JPS59110291A - ビデオ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオ信号の処理に関し、特に２レベル・コ
ーディング即ちカラー・ビデオ信号の表示のための方法
および装置に関し、特に複合テレビジョン信号、例えば
ＮＴＳＣ方式放送カラー・テレビジョン信号に適用でき
るものである。

例えば、ビデオ・ターミナルおよび電話回線を使用干る
対話式視覚通信システムにおいては、ビデオ信号は放送
テレビジョン信号として生ずるがあるいはその他の信号
として生ずるかにより所要の記憶容量または送信チャネ
ルの帯域中を減少するため信号のコード化の必要がしば
しば生じる。

また、テレビジョン壷プログラムの作成においては、特
殊効果またはアニメーションのため様式化された表現も
しくは画像のスケッチを行なうことがしばしば望ましい
。このような目的のため発達したプロセスの形式が所謂
「２レベル（ｂｉｌｅマｅｌ）コーディング（表現法）
Ｊである。このようなプロセスにおいては、フレームに
おける各々の多重レベル即ち連続的な階調点（ｔｏｎｅ
　ｐｏｉｎｔ）もしくは絵素（Ｐｅｌ）（ｐｉｃｔｕｒ
ｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ）が２レベルの形態で表わされ、即
ち、２つの状態、典型的にはハイとローの一方のみをと
ることができる。その結欠、各絵素を表わすために１デ
イジタル・ビットしか必要でなく、レシーバは非常に簡
単なもので済む。

基本的には、２レベル伊コーデイングは、絵素の強さを
閾値と比較し、この強さが閾値を超えるかどうかに従っ
て、対応する出力信号をハイまたはローのいずれかの状
態に割付けることを含む。

一般に、この閾値が選定され、従っである特定の瞬間に
おいてコード化されつつある絵素を包含するかあるいは
これに隣接する画像の区域の内容に従って変化される。

閾値の決定は、グレー会スケール（ｇｒｅｙ　５ｃａｌ
ｅ）の演出、鮮明なコントラストおよび画像のデテール
を保持する能力に影響を及ぼす。

これまでは、２レベル・コーディングは一般にモノクロ
ーム信号に限定されてきた。「秩序あるディター」法と
して知られる１つの公知のプロセスか、ｒ　Ｂｅ１ｌ　
Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＪｏｕｒｎａｌＪ
の第４８号、１９６６年の２５５５乃至２５８２頁のＪ
、　Ｏ，Ｌｉｍｂによる「Ｙ子化された視覚信号に対す
るディター波形の設計ｊなる題の論文および■ＣＣの会
議録、１９７３年（７）２Ｂ−１１および２ｅ−１５頁
におけるＢ、　Ｅ、　Ｂａｙｅｒによる論文［連続階調
像の２つのレベルの様式化のための最適な方法」におい
て開示されている。

このプロセスにおいては、１組の予め定めた位屑に依存
する閾値を用いて、２レベルの絵素を得、あるいは不規
則的なディター信号が多重画像に付加される。このプロ
セスは、もし信号がテレビジ、ン・モニタートに表示さ
れる場合不快な）リッカーが通常認められるため、主と
して２レベル表示に適している。また、本プロセスは、
色信号と重合してこれに歪みを与える色帯域における過
度に高い周波数の故にカラー・テレビジョン信号に対し
ては満足できるものではない。

「強制された平均的な技法」として知られる別のプロセ
スについては、参考のため本願に引用される１９７６年
６月　１０発行の米国特許第３，９８１，１３４号に開
示されている。このプロセスにおいては、閾値は点を囲
むある領域即ち絵素内の局部的な平均値の関数として選
定される。明瞭なグレー・スケールを生じるために、木
プロセスはビデオ信号のノイズを使用する。不定のパラ
メータへの依存度を軽減するため、ビデオ信号に対して
制御された量のノイズ（ディター）が付加され、実際に
おいて秩序あるディター法を用いる。従って、その結！
Ｉ！得られる画像はフリッカ−および色帯域の歪みの同
じ問題から免かれない。

本発明の目的は、カラー・ビデオ信号の２レベル・コー
ディングのための方法および装置の提供においてこのよ
うな問題の除去もしくは少なくとも緩和にある。

本発明の１つの見地によれば、１つのカラー舎ビデオ信
号の２レベル拳コーデイングのためのプロセスは下記の
如きステップを含むものである。

即ち、 Ｃ４）カラー・ビデオ信号の輝度成分と比例する第１の
信号な複数の絵素から取得し、 （１１）カラー・ビデオ信号の、色成分に比例する第２
の信号を取得し、 （ｉｉｉ）第１と第２の信号から闇値を計算し、（ｉｖ
）絵素の値を閾値と比較して、絵素値が閾値を超えるか
どうかに従って、２つの状態の一方を有する出力信号を
取得することである。

本発明の望ましい実施態様においては、輝度成分と比例
する信号は、例えば下式に従って計算された加重強制平
均値（ΦｉＤである。即ち、Ｉ　Ｎ２ ｎ＝０　　ｍ＝０ 但し、Ｘはｐｅｌ値、ａｎｍは輝度と比例する信号に対
してｙ定された加重係数である。

従って、明瞭なグレー・スケールを生じるディター信号
として作用する色比例信号（ＣｉＤを用いてコントラス
ト強化因数（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｆａｃｔｏｒ）
ｘｉｊを得る。即ち、 γｉｊ　　＝　　α　＋　βＩＣ１Ｎ 但し、αおよびβは定数である。都合のよいことに、α
は５乃至２０の範囲内にあって１０であることが望まし
く、βは０．５乃至２の範囲内にあって１．０であるこ
とが望ましい。１ｃｉｊｌは絶対値即ちＣｉｊの大きさ
を表わす。

従って、閾値Ｂｉｊは下式の如く計算される。即ち、 Ｂｊｊ　　＝　　γｉｊ　＋（１−２γｉｊ／Ｒ）　　
φｉｊ但し、γｉｊはコントラスト強化因数、Ｒはビデ
オ信号の最大範囲１例えば、８ビツトのディジタル信号
の場合は２５８となる。

別のり、地によれば、本発明は第１の見地のプロセスを
構成するための装置を提供する。このように、前記装置
は。

複数の絵素からカラー・ビデオ信号の輝度成分に比例す
る第１の信号を得る装置と、 前記カラー・ビデオ信号の色成分に比例する第２の信号
を得る装置と、 前記の第１と第２の信号から閾値を計算する装置と、 １つの絵素値を前記闇値と比較して、前記絵素値が前記
閾値を超えるかどうかに従って２つの状態の一方を有す
る出力信号を得る装置とを含む。

色比例信号を得る装置は、色の副搬送波の周波数ｆｓｃ
を包含する通過帯域を有する帯域フィルタを構成するこ
とが望ましい。このような帯域フィルタは、−次元もし
くは二次元のディジタル・フィルタでよい。

もし輝度成分と比例する信号が下式の形態の加重強制平
均値φｉｊであれば、特に簡単な装置が実施可使である
。即ち、 ｎ＝ｏ　ｍ＝０ また更に、もし加重係数ａｎｍが略々１であり。

Ｎ１が副搬送波サイクルの整数倍であることを前提とす
る。このように、もし３ｆｇｃのサンプリング周波数が
使用されるならば、ＮＬは３の倍数となる。

本発明の一実施態様について、添付図面に関して以下に
記述することにする。

入力ビデオ信号はアナログもしくはディジタルでよいが
、特定の実施態様においては、例えば８ビツトに対して
はこの入力信号はディジタル形態であり、ディジタル形
態のままで記憶されるストアから得ることができ、ある
いはこれを装置に対する入力のため必要なディジタル拳
フォーマットに変換する中間（ｉｎｔｅｙｖｅマｉｎｇ
）アナログ／ディジタル・コンバータを用いてカメラま
たは他の同様なソースから得ることもできる。出力２レ
ベル信号はレシーバにおいて復号される。レシーバの復
号回路は公知であるため、これについても図面には示さ
ない、典型的には、レシーバは１ビツトのディジタル／
アナログ・コンバータを備えた標準的なモニターを構成
することになる。

第１図を参照すると、ＮＴＳＣ方式の複合カラー・ビデ
オ信号の２レベル・コーディングヲ行なうための装置は
、カラー副搬送波の周波数ｆｓｃの３倍でコード化サン
プルされるディジタルビデオ信号が印加される入力ター
ミナル１ｏを含む、この入力ターミナル１０は、それぞ
れ加算装置１４の入力１２、帯域フィルタ１８の入力１
Ｂ、およびコンパレータ２２の入力２０に対して接続さ
れる。加算装置１４は、下式に従って入力絵素ｘｉｊか
ら強制加重平均値小ｉｊを計算するのに役立つ、即ち、
Ｉ　Ｎ２ ｎ＝ｏ　　ｍ＝０ Ｘｉ−ｎ、　ｊ−ｍは、コード化されつつある特定の要
素の前の絵素である。第２図から判るように、加算装置
１４は、加重強制平均値φｉｊを得るため９つの前の絵
素を加算するためのものである。このため、加算装置１
４は、各々が信号の１本の線走査の期間に等しい２つの
遅延素子２４．２６を含む、この遅延素子２４．２６は
入力！２と加算器３０の１つの入力２８との間に【１列
に接続されている。入力１２はまた、加算器３０の入力
３２と直接接続されている。加算器３０の第３の入力３
４は第１のＩ延素子２４の出力３６に接続されている。

加算器３０の回ｔｌｉ３Ｌｈの出力は、１つの絵素（Ｐ
ｅｌ）の持続期間に等しい遅延素子４２の入力側４０に
加えられる０回線３８はまた、第２の加算器４６の入力
側４４と接続されている。　　Ｐｅ１１延稟子４２の出
力は、加算器４８の第２の入力側４８および第２のＰｅ
ｌ遅延素子５０に加えられるが、この素子の出力は加算
器４６の第３の入力５２に加えられる。加算器４６の出
力は除算器５４に接続され、ここで加算信号が９で除さ
れて複合カラｍ−ビデオ信号ｘｉｊの輝度と比例する信
号φｉｊを生じる。この場合、各遅延素子に対する個々
の係数ａ、ｎｍ即ちＰｅｌは１／９に等しい。３ｆｇｃ
即ち３つの各々の速続する絵素の数値のシーケンスにお
けるサンプリングは、（Ｙ＋Ｉ）、 Ｙ−Ｉ／２　＋Ｊ　ａ　／２　Ｑ、およびＹ−Ｉ／２−
Ｊ　３　／２　Ｑ となる。但し、Ｙは輝度成分であり、■およびＱは色成
分である。これらの数値が加算されると、その結又は色
度のみに比例することが判るであろう。

更に詳細に以下に記述するように、サンプリング周波数
およびサンプル数に従って他の比率もまた使用すること
ができる。

帯域フィルタ１８は、色信号ｃｉｊを通過させるように
構成された一次元もしくは二次元ディジタル・フィルタ
である１通過帯域の中心周波数はｆｓｃであるが、ｆｓ
ｃは副搬送波周波数である。このフィルタ１８の出力は
、Ｃ１ｊプラス定数αの絶対値に比例するコントラスト
強化因数を得るための装置５４の入力側に接続されてい
る。装置５４は大きさを得るための装置５６（実際には
、整流器）を含み、その出力は加算器６２の入力６０に
対して乗数係数βを有する乗算器５８により加えられる
。加算器６２の第２の入力６４は値αを有する基準ソー
スに接続されている。加算器６２の出力（γｉＤは、下
式により閾値Ｂｉｊを計算する装置６８の入力８６に接
続されている。即ち、 Ｂｉｊ　　＝　　γｉｊ＋（１−２γｉｊ／Ｒ）φ１」
但し、γｉｊはコントラスト強化因数であり、Ｒはビデ
オ信号の最大範囲であり、例えば８ビツトのディジタル
信号の場合には２５６となる。

装置６日の第２の入カフ０は除算器５４の出力側に接続
されている。計重装置６８の出力は、コンパレータ２２
の第２の入力側に加えられる。ターミナル１２からの入
力信号は、帯域フィルタ１８の遅延量と等しいＲ延素子
？４を経て前記コンパレータの第１の入力側２０に対し
て加えられる。コンパレータ２２の出力は、記憶モして
／又は送信のための出力２レベル信号を構成する。

前述の如く、装置１４は３×３マトリツクスにおける９
つの絵素から加重強制平均値φｉｊを得る。

このマトリックスの隅部における従来の走査における最
終要素は、これもまたコンパレータ２２に対して加えら
れ、従って閾値Ｂｉｊと比較された要素Ｘ　ｉ　、ｉで
ある。この出力の２レベル信号Ｙｉｊは、もし要素の強
さｘｉｊがＢｉｊを超える場合にはハイ（Ｓｔ　）　、
もしそうでなければロー（Ｓｏ）となる。

前述の如（、ｃＬｎｍの値は、例え９つ以外のサンプル
および１つの異なるサンプリング周波数を有する場合で
も、輝度のみと比例する信号を生じるように遼択するこ
とができる。例えば、４倍のカラー副搬送波のサンプリ
ング周波数（４ｆ　ｓｃ）においては、ｃＬｎｍに対す
る係数は下記の如くとなることができる。即ち、 ディジタルビデオ信号について特定の記述を行なったが
、本発明はディジタル信号に限定されるものではなくア
ナログ信号処理もまた包括すると理解されるべきである
。従って、輝度と関連する信号を得るための装置は低域
フィルタでもよく、コントラスト強化因数を得るための
装置は整流器、増巾器および加算器即ち加算増巾器でよ
く、そして閾値Ｂｉｊを計算する装置は適当なアナログ
素子を使用することになる。

また、様式化された信号フレーム画像の如きある用途に
おいては、本発明は本願に述べた正確な回路素子を用い
て実施する必要はなく、マイクロプロセ・トすを用いて
実施することもできることも理解されるであろう。

適当な変更により、本発明はカラー・ビデオ信号成、分
、即ち輝度成分および色成分が前に分離された信号に対
して加えることもできる。

色信号を使用して平均輝度信号を強制する（ｃａｎｎｔ
ｒａｉｎ）ことの大きな利点は、再生されたビデオ化け
かフリッカ−またはゆがんだカラーの如き不快な人為的
結果を比較的なくすことができることである。頭書に述
べた種々のディター技法における如くノイズを加えるこ
とは一般に画質を損なう結果となることは理解されるあ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー・ビデオ信号の２レベル・コーディング
のための装置を示すブロック図、および第２図はカラー
副搬送波の周波数の３倍のサンブリ〉・−グ周波数に対
する装置の更に詳細な図である。 １０・・・入力ターミナル、１２・・・入力点、１４・
・・加算装置、１６・・・入力、１８・・・帯域フィル
タ、２０・・・入力、２２・・・コンパレータ、２４．
２６・・・遅延素子、２８・・・入力、３０・・・加算
器、３２・・・入力、３４・・・入力、３８・・・回線
、４０・・・入力、４２・・・′Ｎ延素子、４４・・・
人力、４６・・・加算器、４８・・・入力、５０・・・
Ｐｅｌ遅延素子、５２・・・入力、５４・・・除算器、
５６・・・整流器、５８・・・増巾器、６０・・・入力
、６２・・・加算器、６４・・・入力、６６・・・入力
、６８・・・計算装置、７０・・・入力、７４・・・遅
延素子。 特許出願人　ノーザン・テレコム会リミテッドイ占号 ＦＩＧ、　　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｊＩ１度成分成分成分を有するカラー・ビデオ信号
   の離散状態の絵素の２レベル・コーディングのための手
   段を含むビデオ信号処理装置において、コード化すべき
   絵素以外の少なくとも１つの絵素を含む複数の絵素から
   前記の輝度成分と比例する第１の信号（φｉＤを取得す
   る手段と、拘記色成分と比例する第２の信号（Ｃｉｊ）
   を取得する手段と、 前記の第１と第２の信号から閾値信号 （Ｂｉｊ）を計算する手段と、 コード化すべき前記絵素を前記閾値と比較して、前記絵
   素が前記閾値を超えるかどうかに従って２つの状態のい
   ずれか一方を有する出力信号Ｙｌｊを生じるコンパレー
   タとを含むことを特徴とするビデオ信号処理装置。 ２、＃度と比例する信号を取得する前記手段が、複数の
   絵素の輝度成分と色成分′の加重平均値（φｉｊ）を計
   算する手段を含む特許請求の範囲第１項記載のビデオ信
   号処理装置。 ３、前記計算手段が、式即ち ｎ＝ｏ　ｍ＝０ （…し、ａｎｍは加重因数であり、Ｘｌ−ｎ、　ｊ−ｍ
   が絵素値の隣接する値である） に従って前記の加重強制平均値φｉｊを計算するように
   なっている特許請求の範囲ｗｇｚ項記載のビデオ４８号
   処理装置。 ４、前記輝度に比例する信号を取得する前記手段が複数
   の隣接する絵素から前記信号を計算するよう構成されて
   いる特許請求の範囲第２項記載のビデオ信号処理装置。 ５、前記の複数の隣接する絵素がコード化される前記絵
   素を含む（３Ｘ３）マトリックスを含む特許請求の範囲
   第４項記載のビデオ信号処理装置。 ６、前記輝度と比例する信号を取得する前記手段が入力
   と加算器との間に直列に接続ぎれた２回線の遅延素子を
   含み、該入力は加算器の一方の入力に直接接続され、前
   記第１の遅延素子の出力が第２の加算器の入力と接続さ
   れ、前記第２の回線遅延素子が第３の加算器の入力と接
   続されている特許請求の範囲第５項記載のビデオ信号処
   理装置。 ７、前記加算器の出力と第２の加算器の第１の入力との
   間に直列に接続された２つの絵素遅延素子を更に設け、
   前記第１の加算器の出力が前記第２の加算器の第２の入
   力側と接続され、前記第１の絵素遅延素子の出力が前記
   第２の加算器の第３の入力と接続されている特許請求の
   範囲第６項記載のビデオ信号処理装置。 ８、色度と比例する信号を取得する前記手段が前記色信
   号を通過させる通過帯域を有する帯域フィルタを含む特
   許請求の範囲第１項記載のビデオ信号処理装置。 ９、前記フィルタが一次元または二次元のディジタル・
   フィルタを含む特許請求の範囲第８項記載のビデオ信号
   処理装置。 １０、色度と比例する信号を取得する前記手段が更に、
   前記フィルタの出力に応答してコントラスト強化因数γ
   ｉｊを提供する手段を含む特許請求の範囲第８項記載の
   ビデオ信号処理装置。 １１、前記のコントラスト強化因数を提供する前記手段
   が、伏即ち γｉｊ　　＝　　α　＋　βＩＣ１ｊｌ（但し、ＩＣ１
   ｊｌは値ｃｉｊの大きさ、αおよびβは定数） に従ってこれを行なうように構成されている特許請求の
   範囲第１０項記載のビデオ信号処理装置。 １２、−値αが５乃至２ｏの範囲内にある特許請求の範
   囲第１１項記載のビデオ信号処理装置。 １３、値αが１０と等しい特許請求の範囲第１２項記載
   のビデオ信号処理装置。 １４、値βが０．５乃至２．０の範囲内にある特許請求
   の範囲第１１項記載のビデオ信号処理装置。 １５、値βが１に等しい特許請求の範囲第１４項記載の
   ビデオ信号処理装置。 ＋８．前記閾値信号Ｂｉｊを計算する前記手段が、式％
   式％） （伊し、γｉｊは前記色度比例信号と関連するコントラ
   スト強化因数であり、Ｒは前記ビデオ信号の最大範囲で
   ある） に従ってこれを行なうように構成されている特許請求の
   範囲第１項記載のビデオ信号処理装置。 ＋７．輝度成分と色成分を有するカラー・ビデオ信号の
   ２レベルハコ−ディングを行なう方法において、 （ｉ）コード化すべき絵素以外の１つ以−ヒの絵素を含
   む複数の絵素から前記ビデオ信号の前記輝度成分と比例
   する第１の信号（φｉＤを取得し、（ｉｉ）前記色成分
   と比例する第２の信号（ＣｉＤ紮取得し、 （ｉｉｉ）前記第１と第２の信号（φｉｊとＣ１ｊ）か
   ら閾値を計算し、 （ｉｖ’）コード化すべき前記絵素を前記閾値と比較し
   て、前記絵素が前記閾値を超えるかどうかに従って２つ
   の状態のいずれか一方を有する出力を提供することを含
   むことを特徴とする方法。 １８．１ｉｉｌ’ｉ度と比例する信号を取得する二［程
   が複数の絵素の加重平均を計算することを含む特許請求
   の範囲第１７項記載の方法。 ＋ａ、１−ｆｉｉ記の強制モ均値φｉｊが、関係式即ち
   ｎ＝ｏ　　ｍ＝０ （但し、αｎｌ１１は加重係数、Ｘｊ−ｎ、　ｊ−ｍは
   前記の複数の絵素の値） に従って計算される特許請求の範囲第１５項記載の方法
   。 ２０、該複数の絵素がコード化される要素を有する３×
   ３マトリクスを含む特許請求の範囲第１８項記載の方法
   。 ２１、前記信号Ｃ１ｊが、その中心周波数がｆｓｃであ
   る帯域フィルタにより色信号を抽出することにより取得
   される特許請求の範囲第１８項記載の方法。 ２２、コントラスト強化因数γｆｊが、関係式即ちγｉ
   ｊ　　＝　　α　＋　βＩＣ１ｊｌ（但し１、αは５乃
   至１０の範囲内にあり、βは０．５乃至２．０の範囲内
   にあり、１ｃｉｊｌはＣ１ｊの絶対値である） に従って信号Ｃ１ｊから計算される特許請求の範囲第１
   ４項記載の方法。 ２３、値αがｌＯと等しい特許請求の範囲第２２項記載
   の方法。 ２４、値βが１と等しい特許請求の範囲第２２項記載の
   方法。 ２５、前記閾値Ｂｉｊが、関係式即ち Ｂｉ、ｉ＝　　γｉｊ＋（１−２γｉｊ／Ｒ）φ１ｊ（
   但し、Ｒはビデオ信号の最大範囲） に従って計算される特許請求の範囲第１８項記載のノ１
   ｉＩｋ　。