JPH05502557A

JPH05502557A - テレビジョン伝送信号の垂直精細度を高める方法および装置

Info

Publication number: JPH05502557A
Application number: JP63507118A
Authority: JP
Inventors: ルーカス　ケエイス; バン　ラッセル，ウィリアム　エフ．
Original assignee: サイエンテイフィック　アトランタ　インコーポレーテッド
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1993-04-28
Also published as: CN1016480B; FI95185B; CN1034651A; DE3852491D1; WO1989002204A1; US4866519A; MX170169B; EP0376978B1; AU2319688A; EP0376978A1; AU612704B1; FI901051A0; CA1332979C; FI95185C; DK52490D0; DE3852491T2; ATE115813T1; BR8807686A

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】〔発明の名称〕テレビジョン伝送信号の垂直精細度を高める方法および装置Ｃ発明の背景〕（１，技術分野）本発明は、高精細度テレビジョン信号を伝送する分野に関し、特に、周波数寄幅を広くすることなく伝送テレ１ビジョン信号の垂直精細度を高くするための方法および装置に関する。

（２，背景情報）テレビジョン画像は１画面の明度成分又は色度成分を表わす増幅信号で変調された水平走査線の集合でなる。これらの走査線信号は連続的に伝送されそして受信されて陰極線管で表示される６２種の別異の走査標準が支配的である。北アメリカおよび日本では、テレビジョン伝送は、１画面当り５２５本の水平走査線で行なわれる。ヨーロッパ、アフリカ、アジアおよびオーストラリアでは、テレビジョン伝送は、１画面当り６２５本の水平走査線で行なわれる。画面の走査線数が多いほど、画面の明瞭度すなわち垂直解像度が高い。今日では、更に多くのテレビジョン走査線を表示する技術を採用することができる。この技術は垂直精細度を高めるので画像品質が向上する、走査線信号の周波数帯域を広げて垂直精細度を高くして画像品質を高くするコンポーネントも採用することができる６したがって、現在の標準伝送方式で得られる画像品質よりもかなり高い画像品質を得る技術は存在する。この技術は高精細度テレビジョン（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｔａ１ｅｖｉｓｉｏｎ　：　ＨＤＴＶ）として知られている。特に、１０５０ライン、　１１２５ラインおよび１２５０ラインの水平走査線に基づく画面表示方法が提案されている。これら最近の提案に関する主要な問題点は、そのような伝送を導入する経済的な方法が無いことである。現在世界中で使われているテレビジョン受像機は、５２５走査線又は６２５走査線のものであり、ＨＤＴＶ伝送の画面を表示することはできない。テレビジョンサービスを提供する主要コストは番組費用であり、これは例えば広告又は有料テレビでまかなわれなければならない。このような費用まかない方法は、大量の視聴者があることを必要とする。ＨＤＴＶサービスの提供開始時点では、費用に見合う視聴者が無いであろうし、したがって番組費用をまかない得る可能性はない。また、）ＩＤＴＶの視聴者の費用負担は、加入意欲をそぐ程に高くなろう。

このような困菫を回避する１つの方法は、低価格のコンバータを用いてＨＤ　Ｔ　Ｖ信号を現在の標？！！！信号に変換しうる、現存受像機で使用しうるＨＤＴＶ伝送、の概念を導入することである。そのような低価格コンバータは、現存の画像品質しかもたらさないが、現存受像機によるＨＤＴＶ放送の受信視聴を可能とする。このアプローチは、視聴者層の急速な増大を刺激する。なぜならば）！ＤＴＶサービス加入者は最初に高価なＨＤＴＶ受像機を買う代わりに現存受像機に合う低価格コンバータを買えばよいからである。　）ｉＤＴＶ放送の高画像品質画面を望む加入者のみが、高価な）ＩＤＴＶ受像機を買えばよい。

ＨＤＴＶ信号に適合しうる多くの設計が提案されたが、それらはすべてＨＤＴＶ走査線標準に関するものであり、現存標準の走査線を単に多くするものである。

倒えば、現存の伝送標準が５２５本７１画面の北アメリカでは、】０５０本（現存標準の２倍）の［）ＴＶ標準が提案されている。同様に、現存標準が６２５本７１画面のヨーロッパでは。

１２５０本のＨＤ丁■標準が提案されている。現存標準と）ＩＤＴＶ標準のこの単純な関係は、２つの標準間の相互変換、例えば、ライン１つ飛びにラインを捨てるか消失したラインを再挿入することによる相互変換、を意味する。この発明とその背景は、この出願において北アメリカに適用できる、提案された１０５０１５２５走査線の形で説明するが、技術概念はヨーロッパで提案されている１２５０／６２５走査線の形にも同じく適用しうろことを理解されたい、少々の走査線数の異りがあっても１本発明の本質的な特徴、特に、相互変換のときのラインの１つ飛びの消去と消失ラインの再挿入、は失なわれない。本願では、ライン数に対応した方法を提示して、数種の設計事項を説明する。

提案された１つのアプローチは、標準テレビジョン信号（第１信号）と補助信号（第２信号）を伝送することである。故に、伝送信号の１成分には、どんなコンバータをも用いることなく現存受像機が適合しうる。補助信号は、別のチャンネルで送っても良いしまた、現存受像機が悪影響を受けない形で標準テレビジョン信号と多重化してもよい、　ＨＤＴＶ受像機は、それらの信号の両者を受信しそれらの信号に基づいて高精細度画面を再生する。このような提案において、補助信号は、５２５本標準で送られた走査線と再生さるべき５２５本の挿入線（補間線）の間の相違を表わす情報を持つアナログ信号である。この補助信号は、ある他のチャンネル（第２チヤンネル）又はｗ準テレビジョン信号（第１チヤンネル）の副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）で送ってもよい。　・・これらの技術の問題は、絶対的な適合性が必要であることである。すなわち、第１信号（標準テレビジョン信号）は本質的に、現存のナショナルテレビジョンサブーミティ（Ｎａｔｉｏｎａ１丁ｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｓｕｂｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　：　ＮＴＳＣ）の複合信号（ヨーロッパの場合は、　ＰＡＤ／５ＥＣＡ阿の信号）で出来てぃなけれなならない。これらの複合信号（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｓｉｇｎａｌｓ）は色度解像度が低いカラー副搬送波を用いる。このカラー副搬送波は、色度精細度を高くするように改善するのが困難で、明度信号にかなりの歪をもたらす。

ＮＴＳＣ標準では、高精細度画面の基本としての高品質信号を形成するために明度と色度を適切に分離することが非常に困鷺である。

他方、完全なＮＴＳＣ適合性は、多分きびしい条件ではない。実際のＨＤＴＶＩＩＩＩ準はどんなものでも条件付受信許可（受信料支払のテレビ）のための機能を持つものになりそうである。盗視聴できないようにしたテレビジョン信号（Ｓｃｒａｍｂｌｅ、ｄ　ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌｇ）では、視聴者のそれぞれが受信変換器（ｔｒａｎｓｃｏｄｅｒ）を持てばよい。

故に、受信変換器において盗視聴できないようにしたテレビジョン信号を標準のＮＴＳＣに変換するコストが過度に高価にならない限り、何らかの盗視聴できないようにする信号伝送方式を採用しうる。　ＮＴＳＣ信号は、略４０年前に標準化され、技術の進展により現在改善されつつある。　１９８０年以来、ＮＴＳＣより高い画像品質をもたらししかも）ＩＤＴＶのために好ましい根拠がある複合信号（デジタル処理に基づく）が、開発されている０例えば、明度成分と色度成分の混成（−ｕ１七ｉｐｌｅｘｉｎｇ）すなわち時混成成分（ＴｉＩｌｅ　ＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　：　Ｔ阿Ｃ）として知られる、混成アナログ成分（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ　Ａｎａｌｏｇ　Ｃｏ＋ｗｐｏｎｅｎｔｓ　：　ＭＡＣ）のためのデジタル時分割（ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｉｍｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）に基づく方式がある・これらの信号が５２５走査線方式（例えば５２５走査線ＭＡＣ）で伝送されると、デコーダによるＮＴＳＣへの変換は、低価格で実現しうる。

ＭＡＣ信号は、色情報を表わすための副搬送波を用いない、その代りに、各伝送走査線の中に明度情報と色度情報が混在する時分割（ｔ’ｉｍｅ　ｃｏｗｐｒｅｓｓｉｏｎ）を用いる。この技術を第１図に示す・デコーダが、明度成分と色度成分をストアして別々に復元（ｄｅｃｏｍｐｒｓｓｉｏｎ）することにより、表示に必要な全走査線の明度信号および色度信号を発生する。これは信号成分の完全な分離を行ない、’ＮＴＳＣＮＴＳＣ適合可にかかわりがある信号間の干渉を防止する。この理由により、はとんどの）ＩＤＴＶ案は、時分割技術（ｔｒｉｍｅ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）に基づいている。

５２５走査線構成を用いるＭＡＣは、現存受像機に適合するように、通常の〜ＴＳＣ信号に簡単に変換しうる。これは１個又は２個のカスタムＩＣ（ｃｕｓｔｏｍ　ｉｎｊｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔＳ）を用いて行ないうる。

ＨＤＴＶに関するより一層促進的な提案は、加入視聴者のデコーダで簡単にＮＴＳＣに変換しうる５２５走査線ＭＡＣ／ＴＭＣ信号を用いて、最初は１０５０走査線成分のＨＤＴＶ伝送から開始するものである。

残る重要な技術的課題は、ＮＴＳＣへの変換が低価格でしかも＃Ｉ細度、特に垂直方向の精細度、を高くするのに用いる技術に関連する。

ＨＤＴＶに対する適合性に対するもう１つのアプローチは、　１０５０走査線すべてを伝送することである。そして加入視聴者のデコーダでラインメモリを用いて、１走査線飛びに走査線を消去して残りの走査線をメモリにストアし＋　ＮＴＳＣへの変換が容易な５２５走査線ＭＡＣ信号を残す。ＨＤＴＶ受像機は全１０５０走査線を表示す゛る。

このアプローチに関する問題点は、そのような信号の伝送に過剰な周波数帯幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）が必要であることである。例えば、仮に水平周波数寄幅を（ＮＴＳＣの）４ＭＨｚから８ＭＨｚ（同）に２倍にし、しかも走査線を５２５から１０５０に２倍の数にすることが必要であると、伝送周波数帯幅は、４倍に広がる。これは、ラジオ周波数スペクトル（Ｒ，Ｆ、ｓｐｅｃｔｒｕｍ）に過度の要求をもたらすので、伝送コストの面では、経済的な解決とはならない。

２組の別個の５２５走査線信号を伝送する修正案が提案された。第１組のＭＡＣ信号はＮＴＳＣへの直接変換に利用しうるものであり、）ＩＤＴＶ受像機は２組の信号をデコードして１０５０走査線分の信号を発生する。このアプローチは、　ＮＴＳＣ適合可のデコーダにおいてメモリに信号をストアする必要性をなくするが（このコストを）ＩＤＴＶ受像機に転嫁する）、ラジオ周波数スペクトル（Ｒ，Ｆ、ｓｐｅｃｔｒｕｍ）に過度の要求をもたらすという問題の解決にはならない。

厳密に研究された他のアプローチは、先に伝送されたフィールドから消去走査線を補間する補間法により垂直精細度を改良するものである。第２図を参照すると、先行フィールドの走査線を使用して消失した走査線を補間することにより、５２５走査線補間信号を５２５走査線連続信号（走査線数の２倍）に変換しろる。

この技術は実質の垂直精細度を略５０％高くしうる。適当な技術によれば、先行フィールドの情報の使用により、垂直方向および水平方向の両者の精細度を向上しうる。

このアプローチには２つの問題があり、これは先行フィールドの情報を用いる技術にすべて共通する。第１は、完全なＨＤＴＶ画面を構成するために、ＨＤＴＶ受像機がフィールドメモリ（多分１組より多い）を必要とすることである０合理的なコストではまだフィールドメモリを用いることができないが、十分な容量のメモリの製造が近いうちにこの問題を解決すると予期しうる。第２の問題は。

よりむつかしい問題である。先に伝送されたフィールドの情報を使用して消失している走査線を補間することは、静的な画素に関してのみ有効である。したがって動画に関しては更に複雑な技術を用いる必要がある。

このような問題を解決するために、次の２つのアプローチが実験的に用いられている。

（ｉ）画面の動画部画素を検出し、（動画領域において）（同一フィールド内の隣接する走査線を用いて）フィールド内補間を行なう。

（ｉｉ）動きの有無を検出するのみならず、動きの大きさと方向を検出し、まわりのフィールドの適当な部分を用いた補間を行なう。

これらのいずれも近い内にＨＤＴＶ加入視聴者が使用しうるデコーダで動画を適切に再現しうるということを確信しうる実証がない。

上記（１）の技術の１つの発展は、視聴者側での画面内の動き検出の必要性を減する。この方法は、伝送器で、画面内の動きを検出しこれを示す情報を別個のデジタルチャンネル（デジタル補助テレビ）を用いる全デコーダに送信する知能的な装置を用いる。この処理は現在初期段階にあるが、初期試験の結果かなりのデータ容量が必要となることが推察される。実現するためには、このアプローチに関連するデータ所要容量は、ＨＤ丁■デコーダのコストと複雑さを大きくすることなく、受容可レベルまで低減しなければならない、したがって、問題を実際的に解決する手段で、周波数帯幅を節約し、）１０ＴＶ加入視聴者ならびに現存受像機の視聴者に経済性を与えかつ新しいＨＤＴＶ受像機を経済的に提供することが要望されている。

〔発明の要約〕

上述の各種問題ならびに）ＩＤＴＶ伝送および受信を改良するに関連する様々な問題は２本発明の基本思想により１フイールド内で信号処理を行なってＭＡＣ信号の垂直精細度を向上することによって、改善される。本発明の方法および装置によれば、５２５走査線−＾Ｃ適合信号がもたらされ、これにおいて伝送走査線が、伝送されない追加走査線に関する情報を担持する。この追加情報は、高いビデオ周波数で伝送され、５２５走査線適合受像機のための高価でない変換器では処理されない。この伝送を受けるＮＴＳＣ適合の低価格のデコーダは、現存受像機上に低価格で表示するＮＴＳＣに変換しうる現在の垂直精細度の５２５走査線信号を再生する低周波通過フィルタ（ローパスフィルタ：　ｌｏｗ−ρａｓｓ　ｆｉｌｔ、ｅｒ）を単に備えるだけでよい。反対に、）ＨＤＴＶ受像機に結合した変換器が、追加の高周波情報を処理して１０５０走査線画面表示のための向上した垂直精細度をもたらす。

この発明の処理方法は、ＭＡＣ方式の１０５０走査線の一次源信号（ｐｒｉｍａｒｙ　５ｏｕｒｃｅ　ｓｉｇｎａｌ）に適用される。単に明度成分に適用してもよいし、また、明度成分と色度成分の両者に別々に適用してもよい。本発明の方法は、次のステップを含む。

ステップ１．　直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）サンプルパターン（第３図）を用いて１０５０走査線の源信号をサンプリングし、２次元対角フィルタ（２−ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ　ｄｉａｇｏｎａｌ　ｆｉｌｔｅｒ）を適用する。

ステップ２．　飛び飛びにサンプルを捨てて非直交の、　１０５０走査線分の「五の口型」すなわち五の目パターン（第３図の３０５）のサンプルを残す。このパターンは、ステップ１で定まる直交解像度の範囲内の最高の垂直解像度および水平解像度をもたらす。

ステップ３．　着目走査線の隣接走査線、上側又は下側の走査線、を合わせて、サンプルを混成してサンプル周波数がｆｓの１つの直交サンプルを生成する（第３図の３０７）。

ステップ４．　飛び飛びに走査線を捨てて５２５走査線を残す（第３図の３０９）　。

この最初の４ステツプは、２次元周波数平面で見ると実際に抜けがない、伝送用のサンプリングされた５２５走査線信号を残すように、伝送の前又は伝送時に、実施される。

換言すると、中央周波数（ｃｅｎｔｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）でモザイク模様化された繰返しスペクトラムがあり、消失した走査線データは高周波数の繰返しスペクトラムで補間再生しうる。繰返しスペクトラム信号が担持する高周波数の対角情報は、　ｆｉ１ｏｓα走査線信号の中に存在した高周波垂直情報を表わす要素を含んでいる（折込んでいる）。効果的に、対角解像度が高周波数の垂直情報に変わる。

２次元対角フィルタの５２５走査線信号出力のサンプルは、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ−ンバータ）を用いてアナログ信号に変換しろる。Ｄ／Ａ変換前のデジタル形式又はＤ／Ａ変換変換子ナログ形式において、低域通過フィルタは、約ｆｓ／２（ｆｓはサンプル周波数）に関して斜め対称（ｓｋｅｗ　−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）の特性をもたらす。

ステップ５．　斜め対称の副ナイキストフィルタ（ｓｋｅｗ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　５ｕｂ−Ｎｙｑｕｉｓｊ　ｆｉｌｔ、ｅｒ）を適用する。この斜め対称のフィルタリングは、伝送周波数帯幅を広げず、しかも補間を可能とする。得られる５２５走査線アナログ信号を伝送しうるし、同じ方式の未処理５２５走査線信号を受信するように設計されたデコーダに適合する。受信では、高周波数の折込まれた要素は、現存のテレビジョン受像機で見るためには、低域通過フィルタを使用して単に除去するだけでよい。

ＨＤＴＶ受像機を所持する加入視聴者のためには、ＨＤＴＶデコーダが、次の追加のステップを用いて、１０５０走査線を再生して映像表示する。

ステップ６、　サンプリング時もしくはＡ／Ｄ変換の前又は後に、斜め対称フィルタ（ｓｋｅｗ−ｓｙｍｍｅｔ、ｒｉｃ　ｆｉｌｔｅｒ）を適用する。

（このフィルタの特性は、ステップ５の斜め対称特性に貢献するかもしれないしあるいは貢献しないかもしれない点に注意されたい。）ステップ７、　ステップ６の前又は後で、周波数ｆｓで信号をサンプルする。

ステップ８．　走査線のそれぞれで飛び飛びにサンプルを摘出して２走査線を形成する。すなわち、一走査線上の隣り合うサンプルを、消失した走査線を再生するように垂直方向に分離する。

ステップ９．２次元補間法を用いて、消失しているサンプルを再生し５直交サンプルパターンを再生する。この補間は、デジタルフィルタ特性をもたらす。ステップ９の終りで得られるものは、垂直精細度が向上した映像表示用の、１０５０走査線の信号である。

本発明の関連装置は、フエーズロツタループ、同期をとり回路各部への入力時期を定めるための同期パルス分離器とタイミング発生器、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器、２次元対角フィルタ。

スイッチングおよび制御論理要素、および、符号化又は復号化のための斜め対称の低域通過フィルタ、を単に組合せたものである。

伝送、受信又は中間ベースバンド（ｉｎ七ｅｒｍｅｄｅａｊｅ　ｂａｓｅｂａｎｄ）要件での放送品質維持のために７ライン対角フイルタを用いたが、価格が安い３ライン又は５ラインの対角フィルタを、ＨＤＴＶ受像機で用いろる。フィールド全面用のメモリは必要なく、本発明の方法および装置は、静的画像の時系列補間に限定されない。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、知られているＢ−混成のアナログ成分（Ｂ−ＭＡｃ）テレビジョン信号を示す図面である。

第２図は５時系列の垂直信号を示す図面であり、従来技術の走査線補間技術を示す。

第３図は、流れ図であり、本発明のテレビジョン信号処理方法を伝送に先立って適用したときの、処理中の信号分布を示す。

第４図は、流れ図であり、本発明のテレビジョン信号処理方法を）ＩＯＴＶ信号受信号受信用したときの、処理中の信号分布を示す。

第５図は、本発明で用いるエンコーダの構成概要を示すブロック図である。

第６図は、本発明で用いるデコーダの構成概要を示すブロック図である。

第７図は、７ライン１５桁の対角フィルタの構成概要を示すブロック図である。

第８ａ図および第８ｂ図は、第７図のフィルタめ２次元周波数応答を示す３次元グラフであり、第８ａ図は中央周波数特性（ｃｅｎｔｅｒ　’ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を示し、第８ｂ図は１０５０走査線ＨＤＴＶ信号を補間再生する高周波繰返しスペクトラムを含む周波数特性を示す。

第９ａ図、第９ｂ図および第９ｃ図は、５２５走査線の画像の写真（第１写真）２本発明の方法で処理した後の画像の写真（第２写真）および、飛び飛びに走査線を捨てて消失した走査線を補間する従来の補間技術で処理された画像の写真（第３写真）、をそれぞれが示す。

〔詳細な説明〕

簡単に第１図を参照すると、そこには、データ、遷移期間で分離された色度信号および明度信号を含むＢ−ＭＡＣビデオ信号を示した。図示した信号は、本発明により処理さるべき、例えばＮＴＳＣ！成ビデオ信号として用いうる）ＩＤＴＶサービスに好適なり−にＡＣビデオ信号である。色度信号あるいは他のビデオ信号は本発明により同様に処理しうる。

図示した信号は、　１．０５０走査線Ｂ−ＭＡＣのＹ入力信号であり、第５図および第６図の装置に入力として与えられ、第３図および第４図に流れ図形式で示される方法で処理される。第３図および第５図はそれぞれ、１０５０走査線アナログＢ−ＭＡＣ信号を、消去要素を折込んだ高周波数の繰返しスペクトラムを有する符号化した５２５走査線出力を節約した周波数帯幅で受像機に伝送するように符号化（エンコード）する、において用いる方法および装置を示す。図面には示さないが、単一の低域通過フィルタがベースバンド（ｂａｓｅｂａｎｄ）ビデオの高価でない）ＩＤＴＶコンバータにあり、高周波成分を低減した５２５走査線ＮＴＳＣ混成ビデオ信号を現存受信機に与えてそれに画像を現わす。

特に第３図を参照すると、これには流れ図形式で本発明の処理の５ステツプを示す。これらは、屋形的には、放映伝送の前に実行される。第３図の３０１は、ステップｌの、アナログ入カＢ−ＭＡＣビデオ信号のデジタルサンプリングを示す。交互の走査線サンプルｘｘｘｘおよびｏｏｏｏは、サンプルした１０５０走査線あるいは他の高解像度のＨＤ　Ｔ　Ｖビデオ信号を示す。サンプリングはナイキスト周波数、例えば約２８ＭＨｚ詳しくは２８，６３６，３６０　Ｈｚで行なわれる。

第５図を簡単に参照すると、この第１ステツプは、ベースバンドの低域通過フィルタ５０１を含み、２８Ｍｈｚでクロックされるアナログ／デジタル変換器５０２にフィルタを通したアナログ入力を与える回路構成、で実行される。クロック入力は入力信号を知られた態様で同期発生器５０３に通すことにより得られる。

同期発生器５０３の大略３２ＫＨｚの水平同期出力は、位相ロックループ（ｐｈａｓｅ　１ｏｃｋ　１ｏｏｐ）　５０４に与えられる。位相ロックループ５０４は、約２８ＭＨｚのナイキスト周波数で動作する水晶制御発振器５０５より発振信号を供給される。位相ロックループ５０５の、位相をロックした高周波出力は直接に１例えばアナログ／デジタル変換器５０２をクロックするために、出力される。また、位相ロックループ５０５の高周波出力は、１７２分周回路５０６で、ナイキスト周波数の１７２でクロックするために、分周される。この分周波は更に、略３２ＫＨｚの入力水平同期信号でロックするために。

分局器５０７で１／４５５に分周される。

簡単に第３図を参照すると、３０２は２次元対角フィルタの適用を示す。第５図において、対角フィルタ５０８はＡ／Ｄ変換器５０２の出力端に接続されている。そのフィルタの出力は、対角方向にフィルタを通した信号であり、この信号はエクスフルルシブオアゲート５１２で操作されるスイッチ５１１に応答して、第１の一時メモリ５０９又は第２のラインメモリ５１０に与えられる。飛び飛びの走査線上の飛び飛びのサンプルが、第３図の３０５に示すように、五の口型の分布を示す。

再度第５図を参照すると、第２のメモリ５１０は、ある一時点では、消去するサンプルを捨てた、飛び飛びのサンプルの単一走査線を保持している。他の時点では、第１のメモリ５０９が第２のラインメモリ５１０に切換え接続されて、先にサンプルを捨てた位置に、後続走査線上の該位置に対応する位置のサンプルを満す。この処理は、第３吋の検討により、より容易に理解される。

３０３は、サンプルした後の１０５０走査線信号を示す。しかしそれは対角フィルタを通す前のものである。対角フィルタリング処理では、３０４に示すように、飛び飛びの走査線上の飛び飛びのサンプルが捨てられ、３０５に示す１０５０走査線の五の口型サンプル分布が残る。例えば、サンプル０２０２　を含む走査線は、第１のラインメモリ５０９　Ｌ：通され、サンプル　ｘ、ｘｌを含む隣接走査線は第２のラインメモリに通される。このように第１および第２のラインメモリ５０９および５１０にサンプルを書込むと、第１のラインメモリ５０９のサンプルの選択出力が行なわれて。

第２のラインメモリ５１０に書込まれているサンプルの、サンプルを捨てた位置に第１のラインメモリ５０９の、摘出したサンプルが挿入される。

第３図の３０６にこの選択出力を示す。その結果３０７に示す１０５０走査線信号が得られ、第２のラインメモリ５１０に一時的に格納されている。その走査線の１つ例えばＸ３　ｅ２ｘ、　０２は、隣接走査線Ｘａ　Ｏ，ｘ３　ｏ、の冗長情報すなわち飛び飛びのサンプルｘ３　を有する。

処理の次のステップは、第３図の３０８に示すように、隣接走査線すなわち冗長情報の省略である。３０９で残っているものは、消去した走査線の情報を折り込んだ５２５走査線信号である１例えば、３０５に示すように隣接走査線信号のサンプル０２および０４は５２５走査線の信号中に折り込まれている。

第５図を参照すると、隣接走査線の消去は、第２のラインメモリ５１０の走査線以外の他の走査線を単にゲーティング（遮断）することによって実現する。サンプル位置Ｎｏ、の奇数／偶数を示す信号がエクスクル−シブオアゲート５１２に与えられる。また。

走査線Ｎｏ、の奇数／偶数を示す信号がエクスグルーシブオアゲート５１２とアンドゲート５１３の両者に与えられる。アンドゲート５１３のもう１つの入力は、２８Ｍ）Ｉｚのクロック信号である。アンドゲート５１３の出力は、第２のラインメモリ５１０への走査線サンプルデータの入力ゲーティングをトリガし、かつＤ／Ａ変換量への出力を最初のサンプリング周波数の１／２すなわちｆｓ／２でクロックする。換言すると、第１の全サンプルの走査線例えばｘ３０２Ｘ３０２は第２のラインメモリ５１０で、単純に第２の走査線ｘ３０４　ｘａ　ｏ、の書込みで消失し、この走査線Ｘ３ｏ４　ｘ３ｏ、が。

第３図の３０９，３１０に示すように、Ｄ／Ａ変換器５１４に出力される。Ｄ／Ａ変換器５１４は、ｆｓ／２すなわち略１４ＭＨｚの周波数で動作する。ｆｓはナイキストサンプリング周波数である。

伝送するための符号化処理の最後のステップは、３１０で、デジタル／アナログ変換の前か後に行なわれる。この最後のステップは、３１１に示すようにｆ　ｓ／２の通過周波数を有する斜め対称の低域通過フィルタの適用である。アナログ処理の場合には、このフィルタは、単なるＲ−Ｃ又はＬ−Ｃ低域通過フィルタ構成であればよい。理想的なアナログ低域通過フィルタが不可能であって実際にはディジタル処理が実施に適することが知られている。

したがって放送品質の確保のために、デジタルの斜め対称の低域通過フィルタを用いるのが好ましい。デジタルのサンプル消去および再生で、フィルタ処理は、伝送もしくは受信ビデオ信号の劣化なしに順次行なうことができる。しかしながら、デジタルのフィルタ処理は、かなり高価になり、その結果アナログ低域通過フィルタが実際の装備にはより適当である。

第５図に示す装置では、Ｄ／Ａ変換器５１４の出力は、波形整形器５１５に与えられる。波形整形器５１５は、ｓｉｎ　Ｘ／Ｘ補正に基づいてＤ／Ａ変換器がサンプルし保持するアナログ出力を平滑化する。平滑化されたアナログ出力は、斜め対称の低域通過フィルタ５１６に与えられる。このフィルタ５１６は、例えば７ＫＨｚで６ｄｂの減衰特性を有する。その出力は５２５走査線の符号化（ｅｎｃｏｄｅｄ）出力、第３図の３１１の出力、である、この出力は、衛星、光ファイバ、マイクロウェーブ、ラジオ周波数又は他の伝送媒体で伝送するように処理されて、遠くに送信され、現存受像機又は）ＩＤＴＶ受像機で受信され、そこで消失した走査線の再生および補間が行なわれる。

第６図を参照すると、受信したアナログ信号は低域通過フィルタでフィルタ処理される０代表的にはアナログ形式の低域通過斜め対称アナログフィルタ６０１で、アナログ／デジタル変換器６０２でサンプルされる前にフィルタ処理される。

第５図に示す場合と同様に、同期分離器６０３に入力する信薔から同期信号が生成される。略１６ＫＨｚの水平同期信号は、水晶制御発振器６０５から発振波を受ける位相ロックループ６０４で位相ロックされる。

発振器６０５の約２８ＭＨｚの発振波は、分周される。１７２分周回路６０６の出力は、例えばＡ／Ｄ変換器６０７を動作させる、略１４ＭＨｚのｆｓ／２信号である。　１／９１０分周器６０７の出力は略１６ＫＨｚの水平同期信号である。この水平同期信号および同期分離器６０３の垂直同期信号出力は、２８にＨｚでクロックされるタイミングパルス発生器６１７に供給され、発生器６１７がデコーダユニットの各部に与えるタイミングパルスを発生する。

第４図に示す流れ図を参照すると、サンプリング前の斜め対称フィルタ６０１は、４０１で示される。ＩＩＤＴＶ加入視聴者用変換器では、アナログの非理想的（ｎｏｎ　−１ｄｅａｌ）フィルタ６０１が用いられているので、受信したアナログ出力にある程度の品質劣化がありうる。デジタルフィルタの構成コストが更に低減すると、）ＩＤＴＶ加入視聴者用変換器にデジタルフィルタを使用しろる。したがって、ステップ６はステップ７又は４０２の後に置き換えてもよい。

第６図のデジタルスイッチ６１１と６０９の位置により、飛び飛びに空走査線が分布したパターンが形成される。４０３の次の４０４で１走査線上の飛び飛びのサンプルが空走査線の対応位置に移される。最初に、スイッチ６１１による奇数／偶数サンプリングが、４０３に示すように奇数／偶数サンプルを同一走査線上に集める。スイッチ６０９では、奇数／偶数サンプルをそれぞれ奇数／偶数走査線に分離して、４０４に示すように冗長性が無いサンプル情報の五の口型パターンを形成する。

デジタルスイッチ６０９の出力は、２次元対角フィルタ６０８に入力され、フィルタ６０８で消去サンプルの再生と補間が行なわれる。これを第４図の４０５に示し、再生補間を終えたサンプルＸ、ＸＸＸ、　００００を４０６　ニ示す。ココテ、１０５０走査線信号はＤ／Ａ変換器６１４で画像表示用のアナログ信号に戻し変換される。この変換処理は第４図の流れ図に４０７で示す。変換器６１５は、Ｄ／Ａ変換器６１４のアナログ信号にｓｉｎ　ｘ／ｘ補正アルゴリズムを適用する。補正器６１５の出力は、ＨＤＴＶ受像機上の表示用に変換する前に、低域通過フィルタ６１６で、１０５０走査線Ｂ−ＭＡＣ信号のベースバンドを通すフィルタ処理を受ける。第６図に示すデコーダは、）ＩＤＴＶ受像機（図示せず）と一体に組込むのが最も便利であるが、最初の）ＩＤＴＶサービスの提供のし方に対応して分離したユニットとしてもよい。

第７図は、７ライン１５桁の２次元対角フィルタの概要を示す。

このようなフィルタは、ＨＤＴＶ放送サービスの開始時又は）ＩＤＴＶ放送品質を確保する中間時期に、第５図の装置を構成するために提案しているものである。３ライン又は５ラインのフィルタでも、第６図の回路が備えてもよい加入視聴者用コンバータに必要な品質をもたらす。

テレビジョン画像のサンプリングは、ブリティッシュインディペンデントブロードキャスティングオーソリティ（ＢｒｉｔｉｓｈＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　Ａｕｔｈｏｒｉｊｙ）が発行した実験開発レボｈ（ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ、ａｌ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐＩｌｅｎｔａｌ　ｒｅｐｏｒｔ）　［１２／８１）　の、Ｇ、Ｊ、Ｔｏｎｇｅの、「テレビジョン画像のサンプリング（Ｔｈｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇｏｆ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　Ｉｍａｇｅｓ、）Ｊ　に説明されてＬＮる。その中の第１２−１７図に示されたものは、本出願の第７図の７ラインフイルタよりも、より経済的に実現しうる、加入視聴者用コンバータに適する３および５ラインフイルタである。

これらのフィルタはすべて、１走査線遅延要素、１サンプル（１画素）遅延要素、加算器、および、フィルタの所望の機能に依存にして組合わされた特定の複数個の定数によって所定の遅れをもったサンプルを混成するための混成器（■ｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ）　、で構成される。それらの定数は、ディスクリートの下記フーリエ変換によって与えられる汎用間引きサンプリングフィルタ式％式％の式で定められる。

ｎ　＝　Ｎ　２Ｈ（％ｌ）＝Σ　ｈ　（ｎ）　ｅｘｐ（−ｊｎＲｖ）ｎ　＝　−Ｎ　１ここで、−Ｎｌ≦ｎ≦Ｎ２はサンプル位置の範囲であり、ｈ　（ｎ）はインパルス応答（ｉ＋＊ｐｕｌｓｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）＋Ｒは整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）　ｎで規定される期間（ｐｅｒｉｏｄ）である。周波数　／２Ｒのあたりの、フィルタ５１６および６０１に適用される斜め対称フィルタ構成では、Ｈ（／Ｒ− Ｗ）＝　１−Ｈ（ｗ）である。対角フィルタ５０８および６０８の設計のための２次元ディスクリート　フーリエ変換は、次の通りに与えられる。

Ｈ（ｗｌ、Ｗ２　）　＝　ｈ（ｒｚ　＋ｎ２　）ｅｘｐ（−ｊ　ｎｔ　Ｒｔ　ｗｔ　）ｅｘｐ（−ｊ　ｎ２　ｒ７　Ｗ２　）７ライン１５桁フィルタの各種定数は第１表に示すものであり第７図に示す如きの混成器（ｍｕｌｔｉｐｌｊｅｒｓ）に与えられる。

定数のそれぞれの値は、次の第２表に示す・第２表Ｃ（０，０）＝　、５０００　Ｃ（４，１）＝−，０２１４Ｃ（０，１）＝　、１７１Ｊ９　Ｃ（４，３）＝−，００４９Ｃ（０，３）＝−，００３０Ｃ（５，０）＝　、０１４１Ｃ（１，０）＝　、１９１９　Ｃ（５，２）＝　、００６４Ｃ（１，２）＝　、０２７９　Ｇ（６，１ン＝　、００４５Ｃ（２，１）＝　、０６４’３　Ｃ（６，３）＝−，０００７Ｃ（２，３）＝　、００７４　Ｃ（７，０）＝　、０００２Ｃ（３，０）＝　、０４４１．　Ｃ（７，２）＝　、００１１Ｃ（３，２）　＝　−，０２０２３ラインおよび５ラインフイルタの定数は、前記Ｔｏｎｇｅ（人名）が示しており、ここで便利のために再掲すると、第３表に３ラインフイルタの定数を、第４表に５ラインフイルタの定数を示す。

第３表第４表０　−５　０−６０　０　１３０　０−６０　・０−５　０Ｑ−５０−６００１３００−６００−５０第７図は、第１表および第２表に示すような定数組および定数値を有する７ライン１５桁フィルタの詳細なブロック構成を示す。

この７ラインフイルタは６個の別個のライン遅延要素７０１〜７０６を必要とするが、３ラインフイルタは単Ｃ；２個を、また５ラインフイルタは４個を必要とする。また、３個の初期ライン加算器７０７〜７０９が７ライン処理では必要であるが、５ライン処理では２個のみが必要であり、３ライン処理では１個のみが必要となる。

第１番の遅延走査線と最後の遅延走査線は加算器７０７で加算され、第２番と最後の次の遅延走査線は加算器７０８で、以下同様に、中間の走査線が２重に処理される。全部で処理ラインは５本である。処理ラインの内の４ラインは、単一サンプル（画素）遅延要素７１０〜７２２，７２３−７３６，７３７〜７４９および７５０〜７６３を有する。特定のライン上での２つのサンプル遅延要素の直列配置は、第１表、第３表又は第４表に示す如きの値が０の定数による混成（ｓｕｌｔ、１ｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と等価である。各サンプル（画素信号）は１図に示すように遅延され、並列加算器７６４−７７６に加えられ、そして混成器（ｍ＋ｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ）　７７８〜７９４で、定数Ｃ（Ｏ，Ｏ）〜Ｃ（７，２）によって混成される。

５本の処理ラインの出力端にあるディスクリート　フーリエ変換要素は、加算器７９５〜８１０を有する５つの加算ステージで一諸に加算される。　ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ　Ｌａｒｇｅ　５ｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）回路製造技術により最も簡単に要素配列しろるので、２要素加算器の組合せのみが示されている。事実、この７ライン１５桁フィルタは。

４個のＶＬＳＩデバイスで構成されている。

例えば、５２５走査線Ｂ−ＭＡＣ信号についての上述の方法を実施するため符号器（エンコーダ）と復号器（デコーダ）を作成した。実検的なエンコーダで、消失した２６５．５走査線の補間再生が出来る高周波数繰返しスペクトラムに折り込み情報を有する２６５．５走査線信号を出力した。第９ａ図は、５２５走査線の源画像の写真である。第９ｂ図は、本発明の方法で、２６５．５走査線信号から補間再生により５２５走査線信号を得た画像の写真である。

第９ｃ図は、第２図に示し、本書の背景および報知欄で簡単に説明した。従来の走査線補間技術で補間した信号の写真を示す。これらの例は、この発明の方法と装置が、伝送媒体の容量が限定されしかも高解像度が望まれる伝送サービス、例えば画像電話サービスあるいは電話回線を使用する高解像度ビデオテックス（ｗｉｄｅｏｔｅｘ）サービス、に用いうろことを示している。

以上の通り、伝送は狭い周波数帯域で行ない得て、受信では画像劣化なしに垂直解像度が２倍の画像品質をもたらすような、テレビジョン伝送信号の垂直精細度を高める方法および装置を示しかつ説明した。この発明の方法および装置は、一実施例を提示しＨＤＴＶ分野および現存放送分野の一適用例を提示するが、他の実施例および適用例、ならびに他の標準のビデオ信号は、以下の特許請求の範囲の技術範囲および思想から逸脱することなく、当業者によって容易に実施しろる。

！ＦＩＧ、θσ ＦＩＧ、　９σ ＦＩＧ、９ｂ国際調査報告１作り−内刺５醪＾・自ＩＩ□−Ｎ−，ＰＣτ／口Ｓ　８８１０２７：９国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．以下のステップを含む、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法；伝送すべきテレビジョン信号の走査線を飛び飛びに消去する、および受信では伝送されなかった飛び飛びの走査線を再生補間する、上記、伝送すべきテレビジョン信号の走査線を飛び飛びに消去することは、伝送すべきテレビジョン信号をナイキストサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングしたテレビジョン走査線サンプルをラインメモリに記憶し、そして前記テレビジョン走査線サンプルを２次元の対角方向にフィルタ処理して走査線を飛び飛びに消去し所定の伝送走査線数の略半分のデジタルテレビジョン信号を得ることによって、行なう。
２．サンプルの２次元の対角方向のフィルタ処理が、各走査線上のサンプルを飛び飛びに捨てて五の目型のサンプルパターンを残し、捨てたサンプルの位置を隣接走査線の対応位置のサンプルで埋める処理を含む、前記特許請求の範囲第１項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
３．テレビジョン信号のサンプリングが、所定の伝送走査線数の略半分のテレビジョン信号を伝送用のアナログ信号に変換し、前記ナイキストサンプリング周波数の半分程度の周波数のアナログ信号にフィルタ処理する処理を含む、前記特許請求の範囲第２項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
４．飛び飛びに捨てた走査線の再生補間は、受信テレビジョン信号をサンプリングし２次元の対角方向に消失しているサンプルを挿入して伝送されなかった飛び飛びの走査線を再生して水平走査線数が所定数のデジタルテレビジョン信号を得ることにより、行なう前記特許請求の範囲第１項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
５．２次元の対角方向に消失しているサンプルの挿入は、各走査線から飛び飛びにサンプルを分離して該各走査線を飛び飛びのサンプルの２走査線として五の目型パターン分布のサンプルを得て、得られた走査線の飛び飛びの消失したサンプルを２次元補間により埋める処理を含む、前記特許請求の範囲第４項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
６．受信テレビジョン信号のサンプリングは、前記ナイキストサンプリング周波数の半分の周波数程度の周波数でフィルタ処理し、受信信号を所定の水平走査線数の略半分のデジタル信号走査線サンプルに変換する処理を含む、前記特許請求の範囲第４項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
７．受信テレビジョン信号をフィルタ処理して高周波成分を除去し、所定水平走査線数の略半分の、現存テレビジョン受像機で表示可能な、フィルタ処理したテレビジョン信号を得る、前記特許請求の範囲第１項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする方法。
８．以下の手段を構える、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする装置：伝送すべきテレビジョン信号をサンプリングする手段，テレビジョン信号サンプルを２次元対角方向にフィルタ処理して五の目型分布のサンプルを形成する手段，五の目型サンプル分布の水平走査線を格納する手段，前記格納する手段に格納された走査線とサンプルをスイッチングする手段、および、テレビジョンサンプルのサンプリング周波数の１／２に関して斜め対称であって、伝送すべきテレビジョン信号の所定水平走査線数の半分の信号を出力する低域通過フィルタ。
９．水平走査線を格納する手段は、第１および第２ラインメモリ手段を備え、第１ラインメモリ手段は第１論理回路手段で制御されてゲート処理された走査線サンプルを第２ラインメモリ手段に与える、前記特許請求の範囲第８項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン信号の垂直精細度の向上を可能とする装置。
１０．第２ラインメモリ手段はサンプリング周波数の半分でクロックされる、前記特許請求の範囲第９項記載の、所定数の水平走査線のテレビジョン信号の垂直精細度の向上を可能とする装置。
１１．以下の手段を備え、ビデオ信号を伝送用に符号化するエンコーダを有する、所定数の水平走査線のテレビジョン伝送信号の垂直精細度の向上を可能とする装置：伝送すべきテレビジョン信号をサンプリングする手段，テレビジョン信号サンプルを２次元対角方向にフィルタ処理して五の目型のサンプル分布を形成する手段，五の目型分布のサンプルの水平走査線を格納する手段，該水平走査線を格納する手段のサンプルおよび走査線をスイッチングする手段と、テレビジョンサンプルのサンプリング周波数の１／２に関して斜め対称である低域通過フィルタ，および、受信ビデオ信号をサンプリングする手段，ビデオ信号サンプルをスイッチングして飛び飛びに消失がある五の目型サンプルパターンにする手段、および、該五の目型サンプルパターンから該消失サンプルを再生し補間する手段、を含む、受信ビデオ信号を復号化するデコーダ。
１２．以下の手段を備える、所定数の水平走査線のテレビジョン受信信号の垂直精細度の向上を可能とする装置：受信ビデオ信号をサンプリングする手段，ビデオ信号サンプルをスイッチングして１つの走査線上のサンプルを飛び飛びに分離して２走査線として五の目型サンプルパターンを形成する手段，該五の目型サンプルパターンの空きを再生補間して各走査線をサンプルで満す手段，および、サンプルで満された走査線の信号を高精細度テレビジョン受像機表示用に処理する手段。