JPH0438188B2 - - Google Patents

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JPH0438188B2
JPH0438188B2 JP59503827A JP50382784A JPH0438188B2 JP H0438188 B2 JPH0438188 B2 JP H0438188B2 JP 59503827 A JP59503827 A JP 59503827A JP 50382784 A JP50382784 A JP 50382784A JP H0438188 B2 JPH0438188 B2 JP H0438188B2
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signal
frequency
filter
spatial frequency
video
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Kaateisu Reimondo Kaaruson
Edowaado Hawaado Aderuson
Chaaruzu Hamondo Andaason
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Original Assignee
RCA Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/70—Denoising; Smoothing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/12—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving antialiasing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

請求の範囲 １ 入力映像表示信号Ｉを処理する映像信号処理
装置であつて、 上記映像表示信号は、表示された映像スペクト
ルの少なくとも１つの次元（デイメンジヨン）に
おいて、最高周波数nから０まで拡がる範囲内に
ある空間周波数を特定し、 上記映像表示信号は、空間周波数がnから始ま
つて低下する方向の順序で各々が上記範囲内で最
高１オクターブの公称帯域幅を有する１あるいは
それ以上の各別の隣接する帯域通過サブスペクト
ル信号（L0，L1……LN-1）の群と、最低の空間
周波数帯域通過スペクトル信号中に含まれるスペ
クトル以下の上記映像表示信号スペクトルのすべ
ての空間周波数を含む残余のサブスペクトル信号
GNとにスペクトル分解され、 上記サブスペクトル信号の少なくとも１つをコ
アリングするための手段（202−１……202N）
と、 上記サブスペクトル信号を受信するように結合
されており且つ少なくとも帯域より上にあるスプ
リアス周波数成分を除去するために、最高周波数
のサブスペクトル出力信号よりも低い周波数の少
なくとも各コアリングされた信号のサブスペクト
ルと個々に関連するゆるやかなロールオフ周波数
応答特性を有するフイルタ手段と、受信したすべ
てのサブスペクトル信号に応答してすべてのサブ
スペクトル信号の和を生成して映像表示出力信号
IRを形成する加算手段208とを含むスペクトル・
シンセサイザ２０６，２０６ａとからなる映像信
号処理装置。
２ スペクトル・アナライザから供給される最高
周波数のオクターブ出力信号は上記コアリング手
段を経てそれと個々に関連するシンセサイザ・フ
イルタ手段のいずれをも持つことはなく上記加算
手段に供給される、請求の範囲１記載の映像信号
処理装置。
３ 上記映像表示出力信号は、nよりも高い任意
の空間周波数を目立つ程度に表示させるには不充
分な解像力をもつた表示装置で映像を表示させる
ために使用される、請求の範囲２記載の映像信号
処理装置。
４ 上記サブスペクトル信号の少なくとも１つは
コアリングされていないものである、請求の範囲
１乃至３のいずれかに記載の映像信号処理装置。
５ 上記各シンセサイザのフイルタ手段は、その
フイルタ手段が個々に関連するサブスペクトルの
高域空間周波数に等しい公称遮断周波数を中心と
するゆるやかなロールオフを持つた低域通過フイ
ルタからなるものである、請求の範囲１乃至４の
いずれかに記載の映像信号処理装置。
６ 上記シンセサイザは、上記加算手段中に含ま
れる加算器を経て縦続接続された少なくとも２個
の低域通過フイルタからなり、 上記フイルタの第１のものは上記サブスペクト
ル信号の相対的に低い周波数の信号L′N-1に個々
に関連しており、上記フイルタの第２のものは上
記サブスペクトル信号の相対的に高い周波数の信
号L′1に個々に関連しており、 上記サブスペクトル信号の相対的に低い周波数
の信号は上記低域通過フイルタの第１のものに入
力としとて供給され、 上記低域通過フイルタの第１のものの出力は上
記加算器に第１の入力として供給され、 上記サブスペクトル信号の上記相対的に高い周
波数のものL′1は上記加算器に第２の入力として
供給され、 上記加算器の出力は上記低域通過フイルタの第
２のものに入力として供給され、 それによつて上記サブスペクトル信号の上記低
い周波数の信号は上記縦続接続された第１および
第２の低域通過フイルタの双方によつて濾波され
る、 請求の範囲５記載の映像信号処理装置。
７ 上記サブスペクトル信号の低い周波数の信号
および高い周波数の信号は共にコアリングされた
サブスペクトル信号である、請求の範囲６記載の
映像信号処理装置。
８ 上記サブスペクトル信号の低い周波数の信号
および高い周波数の信号は隣接するサブスペクト
ル内にある、請求の範囲６または７記載の映像信
号処理装置。
９ 入力映像表示信号のスペクトル分解は映像処
理装置の入力に結合された局部化変換アナライザ
によつて行われ、上記アナライザはゆるやかなロ
ールオフ周波数応答特性をもつたフイルタ手段を
含む、請求の範囲１乃至８のいずれかに記載の映
像信号処理装置。
１０ スペクトル分解された上記映像表示信号は
上記少なくとも１つの次元で走査された映像を表
わすビデオ信号であり、上記ビデオ信号はnより
も高い映像空間周波数に相当する周波数を含ま
ず、上記ビデオ信号はnの少なくとも２倍に相当
するサンプリング周波数でサンプリングされる、
請求の範囲１乃至９のいずれかに記載された映像
信号処理装置。
１１ 上記帯域通過スペクトル信号の群はＮ個
（但し、Ｎは複数を表わす整数）の帯域通過スペ
クトル信号からなり、上記シンセサイザはバー
ト・ピラミツド・シンセサイザであり、上記シン
セサイザ・フイルタ手段はＮ組の拡大−補間フイ
ルタ手段（312−１……312N）からなり、上記シ
ンセサイザ加算手段は複数の加算器（314−０…
…314（Ｎ−１））からなり、 上記拡大−補間フイルタ手段と加算器は逆の順
序で縦続的に相互接続されていて、各拡大−補間
フイルタ手段の出力は加算器に第１の入力として
供給され、その加算器の出力は上記組中の拡大−
補間フイルタ手段の直ぐ先行する順番のものに入
力として供給され、上記残余のサブスペクトル信
号G′Nは上記組のＮ番目の拡大−補間フイルタ手
段に入力として供給され、上記Ｎ個の帯域通過ス
ペクトルの各々と関連する帯域通過サブスペクト
ル信号は上記組の対応する加算器に第２の入力と
して供給され、上記シンセサイザの第１の段に対
応する上記組の加算器の出力は映像表示出力信号
を構成し、各補間フイルタは対称で等しい効果を
もつカーネル重み付け関数に従うフイルタ空間周
波数特性を示し、 上記各補間フイルタは、ある段の補間フイルタ
の各空間周波数特性が(a)０からn／４まで拡がる
範囲ではほぼ１であり（ここでnは直ぐに先行す
る段の第１の濾波された出力信号の空間周波数ス
ペクトルの公称高域周波数である）、(b)n／４か
ら3n／４まで拡がる空間周波数の範囲ではゆる
やかなロールオフを有し、(c)3n／４からnまで
拡がる空間周波数の範囲ではほぼ０となるよう
に、各値を有する少なくとも７個のマルチプライ
ヤ係数を含む、 請求の範囲１０記載の映像信号処理装置。
１２ 上記スペクトル・アナライザは、上記サブ
スペクトル出力信号からその最高周波数のもの
L0を引出すための１段300−１を含み、該１段は
(1)上記サンプリングされたビデオ信号G0に応答
して上記ビデオ信号のサンプリング周波数の1/2
の周波数でそれから第１の濾波された出力信号を
生成するたたみ込みフイルタ−デシメーシヨン手
段302と、(2)入力として供給された上記第１の濾
波出力信号を有し、上記ビデオ信号と同じサンプ
リング周波数でそれから第２の濾波出力信号を引
出すための拡大−補間フイルタ手段308と、(3)上
記ビデオ信号の対応するサンプルのレベル値から
上記第２の濾波出力信号の各サンプルのレベル値
を減算して、出力として上記サブスペクトル出力
信号の上記最高周波数のものL0を引出す減算手
段304とを含み、 上記１段のたたみ込みフイルタ−デシメーシヨ
ン手段とアナライザ拡大−補間手段の各々は対称
で等しい効果をもつカーネル重み付け関数に従う
フイルタ空間周波数特性を呈し、 上記各たたみ込みフイルタ−デシメーシヨン手
段とアナライザ拡大−補間フイルタ手段の各々
は、各値を有する少なくとも７個のマルチプライ
ヤ係数を含み、上記たたみ込みおよび補間フイル
タの各フイルタ空間周波数特性の積は、(a)０から
n／４まで拡がる空間周波数の範囲ではほぼ１で
あり、(b)n／４から3n／４まで拡がる空間周波
数の範囲ではゆるやかなロールオフを持ち、(c)
3n／４からnまで拡がる空間周波数の範囲では
ほぼ０である、請求の範囲１０または１１記載の
映像信号処理装置。
１３ 上記たたみ込みフイルタ−デシメーシヨン
手段およびアナライザ拡大−補間フイルタ手段の
各々は所定の空間周波数特性を呈するものである
請求の範囲１２記載の映像信号処理装置。
１４ 上記バート・ピラミツド・アナライザは、
上記帯域通過スペクトル出力信号L0，L1等の
各々を引出すためのＮ段を含み、Ｎは複数を表わ
す整数であり、上記１段300−１は上記Ｎ段のう
ちの最初の順番のものであり、少なくとも上記２
段乃至Ｎ−１段の各々には、(1)直前の段（例えば
300−１）の上記たたみ込みフイルタ−デシメー
シヨン手段からの第１の濾波された出力信号（例
えばG1）に応答して、上記直前の段のたたみ込
みフイルタ−デシメーシヨン手段からの第１の濾
波された出力信号のサンプリング周波数の1/2の
周波数でそれから上記第１の濾波された出力信号
を生成するたたみ込みフイルタ−デシメーシヨン
手段と、(2)入力として供給されたその段の上記第
１の濾波された出力信号を有し、直前の段の第１
の濾波された出力信号のサンプリング周波数でそ
れから第２の濾波された出力信号を引出すための
拡大−補間フイルタ手段と、(3)ある段の直前の段
の第１の濾波された出力信号の対応するサンプル
から上記ある段の上記第２の濾波された出力信号
の各サンプルのレベル値を減算して、その段に対
応するオクターブ帯域通過サブスペクトル出力信
号を引出す手段が含まれており、 上記２段乃至Ｎ−１段の各々の各たたみ込みフ
イルタおよび補間フイルタは、対称で等しい効果
をもつカーネル重み付け関数に従うフイルタ空間
周波数特性を呈し、 上記２段乃至Ｎ−１段の各々の各たたみ込みフ
イルタおよび補間フイルタは各々の値を有する少
なくとも７個のマルチプライヤ係数を含み、ある
段の上記たたみ込みフイルタおよび補間フイルタ
の各々の空間周波数特性は、(a)０からn／４まで
拡がる空間周波数の範囲ではほぼ１であり（ここ
でnは直前の段の第１の濾波された出力信号の空
間周波数スペクトルの公称高域周波数である）、
(b)n／４から3n／４に拡がる空間周波数範囲で
はゆるやかなロールオフを持ち、(c)3n／４から
nまで拡がる空間周波数範囲ではほぼ０である、 請求の範囲１２または１３記載の映像信号処理
装置。
１５ 上記アナライザの残余のサブスペクトル出
力信号GNは上記Ｎ番目の段の第１の濾波された
出力信号である、請求の範囲１４記載の映像信号
処理装置。
１６ 上記映像表示入力信号は、２つの次元（デ
イメンジヨン）の双方において走査された２次元
映像を表わすビデオ信号である、請求の範囲１乃
至１６のいずれかに記載の映像信号処理装置。
１７ 上記ビデオ信号は、順次に生ずる走査フイ
ールドからなるテレビジヨン・ラスタ走査ビデオ
信号であり、上記走査フイールドの各々は帰線消
去（ブランキング）部分とこれに続く実動ビデオ
部分とを含み、 上記各コアリング手段は、(a)スイツチ手段500
と時定数手段506とからなり、各走査フイールド
の実動ビデオ部分の期間中、その走査フイールド
の帰線消去部分の期間のみそのコアリング手段に
入力として供給されたサブスペクトル出力信号の
ノイズ・レベルの直接の関数である大きさをもつ
た可調整閾値制御信号εkを生成するための第１の
手段と、(b)上記閾値制御信号によつて制御され、
各走査フイールド期間中にそのコアリング手段へ
の入力信号LK-1のレベルがその走査フイールドの
期間中上記閾値制御信号の大きさを越えたときの
み、そのコアリング手段から出力L′K-1を引出す
第２手段とからなる、請求の範囲１６記載の映像
信号処理装置。
発明の背景 ＜発明の分野＞ この発明は、テレビジヨン・ビデオ信号のよう
な映像を表わす信号（以下映像表示信号と称す）
のノイズ成分を減少させるためのコアリング技術
を使用した映像処理装置に関するものである。さ
らに詳しく言えば、この発明は映像表示信号に、
感知される程のエイリアシングあるいは他のスプ
リアス空間周波数成分（元の映像中には存在しな
い為の空間周波数成分）を導入することなく上記
のノイズ成分を減少させる装置に関するものであ
る。ここで“エイリアシングとは”とは、サンプ
リング周波数が信号の最高周波数成分をサンプリ
ングするには低すぎ、そのため上記最高周波数成
分よりも低い周波数をもつたスプリアス周波数成
分（元の信号中には存在しない為の周波数成分）
が生ずることを言う。サンプリングによるエイリ
アシングを防止するためには、周知のように信号
の最高周波数成分の少なくとも２倍以上の周波数
をもつたサンプリング信号（ナイキストの基準に
適合するサンプリング信号）を必要とする。
＜従来技術の開示＞ コアリングは映像表示信号のノイズ成分を減少
させるための周知の技術である。コアリングは、
選択された閾値をもつた大きさを越える絶対振幅
レベルを持つ映像表示信号の部分のみを選択的に
通過させるものである。コアリングは本来映像表
示信号にスプリアス高調波および相互変調空間周
波数成分を導入する非直線処理である。これらの
スプリアス空間周波数成分の相対電力は選択され
た閾値の大きさが増大するにつれて大きくなる。
従つて、コアリング閾値の大きさは、ノイズ成分
を実質的に減少させるのに充分な大きさと、許容
できない程の大きさのスプリアス空間周波数成分
が導入される程高くはない大きさとの間の妥協点
で選択される。
映像表示信号から生成された表示映像の観察者
が雑音成分を感知する程度は、(1)表示された映像
の信号成分の空間周波数スペクトルに対するノイ
ズ成分の空間周波数スペクトル、および(2)感知さ
れるノイズ中の人間の視覚系の動作、の双方に依
存している。
人間の視覚系は、ある映像を見る場合、その映
像の空間周波数（単位視角当たりのその映像のコ
ントラストの変化サイクル数）を、隣接する各空
間周波数帯の中心空間周波数間隔が少なくとも約
１オクターブの複数の空間周波数帯に分離して、
その空間周波数帯の各チヤンネルに対する空間周
波数フイルタとして動作する性質がある。例え
ば、ある映像全体を見ている場合は、人間の視覚
系は低空間周波数通過フイルタとして動作し、上
記映像の一部の細部を見ている場合は、空間周波
数は高く、人間の視覚系は高空間周波数通過フイ
ルタとして動作する。上記の各帯域はほゞオクタ
ーブの広さで、各帯域の中心周波数はその隣接帯
域からほゞ２倍異つている。人間の視覚系の0.5
乃至60サイクル／度の空間周波数帯にわたつて約
７つの帯域すなわちチヤンネルが存在する。この
発見の重要な点は、他の空間周波数情報から２倍
以上離れた空間周波数情報は人間の視覚系によつ
て個々に処理されるということである。また、人
間の視覚系中で生ずる空間周波数は、目と映像と
の間の距離、すなわち視角の大きさによつて変化
する。換言すれば、同じ空間周波数であると、目
と映像との間の距離が変化するに従つて上記空間
周波数でカバーする映像の範囲が変化する。従つ
て、各空間周波数チヤンネル中の信号は映像の小
区域について計算される。これらの小区分は互い
に重なり合つており、特定の周波数で大略２サイ
クルの幅をもつている。テストパターンとして正
弦波格子映像が使用される場合は、この正弦波格
子映像に対する閾値コントラスト感度関数は、正
弦波格子映像の空間周波数が高くなるにつれて急
速に低下することが判つた。すなわち高空間周波
数では高コントラストで見ることが必要である
（30サイクル／度で約20％）が、低空間周波数で
は比較的低いコントラストで見る必要がある（３
サイクル／度で約0.2％）。人間が映像のコントラ
ストの変化を感知できる直前のコントラスト変化
の最小値（変化をパーセントで表わした最小値）
をコントラストの変化感度と称する。上記コント
ラストの変化の最小値に相当する閾値以上の正弦
波格子映像のコントラストの変化を検出する人間
の視覚系の能力は高い空間周波数におけるよりも
低い空間周波数においてより良好であることも判
つた。平均的な人間について言えば、空間周波数
が３サイクル／度の正弦波格子映像の場合は、12
％のコントラストの変化に対して、約75％コント
ラストの変化を正確に感知することだできた
（100回の実施で75回コントラストの変化を正確に
感知することができた）が、空間周波数が30サイ
クル／度の正弦波格子映像の場合は、コントラス
トの変化が30％のときにはじめて75％の精度でコ
ントラストの変化を正確に感知することができ
た。
人間の視覚系の動作を基礎として考えると、１
オクターブの空間周波数帯域内の信号対ノイズ比
（Ｓ／Ｎ比）が比較的高いと、ノイズをマスクす
る（すなわちノイズは観察者に感知されなくな
る）ことが明らかになり、またこのマスク効果は
より低い空間周波数のオクターブに対するよりも
より高い空間周波数のオクターブに対して有効で
あることが判つた。これは上記のように、高い空
間周波数では人間の視覚系のコントラストに対す
る感度およびコントラストの変化に対する感度の
双方が相対的に低下するからである。一方、dc
（ゼロ）または非常に低い空間周波数ビデオ成分
からなるほゞ一様な背景上に重畳された比較的小
さい高空間周波数ノイズ成分は人間の視覚系で容
易に感知される。主として現実の世界の映像には
例えばＸ方向（Ｘデイメンジヨン）とＹ方向（Ｙ
デイメンジヨン）の２つの直交する次元（デイメ
ンジヨン）の各々の空間周波数スペクトルがあ
り、各々大量の比較的低い空間周波数信号エネル
ギと、極く小量の高周波信号エネルギを含むため
に、上述の点は特に重要である。これは特に高い
空間周波数のノイズを目立つようにする。
映像表示入力信号の全空間周波数スペクトルを
コアリングするために、従来のように単一のコア
リング手段のみを使用した場合は、コアリング処
理によりコアリング済み信号に過大な歪が導入さ
れるのを防止するためにコアリング・レベルを比
較的小さく設定する必要がある。このため、空間
周波数スペクトルの１あるいはそれ以上のオクタ
ーブ帯域内にある目立つノイズ成分を満足できる
程度に減少させることができない。また、空間周
波数スペクトルの他の１つあるいはそれ以上のオ
クターブ部分においては、上記設定されたコアリ
ング・レベルの大きさでは、表示された映像に許
容できない程の大きさのスプリアス空間周波数成
分のアーテイフアクト（信号処理によつて人為的
に導入される信号成分で、本来の信号が表わす情
報内容とは無関係な不所望な信号成分）が導入さ
れる可能性がある。
映像表示入力信号を複数の隣接するサブスペク
トル帯に分解し、対でこれらの帯域の各々を異つ
た大きさの適当に選択された閾値で別々にコアリ
ングし、最後にこれらのコアリングされた帯域を
合成して表示映像を生成するために使用される単
一の映像表示出力信号を生成することにより解決
される。
1984年４月10日付で「ブロツク重量変換処理を
使用した映像処理方法（Image Processing
Method Using ａ Block Overlap
Transformation Procedure）」という名称でパ
ウエル（Powell）氏に与えられた米国特許第
4442454号を参照すると、このパウエル氏の特許
明細書には供給されたサンプリング２次元映像表
示信号の空間周波数スペクトルを３つの隣接する
サブスペクトルに分解するためのスペクトル・ア
ナライザが示されている。パウエル氏の特許明細
書に示されているスペクトル・アナライザには、
入力信号のサンプリング密度で微細デテール（比
較的高い空間周波数）のサブスペクトル出力を引
出し、これよりも低下したサンプリング密度で中
間デテール（中間空間周波数）のサブスペクトル
出力を引出し、さらに低下したサンプリング密度
で粗デテール（比較的低い空間周波数）のサブス
ペクトル出力を引出すための予め定められた直接
変換回路網が含まれている。アナライザから供給
される各サブスペクトル出力信号は先づ個々にコ
アリングされ、次いで反転変換回路網で処理され
る。拡大／補間フイルタを使用して、粗デテール
および中間デテール・サブスペクトルの各々のサ
ンプリング密度を微細デテールのサブスペクトル
のサンプリング密度に戻した後、各々のコアリン
グされたサブスペクトル信号を加算することによ
りノイズが減少した表示映像を生成するために使
用される映像出力信号が生成される。
パウエル氏は、ノイズを減少させるための映像
表示信号の映像処理により局部映像の値に歪を生
じさせる（すなわち、映像表示信号の処理によ
り、処理された映像の表示中に、その信号が表わ
す情報内容とは無関係な人為的に生成された信号
成分に起因するアーテイフアクトが発生する）傾
向のあることに気付いていた。事実、パウエル氏
の特許発明によるブロツク重畳変換処理は、表示
された映像の隣接するブロツク間に目立つ境界が
存在するのを防止することを意図したものであ
る。これらの境界は、表示された映像にチエツカ
ー盤模様を表示させるために高品質の映像再生に
は望ましくないものである。パウエル氏はまた局
部映像の値のうちの歪の幾らかは非直線コアリン
グ処理によつて生ずること、この処理によつて表
示された映像の信号と好ましくないノイズの残留
の双方に顕著な影響を与えるアーテイフアクトを
生成するということに気づいた。それにもかゝわ
らずパウエル氏は好ましいノイズの減少を実現す
るには上記のようなコアリング処理に起因するア
ーテイフアクトも我慢しなければならないと信じ
ていた。
この発明による映像処理装置は、映像表示出力
信号のスペクトル中に目立つ程の大きさの何らの
エイリアシングあるいは他のスプリアス空間周波
数成分を導入することなく、映像表示入力信号の
スペクトル中に元々存在するノイズ成分を、映像
表示出力信号のスペクトル中において減少させる
ことができる。従つて、この発明によれば、所望
のノイズ減少効果を得るために処理自体によるア
ーテイフアクトを我慢する必要はない。
この発明は、最高周波数nから０にまで拡がる
範囲内の空間周波数のスペクトルによつて表示さ
れた映像の少なくとも一つの次元（例えば、Ｘ方
向デイメンジヨン、Ｙ方向デイメンジヨンのいず
れか一方）で表わされる映像表示入力信号に応答
するスペクトル・アナライザからなる映像処理装
置で実施される。アナライザは、nからはじまる
低下する方向の空間周波数中にある入力信号スペ
クトルを、(a)各サブスペクトル出力信号がnから
０の範囲内にある高々１オクターブの公称帯域幅
を持つ１あるいはそれ以上の隣接する帯域通過サ
ブスペクトル出力信号の群と、(b)最低空間周波数
帯域通過サブスペクトル出力中に含まれる周波数
よりも低い入力信号スペクトルの全ての空間周波
数を含む残余のサブスペクトル出力信号とに分解
する。映像処理装置はさらに少なくとも１つの帯
域通過スペクトル出力信号を変化させるための手
段を具備している。この映像処理装置はさらに上
述の変化手段を経てアナライザに結合されるスペ
クトル・シンセサイザを含んでいる。シンセサイ
ザはアナライザから供給されるすべてのスペクト
ル信号に応答して所望の映像表示出力信号を形成
するための全てのスペクトル信号の和を生成する
加算手段を含んでいる。
＜発明の概要＞ この発明によれば、アナライザは実質的に非リ
ンギング、非エイリアシング、局在化変換スペク
トル・アナライザであり、信号変換手段はアナラ
イザから供給された帯域通過スペクトル出力信号
の少なくとも１つをコアリングすることによつて
変換された信号を生成し、シンセサイザは少なく
とも帯域より上のスプリアス周波数成分を実質的
に除去するために、最高空間周波数帯域通過出力
信号よりも低い少なくとも各々がコアリングされ
た信号のサブスペクトルと個々に関連する実質的
に非リンギング、非エイリアシング・フイルタ手
段と、シンセサイザの加算手段とからなる。この
加算手段は、(a)コアリングされ且つ／または濾波
されたサブスペクトル信号と、(b)コアリングも濾
波もされていないサブスペクトル信号の双方を加
算し、上述の映像表示出力信号を生成する。
走査されたテレビジヨン映像を表わす入力ビデ
オ信号に関してリアルタイムで動作させるため
に、この発明の実際の装置は、本件と共願関係に
ある特願昭59−134032号（特開昭60−37811号）
明細書に記載された形式の所謂バート・ピラミツ
ド（Burt Pyramid）スペクトル・アナライザお
よびバート・ピラミツド・シンセサイザを使用し
ている。
【図面の簡単な説明】
第１図はブリツクウオール（レンガ屏）フイル
タ特性とゆるやかなロールオフ・フイルタ特性と
を比較したグラフを示す図である。
第２図はこの発明の理想化された実施例の機能
的なブロツク図である。
第２ａ図は第２図のスペクトル・シンセサイザ
の別の実施例を示す図である。
第３ａ図は第２図のスペクトル・アナライザの
実施に当つて有効なバート・ピラミツド・スペク
トル・アナライザを示す図である。
第３ｂ図は第２ａ図のスペクトル・シンセサイ
ザの実施に当つて有効なバート・ピラミツド・シ
ンセサイザを示す図である。
第４図はこの発明を実施するに当つて有効なバ
ート・ピラミツド・アナライザおよび／またはシ
ンセサイザのたたみ込みまたは補間フイルタの第
４ａ図に示す各値を有する７入力マルチプライヤ
係数カーネル（核）重み付け関数のベースバンド
包絡線のグラフを示す図である。
第５図は走査された２元テレビジヨン映像を表
わすビデオ信号をコアリングするのに敵した第２
図のコアリング手段の好ましい実施例のブロツク
図である。
＜好ましい実施例の説明＞ この発明の大きな特徴は、スペクトル・アナラ
イザおよびシンセサイザがそれぞれブリツクウオ
ール・フイルタ特性ではなくむしろゆるやかなロ
ールオフ・フイルタ特性をもつたフイルタとのみ
結合されている点にある。第１図は理想化された
“ブリツクウオール”フイルタ特性と一般化され
たゆるやかなロールオフ・フイルタ特性の違いを
示す。グラフ１００に示すように、低域遮断周波
数Lから高域遮断周波数hまで拡がる通過帯域内
ではブリツクウオール・フイルタは減衰なく信号
の周波数成分を通過させ、一方L以下およびh以
上のこの信号の帯域外周波数成分は完全に減衰さ
れる。帯域の中心周波数Cは各遮断周波数hとL
の平均に等しく、帯域幅は各遮断周波数hとL間
の差に等しい。フイルタが帯域通過フイルタであ
れば、低域遮断周波数Lの値は０より大である。
しかしながらフイルタが低域通過フイルタであれ
ば低域遮断周波数Lは０である。
入力信号の周波数スペクトルを複数の隣接する
スペクトル信号に分解するためのスペクトル・ア
ナライザにおいて、ブリツクウオール・フイルタ
特性はあるスペクトル内の周波数成分が隣接する
サブスペクトルに影響を与えて、このサブスペク
トル中の信号成分を歪ませるのを完全に防止する
ことができる。しかしながら、ブリツクウオー
ル・フイルタに付帯する問題は、帯域外の高周波
パルスのエネルギによつて付勢されてシヨツクが
生ずると、リンギングが発生することである。一
例として、比較的暗いかなり大きな一様な背景の
領域で囲まれた高輝度の明るく狭い垂直縞からな
る場面を水平に走査して得られた映像を表わすビ
デオ信号について考えてみる。比較的暗い背景は
比較的低い空間周波数サブスペクトル内に入り込
む空間周波数を含んでいる。しかしながら水平走
査が狭く高輝度の明るい垂直の縞の端部を横切る
とき、ビデオ信号中に短い高振幅パルスが発生し
て、そのシヨツクで低空間周波数スペクトル“ブ
リツクウオール”フイルタを付勢してリンギング
を生じさせる。これにより明るい垂直の縞に直ぐ
に続いて暗い背景上に重畳される高い周波数の明
るいリンギング状アーテイフアクトを発生させ
る。前に述べたように、人間の視覚系は低い空間
周波数の背景に重畳された高い空間周波数のスプ
リアス成分に対して極めて敏感であるから、上記
のようなアーテイフアクトは非常に目立つものと
なる。入力信号中に存在する目立つノイズを除去
するために、表示映像中に目立つアーテイフアク
トを加える処理をすることは全く意味をなさな
い。
帯域通過フイルタ用の一般化されたゆるやかな
ロールオフ・フイルタ特性は中心周波数Cをもつ
グラフ１０２に示されている。ロールオフはゆる
やかであるので、フイルタの通過帯域の帯域幅を
特定する明確な低域遮断周波数Lおよび高域遮断
周波数hは存在しない。その代り公称低域および
高域遮断周波数Lおよびhは、そのフイルタが入
力信号を予め定められた大きさだけ減衰させる
（例えば、第１図に示すように電力が1/2になる
点）その周波数によつて特定される。このフイル
タの公称帯域幅は公称高域遮断周波数と公称低域
遮断周波数Lとの差になる。しかしながら、第１
図の斜線領域１０４によつて示すように、ゆるや
かなロールオフ・フイルタを使用したスペクト
ル・アナライザの所定の帯域幅内に存在する小量
のエネルギによつて隣接するサブスペクトル帯の
信号成分に悪影響を与える。これはサンプリング
された信号およびサブサンプリングされた信号を
使用する映像処理装置内にスプリアス・エイリア
シング空間周波数を生成する傾向がある。しかし
ながら、この発明による映像処理装置は、後程詳
細に説明するように、あらゆるエイリアシング効
果を減少させることができる。
第１図のグラフ１０２によつて概略的に示すよ
うに、ゆるやかなロールオフ帯域通過フイルタの
場合は、通常ロールオフは中心周波数Cの上側お
よび下側の両方で生ずる。しかしながら、ゆるや
かなロールオフ低域通過フイルタの場合は、実際
には中心周波数Cの高い周波数側のみロールオフ
する。所定のゆるやかなロールオフ・フイルタ特
性のロールオフの正確な形状は設計上の事項であ
る。この発明の映像処理装置で使用されるゆるや
かなロールオフ・フイルタに適した設計基準につ
いては以下に詳しく説明する。
第２図はこの発明の理想化された実施例の機能
的なブロツク図を示す。第２図を参照すると、非
リンギング、非エイリアシング、局在化変換、オ
クターブ帯域スペクトル・アナライザ２００には
入力として映像表示信号Ｉが供給される。原則と
して映像表示入力信号Ｉは連続したアナログ信
号、CCDイメージや信号変換器で使用されるよ
うなサンプルされたアナログ信号、あるいはアナ
ログ−デジタル変換器から取出されたサンプルさ
れたデジタル信号である。しかしながら、実際に
はこゝで述べた形式の映像処理は、殆んど常に非
リアル・タイムでデジタル・コンピユータを使用
したスペクトル・アナライザあるいはこれの代り
にリアル・タイム、非リアル・タイムのいずれで
も動作できる物理的ハードウエアを使用したスペ
クトル・アナライザによつてサンプルされた映像
表示信号について実行される、従つて、説明の都
合上、こゝでは入力信号Ｉは連続信号ではなくサ
ンプルされた信号であると仮定する。
第２図に示すように、映像表示信号Ｉは最大周
波数nから０まで拡がる範囲内の空間周波数のス
ペクトルによつて表示された映像の少なくとも１
つの次元（デイメンジヨン）で特定される。信号
Ｉがnよりも高い空間周波数を含まないようにす
るために、前置フイルタを通されていると仮定す
る。説明の都合上入力信号Ｉは（必須要件ではな
いが）通常の走査された２次元テレビジヨン映像
（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向の２次元映像）から取
出された通常のビデオ信号であると仮定する。い
ずれにしてもアナライザ２００は入力信号Ｉの空
間周波数スペクトルをＮ個（Ｎは任意所定の整
数）の隣接する帯域通過スペクトル出力信号L0
……LN-1と、残余のスペクトル出力信号GNとに
分解する。帯域通過スペクトル出力信号L0……
LN-1は、nから始まつて空間周波数が低下する順
序でnから０の範囲内の１オクターブの各公称帯
域幅に配列されている。残余のサブスペクトル出
力信号G0は、入力信号Ｉのスペクトルのうち、
最も低い空間周波数帯域通過サブスペクトルにあ
る（Ｎ−１）帯域通過サブスペクトル中に含まれ
るスペクトル以下のすべての空間周波数を含んで
いる。さらに詳しく言えば、第２図に示すよう
に、オクターブ１はn／２の公称の帯域幅を有
し、その中心周波数は3n／４であり、オクター
ブ２はn／４の公称帯域幅を有し、その中心周波
数は3n／８であり、以下同様な関係で表わされ
る公称帯域幅と中心周波数をもつている。
各コアリング手段202−１，……202−Ｎは、そ
れに入力として供給されたスペクトル出力信号
L0……LN-1およびGNの対応する１つをもつてい
る。コアリング手段202−１，……202−Ｎからの
各出力信号L′0……L′N-1およびG′Nはスペクト
ル・アナライザ２０６の非リンギング、非エイリ
アシング・フイルタ204−１……204−Ｎの対応す
るものに供給される。
スペクトル・アナライザ２００は映像表示入力
信号Ｉの映像空間周波数スペクトルに直線変換を
施こす。従つて、スペクトル・アナライザ２００
が実質的に非リンギング、非エイリアシング局在
化変換を行なう理想的な場合は、スペクトル・ア
ナライザ２００からの各出力のいずれにもその程
の大きさのベースバンド空間周波数は存在せず、
これはまた入力映像表示非信号Ｉの映像空間周波
数スペクトル中にも存在しないものである。従つ
て、考慮する程の大きさのスプリアス空間周波数
成分がスペクトル・アナライザ２００によつて導
入されることはない。しかしながら、非直線素子
であり、また本来非直線的な態様で動作するコア
リング手段202−１……202−Ｎは各出力信号L′0
……L′N-1およびG′Nにスプリアス空間周波数成分
を導入する。これらのスプリアス空間周波数成分
は、各コアリング手段202−１……202−Ｎに入力
として供給されたサブスペクトル空間周波数の高
調波成分および相互変動成分からなるものであ
る。１オクターブの帯域幅サブスペクトル内の任
意の空間周波数のすべての高調波はそのオクター
ブ帯域幅サブスペクトルより上の空間周波数をも
つている。また１オクターブ帯域幅サブスペクト
ル内の異なる個々の空間周波数の和に等しい空間
周波数をもつこれらの相互変調成分はそのオクタ
ーブ帯域幅サブスペクトルより上に位置してい
る。さらにオクターブ帯域幅サブスペクトル内の
異なる空間周波数間の差に等しい空間周波数をも
つこれらの相互変調成分はそのオクターブ帯域幅
サブスペクトルより下に位置している。
１オクターブ帯域幅入力に関して動作するコア
リング手段からの出力が第１図のグラフ100に示
すような形式“ブリツクウオール”特性を示す帯
域通過フイルタに供給されると、コアリング手段
によつて発生された高調波および相互変調成分の
すべてのスプリアス空間周波数成分はフイルタに
よつて除去される。しかしながら上に述べた理由
により、このような“ブリツクウオール”特性を
もつたフイルタはシヨツクで付勢されたスプリア
ス空間周波数リンギング成分を導入する傾向があ
る。このようなスプリアス空間周波数リンキング
成分の導入を防止するために、このような帯域通
過フイルタは第１図のグラフ102に示すようなゆ
るやかなロールオフ・フイルタ特性と１オクター
ブの公称帯域幅を持つ必要がある。この後者の場
合は、ゆるやかなロールオフ・フイルタ特性の帯
域外部分（第１図に示されている斜線部分）が存
在するために、小量の帯域外高調波および相互変
調空間周波数成分は完全に除去されない。しかし
ながら、以下にさらに詳しく説明するように、ゆ
るやかなロールオフ特性によるスプリアス空間周
波数成分の量は適正なフイルタの設計により考え
る必要のない程度（すなわち表示された映像中に
本質的に感知されない程度）にすることができ
る。
スペクトル・シンセサイザ２０６の各フイルタ
204−１……204−（Ｎ−１）は帯域通過フイルタ
でもよいし、あるいは低域通過フイルタでもよ
い。これらのフイルタが帯域通過フイルタとして
使用されている場合は、各フイルタはそれに関連
するオクターブ・サブスペクトルに対応する中心
周波数と公称帯域幅をもつている。これらのフイ
ルタが低域通過フイルタである場合は、これらの
フイルタは０から同じオクターブ・サブスペクト
ルに関連する対応する帯域通過フイルタの公称高
域遮断周波数と同じ公称高域遮断周波数に至る公
称帯域幅をもつている。残余のサブスペクトルに
関連するフイルタ204−Ｎは（Ｎ−１）オクター
ブ・サブスペクトルの低域遮断周波数に実質的に
等しい公称高域遮断周波数をもつた低域通過フイ
ルタである。
帯域通過フイルタではなく低域通過フイルタを
オクターブ・フイルタ204−１……204−（Ｎ−１）
として使用すると、コアリング処理の帯域より下
の差（ビート）スプリアス空間周波数成分は除去
されない。しかしながら、このようなビート相互
変調信号は、表示された映像中に存在しても人間
の視覚系によつて容易には感知されない低レベル
信号となる。これは映像空間周波数スペクトルの
低い空間周波数部分における最も現実的な映像の
比較的高レベル信号成分によるマスキング効果に
よるものである。さらに、実際の装置では、適当
な非リンギング、非エイリアシングのゆるやかな
ロールオフ特性は帯域通過フイルタ用よりも低域
通過フイルタ用としてより容易に実現することが
できる。
第２図では、アナライザ２００からのサブスペ
クトル出力信号の各々およびすべてはそれに関連
する個々のコアリング手段をもつているが、この
場合、それは本願発明に必須の条件ではない。必
要なことはサブスペクトル出力信号の少なくとも
１つがそれに個々に関連するコアリング手段をも
つているということである。オクターブ１の空間
周波数（すなわち最高空間周波数サブスペクト
ル）の下の空間周波数からなるサブスペクトルに
関連するコアリング手段202−２……202−Ｎのい
ずれかが存在すれば、非直線コアリング処理によ
る少なくとも帯域より上の広い空間周波数成分を
それから実質的に除去するために、その１個のコ
アリング手段は個々に関連するスペクトル・アナ
ライザ２０６のフイルタ204−２……204−Ｎの対
応するものを持つ必要がある。しかしながら、オ
クターブ１のサブスペクトルの場合は、しばしば
スペクトル・シンセサイザ２０６の対応するフイ
ルタ204−１が省略される。この理由は、大抵の
映像表示装置は、オクターブ１のサブスペクトル
の最大空間周波数nよりも高い空間周波数を解像
して表示することができない（映像上で隣接する
２つの部分を分離して認識することができない）
からである。合成出力信号IR中に存在する帯域
より上のすべてのスプリアス空間周波数成分は映
像表示装置中で解像されないので、特にこの場合
はこのような帯域より上の成分を濾波する必要は
ない。
スペクトル・シンセサイザ２０６が、コアリン
グが省略されるサブスペクトル出力の任意の１つ
に個々に関連する非リンギング、非エイリアシン
グ・フイルタを含むか否かは任意である。しかし
ながら、コアリングが省略されるか、および／ま
たはスペクトル・アナライザ２００からのサブス
ペクトル出力信号の任意のものから濾波を省略す
るかどうかには関係なく、加算器２０８はスペク
トル・アナライザ２００から取出されたＮ個の帯
域通過および残余の個々のサブスペクトル信号を
すべて加算する。
次に第２ａ図を参照する。第２ａ図は第２図の
スペクトル・シンセサイザ２０６の代りに使用さ
れる変形されたスペクトル・シンセサイザ２０６
ａを示している。スペクトル・シンセサイザ２０
６ａは複数個の低域通過フイルタ210−２……210
−Ｎと部分加算器212−１……212−（Ｎ−１）を
使用している。低域通過フイルタ210−２は、映
像表示入力信号Ｉの映像空間周波数スペクトルの
最高空間周波数n（すなわちオクターブ２のサブ
スペクトルの高域遮断周波数）の1/2に等しい公
称高域遮断周波数をもつている。同様の態様で、
低域通過フイルタ210−３……210−（Ｎ−１）の
各々は、それが関連するオクターブ・サブスペク
トルの公称高域遮断周波数に等しい公称高域遮断
周波数をもつている。低域通過フイルタ210−Ｎ
は（Ｎ−１）オクターブ・サブスペクトルの公称
低域遮断周波数をもつている。
第２ａ図では、逆方向の順序でフイルタと部分
加算器が縦続的に接続されている。その結果、最
も低い空間周波数サブスペクトル信号（コアリン
グされた残余の信号G′N）は縦続接続された低域
通過フイルタ210−Ｎ……210−２の各々によつて
順次に濾波される。第２ａ図に示すように、最も
低い空間周波数の次の空間周波数のスペクトル信
号L′N-1とフイルタ210−Ｎの出力は部分加算器
212−（Ｎ−１）によつて加算され、また縦続接続
された低域通過フイルタ210−（Ｎ−１）……210
−２の各々によつて順次に濾波される。同様にし
て、コアリングされた高い空間周波数のオクター
ブ・スペクトル信号L′(N-2)……L′2は、第２図に
示すようにそのコアリングされたサブスペクトル
信号より上のスペクトル・シンセサイザ２０６ａ
のすべてのフイルタによつて順次に濾波される。
最後にフイルタ210−２からの出力は、部分加算
器212−１によつてコアリングされた最高空間周
波数オクターブ・スペクトルL′0と加算されて、
再構成された映像表示出力信号IRが生成される。
第２ａ図では、映像表示装置は入力映像スペクト
ルの最高空間周波数nよりも高い空間周波数を解
像することが出来ないと仮定し、そのため部分加
算器212−１からの出力に対する低域通過フイル
タを設ける必要はなかつた。
第２図および第２ａ図の説明に基づくと、残余
の信号以外は、スペクトル・アナライザ２００か
らの出力サブスペクトル信号は１オクターブ以上
の公称帯域幅を持たないことがこの発明に必要な
ことである。しかしながら、この発明の原理は
各々が１オクターブよりも狭い空間周波数帯域幅
をもつ分解して取出された帯域通過サブスペクト
ル信号にも適用することができる。
前述のカールソン（Carlson）氏他の共願（特
願昭59−134032号）明細書中に詳細に示されてい
るバート・ピラミツド・スペクトル・アナライザ
およびバート・ピラミツド・スペクトル・シンセ
サイザは、少なくとも２つの理由でこの発明のス
ペクトル・アナライザ２００およびスペクトル・
シンセサイザ２０６ａの実施に当つて使用するの
に特に適している。第１に、バート・ピラミツド
は、“ブリツクウオール”特性ではなくゆるやか
なロールオフ特性をもつたフイルタの使用が可能
で、そのスペクトル・アナライザおよびスペクト
ル・シンセサイザの双方の使用に適している。第
２に、その最も好ましい形式では、バート・ピラ
ミツド・スペクトル・アナライザは、公称オクタ
ーブの帯域幅をもつた帯域通過サブスペクトル出
力信号および残余のサブスペクトル出力信号を発
生することができる。
前述のカールソン氏他の出願明細書中に示され
ているバート・ピラミツド・アナライザはG0と
示されたサンプルされた入力信号に関して動作す
る。バート・ピラミツドに関する次の説明では、
第２図の映像表示入力信号Ｉに相当するG0は、
順次走査された２次元テレビジヨン映像の空間周
波数スペクトルを特定する通常のビデオ信号（例
えばNTSCビデオ信号）の形式で、そのビデオ信
号は最初前置濾波されて所定の最高空間周波数n
よりも高い空間周波数を表わす成分は除去されて
おり、nの少なくとも２倍のサンプリング周波数
でサンプルされたものであると仮定する。
カールソン氏他の特許明細書に示されているリ
アル・タイム・バート・ピラミツド・アナライザ
は第３ａ図に機能的な形の図として示されてい
る。第３ａ図に示されているように、アナライザ
はサンプルされた信号の変換段300−１，300−２
……300−Ｎと大体同様な信号路からなつている。
各段は、それに個々に供給されるデジタル・クロ
ツクCL1，CL2……CLNの値によつて決定される
サンプル周波数で動作する。その所定の段に供給
されるクロツクの値は、それに先行する段に供給
されるクロツクの値よりも小さい。この発明の場
合、段300−２……300−Ｎの各クロツクの値は直
ぐ先行する段のクロツクの1/2の大きさである。
第３ａ図に示されているように、段300−１は
たたみ込みフイルタとデシメーシヨン手段302、
遅延手段304、減算手段306、および拡大および補
間フイルタ手段308からなつている。デシメーシ
ヨン手段は、１オクターブたたみ込みフイルタの
出力からサンプルを一定の割合で除去する作用を
有するものである。例えば、テレビジヨン用映像
信号のような２次元映像信号の場合は、１オクタ
ーブたたみ込みフイルタの出力におけるＸ，Ｙの
各次元の最高ベースバンド周波数はその入力にお
ける各次元における最高ベースバンド周波数の1/
２である。従つて、Ｘ，Ｙの２次元の各々におけ
る入力サンプルの周波数（密度）がナイキストの
基準に適合しておれば、入力サンプルの周波数の
１／２の出力サンプル周波数は依然としてナイキス
トの基準に適合する。かくして、たたみ込みフイ
ルタの出力サンプルを、Ｘ，Ｙの各次元毎に１つ
置きに除去（デシメーシヨン）しても、たたみ込
みフイルタの出力におけるベースバンド映像情報
が失われることはない。クロツクCL1の値に等し
いサンプル周波数をもつたデジタル・サンプル
G0の入力の流れはたたみ込みフイルタおよびデ
シメーシヨン手段302を経て供給され、クロツク
CL2の値に等しいサンプル周波数でデジタル・サ
ンプルG1の出力の流れを引出す。たたみ込みフ
イルタは、G1によつて表わされる各映像の次元
（デイメンジヨン）の中心周波数をG0によつて表
わされる対応する次元の中心周波数の1/2に減少
させる低域通過機能をもつている。同時にデシメ
ーシヨンは各次元のサンプル密度を1/2だけ減少
させる。
G0の各デジタル・サンプルは遅延手段304を通
つて減算手段306に第１の入力として供給される。
同時にG1の密度の減少したデジタル・サンプル
は拡大および補間フイルタ308に供給され、この
フイルタ308はG1サンプルのサンプル密度をG0の
密度に戻すように増大させる。次いで増大された
密度をもつた補間G1サンプルは減算手段306に第
２の入力として供給される。遅延手段304が存在
することにより、空間位置で互いに対応するG0
とG1の各サンプル対は減算手段306の第１と第２
の入力に互いに時間的に一致して供給される。減
算手段306からの連続するサンプルL0の出力の流
れは走査された映像の各元の最高空間周波数を特
定する。
段300−２……300−Ｎの各々の構造は300−１
のそれと本質的に同じである。しかしながら、高
い数値の段300−２……300−Ｎの各々は、直ぐ先
行する段よりも低いサンプル密度で生ずる低い空
間周波数の信号で動作する。さらに詳しく言え
ば、連続するサンプルL1の出力の流れは映像の
ＸまたはＹの各次元おける空間周波数の最高オク
ターブの次のオクターブを表わし、それによつて
第３ａ図に示すように、バースト・ピラミツドア
ナライザで分解された信号は、段300−Ｎのたた
み込みフイルタおよびデシメーシヨン手段の出力
から引出された低周波残余信号GNと共に、段
3001……301−Ｎの各々の減算手段からそれぞれ
取出された個々のオクターブのサンプルの流れ
L0……LN-1からなつている。
第３ｂ図は再構成された出力信号IRを取出すた
めの第２ａ図のシンセサイザ２０６ａに相当する
バート・ピラミツド・シンセサイザを示す。これ
は拡大および補間フイルタ312−１……312−Ｎと
加算器314−０……314−（Ｎ−１）と共に、コア
リングされたサンプルの流れL′0……L′N-1に関し
て動作する適当な遅延手段310−０……310−（Ｎ
−１）を使用して達成される。図示のように、最
も低い密度の残余のサンプルの流れGNは拡大お
よび補間フイルタ312−Ｎによつて表わされる映
像空間次元の各々において２倍されたサンプリン
グ密度をもち、これは次いで加算器314−（Ｎ−
１）によつて遅延されたサンプルの流れLN-1に加
えられる。連続する合成段を通つて行なわれるこ
の処理のくり返しにより、最高サンプル密度でコ
アリングされた２次元映像を表わす再構成された
出力信号IRが取出される。
バート・ピラミツドで使用されている各たたみ
込みフイルタおよび補間フイルタは、次の２つの
制限に適合する低域通過フイルタである。第１に
これらの各フイルタは少なくとも３個のマルチプ
ライヤ係数からなる対称カーネル重み付け関数を
使用している。第２に、カーネル重み付け関数の
マルチプライヤ係数は等しい効果を与えなければ
ならない。すなわち所定レベルにあるすべてのノ
ード（節）は次に高いレベルにあるノードに同じ
合計重みを与える必要がある。この発明によつて
要求されるような、実際の実質的に非リンギン
グ、非エイリアシング、局在化変換フイルタ特性
を与える必要があるため、この発明を実施するた
めのバート・ピラミツド・アナライザおよびシン
セサイザのたたみ込みおよび補間低域通過フイル
タによつて使用されるカーネル重み付け関数に別
の制限を与えることになる。次にこの別の制限に
ついて考察する。
第３ａ図に示されているバート・ピラミツド・
アナライザの各段はサンプルされた入力信号に関
して動作するので、そのサンプルされた入力信号
の空間周波数スペクトルはベースバンド部分のみ
ならず、下側および上側の側帯波からなる各くり
返し部分をも含んでいる。このような各側帯波は
サンプリング周波数の基本波成分およびサンプリ
ング周波数の各高調波を変調する。さらにエイリ
アシングを防止するために、サンプリング周波数
はバート・ピラミツド・アナライザの各段に供給
されるサンプルされた入力信号のベースバンド空
間周波数スペクトルの最高周波数の少なくとも２
倍でなければならない。
数学的解析により、次の１，２，３に示す関係
の各々が真であるとき、バート・ピラミツド・ア
ナライザにより分解された信号L0……LN-1の対
応するオクターブの帯域幅の１つを引出すため
に、バート・ピラミツド・スペクトル・アナライ
ザの各段300−１……300−Ｎは非リンギング、非
エイリアシング局在化変換装置を近似することが
できる。
１ ０≦≦h／４（hは各オクターブ・サブスペ
クトル信号の公称上限周波数）の空間周波数の
範囲において、各段のたたみ込みおよび補間フ
イルタの各規格化された伝送特性の積は１であ
る。好ましくは、各段のたたみ込みおよび補間
フイルタ自体は上記の範囲全体にわたつて１の
伝送特性を持つていることが望ましい。
２ h／４≦≦3h／４の空間周波数の範囲に
おいて、各段のたたみ込みおよび補間フイルタ
の各規格化された伝送特性の積はゆるやかなロ
ールオフをもつている。好ましくは、各段の各
たたみ込みおよび補間フイルタ自体はこの範囲
全体にわたつてゆるやかなロールオフを持つて
いることが望ましい。
３ 3h／４≦≦hの空間周波数の範囲におい
て、各段のたたみ込みおよび補間フイルタの各
正規化された伝送特性の積は０である。好まし
くは、各段の各たたみ込みおよび補間フイルタ
自体はこの範囲にわたつて０の伝送特性をもつ
ていることが望ましい。
バート・ピラミツド・アナライザの段300−Ｎ
のたたみ込みフイルタのみが残余のサブスペクト
ル信号GNを発生するために使用される。従つて、
段300−Ｎの場合には、そのたたみ込みフイルタ
が上記の１，２，３のリストに示した基準と実質
的に一致している必要がある。また、第３ｂ図に
示すバート・ピラミツド・シンセサイザの各補間
フイルタは前述の３つの基準の各々と一致しなけ
ればならない（こゝで、シンセサイザの場合、o
は第３ｂ図の各補間フイルタの各々に直ぐに後続
する加算器の信号出力の高域遮断周波数である）。
実際のたたみ込みおよび補間フイルタの設計は
上のリストに示した３つの基準のすべてに実質的
に適合しなければならないし、また上述の対称で
且つ等しい効果をもつたカーネル重み付け関数の
制限にも適合しなければならない。僅か３個の逓
倍係数からなるカーネル重み付け関数を使用した
このようなバート・ピラミツド・サンプルされた
信号のたたみ込みあるいは補間フイルタは上述の
リストの１あるいは３の基準のいずれかと適合す
ることができない。１オクターブの公称高域遮断
周波数oのちようど２倍のサンプリング周波数
（エイリアシングを防止するために必要な最低サ
ンプリング周波数）に対して、５個の逓倍係数の
カーネル重み付け関数のサンプルされた信号のバ
ート・ピラミツドたたみ込みあるいは補間フイル
タを設計することができるが、このフイルタは上
述のリストの基準１および２のいずれかに適合す
るが両方の基準には適合しない。上述のリストに
示された３つの基準のすべてに適合する実際のバ
ート・ピラミツドたたみ込みまたは補間フイルタ
を設計するためには、少なくとも７個の逓倍係数
カーネル重み付け関数のサンプルされた信号フイ
ルタを必要とする。さらに詳しく言えば、サンプ
リング周波数が、フイルタの入力信号スペクトル
の公称高域遮断周波数hのちようど２倍の最低の
実質的に非エイリアシング値（エイリアシングが
生じばい最低周波数値）をもつ場合は、上述のリ
ストに示した３個の基準のすべてに適合する第４
図のベースバンド・フイルタ特性は、変数Ｐが−
0.052の値をもつとき、第４ａ図に示す７個の逓
倍係数をもつた対称な等しい効果をもつたフイル
タ・カーネル重み付け関数によつて特定される。
サンプリング周波数がその公称最低非エイリア
シング値である今ここで説明している例について
言えば、７個のマルチプライヤ係数カーネル重み
付け関数は比較的局在化された映像領域に作用す
るので、この関数は実質的に局在化変換を行な
う。９個のマルチプライヤ係数カーネル重み付け
関数（これは通常その公称最低非エイリアシン
グ・サンプリング周波数に対して実質的に局在化
された変換を行なうのに充分に小さい）が望まし
い。というのは９個のマルチプライヤ係数カーネ
ル重み付け関数は、ベースバンド・フイルタ特性
のゆるやかなロールオフ部分の形状を特定するに
当つて７個のマルチプライヤ係数カーネル重み付
け関数の場合よりも一層良好な微同調能力を持つ
ているからである。
しかしながら、公称最低非エイリアシング・サ
ンプリング周波数に対して、フイルタのカーネル
重み付け関数のマルチプライヤ係数が９を越える
と、フイルタの変換はますます非局在化する傾向
があり、これは好ましくない。一方、フイルタの
入力信号が過サンプルされると（すなわち、サン
プリング周波数がフイルタの入力信号スペクトル
の公称高域遮断周波数hの２倍よりも相当に高い
場合）、カーネル重み付け関数中のマルチプライ
ヤ係数の数は同程度の局在化をもつた同じフイル
タ特性を与えるために、それに従つて大きくしな
ければならない。例えば、第４図および第４ａ図
のサンプリング周波数がhの４倍であれば、第４
ａ図のカーネル重み付け関数と同じ包絡線を持つ
たカーネル重み付け関数は30乃至40のマルチプラ
イヤ係数からなる（すなわち、補間された値のマ
ルチプライヤ係数は第４ａ図の各隣接マルチプラ
イヤ係数の各対間に挿入される）。
コアリングは非直線処理であつてアーテイフア
クトを導入するので、コアリング手段への信号入
力中に実際に存在しているノイズを除去するのに
必要な程度以上にコアリングすることは好ましく
ない。換言すれば、コアリングの閾値はコアリン
グ手段への信号入力中にそのとき存在しているノ
イズ量を除去するのに充分な最低のレベルに維持
されるべきである。第５図は、走査された２次元
テレビジヨン映像を表わす標準の（例えば
NTSC）ビデオ信号と共に使用するためのコアリ
ング手段201−１……202−Ｎの各々の好ましい実
施例のブロツク図である。テレビジヨン技術で周
知のように、このようなビデオ信号は連続するイ
ンタレース走査されたフイールドと、垂直帰線期
間とを含み、各走査フイールドは実動フイールド
部分からなり、その間に映像情報が送られ、また
垂直帰線期間中は映像情報は送られない。各連続
するフイールドの垂直帰線部分の間に存在するノ
イズは次のフイールドの実動部分の期間中に存在
するノイズ成分の尺度となる。
第５図に示すように、コアリング手段202−Ｋ
（Ｋはコアリング手段202−１……202−Ｎの任意
の順序の１つ）はスイツチ５００からなり、この
スイツチには各連続するフイールドの垂直帰線部
分の発生期間中のみスイツチ５００を閉じるため
の制御信号が供給される。従つて、スイツチ５０
０は各連続するフイールドの全実動部分の期間中
は開状態に維持される。コアリング手段202−Ｋ
に関連するLK-1サブスペクトル入力信号はスイツ
チ５００および非直線増幅器５０２の双方の入力
として供給される。従つて、LK-1のノイズ成分の
みが閉じられたスイツチ５００によつて整流器５
０４に送られる（垂直帰線部分の間の信号はノイ
ズ成分のみからなる。）。整流器５０４からの整流
された成分は時定数t0の積分器５０６に供給され
る。時定数t0は、１フイールドの各垂直帰線部分
の間に生ずる整流されたノイズ成分信号を、その
フイールドの直ぐに続く実動部分全体をカバーす
るために引伸ばすのに充分な長さをもつている。
従つて、積分器５０６はフイールドの各実動部分
で使用するための調整可能な大きさεKをもつたdc
閾値信号を発生する。その信号はフイールドの直
前の垂直帰線部分の期間中のノイズ成分のレベル
に比例する。この可調整閾値信号は制御信号とし
て非直線増幅器５０２に供給される。さらに、コ
アリング手段202−Ｎ……202−Ｋの各１つの非直
線増幅器の利得は、これらのコアリング手段202
−１……202−Ｎの各々に対する異なつた閾値の
全信号利得を補償するために利得調整制御によつ
て個々に制御される。さらに詳しく説明すると、
閾値の大きさεKが相対的に大きくなると、非直線
増幅器５０２からのコアリングされた出力信号
L′K-1の相対電力は、それのLK-1入力信号の電力
に比して小さくなる。利得調整はこれを補償し
て、非直線増幅器５０２からのL′K-1出力のよう
な各々が別々にコアリングされたサブスペクトル
信号から取出されたシンセサイザの出力信号IRに
与えられる電力が、スペクトル・アナライザへの
入力信号Ｉに対応するLK-1サブスペクトル信号の
電力と実質的に同じになるように維持する。
非直線増幅器５０２は、そのときの可調整閾値
の大きさを越える絶対レベルをもつた入力信号
LK-1の部分のみを増幅する動作を行なう。従つ
て、入力信号の絶対レベルがそのときの可調整閾
値を越えたときでも、そのときの閾値の大きさを
越える入力信号のクリツプされた部分のみが非直
線増幅器５０２を通過し、コアリング手段のLK-1
出力信号電力に影響を与える。別の技術では、入
力信号の絶対レベルを可調整閾値の大きさと比較
し、入力信号の絶対レベルが閾値の大きさを越え
ると、すべての入力信号がL′K-1出力に通過させ
られ、それ以外のときは入力信号は全く通過させ
られない。この別の技術は、より大きな入力信号
電力が出力信号電力中に保持されるという利点が
ある。しかしながら過去においては、この別の技
術は、このようなコアリング手段の出力から生成
された表示映像中のスパークル（閃光）として知
られる高い空間周波数のアーテイフアクトが生成
される傾向があるという欠点があつた。しかしな
がら、この発明の原理を採用した処理装置は前述
のスパークルを抑える傾向があり、この別の技術
を一層実用的なものにすることができる。
JP59503827A 1983-11-01 1984-10-22 映像表示信号をコアリングするための改善された装置 Granted JPS60501685A (ja)

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