JPH06327024A - 映像信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレーム相関を利用した映像信号処理回路に
おいて、サンプリングレートを変えずにフレーム遅延の
ためのフレームメモリ容量を少なくすること。 【構成】 静止画像用分離部１２０のフレーム相関検出
のためフレームメモリ１２１の入力段にデータのビット
圧縮をなす圧縮部１２２を設け、出力段に圧縮前の状態
に戻す復元部１２３を設ける。圧縮処理が失敗した場合
には、その旨エラー報告をエラー検出部１２７へ行う。
このエラー報告を受けたエラー検出部１２７は、動き検
出部１２８へ動画像であることを知らせる。動き検出部
１２８は動画像用色分離部１１０の出力を導出するよう
混合器１４０に指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像信号のフレーム相関
またはフィールド相関を利用した映像信号処理回路に関
し、特に映像信号のフレーム遅延またはフィールド遅延
を行う映像信号回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＴＳＣ信号の場合、１秒間に約３０フ
レーム分の映像信号によって画面を構成している。そし
て連続するフレーム信号は相関が強い場合が多く、この
フレーム相関を利用すれば、ノイズリダクションやＹ／
Ｃ分離などの映像信号処理回路の高画質化が実現できる
ことが知られている。

【０００３】ところが映像信号のフレーム遅延を行うに
は大容量のメモリを必要とするという欠点があり、例え
ば４ｆSC（ｆSC：色副搬送周波数＝３．５８ＭＨｚ）サ
ンプリング、８ビット量子化の場合、 ９１０データ／ライン×５２５ライン／フレーム×８ビ
ット／データ＝３，８２２，０００ビット（約３．８Ｍ
ビット） のメモリが必要であった。

【０００４】このメモリ量を減らすために、従来は図６
のようにサンプリングレート変換器（以下、ＳＲＣと称
す）が用いられている（特開平４−１３０８８９号公報
第５図より引用）。

【０００５】図６では動き適応型Ｙ／Ｃ分離回路を示し
ており、端子１０１から映像信号を入力し、動画像用色
分離部１１０に入力する。

【０００６】動画像用色分離部１１０ではラインメモリ
１１１，１１２による差分信号を用いてライン相関色分
離回路１１３で色信号を分離する。分離された色信号
は、帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦと称す）１１４を
介して混合器１４０の一方に入力される。

【０００７】また、ラインメモリ１１１出力を静止画像
用色分離部６２０に入力する。静止画像用色分離部６２
０では、まず映像信号をＳＲＣ６２２を介してフレーム
メモリ１２１に入力し、フレームメモリ１２１出力をＳ
ＲＣ６２３に入力してフレーム遅延を実現している。そ
してＳＲＣ６２３出力と入力映像信号をフレーム相関色
分離回路１２５に入力して色信号を分離し、ＢＰＦ１２
６を介して混合器１４０の他方に入力する。

【０００８】また、フレームメモリ１２１出力をフレー
ムメモリ１３１に入力し、フレームメモリ１３１出力を
ＳＲＣ６２４に入力して２フレーム遅延を実現してい
る。

【０００９】ラインメモリ１１１出力とＳＲＣ６２３，
６２４出力を動き検出回路１２８に入力し、２フレーム
差分を用いた動き検出を行う。ここで「動き」とは、フ
レーム相関の度合を示しており、フレーム相関が強い場
合は「静止」と判定し、弱い場合は「動き」と判定して
出力する。

【００１０】そして、動き検出回路１２８出力を混合器
１４０の制御入力とする。混合器１４０では、「動き」
と判定された場合には、動画像用色分離部１１０出力の
比率を大きくし、逆に「静止」と判定された場合には、
静止画像用色分離部６２０出力の比率を大きくして両者
を混合して出力する。混合器１４０出力を色分離信号出
力として端子１０２から出力する。

【００１１】一方、ラインメモリ１１１出力と混合器１
４０出力を減算器１５０に入力して、入力映像信号から
色信号を減算して輝度信号を抽出し、端子１０３から出
力する。

【００１２】ＳＲＣ６２２ではサンプリングレーを３ｆ
SCに変換し、ＳＲＣ６２３，６２４では４ｆSCに戻して
いる。よってフレームメモリ１２１，１３１では、サン
プリングレートが３ｆSCになるので１フレーム遅延に必
要なメモリ量は、 ６８２．５データ／ライン×５２５ライン／フレーム×
８ビット／データ＝２，８６６，５００ビット（約２．
８Ｍビット） となり、ＳＲＣを用いない場合に比べて７５％に少なく
できる。

【００１３】ところで、サンプリングレートを４ｆSC
（＝１４．３２ＭＨｚ）から３ｆSC（＝１０．７４ＭＨ
ｚ）に変換すると、理論上の信号帯域は、７．１６ＭＨ
ｚから５．３７ＭＨｚに減少するので、輝度信号のよう
に高帯域処理を必要とする場合には適用できない。

【００１４】また、一般に動き適応型映像信号処理回路
は図７または図８のように構成できる。図７では、フレ
ーム相関処理回路７０１出力とライン相関処理回路７０
２出力を混合器７０４に入力し、動き検出回路７０３出
力を混合器７０４の制御入力とする構成であり、図６の
例と同じである。ここでは、混合器７０４が「動き」に
適応した処理を行っている。

【００１５】一方、図８では、端子８０１からの入力映
像信号をフレームメモリ８０２とラインメモリ８０３に
入力し、フレームメモリ８０２出力とラインメモリ８０
３出力をスイッチ８０５の入力とし、動き検出回路８０
４出力をスイッチ８０５の制御入力とし、入力映像信号
とスイッチ８０５出力をフレーム／ライン相関処理回路
８０６に入力している。フレーム／ライン相関処理回路
８０６ではフレーム相関処理とライン相関処理が類似し
ていることより一つの回路にまとめたものである。ここ
では、スイッチ８０５が「動き」に適応した処理を行っ
ている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
映像信号処理回路ではフレーム相関処理のためにフレー
ムメモリを用いており、このフレームメモリの容量の減
少のために、ＳＲＣを用いており、これによって、メモ
リ量を７５％に少なくできるが、処理できる信号帯域が
減少するという問題点がある。

【００１７】

【問題を解決するための手段】本発明による映像信号処
理回路は、入力映像信号のライン相関に基づいて動画用
色信号の分離を行う動画用色分離手段と、前記入力映像
信号のフレーム相関に基づいて静止画用色信号の分離を
行う静止画用色分離手段と、前記入力映像信号の動きを
検出する動き検出手段と、この検出結果に応じて前記動
画用色分離手段と前記静止画用色分離手段との出力を択
一的に導出する映像信号処理回路であって、前記静止画
用色分離手段におけるフレーム相関検出のためのフレー
ム遅延手段の入力部に設けられて映像信号を圧縮する圧
縮手段と、前記フレーム遅延手段の出力を圧縮前の状態
に復元する復元手段とを含むことを特徴としている。

【００１８】本発明による他の映像信号処理回路は、入
力映像信号のライン相関に基づきノイズリダクションを
なすライン相関ノイズリダクション手段と、前記入力映
像信号のフレーム相関に基づきノイズリダクションをな
すフレーム相関ノイズリダクション手段と、前記入力映
像信号の動きを検出する動き検出手段と、この検出結果
に応じて前記ライン相関ノイズリダクション手段と前記
フレーム相関ノイズリダクション手段とを択一的に切替
える選択手段とを含む映像信号処理回路であって、前記
フレーム相関ノイズリダクション手段のフレーム相関検
出のためのフレーム遅延手段の入力部に設けられて映像
信号を圧縮する圧縮手段と、前記フレーム遅延手段の出
力を圧縮前の状態に復元する復元手段とを含むことを特
徴としている。

【００１９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２０】図１に本発明の一実施例を示す。図では、
動き適応型Ｙ／Ｃ分離回路を示しており、端子１０１か
ら映像信号を入力し、動画像用色分離部１１０で色信号
を分離し混合器１４０に入力するのは図６の従来例と同
じである。

【００２１】また、ラインメモリ１１１出力を静止画像
用色分離部１２０に入力する。静止画像用色分離部１２
０では、まず映像信号を圧縮回路１２２を介してフレー
ムメモリ１２１に入力し、フレームメモリ１２１出力を
復元回路１２３に入力してフレーム遅延を実現してい
る。そして圧縮回路１２２出力と入力映像信号をフレー
ム相関色分離回路１２５に入力して色信号を分離し、Ｂ
ＰＦ１２６を介して混合器１４０の他方に入力する。

【００２２】また、フレームメモリ１２１出力をフレー
ムメモレ１３１に入力し、フレームメモリ１３１出力を
復元回路１２４に入力して２フレーム遅延を実現してい
る。

【００２３】フレームメモリ１２１，１３１出力をエラ
ー検出回路１２７に入力し、ラインメモリ１１１出力と
復元回路１２３，１２４出力とエラー検出回路１２７出
力を動き検出回路１２８に入力し、２フレーム差分を用
いた動き検出を行う。

【００２４】そして、動き検出回路１２８出力を混合器
１４０の制御入力とし、色分離信号出力を端子１０２か
ら出力し、減算器１５０で輝度信号を抽出して端子１０
３から出力するのは図６の従来例と同じである。

【００２５】ここで、圧縮回路１２２は例えば図２のよ
うに構成される。端子２０１から入力される映像信号を
係数器２０２で１／８倍にし、ラインメモリ２０３，２
０４で２ライン遅延を行う。その後、係数器２０５で８
倍にし、減算器２０６に入力して入力映像信号との差分
をとる。この差分を判定回路２０７に入力する。

【００２６】判定回路２０７はエラー出力とリミッタ出
力の二つの出力を有し、減算器２０６出力に応じて、図
３のように動作する。判定回路２０７のリミッタ出力と
係数器２０２出力をスイッチ２０８の入力とし、判定回
路２０７のエラー出力とスイッチ２０８出力を端子２０
９から出力する。

【００２７】スイッチ２０８では、判定回路２０７のエ
ラー出力が「１」の場合係数器２０２出力を選択し、
「０」の場合判定回路２０７のリミッタ出力を選択す
る。

【００２８】端子２０１から入力される映像信号が８ビ
ットに量子化されている場合、各部の信号幅は図４のよ
うになる。すなわち、端子２０１入力がストレートバイ
ナリ（以下、ＳＢと称す）の８ビットであり、係数器２
０２出力が５ビット（ＳＢ）であり、係数器２０５出力
が８ビット（ＳＢ）であり、減算器２０６出力が２の補
数形式（以下、２’ｓＣと称す）の９ビットであり、判
定回路２０７のリミッタ出力は５ビット（２’ｓＣ）で
あり、端子２０９出力は６ビットとなる。

【００２９】係数器２０５には、２ライン前の映像信号
入力の下位３ビットを０とした信号が出力され、減算器
２０６ではこの信号と映像信号入力との差分をとる。

【００３０】ＮＴＳＣ信号をライン遅延した場合、色信
号の位相の関係からＹ＋Ｃ，Ｙ−Ｃ，Ｙ＋Ｃ，……の順
で信号が得られるため、２ライン遅延した信号と映像信
号入力との相関が強いという特徴があり、このとき減算
器２０６出力は０に近くなる。

【００３１】そして、判定回路２０７で減算器２０６出
力の大きさを判定し、−１６〜１５であれば圧縮成功と
してエラー出力を「０」とし、減算器２０６出力を５ビ
ット（２’ｓＣ）に変換しスイッチ２０８を介して端子
２０９に出力する。それ以外では、圧縮失敗としてエラ
ー出力を「１」とし、係数器２０２出力をスイッチ２０
８を介して端子２０９に出力する。

【００３２】復元回路１２３，１２４は図５のように構
成される。端子５０１から図２のスイッチ２０８出力を
フレーム遅延した信号を入力し、係数器５０７で８倍に
しスイッチ５０８の一方の入力にするとともに加算機５
０６を介してスイッチ５０８の他方の入力とする。スイ
ッチ５０８出力は端子５０９から出力されるとともに、
係数器５０２で１／８倍にされラインメモリ５０３，５
０４で２ライン遅延をし、係数器５０５で８倍にして加
算器５０６の他方の入力としている。

【００３３】また、端子５１０から図２の判定回路２０
７のエラー出力をフレーム遅延した信号を入力してスイ
ッチ５０８の制御入力とし、端子５１０入力が「１」の
とき係数器５０７出力を選択し、「０」のとき加算器５
０６出力を選択する。

【００３４】端子５１０入力が「０」のとき、端子５０
１には第２図の加算器２０６出力すなわち（映像信号−
２ライン遅延信号）が入力されるので、加算器５０６で
２ライン遅延信号を加算することで、元の映像信号を復
元でき、スイッチ５０８を介して出力される。

【００３５】一方、端子５１０入力が「１」のとき、端
子５０１には元の映像信号の上位５ビットが入力され、
係数器５０７，スイッチ５０８を介して出力される。こ
のときには完全な復元にはならないが、２ライン遅延後
に係数器５０５から出力するときには、図２の係数器２
０５出力と等価になる。

【００３６】図１に戻り、エラー検出回路１２７では、
図２の判定回路２０７のエラー出力を１および２フレー
ム遅延した信号を入力し、エラー出力が「１」の場合を
検出し、このとき動き検出回路１２８が「動き」と判定
するように機能する。

【００３７】以上のように、圧縮回路１２２では信号を
６ビットに変換し、復元回路１２３，１２４では８ビッ
トに戻すようにしている。よってフレームメモリ１２
１，１３１では、１フレーム遅延に必要なメモリ量は、 ９１０データ／ライン×５２５ライン／フレーム×６ビ
ット／データ＝２，８６６，５００ビット（約２．８Ｍ
ビット） となり、圧縮回路１２２と復元回路１２３，１２４を用
いない場合に比べて７５％に少なくできる。

【００３８】また、圧縮回路１２２の出力を５ビットに
すれば、１フレーム遅延に必要なメモリ量は、 ９１０データ／ライン×５２５ライン／フレーム×５ビ
ット／データ＝２，３８８，７５０ビット（約２．３Ｍ
ビット） となり、６２．５％に少なくできる。

【００３９】しかも、サンプリングレートは変えていな
いので従来のように信号帯域が狭くなることがない。た
だし、圧縮失敗の場合は復元回路１２３，１２４出力が
完全に復元しないが、エラー検出回路１２７によって動
き検出回路１２８を「動き」として混合回路１４０で動
画像用色分離部１１０出力を選択するようにする。

【００４０】図９に本発明の第二の実施例を示す。図で
は輝度信号（以下、Ｙ信号と称す）ノイズリダクション
を示しており、図８のブロックの例である。端子９０１
からＹ信号を入力し、圧縮回路９０２とフレームメモリ
９０３と復元回路９０４により１フレーム遅延を実現
し、またラインメモリ９０５により１ライン遅延を実現
している。

【００４１】また、フレームメモリ９０３出力をエラー
検出回路９０６に入力し、エラー検出回路９０６出力と
Ｙ信号入力と復元回路９０４出力を動き検出回路９０７
の入力とする。復元回路９０４出力とラインメモリ９０
５出力をスイッチ９０８の入力とし、動き検出回路９０
７出力をスイッチ９０８の制御入力とする。

【００４２】Ｙ信号入力とスイッチ９０８出力を減算器
９０９の入力とし、減算器９０９出力を非線形回路９１
０を介して加算器９１１の一方の入力とし、Ｙ信号入力
を加算器９１１の他方の入力とし、加算器９１１出力を
端子９１２から出力する。

【００４３】非線形回路９１０は例えば図１０の特性を
もたせる。減算器９０９と非線形回路９１０と加算器９
１１は、ライン相関ノイズリダクションとフレーム相関
ノイズリダクションの共通部分を一つにまとめたもの
で、スイッチ９０８がラインメモリ９０５出力を選択し
た場合ライン相関ノイズリダクションとして機能し、復
元回路９０４出力を選択した場合フレーム相関ノイズリ
ダクションとして機能する。

【００４４】圧縮回路９０２は例えば図１１のように構
成される。端子１１０１から入力されるＹ信号をディレ
イ１１０２，１１０３でそれぞれ１サンプリング周期づ
つ遅延する。Ｙ信号入力とディレイ１１０３出力を加算
器１１０４に入力し、係数器１１１０で１／２倍にし、
減算器１１０５でディレイ１１０２出力との差分をとり
判定回路１１０６に入力する。

【００４５】判定回路１１０６では、図１２のように減
算器１１０５出力が−７〜７のときは圧縮成功として減
算器１１０５出力を４ビット（２’ｓＣ）に変換して出
力し、それ以外はエラーコードとして「−８」に変換し
て出力する。

【００４６】スイッチ１１０７ではディレイ１１０２出
力と判定回路１１０６出力を交互に選択して出力する。
すなわち、図１５に示すように、スイッチ１１０７は１
データおきにＹ信号入力を出力し、その間は判定回路１
１０６で４ビットに圧縮された信号を出力する。スイッ
チ１１０７出力をビット変換回路１１０８を介して端子
１１０９に出力する。

【００４７】ビット変換回路１１０８では図１４に示す
ように、８ビット，４ビット，……と交互に現れるスイ
ッチ１１０７出力を６ビットの連続した信号に並べ変え
て出力する。

【００４８】一方、復元回路９０４は例えば図１３のよ
うに構成される。端子１３０１から入力した信号をビッ
ト変換回路１３０８に入力し、図１１のビット変換回路
１１０８と逆の処理を行いスイッチ１１０７出力を復元
する。ビット変換回路１３０８出力をディレイ１３０
２，１３０３によりそれぞれ１サンプリング周期づつ遅
延させる。

【００４９】ビット変換回路１３０８出力とディレイ１
３０３出力を加算器１３０４に入力し、係数器１３１０
で１／２倍にし、加算器１３０５でデイレイ１３０２出
力との加算をとる。ここで、図１１の判定回路１１０６
で圧縮成功している場合、加算器１３０５出力に元のＹ
信号を復元できる。

【００５０】スイッチ１３０７ではディレイ１３０２出
力と加算器１３０５出力を交互に選択して出力する。図
１５に示すように、ビット変換器１３０８出力は１デー
タおきに元のＹ信号を出力しているので、スイッチ１３
０７ではそのＹ信号を選択し、間のデータは加算器１３
０５出力を選択する。

【００５１】図９に戻り、エラー検出回路９０６では、
フレームメモリ９０３出力がエラーコードとして割り当
てた「−８」のとき、圧縮失敗と判断して動き検出回路
９０７が「動き」と判定するように機能する。

【００５２】以上のように、圧縮回路９０２では信号を
６ビットに変換し、復元回路９０４で８ビットに戻すよ
うにしているので、図１に示した実施例と同じく１フレ
ーム遅延に必要なメモリ量を７５％に少なくできる。

【００５３】尚、上記においては、フレームメモリを用
いた場合について述べたが、フィールドメモリを用いて
も良いことは明らかである。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による映像
信号処理回路では、フレーム遅延の際のフレームメモリ
の前後において、データの圧縮，復元を行うようにした
ので、サンプリングレートを変えずに１フレーム遅延に
必要なメモリ量を少なくすることができるという効果が
ある。また、１フレーム遅延信号が正しく復元できない
場合には、ライン相関処理に切り換えることで影響を少
なくすることができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】図１の圧縮回路１２２のブロック図である。

【図３】図２の判定回路２０７の動作説明図である。

【図４】図２の圧縮回路の圧縮動作を説明する図であ
る。

【図５】図１の復元回路１２３，１２４のブロック図で
ある。

【図６】従来のＹ／Ｃ分離回路の例を示すブロック図で
ある。

【図７】動き適応処理回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図８】動き適応処理回路の他の例を示すブロック図で
ある。

【図９】本発明の他の実施例のブロック図である。

【図１０】図９の非線形回路９１０の動作説明図であ
る。

【図１１】図９の圧縮回路９０２のブロック図である。

【図１２】図１１の判定回路１０６の動作説明図であ
る。

【図１３】図９の復元回路９０４のブロック図である。

【図１４】ビット比較回路１１０８，１３０８の動作説
明図である。

【図１５】図９の圧縮回路９０２，復元回路９０４の動
作説明図である。

【符号の説明】

１１０ 動画像用色分離部 １２０ 静止画像用色分離部 １３０ 動き検出部 １１１，１１２ ラインメモリ １１３ ライン相関色分離部 １１４，１２６ ＢＰＦ １２１，１３１ フレームメモリ １２２ 圧縮部 １２３，１２４ 復元部 １２５ フレーム相関色分離部 １２７ エラー検出部 １２８ 動き検出部 １４０ 混合器 １５０ 加算器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像信号のライン相関に基づいて動
   画用色信号の分離を行う動画用色分離手段と、前記入力
   映像信号のフレーム相関に基づいて静止画用色信号の分
   離を行う静止画用色分離手段と、前記入力映像信号の動
   きを検出する動き検出手段と、この検出結果に応じて前
   記動画用色分離手段と前記静止画用色分離手段との出力
   を択一的に導出する映像信号処理回路であって、前記静
   止画用色分離手段におけるフレーム相関検出のためのフ
   レーム遅延手段の入力部に設けられて映像信号を圧縮す
   る圧縮手段と、前記フレーム遅延手段の出力を圧縮前の
   状態に復元する復元手段とを含むことを特徴とする映像
   信号処理回路。
2. 【請求項２】 前記圧縮手段は、前記映像信号のディジ
   タルデータをライン相当期間遅延するライン遅延手段
   と、この遅延出力と前記ライン遅延手段の入力とを減算
   する減算手段と、この減算出力値が所定範囲内のときに
   この減算出力を圧縮出力として導出し、前記所定範囲外
   のときエラー情報と共に前記ライン遅延手段の入力をそ
   のまま導出する手段とを有することを特徴とする請求項
   １記載の映像信号処理回路。
3. 【請求項３】 前記動き検出手段は前記エラー情報をも
   参照して前記入力映像信号の動きを検出するよう構成さ
   れていることを特徴とする請求項２記載の映像信号処理
   回路。
4. 【請求項４】 前記復元手段は前記フレーム遅延手段の
   出力をライン相当期間遅延するライン遅延手段と、この
   ライン遅延手段の出力と入力とを加算して復元出力とす
   る加算手段と、前記フレーム遅延手段の出力に前記エラ
   ー情報が存在してるいときは当該加算出力の代りに前記
   フレーム遅延手段の出力をそのまま復元出力として導出
   する手段とを含むことを特徴とする請求項３記載の映像
   信号処理回路。
5. 【請求項５】 入力映像信号のライン相関に基づきノイ
   ズリダクションをなすライン相関ノイズリダクション手
   段と、前記入力映像信号のフレーム相関に基づきノイズ
   リダクションをなすフレーム相関ノイズリダクション手
   段と、前記入力映像信号の動きを検出する動き検出手段
   と、この検出結果に応じて前記ライン相関ノイズリダク
   ション手段と前記フレーム相関ノイズリダクション手段
   とを択一的に切替える選択手段とを含む映像信号処理回
   路であって、前記フレーム相関ノイズリダクション手段
   のフレーム相関検出のためのフレーム遅延手段の入力部
   に設けられて映像信号を圧縮する圧縮手段と、前記フレ
   ーム遅延手段の出力を圧縮前の状態に復元する復元手段
   とを含むことを特徴とする映像信号処理回路。