JPH0815343B2 - 信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はテレビ信号のディジタル信号処理を有するデ
ィジタルテレビ受信機等に係り、特に高画質、多機能を
実現するのに好適な信号処理回路に関する。

〔発明の背景〕

ディジタル技術、特に半導体技術の進歩が著しく、テ
レビ受信機の信号処理もディジタル化されたいわゆるデ
ィジタルテレビ受信機が出現するようになった。このデ
ィジタルテレビ受信機では、メモリの導入が容易という
ことから、フレームくし形を用いてより完全な輝度信号
と色信号の分離を行なうことが着目されている。たとえ
ば、特開昭58−115995号公報に記載のように静止画の部
分ではフレームくし形を動画の部分ではラインくし形を
用いて色信号を分離し、もとの信号からこの色信号を減
算して輝度信号を分離し、静止画部分においてはクロス
カラーやドットのない高解像度の画像が得られるように
するものである。

しかし、フレームメモリはこのような輝度信号と色信
号の分離だけに用いられるものではなく、入力画像のフ
リーズなどにも利用できるものであるが、従来の装置で
はこの点について配慮されていなかった。

従来の装置ではコンポジット信号のままでフリーズさ
れるが、周知のように、例えばNTSCでは、フレーム間で
色副搬送波の位相が反転し、１フレーム分のフリーズで
は、フレーム間で位相が反転して正常な色副搬送波の抽
出が困難となる。また２フレーム分のフリーズとすれば
この欠点は除けるが、４フィールドにわたる画像再生と
なるため、動画像の場合に、４フィールドの動きをくり
返し再生することになり、見苦しいものとなる。

また、フレーム間相関を利用した雑音除去も行ないに
くくなる。

さらに、現在のテレビ受信機には、入力される信号は
コンポジット信号だけでなく、RGB入力などのコンポー
ネント信号もある。このようなコンポーネント信号をフ
リーズする場合にも、従来の装置ではこのフレームメモ
リを利用することが困難であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高画質化だけでなく、フリーズ，コ
ンポーネント信号入力対応などの多機能化も同時に実現
できるディジタル処理による信号処理回路を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明の第１の発明は入力信号をAD変換し
たのち、まず、大きく、全帯域の信号（すなわち、輝度
信号の存在する帯域）と色信号の含まれている帯域の信
号とに分ける。この２つの信号から、それぞれの信号に
含まれている不要成分をとり除く（すなわち、全帯域の
信号から色信号成分を、色信号の含まれている帯域の信
号から輝度信号成分を、それぞれ取り除く）ことに着目
した周波数選択回路を設けるようにするものである。

第２の発明は、周波数選択動作を容易に停止せしむる
手段を提供するもので、不要成分を抽出する周波数選択
回路出力にスイッチを設け、このスイッチ出力をもとの
信号に混合することにより、不要成分を除去する周波数
選択動作を動作させたり停止させたりするものである。

〔発明の実施例〕

本発明を説明するために、テレビジョン信号の処理を
ディジタル的に行うための信号処理回路の図である第１
図を用いて、輝度信号と色信号の分離等の信号処理につ
いて以下説明する。第１図において、１は第１の入力端
子、２は第１の出力端子、３は第２の出力端子、４はAD
変換器、５は第１の周波数選択回路、６は第２の周波数
選択回路、７は第３の周波数選択回路である。

第１の入力端子１から入力されたコンポジット信号は
AD変換器４で量子化され、ディジタル信号に変換され
る。そののち、第１の周波数選択回路５で、不要成分で
ある色信号が除去され、輝度信号として第１の出力端子
から出力される。一方、第２の周波数選択回路６で色信
号の含まれている帯域（例えばNTSCでは2MHzから高い周
波数帯域）が選択され、第３の周波数選択回路７で、さ
らにこの帯域内にある不要な輝度信号が除去され、色信
号として第２の出力端子３から出力される。

次に、第２図に示す本発明の一実施例を用いて、本発
明を以下説明する。

第２図において、第１図と同じ符号は第１図と同等の
機能を有する。第２図において８は色差信号復調回路、
９は第４の周波数選択回路である。色差信号復調回路８
で、色信号と輝度信号のまじった状態で色差信号例えば
（Ｒ−Y,B−Ｙの２つ）に復調してしまい、この復調さ
れた２つの色差信号を別々に、または、時間軸多重して
一緒にした状態で、不要輝度信号を取除くくし形フィル
タを有する第４の周波数選択回路９に入力し、不要な輝
度信号の取除かれた色差信号を得るわけである。

第２図に示した第１の周波数選択回路５は例えば第３
図に示すような構成にすれば良い。第３図において10は
第２の入力端子、11は第３の出力端子、12はフレームく
し形、13はラインくし形、14は第１の混合回路である。
AD変換されたコンポジット信号が第２の入力端子10から
入力される。フレームくし形12では少なくとも１フレー
ム分の信号を記憶できるフレームメモリを有し、１フレ
ーム、時間の異なる信号を加算する。周知のようにNTSC
では、静止画像の場合、色信号は１フレーム間で極性が
逆になっているため、１フレーム時間の異なる信号を加
算すると、色信号は完全に除去される。ラインくし形13
では例えば１水平走査期間時間の異なる信号を加算す
る。このようにすると、周知のように色副搬送波周波数
は１水平走査期間後では極性が反転するように選ばれて
いるから、垂直相関の強い絵ではこの処理により色信号
が大幅に除去される。混合回路では静止画像の時にはフ
レームくし形12の出力を、動画像の時にはラインくし形
13の出力を出力するように、画像の絵素ごとの動きに応
じて、混合量が制御される。この動きは、例えばフレー
ムくし形12に用いられるフレームメモリを用いて、１フ
レーム間のレベル差を検出することで求めることが可能
となる。

このフレームくし形としては、例えば第４図に示すよ
うな方法でも実現できる。

第４図において15は第３の入力端子、16は第４の出力
端子、17は極性反転回路、18はフレームメモリ、19は第
１の加算回路、20は高周波通過フィルタ、21は第２の加
算回路である。第３の入力端子から入力されるコンポジ
ット信号は、極性反転回路17,フレームメモリ18,第１の
加算回路19からなるフレームくし形回路で処理されフレ
ーム間差が求められる。さらに高周波通過フィルタ20
で、色信号の含まれる周波数帯が取出される。このよう
にすると、静止画像の場合、輝照信号はフレーム間でレ
ベルは全く同じで極性も同じ、色信号は極性が反対であ
るから、高周波通過フィルタ20の出力には色信号だけが
分離される。また、この時第３の入力端子15から入力さ
れるコンポジット信号の色信号とレベルは全く同じで極
性だけ反転しているから、第２の加算回路21で加算する
ことにより、色信号が完全に除去された輝度信号が第４
の出力端子16に得られる。このようにフレームメモリを
用いることにより、不要な色信号をほぼ完全に取除くフ
レームくし形12が実現できる。

このような考えを用いると、第１の周波数選択回路５
は第５図に示すような形でも実現できる。

すなわち、22は第２のフレームくし形、23は第２のラ
インくし形、24は第３の加算回路である。

第２のフレームくし形22は例えば第４図に示した極性
反転回路17、フレームメモリ18、第１の加算回路で構成
される不要な色信号を取出すためのフレームくし形回
路、第２のラインくし形23は、例えば１水平走査期間離
れた信号を減算して不要な色信号を取出すためのライン
くし形回路で、画像の動きに応じてこの混合比を制御す
る混合回路14で、静止画の時には、第２のフレームくし
形22の出力を、動画の時には第２のラインくし形23の出
力を、中間の時にはその動き量に応じた混合比を出力し
て、もとの信号に加えることにより、動きに応じて最適
な形で不要な色信号を除去する第１の周波数選択回路５
が実現できる。

さらに、もともとの信号が周波数多重されておらず、
輝度信号だけのようなコンポーネント信号が入力された
時には、このような周波数選択動作は不要であるが、こ
のような場合に対応するためには、例えば第６図に示す
ようなスイッチ回路25を設けて、加算動作を停止させる
ようにするだけで簡単に実施できる。

さらに、くし形動作を考えると、フレームくし形にし
ても、ラインくし形にしても、もとの信号成分が1/2
で、フレームくし形では１フレーム前信号が1/2、ライ
ンくし形では1H（Ｈは１水平走査期間）前信号が1/2と
変わるだけで、混合回路14を変化させても結局もとの信
号成分の量は1/2で変化しない。したがって、この第１
の周波数選択回路は第７図に示す形で容易に実現でき
る。

26はフレームメモリ、27は1Hメモリである。

また、輝度信号のみを取出せば良いので、周波数選択
以外のことにきわめて対応しやすい。

例えば、雑音軽減や、走査線補間などの画質改善を行
なう場合、第８図に示す形で、第１の周波数選択回路５
の部分を拡充すれば良い。

第８図において28は第１の遅延回路、29は第４の加算
回路、30は263Hメモリ、31は262Hメモリ32は第２の極性
反転回路、33は第５の加算回路、34は第１の低域通過フ
ィルタ、35は非線形回路、36は第２の遅延回路、37は第
６の加算回路、38は動き検出回路、39は第２の低域通過
フィルタ、40は第５の出力回路である。

第１の遅延回路28は、第２の極性反転回路32,第５の
加算回路33,低域通過フィルタ34,非線形回路35で生じる
遅れ時間を補正するためのものである。262Hメモリ31は
実際には、第５の加算回路33,低域通過フィルタ34,非線
形回路35,第４の加算回路29で生じる遅れ時間だけ262H
より短かい。

非線形回路35は、現信号と１フレーム前信号のレベル
差が小さい時には１フレーム前信号を多く、レベル差が
大きい時には１フレーム前信号は少なく帰還させるよう
に、レベル差に依存して、係数が変化する掛算回路で、
これは例えばROM（Read Only Memory:リードオンリーメ
モリ）を用いることできわめて容易に実現される。この
第４の加算回路29,263Hメモリ30,262Hメモリ31,第５の
加算回路33,第２の極性反転回路32、第１の低域通過フ
ィルタ34,非線形回路35により、フレーム相関を利用し
た帰還形の雑音軽減回路が構成される。第２の遅延回路
36は262Hメモリが262Hより若干短かい分を補正して、第
４の加算器29の出力と１フレーム間差を得るためのもの
であり、この第２の遅延回路出力は、第７図のフレーム
メモリ26の出力に相当する。したがって、この出力と1H
メモリ27出力とを用いて、極性反転回路18,第１の加算
回路19,高域通過フィルタ20,スイッチ回路25,第３の加
算回路24とから、第７図に示す第１の周波数選択回路５
に相当するものが実現される。第６の加算回路でフレー
ム間差が得られるので、動き検出回路38でこれから低域
フィルタを通し、絶対値をとるなどして、動き量が極出
され、混合回路14が制御される。

走査線の密度を上げて垂直解像度を上げるための走査
線補間信号は例えば263Hメモリ出力を第２の低域通過フ
ィルタ39に通して得た色信号の除去された１フィールド
前の輝度信号を用いるようにすれば良い。このようにフ
レームくし形のフレームメモリの一部を走査線間用のフ
ィールド遅延に兼用できる。

補間信号をさらに解像度の高いものにして高画質化を
はかるためには、補間信号は第９図に示す形にすれば良
い。

41は第５の入力端子、42は第２の1Hメモリ、43は第２
の262Hメモリ、44は第７の加算回路、45は第２の混合回
路、46は第６の出力端子である。第５の入力端子41から
は、第３の出力端子11からの色差信号が除去された広帯
域の輝度信号が入力される。第２の1Hメモリ42の出力と
第７の加算回路44で平均化された信号と、第２の1Hメモ
リ42と第２の262Hメモリ43とで単純に263H遅延された信
号の２種類の信号がつくられ、第２の混合回路45で動き
量に応じてこの２種類の信号の混合比が制御され、補間
信号として第６の出力端子46から出力される。この補間
信号が第３の出力端子11の出力の走査線のすき間の走査
線の信号として補間に用いられることになる。このよう
にすると補間信号も広帯域の信号となる。

さらに、第８図の例では雑音除去は輝度信号の低域成
分だけにしか適用できなかったが、これを全帯域にわた
って適用するためには第10図のようにすれば良い。

第10図において、47は第３の混合回路、48は第８の加
算回路、49は第２の263Hメモリ、50は第３の262Hメモ
リ、51は減算回路、52は第２の非線形回路、53は第３の
1Hメモリ、54は第９の加算回路、55は第４の混合回路、
56は第８の出力端子、57は第９の出力端子である。第２
のフレームくし形22、第２のラインくし形23、第１の混
合回路14で、第５図と同様にして、不要な色信号成分を
検出し、高域通過フィルタ20で、色信号帯域外を除去し
て、スイッチ25を介して、この検出した不要な色成分を
もとの信号に混合して、不要な色信号の除去された輝度
信号を得る。そののち、第８の加算器48,第２の263Hメ
モリ第３の262Hメモリ、引算回路51,第２の非線形回路5
2から構成されるフレーム相関を利用した帰還形の雑音
除去を構成する。このようにすると、既に色信号が除去
されているので輝度信号の全信号帯域にわたって雑音軽
減が可能となるので大幅なS/N改善が可能になる。この
第２の263Hメモリ出力を静止時の補間信号に、第３の1H
メモリ出力と第８の加算器出力の平均を動画時の補間信
号として用いるように動きに応じて適応的に混合比が制
御される第３の混合器55の出力として第８の出力端子56
から補間信号がとり出され、第９の出力端子57の出力信
号とライン毎に交互に表示されることになる。

以上では、第２図の第１の周波数選択回路５の部分に
ついて説明してきたが、不要な輝度信号を除去する第２
図の第４の周波数選択回路９についても同様の処理が可
能である。その一例を第11図に示す。

第11図において、58は第７の入力端子、59は帯域通過
フィルタ、60はACC増幅回路、61は色信号復調回路、62
は第３の遅延回路、63は第10の加算回路、64はフレーム
メモリ、65は第11の加算回路、66は第３の非線形回路、
67は第３の極性反転回路、68は1Hメモリ、69は第５の混
合回路、70は第２のスイッチ回路、71は第12の加算回
路、72は第10の出力端子、73は第４の遅延回路である。

第７の入力端子59から入力されたディジタルのコンポ
ジット信号は、帯域通過フィルタ59で色信号の含まれて
いない低周波成分が除去された後、ACC増幅回路60で、
バーストが一定のレベルとなるように増幅される。

ここで、色副搬送波の４倍の周波数（＝4f_sc）で標本
化されていると、このディジタル信号は、例えば（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ），（−（Ｒ−Ｙ）），（−（Ｂ−
Ｙ））といった形になっているので、データを２つごと
に極性を反転すると、１サンプル毎に（Ｒ−Ｙ）と（Ｂ
−Ｙ）という検波された色差信号が１サンプル毎に交互
に多重された信号が得られる。

そこで、この信号をそのまま第３の遅延回路62、第10
の加算回路63を介して、フレームメモリ64に入力する。
このフレームメモリ64は実際には第11の加算回路、第３
の非線形回路66,第10の加算回路63で生じる遅れ時間分
だけ、１フレーム（即ち525H）より若干短かい。このフ
レームメモリ64の出力は、第３の極性反転回路67,第11
の加算回路65から構成される引算回路で引算され、フレ
ーム遅延前の信号との差分が求められる。この差分が小
さい時には係数が大きく、帰還量が大きくなり、差分が
大きい時には係数が小さく、帰還量が小さくなるように
係数が変化する掛算の行なわれる第３の非線形回路66を
介してもとの信号に加算され、雑音除去動作が行なわれ
る。この場合、全帯域にわたるS/N改善が可能で大きなS
/N改善が行なえる。

その後、フレームメモリ64第４の遅延回路73で１フレ
ーム遅延された信号と、1Hメモリ68出力が、動き量に応
じて適応的に混合比が制御される第５の混合回路で混合
され、もとの信号とスイッチ回路70を介して加算され
る。もともとの信号が輝度信号を含まないコンポーネン
ト信号の時はこのスイッチ回路70がオフして周波数選択
動作は停止される。静止画の時には１フレーム遅延信号
だけがもとの信号に加算されるので、フレームくし形が
実行される。動き量が大の時には1H遅延信号だけがもと
の信号に加算されるので、ラインくし形が実行される。
このように適応的に不要な輝度信号を取除くための周波
数選択動作が実現できる。静止画ではフレームくし形が
可能で完全な輝度信号除去が可能となる。

さらに色信号を検波した時、２つの色差信号（例えば
ＩとＱ、又は（Ｒ−Ｙ）と（Ｂ−Ｙ））に分けて、それ
ぞれ独立に雑音除去、不要な輝度信号成分除去を行なっ
ても良い。

この場合には例えば第12図に示す形で実現できる。

第12図において、74は第１の不要信号除去回路、75は
第５の遅延回路、76は第13の加算回路、77はフレームメ
モリ、78は第14の加算回路、79は第４の非線形回路、80
は極性反転回路、81は第６の遅延回路、82は1Hメモリ、
83は第６の混合回路、84はスイッチ回路、85は第16の加
算回路、86は第２の不要信号除去回路、87は第11の出力
端子、88は第12の出力端子、89は２つの色差信号をそれ
ぞれ別々の端子から出力する色差復調回路である。

第１の不要信号除去回路の内部は第11図の相当部分と
全く同じ構成であり、入力される信号が第11図の場合は
（Ｒ−Ｙ）と（Ｂ−Ｙ）の多重信号（又はＩとＱの多重
信号）であるのに対し、このうちの１つが入力されるだ
けであり、動作は第11図と全く同じである。また、第２
の不要信号除去回路86は第１の不要信号除去回路と全く
同じで良い。

色信号についても、この他走査線補間を行なうのは、
第９図のような回路を用いることで簡単に実施すること
が明らかである。

以上、説明したように、第８図、第11図などを用いる
ことにより、輝度信号、色信号それぞれに別のフレーム
メモリを有することになるので、もとの信号がコンポー
ネント信号の場合、例えば、輝度信号を第２図第１の周
波数選択回５の前から入力し、色信号を第２の周波数選
択回路６の出力部分から入力する形にすれば、コンポー
ネント信号のフリーズなどにもきわめて簡単に対応でき
る。また、コンポジット信号に対しても、フレームメモ
リの部分では色副搬送波の位相を考慮しなくて良い状態
になっているので、１フレームフリーズが極めて簡単に
対応できるようになっている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、まず、輝度信号
と色信号を大雑把に分けたのち、それぞれについて、更
に細かな不要信号の除去を行なうので、YC分離、雑音除
去などの高画質化がはかれると同時に、フリーズ，コン
ポーネント信号対応が易しくなるといった高機能化に対
応しやすくなるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はテレビジョン信号を処理するための信号処理回
路を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す図、第３
図は本発明の周波数選択回路部分の一実施例を示す図、
第４図は本発明の周波数選択回路部分の第２の実施例を
示す図、第５図は本発明の周波数選択回路部分の第３の
実施例を示す図、第６図は本発明の周波数選択回路部分
の第４の実施例を示す図、第７図は本発明の周波数選択
回路部分の第５の実施例を示す図、第８図は本発明の周
波数選択回路部分の第６の実施例を示す図、第９図は走
査線補間用信号をつくる回路例を示す図、第10図は本発
明の周波数選択回路部分の第７の実施例を示す図、第11
図は本発明の色信号処理回路部分の周波数選択回路の一
実施例を示す図、第12図は本発明の色信号処理回路部分
の周波数選択回路の他の実施例を示す図である。 符号の説明 ４……AD変換器、 5,6,7,9……周波数選択回路、 12,22……フレームくし形、 12,23……ラインくし形、 18,26,64,77……フレームメモリ、 ８……色差信号復調回路、 14,69,83……混合回路、 19,21,24,71,85……加算回路、 27,73,82……ラインメモリ、 25,70,84……スイッチ、 17……極性反転回路、 20……高周波通過フィルタ、 30……263Hメモリ、 31……262Hメモリ、 32……遅延回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 敏則 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 奥田 章秀 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−168593（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−129892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−126989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−130293（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−66178（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】輝度信号の高周波帯に色信号を多重したコ
   ンポジット信号を量子化するAD変換器と、該AD変換器出
   力から、色信号の多重されている周波数帯を抽出する第
   １の周波数選択回路と、該AD変換器出力から色信号を除
   去するためのフレームくし形フィルタを含む第２の周波
   数選択回路と、該第１の周波数選択回路からの出力の色
   信号を復調する色差信号復調回路と、該色差信号復調回
   路からの出力からさらに輝度信号成分を除去するための
   フレームくし形フィルタを含む第３の周波数選択回路と
   を有することを特徴とする信号処理回路。