JPS62250712A - 適応型サブサンプル用フイルタ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジョン信号をディジタル符号化し、
その標本化周波数を低減するサブナイキストサンプリン
グ用のフィルタ装置に関し、特にその切り換えにより画
質の向上を図るようにしたものである。

〔従来の技術〕

まず第３図にサブナイキストサンプリングの構成図を示
す。図において、１は画像信号をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ
　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　）変換した信号を入力するデ
ィジタル映像入力端子、１００はディジタル映像入力端
子１よりの信号の斜め成分を落とす２次元前置フィルタ
、２８は２次元前置フィルタ１００の出力信号を画素毎
に間引いてサブサンプリングするサブサンプルスイッチ
である。２９はサブサンプルスイッチ２８よりの信号を
伝送する通信路、１０１は通信路２９よりの信号を補間
する２次元補間フィルタ、４３は２次元補間フィルタｌ
Ｏ１の出力信号を外部へ出力するディジタル映像信号出
力端子である。

次に上記２次元前置フィルタ１００及び２次元補間フィ
ルタ１０１の従来の一構成例を第８図に示す。

まず２次元前置フィルタ１００において、２はディジタ
ル映像入力端子ｌより入力された信号を１ライン遅延さ
せるｌライン遅延器（以下ＩＨ遅延器と記す）、３はＬ
Ｈ遅延器２の出力信号をさらに１ライン遅延させるＩＨ
遅延器、４はＩＨ遅延器２の出力信号を１画素遅延させ
る１画素遅延器（以下ＩＤ遅延器と記す）、５はＩＤ遅
延器４の出力信号をさらに１画素遅延させるＩＤ遅延器
、９はＩＨ遅延器３の出力信号を１画素遅延させるＩＤ
遅延器、１０はディジタル映像入力端子ｌより入力され
る信号を１画素遅延させるＩＤ遅延器である。３６はＩ
Ｈ遅延器２とＩＤ遅延器５．９゜１０の出力信号の和を
得るための加算器、３７はＩＤ遅延器４の出力信号を２
で除算する割算器、３８は加算器３６の出力を８で除算
する割算器、３９は割算器３７．３８の出力を加算する
加算器である。

また、２次元補間フィルタ１０１において、３０は通信
路２９よりの信号を１ライン遅延させるＩＨ遅延器、３
１はＩＨ遅延器３０の出力信号をさらにｌライン遅延さ
せるＩＨ遅延器、３４はＩＨ遅延器３１の出力信号を１
画素遅延させるＩＤ遅延器、３５は通信路２９よりの信
号を１画素遅延させるＩＤ遅延器、３２はＩＨ遅延器３
０の出力信号を１画素遅延させるＩＤ遅延器、３３はＩ
Ｄ遅延器３２の出力信号をさらに１画素遅延させるＩＤ
遅延器である。４０はＩＨ遅延器３０とＩＤ遅延器３４
，３５．３３の出力信号を加算する加算器、４１は加算
器４０の出力信号を４で除算する割算器、４２はＩＤ遅
延器３２の出力信号と割算器４１の出力信号とを加算す
る加算器である。

次に動作について説明する。

まずサブサンプリングについて第３図を用いて説明する
。第３図において、ある画像を標本化周波数２ｆｓで標
本化した信号３ａをディジタル映像入力端子１に入力す
る。信号３ａは画素配置で表すと第４図で示すように、
またＸ方向、ｙ方向でサンプリングした２次元空間スペ
クトラムで表すと第６図で示すようになる。第４図にお
いて、Ｔｘは１画素間隔を、Ｔｙは１ライン間隔を示し
ている。第６図において、標本化周波数は１／ＴＶ、１
／Ｔｘを基本周期とする格子点上に存在するため、折り
返し雑音なしに映像が再生できる２次元空間スペクトラ
ム領域は水平空間周波数１／２Ｔｘ、垂直空間周波数１
　／　２　Ｔ　ｙの長方形領域である。通常、サブサン
プリングでは標本化周波数を１ライン毎に１８０°位相
をずらしたＰＡＳＳ　（Ｐｈａｓｅ　Ａｌｔｅｒｎａｔ
ｉｖｅ　５ｕｂ−Ｎｙｑｕｉｓｔ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）
方式が採用されている。第３図のサブサンプリング後の
信号３ｃは画素配置で表すと第５図の千鳥格子状標本点
となり、Ｘ方向、ｙ方向でサンプリングした２次元空間
スペクトラムでは第７図のように表される。第７図にお
いて、標本化周波数は千鳥格子状の点に表され、折り返
し雑音なしに映像が再生できる２次元空間スペクトラム
領域は水平空間周波数１／２Ｔｘ、垂直空間周波数１／
２Ｔｙを直線で結んだ三角形領域となり、画像上では細
い斜め線が存在すると折り返し雑音が発生する。このた
め、サブサンプルフィルタでは斜め成分を落とすことが
重要である。

第３図において、ディジタル映像入力端子１より入力さ
れた信号３ａは斜め成分を落とすため基本クロック２ｆ
ｓで動作する２次元前置フィルタ１００に入力される。

２次元前置フィルタ１００を通った信号３ｂは斜め成分
の落ちた信号となり、サブサンプルスイッチ２８により
サブサンプリングされ信号３ｃとなる。信号３ｃはサン
プルクロックｆｓ毎にリサンプルされた信号となるため
、画像情報が半分に減少したこととなる・そしてこの信
号３ｃは通信路２９を用いて伝送され・伝送された信号
はサンプルクロックｆｓ毎の信号となる。次に受信側で
サンプルクロックを２ｆｓにするため、第５図において
Ｘ印で示された欠落画素は２次元補間フィルター０１に
より補間されると共に、斜め成分が落とされる。そして
補間された信号３ｄは、サンプルクロックが２ｆｓとな
った信号としてディジタル映像出力信号端子４３に出力
される。

以上サブサンプリングにおけるフィルタリングの重要性
を第３図を用いて説明した訳であるが、次に従来のフィ
ルタリングの一具体例について第８図を用いて説明する
。映像入力端子１より入力された信号８ａは、サブサン
プルスイッチ２８の入力信号８ｂとなるまでに、下記（
１）式の伝達特性を実現した２次元前置フィルター００
により斜め成分が落とされる。

・・・（１） Ｚ−１，画像上１ライン遅延 Ｚ−１，画像上１画素遅延 信号８ｂは２ｆｓのサンプリングクロックで処理されて
いるため、サブサンプルスイッチ２８でライン毎に１０
００位相反転するｆｓのクロックでサブサンプルされ、
これを画素配置で表すと第５図の千鳥格子サンプリング
となる。サブサンプルされた信号８ｃは通信路２９によ
り伝送りロックｆｓで伝送される。このようにして伝送
された信号は第５図の欠落サンプル点に０挿入された２
「Ｓのクロックの信号である。そして通信路２９よりの
信号が入力される受信側では、該入力信号がディジタル
映像出力端子４３の出力映像信号８ｄとなるまでに、上
記（１）式の伝達特性を実現した補間フィルタ１０１に
より欠落サンプル点が補間される。

以上のフィルタは２次元前置フィルタ１００．２次元補
間フィルタ１０１共に斜め成分を落とすフィルタとなっ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のサブサンプルフィルタは以上のように構成されて
おり、画像情報に斜め高域成分が存在しない場合にも斜
め方向のフィルタリングを無条件に行うため、画像の一
部に水平、垂直解像度の高い成分を含んでいる場合には
その部分の画質が劣化してしまう。そこでこれを防止す
るには、フィルタの次数の高い、即ちハードウェアが複
雑なフィルタを用いる必要があり、ハードウェア規模が
大きくなるという欠点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、従来同様のハードウェア規模で、従来より
水平、垂直解像度の高い画質を得ることができる適応型
サブサンプル用フィルタ装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る適応型サブサンプル用フィルタ装置は、
前置フィルタに、水平方向ローパスフィルタ（Ｌｏｓｖ
　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ　：　ＬＰＦ　）及び垂直方
向ＬＰＦと、画像の局所的な水平方向変化と垂直方向変
化とを検出してこれらを比較する比較手段と、この比較
結果により上記水平方向ＬＰＦと垂直方向ＬＰＦの出力
値のうちいずれかを選択する切り換え手段とを設けたも
のである。

〔作用〕

この発明においては、画像の局所的な水平方向変化と垂
直方向変化とを検出し、その検出結果により水平方向高
域成分の多い画像には垂直方向ＬＰＦを、垂直方向高域
成分の多い画像には水平方向ＬＰＦをかけ、これにより
高解像度の画質を得る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による適応型サブサンプル用
フィルタ装置の前置フィルタ及びサブサンプルスイッチ
までの送信側の構成を示したものである０図において、
１はディジタル映像入力端子、２はこのディジタル映像
入力端子１よりの信号を１ライン遅延させるＩＨ遅延器
、４はＩＨ遅延器２の出力信号を１画素遅延させるＩＤ
遅延器、５はＩＤ遅延器４の出力信号をさらに１画素遅
延させるＩＤ遅延器、７．８はそれぞれＩＤ遅延器４゜
５の出力信号を２，４で除算する割算器、６はＩＨ遅延
器２の出力信号を４で除算する割算器、１８は割算器６
，７．８の３つの出力信号を加算する加算器である。そ
してこれらの各構成要素により、水平方向ディジタルフ
ィルタ（水平方向ＬＰＦ）が構成されている。

９はディジタル映像入力端子１よりの信号を１画素遅延
させるＩＤ遅延器、１３はＩＤ遅延器９の出力信号を４
で除算する割算器、３はＩＨ遅延器２の出力信号をさら
に１ライン遅延させるＩＨ遅延器、１１はＩＨ遅延器３
の出力信号を１画素遅延させるＩＤ遅延器、１２はＩＤ
遅延器１１の出力信号を４で除゛算する割算器、１９は
割算器７゜１２．１３の３つの出力信号を加算する加算
器である。そして入力端子１から加算器１９に至る各構
成要素により、垂直方向ＬＰＦが構成されている。。

また、１４はＩＨ遅延器２の出力信号からＩＤ遅延器４
の出力信号を減算する減算器、１５はＩＤ遅延器４の出
力信号からＩＤ遅延器５の出力信号を減算する減算器、
１０はＩＨ遅延器２の出力信号を１画素遅延させるＩＤ
遅延器、１６はＩＤ遅延器９の出力信号からＩＤ遅延器
１０の出力信号を減算する減算器、１７はＩＤ遅延器１
０の出力信号からＩＤ遅延器１１の出力信号を減算する
減算器である。２０，２１，２２．２３はそれぞれ減算
器１４，１５，１６．１７の出力信号の絶対値をとる絶
対値回路、２４．２５はそれぞれ絶対値回路２０と２１
．２２と２３の出力信号を加算する加算器、２６は加算
器２４．２５の２つの出力を比較する比較器、２７は比
較器２６の出力信号により加算器１８．１９のいずれか
一方の出力信号を選択するスイッチ、２８は切り換えス
イッチ２７の出力信号をサブサンプリングするサブサン
プル用スイッチ、２９はサブサンプル用スイッチ２８の
出力信号を伝送する通信路である。

次に第１図に従、て２次元前置フィルタとサブサンプリ
ングの動作、即ち送信側の動作について説明する。

ディジタル映像入力端子１より入力されたデータ１ａは
ＩＨ遅延器２により１ライン遅延され、さらにＩＤ遅延
器４．５により各々１画素遅延される。そして上記ＩＨ
遅延器２の出力信号は割算器６により４で除算され、Ｉ
Ｄ遅延器４．５の出力信号は割算器７．８によりそれぞ
れ２．４で除算される０割算器６．７．８の出力信号が
加算器１８により加算され、出力信号１ｂとなる。ここ
で、入力信号１ａから加算器１８の出力信号１ｂまでの
水平方向ＬＰＦの伝達特性は、 Ｈ（Ｚ）＝（１＋Ｚ−１）２　・Ｚ−Ｌ／４で表される
。この伝達特性は、画素配置上の演算として第２図にお
いてＥ点を求めるのに、Ｅ＝　（Ａ＋２Ｅ＋Ｂ）／４ の演算を行うことに相当する。

一方、ディジタル映像入力端子１より入力されたデータ
１ａは、ＩＤ遅延器９によって１画素遅延され、さらに
割算器１３により４で除算される。

また、Ｌ　Ｈ遅延器２の出力信号は、さらにＩＨ遅延器
３により１ライン遅延され、ＩＨ遅延器３の出力信号が
ＩＤ遅延器１１により１画素遅延される。そして、この
ＩＤ遅延器１１の出力信号は割算器１２により４で除算
され、上記割算器７，１２．１３の出力信号は加算器１
９により加算され、信号１ｃとなる。ここで、入力信号
１ａから加算器１９の出力信号ＩＣまでの垂直方向ＬＰ
Ｆの伝達特性は、 Ｈ（Ｚ）−（１＋Ｚ−ｔ）２・（Ｚ　・１）／４で表さ
れる。この伝達特性は、画素配置上の演算として第２図
においてＥ点を求めるのに、Ｅ−（Ｃ＋２２＋Ｄ）／４ の演算を行うことに相当する。

以上に述べた２つのＬＰＦの出力信号を次に述べる論理
で選択する。まず、減算器１４によりＩＨ遅延器２の出
力信号からＩＤ遅延器４の出力信号を減算し、−古城算
器１５によりＩＤ遅延器４の出ノｊ信号からＩＤ遅延器
５の出力信号を減算し、それらの出力の絶対値をそれぞ
れ絶対値回路２０゜２１により得て、さらに絶対値回路
２０．２１の出力を加算器２４で加算して信号１ｄとし
て得る。

また減算器１６によりＩＤ遅延器９の出力信号からｌＤ
遅延器１０の出力信号を減算し、−古城算器１７により
ＩＤ遅延器ｌＯの出力信号からＩＤ遅延器１１の出力信
号を減算し、それらの出力の絶対値をそれぞれ絶対値回
路２２．２３により得て、さらに絶対値回路２２．２３
の出力を加算器２５で加算して信号１ｅとして得る。

ここで信号ｌｄと１８とを比較器２６で比較し、その出
力信号１ｆにより、信号１ｄが信号１ｅより小さい時に
は水平方向ＬＰＦの出力信号１ｂを選択し、信号１ｄが
信号１ｅより大きいが等しい時には垂直方向ＬＰＦの出
力信号１ｃを切り換えスイッチ２７により選択し、切り
換えスイッチ２７の出力１ｇを得る。この選択論理は第
２図の画素配置上の演算としては、Ｅ点を求めるのに信
号１ｄは、ｉ　Ａ−Ｅ　ｌ　＋　ｌ　Ｅ−Ｂ　ｌ信号１
ｏは、Ｉ　Ｃ−Ｅ　ｌ　＋　ｌ　Ｅ−Ｄ　Ｉに相当し、
従って、 ＩＡ−Ｅ　　　ｌ＋　　　ＩＥ−Ｂ　　　ｌ＜　　　Ｉ
ｃ−Ｅ　　　ｌ＋　　　ＩＥ−Ｄ　　　Ｉのときには、 Ｅ＝　　（Ａ＋２Ｅ＋Ｂ）／４ ＩＡ−Ｅ　　ｌ＋　　ＩＥ−Ｂ　　ｌ　’；＝　Ｉｃ−
Ｅ　　ｌ＋　　ＩＥ−Ｄ　　Ｉのときには、 Ｅ＝　（Ｃ＋２Ｅ＋Ｄ）／４ なる選択をするものであり、これにより画像によって水
平方向変化の少ない画像には水平方向ＬＰＦを、垂直方
向変化の少ない画像には垂直方向ＬＰＦを選択すること
になり、適応的なフィルタリングが実現できる。

このようにして得られた２次元前置フィルタがかかった
信号１ｇをサブサンプル用スイッチ２８により、ライン
毎に位相の反転したクロックでサブサンプルし、出力信
号として信号１ｈを得る。

信号１ｈは画素配置としては、第５図のようになり、こ
の信号が通信路２９に出力される。

このような本実施例では、画像の局所的な性質により、
水平方向高域成分の多い画像には垂直方向ＬＰＦを、垂
直方向高域成分の多い画像には水平方向ＬＰＦをかける
ので、従来同様の回路規模で従来より水平、垂直解像度
の高い画質を得ることができる。

なお、上記実施例では減算器１４によりＩＨ遅延器２の
出力信号からＩＤ遅延器４の出力信号を減算するように
したが、これは逆にＩＤ遅延器４の出力信号からＩＨ遅
延器２の出力信号を減算するようにしてもよく、また、
同様に上記実施例では減算器１５によりＩＤ遅延器４の
出力信号からｌＤ遅延器５の出力信号を減算するように
したが、ＩＤ遅延器５の出力信号からｌＤ遅延器４の出
力信号を減算するようにしてもよい。

また、上記実施例では減算器１６によりＩＤ遅延器９の
出力信号からＩＤ遅延器１０の出力信号を減算するよう
にしたが、これは逆にＩＤ遅延器１０の出力信号からＩ
Ｄ遅延器９の出力信号を減算するようにしてもよく、同
様に、上記実施例では減算−１７によりＩＤ遅延器１０
の出力信号からＩＤ遅延器１１の出力信号を減算するよ
うにしたが、ＩＤ遅延器１１の出力信号からＩＤ遅延器
１０の出力信号を減算するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るサブサンプル用フィルタ
装置によれば、その前置フィルタに水平方向ＬＰＦ及び
垂直方向ＬＰＦを設けるとともに、画像の局所的な水平
方向変化及び垂直方向変化を検出し、水平方向変化の多
い画像には垂直方向ＬＰＦの出力を、垂直方向変化の多
い画像には水平方向ＬＰＦの出力を選択して出力するよ
うにしたので、少ないハードウェアで高解像度の画質が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による適応型サブサンプル
用フィルタ装置の前置フィルタを示すブロック図、第２
図は本発明及び従来例を画素上の演算として説明するた
めの画素上の配置図、第３図はＰＡＳＳ方式を説明する
ためのＰＡＳＳ方式ブロック図、第４図はサブサンプル
する前のサンプリング点を示す画素配置図、第５図はサ
ブサンプリング後のサンプリング点を示す画素配置図、
第６図は第４図に示したサンプリング点の２次元空間ス
ペクトラムを示す図、第７図は第５図に示したサブサン
プリング点の２次元空間スペクトラムを示す図、第８図
は従来例によるサブサンプル用前置フィルタ及び補間フ
ィルタを示すブロック図である。 ２．３・・・１ライン遅延器、４，５，９，１０゜１１
・・・ＩＤ遅延器、６，７，８，１２．１３・・・割算
器、１４〜１７・・・減算器、１Ｂ、１９．２４゜２５
・・・加算器、２０〜２３・・・絶対値回路、２６・・
・比較器、２７・・・切り換えスイッチ、２８・・・サ
ブサンプル用スイッチ、２９・・・通信路、１００・・
・２次元前置フィルタ、１０１・・・２次元補間フィル
タ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディジタル化されたテレビジョン信号の標本化周
   波数を通信路上で低減するＰＡＳＳ方式（Ｐｈａｓｅ　
   Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　Ｓｕｂ−Ｎｙｑｕｉｓｔ　Ｓ
   ａｍｐｌｉｎｇ）に用いるディジタルフィルタ装置であ
   って、 送信側に設けられ入力されるディジタル映像信号の斜め
   成分を落とす前置フィルタが、 伝達特性が、 Ｈ（Ｚ）＝（１＋Ｚ＾−＾１）＾２・（Ｚ＾−＾ｔ）／
   ４但し、Ｚ＾−＾ｔ：空間上１ライン遅延、 Ｚ＾−＾１：空間上１画素遅延 である水平方向ディジタルフィルタと、 伝達特性が、 Ｈ（Ｚ）＝（１＋Ｚ＾−＾ｔ）＾２・（Ｚ＾−＾１）／
   ４である垂直方向ディジタルフィルタと、 内挿すべき注目画素とその空間上１ライン上、下の画素
   との垂直方向差分絶対値の和Ｖと、上記注目画素とその
   空間上１画素前、後の画素との水平方向差分絶対値の和
   Ｈとを得て、これらを比較する比較手段と、 Ｖ＞Ｈの場合には上記水平方向ディジタルフィルタの出
   力値を、Ｖ≦Ｈの場合には上記垂直方向ディジタルフィ
   ルタの出力値を選択する切り換え手段とを有することを
   特徴とする適応型サブサンプル用フィルタ装置。