JPH01138874A - カラーテレビジョン信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はカラーテレビジョン（以下ＴＶと略称）信号の
伝送方法、更に詳しく言えば、広帯域のＴＶ信号を限ら
れた帯域の伝送媒体を介して伝送（記録等を含む広義の
伝送）し、精細な画像を再生するためのＴＶ信号の伝送
方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来のＴＶ信号の帯域は、それぞれ規格で帯域が限られ
ており、解像度に限りがあった。また、どうしても解像
度を上げたい場合には、規格の帯域制限をはずし、ＮＴ
ＳＣテレビジョン方式では４　、２　Ｍ　Ｈｚの代りに
、たとえば６　、０　Ｍ　Ｈｚで伝送する等の対策が必
要であった。

このため、逆に規格の範囲内のＴＶ信号では解像度の向
上が困難であるなどの問題があった。

〔発明の口約〕

本発明の目的は、既存のＴＶ受像機でも、直接そのまま
受像することができ、（すなわち現行規格との両立性を
保ちながら）、高精細なＴＶ信号を伝送する方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するため、ＴＶ信号において時
間方向−垂直方向の画周波数領域で考えたときの周波数
のすき間に高域輝度信号成分等を移して伝送し、受信側
でこれを引出してもとの高域輝度信号にもどし高精細Ｔ
Ｖ信号を再現することを特徴とする特 〔発明の実施例〕 まず、ＮＴＳＣ信号の場合について・の本発明の詳細な
説明する。第１図は、ＴＶ信号のフィールドと走査線の
関係を模式的に示したものである。

これを左方（ｙ−を平面に垂直な方向）から見ると、フ
ィールドと走査線の関係は第２図のようになる。図中、
丸印は走査線を表わす。

ＮＴＳＣカラーテレビジ目ン方式では、周知のように色
信号を１色副搬送波を色差信号で変調することにより構
成する。第２図にψ、（Ｐ＋πと示したのはこの色副搬
送波の位相関係を示したものである。これを時間を方向
の周波数ｆ（時間周波数と呼ぶ）と、垂直ｙ方向の周波
数賃（垂直周波数と呼ぶ）で示すと第３図のようになる
。なお、原点に点対称であるので、２つの章限を示せば
充分である。

まず、周波数ｆｓは周知の如くインタレース走査に基く
時空間周波数を示す。また１周波数ｆｓｃはＮＴＳＣ信
号の色搬送波周波に対応する時空間周波数である。また
、輝度信号は、周波数の原点、ｆ　Ｓ、　ｆｓ’　、　
ｆｓ’ならびにｆｓＪｌｆのまわりに側帯波として存在
する。色信号は周波数ｆｓｃ＊ｆ　ｓｃ’のまわりに側
帯波として存在する。なおこれらの輝度信号の基底帯域
信号と側波帯信号は相互に重なり、画質妨害となること
があるので、あらかじめ帯域制限をしておくことが望ま
しい。ただし、これについては既にいくつかの技術が知
られているので、説明は省く。

以上の説明で、垂直・時間周波数成分が空いている帯域
は図中ｆｙ、　ｆｙ’　と示したところである。

即ち、時間周波数ｆと、垂直周波数νの２次元で表わさ
れる時空間周波数領域を直交する時間周波数軸ｆと垂直
周波数軸νとで４象限に分けると。

搬送色信号は、第２象限と第４象限の副搬送波ｆｓｃｗ
　ｆｓｃ’の近くに分布し、第１象限と第３象限は空い
ている（あるいはあまり有効に利用されていない）。

従って、本発明は、既存のカラーＴＶ信号の時間・垂直
周波数領域において、既存のカラーＴＶ信号の色信号、
輝度信号の他の情報、例えば、従来は伝送できなかった
輝度信号の水平高域信号成分を周波数変換して、上述の
第１象限、第３象限にある周波数ｆｙ、　ｆｖ’で示す
ような領域、すなわち搬送色信号の周波数領域と共役な
周波数領域に挿入し、周波数多重化して、新しいカラー
ＴＶ信号を構成するようにしたものである。

第４図は、本発明のＴＶ信号発生方法の一実施例におけ
る輝度信号の高域成分ＹＨの周波数変換を説明するため
の説明図である。

ＮＴＳＣ方式によるカラーＴＶ信号では、輝度信号は０
〜４　、２　Ｍ　Ｈｚである。従って精細な画像情報を
伝送するため、４．２〜６．２ＭＨｚの輝度信号の高域
成分ＹＨを周波数シフトして、たとえば２　、２　Ｍ　
Ｈｚ　〜４　、２　Ｍ　Ｈｚに移す。このようにして周
波数多重化したＴＶ信号を４　、２　Ｍ　Ｈｚの帯域で
伝送し、受像機では上述の逆の操作によって輝度信号の
高域成分Ｙ）ｌを再生する。

第５図は本発明によるカラーテレビジョン信号発生方法
を実施したカラーテレビジョン信号の通信システムの全
体的構成の一実施例を示す。

同図において、ｐ、、　Ｂ、ｃはそれぞれ、カラーテレ
ビジョン信号の発生部、伝送（記録を含む広義の伝送）
媒体および受信部を示す。なお、説明の簡明のため、本
発明と直接関係する映像信号部のみについて示し、音声
信号、同期信号については既存のＴＶ方式と同じである
ので説明は省く。

発生部Ａは輝度信号Ｙ２色色差分Ｉ、Ｑをいわゆる周知
のカラーエンコーダ１に加えてほぼ標準のＮＴＳＣ信号
を得るとともに、この輝度信号を高域濾波器２に加えて
、この高域輝度信号ＹＨを得る。そしてこれを周波数偏
移回路３で周波数を移す。この回路については後述する
。なおこのとき、第３図からもわかるように高域輝度信
号Ｙ１１の垂直方向２時間方向の周波数帯域幅は公知の
方法により帯域制限しておく方が漏話が少なくなり、望
ましい。

カラーエンコーダ１の出力ならびに周波数偏移回路３の
出力を加算器４で加算して、拡張されたＮＴＳＣ信号（
イクステンデッド・デフィニツション　Ｅｘｔｅｎｄｅ
ｄ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ＮＴ　Ｓ　Ｃ信号と称す）
を得る。この拡張されたＮＴＳＣ信号は送信器で伝送に
適した形に変調される。

伝送部Ｂは通常、電波を伝送する空間であるが、空間に
限らず、有線伝送路や記録体でも良い。

受信部Ｃは送信部と逆の操作を行うものであり、後述す
る。

第５図の実施例において、輝度信号Ｙは従来のものに比
べ、高域輝度成分を持つため、解像度の高い再生像を得
ることができる。更に、従来提案されている走査線補間
技術と組合せることによって、更に高画質の再生像を得
ることができる。

次に、本発明の重要な部分である高域輝度信号Ｙ）ｌの
処理の一実施例について述べる。前述した如く、本発明
は時空間周波数領域の空いている領域に高域輝度信号Ｙ
ｏを周波数変換（偏移）して伝送するものであり、その
一実施例として、第３図に示したように、色信号は第２
象限、第４象限で、また高域輝度信号ＹＨは第１象限、
第３象限で送っている。すなわち、前者の色信号は第２
図で示したような位相の副搬送波で、後者の高域輝度信
号は第６図に示したような位相の副搬送波で送っている
。

更に詳しく言えば、色信号は規格により第２図のような
位相関係を持つ副搬送波、すなわち、走査線（ライン周
期）毎に位相が反転し、現走査線の搬送波の位相と同一
位相を有する前フィールドの走査線は上記現走査線の下
側（走査線数にしてＮＴＳＣ方式の場合２６２Ｈ前）の
走査線となるような副搬送波で変調されている。これに
対し、本発明になる高域輝度信号は第６図に示すような
位相関係を持つ副搬送波、すなわち走査線毎に位相が反
転し、現走査線の搬送波の位相と同一位相を有する前フ
ィールドの走査線は上記現走査線の上側（ＮＴＳＣ方式
の場合２６３Ｈ前）の走査線となるような副搬送波で変
調されている。

まず、発生部における周波数シフトの一実施例について
述べる。よく知られているように、周波数ｆｉの信号に
周波数ｆ０の信号を乗算（変調）すれば周波数ｆ１±ｆ
０の信号が得られる。そして帯域通過フィルタによりた
とえば周波数ｆｔ　　ｆ、の下側波帯の信号を得ること
ができる。そこで、ｆｏの一つの方法として第８図に示
すようにｆ、＝ｆｓｃ／２＝３．５８／２　［ＭＨｚ］
″Ｆ　１　、８　Ｍ　Ｈｚの信号で、広帯域４．０〜６
　、　ＯＭ　Ｈｚの信号を乗算すれば、２．２〜４　、
２　Ｍ　Ｈｚに周波数シフトすることができる。なお、
ｆ　ｔ　＜　ｆ−のときにはシフトされた周波数の上下
関係は逆転する。

周波数ｆ。の信号（副搬送波）を得る一つの方法として
はたとえば色副搬送波ｆｓｃと関係する周波数を採用す
る方法がある。たとえばこれを１７２に分周したもので
ある。ただし、その位相は各走査線で前記の関係になる
ようにし、かつ送受で合わせておく必要がある。また、
走査線の終りで、位相にオフセットが生ずるが、あくま
で第６図の条件を満足するように走査線の始まりでリセ
ットしておくことは当然である。さて、色副搬送波ｆｓ
ｃは周知のように送受で合っている。分周する場合には
、第９図に示すように４つの不確定性が生じうる。すな
わち、実線で示す周波数ｆｓｃに示してｆｓｃ／２は点
線で示すように４通りありうる。

このうちのいずれであるかは、たとえば信号の一部たと
えば垂直同期部分などにこのｆｓｃ／２の信号をある期
間バースト的に直接挿入することで受信部で容易に識別
できる。また、この信号がなければ１通常のＮＴＳＣ信
号であることも識別できる。

具体的には、たとえば内部の信号処理を色副搬送波ｆｓ
ｃの４倍、すなわち周波数４ｆｓｃのクロック信号で行
なうとすれば、第９図に例示する如きパルスが発生する
が、このうちのどの相のパルスを採用するかと指示する
のみである。従って上記のようなｆｓｃ／２の信号を直
接挿入する方法のほか、ディジタル符号で挿入するなど
各種の方法がある。

次に、受信部において色信号成分と高域輝度信号Ｙ）Ｉ
成分をそれぞれこの信号成分から分離する方法の実施例
を述べる。

第７図はこのための受信回路（第５図のＣの部分）の−
例である。これを行なうには、まずフレームメモリ１６
によりタレーム毎に変化する成分をとり出す、これは高
域輝度信号ＹＨと色信号Ｃを含む。これを帯域通過フィ
ルタ１１．に通し２．２〜４．２ＭＨｚ成分を抽出する
。これを２６２Ｈ遅延素子１２．ＬＨ遅延素子１３（こ
こにＨは水平走査周期）を通過させ信号を遅延させる。

これを、図示する如く差回路１４．１５に導く。

差回路１４では２６２Ｈ遅延の信号との差を求める。一
方第２図、第６図かられかるように、２６２Ｈ差のある
２つの色信号Ｃについては同相。

輝度信号成分ＹＨについては逆相になっているため、Ｙ
Ｈ酸成分みが取出せる。同様に２６３Ｈ差のある２つの
信号の差を得る差回路１５からは色信号成分Ｃのみが取
出せる。色信号については通常の通り同期検波回路１７
で復調を行ない、２つの色差信号成分工信号、Ｑ信号を
取出せばよい。

また、輝度信号成分Ｙ）ｌについては前記の逆の過程に
より周波数シフト回路１８によりもとの４．２〜６．２
ＭＨｚ　（第１の実施例では４．０〜６　、０　Ｍ　Ｈ
ｚ　）に周波数シフトして、輝度信号と加算回路１９で
加算すればよい。

すなわち、前述の方法によりｆｏを抽出し、これを周波
数シフト回路１８において乗じて（ｆｓ　　ｆ、）＋ｆ
、の成分を得ることにより、シフトしてもとに戻した周
波数ｆ１の成分を得ることができる。

本発明において問題と考えられるのは、高域輝度信号成
分による画質妨害であるが、これについては次のように
考えられる。

（ｉ）前述の如くして得られた成分をもとの成分から差
引くことにより妨害を避けることができる。

（ｉｔ）既存の受像機などで差引かない場合には、その
妨害は色信号を重畳したことによる白黒ＴＶ受像機への
妨害と同程度と考えられる。

すなわち、フレーム毎に反転しており、視覚的に与える
影響は小さいと考えられる。

本発明には実施例に示した方法のほか多くの変形例が考
えられる。以下列記する。

（ｉ）本発明の実施例では、ＮＴＳＣ信号系にっいて説
明したが、ＰＡＬ系の場合には第１０図のようになって
おリジェイ・オウ・ドレウエリイ　（Ｊ、Ｏ，Ｄｒｅｗ
ｅｒｙ）ザ９フィルタリング・オブ・ルミナンス・アン
ド・クロミナンス・シグナルス・トウ・アポイド・クロ
スカラー・イン・ア・ピーニーエル・カラーシステム（
Ｔｈｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｌｕｍｉｎａｎｃ
ｅ　ａｎｄＣｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ　ｓｉｇｎａｌｓ　
ｔｏ　ａｖｏｉｄｓ　ｃｒｏｓｓ−ｃｏｌｕｒ　ｉｎ　
ａ　Ｐ　Ａ　Ｌ　ｃｏｌｏｕｒ　ｓｙｓｔｅｍ）ビービ
ーシー・エンジニアリング Ｂ　Ｂ　ＣＥ　ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　（ｓａｐｔ、　
１９７６　））、同様に３次元的（すなわち、時間周波
数領域。

垂直周波数領域および水平周波数領域）な隙間に２個の
信号（高域輝度信号など）を挿入することが可能である
。

さらに、一般に隙間を２ケ所設けたことにより、たとえ
ばＰＡＬ方式の場合ＹＨに５．５〜８　ＭＨｚ　、　Ｙ
Ｈ’に８〜１０　、５　Ｍ　Ｈｚを挿入することなども
可能となる。

（ｉｉ）インタレース走査の不完全さを除き垂直方向に
も高解像度を得る手法として、受信部で走査線をたとえ
ば２倍化し、併せてインタレースを順次走査に変換する
手法、適当な内挿により走査線数を増加させる方法、等
と組合せて、本手法を採用することも当然自由である。

また、さらに送像側で順次走査により原画像信号を得て
、適当な時間・垂直周波数のフィルタリングと２ｉ１の
間抜きによりインタレース走査信号とする手法（たとえ
ばケイ・ルーカス（Ｋ、Ｌｕｃａｓ）　、　　”スタン
ダード・ホウ・ブロードカスティング・サテライト拳サ
ービス（５ｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　Ｂｒｏａｄｃａ
ｓｔｉｎｇＳａｔａｌｌｉｔｅ　５ｅｒｖｉｃｅｓ）　
”　、アイ・ビ・工・テクニカル・レビュー　（Ｉ　Ｂ
　Ａ　　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ）　、　Ｎｏ
、　１８　、昭５７年３月）と組合せることも設計者の
自由である。

（ｉｉｉ）第７図に示した高域輝度信号ならびに色信号
を分離する回路はあくまで一例である。この回路の出力
を必要に応じてさらに次の回路に通することも可能であ
る。すなわち、フレ・−ム間で位相が逆転していること
を利用して、フレーム間の差を得るフィルタに通したり
、あるいは同一フィールドの走査線間で位相が逆転して
いることを利用して走査線間の差を得るフィルタに通す
ことも特性改善に役立つ。

（ｔｖ）前述のように、色差信号や高域輝度信号につい
ては、垂直方向周波数や時間方向周波数をあらかじめ帯
域制限しておく方が望ましい。

垂直方向の周波数を制限するには公知の方法、すなわち
、たとえば水平周期遅延線を用いて出力を加算する等の
方法がある。時間方向についてもこれをフレーム遅延素
子に置換えるだけで全く同じである。また、輝度信号に
ついては、色信号等が重畳される２、２〜４．２ＭＨｚ
については、ｆ＝１５Ｈｚ、 ν＝１３１走査線に相当する帯域の近傍の成分を除去し
ておくことが望ましい。

（・Ｖ）色信号や高域輝度信号の重畳される周波数帯域
では、あらかじめベースバンドの輝度信号成分を除去し
ておくことが望ましい。

（ｖｉ）色信号や高輝度信号を取出すフィルタの構□　
成については第７図に例を示した。しかしこれに限らず
各種の方法がありうる。

回路構成と伝達関数による表現の関係を明らかにする目
的のため、第７図の構成を含めて下記に示す、ここでは
高域輝度信号についてのみ記す。

−（１−Ｚ’−””）（ＢＰＦ） −（１−Ｚ−１”）　（Ｂ　Ｐ　Ｆ）　（−１＋　２　
Ｚ−Ｌ−Ｚ−２し）／４・（１−Ｚ−”ｚＨ）　（ＢＰ
Ｆ）　（１−Ｚ−””）・・・・・・・・（第７図の場
合） −（１−Ｚ−”３Ｈ）　（ＢＰＦ）　（１−Ｚ−ｓ２ｓ
”）あるいはこれらの組合せ。

色信号の場合には、２６２Ｈと２６３Ｈとを入替えれば
同様に構成できる。

なお、利得については、エンハンサ−の機能を含め適宜
法めればよい。

（ｖｉｔ）フィールド間の和あるいは差のフィルタはデ
ィジタルフィルタの構成からよく知られているように例
えば下記のようにすればさらに特性が向上する。すなわ
ち、１−　ｚ−””のかわりに−１＋２Ｚ−””−Ｚ−
””Ｈとする。

また、信号が２つ以上の経路を通る場合。

遅延時間を極力そろえるもの通常の技術でよく行なわれ
るところである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３次元的にみた周波数のすきまに、高
解像度情報を挿入することにより、現在のテレビジョン
信号の規格の範囲内で高解像度の画像情報を伝送しうる
という効果がある。

すなわち、４　、２　Ｍ　Ｈｚの信号帯域の内に６　Ｍ
　Ｈｚの高域輝度信号を挿入することにより。

現在の伝送機器などを変更することなく高精細なテレビ
ジョン映像信号を伝送することが可能となる。

さらに、送信側ならびに受信側、あるいは受信側で、走
査線を２倍にある技術あるいは順次走査にする技術（い
わゆるインブルーブト・ティー・ビ（Ｉ　ｍｐｒｏｖｅ
ｄ　Ｔ　Ｖ　）などと組合せることにより、水平方向、
垂直方向に解像度を増加することにより、両立性を保っ
たまま高精細テレビジョン画像を表示することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＶ信号の一般的概念を示す説明図、第２図は
時間−垂直領域における色副搬送波の位相を示す一般的
な説明図、第３図はこの時空間周波数と、本発明の一実
施例である高域輝度信号成分の配置を示す説明図、第４
図は、本発明の一実施例における周波数のシフトを示す
周波数成分分布図、第５図は本発明のテレビジョン信号
処理方法を実施する一実施例を示すブロック構成図、第
６図は本発明の一実施例における高域信号の位相関係を
示す説明図、第７図は、重畳された色信号、高域輝度信
号成分を取出すフィルタの構成の一実施例を示すブロッ
ク図、第８図は一実施例における周波数シフトの周波数
関係を示す周波数成分分布図、第９図は副搬送波ｆｓｃ
と周波数シフトのための周波数ｆ０の信号との関係を示
す説明図、第１０図は本発明をＰＡＬに適用した場合の
周波数配置図である。 １、・・カラーエンコーダ、３・・・周波数シフト回路
。 １２・・・フィールド（２６２Ｈ）遅延素子。 −＼ “ｍＡ　Ｇ！−ｔ：　／Ｊ、Ｊｌ＋”°）第　　ｌＩ２
１ χ　　３　　図 ｆ　４　　図 ｓ 第５１２１ ／　　　　Ａ 五　　　　　　〃ラー　　　　　　　　　　　　４６′
ｃＬ　　　　　　　　　工〉コーグ ヂル　　　　　　　　　　　　　８ 胃４ ’　　　　ｆｉ　　θ ■−−−−］Ｙニー γに図 第７目 ノＪ″／７ 不　８　図 第　７　　図 ４伺 ／＼′１仁人 ）ら　ノθ　凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高精細情報を含むカラーテレビジョン信号を受信する第
   １の受像機と、高精細情報を含まないカラーテレビジョ
   ン信号を受信する第２の受像機とがそれぞれ同一場面の
   画像を再生できるように、カラーテレビジョン信号に上
   記高精細情報を受信側で分離可能に多重化して伝送する
   カラーテレビジョン信号伝送方法。