JPH0659098B2

JPH0659098B2 - 走査線補間回路

Info

Publication number: JPH0659098B2
Application number: JP59131046A
Authority: JP
Inventors: 征彦阿知葉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS6112185A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は走査線補間回路、更に詳しく言えば、インタレ
ースされたテレビジヨン信号を走査線補間して、走査線
数が倍増されたテレビジヨン信号を得るテレビジヨン信
号処理回路に関するものである。

〔発明の背景〕

現在のテレビジヨン再生画像の画質を更に改良した高品
質のテレビジヨン受信装置の研究が進められている。そ
の中で有効なものの一つとして、インタレースされたテ
レビジヨン信号の相続くフイールドの信号を重ね、すな
わち、フイールドメモリを用い、その入出力信号を走査
線単位で切換え、順次走査信号で、かつ走査線数が倍の
テレビジヨン信号を得る信号処理回路がある。この処理
回路はインタレースされた信号の再生時における文字等
の横線がチラチラする、いわゆるラインフリツカを除去
でき、画像の垂直解像度の向上に効果がある（特開昭53
-79421号公報）。

しかしながら、この信号処理回路では画像の動きが少な
い静止画像に対しては画質の改善効果は著しいが、画像
が動くと、現フイールドと１フイールド前の画像が重な
つて表示されるため、二重像となつて画質を劣化させる
という問題がある。

そのため、信号処理回路に動き検出回路を設け、静止画
像部分では上記前フイールドの信号で補間し、動画像部
分では現フイールドの相隣る走査線の平均値で補間すべ
く、動き検出回路の出力信号により、被写体の動きに応
じて、上記両補間信号の混合比を変化させる信号処理法
も提案されている（特開昭58-77373号公報）。この信号
処理方法では、静止画像では解像度の高い画像が得ら
れ、又変化の大きい画像では二重像の発生もない高画質
の画像が得られる。しかしながら、変化が比較的ゆつく
りした動画像では、２種の補間信号が混合されたものと
なるため、画像のエツジ部分にくしの歯状の画質劣化が
生じるという問題があつた。

〔発明の目的〕

したがつて、本発明の目的はインタレースされたテレビ
ジヨン信号のラインフリツカを除去すると共に、動画像
の場合に生じる２重像やくしの歯状の画質劣化の発生を
防止し、画質の改善されたテレビジヨン信号を得る信号
処理回路を実現することである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、静止画像の走査線補間に適し
た第１の補間回路と、激しく変化する動画像の走査線補
間に適した第２の補間回路と、更に、比較的ゆつくりし
た動画像の走査線補間に適した第３の補間回路とを設
け、上記３種の補間回路の出力信号を混合する混合比を
被写体の動き情報により、適宜変化させて補間信号を作
成し、走査線数の倍増されたテレビ信号を得ることを特
徴とする。すなわち、第３の補間回路を設けることによ
り、従来問題となつていたゆつくりとした動画像部分に
生じるラインフリツカやくしの歯状の画質劣化を回避さ
せ、かつ静止画像では第１の補間回路に切換えることに
より垂直解像度を向上させた高精細な画像とし、激しく
変化する動画像では、第２の補間回路に切換えて時間解
像度の向上したボケの少ない動画像を得るものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明によるテレビジヨン信号の補間回路の一
実施例の構成を示すブロツク図である。同図において、
インタレース走査されたテレビ信号が入力端子１を経由
して、本発明の要部をなす補間信号作成回路２に加えら
れると共に動き検出回路３にも入力される。動き検出回
路３から得られた動き情報３ａは上記補間信号作成回路
２を制御する。上記補間信号作成回路２で得られた２本
の走査線の信号ｍ，ｎは時間圧縮回路４で1/2に時間圧
縮されて、走査周期が入力テレビ信号の1/2、走査線数
が入力テレビ信号の倍の順次走査されたテレビ信号に変
換され出力端子４よりデイスプレイ装置に供給される。

以下、説明の都合上、上記各部の構成、動作をＮＴＳＣ
テレビ信号の例によつて説明するが、本発明の対象とす
るテレビ信号はＮＴＳＣ方式のテレビ信号のみに限定さ
れるものではない。

入力端子１に加えられるテレビ信号は第２図に概念的示
すように３次元（水平軸ｈ，垂直軸ｖ，および時間軸
ｔ）で表わすことができる。同図において、６は１フイ
ールドの信号で表わされる画像を示し、ｍは走査線を表
わし、ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２…はフイールドの番号を示
す。この画像上の走査線ｍを時間軸ｔと垂直軸ｖの２次
元平面で表わすと第３図の○印で表わすことができる。
なお、ｎの●印はインタレースのため走査線が存在しな
い位置を示す。インタレースされたテレビ信号では、走
査線ｍはフイールド毎に互に前後のフイールドの走査線
の丁度中間を走査している。これを時空間周波数で表わ
すと第４図のようになる。第４図において、横軸は時間
周波数_ｔ、すなわち、画素の時間的変動を表わし、縦
軸は垂直周波数_ｖ、すなわち、空間上の垂直方向の変
化を表わす。図中斜線部領域Ａは必要な原画像の成分を
表わす。例えば、静止画素は時間的変動がないから時間
周波数０の縦軸上に分布し、縦稿又は単一色の画像は垂
直周波数０の横軸上に分布する。

さて、インタレース走査されたテレビ信号は時間的に
は、時間周波数_ｔ（＝３０Hz），垂直周波数_ｖ＝
（５２５／２（サイクル／画高））の周波数（第４図ｂ
で表す）で標本化したものであるから、標本化によつて
生じた高調波成分が標本化周波数ｂ及びその整数倍周波
数（ｃ，ｄ，ｅ，…）の近傍（領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，
…）に生じる。例えば、領域Ａの成分ｆおよびｇはそれ
ぞれ、領域Ｂのｆ′およびｇ′の周波数成分となる。な
お領域Ｃは、時間周波数_ｔ＝６０Hzで、領域Ｄは垂直
周波数_ｖ＝５２５サイクル／画高の標本化周波数で標
本化した場合（例えば補間されたテレビ信号における高
調波成分）を示す。人間の視覚は上述の如く時空間周波
数に対して低域濾波特性を持ち、上記周波数領域の低周
波成分（図中点線で包む部分）を知覚する。したがつ
て、領域Ａは当然知覚されるべきであるが、領域Ｂの成
分は一種のノイズとなる。例えば成分ｇ′は文字等の横
縞部分に３０Hz程度のフリツカを生ぜしめ成分ｆ′は平
坦な画像が動いた場合のチラツキやエツジ部分のくし歯
状画像の原因となる。

走査線補間回路では第３図の黒点の位置に補間走査線ｎ
を作り、走査線ｍを含めて、走査線数を倍増させる。こ
れを第４図の時間周波数、垂直周波数上で説明すると、
倍増された標本化周波数は走査線ｍに対応する標本化周
波数ｂに対して時間周波数、垂直周波数共に２倍の位置
（第４図のｃ，ｄ，ｅ）に位置する。そのナイトキスト
(Nyquist)帯域は同図の縦・横軸および点線で囲つた領
域となる。走査線補間回路の特性が２次元周波数ｂを中
心とした折返成分を充分に除去できる特性であれば、走
査線補間されたテレビジヨン画像には、インタレース走
査にもとづく画質劣化が生じず、高画質の画像が得られ
る。

本発明における補間信号作成回路（第１図の２）は特
に、第４図の周波数領域で、領域Ａは可能な限り広い領
域にわたつて通過させ、領域Ｂの妨害成分を動き情報を
利用して効率よく阻止するもので、原理的には第５図の
ような回路で構成される。

静止画像では既に述べたように、周波数成分ｇを中心と
する成分のみとなり、その妨害成分ｇ′を充分に阻止す
る特性を持つ第１の補間回路９と、垂直解像度は低下す
るが、動画像の周波数成分は帯域制限せず充分広い帯
域にわたつて通過させ、その妨害成分′を充分に阻止
する特性を持つ第２の補間回路１０と、さらに、あまり
動きの激しくない動画像に対しては時間周波数帯域、垂
直周波数帯域とも若干帯域制限されるが、妨害成分
ｇ′，ｆ′を共に効率よく阻止できる特性を有する第３
の補間回路１１とを設ける。そして、この３種の補間回
路から得られた信号を入力端子１５から入力された動き
情報（第１図の３ａ）で制御された係数回路１２，１
３，１４を介して加算回路１６に入力することにより、
出力端子１７に補間走査線の信号（第１図，第３図のｍ
あるいはｎ）を得る。

第６図〜第８図は夫々上記補間回路９，１０，１１の一
実施例のブロツク図（ａ）及び補間走査線ｍ，ｎに対す
る走査線の荷重の様子を時間軸ｔ，垂直軸ｖで（ｂ），
（ｃ）に示す。第６図は静止画像に適した第１の補間回
路９であり、フイールドメモリ１８，１９、加算回路２
０、係数回路２１により入力端子１に入力された走査線
_１の信号に対し、５２５Ｈ（Ｈは水平走査周期）前の
走査線の信号_５との平均値により、補間走査線ｎの信
号を出力端子２３に出力する。補間走査線ｎの信号を算
出する走査線の荷重を同図（ｂ）に示す。補間走査線ｎ
とその直上の走査線ｍとにより走査線数が倍増される。

第７図は変化の激しい動画像に適した第２の補間回路１
０の構成と補間の様子を示すもので、フイールドメモリ
２４，ラインメモリ２５，加算回路２６，係数回路２７
により補間走査線ｎの信号は同図（ｂ）に示すように同
一フイールドの上下の走査線_３，_４の平均値で得ら
れる。そして補間走査線ｎとその直上の走査線ｍとによ
り、走査線数が倍増される。

第８図はゆつくりした動画像に適した第３の補間回路１
１の実施例を示す。この場合、補間走査線ｎの信号は同
図（ｂ）に示すように、入力走査線の信号_１と１フイ
ールド前の直上、直下の走査線_３，ｍの平均値との平
均値から算出される。同様に、補間走査線ｎの直上の走
査線ｍの補間信号は入力走査線_１と１Ｈ前の走査線
_２との平均値と走査線ｍの信号との平均値により算出さ
れる。同図（ａ）はこの演算を実行する回路例であり、
ラインメモリ３０，３２と２６１Ｈ遅延できるフイール
ドメモリ３１とを縦続接続し、係数回路３３，３４，３
５，３７，３８，３９とその出力を加算する加算回路３
６，４０とから構成され、出力端子４１，４２に走査線
位置ｍ，ｎに対応した補間走査線信号を得る。

第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）は夫々第６，７，８図の
回路の時間、垂直周波数平面における伝達特性を示し、
左下り斜線で示した原点を含む領域が通過帯域を、領域
格子で示した２次元周波数ｂ（走査線の２次元周波数）
を含む領域が阻止帯域を示す。同図（ａ）は静止画像の
原信号（時間周波数０Hzに分布）を通過させ、３０Hzに
存在する折返成分を充分に除去する。同図（ｂ）は第７
図に示した第２の補間回路の特性で、時間周波数の帯域
制限は行なわず、垂直周波数軸上で帯域制限し、且つそ
の折返成分（_ｖ＝５２５／２サイクル／画高）を充分
に除去する。第９図（ｃ）は第３の補間回路（第８図）
の特性で、時間周波数、垂直周波数共帯域制限し、_ｔ
＝３０Hzあるいは_ｖ＝５２５／２に生じる折返成分を
充分に除去する。

第１０図は第５図実施例の動き情報を得る動き検出回路
３の一実施例の構成（ａ）と動き係数Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３
の特性例（ｂ），（ｃ）を示す。同図（ａ）において、
入力端子１に入力されたテレビ信号はフレームメモリ４
３で１フレーム（５２５Ｈ）遅延された信号との差εを
減算回路４４で作成し、絶対値回路４５でその絶対値｜
ε｜をとると、｜ε｜は被写体の動き部分では大きな信
号が得られ静止部分では０に近い小さな信号となる。こ
の動き信号｜ε｜を変換回路４６，４７，４８に入力
し、動き情報である動き係数Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３を得る。
出力端子４９，５０，５１に得られた動き係数は、動き
情報として第５図の入力端子から、係数回路１２，１
３，１４に夫々供給される。第５図の第１の補間回路９
の出力を制御する係数Ｒ1は第９図（ｂ）では｜ε｜＝
０では１となり、｜ε｜が大きくなるに従い、小さくな
り、しきい値Ｔ_ｈ以上では０となる特性とする。補間回
路１０の出力を制御する係数Ｒ_２はしきい値Ｔ_ｈ以上で
徐々に大きくなり、２Ｔ_ｈ以上で１となり、激しい動き
のときの補間信号が得られる。補間回路１１の出力を制
御する係数Ｒ3はしきい値Ｔ_ｈで１となり原点及び２Ｔ
_ｈで０となる。Ｒ_３によりあまり激しくない動画像に適
した補間信号が得られる。

第１０図（ｂ）の実施例では動き信号｜ε｜の変化に対
し、３種の補間回路９，１０，１１の混合比を徐々に変
化させる特性を示した。動き係数Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３の特
性はこれに限定されることなく、例えば、同図（ｃ）は
係数を１と０のみとし、動き信号｜ε｜がＴ_ｈ／２より
小さい場合はＲ_１＝１とし、Ｔ_ｈ／２｜ε｜＜３Ｔ_ｈ
／２ではＲ_３＝１、３Ｔ_ｈ／２｜ε｜ではＲ_２＝１と
し、夫々補間回路９，１０，１１の出力を切換えて出力
信号とする。

以上説明した実施例では３種の補間回路を用いた。第３
の補間回路を第１及び第２の補間回路の縦続接続したも
ので構成した場合、第１１図（ａ）に示すように、第
１，第２の補間回路５２，５４を用意するのみで所望の
特性を実現することができる。すなわち、補間回路５
２，５４をバイパスする為の切換回路５３，５５を介し
て、補間回路５２，５４を縦続接続し、切換回路５３，
５５を同図（ｂ）に示す制御信号Ｒ_４，Ｒ_５により切換
える。これにより、｜ε｜＜Ｔ_ｈ／２ではＲ_４のみが１
となり、第１の補間回路５２のみ経由し、第２の補間回
路５４はバイパスした出力が得られる。Ｔ_ｈ／２｜ε
｜＜３Ｔ_ｈ／２ではＲ_４，Ｒ_５共１であり、補間回路５
２，５４が縦続接続され、第３の補間回路の特性が得ら
れる。３Ｔ_ｈ／２｜ε｜ではＲ_５のみ１となり、第２
の補間回路５４のみ経由した出力が得られる。なお、Ｒ
_４，Ｒ_５は第１０図の動き信号｜ε｜からＲ_１，Ｒ_２，
Ｒ_３と同様の変換回路により求めることができる。

なお、以上の説明では、白黒テレビジヨン信号を前提と
して述べたが、カラーテレビジヨン信号の場合には、輝
度信号と色差信号あるいは３原色信号等のコンポーネン
ト信号に対して上述した処理を行なうことにより、高画
質のカラー画像が表示できることは明らかである。

さらに、本実施例では、日，米のテレビジヨン方式に準
じて、走査線数５２５本方式で説明したが、ヨーロツパ
の６２５本方式にも、容易に適用できることは明らかで
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インタレース走査されたテレビジヨン
信号を表示する際に生じるフリツカや動画像部における
画質劣化を除去し、かつ、静止画像では垂直解像度の高
い高精細な画像が表示でき、高画質テレビジヨン受像機
の実現に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第５図，第６図，第７図，第８図，第１０図，
第１１図はいずれも本発明による走査線補間回路の実施
例の構成ブロツク図、第２図，第３図はテレビ信号の走
査線を説明する説明図、第４図はテレビ信号の周波数成
分を説明するための２次元周波数の配置図、第９図は本
発明に使用される補間回路の２次元周波数特性を示す特
性図である。１……入力端子、２……補間信号作成回路、３……動き
検出回路、４……時間圧縮回路、５……出力端子、６…
…画像、９，１０，１１，５２，５４……補間回路、１
２，１３，１４，２１，２７，３３，３４，３５，３
７，３８，３９……係数回路、１５……動き情報入力端
子、１６，２０，２６，３６，４０，４４……加（減）
算回路、１７，２２，２３，２８，２９，４１，４２，
５６……出力端子、１８，１９，２４，３１……フイー
ルドメモリ、２５，３０，３２……ラインメモリ、４３
……フレームメモリ、４５……絶対値回路、４６，４
７，４８……変換回路、４９，５０，５１……出力端
子、５３，５５……切換回路、５７，５８……入力端
子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インタレースされたフレーム周波数がＦ(H
z)でフレーム走査線数がＬ本のテレビジョン信号を入力
とし、インタレース走査の時間周波数Ｆ(Hz)の近傍における応
答特性が阻止帯域となり、時間周波数が０(Hz)の近傍に
おける応答特性が通過帯域となる第１の補間回路と、インタレース走査の垂直周波数L/2（サイクル／画高）
の近傍における応答特性が阻止帯域となり、垂直周波数
が０（サイクル／画高）の近傍における応答特性が通過
帯域となる第２の補間回路と、インタレース走査の時間周波数Ｆ(Hz)の近傍及び垂直周
波数L/2（サイクル／画高）の近傍における応答特性が
阻止帯域となり、時間周波数が０(Hz)の近傍かつ垂直周
波数が０（サイクル／画高）の近傍における応答特性が
通過帯域となる第３の補間回路と、入力テレビジョン信号に含まれている被写体の動き情報
を検出する動き検出回路と、該動き検出回路の出力に応じて、静止画像では上記第１
の補間回路の出力信号を、比較的ゆっくりした動画像で
は上記第３の補間回路の出力信号を、激しく変化する動
画像では上記第２の補間回路の出力信号を、それぞれ主
成分とするように上記第１、第２及び第３の補間回路の
出力信号の混合比を変化させ、補間走査線信号として出
力するための手段とを有し、単位時間あたりの走査線数が倍増されたテレビジョン信
号を出力することを特徴とする走査線補間回路。
【請求項２】前記第１、第２及び第３の補間回路の出力
信号の混合比を、静止画像では１：０：０と、比較的ゆ
っくりした動画像では０：０：１と、激しく変化する動
画像では０：１：０とすることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の走査線補間回路。
【請求項３】前記第３の補間回路を、前記第１の補間回
路と前記第２の補間回路との縦続接続の構成としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の走査線補間回
路。