JPH06296266A - ワイドテレビジョン信号多重伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高画質なワイドテレビジョン信号を、 従来
のテレビジョン信号との両立性を保ちつつ伝送する。 【構成】 水平走査線数５２５本（有効走査線数４８０
本）でアスペクト比１６：９の順次走査の信号源１００
は輝度信号Ｙ及び色差信号Ｉ、Ｑを出力する。プリフィ
ルタ１０１は輝度信号の垂直時間周波数の斜め成分を制
限するフィルタである。フィルタ２０１の出力信号は４
−３変換器２０３にて走査線が３６０本に変換される。
主信号は順次−飛越変換器２０８にて１８０本の走査線
に変換される。垂直補強信号ＶＨと動画補強信号ＬＤは
加算器２２０で加算され、さらに走査線は１８０本に変
換される。水平ＬＰＦ２２２で水平帯域を１．４ＭＨｚ
に制限し、圧縮器２２３で時間軸を１／３に圧縮する。
切替器２１０では、レターボックスの１８０本の期間に
はエンコーダ２０９からの主信号が、そして上下の無画
部には圧縮器２２３の補強信号が選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現行のテレビジョン放
送で使用されている伝送帯域内で、現行のテレビジョン
放送との両立性を保ちながら、現行のテレビジョンに比
べて高画質でアスペクト比が大きい画像を伝送できるワ
イドテレビジョン信号の多重伝送装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現行のカラーテレビジョン放送は、日本
や米国ではＮＴＳＣ方式として走査線数５２５本、
２：１飛び越し走査、 輝度信号水平帯域幅４．２ＭＨ
ｚ、 アスペクト比４：３という諸仕様 （例えば、文
献：放送技術双書 「カラーテレビジョン」 日本放送協
会編、 日本放送出版協会、 １９６１年を参照） を有
しているが、昭和３５年に開始されて以来、３０年以上
が経過している。その間、高精細な画面に対する要求と
テレビジョン受信機の性能向上に伴い、各種の新しいテ
レビジョン方式が提案されている。また、サービスされ
る番組の内容自体も単なるスタジオ番組や中継番組など
から、シネマサイズの映画の放送など、より高画質で臨
場感を伴う映像を有する番組へと変化してきている。

【０００３】このような背景のもとで現行放送との両立
性及び、画面のワイド化を図ったワイドテレビジョン信
号放送方式が提案されている。そのひとつは、図３に示
したいわゆるレターボックス方式として知られているも
ので、有効走査線数を現行のフレーム当たり約４８０本
から３６０本に圧縮し上下に黒の部分（以下、上下の無
画部と称する）を残す。こうすることによって、アスペ
クト比は１６：９になるが、垂直の解像度が落ちるので
これを防止するため垂直補強信号を別途伝送する。さら
に信号源として１：１の順次走査を用いたものを使用す
る場合には、２：１飛び越し走査に変換する際に生成さ
れる、いわゆる動画補強信号を伝送することが考えられ
る。この垂直補強信号と動画補強信号は上下の無画部で
伝送することが考えられている。

【０００４】また、水平の解像度を向上するために現行
の水平解像度４．２ＭＨｚを拡大し、それ以上の帯域を
水平補強信号として画面内に何らかの方法で多重して伝
送する手法も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなワイドテレ
ビジョン信号の多重伝送装置において、上下の無画部は
フレーム当たり１２０本である。一方、垂直補強信号は
フィールド当たり１２０本、また動画補強信号はフィー
ルド当たり１８０本である。ゆえにこれをすべて独立に
無画部で伝送するには不足している。そこで両者の補強
信号の効果を極力減じることなく、何らかの多重手段を
考えることが必要となる。

【０００６】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
で、現行のテレビジョン放送との互換性を保ちながら、
動画補強信号と垂直補強信号の両方を３次元周波数多重
して無画部で伝送するワイドテレビジョン信号の多重伝
送装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明のワイドテレビジョン信号の伝送装置は、動
画補強信号としてフレーム当たり３６０本（フィールド
当たり１８０本）の走査線間差信号（ＬＤ信号）をあら
かじめ時間方向に帯域制限して上下の無画部で伝送す
る。この場合に生じるホールを利用して、時間方向に帯
域制限した垂直補強信号を同時に多重して上下の無画部
で伝送する。

【０００８】

【作用】本発明は、上記した方法によって従来方式と互
換性のある走査線数５２５本、２：１飛び越し走査、輝
度信号水平帯域幅４．２ＭＨｚのフォーマットを維持し
つつ、高画質でワイドなテレビジョン信号を伝送するこ
とができる。新しいワイド受像機で受信した場合には、
テレビジョン信号と同時に動画補強信号と垂直補強信号
が伝送されているので、垂直解像度が元の４８０本で、
かつ順次走査にして表示した場合の動画の解像度特性が
良好な画像が得られるという特徴を有している。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例におけるワイドテレ
ビジョン信号の伝送装置について、図面を参照しながら
説明する。

【００１０】図１は本発明のワイドテレビジョン信号の
多重伝送装置のエンコーダのブロック図を示す。また、
図２は図１のブロック図の各部に対応した信号のスペク
トラムを示す。

【００１１】水平走査線数５２５本（有効走査線数４８
０本）でアスペクト比が１６：９の順次走査のワイドテ
レビジョン信号源１００は輝度信号Ｙ及び色差信号Ｉ、
Ｑを出力する。この信号源は順次走査のカメラを想定し
てもよいが、飛越走査のカメラや他の飛越走査の信号発
生装置であってもそれを順次走査に変換したものならば
それでもよい。プリフィルタ１０１は輝度信号の垂直時
間周波数の斜め成分を制限する特性を有するフィルタ
で、図２（ａ）に示すような特性を持つ。このフィルタ
の存在は本発明に大きな意味を持つ。

【００１２】次に、垂直ＬＰＦ（低域通過フィルタ）２
０１は、有効走査線を４８０本から３６０本に変換する
のに先立ち、折り返し防止のため垂直周波数を制限する
ためのもので、垂直解像度を３６０ＴＶ本以下に制限す
る。図２（ｂ）に代表的な垂直ＬＰＦの特性を示す。

【００１３】この出力信号は４−３変換器２０３に入力
され、走査線が４８０本から３６０本に変換される、い
わゆるレターボックス処理が施される。この処理は４本
から３本の走査線を生成することで、容易に実現され
る。具体的には一旦３倍の走査線である１４４０本にし
た後、４本に１本を選択することで実現される。

【００１４】このようなレターボックス処理を主画面に
施すと、垂直の解像度は４８０ＴＶ本から３６０ＴＶ本
に低下し、１２０ＴＶ本に相当する分は失われる。そこ
で通常は、この失われた成分を別に取り出して伝送する
ことが考えられる。すなわち垂直ＨＰＦ２０２で輝度信
号の垂直の高域成分（３６０ＴＶ本から４８０ＴＶ本ま
での成分）を取り出す。図２（ｃ）に代表的な垂直ＨＰ
Ｆの特性を示す。この垂直ＨＰＦ２０２と垂直ＬＰＦ２
０１はお互いに相補的な特性を有している。

【００１５】次に時間ＬＰＦ２０４で、時間周波数を１
５ＨＺ以下に制限する。垂直解像度は静止画像を伝送す
る場合により重要になり、動画像では目の視覚特性によ
って垂直の高解像度成分は目につきにくい。よってこの
時間周波数の制限は解像度を犠牲にすることなく伝送信
号帯域を制限することになる。

【００１６】４−３変換器２０５で４８０本の走査線を
３６０本に変換され、この変換で３６０ＴＶ本から４８
０ＴＶ本までの垂直の高域成分はＤＣ（直流）成分から
１２０ＴＶ本までの成分に変換される。４−３変換器２
０５の出力信号の垂直時間周波数スペクトラムを図２
（ｄ）に示す。これを見ると時間周波数が１５ＨＺまで
しか存在しないが、これは時間ＬＰＦ２０４で帯域制限
をしたためである。このようにして輝度信号の垂直補強
信号ＶＨが生成される。垂直補強信号ＶＨは輝度信号だ
けに対して求められ、通常、色差信号に対しては求めら
れない。

【００１７】次に、３６０本に変換された４−３変換器
２０３の出力信号は垂直ＬＰＦ２０７、垂直ＨＰＦ２０
６に入力される。これらのフィルタの代表的な特性は図
２（ｅ）及び（ｆ）に示す。これらのフィルタはいわゆ
るＳＳＫＦ（シンメトリカル・ショート・カーネル・フ
ィルタ）であってもよい。

【００１８】はじめに、主画面を構成する信号経路につ
いて説明する。垂直ＬＰＦ２０７は主として現行の受信
機で主画面を見た場合のフリッカの低減を目的とする。
垂直ＬＰＦ２０１で既にフリッカが低減されていればこ
れを省略してもよい。順次−飛越変換器２０８は順次走
査信号を飛越走査信号に変換するためのもので、３６０
本の走査線から１８０本の走査線を間引いて抜き出す。
このようにして順次−飛越変換器２０８の出力はフィー
ルド当たり主画面部は１８０本となり、上下の各３０本
の無画部は何も信号が存在しないものとなり、ＮＴＳＣ
信号との互換性を有する信号となる。順次−飛越変換器
２０８の出力はＮＴＳＣエンコーダ２０９に入力され、
輝度信号Ｙと色差信号ＩとＱが合成されＮＴＳＣ信号と
なる。

【００１９】次に、動画補強信号の生成について信号経
路を順に説明する。動画補強信号は順次−飛越変換器２
０８で変換されたときに失われる成分を抽出したもの
で、特に動画の伝送時に効果を発揮する。動画補強信号
はフレーム間差信号（ＦＤ信号）と走査線間差信号（Ｌ
Ｄ信号）の２種類が考えられるが、本発明ではＬＤ信号
に限定している。また動画補強信号は輝度信号だけに対
して求められる。

【００２０】動画補強信号（ＬＤ信号）は垂直ＨＰＦ２
０６で、垂直の高域成分として抽出される。ＬＤ信号は
もともとフレーム内においてライン差分を求めることで
あり、垂直ＨＰＦで垂直の高域成分を求めることと等価
である。この垂直ＨＰＦ２０６は１８０ＴＶ本から３６
０ＴＶ本までを通過させるフィルタ特性を有している。
垂直ＨＰＦ２０６の出力における垂直時間周波数スペク
トラムを図２（ｇ）に示す。これを見るとわかるよう
に、本来３０ＨＺまである時間周波数は１５ＨＺまでに
制限されている。これはプリフィルタ１０１で前もって
帯域制限をしているからである。

【００２１】ＬＤ信号の抽出は上記説明したように垂直
方向の処理だけで実現できる。すなわちフィールド内で
処理が完結することになる。本発明では時間方向の帯域
制限の必要があるが、前もってプリフィルタ１０１でそ
れを実現しているので、ＬＤ信号生成回路で時間方向の
処理をする必要がない。これは本発明の重要な特徴であ
る。

【００２２】次に４−３変換器２０５の出力信号（ＶＨ
信号）と垂直ＨＰＦ２０６の出力信号（ＬＤ信号）を加
算器２２０で加算する。どちらの信号もフレーム当たり
３６０本の水平走査線を有するので、そのまま加算する
ことができる。また垂直時間周波数領域では図２の
（ｄ）と（ｇ）に示したように、互いに重ならないので
あとで分離可能である。加算器２２０の出力信号のスペ
クトラムは図２（ｈ）に示すようになる。

【００２３】加算器２２０の出力信号は順次飛越変換器
２２１に入力される。これはフレーム当たり３６０本で
入力された信号を第１フィールドと第２フィールドに分
割する処理を施すことである。垂直時間周波数領域では
サブサンプリングをすることに相当し、そのスペクトラ
ムは図２（ｉ）に示したようになる。ここでも時間周波
数を１５ＨＺに制限していることにより、スペクトラム
の重なりは生じない。

【００２４】順次飛越変換器２２１から出力され、フィ
ールド当たり１８０本になった補強信号（ＶＨ信号とＬ
Ｄ信号との加算信号）はフィールドあたり６０本の上下
の無画部で伝送する必要がある。そこで、水平ＬＰＦ２
２２で水平帯域をＤＣから１．４ＭＨｚまでに制限し、
時間軸圧縮器２２３で時間軸を１／３に圧縮する。この
ようにして１水平走査線に３本の割合で信号を多重する
ことができ、１８０本の補強信号はうまく上下の無画部
で多重伝送される。

【００２５】切替器２１０では、レターボックスの１８
０本の期間にはＮＴＳＣエンコーダ２０９からのＮＴＳ
Ｃエンコードされた主信号が、そして上下の無画部には
時間軸圧縮器２２３の出力信号が選択される。切替器２
１０の出力は通常のＮＴＳＣ信号と同様に伝送される。

【００２６】以下に、本発明の他の実施例について説明
する。図５は本発明の他の実施例に係るワイドテレビジ
ョン信号の多重伝送装置のエンコーダのブロック図を示
す。図１との相違点は、動き検出器２２４が設けられて
いる点である。垂直補強信号は静止画像の場合に特に有
効であることは既に説明したが、本実施例では、動き検
出器２２４にて、動きか静止かを画素毎またはブロック
毎に検出し、静止時のみ垂直補強信号を多重するように
加算器２２０を制御したものである。なお、動き検出器
２２４は公知のものでかまわない。動き検出器２２４は
ＮＴＳＣエンコーダの出力信号を入力し、動きと判断し
た場合には、加算器２２０に加わる入力信号の一方の４
−３変換器２０５からの信号を遮断することによって、
垂直補強信号の多重をしないことにする。したがって、
この場合には加算器２２０にはＬＤ信号が通過されて出
力されることになる。

【００２７】時間方向のフィルタは、一般的に急峻な遮
断特性を実現することは困難である。それはフレームメ
モリが高価なことにより、時間軸方向に多くのタップを
有することが非現実的なことによる。本発明では、図２
（ａ）の特性を実現するフィルタで時間周波数１５Ｈｚ
でのカットオフ特性の厳密な実現は難しい。同様に図２
（ｄ）に示す垂直補強信号の時間周波数１５Ｈｚでのカ
ットオフ特性も厳密には困難である。それゆえ、図２
（ｉ）に示す伝送時のスペクトラムで１５Ｈｚ付近で垂
直補強信号とＬＤ信号のクロストークが問題となる場合
がある。この場合には、静止時のみ垂直補強信号を多重
する手法が有効となる。なぜなら、静止時には垂直補強
信号は時間成分を持たないので、垂直軸の近辺にのみ存
在するため、フィルタ特性の不完全さによるクロストー
クは生じにくいからである。

【００２８】図４は本発明のワイドテレビジョン信号の
伝送装置の受信側のデコーダのブロック図である。以
下、図に従って順に説明する。

【００２９】まず、送信側でエンコードされたワイドテ
レビジョン信号を受信し、チューナー及び映像検波回路
で復調されたベースバンド信号が補強信号分離器３０１
に入力される。この分離器では無画部で伝送された動画
補強信号ＬＤと垂直補強信号ＶＨを、主画面から分離す
る。

【００３０】出力された主画面を含む信号はＮＴＳＣデ
コーダ３０７に入力され、輝度信号Ｙ、色差信号Ｉ及び
Ｑに分離される。一方、ＬＤ信号とＶＨ信号は時間軸伸
長器３０２へ入力され、時間軸が３倍に伸長される。さ
らに時間軸伸長された信号は水平ＬＰＦ３０３により水
平帯域が１．４ＭＨｚに制限される。

【００３１】次にＶＨ信号を復元することを考える。図
２（ｉ）に示したようにＶＨ信号は垂直解像度がＤＣか
ら１２０本、時間解像度がＤＣから１５Ｈｚまでに帯域
制限されている。無画部で伝送される信号は走査線数が
３６０本の飛越走査で伝送されているので、まず０挿入
補間器３１２３で走査線毎に０を挿入することによって
順次走査に変換する。その後垂直ＬＰＦ３０４で垂直帯
域をＤＣから１２０ＴＶ本に、そしてフィールド加算器
３０５で時間解像度をＤＣから１５Ｈｚに制限する。さ
らに３６０本の走査線を４８０本に変換するため、３−
４変換器３０６に入力される。この３−４変換器３０６
はよく知られているが、入力される３６０本の走査線
を、その走査線間に０を３つずつ挿入することにより一
旦４倍の１４４０本に増やし、ＨＰＦを通したあと３本
に１本を選択するという処理で実現される。このような
処理で４８０本の走査線となったＶＨ信号は、その信号
帯域が３６０ＴＶ本から４８０ＴＶ本までに変換され
る。

【００３２】一方、動画補強信号（ＬＤ信号）は飛越−
順次変換器３１２で主信号と共に順次信号に変換され
る。この飛越−順次変換器３１２では１８０本の主画面
の信号と１８０本のＬＤ信号より、３６０本の元の順次
走査の信号を再生する。ＮＴＳＣデコーダで輝度信号と
色差信号Ｉ、Ｑに分離された主信号は０挿入補間器３１
２１で１８０本の走査線の１つおきに０が挿入されて３
６０本となる。一方既に説明したように、補強信号も０
挿入補間器３１２３で１８０本の走査線の１つおきに０
が挿入される。０挿入補間３１２１、３１２３は、一方
が０を挿入しているとき他方はしていないように動作す
る。次に、０を挿入された主信号と補強信号は、それぞ
れ垂直ＬＰＦ３１２２と垂直ＨＰＦ３１２４で垂直方向
の帯域を制限される。フィルタ３１２４では垂直補強信
号ＶＨの一部を除去する働きをしている。最後に、加算
器３１２５で両信号が加算されて３６０本の順次走査信
号となる。なお、色差信号については動画補強信号が伝
送されないので、主信号だけで順次走査信号に変換され
る。これは従来のクリアビジョン受信機と同様である。

【００３３】このようにして再生された元の３６０本の
順次走査の信号は３−４変換器３１３で３−４変換によ
り、４８０本で順次走査のワイドテレビジョン信号が再
生される。一方、垂直補強信号ＶＨはすでに４８０本と
なっており、加算器３１４により加算されて、元の４８
０本で垂直解像度も４８０ＴＶ本を有する順次走査信号
となり表示される。

【００３４】図６は本発明の別の実施例に係るワイドテ
レビジョン信号の多重伝送装置のエンコーダのブロック
図を示す。図４との相違点は、動き検出器３１０を設け
た点である。垂直補強信号は静止画像の場合に特に有効
であることは既に説明したが、本実施例では、動き検出
器３１０にて動きか静止かを画素毎またはブロック毎に
検出し、静止時のみ垂直補強信号を主信号に多重するよ
うに加算器３１４を制御したものである。なお、動き検
出器３１０は公知のものでかまわない。動き検出器３１
０はＮＴＳＣエンコーダ３０７の出力信号を入力し、動
きと判断した場合には加算器３１４に加わる入力信号の
一方の３−４変換器３０６からの信号を遮断することに
よって、垂直補強信号の多重をしないようにする。した
がって、この場合には、加算器３１４には主信号が通過
されて出力されることになる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、現行の
テレビジョン放送方式と互換性を保ちつつ画面をワイド
にする、いわゆるレターボックス方式のワイドＥＤＴＶ
方式において、本発明では、必要とされる動画補強信号
と垂直補強信号の両方を、レターボックス方式の画面の
上下の無画部を用いて伝送し、受信側ではこれを再生し
て元の順次走査のワイドテレビジョン信号を復元するこ
とができ、レターボックス処理で低下した垂直の解像度
を元の状態に戻すと同時に、動画像の再生時でも動画補
強信号の効果によってフリッカが少ないなど、優れた画
像を伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るワイドテレビジョ
ン信号伝送装置の送信側のエンコーダのブロック図

【図２】本発明の実施例にかかわるワイドテレビジョン
信号伝送装置のエンコーダの各部の周波数スペクトラム
を示す図

【図３】レターボックス方式の概念を説明するためのテ
レビジョンの画枠図

【図４】本発明の第１の実施例に係るワイドテレビジョ
ン信号伝送装置の受信側のデコーダのブロック図

【図５】本発明の第２の実施例に係るワイドテレビジョ
ン信号伝送装置の送信側のエンコーダのブロック図

【図６】本発明の第２の実施例に係るワイドテレビジョ
ン信号伝送装置の受信側のデコーダのブロック図

【符号の説明】

１００ ワイドテレビ信号源 １０１ プリフィルタ ２０８、２２１ 順次−飛越変換器 ２０１、２０７、３０４、３１２２ 垂直ＬＰＦ ２０２、２０６、３１２４ 垂直ＨＰＦ ３１２ 飛越−順次変換器 ２２４、３１０ 動き検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 宏治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上畠 秀世 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 林 貴也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小方 康世 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木曽田 晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アスペクト比が１６：９のワイドテレビジ
   ョン信号をアスペクト比が４：３の現行テレビジョン信
   号規格と互換性を有しつつ伝送するため、送信側におい
   て、画面の縦方向中央部の約３／４にワイドテレビジョ
   ン信号の情報たる主信号を挿入し、画面の上下の各々約
   １／８の部分に、ワイドテレビジョン信号を順次走査か
   ら飛越走査に変換する時に失われる情報のうち走査線間
   差信号からなる動画補強信号と、有効走査線を４８０本
   から３６０本に変換する時に失われる垂直補強信号の両
   方を３次元周波数多重して伝送することを特徴とするワ
   イドテレビジョン信号多重伝送装置。
2. 【請求項２】走査線間差信号は常に画面の上下の無画部
   に多重し、垂直解像度補強信号は静止画像の場合にのみ
   多重することを特徴とする請求項１記載のワイドテレビ
   ジョン信号多重伝送装置。
3. 【請求項３】アスペクト比が１６：９のワイドテレビジ
   ョン信号に、時間周波数が１５Ｈｚ以上でかつ垂直周波
   数が１８０ＴＶ本以上を遮断する特性のフィルタ処理を
   施した上で多重伝送することを特徴とする請求項１記載
   のワイドテレビジョン信号多重伝送装置。
4. 【請求項４】垂直解像度補強信号は、３６０ＴＶ本から
   ４８０ＴＶ本までの成分を含む垂直周波数のうち、３６
   ０本の走査線を使用し、この３６０本を主信号が配置さ
   れる部分の上下の無画部に多重することを特徴とする請
   求項１記載のワイドテレビジョン信号多重伝送装置。
5. 【請求項５】現行のアスペクト比が４：３のテレビジョ
   ン信号規格と互換性を有し、アスペクト比が１６：９の
   ワイドテレビジョン信号を伝送するための信号を受信
   し、画面の縦方向の中央部の約３／４に挿入されたワイ
   ドテレビジョン信号を走査線変換する手段と、画面の上
   下の各々約１／８の部分に多重された、飛越走査から順
   次走査に変換する場合に使用する走査線間差信号と、有
   効走査線を３６０本から４８０本に変換する場合に付加
   する垂直解像度補強信号とを前記ワイドテレビジョン信
   号から分離する手段とを有することを特徴とするワイド
   テレビジョン信号多重伝送装置。
6. 【請求項６】画面の上下の無画部に多重された走査線間
   差信号は、垂直高域通過フィルタを通過させることによ
   り垂直解像度補強信号と分離することを特徴とする請求
   項５記載のワイドテレビジョン信号多重伝送装置。
7. 【請求項７】画面の上下の無画部に多重された垂直解像
   度補強信号は、垂直低域通過フィルタを通過させること
   により走査線間差信号と分離することを特徴とする請求
   項５記載のワイドテレビジョン信号多重伝送装置。