｚ〕程度に低下すると感度を持たなくなる（D.H.Kelly,Spatiotemporal variation of chromatic and achromatic contrast threshold,Journal of the Optical Society of America,64,983-990,1974）。これによりこの実施例においては、色差信号のフレーム周波数を２４〔Ｈｚ〕以上に設定して十分にフリッカを防止することができる。

具体的に、このように同一フレームの色差信号を繰り返し表示する場合に、輝度信号に対するエッジのボケ量は、この繰り返しの期間で変位する輝度信号によるエッジを追跡する視線の移動量に等しくなり、これによりボケ量〔deg 〕は、移動速度〔deg/sec 〕×色差信号の繰り返し期間〔sec 〕により表されることになる。

ここで通常の映像信号におけるパンニング速度の最大値は、２０〔deg/sec 〕であることが、加藤他、スタジオ番組における放送カメラマンのカメラワークと視線の動きの分析 テレビジョン学会誌 Vol.49 No.8 pp.1023-1031,1995 に報告されている。

これによりこの角速度で移動する物体を例えばフレーム周波数１２０〔Ｈｚ〕により表示するようにして、連続する４フレームに色差信号による同一フレームを割り当てる場合、エッジのボケ量は、０．３〔deg 〕となり、空間周波数に換算して１．５〔cycle ／deg 〕となる。これに対して輝度に対する人間の視覚は、３〔cycle ／deg 〕にピークを有するバンドパス特性であるのに対し、色彩に対する人間の視覚は、０．３〔cycle ／deg 〕から感度が徐々に低下するローパスフィルタのような特性を有する（K.T. Mullen, "The contrast sensitivity of human colour vision to red-green and blue-yellow chromatic grating," J. Physiol. 359,381-400,1985 ）。

これによりこの場合の１．５〔cycle ／deg 〕によるエッジのボケ量は、輝度では感度のピーク付近に相当するものの、色彩では感度が低下している領域に該当することになり、これによりエッジのボケにあっては、十分に認識困難となっていることが判る。

これらによりこの映像信号伝送システム１では、このようにしてフレーム周波数が低減された色差信号が元の輝度信号と共に伝送路に送出され、受信側の映像信号処理装置４において、メモリ２０に保持した色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、対応する輝度信号の複数フレームに色差信号の同一フレームが繰り返し割り当てられ、これによりフレーム周波数９０〔Ｈｚ〕による輝度信号及び色差信号による映像信号に変換されて表示装置５により表示される。

これによりこの映像信号伝送システム１では、表示装置５によりフレーム周波数の高い高画質の映像信号を表示するために、不自然なエッジの表示を有効に回避するようにしつつ、色差信号のフレーム周波数を低減させ、この色差信号を伝送することによって、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く処理することができるようになされている。

またこのように映像信号を処理することにより、この映像信号伝送システム１では、送信側において、輝度信号のフレーム周波数による入力色差信号を入力してメモリ１０に保持するようにし、またこのメモリ１０に保持した入力色差信号を読み出して出力し、このメモリ１０からの読み出し時、フレームの間引きにより入力色差信号のフレーム周波数を低減して色差信号を生成し、これによりメモリ制御に係る簡易な処理により色差信号のフレーム周波数を低減させるようになされている。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するようにして、色差信号の１つのフレームを輝度信号の複数フレームに割り当てることにより、不自然なエッジの表示を有効に回避するようにして、簡易な構成によりフレーム周波数の高い映像信号を効率良く処理することができる。

また輝度信号のフレーム周波数による入力色差信号を入力してメモリに保持し、このメモリに保持した入力色差信号を読み出して出力するようにして、このメモリからの読み出し時、フレームの間引きにより入力色差信号のフレーム周波数を低減して色差信号を生成することにより、メモリ制御に係る簡易な処理により色差信号のフレーム周波数を低減することができる。

またこのように色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、色差信号の１つのフレームを輝度信号の複数フレームに割り当てるようにして映像信号を伝送するようにして、この色差信号をメモリに保持して繰り返し読み出し、これにより対応する複数フレームの輝度信号に色差信号の同一フレームを割り当てることにより、簡易な構成により高画質による映像信号を表示することができる。

図７は、図３との対比により、実施例２に係る映像信号伝送システムによる映像信号の処理を示すタイムチャートである。この実施例においては、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を１／４に低減して、フレーム周波数１２０〔Ｈｚ〕及び３０〔Ｈｚ〕による輝度信号ＹＯ及び色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを伝送する。なおこの実施例においては、この伝送に供する輝度信号及び色差信号のフレーム周波数に係る構成が異なる点を除いて、実施例１について上述した映像信号伝送システム１と同一に構成されることにより、以下においては、上述した実施例１に係る構成を流用してこの実施例に係る映像信号伝送システムを説明する。

ここでこの映像信号伝送システムでは、フレーム周波数１２０〔Ｈｚ〕による輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂをソース源２より映像信号処理装置３に入力し（図７（Ａ１）〜（Ｃ１））、実施例１と同様に、色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、フレーム間引きにより、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を低減してフレーム周波数３０〔Ｈｚ〕による色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを生成する（図７（Ａ２）〜（Ｃ２））。

ここでこのフレーム間引きの処理においては、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯの連続する４つのフレームから３つのフレームをフレーム間引きする処理であり、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを４フレームづつ区切って見た場合、各区切りにおける中央の２つのフレーム（添字２、３、５、６により示すフレームである）の何れかをフレーム間引きにより取り残すようにして、色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定できることになる。

これによりこの映像信号伝送システムでは、連続するフレームを４フレームづつ区切って見た場合に、各区切りの先頭から２番目のフレームを取り残すようにフレーム間引きして、フレーム周波数３０〔Ｈｚ〕による色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを生成する（図７（Ａ２）〜（Ｃ２））。なおこの場合に、各区切りの３番目のフレームを取り残すようにフレーム間引きしてもよく、またこのような２番目のフレームと３番目のフレームとを切り換えて取り残すようにしてもよい。また実施例１について上述したと同様に、２系統の色差信号で位相を異ならせてフレームを取り残すようにしてもよい。

この映像信号伝送システムでは、この取り残した色差信号のフレームの分だけ、輝度信号を遅延させて出力し、受信側において、この取り残した色差信号の１つのフレームを繰り返し輝度信号に割り当てて色差信号のフレーム周波数を輝度信号のフレーム周波数に一致させる（図７（Ａ３）〜（Ｃ３））。

この実施例においては、色差信号のフレーム周波数を１／４の周波数に低減して送出する場合にあっても、色差信号の１フレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図８は、本発明の実施例３に係る映像信号伝送システムに適用される映像信号処理装置を示すブロック図である。この実施例に係る映像信号伝送システムにおいては、図１について上述した映像信号処理装置３に代えて、この映像信号処理装置２３が適用される点、さらにこの映像信号処理装置２３に関連する構成が異なる点を除いて、実施例１について上述した映像信号伝送システム１と同一に構成される。

ここでこの実施例に係る映像信号処理装置２３は、図９（Ａ１）〜（Ｃ１）に示すように、ＮＴＳＣ方式による映像信号のフレーム周波数に対して２倍によるフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕による輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂによる映像信号Ｓ１が入力される。この映像信号処理装置２３は、この映像信号Ｓ１より色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を１／２に低減して色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを生成し、この色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを輝度信号Ｙと共に映像信号Ｓ２により出力する。

このためこの映像信号処理装置２３において、映像信号分離部２７は、映像信号Ｓ１より輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを分離して出力し、また同期信号ＳＹＮＣを出力する。

削除制御部２８は、この同期信号ＳＹＮＣのカウントにより輝度信号Ｙの２フレーム周期で信号レベルが切り換わる基準信号、出力に供する映像信号ＹＯと色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯとの関係を示す制御信号ＳＴを生成して出力する。

メモリコントローラ部２９は、順次入力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂをメモリ３０に記録し、またこのメモリ３０に記録した輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを読み出して出力する。この処理において、メモリコントローラ部２９は、輝度信号Ｙについては、図９（Ａ２）に示すように、入力の順序により、順次連続するフレームの輝度信号Ｙを読み出して、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯに対応するタイミングにより出力する。これに対して色差信号Ｃｒ、Ｃｂについては、連続するフレームを２フレーム毎に区切って、この２フレームの色差信号Ｃｒ、Ｃｂを同時並列的に読み出して内挿演算部３１に出力し、またこの内挿演算部３１により処理された色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを出力する。

ここで内挿演算部３１は、図９（Ｂ２）及び（Ｃ２）に示すように、この連続する２つのフレームによる各色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯをフレーム内挿処理し、この２つのフレームの中間の時点にサンプリングのタイミングが設定されている色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを生成して出力する。なおここでこのフレーム内挿処理にあっては、例えば動きベクトルを用いた動き補償により生成される。

しかしてメモリコントローラ部２９は、このフレーム内挿処理により生成される色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯに対応するタイミングとなるように、輝度信号Ｙを所定時間だけ遅延させて出力する。

これによりこの実施例においては、メモリ３０に保持した入力色差信号Ｃｒ、Ｃｂの連続するフレームを用いたフレーム内挿処理により、入力色差信号Ｃｒ、Ｃｂのフレーム周波数を低減して色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを生成するようにして、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯの１フレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号ＹＯの複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、輝度信号ＹＯ及び色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを出力するようになされている。

これによりこの実施例においては、図９（Ａ３）〜（Ｃ３）に示すように、色差信号ＣｒＯ、ＣｂＯを繰り返しメモリから読み出して連続する２フレームに割り当てるようにして、フレーム周波数６０〔Ｈｚ〕による輝度信号及び色差信号により表示装置５を駆動して映像信号を表示するようになされている。なおこのように２分の１のフレーム周波数により色差信号を出力する場合でも、実施例１について上述したと同様に、２つの色差信号における出力の位相を異ならせるようにしてもよい。

この実施例においては、メモリに保持した入力色差信号の連続するフレームを用いたフレーム内挿処理により、入力色差信号のフレーム周波数を低減して色差信号を生成するようにして、この色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値に最も接近するように、輝度信号及び色差信号を出力することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

この実施例においては、図１０（Ａ１）〜（Ｃ１）に示すように、フレーム周波数３０〔Ｈｚ〕による映像信号を入力し、この映像信号を構成する輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのうち、輝度信号Ｙをフレーム内挿処理してフレーム周波数を増大させ、元の色差信号Ｃｒ、Ｃｂと共に出力する。これによりこの実施例においては、輝度信号の処理により、輝度信号と、この輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを出力する。

この処理において、図１０（Ａ２）〜（Ｃ２）に示すように、色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値に最も接近するように、輝度信号をフレーム内挿処理して出力する。

なおこの場合に、輝度信号のフレーム周波数に対して、色差信号のフレーム周波数を偶数分の１に設定する場合には、対応するサンプリングのタイミングにより輝度信号の全てのフレームをフレーム内挿により作成してもよく、またこれに代えて実施例２について上述したような色差信号のフレーム内挿処理を別途、実施するようにしてもよい。

これによりこの実施例において、受信側は、実施例１〜実施例３について上述したと同様にして、このようにして生成された輝度信号と、この輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを処理する。

この実施例の構成によれば、色差信号のフレーム周波数による入力輝度信号を用いたフレーム内挿処理により、この入力輝度信号のフレーム周波数を増大させて輝度信号を生成するようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

この実施例においては、実施例４について上述した送信側の輝度信号及び色差信号に係る構成を受信側に設け、これによりフレーム周波数３０〔Ｈｚ〕による輝度信号及び色差信号による映像信号を、受信側でフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕、９０〔Ｈｚ〕又は１２０〔Ｈｚ〕による輝度信号及び色差信号による映像信号に変換して表示する。なおこの場合に、表示装置にこれらの構成を一体化して設けるようにしてもよい。

これによりこの実施例に係る受信側の映像信号処理装置は、フレーム周波数３０〔Ｈｚ〕による入力輝度信号を用いたフレーム内挿処理により、色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値に最も接近するように、入力輝度信号のフレーム周波数を増大させて輝度信号を生成する。また入力された色差信号をメモリに記録し、該メモリに保持した色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、１つのフレームに対応する複数フレームの輝度信号に色差信号の同一フレームを割り当てるようにして、色差信号のフレーム周波数を輝度信号のフレーム周波数に一致させるようにする。

この実施例においては、受信側により輝度信号及び色差信号のフレーム周波数を増大させるようにしても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

なお上述の実施例においては、動きベクトルを用いた動き補償によりフレーム内挿処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば複数フレームによる各画素値の重み付け加算によりフレーム内挿処理するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、輝度信号に対して色差信号のフレーム周波数を整数分の１に設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、整数以外の関係に設定する場合にも広く適用することができる。なおこの場合、例えば輝度信号の３フレームと、２フレームとで色差信号の１フレームの割り当てを交互に切り換え、これにより輝度信号に対して色差信号のフレーム周波数を１．５分の１に設定する場合等、輝度信号に対する色差信号の割り当てを適宜、切り換えることにより、整数以外の種々の関係に設定することができる。

また上述の実施例においては、単に色差信号の１フレームを輝度信号の連続する複数フレームに順次割り当てる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シーンチェンジにより連続する複数フレームへの割り当てを変更するようにしてもよい。すなわち送信側でシーンチェンジを検出して、このシーンチェンジより輝度信号に色差信号を改めて割り当て直すようにしてもよい。このようにすれば、シーンチェンジした場合に、輝度信号に対応する色差信号を割り当てることができ、その分、画質を向上することができる。またこれに代えて、このような送信側の処理を省略して、受信側でシーンチェンジにより一時的に輝度信号への色差信号の繰り返しの割り当てを切り換えるようにしてもよい。

また上述の実施例においては、映像信号のフレーム周波数を変換する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばコンピュータグラフィック等により映像信号を生成する場合に、色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームによる時間軸上の中央値に最も接近するように、所定周波数の輝度信号と、この輝度信号に対してフレーム周波数の低い色差信号とを直接生成する場合にも広く適用することができる。

本発明は、例えばＮＴＳＣ方式による映像信号の表示等に適用することができる。

本発明の実施例１に係る映像信号伝送システムに適用される送信側の映像信号処理装置を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る映像信号伝送システムを示すブロック図である。 図１の映像信号処理装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 図２の映像信号伝送システムに適用される受信側の映像信号処理装置を示すブロック図である。 図２の映像信号伝送システムによる表示の説明に供する略線図である。 図２の映像信号伝送システムによる網膜上の動きを示す略線図である。 本発明の実施例２に係る映像信号伝送システムの説明に供するタイムチャートである。 本発明の実施例３に係る映像信号伝送システムに適用される送信側の映像信号処理装置を示すブロック図である。 図８の映像信号処理装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 本発明の実施例３に係る映像信号伝送システムの動作の説明に供するタイムチャートである。 輝度信号と色差信号とによる動きの説明に供する略線図である。 図１１の動きによる網膜上のエッジの動きを示す略線図である。 同一フレームの色差信号を繰り返した場合の動きの説明に供する略線図である。 図１３の動きによる網膜上のエッジの動きを示す略線図である。

符号の説明

１……映像信号伝送システム、２……ソース源、３、４、２３……映像信号処理装置、５……表示装置、１０、２０、３０……メモリ

Claims (9)

1. 輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを出力する映像信号処理装置であって、
   前記色差信号は、
   フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、
   前記映像信号処理装置は、
   前記色差信号の１つのフレームによる時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、前記輝度信号及び前記色差信号を出力する
   ことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記輝度信号のフレーム周波数による入力色差信号を入力してメモリに保持し、
   該メモリに保持した前記入力色差信号を読み出して出力し、
   前記メモリへの書き込み時及び又は読み出し時における前記入力色差信号のフレームの間引きにより、前記入力色差信号のフレーム周波数を低減して前記色差信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 前記輝度信号のフレーム周波数による入力色差信号を入力してメモリに保持し、
   該メモリに保持した入力色差信号の連続するフレームを用いたフレーム内挿処理により、前記入力色差信号のフレーム周波数を低減して前記色差信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
4. 前記色差信号のフレーム周波数による入力輝度信号を用いたフレーム内挿処理により、前記入力輝度信号のフレーム周波数を増大させて前記輝度信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
5. 輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを処理する映像信号処理装置であって、
   前記色差信号は、
   フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、
   前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する前記輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定され、
   前記映像信号処理装置は、
   前記色差信号をメモリに記録し、該メモリに保持した色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、前記色差信号の１つのフレームを対応する前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させる
   ことを特徴とする映像信号処理装置。
6. 前記輝度信号と、前記輝度信号のフレーム周波数に一致する色差信号とによる映像信号を表示する
   ことを特徴とする請求項５に記載の映像信号処理装置。
7. 入力輝度信号と、前記入力輝度信号とフレーム周波数の等しい入力色差信号とを入力して処理する映像信号処理装置であって、
   前記入力色差信号は、
   フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、
   前記映像信号処理装置は、
   前記入力色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように、前記入力輝度信号を用いたフレーム内挿処理により、前記入力輝度信号のフレーム周波数を増大させて輝度信号を生成し、
   前記入力色差信号をメモリに記録し、該メモリに保持した前記入力色差信号を繰り返し読み出して出力することにより、前記入力色差信号の１つのフレームを、前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記入力色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させた色差信号を生成する
   ことを特徴とする映像信号処理装置。
8. 前記輝度信号と、前記色差信号とによる映像信号を表示する
   ことを特徴とする請求項７に記載の映像信号処理装置。
9. 輝度信号と、前記輝度信号の複数フレームに対して１つのフレームが割り当てられて、前記輝度信号に比してフレーム周波数が低くなるように設定された色差信号とを伝送する映像信号の伝送方法であって、
   前記色差信号は、
   フレーム周波数が２４〔Ｈｚ〕以上であって、
   前記映像信号の伝送方法は、
   前記色差信号の１つのフレームにおける時間軸上の中央値が、対応する輝度信号の複数フレームにおける時間軸上の中央値に最も接近するように設定して、前記輝度信号及び前記色差信号を出力し、
   受信側において、
   メモリを介して前記色差信号を繰り返し出力することにより、前記色差信号の１つのフレームを対応する前記輝度信号の複数フレームに繰り返し割り当てるようにして、前記色差信号のフレーム周波数を前記輝度信号のフレーム周波数に一致させる
   ことを特徴とする映像信号の伝送方法。
   
   

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