JPS63155881A - ライン走査されたビデオ信号の欠落ラインを補間する方法および装置 - 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〕 本発明は、放送テレビジョン信号の如きライン走査によ
り得られるビデオ信号の欠落ラインの補間を行なう方法
および装置に関する。

〔従来の技術および解決しようとする開運点〕多くのテ
レビジョン・プロセスは、画像が異なる方法で走査され
た場合に生成されることになる如き信号を生じるために
は、テレビジョン（ＴＶ）画像の補間を必要とする。例
えば、ディジタル・ビデオ効果システムは、ＴＶ画像の
大きさおよび形状を変化させ、標準方式変換（方式）が
フィールド当りのライン数および秒当りのフィールド数
を変更する。また、ライン構成の可視性、ちらつきおよ
び揺れを低下させるためディスプレイにおけるラインお
よび（または）フィールド数を増加するディスプレイ・
システムからも、テレビジョン視聴者にとってかなりの
潜在的利益が存在する。

空間的補間、即ち単一のフィールド内の補間操作は、今
日の全ての放送用ＴＶシステムにおいてインターレース
走査が使用されない場合であフても、比較的簡単なもの
であったろう。

インターレース走査を行なうＴＶ画像の各フィールドは
、１つの完全画像のラインの半分しか含まない。このこ
とは、各フィールドのラインが完全な垂直解像度を含ま
ないため補間を困難にする。欠落情報は、隣接するフィ
ールドのインターレース“走査されたラインにより保持
されるが、これらのラインは移動する故にその時のフィ
ールドとは異なる可能性がある。

本書は、インターレース走査された画像を順次走査され
た画像へ変換するため必要な「欠落」ラインを補間する
方法と関連する。この欠落ラインが一旦付加されれば、
これ以上の補間は簡単なものとなる。以降の補間は、実
際には本書に述べる補間操作と組合せることができるが
、説明を容易にするため２つの操作について別個に考察
する。

公知の方法の特徴は、第１図および第２図に示されてい
る。第１図においては、各図はＸ軸上のフィールドに関
する時間に対するＹ軸上のラインの垂直位置を示すプロ
ットである。第１図においては、各入力ラインが、Ｘと
、０により出力ラインとして生成される各「欠落」ライ
ンとにより示される。「その時の」出力ラインは、その
ラインのドツトを有する０であると仮定する。第２図は
、応答が完全（４００％）応答の百分比を示すＹ＠上に
表わされ、垂直周波数がどのシステムが垂直方向に使用
可能であるかの最大定義の百分比を示すＸ軸上に表わさ
れた、異なるシステムの垂直方向のデテールに対する応
答を示しており、即ち英国における放送用に用いられる
ライン６２５本のＴＶシステムにおいては、１００％と
は１画像高さ当り３１２．５サイクルである。

図面の第１図における（ａ）で示されるように、もし欠
落ラインがその時のフィールドのラインから補間される
ならば、垂直解像度は第２図の（ａ）で示されるように
制約を受ける。

一方、第１図の（ｂ）で示されるように欠落ラインが隣
接フィールドから補間されるならば、第２図の（ｂ）で
示されるように０Ｈｚ（静止画像）における応答は完全
であるが、他の全ての時間周波数においては応答は下落
して２５　Ｉｔ　ｚでゼロどなる。これらの比較的高い
時間周波数成分は移動により生じ、これらを除去すると
重大な運動のぶれを生じる結果となり、これはカメラの
積分時間の２倍に略々等しい。この２つの方法の組合せ
は、第１図における（Ｃ）で示されるように、劣化の組
合せを一般に生じる。このことは、第２図の（Ｃ）およ
び（ｄ）で示され、それぞれ０および２５Ｈｚにおける
垂直周波数応答を示している。

このことは、過去において、適当な形態の補間のほとん
どを各領域に用いることができるように静止領域から画
像の移動領域を識別するためある形態の適合が必須であ
るという仮説をもたらした。現在では、主観的に重大な
運動のぶれを生じることなく改善された垂直解像度をも
たらす空間／時間の組合せ補間子を着想することが結局
は可能であることが判った。

本発明については、頭書に記載する特許請求の範囲にお
いて規定する。

このように、本発明によれば、隣接フィールドからの総
寄与量は低周波数成分をほとんどあるいは全く含まない
ようにするものである。これは、隣接フィールドからの
寄与度が実質的に和が０となる係数で乗じられることを
保証することにより達成される。

このように、低い垂直周波数は専らその時のフィールド
からもたらされ、かつこのため運動のぶれが全くない。

比較的高い垂直周波数成分は、一部はその時のフィール
ドから、また一部は隣接フィールドから生じる。このた
め、改善された垂直解像度が静止画像において隣接フィ
ールドからの情報の組合せによフて達成される。

運動する画像においては、隣接フィールドからの寄与度
が同期せず、垂直解像度が（静止画像上の増分と同量だ
け）低下されるが、この運動画像における垂直方向のデ
テールの脱落は木質的にこれまでの方法で生じる運動の
ぶれよりも通かに小さくなる。

本発明の実、施態様は例示として図面に関ｌノて以下に
記述することにする。

〔実施例〕

第３図は、本発明を実施した空間／時間の補間子を示し
ている。隣接フィールドからの信号は、和がゼロとなる
係数を加重することにより乗じられる。図示の如く、各
欠落出力ラインを形成するため、下記の比率において寄
与量が得られる。

即ち、 その時のフィールドにおける上下のラインの各々から鍔 ２つの隣接Ｚイールドにおける同じ位置におけるライン
の各々からｌ／８ ２つの隣接フィールドの各々における２つの画像ライン
により置換される各ラインから−ｌ／１Ｂ このように、各隣接フィールドからの正味の寄与量は１
／８−　（２Ｘ　１／１６）で０となる。その結果得ら
れる０および２５　ＩＩ　ｚにおける垂直周波数応答は
第４図において（ａ）および（ｂ）で示される。第２図
の（ａ）と比較して、０１ｌｚにおける応答は２５　Ｈ
ｚにおける応答を犠牲にして改善された。これは、０１
１ｚにおいて隣接フィールドからの寄与度の第４図の（
Ｃ）の垂直周波数応答はその時のフィールドから寄与度
の応答（ｄ）と同期するが、２５　Ｉｔ　ｚにおいては
これら寄与度が同期しないためである。このように垂直
方向の帯域中は移動する対象物においては縮少されるが
、このことは目の空間的解像力が運動により減殺される
故に非常に目立つ欠点とはならない。

１００％の応答性が低い垂直周波数において維持されそ
のため運動のぶれが生じないことが道かに重要である。

第３図は一群の存効な空間／時間補間子の１つのみを示
す。第５図は更に複雑なく必ずしも最適ではないが）補
間子を示し、これは図示の如くその時のフィールドと隣
接フィールドの双方からの更に多くの信号の組合せであ
る。第５図においては、寄与度は下記の相対的比率で得
られる。即ち、 その時のフィールドの真上と真°下のラインの各々から
は、＋　０．５２６ その時のフィールドにおける３本の画像ラインで置換さ
れる各ラインからは、−０，０２６２つの隣接フィール
ドにおける同じ位置のラインの各々からは、＋　０．１
７０ ２つの隣接フィールドの各々における２つの画像ライン
により置換される各ラインからは、−０，１１６ ２つの隣接フィールドの各々における４つの画像ライン
により置換される各ラインからは、＋　０．０３１ 第５図の構成は、第６図の（ａ）および（ｂ）で示され
る比較的平坦で鋭いカットオフ応答を得ることを可能に
する。一旦隣接フイールドからの信号が再び和がＯとな
る係数で乗ぜられると、そのため垂直周波数応答に対す
るそれらの寄与度（第５図の（Ｃ））は低い周波数成分
を持たない。この低い周波数は全てその時のフィールド
から生じるもので、全周波数応答に対するその寄与度は
第６図の（ｄ）で示される。無論更に複雑な補間が可能
で、最適な性能を達成するためカットオフの位置および
割合を微細に制御することが可能である。

第３図および第５図の構成を実現する回路は、ラインの
遅延、フィールドの遅延および乗算器の適当な組合せに
より周知の方法で実現することができる。第５図の補間
構成を実現する回路は第７図に示される。本発明のこの
事例は、６２５木のラインの順次出力を生じるためイン
ターレース走査された入力に加算されねばならない欠落
ラインの補間を行なうシステムである。

第７図に示される回路は、６２５本のラインのインター
レース走査された信号を受取るための人力１を有する。

２つの遅延素子５および６はこの人力１と直列に接続さ
れ、それぞれ３１３および３１２本のラインの遅延を生
じる。第１の遅延素子５の出力２はその時のフィールド
を構成し、また人力１と第２の遅延素子６の出力はそれ
ぞれ後および先の隣接フィールドを構成している。半加
算器７は入力１および第２の遅延素子６の出力と接続さ
れ、２つの隣接フィールド信号を加算し、その結果を半
分にする。これら両方の信号は同じ処理を必要とし、必
要とされる成分の総数はこれにより減少させることがで
きる。

３つの１ライン遅延素子８ａ、８ｂおよび８Ｃは、第１
の遅延素子５の出力と直列に接続されて、その時のフィ
ールド信号２を受取る。半加算器１１は、遅延素子８ａ
および８ｂの出力を加算し、その結果を２で除算する。

半加算器１４は遅延素子５および８Ｃの出力を加算し、
その結果を２で除算する。減算器１５はその非反転入力
が加算器１４５の出力に接続され、その反転入力は加算
器１１の出力と接続されている。

乗算器１６は減算器１５の出力を受取り、一定の因数−
０，０５２で乗算する。加算器１７は乗算器１６の出力
を加算器１１の出力に加算する。

４つの更に別の１ライン遅延素子８ｅ乃至８ｈは加算器
７の出力に直列に接続され、組合された隣接フィールド
信号を与える。半加算器１８は、遅延素子８ｅおよび８
ｇの出力を組合せて半分にし、半加算器１９は加算器７
および遅延素子８ｈの出力を組合せて半分にする。減算
器２１は、その非反転入力が加算器１８の出力と接続さ
れ、その反転入力は遅延素子８ｆの出力と接続され、そ
の出力は一定の因数−０，４６４を受取る乗算器２３と
接続されている。減算器２０は、その非反転入力が加算
器１９の出力と接続され、その反転入力は遅延素子８ｆ
の出力と接続され、その出力は一定の因数０．１２４を
受取る乗算器２２と接続されている。加算器２４は、加
算器１７および乗算器２３の出力を加算し、加算器２５
は加算器２４および乗算器２２の出力を加算する。加算
器２５の出力２６は、回路の出力を構成する。

このため、作用においては、その時のフィールド信号２
を最初に考察すれば、遅延素子８ａ都よび８ｂは、それ
らの出力側に、生成されるべき欠落ラインにより占めら
れることになる位置に最も近い２木のライン９および１
０を有する（第５図参照）。これらは加算器１１におい
て結合される。その時の欠落ライン位置に最も近いこれ
らの２木のラインの前後のライン１２および１３は、半
加算器１４において結合される。

情報が有効に連続するライン上で変更されない低い垂直
周波数においては、２つの半加算器１１．１４の出力は
減算器１５で和が０となる。従って、この減算器の出力
はその結果として生じる信号における高周波数成分を含
み、次いで適当な加重因数を有する乗算器１６に送られ
る。乗算器１６の出力は、その後更に別の加算器１７に
おける半加算器Ｕの出力と組合されて、その時のフィー
ルドからの高低の垂直周波数成分の組合せ出力を生じる
。

乗算器１６により加えられる加重因数は−０，０５２で
ある。半加算器１１の出力は減算器１５の負の入力に行
く。このため、大きさが１の信号は反転され、次いで乗
算器１６により−０，０５２の加重因数を与えられる。

このため、その時の欠落ライン位置に最も近い２木のラ
イン９および１０からその結果である大きさ０．０５２
の信号を生じる。この信号が加算器１７における半加算
器１１の出力と組合される時、ライン９およびｌＯから
の総寄与量は１．０５２となる。これは、ライン９およ
びＩＯの各々の寄与ｆｉ０．５２８と等しい。これは、
第５図におけるこれらラインに対して与えられる加重因
数に対応する。ライン１２．１３は半加算器１４におい
て組合され、この半加算器の出力は減算器１５の正の入
力側に結合される。−０，０５２の加重因数は乗算器１
６により印加されるため、これら２木のラインに対し総
寄与ｆｆ１−０．０５２を与える。これは、第５図に示
されるようにライン当り−０；０２６の寄与量と等しい
。

このように、加算器１７の出力はライン９．１Ｏ５１２
および１３により行なわれる寄与量に照して下記の如く
計算することができる。即ち、 ライン９　　　＋　０．５２６ ライン１０　　　＋　０．５２６ ライン１２　　−０．０２６ −　ン１３　　−０．０２６ 合計　　　　＋１．０００ このことは、４つの全てのラインが同じ場合に妥当する
。比較的高い周波数成分を加えることは、その時のフィ
ールドにより行なわれる総寄与量に対し略々１の変動を
もたらすことになる。。

・　加算器７において組合される隣接フィールド信号３
は、その時のフィールド信号と同様な方法で処理される
。半加算器１８．１９は、同じ加重因数を必要とするラ
インの組合せに用いられる。隣接フィールドから要求さ
れる低い周波数の総寄与量は０となる。従って、１ライ
ン遅延素子８ｅ、８ｇ、８ｈからの出力および半加算器
７からの出力は、それぞれ２つの半加算器１８、Ｉ９に
おいて組合される。これら２つの半加算器は、それぞれ
２つの減算器２１．２０に対して正の入力を与える。こ
れら２つの減算器に対する負の入力は、単一ラインの遅
延素子８ｆの出力から得る。

これは、その時のフィールドにおける欠落ラインと位置
において等しい隣接フィールドにおけるラインである。

低い垂直周波数成分においては、これら２つの減算器２
０．２１の出力は０となる。しかし、もし比較的高い垂
直周波数が存在する場合は、０でない出力が生じること
になる。第７図に示される加重因数は、第５図に示され
るものとは直接対応しない。これは、フィールドおよび
ラインが組合される方法の故である。例えば、第５図に
おける隣接フィールド・ラインの内の４木が加重因数−
０，１１６を有する。第７図においては、この２つの隣
接フィールドが半加算器７において組合される。加重因
数−０，１１６が加えられねばならないラインは、単一
ラインの遅延素子８Ｃ５８ｇの出力である。これら出力
は、半加算Ｂｔ８において組合される。このため減算器
２１に対する正の入力を生じ、この減算器は更に加重因
数−０，４６４が加えられる乗算器２３に対する入力を
生じる。これは、第５図において示されるように４　Ｘ
　−０，１１６に等しい。この加重は、無論比較的高い
垂直周波数に対して妥当するのみテアリ、比較的低い周
波数は減算器によって除去される。このため、第７図の
回路は第５図に示される加重係数の対称性を促進して、
乗算前に２つの隣接フィールドの組合せおよび対をなす
ラインの組合せによって成分の総数を減少させる。

従って、２つの乗算器２２．２３の出力は、２つの更に
別の加算器２４．２５において加算器■７の出力と組合
されて、６２５木のラインの順次の出力を生じるためイ
ンターレースされた入力に対して加えられねばならない
システムの出力２６において欠落ラインを生じる。

このように、インターレース走査されたＴＶ両画像欠落
ラインをインターレースすることが可能となる。これは
、他の隣接フィールドからの寄与と共にその時のフィー
ルドからの寄与を用いることにより達成される。これら
の他のフィールドからの正味の寄与量は、実質的な低い
垂直空間周波数の寄与は一切含まない。本文に例示した
方法は静止領域に良好な垂直解像力を生じ、運動領域は
垂直解像力の小さな損失を蒙むるがぶれは生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術の欠落ラインの補間方法
を示す図、第３図はＸ軸上のフィールドに関する時間に
対するＹ軸上のラインの垂直位置の関係を示す本発明を
実施した構成を示す第１図と類似のプロット図、第４図
はｘＩＰＩｈ上の画像高さ当りサイクル単位の画像成分
に対するＹＩＩＩｔｈ上に応答度をプロットした異なる
移動率に対する第３図のシステムの垂直周波数応答性を
示すグラフ、第５図は本発明を実施した別の構成を示す
第３図と類似のプロット図、第６図は第４図と類似の形
態の第５図のシステムの垂直周波数応答性を示すグラフ
、および第７図は第５図および第６図に示した本発明の
実施態様を示すブロック回路図である。 １・・・入力、２．３・・・出力、５．６・・・遅延素
子、７、＋１．１４．１８、＋　９−・・半加算器、８
ａ〜８ｃ、８　ｅ　〜８　ｈ　−１ライン遅延素子、９
、ｉｏ、１２．１３・・・ライン、１７．２４．２５・
・・加算器、１５．２０゜２１−・・減算器、１６．２
２．２３・・・乗算器、２６・・・システム出力。 〆　　　　　ｏ　　　　　　ｘ　　　　　　　　　　　
　ｘ　　　　　　ｏ　　　　　　ｘ’ｘｏｘ　　　　　
　　　　　　　ｘｏｘａｌｌ！！楕藺　　　　　　　　
ｂ）　時間積〔間Ｘ　　　Ｑ　　　Ｘ　　　　　　　　
　ｔ！Ｆｔａ、７ ｔｌ ×　Ｘｎ　ライン ０　精゛聞出カライン ＯＬ″ｆの時の」出力ライン Ｆｔｏ、３ Ｆｔｃｙ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つ以上のフィールドからのラインを用いてライン
   走査されたビデオ信号の欠落ラインを補間する方法にお
   いて、低い垂直周波数成分が実質的にその時のフィール
   ドから得られ、かつ更に高い垂直周波数成分が一部はそ
   の時のフィールドから、また一部は１つまたはそれ以上
   の隣接フィールドから得られることを特徴とする方法。 ２、その時のフィールドからの総寄与量が実質的に１で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３、隣接フィールドからの総寄与量が実質的に０である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の方法。 ４、１つ以上のフィールドからのラインを用いてライン
   走査されたビデオ信号の欠落ラインを補間する装置であ
   って入力ビデオ信号を受取る入力装置を含む装置におい
   て、前記入力装置と結合されて、実質的にその時のフィ
   ールドから低い垂直周波数成分を得、かつ一部は更に高
   い垂直周波数成分をその時のフィールドから、また一部
   は１つまたはそれ以上の隣接フィールドから得て、前記
   高低の周波数成分を組合せる信号取得装置を設けること
   を特徴とする装置。 ５、その時のフィールドからの出力信号における総寄与
   量が実質的に１であることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の予め記録された装置。 ６、隣接フィールドからの出力信号における総寄与量が
   実質的に０であることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項または第５項に記載の装置。 ７、インターレースされたフィールドからの信号を同時
   に得られるようにする多重ライン遅延装置を設けること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項乃至第６項のいずれ
   かに記載の装置。 ８、１つのフィールド内の連続するラインを同時に得ら
   れるようにする単一ラインの遅延装置を設けることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項乃至第７項のいずれかに
   記載の装置。 ９、低い垂直周波数成分から高い垂直周波数成分を分離
   するよう構成された減算器と、高い周波数成分に加重因
   数を加える乗算器とを設けることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項乃至第８項のいずれかに記載の装置。