JPH05502775A

JPH05502775A - テレビジョン信号を復号する方法

Info

Publication number: JPH05502775A
Application number: JP3508886A
Authority: JP
Inventors: モンタ，ピーター・エイ; リム，イェー・エス; パルールスキ，ケネス・エイ
Original assignee: マサチューセッツ・インステチュート・オブ・テクノロジー
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: WO1992002102A1; CA2066702A1; JP2863632B2; US5161006A; AU7795691A

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】テレビジョン信号を復シ）する方法灸−町廖へ一背一吃本発明は、テレビジョン信号の復号に関し、特にこのような復号（こお番するクロミナンスおよび輝度の分離に関する。

従来のテレビジョン送信（例えば、ＮＴＳＣ，ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ）ｉこお番するクロミナンス（クロマ）および輝度（ルマ）の分離（よ、この２つの信号力（スペクトルを共有するため容易な仕事ではない。典型的に（よ、この分離（ま、１次元または２次元の帯域フィルタを用いて行われる。

毎秒２４フレームで記録されるフィルム素材が異なる速度（例えｆ−１’、ＮＴＳＣ方式の場合、３０フレ一ム／秒あるいは６０フレ一ム／秒）を使用するテレビジョン送信のため変換される時、フレーム素材の同じフレーム力Ａらテレビジョン信号の連続的なフィールドを生成することは周知である。ＮＴＳＣ方ア（送信の場合（ま、従来の変換手法は「３−２プルダウン」として公知であり、各対のフィルム・フレームが５つのＮＴＳＣフィールドに変換される、即ち３つのＮＴＳＣフィール１・が１つのフィルムのフレームから生成され、２つのフィルム素材（他のフレームから生成される。

発明の概要本発明は、このようなフィルムからテレビジョン信号への変換手法を用Ｌ）でコード化されたテレビジョン変換における固有の冗長性の利、薇をＩＩ用してクロミナンスおよび輝度の改善された分離を行う。所要の成分（例え１ｆ、クロマ）の分離は、他の成分（例えば、ルマ）からの影響を打消しあるＣＡ＋ま減少するような方法で同じフィルムのフレームに基くフィールドを数学的１こ組合わせて、これにより王として所望の成分を残すことによって行われる。第２の数学的な組合わせ（よ、他の成分を分離するため用いることができる。

望ましい実施例においては、この手法は、３−２プルダウン法を用ＬＸでフィルムがコード化されたＮＴＳＣ方式送信で用いられる５、１つのフィルムのフレーｔ１に基く３つの連続するＮＴＳＣフィールドの場合は、クロミナンスは、第１および第３のフィールドからの対応するライン間の差を形成することにより第１および第３のフィールドのラインに対して生成され、また第２のフィールドに対しては、第１および第３のフィールドにおける近いラインに対して生成されたクロミナンスからの補間により生成される。同様に、第１および第３のフィールドのラインに対する輝度成分は第１および第３のフィールドからの信号を加算することにより形成され、第２のフィールドのラインに対しては、ラインに対して補間されたクロミナンスをこれらのラインに加算することにより形成される。２つのフィールドの場合は、クロミナンス成分は、異なるフィールドにおける近いラインに対する信号間の差として両方のフィールドのラインに対して近似化され、輝度成分は、近似化されたクロミナンス成分を与えられたられたから取除（ことにより近似化される。

本発明は、送信されあるいは記録されるべき情報量を増やすことな（ＮＴＳＣテレビジョン・イメージの品質を改善する。従来の１次元または２次元のＮＴＳＣ方式復号より小さなルマ相互およびクロマ相互の効果が生じる。

本発明の他の特徴および利点については、望ましい実施例の以降の記述および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

好適実施例の記述図１は、従来のＮＴＳＣ方式エンコーダを示すブロック図、図２は、ＮＴＳＣ複合信号の１次元スペクトルを示すグラフ、図３は、従来のＮＴＳＣ方式エンコーダを示すブロック図、図４は、従来の１次元ルマ（Ｙ）およびクロマ（Ｃ）分離方式のブロック図、図４Ａは、ルマを復元するため使川される１次元ノツチ・フィルタの周波数応答を示すグラフ、図４Ｂは、クロマを復元するため使用される１次元の帯域フィルタの周波数応答を示すグラフ、図４Ｃは、クロマを受信するためＢにおいて使用される帯域フィルタの２次元の空間周波数応答を示すグラフ、図５は、２タツプの垂直「櫛形フィルタ」が後直された水平帯域フィルタを用いる従来の２次元ルマ（Ｙ）およびクロマ（Ｃ）分離方式のブロック図、図５Ａは、クロマを復元するため図５において使用されるカスケード・フィルタの２次元空間周波数応答を示す図、図６は、本発明の望ましい実施例を示すブロック図、図７は、「３−２プルダウンＪ　ＮＴＳＣ方式信号における１対のフィルムのフレームと対応する５つのＮＴＳＣフィールドを示す概略図、図８は、「３−２プルダウン」対の３つのＮＴＳＣフィールドに対するルマおよびクロマを分離するため本発明で用いられる方法を示す図、図９は、「３−２プルダウン」対の２つのＮＴＳＣフィールドに対するルマおよびクロマを分離するため本発明で用いられる方法を示す図、および図１０は、２つのフィールドの場合に画像品質を改善するための垂直クロマ−フィルタを示す図である。

望ましい実施例について記述するｒｉｉｒに、ＮＴＳＣ信号をコード化して復号するための、また２４フレ一ム／秒でフィルムからＮＴＳＣ信号への変換を行うための従来の方法を考察することは教訓となろう。従来のＮＴＳＣエンコーダが図１に示される。非直線性（「ガンマ補正」）が、（例えば、カメラ、フィルム −スキャナ等からの）赤／緑／青（ＲＧＢ）信号に加えられて、光センサを近似的に線形化する。この信号は、Ｙ成分が輝度（「ルマ」）を、また色差信号として知られるＩおよびＱ成分がクロミナンス（「クロマ」）を表わすＹＩＱ色空間にマツプされる。この色差信号■およびＱは帯域が制限され、■信号は１．３ＭＨｚに低域濾波され、Ｑ信号はＱ、５ＭＨｚに低域濾波される。次に、この２つの色差信号は、「色副搬送波」に直角変調される。輝度は、結果として得るクロミナンス信号に加算され、複合信号が４−２ＭＨｚに低域濾波される。

図２は、ＮＴＳＣ複合信号の１次元（ＩＤ）のスペクトルを示す。■およびＱ信号は変調により周波数がずらされ、■信号の側波帯の一部が最終フィルタにより除去される。

図３に示されるように、ＮＴＳＣ信号は最初に輝度とクロミナンスを分離することにより、次いでクロミナンスを側波帯のＩおよびＱ信号に復調することによって復号される。色副搬送波は、位相ロックループにより複合信号から復元される。

次に、ＹＩＱ信号がＲＧＢに変換され（カラー像が、赤、緑および青の正しい比率の組合わせにより再現され）で表示される。

輝度およびクロミナンス信号の分離は、この２つの信号がスペクトルを共有するため容易な仕事ではなく、このため２つの信号を加算するプロセスを非可逆的にする。最も簡単かつ最も安価な分離アルゴリズムは純粋に１次元である。ルマは、クロマを除去するため図４Ａに示された単純なノツチ−フィルタを用いて復元される。クロマは、図４Ｂに示された帯域フィルタを用いて復元される。両方のフィルタは色副搬送波の中心に省かれる。図４Ｃは、図４Ｂの帯域フィルタの２次元の空間周波数応答を示している。１次元の濾波は、「不安定ドツト（ｃｒａｗｌｉｎｇ　ｄｏｔｓ）Ｊおよび「レインボウ」のアーティファクトとして現れる相互効果を生じる。

改善されたが依然として従来の分離アルゴリズムは、クロミナンス信号を復元するため分離可能な帯域フィルタを使用する。図５に示されるように、水平帯域フィルタの後には２タツプの垂直「櫛形フィルタ」がある。図５Ａは、このフィルタのカスケード接続の結果として生じる２次元の空間周波数応答を示している。

２次元の濾波は、より少ない効果をもつ良好なりロミナンス信号を結果として生じる。

フィルムは、一般に「３−２プルダウン」として知られる手順によりＮＴＳＣビデオ送信のため変換される。フィルム規格は２４Ｈｚのフレーム速度を指定するが、ＮＴＳＣ方式は毎秒３０フレームを必要とし、各フレームが２つのインターレースされたフィールドに分離されて毎秒６０フイールドを生じる。このため、フィルムをＮＴＳＣに変換するためには、フレーム速度の変換を必要とする。開封のフィルム・フレームは５つのＮＴＳＣフィールドに変換され、３つのＮＴＳＣフィールドが１つのパリティの（例えば、１１の）フィルム−フレームから生成され、他のパリティの（例えば、奇数の）フィルム・フレームから２つのＮＴＳＣフィールドが生成される。

フィルム・フレームおよびＮＴＳＣフィールドが識別された結果として生じるＮＴＳＣ送信の１つのセグメントが、図７に示される。このフィールドは「端面」で示され、各点はＮＴＳＣフィールドのライン全体を表わしている。図７で０を付した第１のフィールドは、イメージの１つ遣きのラインを含み、第１のフィールドと１つおきに置かれた（１を付した）第２のフィールドは残りのラインを含む。色副搬送波の位相もまた図７に示される（０ラジアンが「＋」で示され、π ラジアンは「−」で示される）。色副搬送波がライン速度の半分の奇数倍であるため、色副搬送波の位相は１つのフィールドにおけるライン間で反転する。また、１つのフィールドにおけるライン数の故に、図示の如く、位相もまた１つのＮＴＳＣフレームから次のフレームに対して反転する。　。

この分離に用いた手順が図８および図９に示される。先ず図８において、フィールド０および２のラインに対するルマ（Ｙ）が、２つのフィールドにおける対応するラインａ、ｂを加算し、この和を２で除すことにより完全に復元することができる。フィールドＯおよび２に対するクロマ（Ｃ）は、同様に、対応するラインａ、ｂ間の差をめて２で除すことにより完全に復元することができる。フィールド１のラインに対するクロマ（Ｃ）は、フィールド０および２における最も近い近傍に対して計算されたクロマ間に補間することにより近似化され、これによりフィールド１におけるラインｄに対するクロマは、クロマ値Ｃ１乃至Ｃ４の平均であるものと仮定する。フィールド２のラインｄに対するルマは、近似のクロマ値を差引くことにより近似化され、クロマの極性における変化の故に、このステップはラインｄに対する近いクロマ値を加算することにより行われる。

２つのフィールドの場合を取扱うための手順は、図９に示される。ラインａ、ｂに対するクロマ（Ｃ）は、フィールド３．４における最も近いラインａ、ｂ間の差をめ、次いでこの差を２で除すことにより近似化される。別の可能性は、ラインａ、ｄを使用すること（実質的に、従来の２Ｄ分離法）であるが、これは、サンプルａ、ｂがサンプルａ、ｄより垂直に近いため、サンプルａＳｂを用いるより小さな解像度と大きい相互ルマを生じることになり、このためより近いルマ値を得易い。ルマ（Ｙ）は、クロマの近似を差引くことにより近似化される。

２つのフィールドの場合が隣接するライン（隣接するフィールドからのラインが表示されたイメージにおいてインターレースされる）において同じクロマを持つイメージを生じるため、ある垂直方向のクロマ濾波を行うことが望ましい１、これはクロマの帯域幅を減少するが、対角エツジの凹凸の如きアーティファクトを減少することにより全体的な画像品質を改善する。適当な垂直フィルタが図１０に示される。

クロマおよびルマの近似値が計算される場合には、無論ある相互ルマが存在することになるが、これは図５に示される従来の２次元（２Ｄ）の濾波の結果として生じる相互ルマより小さくなる。相互ルマの更なる減少は、適応フィルタにより達成可能である。次の対のフィルム・フレーム（図示せず）においては、フィールドがパリティを反転し、同様な手順が妥当する。

従来のＮＴＳＣクロマ分離法で用いられたものと類似する水平帯域濾波は、相互ルマおよび相互クロマ効果を更に減少するため、本発明と関連して用いられるべきである。このような濾波は、チャンネル・ノイズの結果として生じるルマ／クロマ分離誤差を減じるため３フイールドおよび２フイールドの両方の場合に用いられるべきである。このような濾波は、２つのフィールドの場合に、分離に用いられた近似化則に固有な分離誤差を減じるという更なる利益を有する。

この新しく開発されたＮＴＳＣ復号手順を係属中の米国特許出願第ＯＴ／４７１．５３２号（１９９０年１月２９日出願、名称「適応変復調ビデオ信号処理（Ａｄａｐｔｉｖｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｖｉｄｅｏ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）Ｊ）に開示されたインターレース対逓増法と組合わせ、また非変換方式と組合わせれば、スクリーン表示のため非常に良好な品質の画像を生じることになる。図６に示されるように、ＮＴＳＣデコーダ２０（本発明のクロマ分離則を実施）が、逓増走査コンバータ２２と接続され、その出力がアップコンバータ２４へ与えられる。

他の実施例は、請求の範囲に含まれる。例えば、ある状況においては、同じクロマ分離則が全てのフレームに対して用いられるように、３つのフィールドの場合に２つのフィールド則を用いることが望ましい。これは、３つのフィールドの場合にクロマ分離を低下させることになるが、復号別間を常に切換えることの結果として生じる「フリッカ」を除去する１つの方法である。

ＩＤ　Ｙ／Ｃ介離ｆｙ２Ｄ　Ｙ／Ｃ介敵ｆｙ奇幻イルム・７Ｌ−ｚ久ＦＩＧ、１０要約 ”３−２プルダウン”のような知られた、フィルムをＮＴＳＣ変換コードにする冗長性を利用する国際テレブションシステム委員会（ＮＴＳＣ）信号をデコードするための方法。このデコード方法はルマ（Ｙ）とクロマ（Ｃ）を評価する。

”３−２プルダウズ構成は、３つのＮＴＳＣフィールドをフィルムフレーム対のひとつのフレームに、そして２つのＮＴＳＣフィールドを他のフィルムフレームに割り当てる。異なるフィルムフレームにおいてルマとクロマは異なる方法を使用して分離され、そしてこの分離された信号は従来の一次元および二次元ＮＴＳＣデコード方法を使用して達成された分離された信号よりも良い。複合ＮＴＳＣ信号からルマとクロマを分離するための方法は、３−２ＮＴＳＣ信号（２０）を２つのフィルムフレームへ変換する逓増へのインクレース方法およびアンプ変換手続き（２４）と組合わされ、改良されたイメージ品質を生じる。

Claims

【特許請求の範囲】

１．テレビジョン信号の標準速度のフレーム速度以外のフレーム速度を持つ素材が、該素材の同じフレームからのテレビジョン信号の連続的なフィールドを生成することによりテレビジョン信号の標準速度に変換されたテレビジョン信号の解度およびクロミナンス成分を分離する方法において、前記成分の他方からの影響を打消すか減少させるように、前記連続的なフィールドの２つ以上からのラインの第１の数学的組合わせを形成することにより成分の１つを分離することを含むことを特徴とする方法。
２．前記分離成分がクロミナンスであることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
３．前記クロミナンス成分からの影響を打消すか減少させるように、前記連続的なフィールドの２つ以上からのラインの第２の数学的組合わせを形成することにより輝度成分を分離することにより、輝度成分を主として残すステップを更に含むことを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
４．前記素材が２４フレーム／秒で記録されたフィルムであり、前記テレビジョン信号が６０フレーム／秒のＮＴＳＣ規格に合致し、各対の隣接フィルム・フレーム毎に１つのフレームが３つの連続的なＮＴＳＣフィールドに対するイメージ・ラインを提供し、他のフレームが２つの連続的なＮＴＳＣフィールドに対するイメージ・ラインを提供するように変換が３−２プルダウン法で行われることを特徴とする請求の範囲３に記載の方法。
５．クロミナンス成分を分離する前記ステップが、３つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、第１および第３のフィールドからの対応するライン間の差を形成することにより、該第１および第３のフィールドのラインに対するクロミナンスを生成することを含むことを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
６．クロミナンス成分を分離する前記ステップが、３つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、第１および第３のフィールドにおける近いラインに対して生成されたクロミナンスからの補間により第２のフィールドのラインに対するクロミナンス成分を生成することを含むことを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。
７．輝度成分を分離する前記ステップが、３つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、第１および第３のフィールドからの信号を加算することにより該第１および第３のフィールドのラインに対して輝度成分を生成することを含むことを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
８．輝度成分を分離する前記ステップが、３つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、第１および第３のフィールドからの信号を加算することにより該第１および第３のフィールドのラインに対して輝度成分を生成することを含むことを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。
９．輝度成分を分離する前記ステップが、３つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、該ラインに対して補間されたクロミナンスを該ラインに加算することにより第２のフィールドのラインに対して輝度成分を生成することを含むことを特徴とする請求の範囲８に記載の方法。
１０．クロミナンス成分を分離する前記ステップが、２つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、異なるフィールドにおける近いラインに対する信号間の差として両方のフィールドのラインに対してクロミナンス成分を近似化することを含むことを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
１１．輝度成分を分離する前記ステップが、２つの連続的なＮＴＳＣフィールドが１つのフィルム・フレームに基く場合に、前記近似化されたクロミナンス成分を与えられたラインから除去することにより、両方のフィールドのラインに対する輝度成分を生成することを含むことを特徴とする請求の範囲１０に記載の方法。
１２．前記差が２で除されてクロミナンス成分を生じることを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。
１３．前記和が２で除されて輝度成分を生じることを特徴とする請求の範囲７に記載の方法。
１４．前記和が２で除されて輝度成分を生じることを特徴とする請求の範囲８に記載の方法。
１５．クロミナンス成分を除す前記ステップが、２つおよび３つのフィールドの両方の場合に、同じ分離則が２つおよび３つのフィールドの両方の場合に使用されるように、異なるフィールドにおける近いラインに対する信号間の差として全てのフィールドのラインに対するクロミナンス成分を近似化することを含むことを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
１６．輝度成分を除す前記ステップが、２つおよび３つのフィールドの両方の場合に、同じ分離則が２つおよび３つのフィールドの両方の場合に使用されるように、与えられたラインから近似化されたクロミナンス成分を除去することにより全てのフィールドのラインに対して輝度成分を近似化することを含むことを特徴とする請求の範囲１５に記載の方法。