JPS63313979A

JPS63313979A - ディジタルテレビジョン画像の動きを補償した補間方法

Info

Publication number: JPS63313979A
Application number: JP63142351A
Authority: JP
Inventors: Henrii Giraado Kuraibu; クライヴ　ヘンリー　ギラード; Andoriyuu Dagaaru Debitsudo; デビッド　アンドリュー　ダガール
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1988-12-22
Also published as: EP0294958A3; DE3854337D1; DE3854337T2; EP0294958A2; US4862267A; EP0294958B1

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、ディジタルテレビジョン画像の動きを補償
した補間方法に関する。このような補間は、特にテレビ
ジョン標準方式変換器やスローモーション処理器に用い
られるが、これに限られるわけではな（。

〔従来の技術〕

国際的なテレビジョン番組の交換には、国によってテレ
ビジョン標準方式が異なる、例えばイギリス連合王国で
使用するＰＡＬ方式では６２５ライン、毎秒５０フイー
ルド（６２５１５０）であり、アメリカ合衆国で使用す
るＮＴＳＣ方式では５２５ライン、毎秒６０フイールド
（５２５／６０）であるので、標準方式変換器が必要で
ある。

これまで多くの種々の標準方式変換器が提案されてきた
が、それらのうち最もよく知られているのは、英国放送
会社によって開発されたＡＣＥ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃ
ｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｆＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）　　であ
る。ＡＣＥは、基本的には、入力ディジタル・テレビジ
ョン信号をライン（走査線）毎に処理して出力ディジタ
ル・テレビジョン信号を作るのに必要な補間されたサン
プルを取出している。補間は、人力テレビジョン信号の
４本の連続する水平走査線を用いて空間的に行うだけで
なく、人力テレビジョン信号の４つの連続するフィール
ドを用いて時間的にも行っている。よって、出力テレビ
ジョン信号の各ラインは、入力テレビジョン信号の１６
ラインからの各サンプルにそれぞれ重み付は係数（ｗｅ
ｉｇｈ−ｔｉｎｇ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）　　を乗
じて作り出している。

ＡＣＥについての詳細は、英国特許明細書ＧＢ−Ａ−２
０５９７１２号及び「テレビジョン」　（英国王立テレ
ビジョン協会雑誌）　１９８２年１月及び２月号の１１
〜１３頁に記載のＲ，Ｎ、　Ｒｏｂｉ’ｎ５ｏｎ及びＧ
、Ｊ、　Ｃｏｏｐｅｒ両氏による「８０年代の４フイー
ルド・ディジタル標準方式変換器」に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＡＣＥは良好な結果を与えているが、設備が大きくて扱
いにくいという問題がある。この問題を解決するため、
我々は先に、成る標準方式の人力ディジタル・テレビジ
ョン信号を受ける３個のフィールド・メモリ及び４個の
４ライン・メモリを設け、これを用いて入力テレビジョ
ン信号の連続する４フイールドの各々からの４本の連続
ラインより成る１６ラインのアレイを取出すようにした
テレビジョン標準方式変換器を提案した。重み付は係数
メモリにより、１６個の重み付は係数の組を記憶する。

これらの各組は、異なる標準方式の出力ディジタルテレ
ビジョン信号の入力テレビジョン信号の１６ラインに対
するそれぞれのラインの空間及び時間的位置に対応する
。それから、２個の補間フィルタにより、入力テレビジ
ョン信号の１６本のラインの各々からの対応するサンプ
ル値に重み付は係数の１組における各重み付は係数を乗
じ、それらの積を加算して補間したサンプル値を作り、
ライン毎に出力テレビジョン信号を作り出す。そして、
作り出した出力テレビジョン信号のラインを４個の出力
フィールド・メモリに記憶させる。

出力テレビジョン信号が入力テレビジョン信号より多く
のラインを有する場合に生じる追加のラインを記憶させ
るため、１個の４５−ライン・メモリを補間フィルタの
１つと出力フィールド・メモリの間に入れる。これ以上
の詳細は、我々の英国特許明細書ＧＢ−Ａ−２１４０６
４４号を参照されたい。

このような垂直的及び時間的補間手法を用いる標準方式
変換器の性能は、動きの描写は良好であるが画がぼやけ
、垂直方向の解像度は維持するがシャダー（ｊｕｄｄｅ
ｒ）が大きい。前者は、じゃまな折り返しくａｌｉａｓ
）　効果を防ぐため、あとで濾波する結果、生じるもの
であり、後者は、隣接する２次元的繰返しサンプル構成
を押付ける結果生じるものである。

そこで、我々は、テレビジョン標準方式変換器及びスロ
ーモーション処理器においては動きベクトルの評価を併
用すべきである、と提案した。現在の多くの動きベクト
ル評価方法の問題点は、主題が一般にひとりの人の頭部
及び肩か又はテーブルを囲んで座った少数の人間かであ
るビデオ会議タイプの画像に偏って使用されていること
である。

このタイプのテレビジョン画像については、例えば、競
馬においてカメラでレースの先頭馬を追うような放送テ
レビジョン画像に比較すると、動きが簡単である。この
例のような状況では例えばカメラが動くので動きが複雑
である。従って、背景は１　フィールド当たり８画素よ
り大きなスピードで動くであろうし、一方前景の中には
全速力で走る少なくとも１頭の馬があるであろう。この
ことは動きベクトル評価方法では、既に動いている背景
とは異なる方向に動くであろう馬の足を追って行かなけ
ればならないことを意味する。

動き最適補間を行うものとして、ＮＨＫにおいて１１２
５ライン、６０フイ一ルド／秒の高品位映像信号（ＨＤ
ＶＳ）のシステムを６２５ライン、５０フイ一ルド／秒
のＰＡＬシステムに変換するダウンコンバータを提案し
た。このダウンコンバータは２段階で補間を行う。これ
はＨＤＶＳシステムで利用できるデータの量が多いので
容易に可能である。これは純粋に時間的折り返し雑音を
除去する補間の結果による。

この発明の目的は、改良されたディジスルテレビジ３ン
画像の動きを補償した補間方法を提供することである。

この発明の他の目的は、改良されたテレビジョン標準方
式変換器を提供することである。

この発明の他の目的は、改良されたスローモーション処
理器を提供することである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕この発明によれ
ば、水平、垂直及び時間領域で動作する３次元有限イン
パルス応答補間フィルタから成る補間器を使用してディ
ジタルテレビジョン画像の動きを補償した補間方法を提
供する。

また、この発明によれば、水平、垂直及び時間領域で動
作する３次元有限インパルス応答補間フィルタから成る
ディジタルテレビジョン画像の動きを補償した補間器を
提供する。

この発明の上述した及びその他の目的、特徴及び利点は
添付図面と関連して以下に詳述する例示の実施例の説明
から明らかになろう。

〔実施例〕

この発明の要旨を成す動き最適補間を容易に理解するた
めに、先ず斯る動き最適補間を使用する２つの方式変換
器及びスローモーション処理器の構成と動作を述べる。

叙述する方式変換器は垂直解像度を維持し、フィールド
間の動きを補償することによりシャダーを除去する。実
質的に連続するフィールド間の動きが分析される。それ
からこれ等のフィールドは変換を行うことができる静止
画を表わすように画素類に配列できる。結果として垂直
解像度を維持できる。

方式変換器は２つの部分に分割できる。第１の部分は垂
直及び時間補間を行って５２５／６０テレビジョン方式
と６２５１５０テレビジョン方式を変換する周知の方式
変換器に類似している。これは垂直解像度を維持する出
力を発生するだけでなくシャダーの付加効果を生じる。

このシャダーを除去するため、変換過程で使用される入
力ディジタルテレビジョン信号の４フイールドは方式変
換器の第２の部分を形成する動き分析器から発生される
動きベクトルの制御のもとに配列される。

これを第１図に非常に簡略化したブロック図で示す。あ
る方式の入力ディジタルテレビジョン信号の映像部分（
これは例えばアナログテレビジョン信号を１３．５ＭＨ
ｚでサンプリングして得てもよい）が補間器〔１〕に供
給され、そこから異なる方式の所要の出力テレビジョン
信号の映像部分が得られる。

動き分析器（２）は輝度映像を受けて動きベクトルを得
、これを入力テレビジョン信号の連続するフィールド間
の動きを表わすデータとして補間器（１）に供給してそ
の動作を制御する。補間器（１）は例えば上述した周知
の方式変換器の対応する部分と一般に同じ方法で動作す
る。しかしながら、また、動きベクトルの制御のもとに
補間の際に使用される４フイールドを配列する手段を有
する。

４フイールドの再位置決めは２段階で行われる。

第１段階は各フィールドに関連した可変遅延要素のアド
レスを変化して画像を最も近いライン又はサンプルに移
す。第２段階は１ラインの±１７１６または１サンプル
の±１７８　内で垂直及び水平の両方向に移す補間法を
使用する。動きがなくても上述の方法を共に使用してラ
イン方式の変換を可能とする。

垂直補間器はフィールド当り４個のタップを有し、静止
画に対して８タツプ垂直フイルタを効果的に適用させる
。８タップ補間器は良好な垂直解像度を最小歪に維持す
る。水平補間器の歪の影響は問題がな（、従って例えば
４タツプ水平フイルタを使用してもよいが、２タツプ水
平フイルタを使用する。

時間補間器は遠近変化の補間を可能とする通常動作で使
用されるが、目立って動きベクトルが検出されないとき
、補間器（１）は画像を再位置決めできない通常の方式
変換動作に戻らなけれならない。

高いフィールドレートからより低いフィールドレートに
変換するとき到来するフィールドは任意の動きの劣化を
伴うことなく補間フィールドが時折欠落できるように補
間される。補間は全て人力フィールドレートで行われて
時間軸補正器に通され、この時間軸補正器は出力方式に
必要な期間にわたってフィールドを広げる。

上述の動作は５２５／６０から６２５１５０への変換の
とき必要である。しかも、５２５ラインだけが入力信号
に存在するとき、６２５ラインを発生しなければならな
いことは明白である。

ライン数の変換問題を克服するため、入力端で第２の時
間軸補正器を使用して６〇七のレートで５８５ラインを
有する信号を発生する。５８５ラインフオーマツトは６
２５ラインフオーマツトのアクチブで画像情報を含むこ
とができる。ごの第１の時間軸補正器によれば、ときた
ま映像情報をもたないラインが発生する。この間補間器
のメモリはｌ凍結（ｆｒｅｅｚｅ）　Ｌ、この結果前の
出力ラインを発生するのに使用した同じラインから付加
的補間ラインを発生できる。この方法により元の５２５
ラインから６２５ラインを補間できる。

次に５８５／６０フオーマツトを選択する理由を詳細に
説明する。６２５ラインの画像は各フィールドで２８８
のアクチブラインを含み、且つ各水平ラインに１３．５
０．Ｈｚのサンプリングレートで７２０サンプルを含む
。後述する第２図及び第３図のテレビジョン方式変換器
の回路は、画像をプラス又はマイナス２４サンプルだけ
水平方向にシフトさせる手法を使用する。これは４８サ
ンプルの最小水平ブランキングを要する。従って、フィ
ールドに必要な全サンプル位置の数は（７２０＋４８）　ｘ２８８　＝２２１１８４である。

システムを通して１３．５ＭＨｚのクロックを使用する
と、明らかに多大な利益があり、この場合６０Ｈ２周期
（正確には５９．９４Ｈｚ周期）内のクロックサイクル
の数はである。

１フレームに５７６ラインのデータが必要な場合は、水
平サンプル数は７８２．０３１２５となる。この数は所
要の（７２０＋４８）　　のサンプルを含むのに十分で
あるけれども、わずかなサンプルは構造がライン間の軸
に対して非直交であったことを意味する。

これは方式変換器の残部の設計を著しく困難にするので
、従って、所要のライン数は５７６から各ラインに存在
する全サンプル数実際には７７０まで次第に増大させた
。

直交構造を作る唯一のフォーマットは５８５／６０フオ
ーマツトであり、これは更に第１フイールドで４ライン
、第２フイールドで５ラインの有効な垂直ブランキング
及び５０サンプルの水平ブランキングを与える。

後述する６２５１５０から６２５１５０へのスローモー
ションモードでは６０）１ｚの周期で６２５フオーマツ
トのアクチブ映像を記憶する必要はなく、従って通常の
６２５１５０フオーマツトで補間及びその他の処理がな
される。

低いフィールドレートからより高いフィールドレートへ
変換するとき、出力レートで映像信号を発生するのに入
力時間軸補正器が必要である。これは時折入カフイール
ドを反復することによって行われる。フィールドが反復
するとき、前の出力フィールドを作るのに使用した同じ
人力フィールドに補間が適用されるように、補間器のメ
モリを全て凍結しなければならない。

この手法を使用しなければ、２組の補間器及び動き検出
器が欠落したフィールドを作るのに必要である。

上述の動作は６２５１５０から５２５／６０への変換の
とき行われる。毎秒６０フイールドの周期間に６２５ラ
イン存在させるためには、５８５／６０の中間フォーマ
ットを用いることがまた必要である。この過程で、元の
６２５から５２５のみ作ればよいので、補間ラインのい
くつかは必要でない。従って出力側に最終的な５２５／
６０フオーマツトを発生するのに時間軸補正器が必要で
ある。

必要な補間量は入力及び出力同期化パルスの位相を比較
することにより決定される。

上述の如く動きの分析は入力映像の輝度で行われる。採
用した方法は各画素に対して単一の動きベクトルに達す
るのに多数の段階を含む。水平に±２４画素、垂直に±
８（フィールドレート）の範囲データ動きを検出できる
。

第１段階では、水平に１６サンプル、垂直に８ライン取
ったスクリーン上の点の画像の動きを、ブロック整合法
を使用して決定する。フィールドの元の動きベクトルは
第１６サンプル毎及び第８ライン毎に計算される。これ
等の点の各々は検索ブロックの中心にある。概念的に検
索ブロックの領域で２フイ一ルド間の差の合計が発生さ
れる毎に次のフィールドにわたって、各ブロックは水平
に±２４サンプル、垂直に±８サンプルスキャンされる
。

最小の結合差はその点の対象物がどの方向に動いたかを
示す。

実際には、上述の手法は、必要なハードウェアの量及び
複雑さを大いに減少する個別の各ステップに適用される
。すなわち、ステップ１゜ブロックの中央位置、１６サンプルだけ左の位置及び１
６サンプルだけ右の位置の丁度３つの位置における最小
差を試験する。

ステップ２．　上記の点から開始する。

８サンプルまたはラインのステップで上記開始点のまわ
りに対称的に分布した９個の位置の最小差を試験する。

ステップ３゜　上記の点より開始する。

４サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した９個の位置の最小差を試験する。

ステップ４．　上記の点より開始する。

２サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した９個の最小差を試験する。

ステップ５．　上記の点より開始する。

１サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した９個の位置の最小差を試験する。

ステップ６゜ステップ５の後、対象物の動きは最も近い画素に対して
検出される。第６番目のステップを付加することにより
、もっと正確なベクトル値が得られる。この第６番目の
ステップでは、ステップ５で示した最終位置に生じた差
を上下の２つの差と比較して垂直ベクトル値を調整し、
左右の２つの差と比較して水平ベクトル値を調整する。

上述の方法により基準検索ブロックと次のフィールドの
同様のブロック（検索位置）の映像データの間の相関を
得ることができる。ステップ５では、真の動きは検出さ
れたものより大体１７２画素であったかもしれないが、
たとえ正確な相関が達成できなくとも、この点で最良の
相関を生ずることが必要である。これを確実に生じさせ
るため、１／２ナイキスト周波数で＋６ｄＢ減衰のガウ
スフィルタにより画像を垂直及び水平の両方向に濾波し
てもよい。

同様に、ろテップ４に対して、１／４ナイキスト周波数
で６ｄＢ減衰のガウスフィルタにより画像を濾波しても
よく、そうすると検出における１画素エラーを許す。

ステップ３では１７８ナイキスト周波数で６ｄＢ減衰の
ガウスフィルタで濾波された２画素エラーを許す画像を
使用する。

ステップ２では１７１６ナイキスト周波数で６ｄＢ減衰
のガウスフィルタで濾波された４画素エラーを許す画像
を使用する。

最後に、ステップ１では１／３２ナイキスト周波数で６
ｄＢ減衰のガウスフィルタで濾波された８画素エラーを
許す画像を使用する。さらに、ステップ１、２．３及び
４間の画像が非常に多量に濾波されるので、サンプルの
数を例えば半減でき、これは更に計算の数及び必要なハ
ードウェアの量を大きく減少させる。

有効な検索ブロックの大きさは高さが１６ライン長さが
４８サンプルである。大きな平面領域の動きを正確に検
出するには大きな検索ブロックが必要である。平面領域
の中央部分は、これ等の点の画素の値が成るフィールド
から次のフィールドまで変化しないので重要でないが、
斯る対象物の端縁は明らかに重要である。動きの検出が
水平に±２４サンプルに、水平に±８ラインに制限され
れば、上述の検索ブロックの大きさは正確な動きを検出
するには最小の大きさである。

方式変換器において、動き検出器（２）に入る輝度映像
は、変換モードに応じて５８５ライン／６０フイ一ルド
／秒の種々の形をしている。これは５２５ライン人力に
対して反復ラインまた６２５ライン人力に対して反復フ
ィールドから成るかもしれない。

更に、入力は両方のフィールド極性を有する。第１の過
程はデータの連続性及び動き評価処理の単一フィールド
極性を確実にすることである。これはベクトルインタフ
ェースによる入力データの補間によって行われ、連続す
る動き検出／相関を援助するよう連続性及び水平方向へ
の濾波作用を維持する。

この回路からの個別の出力は動き評価ベクトルフィルタ
及び動き検出フィールドメモリ／ベクトル選択器に通さ
れる。上述の如く、ベクトルインタフェースの出力は空
間的に連続しており、単一フィールド極性のデータであ
る。フィールドメモリ／ベクトル選択器に対する出力は
人出力モードに依存する。成るモードではそれは連続で
あり、他のモードではそれは反復ライン／フィールドを
含む。ベクトルフィルタ及びベクトル計算器は上述した
ステップを行う。

種々のステップの処理はベクトル計算器及びベクトル処
理器で行われる。ベクトル計算器はステップ１〜５を行
い、ベクトル処理器はステップ６を行う。更に、ベクト
ル処理器は動き評価の第２段階を次のように行う。

各８Ｘ１５ブロツクに対して７つの動きベクトルの中か
ら４つを選択し、７つの動きベクトルは特定のブロック
−に対して１つ、６つの最も近いブロックに対して夫々
６つである。

更に、ベクトル処理器は全人カフイールドを通して４つ
の最も共通の動きベクトルを決定し、これ等は形式上の
動きベクトルと呼ばれる。形式上の動きベクトルは、そ
れが任意の局部的な動きベクトルを実際に計算するのに
できない場合に、フィールドの端縁に近接した境界領域
で主に使用する。また、任意の１以上の局部的動きベク
トルが等しければ、その後これ等は形式上の動きでベク
トルによって置換される。

動き検出の次の段階で、各画素に対し、フィールド０〜
１で外挿した位置間の差を発生して４つの動きベクトル
を試験する。方式変換中、２つのフィールド、すなわち
フィールド０とフィールド１の間に補間すべき１つのフ
ィールドが必要である。従って、これ等の２つのフィー
ルド間で発生された動きベクトルは最も動きを表わして
いるものと考えられる。これ等２つのフィールドから４
つの動きベクトルを使用する。どれが正しい動きベクト
ルであるかを決定するために、フィールド０からの画素
とフィールド１からの画素を比較し、その動きベクトル
を使用して発生すべき画素はフィールド０からのものが
、そしてその画素はフィールド１だけ進んだものかを決
定する。数学的に示すと、位置ｘ、ｙ、ｚを発生しなけ
ればならないならば（ただし、Ｘ＝水平位置、ｙ＝垂直
位置、２＝フイールド０及び１間の時間位置）、比較の
ために使用される画素は以下に示す如くである。

フィールド０を２＝０、フィールド１をｚ＝１とする。

フィールド０からの画素ｘ’＝ｘ　−（Ｖｈ”ｚ）ｙ０＝ｙ−（Ｖｖ＊ｚ）フィールド１からの画素ｘ’＝ｘ＋　（１ｚ）　’ＶｈｙＩ　＝ｙ＋（１−２）Ｖｖ ■ｈ＝ベクトルの水平成分Ｖｖ＝ベクトルの垂直成分各動きベクトルに対して、フィールド０及びフィールド
１で示された画素間の差の係数を見出す第１評価として
最小差を正しい動きベクトルを示すものと仮定する。多
くの動きベクトルが非常に類似した差を生ずるなら、再
びフィールド−１及び０間を比較してこれ等の動きベク
トルを試験する。

フィールド−１からの画素ｘ−’＝ｘ　−（１＋ｚ）　Ｖｈｙ−’＝ｙ−（１＋ｚ）　ｖｖこの第２の試験により生じた残りの動きベクトルの差の
最小係数は最も正確に動きベクトルを表わしていると考
えられる。

多くの動きベクトルがなお類似の差を持つならば、動き
がないと仮定するように選択する。水平成分のみが変化
して垂直成分が変化しなければ、水平成分のみを零に設
定し、垂直成分は検出値に維持する垂直成分のみが変化
して水平成分が変化しなければ、水平成分を検出値に維
持し、垂直成分のみを零に設定する。選択した画素の差
が非常に大きければ、両方向で全動きベクトルを零に設
定するように選択する。

画素が動きベクトルを割り当てられると最終段階が適用
される。この場合に各画素の動きは成るフィールドから
次のフィールドまで追跡され、帰納（ｒｅｃｕｒｓｉｖ
ｅ）　　フィルタがベクトル値に適用される。これはノ
イズの影響及び小さな動きの評価エラーを除去し、また
動きベクトルの軌跡を円滑にする。

画素の動きを追跡するのに２つの方法がある。

その第１の方法では、フィールドｔの画素に対する動き
ベクトルを使用してフィールド（ｔ＋１）の画素を指示
する。その後フィールド（ｔ＋１）のこの画素に対して
決定された動きベクトルは繰返し濾波され、フィールド
（ｔ＋１）の画素に対する最終の動きベクトルを形成す
る。

第２の方法では、フィールドｔの所定の画素に対する動
きベクトルを使用してフィールド（１−１）の画素を指
示する。その後この画素からの動きベクトルは、所定の
画素に対する動きベクトルと共に繰返し濾波され、フィ
ールドｔのこの所定の画素に対する最終の動きベクトル
を形成する。

いずれの場合も、最終出力は各画素に対する１つの動き
ベクトルであり、これは動き分析器（２）から方式変換
過程で使用される４つのフィールドを配列するのに用い
る補間器（１）に通される。

６２５ライン、°５０フィールド／秒の入力ディジタル
テレビジョン信号の５２５ラインに、６０フイ一ルド／
秒の出力ディジタルテレビジョン信号に変換する第１の
方式変換器を第２図にブロック図で詳細に示す。

５０フイ一ルド／秒でサンプルレートが１３．５ＭＨｚ
の入力映像すなわちＣＣｌＲ６０１データはデマルチプ
レクサ（３１）に供給され、このデマルチプレクサ（３
１）はそのデータを輝度成分Ｙ１同期化信号５ＹＮＣ及
び色成分ＵＶに分離する。輝度成分Ｙは４フイ一ルド輝
度時間軸補正器（Ｔ　Ｂ　Ｃ）　（ＩＩＹ）に供給され
、色成分ＵＶは４フイ一ルド色Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＣ）　
　に供給される。同期化信号５ＹＮＣは外部入力端子か
らの入力フィールド極性信号及び別な外部入力端子から
の出力フィールド同期化基準信号と共に制御器（３２）
に供給される。Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　及び（ＩＩＣ
）　　はフィールドを反復し、その結果出力は６０フイ
一ルド／秒である。フィールドを反復するＴ　Ｂ　Ｃ（
ＩＩＹ）及び（ＩＩＣ）への制御信号Ｃは入力フィール
ド同期化パルス及び所要の出力フィールド同期化パルス
から得られる。また、同期化パルスを比較すると、６０
フイ一ルド／秒で円滑な動きが観察されるようにＴ　Ｂ
　Ｃ（ＩＩＹ）及び（ＩＩＣ）　の出力で必要な時間補
間の量を示す時間オフセット値が得られる。

この方法で５０フイ一ルド／秒を６０フイ一ルド／秒に
変換すると、６２５から５２５へのライン変換が必要で
ある。従って、そ２Ｌ等を全て利用して補間ラインを形
成するように、６０フイ一ルド／秒で元の６２５ライン
の情報を維持する必要がある。

方式変換器は６０フイ一ルド／秒で５０フイ一ルド／秒
の信号のアクチブ垂直情報を全て含むことが可能な中間
方式を使用する。また、中間方式は更に元の１３．５Ｍ
Ｈｚのサンプルレートを使用してライン毎に直交して配
列されたアクチブライン情報の全てを含む。

使用された上述の如きこれ等の全ての条件に合致するこ
とができる中間方式は６０フイ一ルド／秒で５８５ライ
ンフオーマツトである。１３．５ＭＨｚでサンプル時こ
のフォーマットの各ラインは正確に７７０サンプルであ
る。従って、６０フイ一ルド／秒で６２５ラインフオー
マツトの５７６アクチブラインを含むには５８５ライン
で十分であることがわかる。

アクチブライン幅は単に７２０サンプルであるので、な
お５０サンプルの水平ブランキングが存在する。

輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　からの輝度データＤは処理
補償遅延器（１７Ｙ）　　を介して４つのフィールドメ
モリ（Ｆ　Ｓ）　（１２Ｙ）、　（１３Ｙ）、　（１４
Ｙ）及び（１５Ｙ）から成る輝度時間シフトレジスタ（
１６Ｙ）に供給される。また、輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ
）　　は時間凍結信号Ｆを遅延器（１７Ｙ）を介してシ
フトレジスタ（１６Ｙ）　　に供給する。色ＴＢ　Ｃ（
１ｉＣ）　　は色データＤを処理補償遅延器（１７Ｃ）
を介して色時間シフトレジスク（１６Ｃ）　　に供給し
、このシフトレジスタ（１６Ｃ）　　は４つのフィール
ドメモリ（１２Ｃ）、　（１３Ｃ）、　（１４Ｃ）及び
（１５Ｃ）から成る。また、色Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＣ）　
　は時間凍結信号Ｆを遅延器（１７Ｃ）　　を介してシ
フトレジスタ（１６Ｃ）　　に供給する。

フィールドメモリ（１２Ｙ）、　（１３Ｙ）、　（１４
Ｙ）　　及び（１５”）の各々から入力を受け、５８５
ラインフオーマツトを得る輝度補間器（ＩＹ）はシフト
レジスタ（１６Ｙ）　　と関連している。輝度補間器（
ＩＹ）の出力は２フイ一ルド輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）
　　に供給される。フィールドメモリ（１２Ｃ）、　（
１３Ｃ）、　（１４Ｃ）　　及び（１５Ｃ）　　の各々
から入力を受け、５８５ラインフオーマツトを得る色補
間器（ＩＣ）はシフトレジスタ（ＩＣ）と関連している
。

色補間器（ＩＣ）の出力は２フイ一ルド色Ｔ　Ｂ　Ｃ（
１８Ｃ）に供給される。Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　及び（
ＩＩＣ）　　の出力が反復フィールドの間凍結すると、
また、シフトレジスタ（１６Ｙ）　　及び（１６Ｃ）　
　も凍結し、その結果人力の４つの別個の凍結するフィ
ールドが常にシフトレジスタ（１６Ｙ）　　及び（１６
Ｃ）　　に存在する。従って、シフトレジスタ（１６Ｙ
）　　及び（１６Ｃ）　　を使用して補間器（ＩＹ）及
び（ＩＣ）に対して時間タップを与える。この発明は特
に補間器（ＩＹ）及び（ＩＣ）に関係している。

各時間タップは動きベクトルに応じた位置に４つのライ
ンタップを生じ、この結果必要な補間を行えるように２
次元フィルタを使用できる。補間した画像は５７６アク
チブラインを含み、この結果１フイルタの第６ラインが
欠落する毎に正しい画像が得られる。残った４８４ライ
ンは５２５ラインフオーマツトのアクチブ画像部分を生
じる。この方法でラインを欠落させるために、補間器（
ＩＹ）及び（ＩＣ）からの出力を２フイールドＴ　Ｂ　
Ｃ（１８）に供給する。Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）　　及び
（１８ｃ）　　は５７６／２ライン全てを書き込むが、
必要な４８４／２ラインのみ読み出して所要の出力テレ
ビジョン信号勢発生する。輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）　
　及び色Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｃ）　　の各出力はマルチプ
レクサ（３４）に供給され、このマルチプレクサ（３４
）は輝度成分Ｙ及び色成分ＵＶを多重化して５２５ライ
ン６０フイ一ルド／秒のディジタルテレビジョン信号の
形で出力ＣＣｌＲ６０１データを発生する。

制御器（３２）は制御信号Ｃを輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ
）　及び色Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＣ）　　に供給する。また
、制御器（３２）は制御信号Ｃを輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８
Ｙ）　及び色ＴＢＣ（１８Ｃ）　　に供給する。また、
制御器（３２）は補間制御信号ＩＣを輝度補間器（ＩＹ
）及び色補間器（ＩＣ）に供給する。

また、輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　により供給される
ような輝度データのみが第２図の上部に示す動き分析器
（２）に供給され、この結果動きベクトルを発生できる
。実際には、動きベクトルを処理する時間をとるために
Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　及び（ＩＩＣ）　　とシフト
レジスタ（１６Ｙ）、　（１６Ｃ）　　の間にフレーム
メモリが必要である。・従って、またシフトレジスタ（
１６Ｙ）　　及び（１６Ｃ）　　の凍結は１フレームだ
け遅延しなければならず、これ等の遅延は遅延器（１７
Ｙ）　　及び（１７Ｃ）　　でなされる。

動き分析器（２）はベクトルインタフェース（３５）を
有し、このベクトルインタフェース（３５）には輝度Ｔ
　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　からの輝度データＤが供給され
ると共に制御器（３２）からの補間制御信号ＩＣが供給
される。ベクトルインタフェース（３５）は共に上述し
た動き評価を行うベクトルフィルタ＜３６＞　及びベク
トル計算器（３７）に６２５のラインに補間されたデー
タを供給する。ベクトル計算器（３７）の出力は形式上
の動きベクトル処理器（３８）及びサブ画素（ｓｕｂｒ
ｉｘｅｌ）動き評価器（３９）に供給される。動きベク
トル処理器（３８）は４つの出力を、そしてサブ画素動
き評価器（３９）は１つの出力を動きベクトル減衰器（
４０）に供給し、この減衰器（４０）は４つの出力をベ
クトル選択器（４１）に供給する。この発明はこの選択
器（４１）と特に関係している。

また、ベクトルインタフェース（３５）は処理補償遅延
器（４２）に偶数フィールドに補間されたデータＤと、
受けた補間制御信号ＩＣと、ベクトルインタフェース（
３５）で発生した時間凍結信号Ｆを供給する。遅延器（
４２）からのデータＤは３つのフィールドメモ’Ｊ　（
４４）、　（４５）　　及び（４６）からの成る時間シ
フトレジスタ（４３）に供給され、これ等のフィールド
メモリ（４４）、　（４５）　　及び（４６）は各デー
タ出力をべ゛クトル選択器（４１）に供給する。遅延器
（４２）は補間制御信号ＩＣをベクトル選択器（４１）
に供給し、この選択器（４１）は選択された動きベクト
ルを帰納型動きベクトルフィルタ（４７）に供給し、そ
の出力が動きベクトルデータとなって輝度補間器（ＩＹ
）及び色補間器（ＩＣ）に供給される。

動き分析器（２）が動きベクトルデータを得る方法は詳
細に上述し且つ更に以下に述べるが、要素（３５）〜（
４３）及び（４７）の動作を次に簡単に述べる。

ベクトルインタフェース（３５）は輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（Ｉ
ＩＹ）から輝度データＤを、そして制御器（３２）から
補間制御信号ＩＣを受ける。ベクトルインタフェース（
３５）は通常５８５／６０フオーマツト内に含まれる６
２５ラインデータをベクトルフィルタ（３６）に供給す
る。

また、ベクトルインタフェース（３５）はデータＤを遅
延器（４２）に供給する。これ等のデータは再び通常５
８５／６０フオーマツト内に含まれる所要の出力と同じ
ライン方式の画像を含まなければならない。

また、補間データの各フィールドが等分に現われるよう
に作られる。

ベクトルフィルタ（３６）は動き検出の上記ステップ１
〜５で必要な濾波した画像データを発生する。

濾波した画像データはサンプルを減少した形でベクトル
計算器（３７）に供給される。

ベクトル計算器（３７）はベクトルフィルタ（３６）か
らの濾波され且つサンプルの減少されたデータで、動き
検出の上記ステップ１〜５に関して述べたアルゴリズム
を使用して動作する。その過程は実質的に画素／ライン
解像度まで下がる動きに対する２次元２進検索である。

各フィールドに対して、１２００の動きベクトルが発生
され、これ等は形式上の動きベクトル処理器（３８）及
びサブ画素動き評価器（３９）の両方に供給される。ま
た、ベクトル計算器（３７）は上記ステップ５で計算し
たような周囲の重み付は絶対差（ＷＡＤ）の値をサブ画
素動き評価器（３９）に供給する。ＷＡＤ計算の詳細は
１９８５年４月号ＩＥＥＥ会報に記載されたマスマン（
Ｍｕｓｍａｎｎ）等による「画像コーディングの進歩」
を参照されたい。動き検出の上記ステップ５で最小の特
定のＷＡＤ値は良度指数（ＦＯＭ）を与える。

ベクトル処理器（３８）は各フィールドで検出される４
つの最も共通の動きベクトルを計算し、それをベクトル
減少器（４０）に供給する。

サブ画素動き評価器（３９）はベクトル計算器（３７）
から周囲のＷＡＤ値と共に動きベクトルを受ける。

これらから評価器（３９）は動きベクトル値に付加すべ
きサブ画素の動きを評価する。また各動きベクトルにそ
の対応する最終ＷＡＤ値がベクトル減少器（４０）に供
給される。

ベクトル減少器（４０）はベクトル処理器（３８）及び
サブ画素動き評価器（３９）から動きベクトルを受ける
。サブ画素動き評価器（３９）からの各動きベクトルに
対して最も接近した６つの動きベクトルがグループ化さ
れる。それから各動きベクトルに対して１１の選択があ
る。減少過程でベクトル選択器（４１）に供給するため
１１から４つの動きベクトルを選択する。

ベクトル減少器（４０）は画像の８ラインブロツクによ
り各１６画素に対して４つの代表的な動きベクトルをベ
クトル選択器（４１）に供給する。以下に詳細に述べる
ように、３つのフィールドにわたって画素を比較するこ
とにより、ベクトル選択器（４１）を画像の各画素に対
して単一の最良の動きベクトルを選択する。選択された
動きベクトルは動きベクトルフィルタ（４７）に供給さ
れる。

遅延器（４２）は２１ラインより少ない１フレームだけ
データを遅延してシステム内の他の遅延を補償する。

時間シフトレジスタ（４３）はベクトル選択器（４１）
で使用されるデータのうちの３フイールドを保持し、こ
れをベクトル選択器（４１）へ供給する。

動きベクトルフィルタ（４７）は１フイールドカラ他の
フィールドまで動きベクトルを追跡し、フィールドで動
きベクトルを組合わせることにより動きベクトルに成る
フィルタ作用を与え、動き検出の誤りを低減する。動き
ベクトルフィルタ（４７）の出力は輝度補間器（ＩＹ）
及び色補間器（１ｃ）に供給されて、フィールドデータ
の配列を制御する。

６２５１５０または５２５／６０テレビジョン信号のい
ずれかに対して良好な動き描写を行うスローモーション
処理器として全く同じハードウェアを使用できる。しか
し、垂直補間器を使用してライン数変換を行う必要はな
い。全での場合に、制御器（３２）は、人力及び出力フ
ィールド同期化パルスから入力／出力方式を識別するこ
とによりどのような作用が必要であるかを決定する。ス
ローモーションでは入力フィールド極性が使用される。

ところが、５０フイ一ルド／秒から６０フイ一ルド／秒
への変換では時折１つのフィールドが反復され、スロー
モーションでは人力フィールドが反復されるのを同じ回
数フィールドが反復される。反復されたフィールドはシ
フトレジスタ（１６Ｙ）　　及び（１６Ｃ）　　に書き
込まれないのでシフトレジスタ（１６Ｙ）及び（１６Ｃ
）　　は再び別個に連続したフィールドを保持する。実
際にビデオテープレコーダがそれ自身の補間を何もしな
いで再生すれば、元のインターレース構造が保持され、
全解像度の映像を再生させる。必要な時間オフセットは
それ等が５０フイ一ルド／秒または６０フイ一ルド／秒
ならば新しいフィールドが受信されたレートで、実際の
フィールドレートパルスを比較することにより計算され
る。

この方法で時間オフセットを決定するため、システムは
繰り返し再生されるフィールドの真のフィールド極性を
示す使用可能な信号が必要である。

垂直補間器は常に必要なフィールド極性を出力に発生す
る。

概念的には、Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　及び（ＩＩＣ）
　　はスローを簡略化する。

５２５ライン６０フイ一ルド／秒の人力ディジタルテレ
ビジョン信号を６２５ライン５０フイ一ルド／秒の出力
ディジタルテレビジョン信号に変換するもう１つの方式
変換器を第３図にブロック図で詳細に示す。

この場合、補間は全ての入力データが連続の形で利用で
きることが必要である。従って、この場合、補間器（Ｉ
Ｙ）及び（ＩＣ）の前に５０フイ一ルド／秒に変換する
ことは出来ない。しかし、入力データは４８４アクチブ
ラインのみを含み、補間器（ＩＹ）及び（ＩＣ）は５７
６ラインを発生しなければならない。

従って、２フイールドＴ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）及び（１８
Ｃ）　が方式変換器の前に設けられ、４８４ラインから
５７６ラインの変換に必要なタイムストロットが与えら
れる。

元の連続ライン構造がＴ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）　　及び（
１８Ｃ）に書き込まれるが、５８５ライン方式で読み出
され、略第６ライン毎にブランクされる。それから、補
間器（ＩＹ）及び（ＩＣ）を用いて出力ラインレートで
連続画像を発生する。このとき、ブランク入力ライン中
そのラインメモリを凍結し、出力に必要な付加ラインを
発生する。従って空間的に正しい画像が得られる。１つ
のフィールドを時折欠落させて動きが円滑になるように
補間が行われるが、第１の方式変換器におけるように、
必要な時間オフセットが検出されて適用される。６０フ
イ一ルド／秒から５０フイ一ルド／秒への変換が達成さ
れるようにフィールドが欠落される。このフィールドの
欠落は出力側で４フイールドＴ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　
及び（ＩＩＣ）を使用して行われる。

従って、第２の方式変換器は第２図の第１の方式変換器
と少しの点だけ異なる。特に輝度ＴＢＣ（ＩＩＹ）　　
及び（１８Ｙ）　　が交換され、また色Ｔ　Ｂ　Ｃ（Ｉ
ＩＣ）及び（１８Ｃ）　　が交換される。また、時間凍
結信号は必要でない。

両方の場合において、制御器（３２）は次のように種々
の機能を有する。すなわち、Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）。

（ＩＩＣ）、　（１８Ｙ）　　及び（１８Ｃ）　　の読
み出し及び書き込み制御し、時間オフセット数及び第１
の方式変換器の場合時間凍結信号を発生し、垂直補間制
御信号と共に垂直オフセット数を発生する。これ等の機
能を次に詳細に説明する。

先ず、２フイ一ルド輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）及び２フ
イ一ルド色Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｃ）　　は常に５ＱＨｚ　
７　イールドの終り毎にフィールドメモリを切換える。

しかも、４フイ一ルド輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　及び
４フイ一ルド色Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＣ）　　の動作は動作
モードに依存し、またそれ等の制御は時間オフセット信
号の発生に関連している。事実、輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩ
Ｙ）　及び色ＴＢＣ（１１Ｃ）　　の制御は入力及び出
力フィールド同期化信号により決定される。

５２５／６０から６２５１５０への変換動作の場合にお
ける時間オフセット信号の発生を、次に第４図及び第５
図を参照して説明する。

第４図において、制御器（３２）はラインカウンタ（６
１）、第１ラツチ（６２）及び第２ラツチ（６３）を含
む。

ラインクロツク１言号がラインカウンタ（６１）のクロ
ック端子ＣＬＫに供給され、−万人力フイールド同期化
信号がラインカウンタ（６１）のリセット端子及び第２
ラツチ（６３）のクロック端子ＣＬＫに供給される。出
力フィールド同期化信号は第１ラツチ（６２）のクロッ
ク端子ＣＬＫに供給される。ラインカウンタ（６１）の
出力は第１ラツチ（６２）の入力端に供給され、第１ラ
ツチ（６２〉の出力は第２ラツチ（６３）の入力側に供
給され、第２ラツチ（６３）の出力は時間オフセット信
号として輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）。

（１８Ｙ）　　及び色Ｔ　Ｂ　Ｃ（１１０）及び（１８
Ｃ）　　に供給される。

人力及び出力フィールド同期化信号を夫々第５図及び第
５図已に示す。第５図Ｃは繰返し０〜５２４をカウント
するラインカウンタ（６１）の出力を示す。

第５図り及び第５図Ｅは夫々第１ラツチ（６２）及び第
２ラツチ（６３）の出力を示す。ラインカウンタ（６１
）の出力をラッチすることにより、入力フィールド期間
の所要の割合が決定される。時間シフト値ｔ、、は第５
図Ａに斜線で示すフィールドが欠落したとき、なお連続
した動きが生じるように出力フィールドが補間されなけ
ればならない場合の２つの入力フィールド間の位置を示
す。従って、第５図Ｅの斜線で示す時間オフセットを使
用するフィールドは欠落したものである。第５図Ａ及び
第５図Ｂかられかるように、欠落したフィールドはそれ
と関連した新しい時間シフトを持たないフィールドであ
る。欠落すべきフィールド（矢印）は、時間凍結信号に
より次の回路に指示される。

６２５／６０から５２５１５０への変換動作の場合にお
ける時間オフセット信号の発生を、次に第６図及び第７
図を参照して説明する。

第６図において、制御器（３２）はラインカウンタ（７
１）及びラッチク７２）を含む。ラインクロック信号が
ラインカウンタ（７１）のクロック端子ＣＬＫに供給さ
れ、−万人力フイールド同期化信号がラインカウンタ（
６１）のリセット端子Ｒに供給される。出力フィールド
同期化信号はラッチ（７２）のクロック端子ＣＬＫに供
給される。ラインカウンタ（７１）の出力はラッチ（７
２）の入力端に供給され、ラッチ（７２）の出力は時間
オフセット信号として輝度ＴＢＣ（ＩＩＹ）、　（１８
Ｙ）　及び色Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＣ）及び（１８Ｃ）　　
に供給される。

入力及び出力フィールド同期化信号を夫々第７図Ａ及び
第７図已に示す。第７図Ｃは繰返し０〜６２４　をカウ
ントするラインカウンタ（７１）の出力を示す。第７図
りはラッチ（７２）の出力を示す。ラインカウンタ（７
１）の出力をラッチすることにより、入力フィールド期
間の所要の割合が決定される。

従って、時間シフト値ｔ９　は再び斜線で示すフィール
ドが反復されたとき、なお連続した動きが生じるように
出力フィールドが補間されなければならない場合の２つ
の入力フィールド間の位置を示す。反復したフィールド
はそれと関連した２つの時間シフト値を持つフィールド
である。反復すべきフィールドく矢印〉は、時間凍結信
号により次の回路に指示する。

５２５／６０から５２５／６０又は６２５１５０から６
２５１５０へのいずれかのスローモーションの場合にお
ける時間オフセット信号の発生は同じであり、次にこれ
を第８図及び第９図を参照して説明する。

第８図において、制御器（３２）はラインカウンタ（８
１）、フィールドカウンタ（８２）、第１〜第４ラツチ
（８３）〜（８６）、イクスクルーシブオアゲート（８
７）及びスケーラ（８８）を含む。人力フィールド同期
化信号が第１ラツチ（８３）のクロック端子ＣＬＫ、フ
ィールドカウンタ（８２）のクロックイネーブル端子Ｃ
ＬＫＥＮ　及びラインカウンタ（８１）の第２リセツト
端子Ｒ２に夫々供給される。入力フィールド極性信号は
第１ラツチ（８３）に供給され、更にこの第１ラツチ（
８３）から第２ラツチ（８４）及びゲート（８７）の１
入力端に供給される。第２ラツチク８４）はその出力を
ゲート（８７）の他の入力端に供給し、ゲー）　（８７
）の出力はラインカウンタ（８１）の第１リセット端子
Ｒ１、フィールドカウンタ（８２）のリセット端子Ｒ及
び第３ラツチ（８５）のクロック端子ＣＬＫに供給され
、この第３ラツチ（８５）は速度検出ラッチを形成する
。ラインクロック信号は第２ラツチ（８４）のクロック
端子ＣＬＫ、ラインカウンタ＜８１）及びフィールドカ
ウンタ（８４）の各クロック端子ＣＬＫに供給される。

ラインカウンタ（８１）の出力はスケーラ（８８）の入
力端子ＩＮに供給され、フィールドカウンタ（８２）の
出力は第３ランチ（８５）の入力端子及びスケーラ（８
８）のオフセット入力端子ＯＦＦ　ＳＥＴ　に供給され
る。出力フィールド同期化信号は第４ラツチ（８８）の
クロック端子ＣＬＫに供給される。第３ラツチ（８５）
の出力はスケーラ（８８）のスケール係数端子５ＣＡＬ
ε・ＦＡＣＴＯＲに供給され、その出力は第４ラツチ（
８６）に供給され、この第４ラツチ（８６）の出力が時
間オフセット信号である。

入力フィールド同期化信号及び人力フィールド極性信号
を夫々第９図Ａ及び第９図已に示す。また、第９図Ｃは
入力フィールド同期化信号を示し、第９図りは出力フィ
ールド同期化信号を示す。第９図Ｅ及び第９図Ｆは夫々
フィールドとラインを０からＮまでカウントするフィー
ルドカウンタ（８２）及びラインカウンタ（８１）の動
作を示す。第９図Ｇは時間オフセット信号である第４ラ
ツチ（８６）の出力を示す。第９図Ｈは時間凍結信号（
これは低レベルのときアクチブ）を示し、矢印で示すよ
うに図示した時間オフセットを使用する斜線で示すフィ
ールドは時間オフセラ＋−１，を使用した前のフィール
ドの繰返しである。

時間凍結信号を発生するために、同期型ＲＳフリップフ
ロップ（９１）、ラッチ（９２）　、インバータ（９３
）及びアントゲ−）　（９４）を含むような制御器（３
２）を第１０図に示す。出力フィールド同期化信号がフ
リップフロップ（９１）の１入力端Ｓ１インバータ（９
３）の入力端及びラッチ（９２）のクロックイネーブル
端子ＣＬＫＥＮ　に供給される。人力フィールド同期化
信号がフリップフロップ（９１）の他入力端πに供給さ
れ、一方ラインクロック信号がフリップフロップ（９１
）及びラッチ（９２）のクロック端子ＣＬＫに供給され
る。フリップフロップ（９１）の出力はアンドゲート（
９４）の１入力端に供給され、このゲー）　（９４）は
他入力端にインバータ（９３）の出力を受ける。ゲー）
　（９４）の出力はラッチ（９２）の入力側に供給され
、その出力は時間凍結信号を形成する。この回路の動作
は、１以上の出力フィールド同期化パルスが人力フィー
ルド同期化パルスに続くようであれば、凍結を生じるよ
うになる。

第２図に戻り、制御器（３２）による垂直オフセット数
の発生を次に説明する。輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　
から輝度補間器（ＩＹ）及び動き分析器（２）にデータ
を読み出す同じアドレス発生器は消去可能なプログラマ
ブルリードオンリイメモリ（ＥＰＲＯ！Ｊ）　　をアド
レスし、このＥＦＲＯＭは所要時、垂直凍結信号と共に
垂直オフセット数を発生する。

５２５／６０から６２５１５０への変換に対して使用さ
れる第３図の構成において、輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（１８Ｙ）
　　の読み出しアドレスが使用されるが、他の全てのモ
ードでは輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　　の読み出しアド
レスが使用される。

垂直オフセット数は入力及び出力フィールドが共に偶数
あるとして発生され、その後それはラインが６２５１５
０から５２５／６０の変換で時折欠落するか或いはライ
ンが５２５／６０から６２５１５０への変換で時折反復
される場合、歪のない画像が生じるように出力ラインを
補間しなければならないときの２つの入力ライン間の位
置を示す。

輝度Ｔ　Ｂ　Ｃ（ＩＩＹ）　又は（１８Ｙ）　がライン
を反復すると、垂直凍結信号が発生される。

入力フィールドが共に偶数でない場合、補間器（ＩＹ）
及び（ＩＣ）は入力フィールド極性及び出力フィールド
極性を使用して正しい補間を行わなければならない。

ＥＦＲＯＭの内容は、５２５及び６２５　ラインの画像
の両方で既知のライン位置を使用して、時間オフセット
信号に対して第１０図と関連して上述したのと同じ方法
で発生される。

この発明と特に関連する輝度補間器（ＩＹ）　（第２図
）の構成及び動作を次に第１１図〜第１５図を参照して
詳細に説明する。色補間器（ＩＣ）の構成及び動作も同
様であり、従って個別に説明はしない。

ところで、従来の方式変換器の補間器は固定したサンプ
ル空間アレイを有し、補間器（ＩＹ）は動きベクトルフ
ィルタ（４７）　（第２図）により供給される動きベク
トルで表わされるような検出動きで決まる機能、フィー
ルド位置及び補間命令に従って画素軸上で変化するダイ
ナミック変化のサンプル空間アレイを有する。これによ
り補間した出力に現われる例えば多数の像、シャダー及
びぼやけ等の方式変換補間による悪現象（ａｒｔｉｆａ
ｃｔ）を除去できる。

一般に方式変換に関する補間では、水平及び垂直次元と
時間次元のディジタルフィルタを時間及び空間に固定し
た画素のアレイに適用して時間及び空間に画素の新しい
アレイを生じる。従って、補間法は第１１図に図式化し
て示すように、周囲の固定した重み付けした画素の和か
ら出力画素を生じ、ここで各＋は固定した（有効な）画
素を表わし、０は補間した画素を表わす。

叙述すべき動き最適補間器の利点をより容易に理解する
ため、通常の補間方法及び像の動きを無視することによ
り生じる悪現象を先ず述べる。

動きの補償されない方式変換では、補間器は時間及び空
間で固定される画素のアレイの重み付けされた画素の和
により出力画素の大きさを計算する。第１２図にインタ
レースの問題を無視した補間のため使用される垂直／時
間サンプル空間の簡単な図を示す。ここで各＋は固定し
た（有効な）画素を表わし、０は補間した画素を表わす
。

補間した出力画素の大きさは４×４７レイで示す重み付
けした画素の和から計算され、出力画素の位置は入出カ
フイールド同期及びライン数の比較から得られる補間命
令により決定される。このサンプル空間はデータが連続
フィールドで配列すると、ＡがＢ、Ｃ及びＤと相関する
ので、静止した場面の像に対して良好゛な結果を与える
。

しかし、動きが場面に生じると、例えば垂直動きがＡを
フィールドｆ１　のＥ及びフィールドｆ２のＦに相関さ
せると、相関のない画素が加算されて出力に生じるので
、（第１２図におけるように）静止した場面に対するの
と同じ補間サンプル空間を使用して多数の像、シャダー
及びぼやけの如きエラーを招く。

通常の方式変換と関連するこれ等の悪現象を除去するた
め、相関のある画素は補間前で各フィールドに配列され
なければならない。これはこの場合各補間器タップへの
入力に可変データの遅延を設は乞ことにより達成され、
検出した動きに従って各フィールドに相聞のある画素を
配列させる。

場面内で動きが検出されると、補間器の機能はフィール
ドメモリから映像データと共に動きベクトル及び補間命
令を受けて、新しい動きを補償した補間フィールドを発
生する。

このことを更に第１３図に示す例を参照して説明する。

分析された画素がＢからＣへ動くように動きがフィール
ドｆ１　及びｆ２　間で検出されると、上述の如く画素
の数を示す動きベクトルＶが発生され、画素が１人カフ
イールド期間中水平及び垂直の両方向に動く。補間器は
動きベクトルＶを受けて４つのフィールドｆ。、ｆ、、
ｆ、及びｆ３　を通してＡ対Ｂ対Ｃ対りの線形動きを仮
定する。補間命令Ｔは第１３図において（／２のフィー
ルドに対応する出力フィールド空間に対する人力の分数
として補間フィールドの時間位置を指定する。これは出
力画素がＣ′の画素に対応することを意味する。

４フィールド動き最適補間器でこの画素を発生するため
にはＡ’、　Ｂ’、　Ｃ’及びＤ′における重み付けし
た画素の和を取る必要がある。これは相聞のある画素Ａ
’、Ｂ’、Ｃ’及びＤ′が同時に処理できるように、フ
ィールド位置、検出した動き（動きベクトルＶ）及び補
間命令Ｔの関数に対応した量だけフィールド内で各画素
をシフトすることにより行われる。

相関のある画素は３２ラインメモリを使用して各垂直タ
ップ上に配列される。データがこれ等のメモリに書き込
まれ、（垂直動きが検出されなければ）１６ライン後に
読み出される。動きが検出されると、動きベクトルＶが
ラインメモリの垂直アドレスに付加され、これは効果的
に画像を上下にシフトする。動きブロックＶをラインメ
モリの水平読み出しアドレスに付加することにより同じ
方法で、画像が水平にシフトされる。各フィールドの４
つの垂直タップ及び２つの水平タップは同じ量だけシフ
トされる。しかし、各フィールドはそれ自身そのフィル
タ内の位置に従って動きベクトルＶを計算する。従って
、４フイールドの各々は異なる徴だけシフトされて正し
く整列する。

各画素に対して必要なシフ）３１及び補間は次に述べる
関数から得られる。

（検出した動き）Ｘ（時間補間＋フィールド位置）この
関数から各画素は水平全体シフト及びサブ画素相関値を
与えられる。垂直動きに対して、更にスキャン変換に必
要な付加的垂直シフトを含むように関数を拡張しなけれ
ばならない。従って、垂直シフト及び補間は次から得ら
れる。

（検出した動き）×（時間補間＋フィールド位置）＋（
スキャン変換補間）従って、上記関数を使用して第１４図に図式的に示す１
ステツプで全体シフト値、サブ画素シフト値及び補間値
を計算できる。第１４図では上記２つの関係に従って図
示の如く人力を受けて出力を供給するスケーラ（１０１
）　及び加算器（１０２）　　を使用する。

動きの補償されない方式変換器の補間器と同じでない輝
度補間器〈ＩＹ）を水平、垂直及び時間領域で動作する
３次元可変分解可能な有限インパルス応答ディジタル補
間フィルタとして構成する。また、輝度補間器（ＩＹ）
は水平、垂直及び時間領域で動作するが可変分離可能で
ない３次元有限インパルス応答ディジタル補間フィルタ
として構成できる。アクチブライン周期当りのサンプル
数は非常に類似しているから、それ等は共通に配置され
るべきと仮定されるので、通常の方式変換器では水平補
間は存在しない。これにより画像の歪みは最小となる。

しかし、輝度補間器（ＩＹ）では水平補間はサブ画素動
き描写のため必要である。画素の動きは可変長ラインメ
モリの映像データをシフトして補償されるが、サブ画素
の動きはサンプル間の補間により水平及び垂直の両方向
に補償される。

従って、動きは画像の動きと付加的補間の組合わせで補
償される。

補間器は水平的に２タツプ、垂直的に４タツプ、時間的
に４タツプの全部で３２タツプのフィルタである。

輝度補間器（ＩＹ）をシフトレジスタ（１６Ｙ）　　の
４つのフィールドメモリ（１２Ｙ）、　（１３Ｙ）、　
（１４Ｙ）　　及び（１５Ｙ）と共に第１５図に詳細に
示す。シフトレジスタ（１６Ｙ）は補間器（ＩＹ）の一
部を効果的に形成する。フィールドメモＵ（１２Ｙ）　
　の出力側は４つの可変ライン遅延器（１１１）　　〜
（１１４）　　に接続され、遅延器（１１１）　　〜＜
１１４）　の各出力側は夫々掛算・累算器（１１５）　
〜（１１８）　　に接続される。また、フィールドメモ
リ（１２Ｙ）　　の出力側は１画素又はサンプル遅延器
（Ｓ）（１１９）　　を介して４つの可変ライン遅延器
（１２０）　　〜（１２３）　　に接続され、遅延器（
１２０）　　〜（１２３）　　の各出力側は夫々掛算・
累算器（１２４）　　〜（１２７）　　に接続される。

フィールドメモ！Ｊ　（１３Ｙ）　　の出力側は４つの
可変ライン遅延器（１２８）　　〜（１３１）　　に接
続され、遅延器（１２８）　　〜（１３１）　　の各出
力側は夫々掛算・累算器（１３２）　　〜（１３５）　
　に接続される。またフィールドメモ！Ｊ　（１３Ｙ）
　　の出力側は１画素遅延器（１３６）　　を介して４
つの可変ライン遅延器（１３７）　　〜（１４０）　　
に接続され、遅延器（１３７）　〜（１４０）　の各出
力側は夫々掛算・累算器（１４１）　　〜（１４４）　
　に接続される。フィールドメモ！Ｊ　（１４Ｙ）　　
の出力は４つの可変ライン遅延器（１４５）　　〜（１
４ｇ）　　に接続され、遅延器（１４５）　　〜（１４
８）　　の各出力側は夫々掛算・累算器（１４’９）　
〜（１５２）　　に接続される。また、フィールドメモ
リ（１４Ｙ）　　の出力側は１画素遅延器（１５３）　
　を介して４つの可変ライン遅延器（１５４）　　〜（
１５７）　　に接続され、遅延器（１５４）　　〜（１
５７）　　の各出力側は夫々掛算・累算器（１５８）　
　〜（１６１）　　に接続される。フィールドメモ！Ｊ
　（１５Ｙ）　　の出力側は４つの可変ライン遅延器（
１６２）　　〜（１６５）　　に接続され、遅延器（１
６２）　　〜（１６５）の各出力側は夫々掛算・累算器
（１６６）　　〜（１６９）　　に接続される。またフ
ィールドメモ！Ｊ　（１５Ｙ）　　の出力側は１画素遅
延器（１７０）　を介して４つの可変ライン遅延器（１
７１）　　〜（１７４）　　に接続され、遅延器（１７
１）〜（１７４）　　の出力側は夫々掛算・累算器（１
７５）　　〜（１７８）　　に接続される。

掛算・累算器（１１８）　及び（１２７）　　は加算器
（１７９）の入力側に接続され、加算器（１７９）　　
の出力側は掛算・累算器（１８３）　　に接続される。

同様に掛算・累算器（１３５）　　及び（１４４）　　
、（１５２）　　及び（１６１）　　、（１６９）及び
（１７８）　　は夫々加算器（１８０）、　（１８１）
　　〜（１８２）　　の入力端に接続され、加算器（１
８０）、　（１８１）　　及び（１８２）の各出力側は
夫々掛算・累算器（１８４）、　（１８５）　　及び（
１８６）　　の１入力端に接続される。掛算・累算器（
１８３）　　の出力側は掛算・累算器（１８４）　　の
他入力端に接続され、掛算・累算器（１８４）　　の出
力側は掛算・累算器（１８５）　　の他入力端に接続さ
れ、掛算・累算器（１８５）　　の出力側は掛算・累算
器（１８６）　　の他入力端に接続される。掛算・累算
器（１８６）　　の出力側より補間された映像データ出
力が発生される。

重み付は係数Ｗ１〜Ｗ８　を使用して２次元水平／垂直
フィルタを作り、重み付は係数Ｗ、〜Ｗ１２を使用して
可変分離可能な時間応答を生じる。

次に、可変ライン遅延器（１１１）　　〜（１１４）　
　の４つに開運した回路の構成を第１６図を参照して詳
述する。可変ライン遅延器（１１１）　　〜（１１４）
　　は４つの８ラインメモリ（１９１）　　〜（１９４
）　　として構成された３２ラインメモリを構成し、そ
の各々のデータ入力端子（ＤＩ）にフィールドメモリ（
１２Ｙ）、　（１３Ｙ）、　（１４Ｙ）及び（１５Ｙ）
　　の適当な１つ、この場合フィールドメモＩＪ（１２
Ｙ）　　からの映像データが供給される。

水平書き込み及び読み出しアドレスがマルチプレクサ（
ＭＸ）（１９５）を介してメモリ（１９１）　　〜（１
９４）のアドレス入力端子（ＡＤＤ）に供給される。

垂直書き込み及び読み出しアドレスがマルチプレクサ（
１９６）　　〜（１９９）　　の書き込み入力端子（Ｗ
）を介して各メモリ（１９１）　　〜（１９４）　　の
別なアドレス入力端子に供給される。また、垂直書き込
みアドレスの第２下位ビット（２ＬＳＢ）が２ビツト／
４ビツト変換器（２００）　　を介して各メモ’Ｊ　（
１９１）　　〜（１９４）　　のチップ選択入力端子（
Ｃ３）に供給されてラインを通して必要なステッピング
作用を行う。

垂直読み出しアドレスが関数変更回路（２００）　　〜
（２０４）　　に供給され、関数変更回路（２０１）　
　〜（２０４）はそれ等の出力を各マルチプレクサ（１
９６）　　〜（１９９）の読み出し入力端子（Ｒ）を介
して各メモリ（１９１）〜（１９４）　　の選択入力端
子（Ｓ）に供給する。関数変更回路（２０１）　　〜（
２０４）　　は垂直アドレスを４で分割し、図示の如く
夫々３／４．１／２．１／４．　　又は０を加算し、任
意の必要な打切り（ｔｒｕｎｃａｔ　１ｏｎ）を行って
端数を除去する。また垂直読み出しアドレスの第２下位
ピッ）（２ＬＳＢ）がバレル回転回路（２０４）に供給
され、またこのバレル回転回路（２０４）　　はメモリ
（１９１）　　〜（１９４）　　の各データ出力端（Ｄ
Ｏ）から４つのデータａ、ｂ、ｃ及びｄを受けて４つの
データ出力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを適当な各掛算・累算器、
この場合掛算・累算器（１１５）　〜（１１８）（第１
５図）に供給する。

動作中データのラインはメモリ（１９１）　　〜（１９
４）に交互に書き込まれ、この結果各々は第４ライン毎
に含む。メモ！Ｊ　（１９１）　　〜（１９４）　　が
読み出されるとき、垂直アドレスは各関数変更回路（２
０１）　　〜（２０４）　　により変更される。これに
より所要の４つの画素が各垂直アドレスに対して利用で
きるようになる。しかし、画素の順序は必ずしも所要の
順序テナ＜、バレル回転回路（２０４）　　がそれ等を
所要の上向きの順序にする。バレル回転回路（２０５）
　　の真理値表は次の如くである。

２ＬＳＢ　　　　Ａ　　　　Ｂ　　　　ＣＤｏｏ　　　
　　ａ　　　　ｂ　　　　ｃ　　　　ｄｏｌ　　　　　
ｂ　　　　ｃ　　　　ｄ　　　　ａＩＱ　　　　　Ｃｄ
　　　　ａ　　　　ｂｌ　ｌ　　　　　ｄ　　　　ａ　
　　　ｂ、　　　　ｃ従って、全読み出しアドレスに対
して画素へが上記Ｂ、Ｂが上記Ｃ１Ｃが上記りであるよ
うに垂直に配列された４つの画素のデータが生じ、その
後各データは各重み付は係数を乗算される。

要するに、補間器（ＩＹ）と動きの補償されない方式変
換器の補間器との主な差位は、補間器（ＩＹ）が動きベ
クトル、フィールド位置及び補間命令で決まる関数に従
って画素軸上で変化するダイナミック変化のサンプル空
間を有することである。従って、補間器（ＩＹ）はフィ
ールドをサブ画素解像度に配列する制御法を使用する。

更に、インクレースフィールド構造を使用する４フイ一
ルド補間法により垂直及び時間空間で補間が行われる。

ライン走査及びフィールドレート変換は同時に行われ、
垂直及び時間の折返し雑音を除去できる。

英国特許出願に対応し、類似の要旨に関する７つの他の
米国特許出願第８７２８４４５〜８７２８４５１号（こ
れ等に基づく優先権を主張した日本特許出願を本出願と
一部に提出した。）における開示事項をこの発明と関連
して参照されたい。

この発明の実施例をここに添付図面を参照して詳細に説
明したけれども、この発明はこれ等の正確な実施例に限
定されず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の変
更及び変形が当業者によってなし得ることが理解されよ
う。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明は、水平、垂直及び時間領域で動作
する３次元有限インパルス応答補間フィルタから成る補
間器を使用し、補間器が画像の画素の動きを表わす動き
ベクトルに応じてフィールドをサブ画素解像度に配列し
、動きベクトルがブロック整合法で水平に所定数のサン
プル及び垂直に所定数のサンプルを隔置した点で画像の
動きを決定して得られるようにしたので、多数の像、シ
ャダー及びぼやけ等の方式変換補間による悪現象を除去
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はテレビジョン方式変換器をきわめて簡略化して
示すブロック図、第２図は第１のテレビジョン方式変換
器を示すブロック図、第３図は第２のテレビジョン方式
変換器を示すブロック図、第４図は第３図のテレビジョ
ン方式変換器の一部を詳細に示すブロック図、第５図は
第４図の動作説明に供するためのタイミングチャート、
第６図は第２図のテレビジョン方式変換器の一部を詳細
に示すブロック図、第７図は第６図の動作説明に供する
ためのタイミングチャート、第８図は第２図のテレビジ
ョン方式変換器の一部を詳細に示すブロック図、第９図
は第８図の動作説明に供するためのタイミングチャート
、第１０図は第２図のテレビジョン方式変換器の一部を
詳細に示すブロック図、第１１図及び第１２図は周囲の
有効な画素から補間した画素が如何に発生されるかを示
す図、第１３図は線形動き補間の２次元表示を示す図、
第１４図は第２図のテレビジョン方式変換器の補間器の
一部を詳細に示すブロック図、第１５図は第２図のテレ
ビジョン方式変換器の補間器を詳細に示すブロック図、
第１６図は第１５図の一部を詳細に示すブロック図であ
る。（１）は補間器、（ＩＹ）は輝度補間器、（ＩＣ）は色
補間器、（２）は動き分析器、（ＩＩＹ）　　は４フイ
一ルド輝度時間軸補正器、（ＩＩＣ）　　は４フイ一ル
ド色時間軸補正器、（１６Ｙ）　　は輝度時間シフト？
シスタ、（１６Ｃ）ハ色時間シフトレジスタ、（１７Ｙ
）、　（１７Ｃ）　　は処理補償遅延器、（１８Ｙ）　
　は２フイ一ルド輝度時間軸補正器、（１８（：）　　
は２フイ一ルド色時間軸補正器、り３２）は制御器、（
３Ｇ）はベクトルフィルタ、（３５）はベクトルインタ
フェース１、（３７）はベクトル計算器、（３８）は動
きベクトル処理器、（３９）はサブ画素動き評価器、（
４０）は動きベクトル減少器、り４１）はベクトル選択
器、（４２）は処理補償遅延器、（４３）は時間シフト
レジスタ、（４７）は動きベクトルフィルタである。テしビジョン万式愛十魯１尼の簡田各間第１図第　ｂ７’１７″しビジョン方択変検器ｎ構族間第　２
　のテしビジー１：／方式質砿益め構へ口第３図ｖＪ３　　図のテＬヒ゛ジョン方いＪ′更撞払の一邪の
構ハ■刀第４図タイミン７″子ヤード第５図第２区めテに゛ジ１）万式愛槽器ｊ一部カ構成力第Ｇ図り１ミンデチヤート第　２　図のテしじ°゛ぢ“、−／ガ式変砿器の一部ｎ
柿１六ロタイヨ２グチヤード第９　図＠ＩＯ図半角Ｐ譜！、素慣資生、言之明圧つ第１１図１間不南’Ｆｓ’！８素炎さ弓二１ＪＬ日月図第１２図線形動乏悄間の２〕π元表示圓第１３図第１５図の一部の與ｆ本的楕族図そ噌Ｏ−

Claims

【特許請求の範囲】１、水平、垂直及び時間領域で動作する３次元有限イン
パルス応答補間フィルタから成る補間器を使用してディ
ジタルテレビジョン画像の動きを補償した補間方法であ
って、上記補間器は上記画像の画素の動きを表わす動きベクト
ルに応じてフィールドをサブ画素解像度に配列し、上記動きベクトルはブロック整合法で水平に所定数のサ
ンプル及び垂直に所定数のサンプルを隔置した点で上記
画像の動きを決定して得られるディジタルテレビジョン画像の動きを補償した補間方法
。２、上記ブロック整合方法はブロックの中央位置、１６
サンプルだけ左の位置及び１６サンプルだけ右の位置の
丁度３つの位置における最小差を試験し、上記の点から開始し、より小さな所定数のサンプルまた
はラインのステップで上記開始点のまわりに対称的に分
布した９個の位置の最小差を試験し、上記の点より開始し、更により小さな所定数のサンプル
又はラインのステップで上記開始点のまわりに対称的に
分布した９個の位置の最小差を試験し、上記の点より開始し、更により小さな所定数の２サンプ
ル又はラインのステップで上記開始点のまわりに対称的
に分布した９個の最小差を試験し、上記の点より開始し、１サンプル又はラインのステップ
で上記開始点のまわりに対称的に分布した９個の位置の
最小差を試験する請求項１記載のディジタルテレビジョ
ン画像の動きを補償した補間方法。