JP2576612B2 - 信号変換装置 - Google Patents

信号変換装置

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JP2576612B2
JP2576612B2 JP63331298A JP33129888A JP2576612B2 JP 2576612 B2 JP2576612 B2 JP 2576612B2 JP 63331298 A JP63331298 A JP 63331298A JP 33129888 A JP33129888 A JP 33129888A JP 2576612 B2 JP2576612 B2 JP 2576612B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は信号変換装置に係り、特にMUSE信号を現行テ
レビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号変換
装置に関するものである。
(従来の技術) 高品位テレビジョン信号を帯域圧縮して衛星放送で伝
送可能にするMUSE方式が提案され、実験放送が行われて
いる。
MUSEはmultiple sub−Nyquist sampling encodingの
略であり、NHK(日本放送協会)が開発した方式であ
る。
MUSE方式については、各種文献に記載されているので
(例えば、「NHK技術研究」昭和62年,第32巻,第2号
のp18〜p53「MUSE方式の開発」や日経マグロウヒル社刊
の「日経エレクトロニクス」1987年11月2日号のp189〜
p212「衛星を使うハイビジョン放送の伝送方式MUSE」
等)、ここでは詳細な説明は省略する。
MUSE方式の輝度信号(Y信号)は、送信側では、第5
図(A)に示すように約22MHzの帯域を有する高品位テ
レビ信号(輝度信号)の原信号を48.6MHzのサンプリン
グ周波数でAD変換し、さらにフィールド間,フレーム間
オフセット・サンプリングでサンプリング周波数を16.2
MHzにしてデータ圧縮し、DA変換してアナログ信号に戻
して伝送している。
この信号は、第5図(B)に示すように、第5図
(A)に示す〜の8.1MHz以上の高域成分が8.1MHz帯
域内に折返し、ベースバンド帯域幅を8.1MHzに圧縮処理
しているものである。
この帯域圧縮されたMUSE信号を受信,復調するのが、
MUSEデコーダ(受信機)である。
しかし、MUSEデコーダは、周知の様に非常に大規模な
回路及びアスペクト比16:9の特殊なブラウン管を必要と
し、非常に高価である。
そこで、走査線1125本のMUSE信号を走査線525本の現
行テレビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号
変換装置(ダウンコンバータ)が考えられている。
第6図は従来の信号変換装置を示すブロック図であ
る。
第6図において、入力端子1へ入来するMUSE信号は、
約8.1MHz以下の周波数を通過させる低域通過フィルタ2
を介して、AD変換器3へ供給され、16.2MHzのクロック
信号で、再サンプリングされてデジタル信号となる。
前記AD変換器3の出力信号は、ディエンファシス回路
4へ供給され、ディエンファシス処理をされると共に、
コントロール信号分離回路5へ供給され、コントロール
信号が分離される。
前記ディエンファシス回路4の出力信号は、フィール
ド内内挿回路6へ供給され、動画部分,静止画部分に拘
らず全て現フィールド内のサンプル点から内挿処理をさ
れている。
第7図は画素配列を示す図である。
MUSE信号の画素は、第7図に示すように、現フィール
ドの画素○と1フレーム前の画素●が、フレーム間でオ
フセットした状態にあり、フレーム毎に画素○と画素●
が交代している。
従って、フィールド内内挿処理は、この第7図に示す
画素●のサンプリングしていない点(内挿点)のデータ
を、周辺の画素○のサンプリングしてある点(標本点)
のデータから作成し、内挿している。
なお、ここでコントロール信号分離回路5より供給さ
れるコントロール信号中のサブサンプル位相データによ
り、標本点と内挿点の識別が行われている。
前記フィールド内内挿回路6の出力信号は、走査線変
換回路7へ供給されている。
走査線変換回路7は、フレーム周波数(30Hz)はその
ままで、例えばメモリへの書き込み,読み出しの制御に
より、1フレーム当り1125本の走査線の信号を、1フレ
ーム当り525本の走査線の信号に変換している。
前記走査線変換回路7の出力信号は、TCIデコード回
路8へ供給されている。
MUSE信号における色信号(C信号)は、輝度信号(Y
信号)に対して1/4に時間圧縮して時分割多重するTCI
(Time Compressed Integration)と呼ばれる信号形式
で伝送されている。
TCIデコード回路8は、C信号を4倍に時間伸長し、
さらに2つの色差信号にして、Y信号と共に出力してい
る。
前記TCIデコード回路8の出力信号は、DA変換器9へ
供給され、アナログ信号となる。
DA変換器9の出力信号は、低域通過フィルタ10を介し
て逆マトリックス回路11へ供給されている。
逆マトリックス回路11は、R,G,Bの3原色信号に変換
された1フレーム当り525本の走査線の出力信号を出力
端子12へ供給している。
又、第8図は、従来のMUSEデコーダの一部を示すブロ
ック図である。
これは、前記文献、「NHK技術研究」昭和62年,第32
巻,第2号「MUSE方式の開発」における3.6図の内挿処
理に関連する一部を、本願の第6図に対応させた形で抜
き出したものである。この動作は、前記文献等で周知で
あるので、簡単に説明する。
ディエンファシス回路の出力信号は、フィールド内内
挿回路6及びフレーム間内挿回路14へ供給されている。
フレーム間内挿回路14は、入力信号をフレーム間内挿
し、低域通過フィルタ31へ供給している。
低域通過フィルタ31は、約12MHz以下の周波数成分を
通過させ、サンプリング周波数変換回路32へ供給してい
る。サンプリング周波数変換回路32は、サンプリング周
波数を32.4MHzから24.3MHzに変換し、フィールド間内挿
回路33へ供給している。
フィールド間内挿回路33は、入力信号をフィールド間
内挿し、サンプリング周波数が48.6MHzになった出力信
号を、混合回路16へ供給している。これらフレーム間内
挿回路14からフィールド間内挿回路33までは、静止画系
処理回路である。
一方、フィールド内内挿回路6は、入力信号をフィー
ルド内内挿し、サンプリング周波数変換回路35へ供給し
ている。サンプリング周波数変換回路35は、サンプリン
グ周波数を32.4MHzから48.6MHzに変換し、混合回路16へ
供給している。これらフィールド内内挿回路6及びサン
プリング周波数変換回路35は、動画系処理回路である。
混合回路16は、動き検出回路より供給される動き量に
応じて、入力される2信号、即ち、静止画系処理の信号
と動画系処理の信号の混合割合を制御して、TCIデコー
ド処理回路へ供給している。
第7図に示す従来の信号変換装置では、内挿処理が、
フィールド内内挿のみの簡略処理であったが、第8図に
示す従来のMUSEデコーダでは、その他にフレーム間,フ
ィールド間内挿も行い、完全な内挿処理をしている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、前記説明の従来の信号変換装置は、構成は簡
単であるが、内挿処理がフィールド内内挿のみであるた
め、第7図に示すように画素○(又は画素●)のみによ
る粗い標本点であり、静止画部分に折り返し歪が多く発
生するという問題点があった。
又、第8図で説明した従来のMUSEデコーダは、完全な
内挿処理をしているので、第7図のように静止画部分に
折り返し歪が発生するという問題はないが、フィールド
間内挿回路33があり、このため混合回路16へ入力する信
号のサンプリング周波数を一致させるために、サンプリ
ング周波数変換回路32,35が必要となり、回路構成が非
常に大規模となってしまい、コストが高くなるという問
題点があった。
本発明は以上の点に着目してなされたもので、静止画
部分の折り返し成分による妨害が除去されて画質が良好
となり、しかも簡単な回路構成で実現できる信号変換装
置を提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 以上の目的を達成するためのに、高品位テレビジョン
信号を帯域圧縮したMUSE信号を受信,復調して現行テレ
ビジョン受像機で受信可能な信号に変換する信号変換装
置において、前記MUSE信号をクロック信号により再サン
プリングするAD変換器と、前記AD変換器の出力信号をデ
ィエンファシス処理するディエンファシス回路と、前記
ディエンファシス回路の出力信号を1フレーム又は2フ
レームだけ遅延させるフレームメモリと、前記ディエン
ファシス回路の出力信号をフィールド内内挿して動画系
処理をするフィールド内内挿回路と、前記ディエンファ
シス回路の出力信号をフレーム間内挿して静止画系処理
をするフレーム間内挿回路と、前記フレーム間内挿回路
の出力信号から1125TV本近傍の垂直周波数成分を除去す
る垂直低域通過フィルタと、前記フィールド内内挿回路
の出力信号及び垂直低域通過フィルタの出力信号の2信
号を混合処理する混合回路と、前記混合回路の出力信号
である走査線1125本の信号を現行テレビジョン方式の走
査線の信号に変換する走査線変換回路と、前記ディエン
ファシス回路の出力信号と前記フレームメモリの出力信
号より1フレーム又は2フレーム間の差信号を得て、絶
対値化することにより動き量を検出し、この動き量に応
じて前記混合回路における前記2信号の混合割合を制御
する動き検出回路とを有して構成したことを特徴とする
信号変換装置を提供するものである。
(実施例) 第1図は本発明の信号変換装置の実施例を示すブロッ
ク図である。第6図と同一部分は同一符号を付して示
す。
第1図において、前記ディエンファシス回路4の出力
信号は、フレームメモリ13へ供給されている。
フレームメモリ13は、入力信号を1フレーム及び2フ
レームだけ記憶する動作をするので、その出力信号は入
力信号を1フレーム及び2フレームだけ遅延した信号と
なり、1フレームだけ遅延した信号をフレーム間内挿回
路14へ供給し、1フレーム又は2フレームだけ遅延した
信号を動き検出回路17へ供給している。
前記ディエンファシス回路4の出力信号とフレームメ
モリ13の出力信号は、それぞれフレーム間内挿回路14へ
供給されている。
前記フレーム間内挿回路14は、現フィールドの信号と
1フレーム前の信号の間でフレーム間内挿処理を行な
い、サンプリングしていない点(内挿点)のデータを、
1フレーム前のサンプリングしてある点(標本点)のデ
ータから作成し、内挿する静止画系の処理をしている。
従って、フレーム間オフセットした粗いサンプル点と
なっていた事による画質の劣化は、上記内挿によりサン
プル点密度が細かくなり解決される。そして、フレーム
間オフセットによる折り返し成分は除去され、画質が向
上する。
しかし、周知の様に、MUSE信号は、フィールド間でも
オフセットサンプリングされており、このための折り返
し成分が未だ残っている。
この折り返し成分は、前記資料「NHK技術研究」昭和6
2年,第32巻,第2号のp18〜p53「MUSE方式の開発」中
の第3.9図等で詳細に記されているので省略するが、12
〜22MHz帯域の成分が折り返ったものである。
そして、この成分は、垂直周波数をインターレースの
ことを考えずにテレビジョンフレームを1125本とみなし
て表現した1125TV本及びその近傍を阻止する垂直低域通
過フィルタによって除去できる。
前記フレーム間内挿回路14の出力信号は、垂直低域通
過フィルタ15へ供給されている。
前記垂直低域通過フィルタ15は、1125TV本の垂直周波
数成分を除去して、フィールド間オフセットによる折り
返し成分を除去している。
又、フレーム間内挿処理において、現フィールドのサ
ンプル点判別は、コントロール信号分離回路5で検出さ
れたサブサンプル位相データによって行われている。
次に、静止している画像がパンニング等で平行移動し
た場合におけるフレーム間内挿処理は、以下の様に動作
している。
即ち、この場合には、1フレーム間の画像は平行移動
によって位置ズレが生じており、そのままではフレーム
間内挿はできない。
よって、コントロール信号分離回路5において、送信
側より伝送される動きベクトルデータを抽出し、この動
きベクトル量に応じて、フレームメモリ13の読み出しタ
イミングを制御することにより、フレーム間の位置ズレ
を無くした後に、フレーム間内挿処理を行っている。
一方、フィールド内内挿回路6は、第6図に示す従来
例と同じく動画系の処理をしている。
動画系の処理をされた前記フィールド内内挿回路6の
出力信号と、静止画系処理をされた前記垂直低域通過フ
ィルタ15の出力信号の2信号は、それぞれ混合回路16へ
供給され、混合処理されている。
混合回路16の出力信号は、走査線変換回路7へ供給さ
れている。
又、前記ディエンファシス回路4の出力信号とフレー
ムメモリ13の出力信号は、それぞれ動き検出回路17中の
減算器18へ供給されている。
動き検出回路17は、減算器18,低域通過フィルタ19及
び絶対値回路20により構成されており、以下その動作を
説明する。
減算器18は、フレーム間の差信号を取り出している。
このフレーム間の差信号は、低域通過フィルタ19へ供
給されている。
低域通過フィルタ19は、4MHz以下の周波数成分を通過
させる低域通過フィルタである。
即ち、第5図(B)より明らかな様に、折り返し成分
は4MHz以下には存在しないので、動き検出が折り返し成
分によって誤動作するのを、低域通過フィルタ19によっ
て防止できる。
前記低域通過フィルタ19の出力信号は、絶対値回路20
へ供給され、信号の絶対値が得られ、動き量が検出され
ている。
前記絶対値回路20の出力信号である動き量は、前記混
合回路16へ供給され、この動き量に応じて前記混合回路
16における前記2信号の混合割合を制御する様に動作し
ている。
即ち、動き量が所定レベル以下の場合には、動き量に
応じた混合となり、所定レベル以上の場合には、動画系
処理の信号のみが出力される様にしている。
以上で説明した動き検出は、1フレーム間の差分によ
る検出であるが、2フレーム間の差分によって検出する
ことも可能であり、公知の技術である。この場合、第7
図に示すように、2フレーム間のデータは同一位置の画
素関係(第7図で○印間又は●印間)になるため、折り
返し成分が発生しない。
このため、1フレーム間の差分の場合のような低域通
過フィルタは不必要となり、空間周波数で広帯域の検出
が可能である。しかし、時間方向の間隔が長くなるた
め、15Hz及びその近傍の周波数の動きに対しては、1フ
レーム間の差分による検出は可能であるが、2フレーム
間の差分では検出できない等の欠点も有している。
一方、1フレーム間の差分による検出では、低域通過
フィルタにより減衰する水平高域成分が検出できない欠
点がある。MUSEデコーダでは、両方の欠点を補うため
に、1フレーム間の差分による検出と2フレーム間の差
分による検出を併用している。
従って、動き検出回路17は、1フレーム間の差分によ
る検出,2フレーム間の差分による検出,両者の併用によ
る検出のいずれでも構成できる。
第2図は第1図における垂直低域通過フィルタの内部
構成を示す図、第3図は第2図の動作を説明するための
画素配列を示す図であり、併せて説明する。
第2図において、第1図のフレーム間内挿回路14の出
力信号である現ラインの信号l0は、入力端子21を介して
遅延器22へ供給されている。
遅延器22は、入力信号を562ラインだけ遅延して562ラ
イン前の信号l562が得られる。
この562ライン前の信号l562は、遅延器23へ供給され
ている。
遅延器23は、入力信号を1ラインだけ遅延して、l0
対して563ライン前の信号l563が得られる。
この信号l562とl563は、それぞれ加算器24へ供給され
て加算され、さらに1/2にされて出力されている。
この加算器24の出力信号と、現ラインの信号l0は、そ
れぞれ加算器25へ供給されて加算され、さらに1/2にさ
れて信号lとなり、出力端子26より出力されている。
よって、この信号lは、以下の様な式で表わされる。
l=l0/2+l562/4+l563/4 上式の如き処理を行うことにより、1125TV本近傍の垂
直周波数成分が除去され、垂直低域通過フィルタとして
動作することとなる。
又、第4図は第1図における動き検出回路の他の実施
例を示す図である。
第1図に示す動き検出回路17に比べて、更に高性能と
なり、検出ミスが軽減されるものであり、同一部分は同
一符号を付して示し、相違する部分のみの動作を説明す
る。
第4図において、絶対値回路20の出力信号である現ラ
インの動き量η0は、遅延器27へ供給されている。
遅延器27は、入力信号を562ラインだけ遅延して562ラ
イン前の動き量η562が得られる。
この562ライン前の動き量η562は、遅延器28へ供給さ
れている。
遅延器28は、入力信号を1ラインだけ遅延して、η0
に対して563ライン前の動き量η563が得られる。
これら3個の動き量η0,η562とη563は、それぞれ
最大値選択回路29へ供給されて、3個のうち最大の動き
量が選択されて、第1図における混合回路16へ出力され
ている。
第4図に示した動き検出回路の特徴は、第1図におけ
る静止画系処理での垂直低域通過フィルタ15がフィール
ド間の処理を行っているため、動き検出回路においても
従来のフレーム間の動き検出に加えてフィールド間の動
き検出も行う様にしたものである。
この結果、第1図に示す動き検出回路では、実際に動
いているにもかかわらず、動き検出をしないという検出
ミスが発生していたが、第4図に示す動き検出回路は、
この検出ミスが無くなる。
この正確な動き量に応じて、混合回路16における動画
系の処理をされた信号と、静止画系の処理をされた信号
の2信号の混合割合が正しく制御されることとなる。
又、第7図に示す本願の信号変換装置は、第8図で説
明した従来のMUSEデコーダに比べて、フィールド間内挿
処理を、簡単な垂直低域通過フィルタ15で代用してい
る。
さらに、サンプリング周波数を変換する必要が無く、
全て32.4MHzで処理でき、第8図のサンプリング周波数
変換回路32,35に相当する回路が必要が無い。
これらにより、従来のMUSEデコーダに比べて、回路構
成が非常に小さくて済み、コストが安くなり、しかも性
能面で、折り返し歪のない画像が得られる。
(発明の効果) 本発明の信号変換装置は以上のような構成からなるも
のであり、静止画部分の折り返し成分による妨害が除去
されて画質が良好となり、しかも、フィールド間内挿処
理を簡単な垂直低域通過フィルタ15で代用し、サンプリ
ング周波数変換回路を必要とせず、全て32.4MHzで処理
でき、回路構成が非常に小さくて済み、コストが安くな
る等実用上優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の信号変換装置の実施例を示すブロック
図、第2図は第1図における垂直低域通過フィルタの内
部構成を示す図、第3図は第2図の動作を説明するため
の画素配列を示す図、第4図は第1図における動き検出
回路の他の実施例を示す図、第5図はMUSE伝送方式の信
号の周波数スペクトラム特性を示す図、第6図は従来の
信号変換装置を示すブロック図、第7図は画素配列を示
す図、第8図は従来のMUSEデコーダの一部を示すブロッ
ク図である。 1,21…入力端子、2,10,19…低域通過フィルタ、3…AD
変換器、4…ディエンファシス回路、5…コントロール
信号分離回路、6…フィールド内内挿回路、7…走査線
変換回路、8…TCIデコード回路、9…DA変換器、11…
逆マトリックス回路、12,26…出力端子、13…フレーム
メモリ、14…フレーム間内挿処理回路、15…垂直低域通
過フィルタ、16…混合回路、17…動き検出回路、18…減
算器、20…絶対値回路、22,23,27,28…遅延器、24,25…
加算器、29…最大値選択回路、l,l0,l562,l563…信
号、η0,η562,η563…動き量。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高品位テレビジョン信号を帯域圧縮したMU
    SE信号を受信,復調して現行テレビジョン受像機で受信
    可能な信号に変換する信号変換装置において、前記MUSE
    信号をクロック信号により再サンプリングするAD変換器
    と、 前記AD変換器の出力信号をディエンファシス処理するデ
    ィエンファシス回路と、 前記ディエンファシス回路の出力信号を1フレーム又は
    2フレームだけ遅延させるフレームメモリと、 前記ディエンファシス回路の出力信号をフィールド内内
    挿して動画系処理をするフィールド内内挿回路と、 前記ディエンファシス回路の出力信号をフレーム間内挿
    して静止画系処理をするフレーム間内挿回路と、 前記フレーム間内挿回路の出力信号から1125TV本近傍の
    垂直周波数成分を除去する垂直低域通過フィルタと、 前記フィールド内内挿回路の出力信号及び垂直低域通過
    フィルタの出力信号の2信号を混合処理する混合回路
    と、 前記混合回路の出力信号である走査線1125本の信号を現
    行テレビジョン方式の走査線の信号に変換する走査線変
    換回路と、 前記ディエンファシス回路の出力信号と前記フレームメ
    モリの出力信号より1フレーム又は2フレーム間の差信
    号を得て、絶対値化することにより動き量を検出し、こ
    の動き量に応じて前記混合回路における前記2信号の混
    合割合を制御する動き検出回路とを有して構成したこと
    を特徴とする信号変換装置。
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