JP2726052B2 - サブサンプル伝送画像信号復調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、いわゆるMUSE方式ハイビジョン信号などサ
ブサンプリングを施して帯域圧縮伝送した画像信号をサ
ブサンプリング周波数および画像の動きに応じ内挿補間
を施して復元するサブサンプル伝送画像信号復調装置に
関し、特に、１フレーム間差信号による画像動き検出を
省略し得るようにして構成を簡略化したものである。

（発明の概要） 本発明は、サブサンプリングにより帯域圧縮伝送した
画像信号をサブサンプリング周波数および画像の動きに
応じ内挿補間して復元するサブサンプル伝送画像信号復
調装置において、従来は、サブサンプリング周波数に応
じて発生する折り返し歪みが生ぜず、したがって、サブ
サンプリングを施す前の原画像情報を忠実に再現してい
る復調入力画像信号をそのまま復調出力画像信号のすげ
替え用として用いていた周波数領域と１フレーム間差信
号により画像動きを検出し得る周波数領域とが一致して
いないがために１フレーム間差信号と２フレーム間差信
号とを画像動き検出に併用していたのに対し、上述の両
周波数領域を一致させることにより、２フレーム間差信
号のみにより画像動きを検出し得るようにして、復調装
置の構成を簡略化したものである。

（従来の技術） 従来のこの種のサブサンプル伝送画像信号復調装置の
本発明に関連する要部を表わした第５図に示す概略構成
においては、入力画像信号を低減すげ替え回路１、静止
画系統２、動画系統３、２フレーム差検出回路４および
１フレーム差検出回路10に並列に供給し、静止画系統２
において入力画像信号を静止画信号としてサブサンプル
値を４フィールド周期に亘り内挿補間した画像信号と、
動画系統３において入力画像信号を動画像信号としてサ
ブサンプル値を１フィールド周期内で内挿補間した画像
信号とを混合回路５に導き、２フレーム差検出回路４に
より検出され、約4MHz以上の高域画像信号成分の動きに
対して有意となる２フレーム間差信号と１フレーム差検
出回路10により検出され、約4MHz以下の低域き画像信号
成分の動きに対して有意となる１フレーム間差信号とを
最大値選択回路11に導いていずれが最大値を有するかを
判別した結果に応じ混合回路５を制御して静止画系統２
と動画系統３との内挿補間出力画像信号を適切に混合
し、その混合出力を低域すげ替え回路１に導いて大きい
物体の画像の動きを表わす約2.5MHzまでの周波数領域の
低域画像信号成分を入力画像信号中の同一周波数領域の
低域画像信号成分と置換して垂直方向解像度を回復した
うえで、復調出力画像信号として取出すようにしてい
た。

（発明が解決しようとする課題） したがって、静止画・動画両系統の内挿補間出力画像
信号の適切な混合を制御する画像動き検出出力を得るた
めにほぼ同様の回路構成を有する２系統の動き検出回
路、すなわち、２フレーム差検出回路４と１フレーム差
検出回路10とを必要とし、回路装置の規模が大きくな
る、という問題があった。さらに、１フレーム差検出回
路10と２フレーム差検出回路４とは多数のパラメータを
用いて構成されているので調整に時間を要し、製品化し
た場合に製造コストが増大する、という問題があり、こ
れらの問題の解決がこの種の復調装置の課題であった。

（課題を解決するための手段） 本発明の目的は、上述した従来の課題を解決し、動き
検出系統の規模を縮小して回路装置の構成を簡略化し、
製造コストを低下させ得るようにしたサブサンプル伝送
画像信号復調装置を提供することにある。

すなわち、本発明サブサンプル伝送画像信号復調装置
は、画像信号の低域周波数領域を超えた周波数領域のみ
に折り返し歪が発生するような周波数のサブサンプリン
グにより画像情報を間引いて狭帯域化伝送した復調入力
画像信号に時間的および空間的に隣接するサンプル値に
より画像の動きに応じた内挿補間を施して前記画像信号
を復元する画像信号復調装置において、前記復調入力画
像信号を２フレーム間差信号により画像の動きを検出す
る画像動き検出回路と、当該検出回路の画像動き検出出
力に応じ、静止画としての内挿補間出力画像信号と動画
としての内挿補間出力画像信号とを混合する画像信号混
合回路と、当該混合回路の混合出力画像信号を、前記低
域周波数領域の上限周波数を遮断周波数とするカットオ
フ特性の急峻な高域通過フイルタを介し、当該低域周波
数領域の上限周波数を遮断周波数とするカットオフ特性
の急峻な低域通過フイルタを介した前記復調入力画像信
号に加算して復調出力画像信号とする低域すげ換え回路
とを備えたことを特徴とするものである。

（作 用） したがって、本発明サブサンプル伝送画像信号復調装
置は、回路装置の構成が著しく簡単になり、製造コスト
が格段に低廉化される。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説
明する。

例えば、いわゆるMUSE方式ハイビジョン画像信号のよ
うに、サブサンプリングにより画像情報を間引いて狭帯
域化し、帯域圧縮伝送する超広域画像信号を復元する復
調装置においては、間引き伝送した画像信号を時間的お
よび空間的に隣接するサンプル値に基づいて内挿補間す
るにあたって、画像の動きに応じて内挿補間に修正を加
える必要があり、そのために画像信号成分の画像動きに
よる時間的変化の有無によって画像動きの有無を検出
し、かかる画像動き検出の結果に応じて内挿補間の態様
を異ならせ、静止画としての内挿補間出力画像信号と動
画といての内挿補間出力画像信号とを適切に混合して混
合出力画像信号とするとともに、この混合出力画像信号
における約2.5MHzまでの周波数領域の低域画像信号成分
は復調入力画像信号の同じ周波数領域の低域成分により
そのまますげ替えて復調出力画像信号とすることによ
り、垂直方向解像度の低下を防ぎ、一方、画像動き検出
には低域画像信号の時間的変化に対して有意の１フレー
ム間差検出と高域画像信号の時間変化に対して有意の２
フレーム間差検出とを併用して画像動き検出の完璧を期
すために、従来はこの種サブサンプル伝送画像信号復調
装置を第５図に示したように構成していた。

しかして、例えば画像信号帯域21MHzのMUSE方式ハイ
ビジョン信号については、１フレーム間差による画像動
き検出において画像の動きに対し有意となるのは4MHzま
での低域画像信号成分であり、また、サブサンプル周波
数選定の態様に基づいてサブサンプリングに伴う折り返
し歪み成分が混入しないのも4MHzまでの低域画像信号帯
域である。

一方、上述したように、内挿補間の際に生ずる垂直方
向解像度低下を防ぐために復調入力画像信号の低域画像
信号成分をそのまま復調出力画像信号の低域画像信号成
分とする低域すげ替えは、原理的には第２図に示すよう
な概略構成により、MUSEデコーダ６の復調出力すなわち
混合回路５の混合出力画像信号から高域画像信号成分の
みを取出す高域通過フイルタ（HPF）７と復調入力画像
信号から低域画像信号成分のみを取出す低域通過フイル
タ（LPF）８との双方のカットオフ周波数を一致させて
双方のフイルタ出力を加算器９により合成する。しかし
て、従来のこの種の復調装置、例えば、MUSEデコーダに
おいては、フイルタ製作の容易さからカットオフ特性の
緩やかなLPF8のカットオフ周波数を2.5MHz程度に設定
し、信号帯域０〜2.5MHzの低域画像信号成分について上
述の低域すげ替えを行なっていた。

本発明は、サブサンプリング伝送画像信号復調装置に
おける上述した各種の周波数領域の関係に注目し、従来
は小型化が困難であったが、近来開発が進んで実用の域
に達しているカットオフ特性の急峻なフイルタを用い
て、上述した低域すげ替えを周波数帯域０〜4MHzの低域
画像信号成分について行なうようにしたものである。

すなわち、急峻なカットオフ特性を有するディジタル
フィルタは、従来は、コンピュータの上で、十分な演算
時間をかけて実現し得るものであって、回路部品の形で
リアルタイムに実現し得るものではなく、本来高速処理
を必要とする画像信号のリアルタイム処理には実用し得
ないものと考えられていた。特にサンプリング周波数の
高い高品位テレビジョン画像信号の急峻なカットオフ特
性のディジタルフィルタによるリアルタイム処理には、
ディジタルフィルタを周知のFIR（Finite Impulse Resp
onse）ディジタルフィルタ（電子情報通信学界から昭和
63年３月30日発行の電子情報通信ハンドブック第266頁
参照）で構成した場合、タップ数15程度のディジタルフ
ィルタを必要とし、従来は、かかるディジタルフィルタ
を実現するには40×30cm程度の基板上に150個程度のIC
を配置する必要があった。

ここで、ディジタルフィルタの設計について一般論を
述べるに、上記電子情報通信ハンドブックの第264頁乃
至第267頁にかけて記載されているように、ディジタル
信号に変換された映像信号を、例えば、非再帰形でイン
パルス応答が有限の時間長を有するFIR回路に通すこと
によって、アナログフィルタのインパルス応答に等価な
フィルタ特性を持たせることができる。FIRフィルタは
別名トランスバーサルフィルタ（例えば、上記ハンドブ
ック第264頁図２（ａ）の非再帰形回路）とも呼ばれ、
完全な直線位相特性を実現できるという特長を有してい
る。その具体的な設計法に関しては、a.窓設計法、b.周
波数サンプリング法、c.等リプル近似法があるが、いず
れもコンピュータを用いた数値計算によってタップ数や
各タップ出力毎の重み付け（係数）を定めることができ
る。さらに詳細には、例えば、a.の窓設計法について
は、伊達玄著の「ディジタル信号処理（上）」（コロナ
社より昭和60年７月15日初版第７刷発行）中、第237頁
から第249頁にかけて記載の「5.5FIRフィルタの窓を用
いる設計」を参照されたい。

しかし、カットオフ特性が急峻なタップ数の多いフィ
ルタは、使用部品の点数も多くなり、LSIとして超小型
化することは従来困難と考えられていたが、近年、ディ
ジタルフィルタの製造技術が急速に向上して状況が一変
し、昭和62年頃からはディジタルビデオ信号の高速処理
に適したディジタルフィルタ専用のLSIが出回り始め
た。半導体メーカ・ゾーラン社（米国）のDSP総合デー
タブック（日本語版）、およびゾーラン社の製品を扱う
インターニックス（株）が発行したINTERNIX NEWS LE
TTER（VoL.13 No.40 昭和63年１月）によると、例え
ば同社製のディジタルフィルタプロセッサ（DFP）ZR338
81（商品名）は、FIRディジタルフィルタの範ちゅうに
属し、単独のフィルタ（LS11個）はマルチプル・パスに
より20MHz以下のより広いフィルタ長をも処理でき、ま
たオーバフローが無いという保証のもとで1000タップ以
上のフィルタ長を処理できるものであると記載されてい
る（特に、DSP総合データブック中の記載）。また、同
等なDFPであるZR−33481（商品名）を、同プロセッサの
使用説明書（例えば、ゾーラン社のDFPの応用例中の32
タップで低域通過フィルタを構成した例など）にもとづ
いて本発明復調装置を構成する低域すげ替え回路１（第
１図参照）に組み込むことにより、所要のフィルタとし
ての上述した高品位テレビジョン画像信号の低域すげ替
えにおける各種の周波数領域を一致させるのに必要な15
タップ程度のディジタルフィルタは十分に実現すること
ができ、これを用いて本発明復調装置を完成させること
ができる。

したがって、かかるディジタルフィルタを用いて上述
した低域すげ替えを周波数帯域０〜4MHzの低域画像信号
成分について行なえば、上述した各種の周波数領域がす
べて互いに一致し、周波数帯域０〜4MHzの低域画像信号
成分には画像の動きに応じた内挿補間の信号処理は不要
となり、したがって、周波数帯域０〜４重の低域画像信
号成分について画像動きの有無を検出する１フレーム差
検出回路10は不要となり、従来のこの種の画像信号復調
装置の第５図に示した構成を第１図に示すように簡単化
することができる。

すなわち、第１図に示す構成のこの種の画像信号復調
装置におては、低域すげ替え回路１に用いるカットオフ
特性の緩やかなHPF7およびLPF8のカットオフ周波数を2.
5MHzとしていたがために低域すげ替えの周波数領域特性
が従来は第３図に示す程度にしかならず、低域すげ替え
が実質適には周波数領域０〜2.5MHzでしか行なわれてい
なかったのを、第４図に示すような低域すげ替え周波数
領域特性にまで、カットオフ特性の急峻なHPF7およびLP
F8のカットオフ周波数を4MHzとすることによって改良
し、１フレーム差検出回路10を除去してある。

なお、第４図に示す周波数領域特性（ａ）は理想的な
ものであり、実際には同図に示す特性（ｂ）の程度とな
るが、フイルタレスポンスが−3dBとなる周波数は図示
の4MHzから3.9MHz程度にまで低くし得ても、4MHzを超え
た周波数領域ではフイルタレスポンスを急激に低下させ
ておくことが必要である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、MU
SEデコーダなどのサブサンプル伝送画像信号復調装置に
おいて構成が最も複雑であって調整が困難な画像動き検
出手段の構成の規模を従来に比して半減させることがで
き、この種の画像信号復調装置全体の構成を簡単化し、
製作コストの低廉化による経済性の向上を図るとができ
る、という格別の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明画像信号復調装置の概略構成の例を示す
ブロック線図、 第２図は同じくその画像信号復調装置の概略構成におけ
る低域すげ替え回路の概略構成を示すブロック線図、 第３図は同じくその低域すげ替え回路の従来のすげ替え
領域周波数特性を示す特性曲線図、 第４図は同じくその低域すげ替え回路の本発明による理
想的および実際のすげ替え領域周波数特性をそれぞれ示
す特性曲線図、 第５図は従来の画像信号復調装置の構成を示すブロック
線図である。 １……低域すげ替え回路 ２……静止画系統 ３……動画系統 ４……２フレーム差検出回路 ５……混合回路 ６……MUSEデコーダ ７……HPF ８……LPF ９……加算器 10……１フレーム差検出回路 11……最大値選択回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号の低域周波数領域を超えた周波数
   領域のみに折り返し歪が発生するような周波数のサブサ
   ンプリングにより画像情報を間引いて狭帯域化伝送した
   復調入力画像信号に時間的および空間的に隣接するサン
   プル値により画像の動きに応じた内挿補間を施して前記
   画像信号を復元する画像信号復調装置において、前記復
   調入力画像信号の２フレーム間差信号により画像の動き
   を検出する画像動き検出回路と、当該検出回路の画像動
   き検出出力に応じ、静止画としての内挿補間出力画像信
   号と動画としての内挿補間出力画像信号とを混合する画
   像信号混合回路と、当該混合回路の混合出力画像信号
   を、前記低域周波数領域の上限周波数を遮断周波数とす
   るカットオフ特性の急峻な高域通過フイルタを介し、当
   該低域周波数領域の上限周波数を遮断周波数とするカッ
   トオフ特性の急峻な低域通過フイルタを介した前記復調
   入力画像信号に加算して復調出力画像信号とする低域す
   げ換え回路とを備えたことを特徴とするサブサンプル伝
   送画像信号復調装置。