JPH0462510B2

JPH0462510B2 -

Info

Publication number: JPH0462510B2
Application number: JP15166985A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Adachi; Toshihiro Hase; Minoru Ozaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1992-10-06
Also published as: JPS6213185A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、テレビジヨン信号をデイジタル符
号化し、その標本化周波数を低減するサブナイキ
ストサンプリングのサブサンプルフイルタに関
し、特にそのフイルタ切り替えによる画質向上に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の適応形フイルタの切り替え方式と
して、昭和59年度電子通信学会総合全国大会「適
応形YC分離デイジタルフイルタ」に発表されて
いるような論理の切り替え方式があつた。この切
り替え方式を第８図に示す。第８図において、１
はNTSCテレビ信号をＡ／Ｄ（Analog to
Digital）変換した信号を入力するデイジタル映
像入力端子、９２はデイジタル映像入力端子１よ
り入力された信号を空間上２ライン遅延させる２
ライン遅延器（以下2H遅延器と記す）、９３は
2H遅延器９２よりの出力信号をさらに２ライン
遅延させる2H遅延器、９６はデイジタル映像入
力端子１よりの出力信号を２画素遅延させる２画
素遅延器（以下2D遅延器と記す）、９４は2H遅
延器９２の出力信号を２画素遅延させる2D遅延
器、９５は2D遅延器９４の出力信号をさらに２
画素遅延させる2D遅延器、９７は2H遅延器９３
の出力信号を２画素遅延させる2D遅延器である。
１３，８，１４はそれぞれ2D遅延器９６，９５，
９７の出力信号を４で除算する割算器、１１は
2D遅延器９４の出力信号を２で除算する割算器、
１２は2H遅延器９２の出力信号を４で除算する
割算器、１５は割算器８，１１，１２の出力信号
を加算する加算器、１６は割算器１３，１１，１
４の出力信号を加算する加算器、９８は2H遅延
器９２の出力信号から2D遅延器９５の出力信号
を減算する減算器、９９は2D遅延器９６の出力
信号から2D遅延器９７の出力信号を減算する減
算器である。３１，３２はそれぞれ減算器９８，
９９の出力信号の絶対値を得る絶対値回路、３３
は絶対値回路３１の出力信号を絶対値回路３２の
出力信号とを比較する比較器、３４は加算器１５
の出力信号と加算器１６の出力信号とを比較器３
３の出力信号により選択する切替えスイツチ、３
５は切替えスイツチ３４の出力信号を外部に伝達
するデイジタルＹ値出力端子である。

ところで、NTSC方式テレビ信号では輝度信号
成分（Ｙ信号成分）とカラー信号成分（Ｃ信号成
分）とが周波数多重されており、２次元画像上で
考えるとＹ信号成分の斜め高域成分にあたる部
分、つまり画像上細い斜めの線の部分にＣ信号成
分が周波数多重されていることになる。第１０図
にはＹ信号とＣ信号の多重位置を示し、１／Ty
は垂直方向の１ラインのピツチ、１／Txは4fsc
のクロツクによるサンプリング周期を示してい
る。このように両信号は周波数多重されているた
め、通常Ｙ信号成分とＣ信号成分とを分離するた
めのYC分離用のフイルタ装置が用いられており、
またNTSC方式テレビ信号では、Ａ／Ｄ変換する
場合、通常その標本化周波数としてYC分離の容
易な4fsc（fsc：カラーサブキヤリア）が選択され
る。

次に第８図に示す従来例の動作を説明する。

適応形YC分離フイルタにおいて、Ｙ信号成分
のみを取り出すフイルタを考えると、これは低域
成分のみを取り出す２次元LPFとなつている。
第８図において、デイジタル映像入力端子１より
標本化周波数4fscでサンプリングされたNTSCテ
レビ信号が入力される。この入力信号が空間上２
ライン遅延器９２により２ライン遅延され、さら
に2D遅延器９４，９５により各々２画素遅延さ
れる。2D遅延器９５の出力信号は割算器８によ
り４で除算され、2D遅延器９４の出力信号は割
算器１１により２で除算され、2H遅延器９２の
出力信号は割算器１２により４で除算される。割
算器８，１１，１２の出力信号は加算器１５によ
り加算され、加算器１５の出力信号９ｂとなる。
入力信号９ａから加算器１５の出力信号９ｂまで
の水平方向LPFの伝達特性は、Ｈ(Z)＝（１＋Z^-2）²・Z^-2L／４但し、Z^-1：空間上１画素遅延 Z^-L：空間上１ライン遅延で表わされる。この伝達特性は画素配置上の演算
として、第９図において、Ｙ←（２・S5＋S4＋S6）／４の演算を行なうことに相当する。

一方、デイジタル映像入力端子１より入力され
たデイジタル信号９ａは、2D遅延器９６により
２画素遅延され、さらにこの2D遅延器９６の出
力信号は割算器１３によつて４で除算される。
2H遅延器９２の出力信号は2H遅延器９３により
さらに２ライン遅延され、2H遅延器９３の出力
信号は2D遅延器９７により２画素遅延され、こ
の2D遅延器９７の出力信号は割算器１４により
４で除算される。割算器１３，１１，１４の出力
信号は加算器１６により加算され、加算器１６の
出力信号９ｃとなる。入力信号９ａから加算器１
６の出力信号９ｃまでの垂直方向LPFの伝達特
性は、画像配置上の演算として、第９図におい
て、Ｙ←（２・S5＋S2＋S8）／４の演算を行なうことに相当する。

以上述べた２つのLPFの出力信号を次に述べ
る論理で選択する。

即ち、2D遅延器９６の出力信号より2D遅延器
９７の出力信号を減算器９９により減算し、減算
器９９の出力信号の絶対値を絶対値回路３２の出
力信号９ｅとして得る。一方、2H遅延器９２の
出力信号より2D遅延器９５の出力信号を減算器
９８により減算し、減算器９８の出力信号の絶対
値を絶対値回路３１の出力信号９ｄとして得る。
ここで信号９ｄと９ｅとを比較器３３で比較し、
その出力信号９ｆにより切替えスイツチ３４を切
替えて、信号９ｄが信号９ｅより小さい時には水
平方向LPFの出力信号９ｂを選択し、信号９ｄ
が信号９ｅより大きいか等しい時には垂直方向
LPFの出力信号９ｃを選択し、切替えスイツチ
３４の出力信号９ｇを得る。この選択論理は、第
９図の画素配置上の演算としては、Ｙを求めるの
に信号９ｄは｜S4−S6｜、信号９ｅは｜S2−S8
｜に相当し、従つて、｜S4−S6｜＜｜S2−S8｜の時には、Ｙ←（２・S5＋S4＋S6）／４，｜S4−S6｜≧｜S2−S8｜の時にはＹ←（２・S5＋S2＋S8）／４なる選択をすることになる。即ち、画像の局所的
性質により、水平方向変化の少ない画像には水平
方向LPFを、垂直方向変化の少ない画像には垂
直方向LPFを選択することになり、適応的なフ
イルタリングを実現するものである。

この適応形YC分離フイルタで、Ｙ信号の２次
元空間周波数特性は第１０図の斜線部分で示され
る。なお参考として、Ｙ信号が（２・S5＋S4＋
S6）／４で得られる場合、Ｃ信号は（２・S5−
S4−S6）／４で得られ、またＹ信号が（２・S5
＋S2＋S8）／４で得られる場合、Ｃ信号は
（２・S5−S2−S8）／４で得られることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように、従来の適応形YC分離フイルタ
の切替え論理においては、水平方向輝度変化及び
垂直方向輝度変化を上下左右の画素のみで決定し
ているために、第１１図に示される空間周波数の
高い部分では、フイルタの切替え論理に折り返し
信号による誤りが生じるという欠点があつた。こ
れは画像上では、第１１図に示される空間周波数
の高い信号が含まれる場合に細かい点状の雑音と
して表われることとなる。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、従来の切替え論理のものより
２次元周波数特性上の帯域が広く、また細かい点
が表示されるという画質劣化が従来のものに比べ
て著しく減少する適応性サブサンプルフイルタ装
置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る適応形サブサンプルフイルタ装
置は、水平方向LPFと垂直方向LPFの切替え論
理を、近隣画素の水平方向輝度変化の２箇所の加
算値と垂直方向輝度変化の２箇所の加算値とを比
較することにより切替えるような論理としたもの
である。

〔作用〕

この発明におけるフイルタの切替え論理では、
水平方向輝度変化、垂直方向輝度変化を各々近隣
画素の２箇所で計算し、その結果を加算して検出
しているために、水平方向輝度変化、垂直方向輝
度変化が従来のものより安定して検出され、その
結果空間周波数の高い部分（画像上では細かいし
ま部分）でもフイルタの切替え論理が折り返し信
号の影響を受けずに確実となり、画像上細かい点
状の雑音が減少する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。
まず第３図に、サブサンプリングを説明するため
のサブサンプリングの全体構成図を示す。この第
３図において、１はデイジタル映像入力端子、１
００はデイジタル映像入力端子１よりの出力信号
の画像上斜め成分を落とす２次元前置フイルタ、
２１は２次元前置フイルタ１００よりの出力信号
を間引いてサブサンプルするサブサンプルスイツ
チ、２２はサブサンプルスイツチ２１よりの出力
信号を伝送する通信路、１０１は通信路２２より
の出力信号を補間する２次元補間フイルタ、４２
は２次元補間フイルタ１０１よりの出力信号を外
部へ出力するデイジタル映像信号出力端子であ
る。

次に本発明の一実施例である上記２次元前置フ
イルタ１００の一構成例を第１図について説明す
る。ここで本実施例は、垂直方向LPFの伝達特
性Ｈ(Z)＝（１＋Z^-N.L）²・Z^-M／４水平方向LPFの伝達特性Ｈ(Z)＝（１＋Z^-M）²・Z^-N.L／４のＭ，Ｎをともに１とした場合の例である。

第１図において、１はデイジタル映像入力端
子、２はこのデイジタル映像入力端子１よりの出
力信号は空間上１ライン遅延させる１ライン遅延
器（以下1H遅延器と記す）、３は1H遅延器２の
出力信号をさらに１ライン遅延させる1H遅延器、
１０はデイジタル映像入力端子１よりの出力信号
を１画素遅延させる１画素遅延器（以下1D遅延
器と記す）、６は1D遅延器１０の出力信号を１画
素遅延させる1D遅延器、４は1H遅延器２の出力
信号を１画素遅延させる1D遅延器、５は1D遅延
器４の出力信号を１画素遅延させる1D遅延器、
９は1H遅延器３の出力信号を１画素遅延させる
1D遅延器、７は1D遅延器９の出力信号を１画素
遅延させる1D遅延器である。８，１３，１４は
それぞれ1D遅延器５，１０，９の出力信号を４
で除算する割算器、１１は1D遅延器４の出力信
号を２で除算する割算器、１２は1H遅延器２の
出力信号を４で除算する割算器、１５は割算器
８，１１，１２の３つの出力信号を加算する加算
器、１６は割算器１３，１１，１４の３つの出力
信号を加算する加算器である。

また、１７はデイジタル映像入力端子１の出力
信号と1D遅延器６の出力信号とを加算する加算
器、１８は1H遅延器３の出力信号と1D遅延器７
の出力信号とを加算する加算器、１９はデイジタ
ル映像入力端子１の出力信号と1H遅延器３の出
力信号とを加算する加算器、２０は1D遅延器６
の出力信号と1D遅延器７の出力信号とを加算す
る加算器である。２７は加算器１７の出力信号か
ら加算器１８の出力信号を減算する減算器、２８
は加算器２０の出力信号から加算器１９の出力信
号を減算する減算器、３１，３２はそれぞれ減算
器２７，２８の出力信号の絶対値を得る絶対値回
路、３３は絶対値回路３１，３２の２つの出力信
号を比較する比較器である。３４は比較器３３の
出力信号により加算器１５の出力信号又は加算器
１６の出力信号を選択する切替えスイツチ、２１
は切替えスイツチ３４の出力信号をサブサンプル
するサブサンプルスイツチ、２２はサブサンプル
スイツチ２１の出力信号を伝送する通信路であ
る。

次に動作について説明する。

まずサブサンプリングについて第３図を用いて
説明する。第３図において、ある画像を2fsの標
本化周波数で標本化した信号４ａをデイジタル映
像入力端子１に入力する。信号４ａは画素配置で
表わすと第４図のように、またｘ方向、ｙ方向で
サンプリングした２次元空間スペクトラムでは第
６図のように表わされる。第４図において、Tx
は１画素間隔を、Tyは１ライン間隔を示してい
る。第６図において、標本化周波数は１／Tx，
１／Tyを基本周期とする格子点状に存在するた
め、折り返し雑音なしに映像が再生できる２次元
空間スペクトラム領域は水平空間周波数１／
（２・Tx）、垂直空間周波数１／（２・Ty）の長
方形領域である。通常サブサンプリングでは、標
本化周波数を１ライン毎に180゜位相をずらした
PASS（Phase Alternative Sub−Nyquist
Sampling）方式が採用されている。第４図のサ
ブサンプリング後の信号４ｃは画素配置で表わす
と第５図の千鳥格子状標本点となり、ｘ方向、ｙ
方向でサンプリングした２次元空間スペクトラム
では第７図のように表わされる。第７図におい
て、標本化周波数は千鳥格子状の点に表われ、折
り返し雑音なしに映像が再生できる２次元空間ス
ペクトラム領域は水平空間周波数１／（２・
Tx）、垂直空間周波数１／（２・Ty）を直線で
結んだ三角形領域となり、画像上では細い斜め線
が存在すると折り返し雑音が発生する。このため
サブサンプル用フイルタでは斜め成分を落とすこ
とが重要である。

第３図において、デイジタル映像入力端子１よ
り入力された信号４ａは斜め成分を落とすため基
本クロツク2fsで動作する２次元前置フイルタ１
００に入力される。２次元前置フイルタ１００を
通つた信号４ｂは斜め成分の落ちた信号となり、
サブサンプルスイツチ２１によりサブサンプルさ
れた信号４ｃとなる。信号４ｃはサンプルクロツ
クfs毎にリサンプルされた信号となるため、画像
情報が半分に減少したこととなる。そしてこの信
号４ｃは通信路２２を用いて伝送される。伝送さ
れた信号はサンプルクロツクfs毎の信号となる。
一方受信側では、サンプルクロツクを2fsにする
ため、第５図において×印で示された欠落画素が
２次元補間フイルタ１０１により補間されると共
に斜め成分が落とされる。この補間フイルタ１０
１により補間された信号４ｄはサンプルクロツク
が2fsとなり、画像の細い斜め成分の落とされた
信号としてデイジタル映像出力端子４２に出力さ
れる。

次に第１図により２次元前置フイルタとサブサ
ンプリングまでの動作を詳細に説明する。

デイジタル映像入力端子１より入力されたデー
タ１ａは1H遅延器２により１ライン遅延され、
さらに1D遅延器４，５により各々１画素遅延さ
れる。1H遅延器２の出力信号は割算器１２によ
り４で除算され、1D遅延器４の出力信号は割算
器１１により２で除算され、1D遅延器５の出力
信号は割算器８により４で除算される。そして割
算器８，１１，１２の出力信号が加算器１５で加
算されて出力信号１ｂとなる。入力信号１ａから
加算器１５の出力信号１ｂまでの水平方向LPF
の伝達特性は、Ｈ(Z)＝（１＋Z^-1）²・Z^-L／４但し、Z^-1：空間上１画素遅延 Z^-L：空間上１ライン遅延で表わされる。この伝達特性は画素配置上の演算
として、第２図においてＥ点を求めるのに、Ｅ←（Ｄ＋２・Ｅ＋Ｆ）／４の演算を行なうことに相当する。

一方、デイジタル映像入力端子１より入力され
たデイジタル信号１ａは、1D遅延器１０により
１画素遅延され、さらに1D遅延器１０の出力信
号は割算器１３によつて４で除算される。1H遅
延器２の出力信号は1H遅延器３によりさらに１
ライン遅延され、1H遅延器３の出力信号を1D遅
延器９により１画素遅延させる。1D遅延器９の
出力信号は割算器１４により４で除算される。そ
して割算器１３，１１，１４の出力信号は加算器
１６によつて加算され加算器１６の出力信号１ｃ
となる。入力信号１ａから加算器１６の出力信号
１ｃまでの垂直方向LPFの伝達特性は、Ｈ(Z)＝（１＋Z^-L）²・Z^-4／４で表わされる。この伝達特性は画素配置上の演算
として、第２図においてＥ点を求めるのにＥ←（Ｂ＋２・Ｅ＋Ｈ）／４の演算を行なうことに相当する。

まず1D遅延器１０の出力信号をさらに１画素
遅延させた1D遅延器６の出力信号と入力信号１
ａとを加算器１７により加算する。さらに1D遅
延器９の出力信号をさらに１画素遅延させた1D
遅延器７の出力信号と1H遅延器３の出力信号と
を加算器１８により加算する。入力信号１ａと
1H遅延器３の出力信号とを加算器１９により加
算する。1D遅延器６の出力信号と1D遅延器７の
出力信号とを加算器２０により加算する。加算器
１７の出力信号より加算器１８の出力信号を減算
器２７により減算し、減算器２７の出力信号の絶
対値を絶対値回路３１により信号１ｄとして得
る。一方、加算器２０の出力信号より加算器１９
の出力信号を減算器２８により減算し、減算器２
８の出力信号の絶対値を絶対値回路３２により信
号１ｅとして得る。ここで信号１ｄと１ｅとを比
較器３３で比較し、その出力信号１ｆにより切替
えスイツチ３４を切替え、信号１ｄが信号１ｅよ
り小さい時には垂直方向LPFの出力信号１ｃを
選択し、信号１ｄが信号１ｅより大きいか等しい
時には水平方向LPFの出力信号１ｂを選択して
切替えスイツチ３４の出力信号１ｇを得る。この
選択論理は、第２図の画素配置上の演算として
は、Ｅ点を求めるのに、信号１ｄは｜（Ａ＋Ｃ）−
（Ｇ＋Ｉ）｜、信号１ｅは｜（Ａ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｉ）｜
に相当し、従つて｜（Ａ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｉ）｜＜｜（Ａ＋Ｇ）−（Ｃ＋
Ｉ）｜の時には、Ｅ←（Ｂ＋2E＋Ｈ）／４、｜（Ａ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｉ）｜≧｜（Ａ＋Ｇ）−（Ｇ＋
Ｉ）｜の時にはＥ←（Ｄ＋2E＋Ｆ）／４なる選択をすることにより、画像によつて水平方
向変化の少ない画像には水平方向LPFを、垂直
方向変化の少ない画像には垂直方向LPFを選択
することになり、適応的なフイルタリングが実現
できる。

このようにして２次元前置フイルタがかかつた
信号１ｇが得られる。この信号１ｇを、サブサン
プル用スイツチ２１によりライン毎に位相の反転
したクロツクでサブサンプルし、出力信号１ｈを
得る。信号１ｈは画素配置としては第５図のよう
になる。この信号1Hを通信路２２に出力する。

このような本実施例では、第７図に示す、水平
方向空間周波数１／（２・Tx）、垂直方向空間周
波数１／（２・Ty）で示される三角形領域の２
次元空間周波数特性を有し、さらにフイルタ切替
え論理を水平輝度変化、垂直方向輝度変化を近隣
画素の２箇所で計算し、その結果を加算して実現
しているので、水平方向輝度変化、垂直方向輝度
変化が従来の切替え論理よりも強調され、その結
果第１１図で示される空間周波数の高い部分（画
像上細かいしま部分）でもフイルタ切替え論理が
確実となり、細かい点が表示されるという画質劣
化が減少する。

なお、上記実施例では加算器１７の出力信号よ
り加算器１８の出力信号を減算器２７により減算
しているが、加算器１８の出力信号より加算器１
７の出力を減算器２７により減算しても上記実施
例と同様の効果を奏する。同じく上記実施例では
加算器２０の出力信号より加算器１９の出力信号
を減算器２８により減算しているが、加算器１９
の出力信号より加算器２０の出力信号を減算器２
８により減算しても上記実施例と同様の効果を奏
する。

また、上記実施例ではＭ，Ｎをともに１とした
場合について説明したが、これは１に限られるも
のではなく、Ｍは１≦Ｍ＜（水平方向画素数）／
２、Ｎは１≦Ｎ＜（総ライン数）／２の範囲の任
意の整数に設定することができ、これによりフイ
ルタの通過帯域を変えることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、フイルタの
切替え論理を、近隣画素の平均値による水平方向
輝度変化と、同様に近隣画素の平均値による垂直
方向輝度変化の大小を比較することによつて決定
するようにしたので、画像上空間周波数の高い部
分において発生するフイルタ切替え誤りによつて
生じる画質劣化が減少する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による適応形サブ
サンプル用前置フイルタ装置を示すブロツク図、
第２図は本発明を画素上の演算として説明するた
めの画素上の配置図、第３図はPASS方式を説明
するためのPASS方式ブロツク図、第４図はサブ
サンプルする前のサンプリング点を示す画素配置
図、第５図はサブサンプリングした後のサンプリ
ング点を示す画素配置図、第６図は第４図に示し
たサンプリング点の２次元空間スペクトラム図、
第７図は第５図で示したサブサンプリング点の２
次元空間スペクトラム図、第８図は従来例による
サブサンプル用前置フイルタ装置を示すブロツク
図、第９図は従来例を画素上の演算として説明す
るための画素上の配置図、第１０図は従来例の
YC分離フイルタを説明する２次元空間スペクト
ラム図、第１１図は従来例の画質劣化を説明する
ための２次元空間スペクトラム図である。１…デイジタル映像入力端子、２，３…空間上
１ライン遅延器、４〜７，９，１０…空間上１画
素遅延器、８，１１〜１４…割算器、１５〜２０
…加算器、２７，２８…減算器、３１，３２……
絶対値回路、３３……比較器、３４…切替えスイ
ツチ、２１…サブサンプル用スイツチ、２２…通
信路。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】１デイジタル化されたテレビジヨン信号の標本
化周波数を通信路上で低減するPASS（Phase
Alternative Sub−Nyquist Sampling）に用い
るデイジタルフイルタ装置であつて、伝達特性がＨ(Z)＝（１＋Z^-M）²・Z^-N.L／４（但
し、Z^-L：空間上１ライン遅延、Z^-1：空間上１画
素遅延、Ｍ：１≦Ｍ＜（水平方向画素数）／２の
範囲の任意の整数、Ｎ：１≦Ｎ＜（総ライン
数）／２の範囲の任意の整数）である水平方向フ
イルタと、伝達特性がＨ(Z)＝（１＋Z^-N.L）²・Z^-M／４であ
る垂直方向フイルタと、画像上水平、垂直方向アドレスが（ｘ，ｙ）で
ある注目標本点のＮライン上、下のラインの画素
の画素値を用いて、水平方向絶対値ＡＡ＝｜Vdata（ｘ−Ｍ、ｙ−Ｎ）＋Vdata（ｘ−Ｍ、ｙ＋Ｎ） −Vdata（ｘ＋Ｍ、ｙ−Ｎ） −Vdata（ｘ＋Ｍ、ｙ＋Ｎ）｜（但し、Vdata（ｘ，ｙ）は画像上の水平方向
アドレスｘ、垂直方向アドレスｙにおける画素の
画素値）及び垂直方向絶対値ＢＢ＝｜Vdata（ｘ−Ｍ、ｙ−Ｎ）＋Vdata（ｘ＋Ｍ、ｙ−Ｎ） −Vdata（ｘ−Ｍ、ｙ＋Ｎ） −Vdata（ｘ＋Ｍ、ｙ＋Ｎ）｜を演算し水平、垂直方向の輝度信号の変化量を検
出する輝度変化量検出手段と、該輝度変化量検出手段の検出結果により輝度信
号の変化量の小さい方向のフイルタ出力を選択す
る選択手段とを備えたことを特徴とする適応形サ
ブサンプルフイルタ装置。