JP5173135B2 - 適応的ｙ／ｃ分離のためのデジタル映像信号処理装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル映像信号処理装置に係り、特に、２次元Ｙ／Ｃ分離のためのデジタル映像信号処理装置及び方法に関する。

ＴＶ放送のための映像信号は、輝度Ｙ（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）及び色差Ｃ（Ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ）が混合された信号を含む。このような方法は、放送チャンネルの制限された帯域幅から伝送されうる最上位画質を得るために、赤色、緑色、青色サブ信号の代わりに使われる。全てのＴＶ受信機及びＶＣＲは、輝度Ｙ及び色差Ｃを再び分離するためのフィルタを含む。完壁なＹ／Ｃ分離器は、かえって解像度（水平、垂直または両方）で損害をこうむる恐れがある。また、薄い線が存在する所におけるレインボースワール及び他のカラーが出合う所におけるクローリングドットのような現象が発生することもある。

したがって、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）またはＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｉｎｅ）放送のようなカラーＴＶ放送システムのディスプレイ装置では、Ｙ信号及びＣ信号が複合されたＣＶＢＳ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｖｉｄｅｏ Ｂｌａｎｋｉｎｇ Ｓｙｎｃ：複合ビデオ）信号を処理する装置を備える。Ｃ信号は、副搬送波周波数Ｆｓｃで直角振幅変調されるので、Ｃ信号の特性は、副搬送波の周波数及び位相特性によって決定される。したがって、受信端のデジタル映像信号処理装置では、このようなＣ信号の特性を参照してＹ／Ｃ分離し、分離された信号（例えば、Ｓ−ｖｉｄｅｏ信号）によって映像をディスプレイする。

図１は、従来の映像信号処理装置１００のブロック図を示す一例である。図１を参照すれば、映像信号処理装置１００は、ＣＯＭＢフィルタ１１０、１Ｄ−ＢＰＦ（１ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：１次元帯域通過フィルタ）１２０、加重値決定部１３０、合成器１４０及び減算器１５０を備える。ＣＯＭＢフィルタ１１０は、入力映像信号を垂直方向に１次元帯域通過フィルタリングする。１Ｄ−ＢＰＦ１２０は、入力映像信号を水平方向に１次元帯域通過フィルタリングする。加重値決定部１３０は、垂直／水平方向の相関性及びＣ信号の位相関係を参照して、ＣＯＭＢフィルタ１１０出力及び１Ｄ−ＢＰＦ１２０出力の加重値を決定し、これにより、合成器１４０が加重値によって合成された信号をＣ信号として生成する。減算器１５０は、入力ＣＶＢＳ信号からＣ信号を減算してＹ信号を生成する。

図２は、従来の映像信号処理装置２００のブロック図を示す他の例である。図２を参照すれば、映像信号処理装置２００は、２Ｄ−ＢＰＦ（２次元帯域通過フィルタ）２１０、減算器２２０及び後処理器２３０を備える。２Ｄ−ＢＰＦ ２１０は、変調されたＣ成分を抽出するための２次元コンボリューション形態になされ、抽出されたＣ信号は、減算器２２０で生成されるＹ信号と共に後処理器２３０で処理される。後処理器２３０は、２Ｄ−ＢＰＦ ２１０でＹ／Ｃ分離が誤った場合に、これを補償して補償されたＹ／Ｃ信号を生成する。

しかし、従来Ｙ／Ｃ分離技術では、検出された映像のエッジ方向によって垂直方向に相関性が高い場合に、ＣＯＭＢフィルタリングを基盤になされ、水平方向に相関性が高い場合に、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを基盤になされる。このように、何れか一方のフィルタリングを選択する従来の方式では、エッジ検出時に使われる臨界値にシステム性能が大きく依存する。すなわち、エッジ検出の不正確性によってフィルタリング選択を誤れれば、Ｙ／Ｃ分離を誤るか、または不安定になりうる。何れか一方のフィルタリングを選択せず、これらの結果を合成する従来のＹ／Ｃ技術では、上記問題点がある程度解決されるが、水平あるいは垂直方向の１次元フィルタリングに基づくので、エッジ方向が一定でない場合に根本的にアーチファクトを伴う。

言い換えれば、一般的な映像でエッジ方向が一定でない場合、不連続的に選択されるＣＯＭＢフィルタリングまたは１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングのみによってＹ／Ｃ分離が正しくなされない場合に、ディスプレイ映像にクロスルーマとクロスカラーとが現れるという問題点がある。参考的に、クロスルーマは、分離されたＹ信号にＣ成分が残存して発生する点状のアーチファクトであり、クロスカラーは、分離されたＣ信号にＹ成分が残存して発生するレインボー色パターンのアーチファクトである。

本発明が解決しようとする技術的課題は、異なる副搬送波の位相関係を有するＮＴＳＣシステム及びＰＡＬシステムのＣＶＢＳ信号に対して局部特性に適応的にＣＯＭＢフィルタリング、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリング、または２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングの連続的な形態でＹ／Ｃ分離するデジタル映像信号処理装置を提供することである。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、映像の局部特性に適応的に連続的な多様なフィルタリングによってＹ／Ｃ分離するＮＴＳＣ／ＰＡＬ兼用の映像信号の処理方法を提供することである。

前記課題を達成するための本発明の実施形態による映像信号処理装置は、入力映像信号の複数の水平スキャンラインに該当するデジタルデータを保存するメモリと、前記デジタルデータを利用して複数の第１加重値係数を生成する加重値決定部と、前記複数の第１加重値係数を基盤に構成された水平／垂直係数マスク及び前記デジタルデータの当該データウィンドウを回線演算した結果である前記入力映像信号のＣ信号を生成して第１Ｃ信号として出力するフィルタと、を備える。

前記他の課題を達成するための本発明の実施形態による映像信号の処理方法は、入力映像信号の複数の水平スキャンラインに該当するデジタルデータを保存するステップと、前記デジタルデータを利用して複数の第１加重値係数を生成するステップと、前記複数の第１加重値係数を基盤に構成された水平／垂直係数マスク及び前記デジタルデータの当該データウィンドウを回線演算した結果である前記入力映像信号のＣ信号を第１Ｃ信号として生成するステップと、を含む。

本発明による映像信号処理装置は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬシステムに兼用に使われて、映像の局部的な特性によって適応的に連続的なＣＯＭＢフィルタリング、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングまたは２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを行うので、従来のフィルタリング選択が不連続的であるのに比べて、映像のエッジ検出が正確になり、Ｙ／Ｃ分離が安定的になされる。これにより、これをディスプレイ装置に適用するとき、ディスプレイ映像にクロスルーマ及びクロスカラーのようなアーチファクトを画期的に除去してディスプレイ品質を改善できる。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照しなければならない。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は、同一部材を表わす。

本発明の一実施形態による映像信号処理装置３００のブロック図が図３に示されている。図３を参照すれば、映像信号処理装置３００は、メモリ３１０、加重値決定部３２０、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０及び減算部３４０を備える。

映像信号処理装置３００は、ＮＴＳＣシステム（ＮＴＳＣモード）及びＰＡＬシステム（ＰＡＬモード）兼用に使われ、デジタルＣＶＢＳ（複合ビデオ）信号を入力映像信号として受信して、Ｙ信号とＣ信号とを分離する。入力映像信号は、アナログＣＶＢＳ信号が所定周波数、すなわち、副搬送波の４倍周波数４ｆｓｃでサンプリングされてデジタルに変換された信号でありうる。

ＮＴＳＣシステムの入力映像信号ＣＶＢＳ（ｔ）は、数式１のように表示することができる。数式１で、Ｕ及びＶは、Ｃ成分であり、ｆｓｃは、副搬送波周波数、ｔは、時間である。これにより、ＮＴＳＣシステムで、４ｆｓｃでサンプリングされたピクセルの色信号位相は、図４ように現れる。すなわち、ピクセル信号は、各水平スキャンラインでＹ＋Ｕ，Ｙ＋Ｖ，Ｙ−Ｕ，Ｙ−Ｖ，．．．形態に反復され、図４には、色信号成分の位相関係のみが示されている。図４のように、ＮＴＳＣシステムでは、隣接（すなわち、垂直に隣接した、上側または下側）水平スキャンラインに対して垂直方向に色信号位相が１８０°ずつ変わる。

ＰＡＬシステムの入力映像信号ＣＶＢＳ（ｔ）は、数式２のように表示されうる。数式２で、Ｕ及びＶは、Ｃ成分であり、ｆｓｃは、副搬送波周波数、ｔは、時間である。数式２で、Ｖ成分は、フィールドごとに＋または−に変わる。これにより、ＰＡＬシステムでピクセルの色信号位相は、図５のように現れる。すなわち、ピクセル信号は、各水平スキャンラインでＹ＋Ｕ，Ｙ＋Ｖ，Ｙ−Ｕ，Ｙ−Ｖ，．．．またはＹ＋Ｕ，Ｙ−Ｖ，Ｙ−Ｕ，Ｙ＋Ｖ，．．．形態に反復され、二つの水平スキャンラインの間隔をおいて垂直方向に色信号位相が１８０°ずつ変わる。

映像信号処理装置３００で分離されたＹ信号及びＣ信号（Ｕ及びＶ信号）は、後続回路で要求されるフォーマットに変換されて保存あるいはディスプレイ装置に伝送される。例えば、三色信号、すなわち、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）信号でもって補間されてＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を通じてディスプレイされうる。

映像信号処理装置３００は、ＣＯＭＢフィルタリングまたは１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングが不連続的になされるのではなく、入力映像信号ＣＶＢＳの局部的な特性によって適応的（ａｄａｐｔｉｖｅ）に動作する。

このために、メモリ３１０は、入力映像信号ＣＶＢＳの複数の水平スキャンラインに該当するデジタルデータを保存する。メモリ３１０には、一水平スキャンラインのデータを保存する複数の保存（または遅延）ユニット３１１〜３１４が備えられる。複数の保存（または遅延）ユニット３１１〜３１４は、制御信号ＮＰＣによって連続的な水平スキャンラインのデータを保存するか、または二つの水平スキャンラインの間隔を有するデータを保存する。例えば、制御信号ＮＰＣが論理ハイ状態であれば（ＮＴＳＣモード）、保存ユニット３１１〜３１４は、図４のような色信号位相関係を有するＮＴＳＣシステムの隣接する４水平スキャンラインのデータを保存する。制御信号ＮＰＣが論理ロー状態であれば（ＰＡＬモード）、保存ユニット３１１〜３１４は、図５のような色信号位相関係を有するＰＡＬシステムの二つの水平スキャンラインの間隔を有する４個ラインのデータを保存する。

メモリ３１０に保存された複数ラインのデータと現在入力される映像データとは、加重値決定部３２０に出力される。加重値決定部３２０は、複数ラインデータを利用して、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０でのフィルタリングに利用される第１“アップ”、“ダウン”、“左”及び“右”加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒを生成する。

これにより、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０は、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒを利用して入力映像信号のＣ信号を生成する。減算部３４０は、現在処理されるピクセルの映像信号ＣＶＢＳで２Ｄ−ＢＰＦ ３３０で生成されたＣ信号（ＵまたはＶ信号）を減算してＹ信号を生成する。例えば、現在ピクセルの映像信号ＣＶＢＳであるＹ＋Ｕから、Ｃ信号で生成されたＵが減算されれば、Ｙ信号が生成される。

一方、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０は、ＮＴＳＣシステムでもＰＡＬシステムでも関係なく（ＮＴＳＴモードとＰＡＬモードともで）、入力映像信号の局部的な特性によって適応的にＣＯＭＢフィルタリング、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリング、及び２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを連続的に行う。すなわち、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０は、垂直方向に相関性の高い局部的な特性では、ＣＯＭＢフィルタリング、水平方向に相関性の高い局部的な特性では、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリング、及び両方向に相関性の高いか、または低い局部的な特性では、２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを行う。

２Ｄ−ＢＰＦ ３３０には、フィルタマスク、すなわち、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒの組合わせで構成された水平／垂直方向の２次元係数マスクが利用される。水平／垂直係数マスクをｈｈｖ（ｉ,ｊ）とするとき、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０で生成されるＣ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）は、数式３のように表現される。すなわち、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０は、水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）とメモリ３１０に保存されたデータウィンドウＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）とを回線演算した結果Ｃｈｖ（ｉ、ｊ）を入力映像信号のＣ信号として生成する。減算部３４０から出力されるＹ信号Ｙ（ｉ,ｊ）は、数式４のように表現される。

まず、ＮＴＳＣ方式で、水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）は、数式５のように３×５マトリックスで表現される。数式５で、係数Ｎは、Ｎの絶対値とフィルタリングに使われた各加重値係数の絶対値との和が１となるように正規化させるときの値に決定することができる。このとき、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０の回線演算数式３に利用されるデータウィンドウＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）は、数式５のマスクに対応する３×５マトリックスのデータである。特に、数式５で０でない係数からなる元素に対応するピクセルデータ、すなわち、隣接する３個の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、中心ピクセル（図４で、＋Ｕ）とＣ成分位相が反転された垂直及び水平方向のデータ（図４で、−Ｕ）と、中心ピクセル（図４で、＋Ｕ）及びＣ成分位相が同じである対角方向のデータ（図４で、＋Ｕ）とが数式３の回線演算に利用される。

ＰＡＬ方式で、水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）は、数式６のように５×５マトリックスで表現される。数式６でも係数Ｎは、Ｎの絶対値とフィルタリングに使用された各加重値係数の絶対値との和が１となるように正規化させる時の値に決定することができる。このとき、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０の回線演算数式３に利用されるデータウィンドウＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）は、数式６のマスクに対応する５×５マトリックスのデータである。特に、数式５で、０でない係数からなる元素に対応するピクセルデータ、すなわち、二つの水平スキャンラインの間隔を有する３個の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、中心ピクセル（図５で、＋Ｕ）とＣ成分位相が反転された垂直及び水平方向のデータ（図５で、−Ｕ）と、中心ピクセル（図５で、＋Ｕ）及びＣ成分位相が同じである対角方向のデータ（図５で、＋Ｕ）とが数式３の回線演算に利用される。

数式５及び数式６に示したように、ＮＴＳＣ及びＰＡＬシステムに対して同じフィルタマスクが使われ、但し、回線演算に参照されるデータが異なるだけである。

すなわち、数式５及び数式６で、Ｗｕ、Ｗｄ、Ｗｌ、Ｗｒは、中心（ｉ,ｊ）ピクセルと位相が反転されたピクセル（図４及び５の−Ｕ）に適用される加重値であって、各方向への映像の局部特性によってそれぞれ動的に変わる−０.５〜０の値を有する。これにより、対角方向に位置した加重値ＷｕＷｌ、ＷｄＷｌ、ＷｕＷｒ、ＷｄＷｒは、局部的な特性によって動的に変わる０〜０.２５の値を有する。

言い換えれば、Ｗｕは、ＮＴＳＣシステムで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから一つの水平スキャンライン上の（ｉ−１,ｊ）ピクセルに適用され、ＰＡＬシステムで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから２水平スキャンライン上の（ｉ−２,ｊ）ピクセルに適用される加重値である。また、Ｗｄは、ＮＴＳＣシステムで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから一つの水平スキャンライン下の（ｉ＋１,ｊ）ピクセルに、ＰＡＬシステムで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから２つの水平スキャンライン下の（ｉ＋２,ｊ）ピクセルに適用される加重値である。そして、Ｗｌは、ＮＴＳＣ／ＰＡＬで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから左側に二つのピクセル間隔をおいて位置した（ｉ,ｊ−２）ピクセルに、Ｗｒは、ＮＴＳＣ／ＰＡＬで中心（ｉ,ｊ）ピクセルから右側に二つのピクセル間隔をおいて位置した（ｉ,ｊ＋２）ピクセルに適用される加重値である。

数式５及び数式６に使われる第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒは、数式７を満足するように決定される。数式７で、ＶＡＲｖは、入力映像信号の垂直方向変化率、ＶＡＲｈは、水平方向変化率、ＶＡＲｕは、上方向変化率、ＶＡＲｄは、下方向変化率、ＶＡＲｌは、左方向変化率、及びＶＡＲｒは、右方向変化率である。

数式７をさらに具体的に表現するために、数式８のような値が提案される。数式８で、Ｄｉｆｖは、入力映像信号の垂直方向の差絶対値、Ｄｉｆｈは、水平方向の差絶対値、Ｄｉｆｕは、上方向の差絶対値、Ｄｉｆｄは、下方向の差絶対値、Ｄｉｆｌは、左方向の差絶対値、及びＤｉｆｒは、右方向の差絶対値である。ＮＴＳＣシステムでピクセルの垂直方向変化及び水平方向変化を説明するための図が、図６及び図７に例示されている。例えば、図６を参照すれば、現在処理される中心（ｉ,ｊ）ピクセルに対して、Ｄｉｆｖ＝ｄｕ＋ｄｄ＋ｄｖ、Ｄｉｆｕ＝ｄｕ、Ｄｉｆｄ＝ｄｄである。図７を参照すれば、Ｄｉｆｈ＝ｄｌ＋ｄｒ＋ｄｈ、Ｄｉｆｌ＝ｄｌ、Ｄｉｆｒ＝ｄｒである。ここで、ｄｌは、（ｉ,ｊ）及び（ｉ,ｊ−４）ピクセルデータ間の差絶対値、ｄｒは、（ｉ,ｊ）及び（ｉ,ｊ＋４）ピクセルデータ間の差絶対値、ｄｈは、（ｉ,ｊ−２）及び（ｉ,ｊ＋２）ピクセルデータ間の差絶対値である。また、ｄｕは、ＮＴＳＣシステムで（ｉ,ｊ）及び（ｉ−２,ｊ）またはＰＡＬシステムで（ｉ,ｊ）及び（ｉ−４,ｊ）ピクセルデータ間の差絶対値、ｄｄは、ＮＴＳＣシステムで（ｉ,ｊ）及び（ｉ＋２,ｊ）またはＰＡＬシステムで（ｉ,ｊ）及び（ｉ＋４,ｊ）ピクセルデータ間の差絶対値、ｄｖは、ＮＴＳＣシステムで（ｉ−１,ｊ）及び（ｉ＋１,ｊ）またはＰＡＬシステムで（ｉ−２,ｊ）及び（ｉ＋２,ｊ）ピクセルデータ間の差絶対値である。

数式８で、互いに位相が同じであるピクセルデータ間の差絶対値が利用されるということが分かり、特に、このような差絶対値計算のためにＮＴＳＣシステムの隣接する５個の水平スキャンラインデータが参照されるということが分かる。または、ＰＡＬシステムでは、二つの水平スキャンライン間隔を有する５個の水平スキャンラインデータが参照され、数式８の値が決定される。それ以外にも、同位相を有するピクセルデータ間の多様な組合わせで水平／垂直／左／右方向の変化率を代表するように決定されうる。

結局、Ｗｕは、中心（ｉ,ｊ）ピクセルに対して、垂直方向及び上方向への相関性に比例するように決定される。Ｗｄは、垂直方向及び下方向への相関性に比例するように決定される。Ｗｌは、水平方向及び左方向への相関性に比例するように決定される。Ｗｒは、水平方向及び右方向への相関性に比例するように決定される。

このように決定される第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒを利用して、２Ｄ−ＢＰＦ ３３０は、数式３による回線演算を通じたフィルタリングを行うことによって、ＮＴＳＣシステムでもＰＡＬシステムでも関係なく、入力映像信号の局部的な特性によって適応的にＣＯＭＢフィルタリング、１Ｄ−ＢＰＦフィルタリング、及び２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを連続的に行う。例えば、エッジ方向が垂直に一定している場合、すなわち、垂直方向に相関性の高い局部的な特性では、Ｗｒ及びＷｌは０に近づき、｜Ｗｕ｜及び｜Ｗｄ｜は大きくなって、図８Ａのような垂直方向のピクセルに対してＣＯＭＢフィルタリングが行われる。また、エッジ方向が水平に一定している場合、すなわち、水平方向に相関性の高い局部的な特性では、Ｗｕ及びＷｄは０に近づき、｜Ｗｌ｜及び｜Ｗｒ｜は大きくなって、図８Ｂのような水平方向のピクセルに対して１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングが行われる。そして、水平及び垂直の両方向に相関性が高いか、または低い一般的な局部的な特性では、図８Ｃのような全方向のＷｕ、Ｗｄ、Ｗｌ、及びＷｒが何れも作用して２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングが行われる。

２Ｄ−ＢＰＦ ３３０の出力スペクトル特性は、Ｙ信号とＣ信号との相関性が水平及び垂直方向に何れも低い場合に、図９のよう表われ得る。すなわち、水平（Ｈ）周波数及び垂直（Ｖ）周波数特性で、分離されたＹ信号の高周波成分にＣ成分が含まれ、また分離されたＣ信号の高周波成分にＹ成分が含まれうる。言い換えれば、Ｙ成分に含まれたＣの高周波成分によって、ドット状のアーチファクトがディスプレイに現われうる。以下、入力映像信号を対角方向に再度フィルタリングして、図９のようなＣ成分に含まれたＹ高周波成分の影響を除去させることによって、Ｙの鮮明度をさらに改善し、Ｃ成分のカラーアーチファクトを最小化するスキームを提案する。

図１０は、本発明の他の実施形態による映像信号処理装置１０００のブロック図である。図１０を参照すれば、映像信号処理装置１０００は、メモリ（遅延部またはシフトレジスタ）３１０、加重値決定部１０２０、２Ｄ−ＢＰＦ １０３０及び減算部３４０を備える。映像信号処理装置１０００の動作は、図３と類似しており、以下、図３と異なる点１０２０，１０３０が記述される。

映像信号処理装置１０００は、ＮＴＳＣシステムに適用されることが望ましい。このとき、加重値決定部１０２０は、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒ以外に、メモリ３１０から入力される複数の水平スキャンラインデータ（例えば、５つのラインデータ）を利用して第２加重値係数ＷＤ１〜ＷＤ４をさらに生成する。

２Ｄ−ＢＰＦ １０３０には、フィルタマスク、すなわち、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒの組合わせで構成された水平／垂直方向の２次元係数マスクと共に第２加重値係数ＷＤ１〜ＷＤ４の組合わせで構成された水平／対角方向の２次元係数マスクが利用される。水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）は、数式４が利用され、水平／対角係数マスクｈｈｄ（ｉ,ｊ）は、数式９の通りである。

数式９で、係数Ｎ１は、Ｎ１の絶対値とＷＤ１及びＷＤ２の絶対値との和が１となるように正規化させる時の値に決定することができる。係数Ｎ２も、Ｎ２の絶対値とＷＤ３及びＷＤ４の絶対値との和が１となるように正規化させる時の値に決定することができる。ＷＤ１及びＷＤ２は、中心（ｉ,ｊ）ピクセルと位相が同じである（ｉ−１,ｊ−４）及び（ｉ＋１,ｊ＋４）ピクセル（図４の＋Ｕ）に適用される加重値であって、各方向への映像の局部特性によってそれぞれ（動的に）変わる０〜０.５の値を有する。ＷＤ３及びＷＤ４は、中心（ｉ,ｊ）ピクセルと位相が同じである（ｉ＋１,ｊ−４）及び（ｉ−１,ｊ＋４）ピクセル（図４の＋Ｕ）に適用される加重値であって、各方向への映像の局部特性によってそれぞれ（動的に）変わる０〜０.５の値を有する。

前記第２加重値係数ＷＤ１〜ＷＤ４として、数式１０のような値が提案される。数式１０で、Ｄｉｆｈｖは、数式８のＤｉｆｈとＤｉｆｖとの組合わせであって、これらの和でありうる。また、ＤｉｆＤ１は、第１対角方向、すなわち、（ｉ,ｊ）及び（ｉ−１,ｊ−２）ピクセルデータ間の差絶対値、ＤｉｆＤ２は、第２対角方向、すなわち、（ｉ,ｊ）及び（ｉ＋１,ｊ＋２）ピクセルデータ間の差絶対値、ＤｉｆＤ３は、第３対角方向、すなわち、（ｉ,ｊ）及び（ｉ＋１,ｊ−２）ピクセルデータ間の差絶対値、ＤｉｆＤ４は、第４対角方向、すなわち、（ｉ,ｊ）及び（ｉ−１,ｊ＋２）ピクセルデータ間の差絶対値である。ＤｉｆＤ１２は、ＤｉｆＤ１とＤｉｆＤ２との組合わせであり、ＤｉｆＤ３４は、ＤｉｆＤ３とＤｉｆＤ４との組合わせである。

このとき、２Ｄ−ＢＰＦ １０３０で生成されるＣ信号Ｃ（ｉ,ｊ）は、数式１１のように表現される。すなわち、２Ｄ−ＢＰＦ １０３０は、水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）、水平／対角係数マスクｈｈｄ（ｉ,ｊ）、及びメモリ３１０に保存された当該データウィンドウＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）を回線演算した結果、Ｃ（ｉ,ｊ）を入力映像信号のＣ信号として生成する。このとき、減算部３４０から出力されるＹ信号Ｙ（ｉ,ｊ）は、数式１２のように表現される。

映像の局部領域で水平／垂直方向に変化がない場合（相関性の高い場合）には、数式３によるフィルタリングによって良好な結果を表わし、これにより、数式１０でＷＤ１〜ＷＤ４の値は、小さく（または０と）現れる。しかし、映像の局部領域で水平／垂直方向に変化が大きい場合（相関性の低い場合）には、数式３によるフィルタリング後にも、図９のようにＹの高周波成分がＣ成分に含まれうる。このとき、ＷＤ１〜ＷＤ４の値は、無視できない値に現われ、これにより、数式１１のようなフィルタリングによってＣ成分の対角方向通過領域を減らす鋭いフィルタリングによってＹの鮮明度を高める。

Ｙの鮮明度を高めるために、ＰＡＬシステムで入力映像信号を対角方向に再度フィルタリングするスキームは、ＮＴＳＣシステムと異なる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、ＰＡＬシステムの色信号位相の対角方向変化を示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示したように、ＰＡＬシステムの色信号位相は、対角方向に互いに反転された位相を有する。中心ピクセルのＣ成分位相が、０または１８０°（図１１Ａの＋Ｕまたは−Ｕ）である時には、図１１Ａのような方向に隣接ラインピクセル間に位相が反転され、中心ピクセルのＣ成分位相が９０または２７０°（図１１Ａの＋Ｖまたは−Ｖ）である時には、図１１Ｂのような方向に隣接ラインピクセル間に位相が反転される。

このようなＰＡＬシステムの特性を利用した、本発明のさらに他の実施形態による映像信号処理装置１２００のブロック図が、図１２に示されている。図１２を参照すれば、映像信号処理装置１２００は、メモリ３１０、加重値決定部１２２０、フィルタ１２３０、合成器１２５０及び減算部３４０を備える。映像信号処理装置１２００の動作は、図３と類似しており、以下、図３と異なる点１２２０,１２３０,１２５０が記述される。

映像信号処理装置１２００は、ＰＡＬシステムに適用されることが望ましい。このとき、加重値決定部１２２０は、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒ以外に、メモリ３１０から入力される複数の水平スキャンラインデータ（例えば、二つのライン間隔を有する５個ラインデータ）を利用して第３加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒ及び第４加重値係数Ｗ１，Ｗ２をさらに生成する。ここで、第３加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒは、数式８の前記第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒの計算方法と同じ方法で計算され、このとき、参照されるピクセルデータのみが異なる。

フィルタ１２３０は、第１ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３１及び第２ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３２を備える。第１ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３１は、図３の２Ｄ−ＢＰＦ ３３０の動作と同じである。すなわち、第１ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３１は、第１加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒの組合わせで構成された水平／垂直係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）による数式３の回線演算を行って第１Ｃ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）を生成する。第２ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３２には、第３加重値係数Ｗｕ，Ｗｄ，Ｗｌ，Ｗｒの組合わせによって水平／対角方向の加重値係数で構成された水平／対角係数マスクが利用される。ここで、利用される水平／対角係数マスクｈｈｄ（ｉ,ｊ）は、数式１３及び数式１４の通りである。

数式１３及び数式１４に使われる第３加重値係数Ｗｕ、Ｗｄ、Ｗｌ、Ｗｒは、水平／対角方向へのピクセルデータが参照されて数式８の計算方法に決定することができる。言い換えれば、数式１３及び数式１４で、０でない元素に対応するピクセルデータが参照され、Ｗｕ、Ｗｄ、Ｗｌ、Ｗｒが決定されうる。このとき、数式８のように５個のピクセルデータを利用する場合に、中心ピクセル及び４個の左右ピクセルデータを含む５個のピクセルデータが参照されてＷｌ、Ｗｒが決定され、中心ピクセル及び数式１３及び数式１４で０でない対角方向元素に対応する対角方向の４個のピクセルデータを含む５個のピクセルデータが参照されてＷｕ、Ｗｄが決定されうる。結局、ここで、Ｗｕは、中心（ｉ,ｊ）ピクセルに対して、対角方向及び対角の上方向への相関性に比例するように決定され、Ｗｄは、対角方向及び対角の下方向への相関性に比例するように決定されるということが分かる。また、Ｗｌは、水平方向及び左方向への相関性に比例するように決定され、Ｗｒは、水平方向及び右方向への相関性に比例するように決定されるということが分かる。

一方、中心ピクセルのＣ成分位相が０または１８０°であるか、または９０°または２７０°であるかによって、数式１３または数式１４の水平／対角係数マスクが利用される。例えば、図１１Ａのように、中心ピクセルのＣ成分位相が０または１８０°であれば、数式１３の水平／対角係数マスクが利用される。図１１Ｂのように、中心ピクセルのＣ成分位相が９０°または２７０°であれば、数式１４の水平／対角係数マスクが利用される。このとき、数式１３または数式１４に対応するデータウィンドウは、入力映像信号の隣接する３個の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、水平／対角方向に当該中心ピクセルのような位相及び反転位相のデータであるということが分かる。

これにより、第２ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３２は、数式１３または数式１４の水平／対角係数マスクｈｈｄ（ｉ,ｊ）、及びメモリ３１０に保存された当該データウィンドウＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）に対して、数式１５の回線演算を行って、その結果を第２Ｃ信号Ｃｈｄ（ｉ,ｊ）として生成する。

合成器１２５０は、第１ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３１で生成される第１Ｃ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）及び第２ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３２で生成される第２Ｃ信号Ｃｈｄ（ｉ,ｊ）を合成して入力映像信号のＣ信号を生成する。合成器１２５０は、数式１６のように、第４加重値係数Ｗ１，Ｗ２によって第１Ｃ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）と第２Ｃ信号Ｃｈｄ（ｉ,ｊ）とを合成する。

数式１６で、Ｗ１は、中心ピクセルに対して対角方向への相関性に反比例する係数である。Ｗ２は、中心ピクセルに対して垂直方向への相関性に反比例する係数である。数式８及び数式９に利用された係数を利用して、Ｗ１及びＷ２を表わすとき、Ｗ１＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）及びＷ２＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）と表わせる。ここで、Ａは、対角方向の変化率を代表し、数式８に利用されたＤｉｆｖを対角方向に求めた値で表わせる。Ｂは、垂直方向の変化率を代表し、数式８に利用されたＤｉｆｖに比例する値で表わせる。

数式１６によって、垂直方向の変化率が対角方向の変化率より相対的に低ければ、垂直／水平係数マスクｈｈｖ（ｉ,ｊ）による第１Ｃ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）に相対的に大きい加重値が加えられる。逆に、対角方向の変化率が垂直方向の変化率より相対的に低ければ、垂直／対角係数マスクｈｈｄ（ｉ,ｊ）による第２Ｃ信号Ｃｈｄ（ｉ,ｊ）に加重値がさらに加えられるということが分かる。これと共に、前記第１ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３１及び第２ ２Ｄ−ＢＰＦ １２３２フィルタの結果として生成される第１Ｃ信号Ｃｈｖ（ｉ,ｊ）及び第２Ｃ信号Ｃｈｄ（ｉ,ｊ）は、現在処理される中心（ｉ,ｊ）ピクセルと相関性の高いピクセルのみが利用されて生成されるので、合成器１２５０で最終分離されたＣ信号で発生するアーチファクトが最小化される。

減算部１２５０は、数式１７のように現在処理されるＣＶＢＳ（ｉ,ｊ）信号で、合成器１２５０で生成されたＣ信号を減算してＹ信号を出力する。

前述したように、本発明の実施形態による映像信号処理装置３００，１０００，１２００では、適応的２Ｄ−ＢＰＦ ３３０，１０３０，１２３０が映像の局部的な特性によってエッジ方向が垂直／水平に一定している場合に、ＣＯＭＢフィルタリング／１Ｄ−ＢＰＦフィルタリングによってＹ／Ｃ分離を行い、そうでない一般的な場合には、２Ｄ−ＢＰＦフィルタリングを行い、このようなフィルタリングの組合わせは、不連続的に選択されず、映像の局部的な特性によって適応的な連続的形態に変わる。

以上のように、図面及び明細書で最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは、単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。

本発明は、ＴＶ受信機及びＶＣＲなどの関連の技術分野に適用可能である。

従来の映像信号処理装置のブロック図を示す一例である。 従来の映像信号処理装置のブロック図を示す他の例である。 本発明の一実施形態による映像信号処理装置のブロック図である。 ＮＴＳＣシステムの色信号位相を示す図である。 ＰＡＬシステムの色信号位相を示す図である。 ピクセルの垂直方向変化を説明するための図である。 ピクセルの水平方向の変化を説明するための図である。 エッジ方向が垂直に一定している場合のフィルタリングを説明するための図である。 エッジ方向が水平に一定している場合のフィルタリングを説明するための図である。 一般的な場合のフィルタリングを説明するための図面である。 映像信号のＣ成分及びＹ成分を説明するスペクトル特性を示す図面である。 本発明の他の実施形態による映像信号処理装置のブロック図である。 ＰＡＬシステムの色信号位相の対角方向の変化を示す図である。 ＰＡＬシステムの色信号位相の対角方向の変化を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態による映像信号処理装置のブロック図である。

符号の説明

３００ 映像信号処理装置
３１０ メモリ
３１１，３１２，３１３，３１４ 保存ユニット
３２０ 加重値決定部
３３０ ２Ｄ ＢＰＦ
３４０ 減算部

Claims (6)

1. 入力映像信号の複数の水平スキャンラインに該当するデジタルデータを保存するメモリと、
   前記デジタルデータを利用して複数の第１加重値係数を生成する加重値決定部と、
   前記複数の第１加重値係数を基盤に構成された水平／垂直係数マスク及び前記デジタルデータの当該データウィンドウを畳み込み演算した結果である前記入力映像信号のＣ信号を生成して第１Ｃ信号として出力するフィルタと、を備えて、
   前記フィルタは、
   前記入力映像信号の隣接する複数の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、中心ピクセル及びＣ成分位相が反転された垂直及び水平方向のデータと、中心ピクセル及びＣ成分位相が同じである対角方向のデータとを含む前記係数マスクに対応するデータウィンドウを利用し、
   前記複数の第１加重値係数は、
   前記中心ピクセルに対して、垂直方向及び上方向への相関性に比例する第１係数、垂直方向及び下方向への相関性に比例する第２係数、水平方向及び左方向への相関性に比例する第３係数、及び水平方向及び右方向への相関性に比例する第４係数を含むことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 入力映像信号の複数の水平スキャンラインに該当するデジタルデータを保存するメモリと、
   前記デジタルデータを利用して複数の第１加重値係数を生成する加重値決定部と、
   前記複数の第１加重値係数を基盤に構成された水平／垂直係数マスク及び前記デジタルデータの当該データウィンドウを畳み込み演算した結果である前記入力映像信号のＣ信号を生成して第１Ｃ信号として出力するフィルタと、を備えて、
   前記フィルタは、
   前記入力映像信号の二つの水平スキャンラインの間隔を有する複数の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、中心ピクセル及びＣ成分位相が反転された垂直及び水平方向のデータと、中心ピクセル及びＣ成分位相が同じである対角方向のデータとを含む前記係数マスクに対応するデータウィンドウを利用し、
   前記複数の第１加重値係数は、
   前記中心ピクセルに対して、垂直方向及び上方向への相関性に比例する第１係数、垂直方向及び下方向への相関性に比例する第２係数、水平方向及び左方向への相関性に比例する第３係数、及び水平方向及び右方向への相関性に比例する第４係数を含むことを特徴とする映像信号処理装置。
3. 前記加重値決定部は、
   前記デジタルデータを利用して複数の第２加重値係数をさらに生成し、
   前記フィルタは、
   前記第１Ｃ信号及び前記複数の第２加重値係数を基盤に構成された対角係数マスクを畳み込み演算して、その結果を前記入力映像信号の分離されたＣ信号として出力し、
   前記複数の第２加重値係数は、
   中心ピクセルの４つの対角方向のうち、第１方向への相関性に比例する第１係数、第２方向への相関性に比例する第２係数、第３方向への相関性に比例する第３係数、及び第４方向への相関性に比例する第４係数を含む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. 前記加重値決定部は、
   前記デジタルデータを利用して複数の第２加重値係数および複数の第３加重値係数をさらに生成し、
   前記フィルタは、
   前記複数の第２加重値係数を基盤に構成された水平／対角係数マスク及び前記デジタルデータの当該データウィンドウを畳み込み演算して、第２Ｃ信号をさらに生成し、
   前記映像信号処理装置は、
   前記複数の第３加重値係数によって前記第１Ｃ信号及び前記第２Ｃ信号を合成して、その結果を前記入力映像信号の分離されたＣ信号として生成する合成器をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理装置。
5. 前記フィルタは、
   中心ピクセルのＣ成分位相が０または１８０°であるか、そうでなければ９０または２７０°であるかによって、前記入力映像信号の隣接する複数の水平スキャンラインのデジタルデータのうち、水平／対角方向に当該中心ピクセルと同じ位相及び反転位相のデータを含む前記水平／対角係数マスクに対応するデータウィンドウを利用することを特徴とする請求項４に記載の映像信号処理装置。
6. 前記複数の第２加重値係数は、
   前記中心ピクセルに対して、対角方向及び対角の上方向への相関性に比例する第１係数、対角方向及び対角の下方向への相関性に比例する第２係数、水平方向及び左方向への相関性に比例する第３係数、及び水平方向及び右方向への相関性に比例する第４係数を含むことを特徴とする請求項４に記載の映像信号処理装置。

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