JPH01500793A - テレビジョンに関する改良 - 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】 テレビジョンに関する改良 本発明は、地上放送用に現在用いられる如きＰＡＬ、ＮＴＳＣおよびＳＥＣＡＭ 放送テレビジョン信号からなる形式の信号およびＭＡＣ提唱に基く信号を意味す る従来のテレビジョン信号、およびかかる信号のための送信機および受信機にお ける改善に関する。

現在使用されている従来のテレビジョン信号からの根本的な転換を含む衛星通信 放送システムおよび高品位テレビジョン方式に対する可能な新しい標準について 過去数年にわたって多くの論議が行なわれてきた。このような論議の過程におい て、受信機における信号処理を助けて受信機の陰極線管（ＣＲＴ）上により高品 質の表示画像を生じるるため、ディジタル的な補助情報を用いることを提起して きた。

しかし、近い将来では受信機の大半が従来の地上のりＨＦ送信を受信し続けよう とすること、また従来のテレビジョン信号の表示品質における改善が実際の価値 を持つであろうことを理解している。

本発明は、参照すべき請求の範囲に記載されている。

本発明は、例示としてＰＡＬ方式に関して記述することになろう。本発明によれ ば、フィールドの帰線消去期間中に、各々が送出される画像の関連する各部分に おいて動きが生じたかどうか等の画像に基〈情報を表わす複数のビット即ち多重 ビット・ワードからなる別のデータが送出される。即ち１画像は概念的に例えば 高さで５乃至１０ライン、巾で５乃至２０ビクセルのブロックに分割され、これ らのブロックはダイヤモンド形状を呈することが望ましい。送出機側では、各ブ ロックに関してこわが動きの情報あるいは実質的な静止情報を含むかどうかの判 定がなされる。もし動きがあるならば、１つ以上の予め定めた運動ベクトル（振 幅と方向の組合せ）の１つを以て運動する旨コード化することが可能である。

個々の画像領域の大きさは、垂直方向の帰線消去期間の容量に依存する選択の問 題であるが、通常は１つの画像におけるこのような領域は優にｉ　、ｏｏｏを越 えることになろう。

前記情報は、主として表示される画像の品質を改善するために受信機において使 用され得る。２つの事例について考察する。

第１に、この情報は、混色および混輝度効果を低減させるために用いることがで きる。これは、画像の静止領域における画像の遅れ復号処理と、動きのある領域 におけるライン遅れ復号への切換え処理を用いることによフて達成される。この ため、画像の静止領域は、全部で５．５ＭＨｚのノツチのない解像度を持つが、 動きのある領域の解像度は　３　、５　Ｍ　Ｈｚまで下落しょう（今日の受像機 の典型）。定義された運動ベクトルの１つを持つ運動が生じるものとすれば、画 像は静止しているかのように処理することができるが、２つのフィールドの比較 においては運動ベクトルに対し然るべき斜酌が行なわれる。ベクトルの完全な定 義は、フィールドの帰線消去期間においても送出することができる。画像は、多 数の大きな領域および異なる領域に対して用いられる異なるベクトルに分割する ことができ、９つのこのような領域が３ｘ３アレイとして用いられる。

第２の可能性は運動情報を用いて、アップ・コンバージョン表示を助ける、即ち 　６２５木のラインのインターレースされた信号を更に高いライン標準に改善す ることである。

この方法は、垂直方向の帰線消去期間においてその時送出される同期情報の多く を損なうことになる。

しかし、はとんどの最近の受像機は、送出されたフィールド同期信号および帰線 消去信号にはほとんど依存しない。集積回路（ＩＣ）がライン同期信号をカウン トして、フィールドのフライバックの開始を決定し、表示用ＣＲＴに対して固定 された帰線消去レベルを加える。このように生成されたフィールド・フライバッ ク信号は、受信されたフィールド同期情報と比較され、これら信号が大幅にエラ ー状態（例えば、非同期カット後に生じ得る如き）にあるだけで、フィールドの 時間軸がリセットされる。このため、その時のフィールド同期間隔の輻快度はそ の大部分がもはや要求されない。

フィールド帰線消去期間の使用は、無論テレテキストの目的のため公知である。

しかし、テレテキストにおいて用いられるデータ転送速度は非常に低く（データ の各ライン当り１６にビット／秒に過ぎない）、対応する領域単位に受像機側で の信号処理をＨＪｔＮするためにフィールド帰線消去期間におけるデータ項目を 使用することは、これまで考えられたことがなかった。

本発明の望ましい実施例については、図面に関して更に詳細に以下に記述する。

（図面の簡単な説明〕 第１図は、偶数および奇数のフィールドの開始時におけるその時のフィールド同 期パルスを示す波形図、 第２図は、ディジタル補助情報のための自由時間への本発明による１つの考えら れる修正を示す相当波形図、 第３図は、受像機において使用される、入力ベクトル情報からの運動閾値信号を 用いる運動適合デコーダを示すブロック回路図、 第４図は、位相シフタを用いて運動補償寄与度の副搬送波の位相関係を保存する 運動補償を示すブロック回路図、 第５図は、静止画像に対する画像に基くフィルタを用いる運動補償デコーダと動 きのある領域に対する運動補償画像遅延フィルタが後置されるラインに基くデコ ーダとを示すブロック回路図、および第６図は、本発明を盛り込んだ受像機にお いて使用されるディジタル的に補助されたアップコンバータのブロック回路図で ある。

第１図は、ＰＡＬ方式Ｉの信号の構成における、偶数および奇数のフィールド、 即ちフィールド１および２の間のフィールド同期信号の内容を示している。

ノイズおよびインパルス干渉に対する不感性を与えるため、またライン同期パル スから見分けられるようにするため、５つの巾の広いパルスを用いてフィールド ・フラバックの開始を識別する。これらパルスの手前には５つの等価パルスがあ り、その目的は、広いパルスの到着に先立ち受像機の同期検出器における奇数お よび偶数フィールド間の信号レベルを等しくすることであり、これら良好なイン ターレース性能を保証することである。フィールド間隔の残りは、帰線消去ライ ン、テレテキスト情報を含むラインおよびテスト信号の挿入により占められる。

フィールド間隔の全持続期間は２５ライン、即ち　１．６ミリ秒である。

第２図は、フィールド同期情報信号が受像機設計の進歩を勘案するため簡素化で きる１つの方法を示している。最近のＩＣのライン・カウント回路はノイズおよ び干渉に対する完全に充分な保護を提供するため。

唯１つの広いパルスが用いられる。同様に、等価パルスが取除かれているが、こ れはインターレースの品質がもはやフィールド・パルスが受取られる品質には依 存しないためである。従って、現在必要とされる５つの代りに、フィールド当り 唯１本のラインしか使用されない。

挿入テスト信号の割付けを減らすことにより更に節減が行なわれる。最近の技術 を利用することにより、その時送出される全てのテスト信号をフィールド当り僅 かに１本のラインに時間多重化することができる。

もし残りのラインの内８本がテレテキスト信号のため使用されるならば、ＤＡＴ Ｖデータの搬送のため使用することができる１６木のスペア・ラインが存在する 。

無論、以後の世代の受像機のみが別の情報を復号するように装備されることにな ろうが、はとんどの現存受像機の同期性能は影響を受けることはないであろう。

もしこれらのラインがテレテキストに対して同じようにフォーマットされたとす れば、総データ容量は　２５６にビット／秒となろう。しかし、容量におけるこ れ以上の拡張は、多重レベルのデータ信号を用いることにより可能となろう。例 えば、４つのレベルの信号の使用により容量を５１２にビット／秒まで２倍にす ることが可能であろう、このような多重レベル信号は、ゴースト現象により生じ る諸問題の故に、今日のテレテキスト用には考えられていない、しかし、ＤＡＴ Ｖ情報の復号に必要な回路を含む将来の受像機は、ゴーストを打消す回路をも含 むことができよう。

ゴーストの打消しを行なう多くの適当な手法が報告されており、更なる利点とし て、これらの方法は受信したＰＡＬ信号の品質を改善することにもなろう。

ある手法は較正のため適当な訓練信号の送信を必要とし、このような訓練信号は 挿入テスト・ラインの間に送出される信号シーケンスに含めることも可能である 。

ディジタル補助データ即ちＤＡＴＶデータと呼ばれる別のディジタル運動情報を 用いて、テレビジョン画像に含まれる運動の種類を示す。例えば、先願の弊国際 特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ８６／　００７９９号において示唆される如き多数の小 さなダイヤモンド形のブロックに画像を分割することも可能である。もしこれら のブロックが高さが１２本のライン、巾が１２サンプルであるとすれば、合計５ ６７５ブロツクが１つのテレビジョン画像に存在することになろう、もしディジ タル補助情報の３ビツトが各ブロック毎に割当てられ、またもし各ブロックが各 対のテレビジョン・フィールド毎に更新されたならば、ディジタル補助データの ため要求されるデータ容量は　４２６にビット／秒より僅かに少ない。

これは、先に概要を述べた４レベルの送信方法によって容易に達成されよう。

各ブロックに割付けられた３ビツトは、８つの異なる運動状態を表現することを 許容することになる。

これらの状態とは、「静止状態」、「ベクトル１による運動」、「ベクトル２に よる運動」、「ベクトル３による運動」１．、ｒベクトル６による運動」および 「ベクトル１乃至６のいずれにもよらない運動」であり得る。ベクトル１乃至６ の値もまた、フィールド当り１回送出されることに°なる。各ベクトルが１対の ８ビツトのディジタル数（１つは速度の水平成分、１つは垂直成分に対する）で 充分に表現されたものとすれば、必要とされる付加容量は僅かに２．４にビット ／秒に過ぎないことになる。

第２の事例として、この送信方法は５つのコード化レベルを賄うように拡張する こともでき、その結果６４０にビット／秒のデータ容量をもたらす。このため、 ブロック当り３ビツトの代りに４ビツトの使用が可能となり、従フて僅かに６つ の運動ベクトルではなく１４のベクトルの使用が可能となる。あるいはまた、各 ブロックに割付けられるビット数は２（僅かに２つの運動ベクトル）に減少させ ることができ、またダイヤモンド形ブロックの大きさは８ラインの高さ×８ライ ンのサンプル巾まで減少させ得るか、さもなければ各ブロックが１つ置きのフィ ールドではなく各フィールド毎に更新させ得る。いずれにしても、運動ベクトル の値は、先願の弊国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ８６／　００７９６号において記 載される如くに測定することが可能となる。

情景の運動内容についてのこのような情報は、今や受像機におけるＰＡＬデコー ダの性能を改善するため使用することができる。ＰＡＬ信号に対する従来のコー ド化装置は、輝度信号を一切フィルタすることなく輝度およびクロミナンスの成 分を１つに組合せる。

従って、２つの信号が同じスペクトル空間を共有するため、デコーダは信号を誤 って解釈し得、混色および混輝度として知られる妨害を生じる結果となる。これ らの妨害は、輝度ノツチの使用によりまたＰＡＬ遅延ラインによってデコーダに おいて低減されるが、静的解像度の損失を招く。

輝度およびクロミナンスの分離の改善は、櫛形フィルタを用いて達成することが でき、混濁効果を減少させると共に更によい解像度を維持する。特に、１画像周 期の遅れ（５０フィールド／秒の標準において４０ミリ秒）に基いて櫛形フィル タを使用することにより、静止画像の実質的に完全な復号が達成でき、完全な解 像度と零の混濁効果をもたらす。しかし、混濁効果が動きのある領域において戻 り、画像の遅れが動きの著しいぼけの原因となる。このような領域においては、 遅れに基くフィルタの如き別の手法を用いることがより優れた性能をもたらす結 果となる。画像の各部分に対し最も適する方法を選択する適応法が試みられたが 、受像機において実際の環境において用いることができる動きを検出する簡単な 方法が信頼性の高い性能を達成するには不充分な精度であることを証明した。

もし複合ＰＡＬ信号がソースにおいて得られる正確なディジタル的にコード化さ れた運動ベクトル情報を保有するならば、これは多数の方法でデコーダの動作を 助けるために使用することができる。最も簡単な形態では、適当に選択された閾 値より高い運動ベクトルを、領域単位でラインに基くデコーダを選択するため使 用することができる。このようなデコーダの主な要素は第３図に示されている。

このデコーダは動きのある領域における画像遅延方法の妨害を回避することにな ろうが、混濁効果のレベルの大きな差が静止領域と運動領域の間に残ることにな る。

第３図の回路においては、ＰＡＬ信号が入力１゜で受取られ、運動ベクトル信号 が入力１２で受取られる。運動ベクトル信号は、送出されるＰＡＬ信号の垂直の 帰線消去期間に送出されて、従来の同期ｆ３号分離装置に基〈回路によって分離 される。ＰＡＬ信号は、補償遅延回路１４を介して減算器１６の非反転入力に対 して加えられ、これが出力１８において輝度信号Ｙを生じる。ＰＡＬ信号はまた 、画像基準櫛形フィルタ２０およびライン基準櫛形フィルタ２２に対して加えら れる。これらフィルタの一方の出力は、帯域フィルタ２４を介して減算器１６の 減算入力に与えられ、また他方のフィルタの出力はＵおよびＶ出力２８および３ ０を生じる復調器２６に与えられる。どのフィルタ出力がフィルタ２４と復調器 ２６のどちらに与えられるかの選択は、切換えスイッチ３２により行なわれる。

これは、入力１２から運動ベクトル信号を受取る閾値検出器３４の出力を受取る 制御入力を有する。

更によい方法は、個々の領域の運動を実際に補償するためデコーダにおける送出 された運動ベクトル情報を使用することであろう。これは、運動ベクトルの水平 および垂直成分に従ってその公称値から各画像の遅れの単位を動的に変化させる ことにより達成される。個々の成分信号について作動する運動補償器においては このような操作は多数のフレームからの寄与量を正確に重合して運動を有効に無 効化するが、個々の寄与度の副搬送波位相の関係を保持する必要の故に、この方 法はＰＡＬ方式コード化信号の場合には不可能である。従フて５１つの方法は、 寄与度を位相の関係が両立し得る最も近い位置へ動かすことであろう。しかし、 これは、結果として生じる位置のやや粗い量子化の故に望ましくない。

このことは、第４図に示されるように、・例え位置が変更されても元の副搬送波 の位相を維持するように寄与度を適当に移相することにより避けることができる 。

位相の補正は、輝度出力において折返しを生じる効果を持ち、また運動が補償さ れたフレームの輝度のデテールの位置における差異によりある程度の混色を生じ ることになる。

このように、第４図においては、ＰＡＬ入力４０はいくつかの画像ストア４２と 接続される。運動ベクトル人力４４は、運動補償兼位相制御装置４６と接続され ている。この装置は、画像ストア４２からの読出しのみでなく、一連の対応する ＰＡＬ位相シフタ４８の動作をも制御し、その出力は乗算兼加算回路５０におい て組合され、この回路は出力５２において輝度信号Ｙを生じて復調器５４に供し 、この復調器はＵ出力５６およびＶ出力５８を提供する。

性能をより改善する更に進歩したシステムは再び、もし運動ベクトルが閾値より 低ければ画像遅れ復号に、ならびにライン基準復号と運動領域に対する運動補償 の組合せに基くことができる。運動の方法は、復調器が後置されるライン基準１ 度／クロミナンス分離器を用いて信号を復号することからなる。このようなデコ ーダは、対角方向の輝度の細部を犠牲にして入力信号の水平方向の全帯域１１】 、を維持することができる。

他の妨害は、垂直方向のクロミナンス遷移部分の混輝度および対角方向の輝度か らの混色として生じることになる。しかし、もしいくつかののフィールドからの 復号された寄与度が運動の補償の後に１つに組合されるならば、残る妨害は更に 抑制されることになろう。このようなシステムの概略は第５図において示される 。

第５図においては、入力６０におけるＰＡＬ信号が１つの復調器６２に対し、ま た１つのライン基準フィルタ兼復調器６４に対して加えられる。各復調器は、Ｙ ＵＶ信号を乗算兼加算回路７０．７２と関連する各画像ストア６６．６８に対し て与える。回路７０．７２の一方の出力はスイッチ７４により選択されて、ＹＵ Ｖ出カフ６を生じる。運動ベクトル入カフ８は、運動補償回路８０を介して画像 ストア６８に対して加えられ、また閾値検出回路８２によりスイッチ７４を制御 する。

運動情報を用いることが可能な第２の方法は、表示のアップコンバージョンを助 けることである。

このようなアップコンバー、ジョンは、６２５木のラインのインターレース・ラ スタの基本構造により生じるアーチファクト（偽像）を除去するために使用され る（　ＢＢＣＲｅ５ｅａｒｃｈｒｌｅｐａｒｔａ＋ｅｎｔ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｎｏ 、１９８３／８゜Ｒｏｂｅｒｔｓ　Ａ、参照）、これまでの研究では、このアッ プコンバージョンの理想的な性能を達成するためには、運動適合法において実施 されなければならないことが判った。不都合にも、別の情報が得られなければ受 像機において運動の信頼性の高い検出を保証することは非常に難しい（ＢＢＣＲ ｅ５ｅａｒｃｈＤｅｐａｒｔｎ＋ｅｎＬ　ＲｅｐｏｒｔＮｏ、＋９８５１５．　 Ｒｏｂｅｒｔｓ　Ａ、参照）、このような付加的な情報は、ディジタル補助デー タによって提供することができる。

第６図は、入力するＤＡＴＶデータにより制御されるアップコンバージョンを実 現するため使用することができる装置を示している。入力１００において入力す るビデオ信号は、前述のように、同期信号分離器と非常によく似た方法でＤＡＴ Ｖ分離器１０２に対して与えられる。ビデオ信号経路は、アナログ／ディジタル ・コンバータ１０４、大容量のストア＋０６、補間装置１０８およびディジタル ／アナログ・コンバータ＋１０を含み、ディスプレイに与えるため出力１１２に おいてアップコンバートされたビデオ信号を提供する。分離器１０２により分離 されたディジタル・データは、２つの出力を生じるデコーダ１１４に対して加え られる。その一方はストア１０６に対する読出しアドレスを生じ、他方は補間装 置１０８に対する補間係数を与える。

このように、入力ビデオ信号はストア１０６へ書込まれる。このストアの正確な 容量は装置の以降の段階において使用されるアルゴリズムに依存するが、典型的 には略々１画像となろう。ストアの出力は補間装置１０８に対して送られ、これ が信号を表示のためのより高いラインおよび（または）フィールド率に標準変換 する。補間装置は、２つのモードで動作することができる。画像の静止領域にお いては、表示された情報が両方の入力フィールド（フィールド１およびフィール ド２）のラインから補間され、このため画像のこれら領域は最高の解像度で描写 される。画像の動きのある領域においては、表示信号は１つの入力フィールド（ ！＆後のフィールド）のみから得られ、このため動きのある対象物における多重 像は最小限度に抑えられることを保証する。円滑な動きのある領域においては、 画像ストアのアドレスおよび補間パラメータが調整されて、フィールド１および ２間の変位を補償する。このため、これら領域においては、両方のフィールドか らの情報を用いることができ、従７て解像度は静止領域のそれと整合するように 増加される。

このように、本文に述べた実施例においては、付加データが画像の各領域と対応 するような方法でフィールドの帰線消去期間において搬送される。従フて、この 情報は、別の制御データ・チャネルの必要なしに、受像機が改善された品質の表 示を生じるために充分なものである。

本文に記した全ての改善は、実質的に両立し得る方法で導入することが可能であ る。ＰＡＬビデオ信号の内容は影響を受けず、フィールド同期信号に対する修正 およびフィールドの帰線消去期間における付加的なデータの存在が受像機のその 時の生成に対する妨害を生じないことを保証することのみを必要とする。

しかし、本文に述べた改善は、従来のＰＡＬ、ＮＴＳＣおよびＳＥＣＡＭ方式以 外のＭＡＣ提唱に基く方式の如きシステムにおいても有効である。

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Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．垂直方向の帰線消去期間が複数の付加的データ項目を含み、該データ項目の 各々が、送出される画像の各関連領域からの画像に依存する情報を表わすテレビ ジョン信号。
2. ２．前記画像に依存する情報が、関連する画像領域における画像の仮定された運 動に関する情報を含む請求項１記載の信号。
3. ３．前記画像依存情報が、前記領域が静止していること、または１つ以上の予め 定めたベクトルの１つを以て運動すること、あるいは他の状態で運動することを 示す請求項２記載の信号。
4. ４．前記フィールド帰線消去期間はまた前記の予め定めたベクトルを定義するデ ータを含む請求項３記載の信号。
5. ５．前記の予め定めたベクトルが、画像の異なる領域に対して個々に定義される 請求項３または４に記載の信号。
6. ６．前記領域が少なくとも１．０００個各画像に存在する請求項１乃至５のいず れかに記載の信号。
7. ７．ビデオ信号を受取る手段と、各々が該ビデオ信号により送られる画像の関連 する各領域からの画像に依存する情報を表わす複数のデータ項目からなるディジ タル補助信号を前記ビデオ信号から生成する手段と、前記ディジタル補助信号を 前記ビデオ信号のフィールド帰線消去期間に挿入する手段とを含む放送用ＰＡＬ 、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭあるいはＭＡＣ方式のテレビジョン送出装置。
8. ８．受信したテレビジョン信号を受取り復調する手段と、受像機のディスプレイ に対して与えるため前記受信信号のビデオ成分を処理するビデオ処理回路と、前 記ビデオ信号の垂直帰線消去期間に送られる付加的情報を前記信号から分離する 分離手段と、表示品質を改善するため前記ビデオ処理回路に対して分離した情報 を与える手段とを含み、前記付加的情報は、各々が送信される画像の関連する各 領域からの画像依存情報を表わす複数の付加的データ項目からなる放送用ＰＡＬ 、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭあるいはＭＡＣ方式テレビジョン受像機。
9. ９．前記付加的データが前記ビデオ信号の復号の性質を制御する請求項８記載の 受像機。
10. １０．前記付加的データが、表示のため更に高いラインおよび（または）フィー ルドの標準になるよう信号のアップコンバージョンにおいて使用される補間操作 の性質を制御するため用いられる請求項８記載の受像機。
11. １１．テレビジョン信号を送出する方法において、ビデオ信号を生成し、該ビデ オ信号から、各々が前記ビデオ信号により送られる画像の関連する各領域からの 画像依存情報を表わす複数のデータ項目からなるディジタル補助信号を生成し、 前記ディジタル補助信号を前記ビデオ信号のフィールド帰線消去期間に挿入する ステップからなる方法。