JP4474748B2 - 信号処理装置及び方法、映像信号記録装置、並びに映像信号再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のノイズ低減処理を行うような信号処理装置及び方法、映像信号記録装置、並びに映像信号再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機やビデオテープレコーダ等のチューナでテレビジョン放送を受信する際に、電波の受信状態が悪い場合などには、受信した映像信号にノイズが混入することが多い。
【０００３】
視聴者側で、このような受信状態でノイズを除去したい場合には、例えば、画像を見ながらノイズ量に応じてノイズ低減処理機能の設定を行うことでノイズを除去して試聴するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
チューナで放送を受信しているときに、主として天候の変化や、受信放送局の切り換え等により、チューナの受信状態が変化し、これに伴いノイズの混入する量が変化する場合には、上述のように、視聴者はこれに応じてノイズ低減処理を設定しなおすことが必要とされる。
【０００５】
また、ノイズ量を検出してノイズ低減処理を制御する場合、ノイズが混入していない映像信号が入力されたときでも、製作者が意図したノイズやノイズに類似した信号が映像に含まれている場合にはノイズと判断して、これらをノイズ低減処理することによって、誤差信号を発生させてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されたものであって、入力信号自体にノイズが混入される可能性が高い場合とそうでない場合とで、ノイズ低減処理を異ならせ、入力された映像信号等についての最適の視聴を実現できるような信号処理装置及び方法、映像信号記録装置、並びに映像信号再生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る信号処理装置及び方法は、圧縮符号化された入力信号の圧縮率を状態判定情報として検出し、上記入力信号のノイズ量を検出し、上記入力信号のノイズを低減処理し、上記入力信号状態としての上記圧縮率及び検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理を制御する。
【０００８】
具体的には、チューナの受信状態を検出して判定し、入力映像信号のノイズ量を検出し、上記入力映像信号のノイズを低減処理し、上記受信状態及び検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理を制御することが挙げられる。
【０００９】
また、本発明に係る映像信号記録装置は、圧縮符号化された入力映像信号の圧縮率を状態判定情報として検出し判定する信号状態検出手段と、上記入力映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、上記入力映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、上記信号状態検出手段により検出された信号状態としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段と、上記ノイズ低減処理手段によりノイズ低減処理された映像信号を記録媒体に記録する記録手段とを有する。
【００１０】
また、本発明に係る映像信号再生装置は、圧縮符号化された映像信号の圧縮率を検出し判定して得られた状態判定情報が上記映像信号と共に記録された記録媒体を再生する映像信号再生装置であって、記録媒体に記録された信号を再生する再生手段と、上記再生手段により得られた再生映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、上記再生映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、上記再生手段により得られた信号の内の上記状態判定情報としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段とを有する。
【００１１】
入力信号状態、例えばチューナでの受信状態と、入力信号（例えば映像信号）に混入したノイズ量とに応じて、ノイズ低減処理を適応的に制御して、所望の特性を得ることにより、意図的に混入されたノイズの低減処理は抑えられ、受信状態の悪いときのノイズの低減処理は強められて、視聴者にとって最適な状態での映像信号等の視聴が行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明を適用できるディスク記録再生装置の一例について図１を参照して説明する。
【００１３】
図１において、アンテナ等で受信されたテレビジョン放送信号は、入力端子１０１を介して地上波チューナ等のチューナ１に送られる。このチューナ１の映像出力と音声出力は入力切換器２に供給される。同様に、外部からのコンポジット映像信号及び音声信号も、それぞれ入力端子１０２及び１０３を介して入力切換器２に供給される。入力切換器２は、システムコントローラ１６からの指示に従い、所望の信号を選択して、コンポジット映像信号はＹ／Ｃ分離回路３に、音声信号は音声Ａ／Ｄ変換器１０にそれぞれ出力する。
【００１４】
システムコントローラ１６は、後述する全てのブロックの制御を司どっている。また、システムコントローラ１６は、ホストバスを介し、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７、ＲＡＭ（Randam Access Memory）１８を必要に応じアクセスし全体の制御を行う。
【００１５】
Ｙ／Ｃ分離回路３は、コンポジット映像信からＹ（輝度）信号とＣ（クロマ）信号とを分離し、入力切換スイッチ４に供給する。入力切換スイッチ４は、システムコントローラ１６からの制御信号による指示に従い、外部Ｓ映像入力端子１０４からの入力信号、又はＹ／Ｃ分離回路３からの出力の一方を選択し、ＮＴＳＣデコーダ回路５に供給する。
【００１６】
ＮＴＳＣデコーダ５に入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換、クロマエンコード等の処理が施され、デジタルコンポーネントビデオ信号（以下、画像データという）に変換され、前処理（プリ映像信号処理）回路７に供給される。また、ＮＴＳＣデコーダ５は、入力映像信号の水平同期信号を基準に生成したクロックと、同期分離して得た水平同期信号、垂直同期信号、フィールド判別信号を同期制御回路６に供給する。
【００１７】
同期制御回路６では、これらの信号を基準とし、後述する各ブロックに必要なタイミングに変換したクロック、同期信号を生成し、各ブロックに供給する。
【００１８】
前処理（プリ映像信号処理）回路７では、入力された画像データにプリフィルタやノイズ低減処理等の各種映像信号処理を施し、ビデオエンコーダ、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）エンコーダ８と後処理（ポスト映像信号処理）回路２０に供給する。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、後述するように、例えば前処理（プリ映像信号処理）回路７におけるノイズ低減処理を、入力信号の状態に応じて、例えばチューナ１（特に地上波チューナの場合）の受信状態に応じて制御しており、具体的には、例えば、受信状態の悪い弱電界時のノイズ低減処理を、受信状態の良好な強電界あるいは通常電界時よりも強く施すように制御している。
【００２０】
ＭＰＥＧエンコーダ８は、前処理回路７からの画像データに対してブロックＤＣＴ（離散コサイン変換）等の符号化処理を施し、画像のエレメンタリストリーム（Elementary Stream：ＥＳ） を生成し、多重・分離回路（マルチプレクサ・デマルチプレクサ）９に供給する。なお、本実施の形態ではＭＰＥＧの圧縮方式を採用しているが、他の圧縮方式でも、非圧縮でも構わない。
【００２１】
一方、入力切換器２で選択された音声信号は、Ａ／Ｄ変換器１０にて、デジタル音声信号に変換された後、オーディオエンコーダ、例えばＭＰＥＧオーディオエンコーダ１１に供給される。ＭＰＥＧオーディオエンコーダにてＭＰＥＧフォーマットに従い圧縮した後、ＥＳを生成し、映像信号同様に、多重・分離回路９に供給する。このオーディオのエンコードについて、本実施の形態ではＭＰＥＧ方式の圧縮としているが、他の圧縮方式を採用してもよく、また、非圧縮でもよいことは勿論である。
【００２２】
多重・分離回路９では、記録時は映像ＥＳ（エレメンタリストリーム）と音声ＥＳ及び各種制御信号の多重化処理を施し、再生時にはトランスポートストリーム（Transport Stream：ＴＳ）の分離処理を施す。多重・分離回路９は、入力されたＭＰＥＧ映像ＥＳ（エレメンタリストリーム）と、ＭＰＥＧ音声ＥＳと、各種制御信号とを合わせ、多重化処理を施し、例えばＭＰＥＧシステムのＴＳ（トランスポートストリーム）を生成し、バッファ制御回路１４に供給する。
【００２３】
バッファ制御回路１４は、連続的に入力されるＴＳを、後段のハードディスクドライブ（Hard Disc Drive：ＨＤＤ） １５に断続的に送る為の制御を行う。例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１５がシーク動作を行っている時は、ＴＳの書き込みができないので、バッファにＴＳを一時的に蓄え、書き込みが可能な時は、入力のレートより高いレートで書き込みを行うことにより、連続的に入力されるＴＳ信号を途切れることなく記録を行う。
【００２４】
ＨＤＤ１５は、システムコントローラ１６に制御され、所定のアドレスにＴＳの記録を行う。
【００２５】
なお、本実施の形態では、バッファ制御回路１４とＨＤＤ１５のプロトコルとしてＩＤＥ（Intelligent Drive Electronics） を用いているが、これに限るものではない。また、本実施の形態では、記録媒体としてＨＤＤを例に説明したが、光ディスク、光磁気ディスク、固体メモリ等でも可能である。
【００２６】
次に、再生動作について説明する。
ＨＤＤ１５は、システムコントローラ１６により制御され、所定のアドレスをシークして、ＴＳ（トランスポートストリーム）信号の読み出しを行い、バッファ制御回路１４に供給する。バッファ制御回路１４では、断続的に入力される信号を、連続的になるようバッファ制御を行い、ＴＳを多重・分離回路９に供給する。多重・分離回路９は、ＴＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）を抽出し、ＡＶ（Audio Video） デコーダ、例えばＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９に供給する。
【００２７】
ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９では、入力されたＰＥＳを、映像ＥＳと音声ＥＳに分離し、それぞれ映像ＭＰＥＧデコーダ、音声デコーダに供給し、復号化処理を施す。処理の結果、ベースバンドの画像データと音声データを得、それぞれ後処理（ポスト映像信号処理）回路２０と切換スイッチ２３に供給する。
【００２８】
後処理回路では、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９からの画像データと、前処理（プリ映像信号処理）回路７からの画像データとの切換え、合成や、フィルタ処理を施し、ＯＳＤ（On Screen Display） 回路２１に画像データを供給する。
【００２９】
ＯＳＤ回路２１は、画面表示用のグラフィックッス等の生成を行い、画像データに重ねたり、部分的に表示する等の処理を施し、ＮＴＳＣエンコーダ２２に供給する。
【００３０】
ＮＴＳＣエンコダー２２では、入力された画像データ（コンポーネントデジタル信号）をＹＣ（輝度、クロマ）信号に変換した後、Ｄ／Ａ変換を行い、アナログのコンポジット映像信号とＳ映像信号を得る。これらのコンポジット映像信号は出力端子１０６を介して、Ｓ映像信号は出力端子１０７を介してそれぞれ外部に取り出される。
【００３１】
一方、切換スイッチ２３では、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９から供給される音声データと、音声Ａ／Ｄ変換器１０から入力される音声データの選択を行い、音声Ｄ／Ａ変換器２４にてアナログ音声信号に変換される。音声Ｄ／Ａ変換器２４からのアナログ音声信号は、出力端子１０８を介して外部に取り出される。
【００３２】
次に、デジタルＩＮ／ＯＵＴ端子１０５を介して供給、出力されるデジタル信号について説明する。例えば、外部のＩＲＤ（Integrated Receiver Decoder） から、ＩＥＥＥ１３９４のようなデジタルインターフェースを介して入力された信号を記録する場合、デジタル信号はデジタルインターフェイス回路１２に入力される。
【００３３】
デジタルインターフェース回路１２では、本方式に適合するよう、フォーマット変換等の処理を施し、ＴＳを生成し多重・分離回路９に供給する。多重・分離回路９では、更に制御信号等の解析や生成を行い、本方式に適応するＴＳ変換し、後段に供給する。これ以後の処理は、前述した画像データ、音声データの処理と同様である。また、これと同時に多重・分離回路９にて、分離処理を行い、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９にＰＥＳを供給することにより、アナログの映像、音声信号を得ることができる。
【００３４】
次に、再生時のデジタルインターフェース回路１２の動作を説明する。再生時についても、多重・分離回路９までの処理は、前述した処理と同様なので、説明を省略する。
【００３５】
多重・分離回路９に入力されたＴＳは、必要に応じ、制御信号の解析、生成を行い、デジタルインターフェイス回路１２に供給する。デジタルインターフェイス回路１２では、記録時とは逆の変換を行い、外部のＩＲＤに適合するデジタル信号に変換し、デジタルＩＮ／ＯＵＴ端子１０５を介し出力する。また、これと同時に多重・分離回路９にて、分離処理を行い、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９にＰＥＳを供給することにより、アナログの映像、音声信号を得ることができる。本実施の形態では、ＩＲＤとの接続について述べたが、ＴＶ等のＡＶ機器や、パーソナルコンピュータと接続することも可能である。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減装置の構成例について、図２を参照しながら説明する。この図２は、上記図１のチューナ１、入力切換器２、及び前処理回路７を取り出して示すものであり、前処理回路７内でチューナの受信状態に応じた適応的なノイズ低減処理を行っている。なお、この図２では、説明を簡略化するため、図１のＹ／Ｃ分離回路３、入力切換スイッチ４、ＮＴＳＣデコーダ５の図示を省略しているが、これらを設けるようにしてもよいことは勿論である。
【００３７】
図２において、アンテナで受信した放送映像信号のＲＦ信号が入力端子１０１を介して地上波チューナ等のチューナ１に入力されている。このとき、電波の受信状況やアンテナからチューナ１への配線状況などにより、このＲＦ信号は減衰している場合がある。チューナ１では、入力端子１０１のＲＦ信号入力のレベルを検出して自動的に入力アンプのゲインを調整し、一定の信号レベルにしたあと映像音声信号を出力する。
【００３８】
このときの入力アンプには、いわゆるＡＧＣ（自動利得制御）回路が用いられ、ＡＧＣ動作のために、たとえば入力信号を整流し、包絡線検波などにより入力された波形の振幅を電圧（ＡＧＣ電圧）に変換する。ＡＧＣ回路のアンプとして電圧制御型増幅器（ＶＣＡ）を用いることで、検波した電圧（ＡＧＣ電圧）でアンプゲインをコントロールすることができる。このとき検波器の出力であるＡＧＣ電圧はＲＦ入力信号の振幅を示しており、このＡＧＣ電圧を利用することで、受信状態を判定することが可能である。
【００３９】
本実施の形態では、上記検波電圧（ＡＧＣ電圧）を前処理回路７の受信状態判定処理回路３１に入力し、あらかじめ設定した電圧値（閾値）と比較することで受信状態を判定しており、例えば、上記検波電圧が上記閾値以下のとき、設定した振幅以下のＲＦ信号入力であって受信状態が悪いと判定する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、チューナ１での受信状態を上記検波電圧（ＡＧＣ電圧）に基づいて判定するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばチューナの搬送波雑音比（キャリアtoノイズ比：Ｃ／Ｎ）を用いて受信状態を判定するようにしてもよく、この他の種々の方法で受信状態を検出し判定するようにしてもよい。また、本実施の形態では、１つの閾値と比較して受信状態を良悪の２段階で判定しているが、２つ以上の閾値と比較して複数段階の判定を行うようにしてもよい。
【００４１】
映像信号入力切換器２は、チューナ１の出力映像信号と入力端子１０２からの外部映像信号入力との切り換えを行い、システムの入力を選択する。
【００４２】
ノイズ低減処理回路（ノイズリデューサ）３２は、入力されたノイズの混入した映像信号からノイズ成分を分離し、例えば映像信号からノイズ成分を減算することによりノイズを低減し、映像信号を出力端子３５より出力する。
【００４３】
一般にノイズ低減処理の際に、ノイズ成分を分離する際に分離しきれないノイズ成分は低減処理による効果を減じるが、誤って信号成分を分離した場合には映像信号に誤差信号を生じる。そこで、本実施の形態のノイズ低減処理制御回路３２では、例えばノイズ成分の分離処理の閾値を制御することにより、入力映像信号に対して最適な処理を行う。
【００４４】
ここで、ノイズ低減処理制御回路３２について説明すると、たとえば、入力映像信号のフレーム間、あるいはフィールド間の差信号を用いてノイズ成分を分離する方式の場合は、分離したノイズ成分のうち、ノイズ信号は小振幅である可能性が高いため、一定以上の振幅を持つ成分を映像信号を誤って分離したものとして、ノイズ低減処理を行わないという方式が知られているが、このときのノイズ成分の振幅を比較する閾値をノイズ低減処理制御３２で適応的に制御する。
【００４５】
図２の例では、ノイズ量検出処理回路３４により映像信号に混入しているノイズ量を検出することで、多量のノイズ成分が混入している場合はノイズ低減処理制御回路３３の閾値を大きくし、振幅の大きなノイズ成分もノイズ低減処理を行うようにし、逆に少量のノイズのみ映像信号に混入している場合はノイズ低減処理制御回路３３の閾値を小さくし、振幅の小さなノイズ成分のみノイズ低減処理を行う。
【００４６】
本発明の実施の形態では、このノイズ量検出処理回路３４の情報以外に、入力映像信号を受信しているチューナ１の受信状態の情報を利用する。ＲＦ信号入力２５が減衰している場合などは受信状態が悪い状態で、入力映像信号にはノイズが多くなり、逆に受信状態が良い状態ではノイズは少なくなる。
【００４７】
入力映像信号によって検出されるノイズ量は、映像信号の製作者が意図して映像信号に付加したノイズや、ノイズに類似した映像信号が入力された場合、実際のノイズと分離することは困難である。
【００４８】
本発明の実施の形態におけるノイズ低減処理制御では、受信状態が悪いときにはノイズ量検出処理により検出されたノイズ量に基づいてノイズ低減処理回路３２によるノイズ低減処理を行うが、受信状態が良い場合には、ノイズ量検出処理により検出されたノイズ量は、映像信号を誤検出したものとしてノイズ低減処理を行う。この受信状態が良い場合には、ノイズ低減処理制御量を変えたり（ノイズ低減処理を抑制する方向に変える）、ノイズ低減処理を停止するなどにより制御を行う。あるいは、受信状態が良好な場合は通常のノイズ低減処理を行い、受信状態が悪い場合にはより強いノイズ低減処理を施すようにしてもよい。
【００４９】
ノイズ低減処理制御量を変える場合の実施の形態としては、ノイズ量検出結果に対する、ノイズ低減処理の制御量を複数用意しておき、受信状態の判定によって選択する。たとえば、受信状態が悪い場合はノイズ量に応じてノイズ低減の制御量も増やし、受信状態が良好である場合は一定以上のノイズ量に対してはノイズ低減の制御量を増やさないなどの処理も可能である。
【００５０】
またここでは、地上波チューナについて示したが、衛星放送受信チューナでも同様に受信状態を判定することで同様の処理が可能である。また、複数のチューナを搭載しているシステムであっても映像信号の入力切換器２で選択している映像信号を出力するチューナの受信状態を判定することで実現可能である。
【００５１】
また、外部映像信号入力では受信状態判定処理は行っていないが、別途外部から受信状態情報と同等の情報を入力することで同等の処理が可能である。
【００５２】
すなわち、チューナの受信状態以外にも、入力信号自体としてノイズが混入されている可能性が高いものであるか否かの状態（入力信号状態）を検出あるいは判定できれば、その入力信号状態に応じてノイズ低減処理を制御するようにしてもよい。具体的には、例えばＶＴＲの規格等で長時間モードと標準時間モードとが規定されている場合に、長時間モードの方が標準時間モードよりもノイズが混入し易いことが知られている。従って、入力信号がＶＴＲ等からの再生信号である場合に、入力信号状態として長時間モード再生信号か標準時間モード再生信号かを検出あるいは判別することにより、長時間モード再生信号の場合にはノイズ低減処理をより強くかけるように制御することが挙げられる。この他、映像信号を圧縮して記録する場合の圧縮符号化方式や圧縮率を複数選択できるときには、圧縮率の高い方がノイズの混入量が増える可能性が高いことより、これらの圧縮符号化方式や圧縮率を信号の状態判定情報として用いて、ノイズ低減処理を制御するようにしてもよい。
【００５３】
次に、上記図２の前処理回路７の要部となるノイズ低減処理のための構成の一例について、図３を参照しながら説明する。この図３の例では、フレーム間、あるいはフィールド間の差信号を用いてノイズ成分を分離する方式のノイズ低減処理のための構成例を示している。
【００５４】
図３に示すようなフレームメモリを使用した巡回型ノイズ低減処理装置は、ディジタル映像信号処理の分野で知られている。これは、入力映像信号とフレームメモリからの１フレーム前の映像信号との差の内の小レベルの部分をノイズとして抽出し、抽出したノイズ成分を入力映像信号から減算することによって、ノイズを低減し、また、ノイズが低減された信号をフレームメモリに書き込むものである。フレームメモリの代わりにフィールドメモリを使用すれば、メモリの容量を少なくすることが可能である。
【００５５】
図３において、入力端子２０１からディジタル信号に変換された入力映像信号Ｖinが供給され、この入力映像信号Ｖinが第１の減算器２０２及び第２の減算器２０４に供給される。第１の減算器２０２の出力映像信号Ｖout が出力端子２０７に取り出されると共に、フレームメモリ２０５に書き込まれる。フレームメモリ２０５と関連してメモリコントローラ２０６が設けられている。メモリコントローラ２０６は、フレームメモリ２０５の書き込み動作及び読み出し動作を制御するためのもので、フレームメモリ２０５の読み出しデータは、書き込みデータに対して１フレーム遅延されたものである。１フレーム遅延をＦ-1で表すと、フレームメモリ２０５の出力信号Ｖout・Ｆ-1 が第２の減算器２０４に供給される。第２の減算器２０４では、入力映像信号Ｖinが供給されるので、フレーム差分が発生する。
【００５６】
第２の減算器２０４の出力映像信号が非線形回路２０３を介して第１の減算器２０２に供給される。非線形回路２０３は、入力信号のレベルに応じて帰還係数Ｋを乗じるもので、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）により構成される。非線形回路２０３の入出力特性は、入力（フレーム差分）が小さい範囲では、Ｋ＝１として入力をノイズ成分として出力し、入力が中間的レベルの範囲では、出力を所定値に制限し、入力が大きい範囲では、出力を小さくし、さらに、入力が大きい時には、フレーム差分は、動きにより発生したものとして、出力を０としている。
【００５７】
このように、ノイズ成分は、フレーム間の相関が小さく、且つ小振幅であるという特性を利用して非線形回路２０３がノイズ成分を抽出する。第１の減算器２０２において、抽出されたノイズ成分が入力映像信号から減算されることによって、ノイズを低減することができる。
【００５８】
ノイズ低減装置からの出力映像信号Ｖout は、
で表すことができる。
上述のように、図３に示すノイズ低減装置においては、入力映像信号とフレームメモリから読み出した１フレーム前の映像信号との差分から、小振幅の成分をノイズとして抽出し、入力映像信号から減算することによってノイズを低減する。また、このノイズを低減した映像信号をフレームメモリに書き込み次のフレームの処理に利用する。フレームの代わりにフィールド間の自己相関を利用するなら、フレームメモリではなくフィールドメモリでも同様の構成が可能である。
【００５９】
さらに、図２に示す本発明の実施の形態に用いための構成としては、受信状態の判定結果に応じて、例えばノイズ成分の分離処理を制御することにより、入力映像信号に対して最適な処理を行うようにしている。これは、図３の制御信号入力端子２０８に供給される制御信号に応じて、非線形回路２０３の特性を変化させることにより実現している。
【００６０】
すなわち、制御信号入力端子２０８には、図２の受信状態判定処理回路３１からの受信状態の判定出力が制御信号として入力されており、例えば、受信状態が悪いときには、非線形回路２０３を通常のノイズ低減処理を行う特性に制御し、受信状態が良いときには、非線形回路２０３を、ノイズ低減量を抑制するような、あるいはノイズ低減処理を停止するような特性に制御している。この場合、受信状態を複数段階で判定するようにし、非線形回路２０３の特性を複数段階で制御するようにしてもよい。
【００６１】
なお、図２の構成と図３の構成との対応関係としては、例えば、図２のノイズ低減処理回路３２が図３の減算器２０２に、図２のノイズ低減処理制御回路３３が図３の非線形回路２０３に、図２のノイズ量検出処理回路３４が図３のフレームメモリ２０５及び減算器２０４に、それぞれほぼ相当する。
【００６２】
次に、受信状態判定処理回路３１における動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
まず、ステップＳ１で、入力映像信号がチューナ（特に地上波チューナ）１の入力であるか判定する。これは映像信号等の入力切換器２の切換状態によって判断する。チューナ入力で無い場合には受信状態判定は行わないので、ステップＳ５でノイズが混大していない状態用のノイズ低減処理制御を行う。
【００６４】
チューナ入力の場合にステップＳ２でチューナの受信状態の判定を受信状態判定処理回路３１より取得する、ステップＳ３で受信状態を判定し、アンテナでの受信が弱電界である（受信電界強度が低い）等により入力端子１からのＲＦ入力信号が減衰していると判断した場合、受信状態が悪くノイズが混入しているとして、ステップＳ４に進み、ノイズ量検出処理回路３４の出力により弱電界時のノイズ低減処理制御（ＮＲ制御）を行う。ステップＳ３で、受信状態が良いと判定した場合はステップＳ５の通常電界時（あるいは強電界時）のＮＲ制御（ノイズ低減処理制御）を行う。
【００６５】
ここで、弱電界時のＮＲ制御と通常電界時のＮＲ制御とでは、弱電界時のＮＲ制御の方がノイズ低減処理をより強くかけるようにしている。具体的には、ノイズ量検出処理回路３４で検出されたノイズ量に応じてノイズ成分を分離するための閾値を、弱電界時に大きく（高く）することで、フレーム間あるいはフィールド間の誤差信号の内の振幅のある程度大きなものまでノイズとして分離するようにし、入力信号から減算することで、より大きなノイズ低減処理を施すようにすることが挙げられる。
【００６６】
また、本発明の処理は映像信号記録装置に使用することも可能である。すなわち、図１に示すような映像信号記録再生装置に利用する場合、ＭＰＥＧ等の画像圧縮を行う際に、ノイズが混入している映像信号を記録することは、決められた情報量の中からノイズ信号そのものを記録するための情報量を割り当てることになり、相対的に映像信号を記録するために利用できる情報量が少なくなり、画質の劣化の原因となる。特に決められた情報量が少ない場合、すなわち圧縮比が高く、記録ビットレートが低い場合に顕著である。
【００６７】
このため予め映像信号記録装置で使用する記録モード（設定ビットレート）によりノイズ低減処理制御を行うことでノイズを予め低減して記録することが可能である。
【００６８】
すなわち、図３のステップＳ３において、弱電界受信であり、かつ映像信号記録モードがビットレートが低い状態に設定されている場合に、ステップＳ４の処理に進み、ビットレートが高い状態に設定されている場合はステップＳ５の処理に進むという処理で実現可能である。
【００６９】
これは、ビットレートが高い状態では、映像信号入力にノイズが混入しているノイズを記録するのに必要な情報量を差し引いてもまだ十分に映像信号を記録するために必要とする情報量を割り当てられるため画質の劣化が顕著ではないためである。
【００７０】
また、本発明を映像信号再生装置に利用する場合に、映像信号を記録する際に予め受信状態判定処理結果を、映像信号と共に記録媒体等に記録しておき、映像信号を再生する際に映像信号と同時に受信状態判定結果を読み出すことで、同等のノイズ低減処理を施すことが可能である。
【００７１】
すなわち、図１に示すような映像信号記録再生装置において、チューナ１で受信された映像信号に対してＭＰＥＧ等の画像圧縮を行って記録する際に、記録する映像信号を受信しているチューナ１の受信状態の判定結果等を、ＭＰＥＧ等のビデオエンコーダ８でのエンコード時に、例えばＭＰＥＧ符号化データとして用意されているユーザデータ領域に記録する。このとき、入力切換器２や入力切換スイッチ４の切換状態等を同時に記録するようにしてもよい。
【００７２】
再生時には、圧縮された映像信号をＡＶデコーダ１９でデコードする際に、上記の記録されているチューナ受信状態等を読み出して、後処理（ポスト映像信号処理）回路２０にてノイズ低減処理を制御するようにする。この場合の後処理回路２０でのノイズ低減処理及び制御処理は、前述した前処理回路７でのノイズ低減処理及び制御処理と同様であり、図２の受信状態判定処理回路３１の代わりに、再生信号から受信状態のデータを抽出する回路を用いるようにすればよい。
【００７３】
また、上記図１の前処理回路９や後処理回路２０においてノイズ低減処理を行うようにし、このノイズ低減処理を制御するようにしているが、ノイズ低減処理の代わりにフィルタ処理を行うようにしてもよい。このフィルタ処理は、例えばローパスフィルタ処理であり、ノイズを目立たなくさせるような機能も有している。このフィルタ処理（例えばローパスフィルタ処理）を、上述したような入力信号状態、例えば地上波チューナでの受信状態に応じて、またノイズ量等に応じて、制御するようにしてもよい。
【００７４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態においては、信号記録媒体としてハードディスクを例に挙げたが、光ディスクや、フレキシブルディスクや磁気テープなどの磁気記録媒体、ＩＣカードや各種メモリなどの半導体記録媒体などの信号記録媒体に対して、本発明装置にて符号化した信号を記録することも可能である。また、光ディスクとしては、ピットによる記録がなされるディスクや、光磁気ディスクの他に、相変化型光ディスクや有機色素型光ディスク、紫外線レーザ光により記録がなされる光ディスク、多層記録膜を有する光ディスク等の各種のディスクを用いることができる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、入力信号の状態、例えば地上波チューナでの受信状態に応じて、ノイズ低減処理を制御しているため、入力信号におけるノイズ混入状態に応じたノイズ低減処理が行える。具体的には、地上波チューナでの受信状態と入力映像信号に混入しているノイズ量とに応じて、ノイズ低減処理を適応的に制御して、所望の特性を得ることにより、製作者側で意図的に混入されたノイズの低減処理は抑えられ、受信状態の悪いときのノイズの低減処理は強められて、視聴者にとって最適な状態での映像信号等の視聴が行える。
【００７６】
また、本発明によれば、映像信号を記録する際に予め受信状態判定処理結果を映像信号と共に記録媒体等に記録し、映像信号を再生する際に映像信号と同時に受信状態判定結果を読み出すことにより、受信状態に応じたノイズ低減処理と同等のノイズ低減処理を再生時に施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像信号記録再生装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減処理部の近傍の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】受信状態判定の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ チューナ、 ２ 入力切換器、 ４ 入力切換スイッチ、 ７ 前処理（プリ映像信号処理）回路、 ８ ビデオエンコーダ、 ９ 多重・分離回路、 １５ ハードディスクドライブ、 １６ システムコントローラ、 １９ ＡＶデコーダ、 ２０ 後処理（ポスト映像信号処理）回路、 ３１ 受信状態判定処理回路、 ３２ ノイズ低減処理回路、 ３３ ノイズ低減処理制御回路、 ３４ ノイズ量検出処理回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のノイズ低減処理を行うような信号処理装置及び方法、映像信号記録装置、並びに映像信号再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機やビデオテープレコーダ等のチューナでテレビジョン放送を受信する際に、電波の受信状態が悪い場合などには、受信した映像信号にノイズが混入することが多い。
【０００３】
視聴者側で、このような受信状態でノイズを除去したい場合には、例えば、画像を見ながらノイズ量に応じてノイズ低減処理機能の設定を行うことでノイズを除去して試聴するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
チューナで放送を受信しているときに、主として天候の変化や、受信放送局の切り換え等により、チューナの受信状態が変化し、これに伴いノイズの混入する量が変化する場合には、上述のように、視聴者はこれに応じてノイズ低減処理を設定しなおすことが必要とされる。
【０００５】
また、ノイズ量を検出してノイズ低減処理を制御する場合、ノイズが混入していない映像信号が入力されたときでも、製作者が意図したノイズやノイズに類似した信号が映像に含まれている場合にはノイズと判断して、これらをノイズ低減処理することによって、誤差信号を発生させてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されたものであって、入力信号自体にノイズが混入される可能性が高い場合とそうでない場合とで、ノイズ低減処理を異ならせ、入力された映像信号等についての最適の視聴を実現できるような信号処理装置及び方法、映像信号記録装置、並びに映像信号再生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る信号処理装置及び方法は、圧縮符号化された入力信号の圧縮率を状態判定情報として検出し、上記入力信号のノイズ量を検出し、上記入力信号のノイズを低減処理し、上記入力信号状態としての上記圧縮率及び検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理を制御する。
【０００８】
具体的には、チューナの受信状態を検出して判定し、入力映像信号のノイズ量を検出し、上記入力映像信号のノイズを低減処理し、上記受信状態及び検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理を制御することが挙げられる。
【０００９】
また、本発明に係る映像信号記録装置は、圧縮符号化された入力映像信号の圧縮率を状態判定情報として検出し判定する信号状態検出手段と、上記入力映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、上記入力映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、上記信号状態検出手段により検出された信号状態としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段と、上記ノイズ低減処理手段によりノイズ低減処理された映像信号を記録媒体に記録する記録手段とを有する。
【００１０】
また、本発明に係る映像信号再生装置は、圧縮符号化された映像信号の圧縮率を検出し判定して得られた状態判定情報が上記映像信号と共に記録された記録媒体を再生する映像信号再生装置であって、記録媒体に記録された信号を再生する再生手段と、上記再生手段により得られた再生映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、上記再生映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、上記再生手段により得られた信号の内の上記状態判定情報としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段とを有する。
【００１１】
入力信号状態、例えばチューナでの受信状態と、入力信号（例えば映像信号）に混入したノイズ量とに応じて、ノイズ低減処理を適応的に制御して、所望の特性を得ることにより、意図的に混入されたノイズの低減処理は抑えられ、受信状態の悪いときのノイズの低減処理は強められて、視聴者にとって最適な状態での映像信号等の視聴が行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明を適用できるディスク記録再生装置の一例について図１を参照して説明する。
【００１３】
図１において、アンテナ等で受信されたテレビジョン放送信号は、入力端子１０１を介して地上波チューナ等のチューナ１に送られる。このチューナ１の映像出力と音声出力は入力切換器２に供給される。同様に、外部からのコンポジット映像信号及び音声信号も、それぞれ入力端子１０２及び１０３を介して入力切換器２に供給される。入力切換器２は、システムコントローラ１６からの指示に従い、所望の信号を選択して、コンポジット映像信号はＹ／Ｃ分離回路３に、音声信号は音声Ａ／Ｄ変換器１０にそれぞれ出力する。
【００１４】
システムコントローラ１６は、後述する全てのブロックの制御を司どっている。また、システムコントローラ１６は、ホストバスを介し、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７、ＲＡＭ（Randam Access Memory）１８を必要に応じアクセスし全体の制御を行う。
【００１５】
Ｙ／Ｃ分離回路３は、コンポジット映像信からＹ（輝度）信号とＣ（クロマ）信号とを分離し、入力切換スイッチ４に供給する。入力切換スイッチ４は、システムコントローラ１６からの制御信号による指示に従い、外部Ｓ映像入力端子１０４からの入力信号、又はＹ／Ｃ分離回路３からの出力の一方を選択し、ＮＴＳＣデコーダ回路５に供給する。
【００１６】
ＮＴＳＣデコーダ５に入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変換、クロマエンコード等の処理が施され、デジタルコンポーネントビデオ信号（以下、画像データという）に変換され、前処理（プリ映像信号処理）回路７に供給される。また、ＮＴＳＣデコーダ５は、入力映像信号の水平同期信号を基準に生成したクロックと、同期分離して得た水平同期信号、垂直同期信号、フィールド判別信号を同期制御回路６に供給する。
【００１７】
同期制御回路６では、これらの信号を基準とし、後述する各ブロックに必要なタイミングに変換したクロック、同期信号を生成し、各ブロックに供給する。
【００１８】
前処理（プリ映像信号処理）回路７では、入力された画像データにプリフィルタやノイズ低減処理等の各種映像信号処理を施し、ビデオエンコーダ、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）エンコーダ８と後処理（ポスト映像信号処理）回路２０に供給する。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、後述するように、例えば前処理（プリ映像信号処理）回路７におけるノイズ低減処理を、入力信号の状態に応じて、例えばチューナ１（特に地上波チューナの場合）の受信状態に応じて制御しており、具体的には、例えば、受信状態の悪い弱電界時のノイズ低減処理を、受信状態の良好な強電界あるいは通常電界時よりも強く施すように制御している。
【００２０】
ＭＰＥＧエンコーダ８は、前処理回路７からの画像データに対してブロックＤＣＴ（離散コサイン変換）等の符号化処理を施し、画像のエレメンタリストリーム（Elementary Stream：ＥＳ） を生成し、多重・分離回路（マルチプレクサ・デマルチプレクサ）９に供給する。なお、本実施の形態ではＭＰＥＧの圧縮方式を採用しているが、他の圧縮方式でも、非圧縮でも構わない。
【００２１】
一方、入力切換器２で選択された音声信号は、Ａ／Ｄ変換器１０にて、デジタル音声信号に変換された後、オーディオエンコーダ、例えばＭＰＥＧオーディオエンコーダ１１に供給される。ＭＰＥＧオーディオエンコーダにてＭＰＥＧフォーマットに従い圧縮した後、ＥＳを生成し、映像信号同様に、多重・分離回路９に供給する。このオーディオのエンコードについて、本実施の形態ではＭＰＥＧ方式の圧縮としているが、他の圧縮方式を採用してもよく、また、非圧縮でもよいことは勿論である。
【００２２】
多重・分離回路９では、記録時は映像ＥＳ（エレメンタリストリーム）と音声ＥＳ及び各種制御信号の多重化処理を施し、再生時にはトランスポートストリーム（Transport Stream：ＴＳ）の分離処理を施す。多重・分離回路９は、入力されたＭＰＥＧ映像ＥＳ（エレメンタリストリーム）と、ＭＰＥＧ音声ＥＳと、各種制御信号とを合わせ、多重化処理を施し、例えばＭＰＥＧシステムのＴＳ（トランスポートストリーム）を生成し、バッファ制御回路１４に供給する。
【００２３】
バッファ制御回路１４は、連続的に入力されるＴＳを、後段のハードディスクドライブ（Hard Disc Drive：ＨＤＤ） １５に断続的に送る為の制御を行う。例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１５がシーク動作を行っている時は、ＴＳの書き込みができないので、バッファにＴＳを一時的に蓄え、書き込みが可能な時は、入力のレートより高いレートで書き込みを行うことにより、連続的に入力されるＴＳ信号を途切れることなく記録を行う。
【００２４】
ＨＤＤ１５は、システムコントローラ１６に制御され、所定のアドレスにＴＳの記録を行う。
【００２５】
なお、本実施の形態では、バッファ制御回路１４とＨＤＤ１５のプロトコルとしてＩＤＥ（Intelligent Drive Electronics） を用いているが、これに限るものではない。また、本実施の形態では、記録媒体としてＨＤＤを例に説明したが、光ディスク、光磁気ディスク、固体メモリ等でも可能である。
【００２６】
次に、再生動作について説明する。
ＨＤＤ１５は、システムコントローラ１６により制御され、所定のアドレスをシークして、ＴＳ（トランスポートストリーム）信号の読み出しを行い、バッファ制御回路１４に供給する。バッファ制御回路１４では、断続的に入力される信号を、連続的になるようバッファ制御を行い、ＴＳを多重・分離回路９に供給する。多重・分離回路９は、ＴＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）を抽出し、ＡＶ（Audio Video） デコーダ、例えばＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９に供給する。
【００２７】
ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９では、入力されたＰＥＳを、映像ＥＳと音声ＥＳに分離し、それぞれ映像ＭＰＥＧデコーダ、音声デコーダに供給し、復号化処理を施す。処理の結果、ベースバンドの画像データと音声データを得、それぞれ後処理（ポスト映像信号処理）回路２０と切換スイッチ２３に供給する。
【００２８】
後処理回路では、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９からの画像データと、前処理（プリ映像信号処理）回路７からの画像データとの切換え、合成や、フィルタ処理を施し、ＯＳＤ（On Screen Display） 回路２１に画像データを供給する。
【００２９】
ＯＳＤ回路２１は、画面表示用のグラフィックッス等の生成を行い、画像データに重ねたり、部分的に表示する等の処理を施し、ＮＴＳＣエンコーダ２２に供給する。
【００３０】
ＮＴＳＣエンコダー２２では、入力された画像データ（コンポーネントデジタル信号）をＹＣ（輝度、クロマ）信号に変換した後、Ｄ／Ａ変換を行い、アナログのコンポジット映像信号とＳ映像信号を得る。これらのコンポジット映像信号は出力端子１０６を介して、Ｓ映像信号は出力端子１０７を介してそれぞれ外部に取り出される。
【００３１】
一方、切換スイッチ２３では、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９から供給される音声データと、音声Ａ／Ｄ変換器１０から入力される音声データの選択を行い、音声Ｄ／Ａ変換器２４にてアナログ音声信号に変換される。音声Ｄ／Ａ変換器２４からのアナログ音声信号は、出力端子１０８を介して外部に取り出される。
【００３２】
次に、デジタルＩＮ／ＯＵＴ端子１０５を介して供給、出力されるデジタル信号について説明する。例えば、外部のＩＲＤ（Integrated Receiver Decoder） から、ＩＥＥＥ１３９４のようなデジタルインターフェースを介して入力された信号を記録する場合、デジタル信号はデジタルインターフェイス回路１２に入力される。
【００３３】
デジタルインターフェース回路１２では、本方式に適合するよう、フォーマット変換等の処理を施し、ＴＳを生成し多重・分離回路９に供給する。多重・分離回路９では、更に制御信号等の解析や生成を行い、本方式に適応するＴＳ変換し、後段に供給する。これ以後の処理は、前述した画像データ、音声データの処理と同様である。また、これと同時に多重・分離回路９にて、分離処理を行い、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９にＰＥＳを供給することにより、アナログの映像、音声信号を得ることができる。
【００３４】
次に、再生時のデジタルインターフェース回路１２の動作を説明する。再生時についても、多重・分離回路９までの処理は、前述した処理と同様なので、説明を省略する。
【００３５】
多重・分離回路９に入力されたＴＳは、必要に応じ、制御信号の解析、生成を行い、デジタルインターフェイス回路１２に供給する。デジタルインターフェイス回路１２では、記録時とは逆の変換を行い、外部のＩＲＤに適合するデジタル信号に変換し、デジタルＩＮ／ＯＵＴ端子１０５を介し出力する。また、これと同時に多重・分離回路９にて、分離処理を行い、ＭＰＥＧ ＡＶデコーダ１９にＰＥＳを供給することにより、アナログの映像、音声信号を得ることができる。本実施の形態では、ＩＲＤとの接続について述べたが、ＴＶ等のＡＶ機器や、パーソナルコンピュータと接続することも可能である。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減装置の構成例について、図２を参照しながら説明する。この図２は、上記図１のチューナ１、入力切換器２、及び前処理回路７を取り出して示すものであり、前処理回路７内でチューナの受信状態に応じた適応的なノイズ低減処理を行っている。なお、この図２では、説明を簡略化するため、図１のＹ／Ｃ分離回路３、入力切換スイッチ４、ＮＴＳＣデコーダ５の図示を省略しているが、これらを設けるようにしてもよいことは勿論である。
【００３７】
図２において、アンテナで受信した放送映像信号のＲＦ信号が入力端子１０１を介して地上波チューナ等のチューナ１に入力されている。このとき、電波の受信状況やアンテナからチューナ１への配線状況などにより、このＲＦ信号は減衰している場合がある。チューナ１では、入力端子１０１のＲＦ信号入力のレベルを検出して自動的に入力アンプのゲインを調整し、一定の信号レベルにしたあと映像音声信号を出力する。
【００３８】
このときの入力アンプには、いわゆるＡＧＣ（自動利得制御）回路が用いられ、ＡＧＣ動作のために、たとえば入力信号を整流し、包絡線検波などにより入力された波形の振幅を電圧（ＡＧＣ電圧）に変換する。ＡＧＣ回路のアンプとして電圧制御型増幅器（ＶＣＡ）を用いることで、検波した電圧（ＡＧＣ電圧）でアンプゲインをコントロールすることができる。このとき検波器の出力であるＡＧＣ電圧はＲＦ入力信号の振幅を示しており、このＡＧＣ電圧を利用することで、受信状態を判定することが可能である。
【００３９】
本実施の形態では、上記検波電圧（ＡＧＣ電圧）を前処理回路７の受信状態判定処理回路３１に入力し、あらかじめ設定した電圧値（閾値）と比較することで受信状態を判定しており、例えば、上記検波電圧が上記閾値以下のとき、設定した振幅以下のＲＦ信号入力であって受信状態が悪いと判定する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、チューナ１での受信状態を上記検波電圧（ＡＧＣ電圧）に基づいて判定するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばチューナの搬送波雑音比（キャリアtoノイズ比：Ｃ／Ｎ）を用いて受信状態を判定するようにしてもよく、この他の種々の方法で受信状態を検出し判定するようにしてもよい。また、本実施の形態では、１つの閾値と比較して受信状態を良悪の２段階で判定しているが、２つ以上の閾値と比較して複数段階の判定を行うようにしてもよい。
【００４１】
映像信号入力切換器２は、チューナ１の出力映像信号と入力端子１０２からの外部映像信号入力との切り換えを行い、システムの入力を選択する。
【００４２】
ノイズ低減処理回路（ノイズリデューサ）３２は、入力されたノイズの混入した映像信号からノイズ成分を分離し、例えば映像信号からノイズ成分を減算することによりノイズを低減し、映像信号を出力端子３５より出力する。
【００４３】
一般にノイズ低減処理の際に、ノイズ成分を分離する際に分離しきれないノイズ成分は低減処理による効果を減じるが、誤って信号成分を分離した場合には映像信号に誤差信号を生じる。そこで、本実施の形態のノイズ低減処理制御回路３２では、例えばノイズ成分の分離処理の閾値を制御することにより、入力映像信号に対して最適な処理を行う。
【００４４】
ここで、ノイズ低減処理制御回路３２について説明すると、たとえば、入力映像信号のフレーム間、あるいはフィールド間の差信号を用いてノイズ成分を分離する方式の場合は、分離したノイズ成分のうち、ノイズ信号は小振幅である可能性が高いため、一定以上の振幅を持つ成分を映像信号を誤って分離したものとして、ノイズ低減処理を行わないという方式が知られているが、このときのノイズ成分の振幅を比較する閾値をノイズ低減処理制御３２で適応的に制御する。
【００４５】
図２の例では、ノイズ量検出処理回路３４により映像信号に混入しているノイズ量を検出することで、多量のノイズ成分が混入している場合はノイズ低減処理制御回路３３の閾値を大きくし、振幅の大きなノイズ成分もノイズ低減処理を行うようにし、逆に少量のノイズのみ映像信号に混入している場合はノイズ低減処理制御回路３３の閾値を小さくし、振幅の小さなノイズ成分のみノイズ低減処理を行う。
【００４６】
本発明の実施の形態では、このノイズ量検出処理回路３４の情報以外に、入力映像信号を受信しているチューナ１の受信状態の情報を利用する。ＲＦ信号入力２５が減衰している場合などは受信状態が悪い状態で、入力映像信号にはノイズが多くなり、逆に受信状態が良い状態ではノイズは少なくなる。
【００４７】
入力映像信号によって検出されるノイズ量は、映像信号の製作者が意図して映像信号に付加したノイズや、ノイズに類似した映像信号が入力された場合、実際のノイズと分離することは困難である。
【００４８】
本発明の実施の形態におけるノイズ低減処理制御では、受信状態が悪いときにはノイズ量検出処理により検出されたノイズ量に基づいてノイズ低減処理回路３２によるノイズ低減処理を行うが、受信状態が良い場合には、ノイズ量検出処理により検出されたノイズ量は、映像信号を誤検出したものとしてノイズ低減処理を行う。この受信状態が良い場合には、ノイズ低減処理制御量を変えたり（ノイズ低減処理を抑制する方向に変える）、ノイズ低減処理を停止するなどにより制御を行う。あるいは、受信状態が良好な場合は通常のノイズ低減処理を行い、受信状態が悪い場合にはより強いノイズ低減処理を施すようにしてもよい。
【００４９】
ノイズ低減処理制御量を変える場合の実施の形態としては、ノイズ量検出結果に対する、ノイズ低減処理の制御量を複数用意しておき、受信状態の判定によって選択する。たとえば、受信状態が悪い場合はノイズ量に応じてノイズ低減の制御量も増やし、受信状態が良好である場合は一定以上のノイズ量に対してはノイズ低減の制御量を増やさないなどの処理も可能である。
【００５０】
またここでは、地上波チューナについて示したが、衛星放送受信チューナでも同様に受信状態を判定することで同様の処理が可能である。また、複数のチューナを搭載しているシステムであっても映像信号の入力切換器２で選択している映像信号を出力するチューナの受信状態を判定することで実現可能である。
【００５１】
また、外部映像信号入力では受信状態判定処理は行っていないが、別途外部から受信状態情報と同等の情報を入力することで同等の処理が可能である。
【００５２】
すなわち、チューナの受信状態以外にも、入力信号自体としてノイズが混入されている可能性が高いものであるか否かの状態（入力信号状態）を検出あるいは判定できれば、その入力信号状態に応じてノイズ低減処理を制御するようにしてもよい。具体的には、例えばＶＴＲの規格等で長時間モードと標準時間モードとが規定されている場合に、長時間モードの方が標準時間モードよりもノイズが混入し易いことが知られている。従って、入力信号がＶＴＲ等からの再生信号である場合に、入力信号状態として長時間モード再生信号か標準時間モード再生信号かを検出あるいは判別することにより、長時間モード再生信号の場合にはノイズ低減処理をより強くかけるように制御することが挙げられる。この他、映像信号を圧縮して記録する場合の圧縮符号化方式や圧縮率を複数選択できるときには、圧縮率の高い方がノイズの混入量が増える可能性が高いことより、これらの圧縮符号化方式や圧縮率を信号の状態判定情報として用いて、ノイズ低減処理を制御するようにしてもよい。
【００５３】
次に、上記図２の前処理回路７の要部となるノイズ低減処理のための構成の一例について、図３を参照しながら説明する。この図３の例では、フレーム間、あるいはフィールド間の差信号を用いてノイズ成分を分離する方式のノイズ低減処理のための構成例を示している。
【００５４】
図３に示すようなフレームメモリを使用した巡回型ノイズ低減処理装置は、ディジタル映像信号処理の分野で知られている。これは、入力映像信号とフレームメモリからの１フレーム前の映像信号との差の内の小レベルの部分をノイズとして抽出し、抽出したノイズ成分を入力映像信号から減算することによって、ノイズを低減し、また、ノイズが低減された信号をフレームメモリに書き込むものである。フレームメモリの代わりにフィールドメモリを使用すれば、メモリの容量を少なくすることが可能である。
【００５５】
図３において、入力端子２０１からディジタル信号に変換された入力映像信号Ｖinが供給され、この入力映像信号Ｖinが第１の減算器２０２及び第２の減算器２０４に供給される。第１の減算器２０２の出力映像信号Ｖout が出力端子２０７に取り出されると共に、フレームメモリ２０５に書き込まれる。フレームメモリ２０５と関連してメモリコントローラ２０６が設けられている。メモリコントローラ２０６は、フレームメモリ２０５の書き込み動作及び読み出し動作を制御するためのもので、フレームメモリ２０５の読み出しデータは、書き込みデータに対して１フレーム遅延されたものである。１フレーム遅延をＦ-1で表すと、フレームメモリ２０５の出力信号Ｖout・Ｆ-1 が第２の減算器２０４に供給される。第２の減算器２０４では、入力映像信号Ｖinが供給されるので、フレーム差分が発生する。
【００５６】
第２の減算器２０４の出力映像信号が非線形回路２０３を介して第１の減算器２０２に供給される。非線形回路２０３は、入力信号のレベルに応じて帰還係数Ｋを乗じるもので、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）により構成される。非線形回路２０３の入出力特性は、入力（フレーム差分）が小さい範囲では、Ｋ＝１として入力をノイズ成分として出力し、入力が中間的レベルの範囲では、出力を所定値に制限し、入力が大きい範囲では、出力を小さくし、さらに、入力が大きい時には、フレーム差分は、動きにより発生したものとして、出力を０としている。
【００５７】
このように、ノイズ成分は、フレーム間の相関が小さく、且つ小振幅であるという特性を利用して非線形回路２０３がノイズ成分を抽出する。第１の減算器２０２において、抽出されたノイズ成分が入力映像信号から減算されることによって、ノイズを低減することができる。
【００５８】
ノイズ低減装置からの出力映像信号Ｖout は、
上述のように、図３に示すノイズ低減装置においては、入力映像信号とフレームメモリから読み出した１フレーム前の映像信号との差分から、小振幅の成分をノイズとして抽出し、入力映像信号から減算することによってノイズを低減する。また、このノイズを低減した映像信号をフレームメモリに書き込み次のフレームの処理に利用する。フレームの代わりにフィールド間の自己相関を利用するなら、フレームメモリではなくフィールドメモリでも同様の構成が可能である。
【００５９】
さらに、図２に示す本発明の実施の形態に用いための構成としては、受信状態の判定結果に応じて、例えばノイズ成分の分離処理を制御することにより、入力映像信号に対して最適な処理を行うようにしている。これは、図３の制御信号入力端子２０８に供給される制御信号に応じて、非線形回路２０３の特性を変化させることにより実現している。
【００６０】
すなわち、制御信号入力端子２０８には、図２の受信状態判定処理回路３１からの受信状態の判定出力が制御信号として入力されており、例えば、受信状態が悪いときには、非線形回路２０３を通常のノイズ低減処理を行う特性に制御し、受信状態が良いときには、非線形回路２０３を、ノイズ低減量を抑制するような、あるいはノイズ低減処理を停止するような特性に制御している。この場合、受信状態を複数段階で判定するようにし、非線形回路２０３の特性を複数段階で制御するようにしてもよい。
【００６１】
なお、図２の構成と図３の構成との対応関係としては、例えば、図２のノイズ低減処理回路３２が図３の減算器２０２に、図２のノイズ低減処理制御回路３３が図３の非線形回路２０３に、図２のノイズ量検出処理回路３４が図３のフレームメモリ２０５及び減算器２０４に、それぞれほぼ相当する。
【００６２】
次に、受信状態判定処理回路３１における動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
まず、ステップＳ１で、入力映像信号がチューナ（特に地上波チューナ）１の入力であるか判定する。これは映像信号等の入力切換器２の切換状態によって判断する。チューナ入力で無い場合には受信状態判定は行わないので、ステップＳ５でノイズが混大していない状態用のノイズ低減処理制御を行う。
【００６４】
チューナ入力の場合にステップＳ２でチューナの受信状態の判定を受信状態判定処理回路３１より取得する、ステップＳ３で受信状態を判定し、アンテナでの受信が弱電界である（受信電界強度が低い）等により入力端子１からのＲＦ入力信号が減衰していると判断した場合、受信状態が悪くノイズが混入しているとして、ステップＳ４に進み、ノイズ量検出処理回路３４の出力により弱電界時のノイズ低減処理制御（ＮＲ制御）を行う。ステップＳ３で、受信状態が良いと判定した場合はステップＳ５の通常電界時（あるいは強電界時）のＮＲ制御（ノイズ低減処理制御）を行う。
【００６５】
ここで、弱電界時のＮＲ制御と通常電界時のＮＲ制御とでは、弱電界時のＮＲ制御の方がノイズ低減処理をより強くかけるようにしている。具体的には、ノイズ量検出処理回路３４で検出されたノイズ量に応じてノイズ成分を分離するための閾値を、弱電界時に大きく（高く）することで、フレーム間あるいはフィールド間の誤差信号の内の振幅のある程度大きなものまでノイズとして分離するようにし、入力信号から減算することで、より大きなノイズ低減処理を施すようにすることが挙げられる。
【００６６】
また、本発明の処理は映像信号記録装置に使用することも可能である。すなわち、図１に示すような映像信号記録再生装置に利用する場合、ＭＰＥＧ等の画像圧縮を行う際に、ノイズが混入している映像信号を記録することは、決められた情報量の中からノイズ信号そのものを記録するための情報量を割り当てることになり、相対的に映像信号を記録するために利用できる情報量が少なくなり、画質の劣化の原因となる。特に決められた情報量が少ない場合、すなわち圧縮比が高く、記録ビットレートが低い場合に顕著である。
【００６７】
このため予め映像信号記録装置で使用する記録モード（設定ビットレート）によりノイズ低減処理制御を行うことでノイズを予め低減して記録することが可能である。
【００６８】
すなわち、図３のステップＳ３において、弱電界受信であり、かつ映像信号記録モードがビットレートが低い状態に設定されている場合に、ステップＳ４の処理に進み、ビットレートが高い状態に設定されている場合はステップＳ５の処理に進むという処理で実現可能である。
【００６９】
これは、ビットレートが高い状態では、映像信号入力にノイズが混入しているノイズを記録するのに必要な情報量を差し引いてもまだ十分に映像信号を記録するために必要とする情報量を割り当てられるため画質の劣化が顕著ではないためである。
【００７０】
また、本発明を映像信号再生装置に利用する場合に、映像信号を記録する際に予め受信状態判定処理結果を、映像信号と共に記録媒体等に記録しておき、映像信号を再生する際に映像信号と同時に受信状態判定結果を読み出すことで、同等のノイズ低減処理を施すことが可能である。
【００７１】
すなわち、図１に示すような映像信号記録再生装置において、チューナ１で受信された映像信号に対してＭＰＥＧ等の画像圧縮を行って記録する際に、記録する映像信号を受信しているチューナ１の受信状態の判定結果等を、ＭＰＥＧ等のビデオエンコーダ８でのエンコード時に、例えばＭＰＥＧ符号化データとして用意されているユーザデータ領域に記録する。このとき、入力切換器２や入力切換スイッチ４の切換状態等を同時に記録するようにしてもよい。
【００７２】
再生時には、圧縮された映像信号をＡＶデコーダ１９でデコードする際に、上記の記録されているチューナ受信状態等を読み出して、後処理（ポスト映像信号処理）回路２０にてノイズ低減処理を制御するようにする。この場合の後処理回路２０でのノイズ低減処理及び制御処理は、前述した前処理回路７でのノイズ低減処理及び制御処理と同様であり、図２の受信状態判定処理回路３１の代わりに、再生信号から受信状態のデータを抽出する回路を用いるようにすればよい。
【００７３】
また、上記図１の前処理回路９や後処理回路２０においてノイズ低減処理を行うようにし、このノイズ低減処理を制御するようにしているが、ノイズ低減処理の代わりにフィルタ処理を行うようにしてもよい。このフィルタ処理は、例えばローパスフィルタ処理であり、ノイズを目立たなくさせるような機能も有している。このフィルタ処理（例えばローパスフィルタ処理）を、上述したような入力信号状態、例えば地上波チューナでの受信状態に応じて、またノイズ量等に応じて、制御するようにしてもよい。
【００７４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態においては、信号記録媒体としてハードディスクを例に挙げたが、光ディスクや、フレキシブルディスクや磁気テープなどの磁気記録媒体、ＩＣカードや各種メモリなどの半導体記録媒体などの信号記録媒体に対して、本発明装置にて符号化した信号を記録することも可能である。また、光ディスクとしては、ピットによる記録がなされるディスクや、光磁気ディスクの他に、相変化型光ディスクや有機色素型光ディスク、紫外線レーザ光により記録がなされる光ディスク、多層記録膜を有する光ディスク等の各種のディスクを用いることができる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、入力信号の状態、例えば地上波チューナでの受信状態に応じて、ノイズ低減処理を制御しているため、入力信号におけるノイズ混入状態に応じたノイズ低減処理が行える。具体的には、地上波チューナでの受信状態と入力映像信号に混入しているノイズ量とに応じて、ノイズ低減処理を適応的に制御して、所望の特性を得ることにより、製作者側で意図的に混入されたノイズの低減処理は抑えられ、受信状態の悪いときのノイズの低減処理は強められて、視聴者にとって最適な状態での映像信号等の視聴が行える。
【００７６】
また、本発明によれば、映像信号を記録する際に予め受信状態判定処理結果を映像信号と共に記録媒体等に記録し、映像信号を再生する際に映像信号と同時に受信状態判定結果を読み出すことにより、受信状態に応じたノイズ低減処理と同等のノイズ低減処理を再生時に施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像信号記録再生装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減処理部の近傍の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられるノイズ低減処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】受信状態判定の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ チューナ、 ２ 入力切換器、 ４ 入力切換スイッチ、 ７ 前処理（プリ映像信号処理）回路、 ８ ビデオエンコーダ、 ９ 多重・分離回路、 １５ ハードディスクドライブ、 １６ システムコントローラ、 １９ ＡＶデコーダ、 ２０ 後処理（ポスト映像信号処理）回路、 ３１ 受信状態判定処理回路、 ３２ ノイズ低減処理回路、 ３３ ノイズ低減処理制御回路、 ３４ ノイズ量検出処理回路
Claims (9)
- 圧縮符号化された入力信号の圧縮率を状態判定情報として検出する入力信号状態検出手段と、
上記入力信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、
上記入力信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、
上記入力信号状態検出手段により検出された入力信号状態としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段と
を有する信号処理装置。 - 複数の入力信号を切換選択する入力切換手段を有し、
上記制御手段は、上記入力切換手段の切換状態、上記入力信号状態検出手段により検出された入力信号状態及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する請求項１記載の信号処理装置。 - 上記制御手段は、上記入力状態検出手段により検出された入力状態に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を少なくとも２段階で切換制御する請求項１記載の信号処理装置。
- 上記制御手段は、上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量が所定の閾値以上のとき上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を停止させると共に、上記所定の閾値を上記入力状態検出手段により検出された入力状態に応じて可変制御する請求項１記載の信号処理装置。
- 上記入力信号は信号再生装置で再生された映像信号であり、上記入力信号状態検出手段は該信号再生装置の再生状態を判定する再生状態判定処理手段である請求項１記載の信号処理装置。
- 圧縮符号化された入力信号の圧縮率を状態判定情報として検出する入力信号状態検出工程と、
上記入力信号のノイズ量を検出するノイズ量検出工程と、
上記入力信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理工程と、
上記入力信号状態検出工程により検出された入力信号状態としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出工程により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理工程のノイズ低減処理を制御する制御工程と
を有する信号処理方法。 - 複数の入力信号を切換選択する入力切換工程を有し、
上記制御工程は、上記入力切換工程における切換状態、上記入力信号状態検出工程により検出された入力信号状態及び上記ノイズ量検出工程により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理工程のノイズ低減処理を制御する請求項６記載の信号処理方法。 - 圧縮符号化された入力映像信号の圧縮率を状態判定情報として検出し判定する信号状態検出手段と、
上記入力映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、
上記入力映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、
上記信号状態検出手段により検出された信号状態としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段と、
上記ノイズ低減処理手段によりノイズ低減処理された映像信号を記録媒体に記録する記録手段と
を有する映像信号記録装置。 - 圧縮符号化された映像信号の圧縮率を検出し判定して得られた状態判定情報が上記映像信号と共に記録された記録媒体を再生する映像信号再生装置であって、
記録媒体に記録された信号を再生する再生手段と、
上記再生手段により得られた再生映像信号のノイズ量を検出するノイズ量検出手段と、
上記再生映像信号のノイズを低減処理するノイズ低減処理手段と、
上記再生手段により得られた信号の内の上記状態判定情報としての上記圧縮率及び上記ノイズ量検出手段により検出されたノイズ量に応じて上記ノイズ低減処理手段のノイズ低減処理を制御する制御手段と
を有する映像信号再生装置。
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