JPH0779477B2

JPH0779477B2 - 輝度信号搬送色信号分離装置

Info

Publication number: JPH0779477B2
Application number: JP61004519A
Authority: JP
Inventors: 章文井手
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPS62163490A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は映像信号に於ける輝度信号搬送色信号分離装置
に関する。

従来の技術映像信号の形態としては、コンポジット信号（Composit
e Signal）のコンポーネント信号（Component Signal）
に大別される。前者は輝度情報と色情報とが多重された
ものであり、後者はそれらが別々に分離されたものであ
る。

現在では、映像信号の伝送や処理は殆んどコンポジット
信号を取り扱って、かつアナログ的に処理している。

ところで、映像信号の伝送や処理は将来的にはディジタ
ル処理が主流となることは明白であり、既にディジタル
化された信号のフォーマットとしてディジタルコンポー
ネトのデータフォーマットが規格化された。従って、放
送局で使用されるVTRや局内機器はディジタルコンポー
ネントデータを取扱う方式へ移行して行く。

したきながら、当分の間は従来のコンポジット機器とこ
のコンポーネント機器とが混在する為、コンポーネント
信号とコンポジット信号との間の変換装置が重要とな
る。この変換装置としてはデコーダ及びエンコーダがあ
る。前者はコンポジット信号からコンポーネントへの変
換を、後者はその逆の変換を実行する。ところが、エン
コーダは劣化の少ないものを容易に構成出来るが、デコ
ーダに関しては高性能なものは容易には構成出来ない。

高性能のデコーダを容易に構成出来ない要因の１つは輝
度信号搬送色信号分離フィルタ（以下“輝度信号搬送信
号”を“Y/C"と記す）にある。そこで、、ディジタル技
術を駆使し、より高性能Y/C分離フィルタを実現しよう
とする傾向にある。

では、その従来例として三次元フィルタでY/C分離フィ
ルタを構成した場合を説明する。

なお、これ以降は映像信号の周波数スペクトラムやフィ
ルタの特性を説明するに際して二次元周波数表示や三次
元周波数表示（「画像のディジタル信号処理」吹抜敬彦
著，日刊工業新聞社発行；「テレビ技術の発展に対応
し動く円形ゾーンプレートによて３次元信号処理系の特
性を評価する」吹抜敬彦著，日経コレクトロニクス
1985.7.1;など参照）を用いる。

第６図は、従来のY/C分離フィルタの一例である三次元Y
/C分離フィルタの特性を示している。同図に於いて軸68
〜70は水平周波数（第６図では“p"と記す），軸71〜73
は垂直周波数（第６図では“q"と記す），軸74はテンポ
ラル周波数（Temporal Frequency,第６図では“r"と記
す）,75〜77は夫々ｐ−ｑ平面,78〜81は搬送色信号通過
帯域である。この図は三次元周波数で表現されている。
搬送色信号通過帯域78〜81は夫々ｒ＝±15Hzを含むｐ−
ｑ平面75及び77と交叉しており、ｐ＝227.5又は−227.
5,q＝131.25又は−131.25を含む様に設定してある。Y/C
分離すべきコンポジット映像信号は第６図に示したフィ
ルタに印加されて搬送色信号が取り出される。この取り
出された搬送色信号を入力されているコンポジット信号
から減算することにより輝度信号が得られ、Y/C分離が
成される。

第７図はコンポジット信号（NTSC信号を例に挙げてい
る）の三次元周波数スペクトラムを示している。同図に
於いて、96は輝度信号成分（以降“輝度信号”を“Y"と
記す）,92〜95は搬送色信号成分（以降“搬送色信号”
を“C"と記す）である。なお、82〜88は第６図の68〜74
に夫々対応しているので説明は省略する。同図は静止画
状態でのNTSC信号の三次元周波数スペクトラムを示して
いる。三次元周波数を（p,q,r）で表現すると、Ｙ成分9
6は（0,0,0）を中心にしてスペクトラムが拡散し、Ｃ成
分92〜95は（227.5,−131.25,15），（−227.5,−131.2
5,15），（227.5,131.25,−15）及び（−227.5,131.25,
−15）を中心にしてスペクトラムが拡散している。とこ
ろで、第７図では静止画を仮定しているので、Ｙ成分は
ｒ＝０のｐ−ｑ平面上に、Ｃ成分はｒ＝±15のｐ−ｑ平
面上にのみエネルギーが存在する。第６図に示したY/C
分離フィルタの通過帯域は第７図のＣ成分92〜95を丁度
含む特性に設定されている為にY/C分離が劣化なく実行
出来る。

発明が解決しようとする問題点第６図に示した従来方式では、静止画又は静止画に順ず
る動きの少ない画面に対しては、高性能のY/C分離が達
成出来る。

しかしながら、従来方式での最大の欠点として、動画に
於ける劣化がある。

以下、従来方式での動画に於ける劣化について第８図〜
第10図と共に説明する。第８図は映像信号の二次元周波
数スペクトル図である。同図に於いて、97はｐ軸,98は
ｑ軸,99はＹ成分,100〜103はＣ成分,104〜107は第６図
に示したY/C分離フィルタの通過帯域である。通常の画
面のＹ成分はｐ軸97及びｑ軸98近傍にエネルギーが集中
しているので、一般的なＹ成分のスペクトラムとして99
を仮定してある。当然のことながら、Ｙ成分99はｐ＝ｑ
＝０を中心に、Ｃ成分100〜103はｐ＝±227.25 ｑ＝±
131.25を中心としてスペクトルラムが拡散している。

次に、第８図ｐ−ｑ二次元周波数で示したが、これをｑ
−ｒ二次元周波数で第９図及び第10図に示す。第９図は
動きのない（静止画）場合、第10図は動きのある場合を
示している。第９図に於いて、108はｑ軸,109はｒ軸,11
0はＹ成分,111はＣ成分,112は第６図に示したY/C分離フ
ィルタの特性である。ｐ−ｑ二次元周波数スペクトラム
が第８図なので、静止画であるならばｑ−ｒ二次元周波
数スペクトラムは第９図に示す通り,Y成分110はｑ軸108
上に、Ｃ成分111はｒ＝15でｑ軸108に並行な線上にあ
る。（実際には第２象現〜第４象現にもエネルギーは存
在するが、第９図及び第10図では第１象現のみ示してい
る。）これは第７図の説明からも明白である。Ｃ成分11
1はY/Cフィルタの通過帯域112に含まれる為、Y/C分離は
劣化なく実施される。

次に動きを考慮する。画面に動きがある場合には、Ｙ成
分,C成分共ｒ軸方向にエネルギーが拡散する。その様子
は動きの状態で決定される極めて複雑なものとなる。と
こで、説明の簡略化の為に、画面が垂直に定速移動する
場合を仮定する。第８図及び第９図で示した映像信号が
垂直方向に定速移動した場合の二次元周波数スペクトラ
ムを第10図に示す。同図に於いて、113〜117は第９図の
108〜112に対応している。ただし、垂直方向に定速移動
している場合を化仮定しているので、第９図のＹ成分11
0及びＣ成分111は夫々（ｑ＝0,r＝０）及び（ｒ＝15,q
＝131.25）を中心に回転して、第10図の115及び116にな
る。第10図に於けるＹ成分115及びＣ成分116のｑ軸113
に対する角度は画面の垂直移動速度に依存している。従
って、移動速度が所定値よりも大きくなるとY/C分離フ
ィルタの通過帯域117にＣ成分を全て含むことが出来な
くなることがある。すなわち、Ｃ成分116の一部がY/C分
離フィルタの通過帯域117を逸脱して劣化が発生する。
第10図の場合はＣ成分116の一部がＹ成分とみなされ、
ドット妨害が発生することになる。

この様に、三次元Y/C分離フィルタは静止画又は静止画
に順ずる動きの少ない映像信号に対しては全く劣化なし
にY/C分離を実行出来るが、動きを併なった映像信号に
対してはY/C分離が不完全となり、画質劣化を発生して
しまう。

従って、本発明は上述の問題点、すなわち動画に対する
画質劣化を大きく改善するものである。

問題点を解決するための手段本発明の輝度信号搬送色信号分離装置は、入力されたコ
ンポジット信号をY/C分離する為に少なくとも三次元フ
ィルタと二次元以下のフィルタにより構成されたY/C分
離フィルタと、上記Y/C分離フィルタの次元を制御する
制御信号を作成する制御器と、上記コンポジット信号か
ら上記Y/C分離フィルタの出力を減算する減算器とを具
備し、上記減算器からＹ成分を出力し、上記Y/C分離フ
ィルタからＣ成分を出力する輝度信号搬送色信号分離装
置に於いて、上記コンポジット信号の水平周波数が０ま
たは＋227.5または−227.5、垂直周波数が＋131.25また
は−131.25、テンポラル周波数が＋15または−15の周波
数及びその付近の周波数に存在する成分を検出する検出
フィルタを具備し、該検出フィルタの出力により周波数
パターンを検知して上記制御器は上記制御信号を作成す
ることを特徴とするものである。

作用この様に構成することで、Y/C分離フィルタの特性を画
質に合った適応フィルタに出来、その結果Y/C分離に際
して劣化が著しく軽減され高品質のY/C分離が可能とな
る。

本発明の原理及び作用次に、本発明の原理を簡単に説明する。

第６図〜第11図と併に従来方式での問題点を説明した。
ところで、垂直方向に定速移動している画面の場合は第
10図の周波数スペクトラムとなり第６図の三次元Y/Cフ
ィルタでは不都合が生じてくるが、この時のｐ−ｑ二次
元周波数スペクトラムは第８図に等しい。すなわちｐ−
ｑ二次元周波数スペクトラム上ではＣ成分100〜103は通
過帯域104〜107を逸脱していない。従って二次元Y/C分
離フィルタを用いれば劣化なくY/C分離が可能となる。

そこで、この時に使用する二次元Y/C分離フィルタの特
性例を第12図に示す。同図に於いて、133〜136は通過帯
域を示し、123〜132は第６図の68〜77に夫々対応してい
る。二次元のフィルターであるから、通過帯域133〜136
はｒ軸方向に切れ目なく一様な特性となっている。

次に、第12図に示した二次元Y/C分離フィルタを第10図
に示した動画に適用した場合を第11図に二次元周波数ス
ペクトラムで示す。同図に於いて、122は第12図に示し
た二次元Y/C分離フィルタの通過帯域133及び134を示し
ている。又118〜121は第10図の113〜116と対応している
ので夫々の説明は省略する。二次元Y/Cフィルタを使用
しているので、通過帯域122はｒ軸方向に一様である。
従って、垂直方向により周波数スペクトラム軸が回転し
てもＣ成分121は通過帯域122を逸脱することはない。一
方、この時のｐ−ｑ二次元周波数での状態は第８図の通
りである。従って、第12図に示した二次元Y/C分離フィ
ルタにより劣化なくY/C成分が実現可能となる。

この様に、本発明の原理は画面の状態（三次元周波数ス
ペクトラムのパターン）に応じてY/C分離フィルタの特
性を変化させることにより、高画質のY/C分離を実施し
ている。

実施例次に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図に於いて、１は入力端子、４はY/C分離フィルタ、２
は検出フィルタ、３は制御器、５は減算器、６はＹ信号
出力端子、７はＣ信号出力端子を夫々示す。Y/C分離さ
れるべきコンポジットの映像信号は入力端子１を介して
Y/C分離フィルタ４、検出フィルタ２及び減算器５に印
加される。検出フィルタ２に於いて、入力されている映
像信号の三次元周波数スペクトラムのパターンを調べ
る。その結果を制御器３に加えて制御信号を作成し、Y/
C分離フィルタ４の特性を制御する。Y/C分離フィルタ４
の出力をＣ信号出力端子７を介して取り出す。一方、Y/
C分離フィルタ４の出力信号は減算器５にも加えられて
おり、入力されている映像信号からY/C分離フィルタ４
の出力を減算する。その結果をＹ信号出力端子６に導
く。この様にして、Ｙ信号とＣ信号が夫々Ｙ信号出力端
子６及びＣ信号出力端子７から送出される。

次に、第１図に於けるY/C分離フィルタ４の構成例を第
２図にフロック図で示す。同図に於いて、８は入力端
子、９は帯域波器（以下“BPF"と記す，又第２図でも
“BPF"と記す）、10はｐ軸フィルタ、11及び12は１水平
走査遅延器（第２図では“1H−DL"と記す、又以降“1H
−DL"と記す）、13〜15は係数器、16は加算器（第２図
では“Σ”と記す）、17はｑ軸フィルタ、18及び19は26
2水平走査遅延器（第２図では“262H−DL"と記す、又以
降“262H−DL"と記す）、20〜22は係数器、23は加算器
（第２図では“Σ”と記す）、24はｑ−ｒフィルタ、27
はスイッチ、25及び26は夫々スイッチ27の端子、28は制
御器、29は出力端子である。入力端子８及び制御器28は
夫々第１図の入力端子１及び制御器３に対応しており、
出力端子29は第１図に於けるY/C分離フィルタ４の出力
端子に対応している。BPF9はｐ軸方向の一次元フィルタ
でありｐ＝±227.5を中心とした所定帯域帯のBPFであ
る。係数器13〜15は夫々−1/4,1/2,−1/4の係数器を仮
定する。加算器16では係数器13〜15の出力を全て加算す
るのでｑ軸フィルタ17の伝達特性はであり、ｑ＝±131.25で利得が１、ｑ＝０で利得が０の
ｑ軸方向BPF特性となる。同様にして、係数器20〜22の
係数は−1/4,1/2及び−1/4と仮定しておく。この時ｑ−
ｒフィルタ24の伝達特性はとなる。従って（ｑ＝ｒ＝０）（ｒ＝15,q＝−131.2
5），（ｒ＝−15,q＝131.25）及びｐ軸を含む平面上で
は利得が１、この面に平行で（ｒ＝15,q＝131.25）や
（ｒ＝−15,q＝−131.25）を含む平面上では利得が０と
なる。スイッチ27の２つの端子25及び26にはｑ軸フィル
タ17の出力及びｑ−ｒフィルタ24の出力が夫々印加され
ている。スイッチ27は制御器28で制御されており、端子
25,26の内の何れか１つが選択されて、出力端子29にY/C
分離フィルタの出力信号が取り出される。従って、スイ
ッチ27が端子25を選択している場合にはこのY/C分離フ
ィルタの特性は第12図の等しくなり、スイッチ27が端子
26を選択している場合にはこのY/C分離フィルタの特性
は第６図と等しくなる。この様にして、Y/C分離フィル
タの特性が制御されているのでフィルタの特性が制御さ
れる。

次に第１図に於ける検出フィルタ２の構成例を第３図に
ブロック図で示す。同図に於いて、30は入力端子、31及
び32は263水平走査遅延器（第３図では“263H−DL"と記
す、又、以降“263H−DL"と記す）、33〜35は係数器、3
6は加算器（第３図では“Σ”と記す）、37はｑ−ｒフ
ィルタ、38はｑ軸フィルタ、39はBPF、40は低減波器
（第３図では“LPF"と記す、又以降“LPF"と記す）、41
はｐ軸フィルタ、42及び43は出力端子である。ｑ軸フィ
ルタ38及びBPF39は第２図のｑ軸フィルタ17及びBPF9と
夫々等しい。又、ｑ−ｒフィルタ37も263H−DL31及び32
以外は第２図のｑ−ｒフィルタ24と等しい。ｑ−ｒフィ
ルタ37は263H−DL31及び32で構成しているので（ｒ＝0,
q＝０）（ｒ＝15,q＝131.25），（ｒ＝−15,q＝−131.2
5）及びｐ軸を含む平面上で利得が１、この平面に平行
で（ｒ＝15,q＝−131.25）や（ｒ＝−15,q＝131.25）を
含む平面では利得は０となる。

一方、ｐ軸フィルタ41中のLPF40はｐ軸の低域部のみを
通過させるものである。この検出フィルタの特性を第５
図に示す。

第５図は第３図に示した検出フィルタの三次元周波数特
性を示す図である。同図に於いて、62〜67は夫々通過帯
域、52〜61は夫々第６図の68〜77と等しい。第３図の説
明からも明白の通り入力端子30から出力端子42までの伝
達特性についてはその通過帯域は62〜65となり、入力端
子30から出力端子43までの伝達特性についてはその通過
帯域は66及び67となる。

ところで、第10図に示した動画が第１図に示した実施例
に印加されたとすると、第３図に示した検出フィルタち
も同じ信号が入力される。検出フィルタ２の特性は第５
図の通りであるから通過帯域にＹ成分の垂直周波数の高
い成分が通過帯域66及び67に混入する。一方、通過帯域
62〜65にはエネルギーが存在しない。この結果、第３図
の出力端子43からは混入したＹ成分が出力され、出力端
子42からは何も出力されない。

次に、第１図に於ける制御器３の構成例を第４図にブロ
ック図で示す。同図に於いて、44及び45は入力端子、46
及び47は非線形回路、48は論理回路、49は雑音除去回
路、50は制御信号発生器、51は出力端子である。第３図
の出力端子42及び43からの出力は入力端子44及び45に夫
々印加され、非線形回路46及び47に供給される。この非
線形回路46及び47は例えば小振幅に対しては“0"を出力
し、それ以上の振幅に対しては“1"を出力する様に構成
しておく。両非線形回路46及び47の出力パターンを論理
回路48で判定する。例えば、非線形回路46の出力が
“0",非線形回路47の出力が“1"の場合は第10図の状態
に相当しており、論理回路48は“1"を出力する。それ以
外の場合には“0"を出力する。雑音除去回路49は一種の
ディジタルフィルタであり、論理回路48の出力に含まれ
る誤りや誤判定を抑圧する。制御信号発生器50は雑音除
去回路49の出力を整形し“1"又は“0"のパルスを発生す
る。この様にして、第10図の様な映像信号に対しては出
力端子51を介して“1"が出力され、第２図に示したスイ
ッチ27が端子25を選択する様に制御される。その結果、
第１生に示すY/C分離フィルタ４の特性は第12図とな
り、第11図の説明からも明白の通り劣化なくY/C分離が
実行出来る。

以上、本発明を説明した。ところで、本発明の原理はNT
SC信号のみに適用出来るものではなくPAL信号にも適用
出来るのは言うまでもないが、Y/C分離フィルタや検出
フィルタの特性はPAL信号に適したものにする必要があ
る。

又、動画については説明を簡略化する為に垂直方向の定
速移動を例に挙げている。しかしながら本発明はこの様
な特定の動きにのみ適用出来るのではなく、一般の複雑
な動画でも同様の効果を得ることが出来る。

さらに、第２図に示したY/C分離フィルタの構成例では
二次元フィルタと三次元フィルタとの適応切替えを実行
しているが、これに限る必要はなく一次元フィルタも利
用することは可能である。又、第３図に示した検出フィ
ルタの構成例は、第２図に示したY/C分離フィルタと完
全に独立したものであるが、実際には両フィルタを一部
共用化することも可能である。

又、検出フィルタの特性及び簡単な構成例を第５図及び
第３図に示したがこれらに限定されるものではなく、性
能・画質・ハード量・コストの観点から適正な構成に設
定すべきである。加えて、制御器の一構成例を第４図に
示してあるが、雑音除去回路を非線形回路の直後に挿入
することも可能である。

発明の効果以上の説明からも明白な通り、本発明は検出フィルタ及
び制御器で映像信号の周波数スペクトラムパターンを検
出し、その映像信号に適したY/C分離フィルタ特性に常
に設定する様に動作するので劣化の少ない高品質のY/C
分離装置を実現出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に於けるY/C分離フィルタの一構成例を示すブロ
ック図、第３図は第１図に於ける検出フィルタの一構成
例を示すブロック図、第４図は第１図に於ける制御器の
一構成例を示すブロック図、第５図は第３図の検出フィ
ルタの特性図、第６図は従来の三次元Y/C分離フィルタ
の特性図、第７図はNTSC信号の周波数スペクトラム図、
第８図〜第11図は映像信号の周波数スペクトラム及びY/
C分離フィルタの特性図、第12図は二次元Y/C分離フィル
タの特性図である。２……検出フィルタ、３……制御器、４……Y/C分離フ
ィルタ、５……減算器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力されたコンポジット信号をY/C分離す
る為に少なくとも三次元フィルタと二次元以下のフィル
タにより構成されたY/C分離フィルタと、上記Y/C分離フ
ィルタの次元を制御する制御信号を作成する制御器と、
上記コンポジット信号から上記Y/C分離フィルタの出力
を減算する減算器とを具備し、上記減算器からＹ成分を
出力し、上記Y/C分離フィルタからＣ成分を出力する輝
度信号搬送色信号分離装置に於いて、上記コンポジット
信号の水平周波数が０または＋227.5または−227.5、垂
直周波数が＋131.25または−131.25、テンポラル周波数
が＋15または−15の周波数及びその付近の周波数に存在
する成分を検出する検出フィルタを具備し、該検出フィ
ルタの出力により周波数パターンを検知して上記制御器
は上記制御信号を作成することを特徴とする輝度信号搬
送色信号分離装置。