JPH043151B2

JPH043151B2 -

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Publication number: JPH043151B2
Application number: JP56175663A
Authority: JP
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1992-01-22
Also published as: JPS5877373A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はテレビジヨン信号処理回路、更に詳し
く言えば、現在放送されているテレビジヨン信号
を受信し、補間により、走査線数を２倍としたテ
レビジヨン画像を得る信号処理回路に係る。

現在画面サイズの大きなテレビジヨン受像機の
開発が行なわれている。画面サイズを拡大する
と、表示されたテレビジヨン画像は走査線間隔は
当然広がり、画像の解像度が不足して、高品質の
画質が得られない。又従来のテレビジヨン受像機
の画質を更に精細にした高品質の画像を得たいと
の要求が強くなつている。

これらの要求に対して、走査線数を倍増させた
高精細テレビジヨンの開発が行なわれている。こ
の場合、高解度、高品質のテレビジヨン画像が得
られるが、撮像から走査線数を変更することは、
既存の送信装置、受像機を変更しなければならな
いため、実用化されるためには解決すべき技術
的、経済的課題が多く、また長期間を要する。

一方、現在行なわれているテレビジヨン放送の
信号を受信して、その走査線間を補間して、実質
的に走査線数を２倍化した高解像度テレビジヨン
受像機が検討されている。

すなわち、送信された走査線数を２倍とするた
め受信信号を時間圧縮処理して、２フイールドに
亘る走査線を単一のフレーム信号とするものであ
る。現在日本で放送されているNTSC方式のテレ
ビジヨン信号は1/60秒毎に走査線数262.5本のフ
イールド信号をインタレース走査して送り、２フ
イールドで走査線数525本のフレーム信号が構成
される。したがつて、1/60秒時間的に異つた２フ
イールドの画像信号が合成されて単一フレームを
構成する場合、画像が静止したような動きの少な
いものでは走査線数が倍増された高精細な画像が
得られるが、画像が時間的に変化している場合、
１／６０秒間動いた２つの画像を合成したものとな
り、画質を劣化させるという問題がある。この問
題を解決するため、フイールド遅延出力と、ライ
ン平均出力と切換回路とを用意し、画像の動きの
有無を判定し切換回路を制御して、静止部分では
フイールド遅延出力から補間し、動画部分では同
一フイールドのライン平均出力に切換えて補間す
る方法が特開昭54−138325号公報等により知られ
ている。しかしながら動き有無による切換では切
換られた境界部分に補間モードの画質の差による
不自然な画質劣化が生じるという新たな問題が生
じる。

したがつて、本発明の目的はインタレース走査
されたテレビジヨン信号を受信し、受像機内部で
疑似的に走査線を２倍にするテレビジヨン受像機
において、画像の動きによつても再生画像の劣化
が少ない高精細の再生画像を得るテレビジヨン信
号処理回路を実現することである。

本発明は上記目的を達成するため、受信したテ
レビジヨン信号から補間走査信号を作る場合に、
テレビジヨン信号の画像の動き情報を検出し、そ
の検出信号によつて複数種の補間手段から最適の
補間信号を得るように構成したことを特徴とす
る。

すなわち、インタレースされたテレビジヨン信
号のフレーム間差信号から画像の動き情報を得る
検出回路と、フイールド内の走査線を利用した第
１の補間回路と、少なくとも前フイールド（ある
いは前後のフイールド）の走査線を利用する第２
の補間回路と、上記第１の補間回路の出力と上記
第２の補間回路の出力との混合の割合を上記画像
の動き情報を得る検出回路の出力によつて制御す
る混合回路と、上記混合された出力の時間軸を1/
２に圧縮する時間軸変換回路を有して入力テレビ
ジヨン信号の走査線数を２倍化したテレビジヨン
信号を得るようにしたテレビジヨン信号処理回路
である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。

第１図は入力テレビジヨン信号の走査線を補間
によつて走査線が疑似的に２倍化されるテレビジ
ヨン受像機の一般的構成を示す。

信号源として、現行のNTSC方式のテレビジヨ
ン放送信号について述べると、走査線数525本、
水平周波数15.75kHz、垂直周波数60Hz、２：１イ
ンタレースのテレビジヨン信号は通常のNTSC方
式テレビジヨン受像機と同様の復調装置１により
Ｙ信号、Ｉ信号、Ｑ信号、水平同期信号Ｈ、垂直
同期信号Ｖを得る。Ｙ，Ｉ，Ｑの各信号は第２図
で説明されるような時間軸変換回路２に入力さ
れ、水走査周期が1/2に圧縮されたY′，I′，Q′の
各信号に変換され、映像像巾回路４に加えられ
る。又Ｈ，Ｖの信号は同期信号変換装置３でH′，
V′に変換され、走査線が２倍化されたテレビジ
ヨン信号の駆動信号としてデイスプレイ装置５に
加えられる。

第２図Ａは従来知られている上記時間軸変換回
路２の一構成例を示しＢ，Ｃはそれぞれ入力テレ
ビジヨン信号及び補間されたテレビジヨン信号の
走査線の状態を示す図である。上記第１図の時間
軸変換回路２にはＹ，Ｉ，Ｑの各信号に対し、第
２図Ａのような回路が含まれる。以下説明の簡単
のためＹ信号について説明する。

入力端子６にはＢ図のように1/60秒毎にインタ
レースされた現行のテレビジヨン信号に対応する
Ｙ信号が加えられる。信号の一部はフイールドメ
モリ７により１フイールド周期（1/60秒）遅延さ
れ、入力信号ともども時間軸変換回路８，９に入
力される。時間軸変換回路８，９は時間軸を1/2
に圧縮した信号に変換する。これらの出力信号を
切換回路１０によつて1/2Ｈ毎に切換ることによ
り出力端子１１は水平走査周期が1/2Ｈの時間軸
変換した信号が得られる。したがつて、再生画像
はＣ図に示すように水平走査線が倍増（525本）
されたテレビ画像が1/60秒毎に得られる。更にこ
の第２フイールドおよび第３フイールドがインタ
レースされるように水平、垂直駆動信号を作ると
１フレーム（２フイールド）の水平走査線数が
1050の画像が得られる。

しかしながら、Ｃ図の各フイールドの525本の
走査線中、半分の262.5本は前フイールドすなな
ち1/60秒前の画像信号で補間して作つた疑似的信
号であるため、画像（被写体）が動く、時間的に
変化の多い画像の場合、前フイールドの画像と現
フイールド画像を合成したものであるため1/60秒
間の画像の変化（画像の移動、明るさ、色の変化
等）があつたとき画質の劣化をきたす。

第３図は本発明によるテレビジヨン信号処理回
路の原理を説明するため、現行テレビジヨン信号
の連続する３フイールドの走査線の状態を分離し
て斜視図的に示したものである。同図において第
１フイールドの破線、第２フイールドの点線、第
３フイールドの実線が現実に送信された信号であ
る。これらの信号から例えば第２フイールドの走
査線ｌとｎの間に補間による疑似的走査線信号ｍ
を作る場合、画像の動き情報によつて、第２フイ
ールドの走査線ｌ，ｎを使用したり、ｍと同じ位
置にある第１あるいは第３フイールドの走査線の
信号を使用したりするものである。更に詳しく言
えば、補間して作られる走査線ｍ上の画素Ｙを作
る場合、被写体が動いているときは時間的に最も
近似している同一フイールドの上下の走査線ｌ，
ｎから補間する。又被写体の動きが少ない静止画
に近い場合は、空間領域で最も近いもの、すなわ
ち第１および第３のフイールドの上記画素と同一
位置の画素Ｘ，Ｚを利用する。

なお、被写体が動いている場合には異つた領域
の画素を利用するため原理的には解像度は劣化す
るが、人の視覚は動いているものに対しては解像
度が低下するという特性があるため、上述の補間
による解像度の低下は実質的に障害とならない。

第４図は本発明によるテレビジヨン信号処理方
法を実施した装置の一実施例の要部構成図、すな
わち時間軸変換回路の構成を示すブロツク図であ
る。入力端子１２から入力されたテレビジヨン信
号（例えば輝度信号Ｙ）はフイールドメモリ１４
および１５において、それぞれ262H、263H（Ｈ
は水平走査周期）だけ遅延される。入力信号が第
３図における第３フイールドの画素Ｚ（信号レベ
ルをＺで示す）の場合、フイールドメモリ１５の
出力は丁度１フレーム前の第１フイールドのＸ
（信号レベルをＸで表す）となる。上記信号Ｘお
よびＺは減算回路１９に加えられ、係数回路２０
により（Ｚ−Ｘ）の差信号、すなわち第２フイー
ルドの画素Ｙの動きを表わす信号に変換される。

他方、フイールドメモリ１４の出力は第２フイ
ールドの走査線ｎの信号であり、これをラインメ
モリ１６で1Hだけ遅延させ、走査線ｌの信号を
得る。この走査線ｎとｌの平均値を加算回路１
７、係数回路１８から求める。これを同一フイー
ルド内の信号からの補間値ａとする。この補間値
ａと、前フイールドからの補間値ｂ、及び動き係
数回路２０で求めた動き係数ｋ（０≦ｋ≦１）と
を用いて、補間すべき画素の値ＹをＹ＝ｋ・ｂ＋（１−ｋ）・ａ ……(1) として求める、乗算回路２１，２２、加算回路２
３は上式を求める回路である。

第２フイールドの走査線ｎの信号と、上に得ら
れた補間信号Ｙから成る新らしい走査線ｍの信号
とを時間軸変換回路２４，２５に入力し、その出
力を切換回路２６で1/2Ｈ周期で切換えることに
より、出力端子１３に所望の走査線数を２倍とし
た高精細テレビ信号が得られる。

上記実施例においては、静止画像の補間値ｂは
前フイールドの信号Ｘとしていたが、加算回路と
１／２係数回路とから、ＸとＺの平均値とすること
もできる。こうすると、微細な雑音成分が互いに
打消され、より高品質の画像を得ることができ
る。

第５図は本発明によるテレビジヨン信号処理回
路、特にその要部をなす補間走査信号の作成部の
他の実施例の構成を示す図である。

第４図に示す実施例では、走査線２倍化後の走
査方式は１フレームの走査線が525本で1/60秒毎
にフレーム信号が発生し、インタレースを行なわ
ないものであるが、第５図に示す実施例は、更に
インタレースを行なうものである。同図の構成要
素において第４図の構成要素と実質的に同一の番
号を付し、その詳細な説明を省く。

本実施例においてフイールドメモリ１４の出力
信号（補間される信号）並び、この信号より１フ
イールド前及び後の信号を加算回路１７と係数回
路１８で得た平均値の信号は、前者は直接あるい
は1Hの遅延を得るラインメモリ２９を経て、後
者は直接あるいは1H、2Hの遅延を得るラインメ
モリ２７，２８を経て、係数回路群３０に加えら
れる。係数回路群は、後述する理由によつて、○
印の中の数値を掛ける。上記係数回路の出力は直
接に、あるいは加算回路群３１を介し、更に切換
スイツチ３２，３３，３４，３５を経て、加算回
路３６，３７あるいは減算回路３８，３９に加え
られる。減算回路の出力は乗算回路４０，４１を
経て上記加算回路３６，３７に加えられる。加算
回路３６，３７の出力はそれぞれ時間軸変換回路
２４，２６で1/2に時間軸を圧縮される。切換ス
イツチ２６は上記時間軸変換回路２４，２５の出
力を1/2Ｈ周期毎に切換え、次いで上記係数回路
群３０によつて掛けられた係数を調整するための
係数回路４２を経て走査線数が２倍化されかつイ
ンタレースされた信号となる。なお、上記時間軸
変換部をデイジタル回路で構成した場合、上記係
数回路４２の出力側にＤ／Ａ変換回路が付加され
る。上記実施例の動作原理を第６図、第７図およ
び第８図によつて説明する。第６図は現行テレビ
ジヨン信号と上記第５図の実施例によつて走査線
数を変換しかつインタレースしたテレビジヨン信
号の走査線の位置関係を同一図面上に示したもの
で、同図中、実線、破線、点線は走査線の位置を
示し、現行テレビジヨン信号は第１フイールド
（実線○印）と第２フイールド（破線△印）で構
成され、上記実施例の走査線の信号は第１フイー
ルドは上記現行テレビジヨン信号の走査線である
実線及び破線（●印で示す）の位置を走査し、第
２フイールドは上記第１フイールドの走査線間を
インタレースした点線（▲印で示す）の位置を走
査する。

本実施例は第５図からも分るように、動き情報
によつて補間の動作が変る（回路１９，２０，４
１，４０等）と共に係数回路群３０、加算回路群
３１等によつて、下述の理由によつて信号の周波
数特性の改善が図られている。

画面の垂直方向に対しては、画像は走査線によ
り標本化されたものと見なせる。走査線数を垂直
方向の標本化周波数単位とすると、現行テレビジ
ヨン信号は標本化周波数525本であり、そのうち
のフイールド画像については262.5本となる。す
なわち、先の実施例の議論から、現行テレビ信号
の静止画像における標本化周波数は525本、動画
像のそれは262.5本とみなすことができる。また
走査線２倍化（インタレース有）後の標本化周波
数は1050本である。走査線２倍化処理は、垂直方
向の標本点間を補間する処理回路を設計する問題
と等価である。第７図は画像の垂直方向の標本化
周波数vを走査線数を単位として横軸に表わし
たもので、262.5と525がそれぞれフイールド画像
（動画像）、およびフレーム画像（静止画像）の標
本化周波数、1050が変換後の標本化周波数sを示
す。したがつて、補間回路は一種の補間フイルタ
を構成し０〜525の帯域のうち、（変換前の標本化
周波数）／２の帯域を通過帯域とし、標本化周波
数およびその整数倍の周波数を中心として生じて
いる高調波成分を抑圧する低域通過フイルタ
（LPF）として設計できる。すなわち、動画像の
場合には標本化周波数はフイールド内の走査線周
波数（262.5本）であるから、その1/2以下の垂直
周波数成分を通過させるLPFとなり、静止画像
では同様にフレーム内の走査線周波数（525本）
の1/2以下を通過させるLPFとなる。第７図の曲
線H_n(f)、H_s(f)は補間フイルタの周波数特性の一
例を示すもので、H_n(f)は動画像に対するLPF、
H_s(f)は静止画像に対するLPFである。その伝達
特性は次式で表わされる。

H_n(f)＝cos²（π／f_sｆ）cos²（2π／f_sｆ） ……(2) H_n(f)＝cos²（2π／f_sｆ）＋１／４｛sin²（2π／f_s
ｆ）＋sin（2π／f_sｆ）sin（4π／f_sｆ）｝ ……(3) 式(2)の周波数特性を持つフイルタのインパルス
応答は標本化周期（すなわち変換後の走査線間
隔）毎の値として（１、２、３、４、３、２、
１）／16と表わされる。これは標本値を直線で補
間する補間フイルタである。この動画に対する処
理モードでは同一フイールドの信号しか利用でき
ないため、第８図の動画モードとして示すよう
に、インパルス応答の４標本化周期毎に入力信号
の標本値があるため、第１フイールドでは、実線
で示す走査線（○印）から●印の走査線の信号を
補間し、第２フイールドでは破線で示す走査線
（△印）から▲印の走査線を図示の係数（６、２）
で補間することとなる。

静止画モードの場合、入力信号の走査線全てが
補間に利用できる。式(3)のインパルス応答は（−
１、−１、５、10、５、−１、−１）／16であるか
ら、第１フイールドでは実線で示す走査線（○
印）及び破線で示す（△印）走査線から●印を、
第２フイールドでは入力走査線（○、△印）から
▲印の信号を図示の係数で補間することにより、
第７図で示した周波数特性をもつ信号が得られ
る。すなわち、第５図において、フイールドメモ
リ１４およびラインメモリ２７，２８，２９によ
つて第８図の垂直方向の位置を決定し、スイツチ
３２，３３，３４および３５が、第８図の動画モ
ードおよび静止画モードにおける第１フイールド
および第２フイールドを交互（1/60秒毎に）切換
え、動画モードと静止画モードの混合は動き検出
回路１９、係数制御回路２０によつて係数回路４
０，４１の係数ｋおよび（１−ｋ）を絵素単位で
変化させることにより行なう。

以上の説明では、走査線数が525本のテレビジ
ヨン方式について述べたが、他の走査方式のテレ
ビ信号（例えばPAL方式等）にても同様に処理
できる。また実施例では単色テレビ信号として説
明したが、カラーテレビ信号についても３原色信
号あるいは輝度、色差信号ごとに同様の回路を設
けることにより、同様に変換できることは明らか
である。

また実施例で述べた補間フイルタの係数は一実
施例を示したにすぎず、他の係数にても同様に実
現できることは明らかである。

本発明によれば、テレビジヨン信号のうち、被
写体が静止した部分では、フレームにわたる２フ
イールドの全走査線の情報を利用して、走査線数
を２倍化した高精細な画像が得られる。さらに、
動画像部分では、フイールド内の走査線を利用し
て、走査線数を倍増する処理を得なつているた
め、動きによる劣化の少ない画像が得られ、現行
テレビ信号を高精細、高品質画像に変換表示で
き、経済的な高精細テレビ伝送システムが実現で
きる。さらに将来テレビカメラから全てが走査線
数が２倍化した高精細テレビが実現した場合、現
行テレビ番組も本発明方式により高精細テレビ信
号に変換できるため、高精細テレビとして表示で
きる番組が増大し、高精細テレビの普及に大いな
る効果が期待できる。また、本発明の処理方式に
より高精細化したテレビ信号を電子式印刷に利用
すれば、任意のテレビ画像を劣化少なく高精細画
像として印刷できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は入力テレビジ信号の走査線を２倍化し
たテレビジヨン受像機の一般的構成を示すブロツ
ク図、第２図は上記第１図の時間軸変換回路２の
原理説明のためのブロツク図およびその動作説明
のためのフイールド内の走査線の関係を示す図、
第３図は本発明の原理説明のためのテレビジヨン
信号３フイールドにおける走査線の関係を示す
図、第４図及び第５図は本発明によるテレビジヨ
ン信号処理回路の要部をなす補間信号を得る手段
の実施例の回路図、第６図、第７図および第８図
はいずれも第５図の実施例の動作説明のための図
でそれぞれ入力テレビジヨン信号と補間されたテ
レビジヨン信号の走査線の位置関係を示す図、補
間回路が形成するフイルタの周波数特性図ならび
走査線と第５図の実施例における係数回路群の係
数との関係を示す図である。１……復調装置、２，２４，２５……時間軸変
換回路、３……同期信号変換装置、４……映像増
幅回路、５……デイスプレイ装置、６，１２……
入力端子、７……フイールドメモリ、８，９，２
４，２５……時間軸変換回路、１０，２６……切
換回路、１１，１３……出力端子、１４，１５，
１６，２７，２８，２９……遅延メモリ、１７，
２３，３６，３７……加算回路、１８，４２……
係数回路、１９，３８，３９……減算回路、２０
……係数回路、２１，２２，４０，４１……乗算
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１入力テレビジヨン信号及び入力テレビジヨン
信号から得られる補間信号によつて走査線数を入
力テレビジヨン信号の走査線数の倍とするテレビ
ジヨン信号処理回路において、上記補間信号を得
る手段が、被写体の動き係数を求める動き係数回
路と、フイールド内の走査線を利用した第１の補
間回路と、前フイールドあるいは後フイールドの
少なくとも一本の走査線を利用した第２の補間回
路と、上記動き係数回路の出力により上記第１及
び第２の補間回路出力の混合比を可変する混合回
路とを有して構成されたことを特徴とするテレビ
ジヨン信号処理回路。