JPH05244569A - レターボックス方式テレビジョン信号生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＨＤＴＶ方式の画像信号をもとにレターボック
ス方式のテレビジョン信号を簡単な信号処理によって低
コストで生成する装置を提供する。 【構成】ＨＤＴＶ方式の画像信号のうち有効画素走査線
数１０８０本の走査線の信号系列を３：１の間引き操作
による走査線数変換処理を行なって有効画素走査線数３
６０本の信号系列を生成し、これをレターボックス方式
のメイン部領域に用いて、テレビジョン信号を構成す
る。 【効果】画質劣化の少ない簡単な信号処理で高画質化，
高精細化に適したレターボックス方式のテレビジョン信
号を低コストの装置によって生成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は現行テレビ方式との両立
性を保存して画面のワイド化を図るレターボックス方式
テレビジョン信号の生成装置に係り、特にＨＤＴＶのワ
イドアスペクト比の画像信号を信号源とするレターボッ
クス方式のテレビジョン信号の生成に好適な生成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現行テレビ方式との両立性を保ちながら
画面のワイド化を図る方式の一つとしてレターボックス
方式がある。この方式では、現行テレビ方式（アスペク
ト比４：３）の画面の上部および下部をカットし、画面
の中央部にアスペクト比１６：９のワイド画像を配置し
た形態でテレビジョン信号を構成する。

【０００３】この方式に用いるアスペクト比１６：９の
ワイド画像には、現行テレビ方式（走査線数５２５本，
インタレース走査，アスペクト比４：３），順次走査方
式（走査線数５２５本，順次走査，アスペクト比４：３
又は１６：９），ＨＤＴＶ方式（走査線数１１２５本，
インタレース走査，アスペクト比１６：９）など、様々
な撮像形態によって得られた画像を信号源として使用す
ることが考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、ＨＤＴＶ方式の
画像を信号源とするレターボックス方式のテレビジョン
信号の生成では、まず、走査線数１１２５本，３０フレ
ーム／秒，インタレース走査の信号系列を、走査変換処
理によって、走査線数５２５本，６０フレーム／秒，順
次走査の信号系列に変換する。そして、この信号系列に
対して走査線数変換処理（有効画素走査線数４８０本か
ら３６０本への変換）、および走査線間引き処理による
順次〜インタレース走査への変換を行なって、画面の中
央部に配置するワイド画面に対応した信号系列を生成す
る。このため、複雑な信号処理を何度も行なう必要があ
り、信号処理に起因した画質劣化をさけるためには高い
演算精度の処理が要求される。したがって、装置が複雑
かつ大規模になり、コストも極めて高価格になるといっ
た問題がある。

【０００５】本発明の目的は、ＨＤＴＶ方式の画像を信
号源とするレターボックス方式のテレビジョン信号を簡
単な信号処理によって生成し、極めて低コストで実現で
きる装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、走査線数１１２５本，３０フレーム／
秒，インタレース走査のＨＤＴＶ方式の信号系列に対し
て、走査線数変換処理を行なって走査線数３６０本，３
０フレーム／秒，インタレース走査の信号系列に変換
し、画面の中央部に配置するワイド画面に対応した信号
の生成を行なう。

【０００７】また、本発明では、フィールドラインペア
の信号多重，画面中央部のテレビジョン信号の周波数帯
域の隙間や画面の上下部への高精細信号の重畳によっ
て、高画質化，高精細化を実現する。

【０００８】

【作用】本発明では、ＨＤＴＶ方式の信号系列に対して
走査線の３：１の間引き操作による走査線数変換処理
で、画面中央部に配置する有効画素走査線３６０本のワ
イド画像に対応した信号系列を生成する。図２，３にこ
の走査線数変換処理の概要を示す。

【０００９】ＨＤＴＶ方式の撮像系より得られる走査線
数１１２５本の信号系列において、図２に示す様に本発
明ではこのうちの１０８０本の走査線の信号を有効画素
走査線の信号とみなす。そして、この有効画素走査線の
信号系列に対して走査線数の３：１の間引き操作による
走査線数変換処理を行なって、レターボックス方式の画
面中央部のメイン部領域に配置する有効画素走査線数３
６０本(１０８０／３)のワイド画像に対応する信号系列
を生成する。

【００１０】走査線数変換処理の概念を図３に示す。ま
ず、ＨＤＴＶ方式の第１フィールドの信号系列に対して
は、３本の走査線ａ，ｂ，ｃをもとに１本の走査線の信
号を生成する３：１の走査線間引き操作を行ない、メイ
ン部領域の第１フィールドに対応する信号系列を生成す
る。一方、ＨＤＴＶ方式の第２フィールドの信号系列に
対しては、３本の走査線イ，ロ，ハをもとに１本の走査
線の信号を生成する操作を行なって、メイン部領域の第
２フィールドに対応する信号系列を生成する。そして、
同図からも明らかな様に、インタレースの関係を満足し
たメイン部領域の信号系列を生成する。

【００１１】以上、本発明によれば極めて簡単な走査線
数変換処理によって、レターボックス方式のメイン部領
域の信号系列の生成が可能になり、低コストでテレビジ
ョン信号の生成装置が実現できる。

【００１２】また、本発明ではフィールドラインペアの
信号成分による色信号成分および高精細信号の多重でテ
レビジョン信号を構成する。このため、受像機側ではこ
れらの多重信号を完全に分離抽出することが可能にな
り、再生画像の高画質化，高精細化を実現することがで
きる。

【００１３】

【実施例】本発明における一実施例の基本ブロック構成
を図１により説明する。ＨＤＴＶ撮像系１より得られる
アスペクト比１６：９，走査線数１１２５本，３０フレ
ーム／秒，インタレース走査の画像信号系列ＶＨＤ（例
えば３原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号あるいは輝度，色差Ｃｗ，Ｃ
Ｎ信号など）はＡ／Ｄ変換器２で標本化操作を行なって
ディジタルの信号系列に変換する。

【００１４】走査線数変換回路３では、図２，３に示し
た様に、１０８０本の有効画素走査線の信号系列に対し
て、３：１の走査線間引き操作を行ない、有効画素走査
線数３６０本，３０フレーム／秒，インタレース走査の
形態の信号系列ＶＮを生成する。

【００１５】エンコード回路４では、テレビジョン信号
の構成に必要な所定の信号処理、例えば、輝度，色差
Ｉ，Ｑ信号への変換，周波数帯域制限，色副搬送波ｆｓ
ｃの直交振幅変調による色信号Ｃの生成ならびに多重，
同期信号の付加などを行なう。そして、Ｄ／Ａ変換器５
でアナログ信号に変換して所望のレターボックス方式の
テレビジョン信号Ｖｓを生成する。

【００１６】次に、本実施例における各ブロック部の構
成を実施例によって詳述する。なお、以下の実施例では
信号系列ＶＨＤは３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの場合を例に説明す
る。

【００１７】図４は、走査線数変換回路３の一実施例で
ある。入力信号Ｒ（Ｇ，Ｂ）、および１Ｈ遅延回路６に
より１ライン期間相当遅延させた信号に対して、係数加
重回路７では係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃を加重し、これらを加
算回路８で加算して信号Ｓ₄を生成する。

【００１８】この係数加重回路の一特性例を図５に示
す。同図（ａ）は走査線数変換処理に起因する折り返し
歪の低域を図るために垂直方向にＬＰＦ特性をもたせた
場合、同図（ｂ）は単純な３：１の走査線間引き操作の
場合を示す。ハードウェアとしては（ｂ）が単純である
が、視覚特性との整合性からは（ａ）の特性が望まし
い。

【００１９】メモリ回路９では、図６に示す様なＷＴ
（書き込み）動作，ＲＤ（読み出し）動作を行ない、
３：１の走査線間引き操作による走査線数変換の処理を
実現する。すなわち、メモリ回路９には信号Ｓ₄ の３ラ
イン周期毎のＬｉ＋₁，Ｌｉ＋₄，Ｌｉ＋₇，… の走査線
の信号成分（図３に示したレターボックス方式のメイン
部信号に対応）が書き込まれる。一方、メモリ回路９か
らは、レターボックス方式のメイン部領域に対応した期
間でＲＤ動作を連続して行ない、Ｌｉ＋₁，Ｌｉ＋₄，Ｌ
ｉ＋₇，… の走査線の信号成分を信号Ｓ₅ として出力す
る。なお、メモリ回路９の動作に必要な各種信号はメモ
リ制御回路１０で生成する。

【００２０】マスキング処理回路１１では、レターボッ
クス方式の上下マスク部領域の走査線に対しては特定
（例えば黒，灰色など）の成分のマスキング信号ＭＳＫ
で信号を置き換える操作を行ない、レターボックス方式
に対応した信号系列ＲＮ(ＧＮ,ＢＮ）を生成する。

【００２１】つぎに、エンコード回路４の一実施例の基
本構成を図７に示す。

【００２２】ＹＩＱ変換回路１２では、所定のマトリク
ス演算操作によって、信号系列ＶＮを現行テレビ方式の
輝度，色差Ｉ，Ｑ信号に相当するＹｗ，Ｉｗ，Ｑｗ信号
に変換する。

【００２３】前処理回路１３では、後述する各種信号に
対応した信号処理、およびフィルタによる周波数帯域制
限などの処理を行ない、輝度信号Ｙ，色差信号Ｉ，Ｑを
生成する。

【００２４】色変調回路１４では、現行テレビ方式（Ｎ
ＴＳＣ方式）と同様、色差Ｉ，Ｑ信号を色副搬送波ｆｓ
ｃで直交振幅変調し、色信号Ｃを生成する。そして、加
算回路１５では輝度信号に色信号Ｃを加算して、現行テ
レビ方式と同様なコンポジット形態の信号を生成する。

【００２５】プロセス回路１６では、水平，垂直ブラン
キング期間のブランキング処理，同期信号，バースト信
号の付加，アパーチャ補正などの操作を行ない、所望の
テレビジョン信号を生成する。

【００２６】つぎに、各種信号と前処理回路１３におけ
る信号処理との関係を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】ＥＤ１は、高画質化，高精細化のための信
号処理は行なわず、現行テレビ方式と同様な形態でテレ
ビジョン信号を構成する。

【００２９】ＥＤ２は、フィールドラインペアの信号多
重でテレビジョン信号を構成し、受像機側での漏話のな
い多重信号の完全な分離を実現して高画質化を図るもの
である。また、ＥＤ３は、さらに水平高域成分を高精細
信号として多重した形態でテレビジョン信号を構成し、
高精細化も併せて実現するものである。

【００３０】以下、これらの信号に対する前処理回路１
３の構成を説明する。はじめに、ＥＤ１に対応する一実
施例を図８に示す。また、この信号の１次元信号スペク
トルを図９に示す。

【００３１】信号Ｙｗは、カットオフ周波数ｆｃが４.
２ＭＨｚ のローパスフィルタ特性のＬＰＦ回路１７で
帯域制限を行ない、輝度信号Ｙを生成する。

【００３２】信号Ｉｗはｆｃが１.５ＭＨｚ のローパス
フィルタ特性のＬＰＦ回路１８による帯域制限を行な
い、色差信号Ｉを生成する。

【００３３】一方、ＬＰＦ回路１９はｆｃが０.５ＭＨ
ｚ の特性で信号Ｑｗの帯域制限を行ない、色差信号Ｑ
を生成する。

【００３４】つぎに、ＥＤ２に対応した一実施例を図１
０、この１次元信号スペクトルを図１１に示す。この信
号では、輝度中域成分Ｙｍ（２ＭＨｚ以上），色差Ｉ，
Ｑ信号の成分を以下に述べる１フレームを周期とするフ
ィールドラインペアの形体で構成する。

【００３５】信号Ｙｗの一方、およびＩｗ，Ｑｗはフィ
ールドラインペア生成回路２０に入力する。この回路で
は図１２に示す様に、第１フィールドの走査線ａ
（ｂ）、および２６３ライン期間離れた第２フィールド
の走査線ｃ（ｄ）とでフィールドラインペアを形成し、
これらの走査線に対しては同一の信号成分を割り当て
る。なお、このフィールドラインペアは各フレーム毎、
すなわち１フレームを周期として形成する。

【００３６】この回路の一構成例を図１３に示す。この
例ではフィールドラインペアを形成する走査線に対し
て、これらの走査線の信号の平均値が信号成分として割
り当てられる。

【００３７】信号Ｓ₆ 、および２６３ライン遅延回路２
５で２６３ライン期間遅延させた信号Ｓ₆Ｄ(図１２に示
す走査線ａ，ｃの信号に相当）は、平均回路２６で両者
の信号の平均値を信号Ｓ₇ として出力する。スイッチ回
路２７では、フィールド周期毎に選択信号ＳＬによって
Ｓ₇ 、および２６３ライン遅延回路２５の信号Ｓ₇Ｄを
交互に選択して信号Ｓ₈ を出力する。そして、フィール
ドラインペアを形成する走査線に対しては同一成分とし
て両者の走査線の信号の平均値の割り当てが行なわれ
る。

【００３８】フィールドラインペア生成回路２０の出力
信号は、ＬＰＦ回路１８，１９、およびＢＰＦ回路２１
でそれぞれ所定の帯域制限を行ない、フィールドライン
ペアの形体の輝度中域成分Ｙｍ，色差Ｉ，Ｑ信号を生成
する。

【００３９】一方、遅延回路２２によってフィールドラ
インペアの処理に伴う時間遅延を調整した信号はＬＰＦ
回路２３で２ＭＨｚ以下の成分を輝度低域成分ＹＬとし
て抽出する。そして、加算回路２４で信号Ｙｍと加算し
て輝度信号Ｙを生成する。

【００４０】つぎに、ＥＤ３に対応した前処理回路の一
実施例を図１４、この信号の１次元信号スペクトルを図
１５に示す。この例では、輝度高域成分Ｙｈ(４.２ＭＨ
ｚ以上）を周波数シフトの操作により２〜４ＭＨｚ帯に
シフトし、高精細信号ＹＨ′として多重する場合を示
す。また、輝度中域成分Ｙｍは１フレームを周期とする
フィールドラインペア，色差Ｉ，Ｑ信号および高精細信
号は２フレームを周期とするフィールドラインペアの形
体でテレビジョン信号を構成する。

【００４１】１フレームを周期とするフィールドライン
ペアは図１２に示したものと同様に構成する。一方、２
フレームを周期とするフィールドラインペアは図１６に
示す形体によって構成する。すなわち、２フレームにわ
たる第１フィールドの走査線ａ（ｂ），第２フィールド
の走査線ｃ（ｄ）でフィールドラインペアを形成し、こ
れらの走査線の信号の平均値を同一成分として割り当て
る。

【００４２】フィールドラインペア生成回路２０，２８
ではそれぞれ１フレーム周期，２フレーム周期に対応し
たフィールドラインペアの信号成分を生成する。そし
て、ＬＲＦ回路１８，１９、ＢＰＦ回路２１で所定の周
波数帯域制限を行ない、色差Ｉ，Ｑ信号，輝度中域成分
Ｙｍを生成する。

【００４３】一方、ＨＰＦ回路２９により４.２ＭＨｚ
以上の成分を抽出した輝度高域成分Ｙｈは、周波数シフ
ト回路３０で副搬送波Ｍｏ（１６／７ｆｓｃ）による搬
送波抑圧振幅変調の操作を行ない、その下側帯波成分を
抽出して２〜４ＭＨｚ帯にシフトした高精細信号ＹＨ′
を生成する。この際、副搬送波Ｍｏの位相をライン周期
毎，フィールド周期毎に制御することによって種々の形
態で高精細信号が生成できる。その一例を図１７に示
す。同図（ａ）は色信号と共役な関係にある垂直・時間
周波数領域の第１，第３象限のFukinuki Hole に配置す
る場合の位相特性である。また、同図（ｂ）はフィール
ドオフセット操作によって、垂直周波数軸上の高周波数
領域に配置する場合の例である。

【００４４】遅延回路３１では、フィールドラインペア
生成の処理に伴う時間遅延の遅延調整を行ない、ＬＰＦ
回路２３で２ＭＨｚ以下の成分を輝度低域成分ＹＬとし
て抽出する。そして加算回路３２で、Ｙｍ，ＹＨ′と加
算して、輝度信号Ｙを生成する。なお、これ以外の形態
によっても高画質化，高精細化を実現することが可能で
ある。この一例として、上下マスク部領域も利用した場
合の前処理回路１３の一実施例を図１８に示す。本実施
例では、レターボックス方式のメイン部領域をＥＤ２の
形態，上下マスク部領域に高精細信号を補助信号ＨＳと
して重畳する形態でテレビジョン信号を構成することに
よって、高画質化，高精細化を図る。また、高精細信号
は輝度信号の水平高域成分を使用する。

【００４５】ＨＰＦ回路２９により抽出した輝度高域成
分Ｙｈは、時間軸変換回路３３に入力され、時間軸の変
換操作によって上下マスク部領域に対応した位置に時間
軸変換させた信号Ｙｈｓを生成する。

【００４６】変調回路３４では振幅変調による周波数シ
フト操作，時間軸圧縮の操作などにより、現行テレビ方
式の周波数帯域内の補助信号ＨＳを生成する。そして、
加算回路３５でＹＬ，Ｙｍ信号と加算して、輝度信号Ｙ
を生成する。

【００４７】なお、メイン部領域におけるＥＤ２に対応
した前処理は図１０と同様な構成で実現できる。

【００４８】図１９に、この実施例で実現できる補助信
号ＨＳの一特性例を示す。

【００４９】同図（ａ）は水平輝度高域の成分を主体と
する補助信号ＨＳの場合で、水平周波数が４.２〜８Ｍ
Ｈｚ の輝度高域成分（但し、垂直周波数νは現行テレ
ビ方式の１／３の特性に制限）を周波数シフト操作によ
って０〜４ＭＨｚ帯にシフトし、上下マスク部領域に多
重するものである。

【００５０】同図（ｂ）は水平，垂直高域成分を主体と
する補助信号ＨＳの例で、水平周波数４.２〜５.６ＭＨ
ｚの輝度高域成分（但し、垂直周波数νは現行テレビ方
式と同じでν₁ ＝５２５／２ｃｈｐ）を周波数シフトお
よび時間軸１／３圧縮の操作によって、上下マスク部領
域に多重するものである。

【００５１】なお、本実施例では、図１９に示した特性
の補助信号の他にも、様々な特性の有意情報（例えば水
平色差高域成分，垂直色差高域成分など）を補助信号と
して使用することができる。また、メイン部領域の信号
は、ＥＤ１，ＥＤ３で構成することも可能である。

【００５２】以上の実施例では、ＨＤＴＶ撮像系の画像
信号系列ＶＨＤが３原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を例に説明した
が、画像信号系列ＶＨＤが輝度，色差Ｃｗ，ＣＮ信号な
どの場合にも同様な構成で実現可能である。

【００５３】また、信号処理は全てディジタルの場合を
例にとって説明したが、ディジタルとアナログの混在し
た信号処理によっても実現できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、ＨＤＴＶ方式撮像系よ
り得られる画像信号系列をもとに、簡単な信号処理によ
って高画質化，高精細化を実現するレターボックス方式
のテレビジョン信号の生成が可能なため、その生成装置
を極めて低コストで提供することができる。

【００５５】なお、実施例の説明においてＥＤ３の信号
に対しては輝度高域成分を高精細信号として多重する例
を示したが、必ずしもこれに限定されることはなく、例
えば、色差信号高域成分などを高精細信号として多重す
ることなどが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本ブロック構成による一実施例の説
明図。

【図２】本発明によるレターボックス方式テレビジョン
信号生成の説明図。

【図３】３：１走査線間引き操作による走査線数変換の
説明図。

【図４】走査線数変換回路の一実施例のブロック図。

【図５】これに使用する係数加重回路の一特性例図。

【図６】このメモリ回路の動作説明図。

【図７】エンコード回路のブロック図。

【図８】ＥＤ１に対する前処理部の一実施例の説明図。

【図９】その１次元信号スペクトル図。

【図１０】ＥＤ２に対する前処理部の一実施例のブロッ
ク図。

【図１１】その１次元信号スペクトル図。

【図１２】フィールドラインペアの一構成の説明図。

【図１３】フィールドラインペア生成回路の一実施例の
ブロック図。

【図１４】ＥＤ３に対する前処理部の一実施例のブロッ
ク図。

【図１５】その１次元信号スペクトル図。

【図１６】そのフィールドラインペアの説明図。

【図１７】副搬送波Ｍｏの位相特性図。

【図１８】本発明の他の一実施例の前処理部のブロック
図。

【図１９】これに使用する補助信号の一特性図。

【符号の説明】 １…ＨＤＴＶ撮像系、２…Ａ／Ｄ変換器、３…走査線数
変換回路、４…エンコード回路、５…Ｄ／Ａ変換器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＨＤＴＶ撮像系より得られるアスペクト比
   １６：９，走査線数１１２５本，インタレース走査の信
   号系列において、有効画素走査線数１０８０本を３：１
   の走査線間引き操作による走査線数変換処理により有効
   画素走査線数３６０本，インタレース走査の信号系列を
   生成し、この信号系列によってレターボックス方式のメ
   イン部領域のテレビジョン信号を構成することを特徴と
   するレターボックス方式テレビジョン信号生成装置。
2. 【請求項２】請求項１において、レターボックス方式の
   メイン部領域のテレビジョン信号においては、輝度中域
   成分Ｙｍ，色信号Ｃの信号成分がフィールドラインペア
   の形態で構成してなるレターボックス方式テレビジョン
   信号生成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、水平高域の輝
   度信号成分もしくは色差信号成分を現行テレビ方式の周
   波数帯域内にフィールドオフセット多重、あるいはフキ
   ヌキホール(Fukinuki Hole）多重の手法によって高精細
   信号として周波数多重するレターボックス方式テレビジ
   ョン信号生成装置。
4. 【請求項４】請求項１または２において、水平高域の輝
   度信号成分もしくは色差信号成分を周波数シフト操作，
   時間軸圧縮操作により現行テレビ方式の周波数帯域内の
   補助信号として生成し、レターボックス方式の上下マス
   ク部領域に多重するレターボックス方式テレビジョン信
   号生成装置。