JP2579930B2

JP2579930B2 - 複合信号分離回路

Info

Publication number: JP2579930B2
Application number: JP62061951A
Authority: JP
Inventors: 通宮崎; 清幸川井
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPS63227294A; US4851904A; KR910004296B1; KR880012106A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は複合カラーテレビジョン信号から色信号と輝
度信号を分離する複合信号分離回路に関する。

（従来の技術）近年テレビジョン画像の画質向上のために、ディジタ
ル方式の信号処理が行なわれるようになっている。現行
の複合カラーテレビジョン信号では、輝度信号（以下Ｙ
信号と記す）と色信号（以下Ｃ信号と記す）が多重され
て送られてくるために、受信側ではこの２つの信号成分
を分離する回路を必要とする。最近では、この分離回路
として、水平解像度を劣化させることなく分離可能なく
し形フィルターが広く利用されているが、このフィルタ
ーでは、Ｃ信号の垂直方向の相関が低く、垂直方向の高
周波成分が存在すると、これがＹ信号にもれ込んで、ド
ット妨害という障害を生じる。

NTSC信号では、現在の信号に対して１フレーム前の信
号はＣ信号の位相が反転している。従って、現信号と１
フレーム前の信号の差をとれば、Ｃ信号が、また逆に和
をとれば、Ｙ信号が得られる。これは、画像の垂直方向
の相関に関係なく上記の妨害を生じることなく、Ｃ信
号、Ｙ信号を得られる。

しかし、この方法では、静止している画像部分につい
ては上記の２つの信号を完全に分離できるが、動いてい
る動画部分については不完全分離となる。

そこで、このような妨害を防ぐために、複数の分離手
段を持ち画像の動きを検出してこれによって適応的に分
離方法を静止画に適した方法と動画に適した方法に切換
える動き適応形のフィルタが開発されている。

第３図に従来の動き適応形分離フィルタの例を示す。
また、第２図（ａ）にはその具体回路例を、第２図
（ｂ），（ｃ）は動き検出器の特性例を示す。第３図と
第２図（ａ）は、対応する回路であるから、より具体的
な第２図（ａ）を説明する。

端子101にはビデオ信号VS1が入力され、このビデオ信
号VS1は、動画用Y/C分離器100、静止画用Y/C分離器200
及び動き検出器300に導入される。

静止画用Y/C分離器200では、フレームメモリ201、加
算器202、減算器203を用い、１フレーム前の画素との差
をとることによりＣ信号CS1を取出し、和をとることに
よりＹ信号YS1を取出している。第４図（ａ）は、静止
画時の周波数特性である。この特性図に示すように、静
止画時においてはＣ信号はＹ信号に対して時間軸周波数
（以下ｆ軸と記す）において高域に存在する。従って、
フレームメモリ201と加算器202は、ｆ軸上のローパスフ
ィルタ（第４図（ａ）のＡの領域）を構成し、フレーム
メモリ201と減算器203は、ｆ軸上のハイパスフィルタ
（第４図（ａ）のＢの領域）を構成していることにな
る。

一方、動画用Y/C分離器100では、1H（H:水平周期）メ
モリ102、103と、加算器104、減算器105を用いて第４図
（ｂ）に示すような周波数特性のフィルタ（いわゆる櫛
形フィルタ）を形成している。この分離器は、１ライン
毎にＣ信号の位相が反転していることを利用し、垂直方
向の画素の差をとることでＣ信号CM1を、また和をとる
ことでＹ信号YM1を得ることができる。特性図に示すよ
うに、動画時においてＣ信号は、Ｙ信号に対して垂直方
向周波数（以下ν軸と記す）において高域に存在する。
従って、ラインメモリ、つまり1Hメモリ102,103と加算
器104は、ν軸上のローパスフィルタ（第４図（ｂ）の
Ｄの領域）を形成し、1Hメモリ102,103と減算器105は、
ν軸上のハイパスフィルタ（第４図（ｂ）のＣの領域）
を構成していることになる。

次に動き検出器300について説明する。この動き検出
器300は、静止画用Y/C分離器200を含む。動き検出は、
複合テレビジョン信号の現在の画素の位置と全く同じ位
置の画素が次に映されるのは１フレーム後の画素である
ことに着目している。そして、この２つの画素間には、
1/30秒という時間差が存在する。従って、フレームメモ
リ201と減算器301とにより、フレーム間の画素の差分を
とることで、動きに関する情報MOを得ることができる。

しかし、前述したように、複合テレビジョン信号にお
いては、色信号の位相がフレーム毎に反転しているた
め、フレーム間差分を求めると、ｆ軸方向のハイパスフ
ィルタを構成することになり、第２図（ｂ）に示すよう
に、動き情報の他に大きなＣ信号を含むことになる。そ
こで、この色信号を除去するために水平方向、つまりμ
軸方向のローパスフィルタ302にＣ信号を通すことで、
正確な第１の動き情報M1を得ている。さらに、上記第１
の動き情報M1では、μ軸方向の高域の動き情報が除かれ
ており、特に色信号の動きは全く把握されていない。

そこで、複合テレビジョン信号では、現在の画素に対
して２フレーム前の画素では色信号の位相は同位相とな
り、かつその２画素の間には1/15秒という時間差が存在
することに着目する。この点を利用して、フレームメモ
リ303と減算器304を用いて、２フレーム間の画素の差を
求め、第２の動き情報M2を得ている。この後、第１、第
２の動き情報M1,M2をロジック回路305に入力し、適当な
ディジタル演算を施し、動き検出信号ｋ、１−ｋを得て
いる。

第２図（ｃ）は、ロジック回路305でのディジタル演
算の一例を示している。

上記動き検出信号k,k−１の大きさに応じて係数器21
4,215,217,218の利得を制御し加算器216からはＹ信号、
加算器219からはＣ信号を得ている。即ち、動画用Y/C分
離器100と静止画用Y/C分離器200とによって得られたＹ
信号YM1,YS1の混合比制御と、Ｃ信号CM1,CS1の混合比制
御を行なっている。

つまり、動き検出器300によって、静画であると判断
されたときは、第５図（ａ）に示すように、Ｙ信号もＣ
信号も静止しているためにｆ軸上の広がりは少なく、ｆ
軸上の高域まで存在しない。従って、第４図（ａ）に示
すような領域ＡとＢにより静止画用Y/C分離器200によっ
てＹ信号とＣ信号を分離できる。一方、動画であると判
断された場合には、第５図（ｂ）に示すように、上記と
は逆にＹ信号もＣ信号もｆ軸上の高域まで存在する。従
って、この信号に対して、第４図（ａ）に示す特性を持
つ静止画用Y/C分離器200による分離を施すと、第５図
（ｂ）のＦの領域のＣ信号がＹ信号側へ、またＥの領域
のＹ信号がＣ信号側へもれ込むことになり、画面上では
ぼけや残像を生じることになる。そこでこの場合は、第
４図（ｂ）に示す特性を有する動画用Y/C分離器100を用
いてＹ信号とＣ信号の分離を行なうようにしている。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の回路によると、第２図（ａ）で具体的
に示したように、動き検出情報を得るために、２フレー
ムという大容量のメモリを必要としている。このため
に、本システムを実現するには、非常に大きな費用がか
かるとともに、IC化するにしても困難となっている。

そこで本発明はフレームメモリの容量を低減すること
ができ、安価な費用で実現可能であり、かつ特性を低下
させることなく実現できる複合信号分離回路を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明では、ディジタルビデオ情報のライン間の相
関を利用して動画性輝度信号成分と動画性色信号成分と
を分離導出する動画用輝度・色成分分離手段と、前記デ
ィジタルビデオ情報のフレーム間の相関を利用して静画
性輝度信号成分と静画性色信号成分とを分離導出する静
画用輝度・色成分分離手段と、前記静画用輝度・色成分
分離手段に含まれるフレームメモリの入力側と出力側の
信号を用いて１フレーム間の差分を用いて、画像動きに
応じて変化する第１の動き検出信号を得る第１の動き検
出手段と、前記フレームメモリの出力を情報減衰器によ
りサブサンプリングして情報量を減衰させ、この減衰さ
せた情報をサブフレームメモリにより遅延させ、この遅
延させた情報と前記フレームメモリの入力側の情報とを
用いて２フレーム間の差分を得て、この差分情報から画
像動きに応じて変化する第２の動き検出信号を得る第２
の動き検出手段と、前記第１と第２の動き検出手段から
の第１、第２の動き検出信号を用いこの信号の双方の特
性を含む第３の動き検出信号を得る演算手段と、前記動
画性輝度信号成分と静画性輝度信号成分とを混合して導
出する手段であり、前記第３の動き検出信号により、前
記動画性輝度信号成分と静画性輝度信号成分との混合比
が制御される輝度信号混合手段と、前記動画性色信号成
分と静画性色信号成分とを混合して導出する手段であ
り、前記第３の動き検出信号により、前記動画性色信号
成分と静画性色信号成分とを混合する色信号混合手段と
を備えるものである。

（作用）上記の手段により、サブサンプリングした系路におい
ては、完全に１フレーム分の記憶容量を持つフレームメ
モリが不要となり、ハードウェアを大幅に低減させ、安
価でIC化に適した回路構成にすることができる。

（実施例）以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例であり、動き適応形
Y/C分離回路に用いた例を示している。先に説明した第
２図の回路と対応する部分には、同一符号を付してい
る。

静止画用Y/C分離器200では、フレームメモリ201、減
算器202、減算器203を用い、１フレーム前の画素との差
をとることによりＣ信号CS1を取出し、和をとることに
より、Ｙ信号YS1を取出している。第４図（ａ）は、そ
の周波数特性である。この特性図に示すように、静止画
時においてＣ信号はＹ信号に対して時間軸周波数（以下
ｆ軸と記す）において高域に存在する。従って、フレー
ムメモリ201と加算器202は、ｆ軸上のローパスフィルタ
（第４図（ａ）のＡの領域）を形成し、フレームメモリ
201と減算器203は、ｆ軸上のハイパスフィルタ（第４図
（ａ）のＢの領域）を構成していることになる。

一方、動画用Y/C分離器100では、1H（H:水平期間）メ
モリ102,103と、加算器104,減算器105を用いて、第４図
（ｂ）に示すような周波数特性のフィルタを形成してい
る。この分離器は、１ライン毎にＣ信号の位相が反転し
ていることを利用し、垂直方向の画素の差をとることで
Ｃ信号CM1を、また和をとることでＹ信号YM1を得ること
ができる。第４図（ｂ）の特性図に示すように、動画像
ではＣ信号は、Ｙ信号に対して垂直方向周波数（以下ν
軸と記す）において高域に存在する。従って、ラインメ
モリ、つまり1Hメモリ102,103と加算器104は、ν軸上の
ローパスフィルタ（第４図（ｂ）のＤの領域）を形成
し、1Hメモリ102,103と減算器105は、ν軸上のハイパス
フィルタ（第４図（ｂ）のＣの領域）を構成しているこ
とになる。

次に本発明の特徴部である動き検出器300について説
明する。

本発明の場合、フレームメモリ201の出力信号FD3は、
更に、情報減衰器403及び減算器401に入力される。

まず減算器401、ローパスフィルタ402の系路を説明す
る。減算器401は、１フレーム前の画素から、入力端子1
01の画素を減算し、動きに関する情報MO（第２図（ｂ）
参照）を得る。しかし、この場合のフレーム間差分出力
は、動き情報の他に大きなＣ信号を含むので、ローパス
フィルタ402においてＣ信号を除去し、第１の動き情報M
1を得ている。（第２図（ｂ）参照）。

次に、情報減衰器403、サブフレームメモリ404、情報
再現器405、減算器406の系路について説明する。

情報減衰器403は、具体的には、サブサンプル回路に
より構成され、フレームメモリ201の出力信号FD3をサブ
サンプルし、情報レベルの低い信号SD1を得、これをサ
ブフレームメモリ404に供給している。サブフレームメ
モリ404は、次段の情報再現器405の出力信号SD2が入力
信号に対して丁度１フレーム（VSD1に対して２フレー
ム）遅れた画素関係となるように遅延素子として動作す
る。そして出力信号FSDは、情報再現器405に入力され
る。情報再現器405は、補間フィルタにより構成されて
おり、情報減衰器403で減衰された情報を再現した信号S
D2を得る。

第１図（Ｃ）は、情報再現器405の例であり、信号FSD
を、単位遅延素子51、加算器52、セレクタ53に入力す
る。

加算器52には、単位遅延素子51の出力も供給されてお
り、その加算出力をセレクタ53を入力する。従ってセレ
クタ53は、信号FSDと加算器52の出力を交互に選択し、
補間された信号SD2を得ることができる。加算器52で
は、サブサンプルのときに失なわれたデータを、その前
後のデータの平均をとることで再現している。

このようにして得られた信号SD2と、端子101の信号VS
1とは、時間的には２フレームの差を有することにな
る。ここで、信号SD2とVS1の差分を減算器406で得るこ
とにより、２フレーム差による第２の動き情報M2を得る
ことができる。但し、この第２の動き情報は、M1には含
まれていないμ軸方向の高域成分の動き情報も含んでい
る。

なお、サブサンプル処理によって、第１図（ｂ）に示
すように、折り返し点がμ軸上で従来の1/2周波数に現
われて、この周波数以上の信号は折り返し成分となる。
しかし、この場合は、新しい折り返し点は、第１図
（ｂ）に示すように、μ軸上で変化するのみで、ν,f軸
上では変化しない。従って、２フレーム間の差分を得る
時は、ｆ軸上の演算を行なうことであるから、動き検出
のための情報には特に変化を与えることは少なく、正確
な動きの検出を得られる。

上記したように得られた第１の動き情報M1、第２の動
き情報M2は、ロジック回路407に入力され、ディジタル
演算される。ここで、得られた動き検出信号k,1−ｋ
は、それぞれ第２図（ａ）で説明したように、係数器21
4、215、217、218の利得制御情報として用いられる。こ
れによって、加算器216の出力端には、動き適応の輝度
信号が分離導出され、加算器219の出力端には動き適応
の色信号が分離導出される。

上記したように、この発明は、動き情報を特に第２の
動き情報M2を得るための信号処理系路に情報減衰器40
3、サブフレームメモリ404、情報再現器405を用いるこ
とにより、フレームメモリの容量を大幅に減らすことが
でき、またこれによって、Y/C分離の特性を変えること
はなく安価に実現できる。

第６図はこの発明の他の実施例を示している。第１図
の実施例に対応する箇所には、第１図と同じ符号を付し
ている。ここでは動き検出部のみを示し、他の部分は省
略している。まず、ビデオ信号VS1を端子101に入力す
る。ここではまず第１にフレームメモリ201、減算器40
1、ローパスフィルタ402によりμ軸方向の低域成分の動
きに関する情報M1が得られる。次にフレームメモリ201
の出力信号と入力のビデオ信号は、それぞれのサブサン
プル回路403と410でそれぞれサブサンプルされ、情報減
衰される。サブサンプル回路403の出力は次のサブフレ
ームメモリ404に入力される。このサブフレームメモリ4
04は第１図で説明したように、自らの出力信号と、サブ
サンプル回路410の出力信号とがちょうど２フレーム遅
れた画素関係となる様な遅延素子として動作する。そし
て、サブフレームメモリ404とサブサンプル回路410の出
力信号のフレーム間差を減算器411で演算し、この演算
結果を次の補間フィルタ412で先にサブサンプルした情
報を再現して、μ軸上の高域成分の動きに関する情報を
含んでいる、２フレーム間差の動き信号M2を得る。この
後上記信号M1、M2をもとに動き信号変換ロジック回路40
7で実際のミキサーに与える係数ｋと１−ｋを得るもの
である。

上記の実施例では先の実施例のようにｆ軸方向への折
り返しは生ぜず、また、現在の信号と２フレーム前の信
号には全く同じ条件で情報減衰を施しているので、サブ
フレームメモリ404とサブサンプル回路410の出力信号の
折り返しは同じ様に発生する。従ってこの２信号の差分
を減算器411で取ることによって完全な動きに関する情
報のみを取り出すことができる。

第７図は更に他の実施例を示す。ここでも第６図の場
合と同様にして動き検出部のみを示している。まず、ビ
デオ信号を端子101に入力する。ここではまず第１にフ
レームメモリ704、ローパスフィルタ705、ローパスフィ
ルタ706、減算器709によりμ軸方向の低減成分の動きに
関する情報m1Fを得る。次にフレームメモリ704とローパ
スフィルタ705との出力の差を減算器708で演算し、μ軸
方向の高域成分のみの信号を取り出す。同様にしてビデ
オ信号の方もローパスフィルタ706、減算器707によって
μ軸方向の高域成分のみの信号を取り出す。減算器707,
708で取り出されたμ軸方向高域成分の信号はそれぞれ
サブサンプル回路710,711にてサブサンプルされ、この
うちサブサンプル回路711の方の出力信号は、サブフレ
ームメモリ712に入力される。サブフレームメモリ712は
第６図のサブフレームメモリと同じく１フレームの遅延
素子として働く。従ってサブフレームメモリ712とサブ
サンプル回路710の出力信号の差を減算器713にて取り、
この結果を次段の補間フィルタ714で補間し、先にサブ
サンプルした情報を補なうことでμ軸上の高域成分のみ
の動きに関する情報、即ち２フレーム間差動き信号m2F
を得る。この後、上記信号m1F,m2Fをもとに動き信号変
換ロジック回路715で実際のミキサーに与える係数k,1−
ｋとを得るものである。

上記の実施例では先の実施例と同じく、ｆ軸上の折り
返しは生ぜず、また現在の信号と２フレーム前の信号に
は全く同じ条件で情報減衰しているので第７図の様に情
報減衰としてサブサンプルを用いたとすると、サブフレ
ームメモリ712とサブサンプル回路710の出力信号の折り
返しは同じ様に発生する。さらに減算器713の２つの入
力信号はローパスフィルタ705,706、減算器707,708によ
ってμ軸方向の高域成分のみの信号しか含まれていな
い。従って、第６図中信号M2はμ軸上低高域両方の動き
信号であったのに対し信号m2Fは完全にμ軸高域成分の
動き信号となる。

以上の様な構成とすることによってフレームメモリの
容量を減らし小さなコストにて複合信号分離回路を構成
することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、Y/C分離特性を劣化さ
せることなくフレームメモリの容量を大幅に低減するこ
とのできる動き検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例を示す回路図、第１
図（ｂ）は同図（ａ）の回路の動作を説明するのに示し
た周波数特性図、第１図（ｃ）は、同図（ａ）の情報再
現器の例を示す図、第２図（ａ）は従来の動き適応形Y/
C分離回路を示す回路図、第２図（ｂ）、第２図（ｃ）
はそれぞれ同図（ａ）の動作を説明するのに示した特性
図、第３図は第２図（ａ）の回路をブロック化して示す
図、第４図、第５図は動き適応形Y/C分離回路の動作を
説明するのに示した周波数特性図、第６図、第７図はそ
れぞれ本発明の他の実施例を示す回路図である。 100……動画用Y/C分離器、200……静止画用Y/C分離器、
300……動き検出器、401,406……加算器、402……ロー
パスフィルタ、403……情報減衰器、404……サブフレー
ムメモリ、405……情報再現器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタルビデオ情報のライン間の相関を
利用して動画性輝度信号成分と動画性色信号成分とを分
離導出する動画用輝度・色成分分離手段と、前記ディジタルビデオ情報のフレーム間の相関を利用し
て静画性輝度信号成分と静画性色信号成分とを分離導出
する静画用輝度・色成分分離手段と、前記静画用輝度・色成分分離手段に含まれるフレームメ
モリの入力側と出力側の信号を用いて１フレーム間の差
分を用いて、画像動きに応じて変化する第１の動き検出
信号を得る第１の動き検出手段と、前記フレームメモリの出力を情報減衰器によりサブサン
プリングして情報量を減衰させ、この減衰させた情報を
サブフレームメモリにより遅延させ、この遅延させた情
報と前記フレームメモリの入力側の情報とを用いて２フ
レーム間の差分を得て、この差分情報から画像動きに応
じて変化する第２の動き検出信号を得る第２の動き検出
手段と、前記第１と第２の動き検出手段からの第１、第２の動き
検出信号を用いこの信号の双方の特性を含む第３の動き
検出信号を得る演算手段と、前記動画性輝度信号成分と静画性輝度信号成分とを混合
して導出する手段であり、前記第３の動き検出信号によ
り、前記動画性輝度信号成分と静画性輝度信号成分との
混合比が制御される輝度信号混合手段と、前記動画性色信号成分と静画性色信号成分とを混合して
導出する手段であり、前記第３の動き検出信号により、
前記動画性色信号成分と静画性色信号成分とを混合する
色信号混合手段とを具備したことを特徴とする複合信号
分離回路。