JPH0740733B2

JPH0740733B2 - 信号変換装置

Info

Publication number: JPH0740733B2
Application number: JP60046563A
Authority: JP
Inventors: 宣文中垣; 敏則村田; 俊之栗田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS61206385A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、カラーテレビジョン信号の高画質化信号変換
に係り、特にデジタルテレビジョン受信機に用いて好適
な信号変換装置に関する。

〔発明の背景〕

近年、テレビジョン受像機はその開発が進み、高画質は
映像を再生し得るようになってきた。そして、技術はま
すます進歩し、現在のテレビジョン受像機のビデオ信号
回路をデジタル回路に置き換える研究が進み、それが実
現されてきている。これに伴い、現行方式のテレビジョ
ン信号をより高画質に処理する技術が各種考案されてい
る。現行方式のテレビジョン信号の画質劣化は一般にイ
ンタレース走査に起因する所が大きく、（１）横縞の境界付近でラインフリッカが発生する。

（２）１フィールド当りの走査線数が262.5本と少な
いため、大画質になる程走査線構造が目立ち細部まで見
ることができない。

（３）現状の方式は、くし形フィルタの導入等により
水平解像度は向上しているにもかかわらず、垂直解像度
はなんら向上していないので、水平方向及び垂直方向を
合わせた全体的な解像度が向上していない。

などの問題がある。

そこで、以上の様な問題を解決し画質を向上させるため
には、ラインメモリを用いてライン補間して走査線数を
２倍にすることにより、現行の2:1インタレース方式の
テレビジョン信号を1:1ノンインタレース方式のテレビ
ジョン信号に変換するようにすることが最も効果的であ
る。ここではその様な変換動作を行う信号変換装置を走
査線変換回路と称している。又、走査線変換回路におけ
る前述のライン補間の方式としては、下記に示す繰返し
補間と平均補間の２つの方式があり、平均補間方式の公
知例としては例えば特開昭58−79378号公報が挙げられ
る。

では、従来における走査線変換回路について説明する。

第２図は従来の走査線変換回路を示すブロック図であ
る。

第２図において、101は入力端子、102はスイッチ
（S₁）、103,104,105はそれぞれ1Hのラインメモリ、106
なスイッチ（S₂）、107は加算器、108は1/2減衰器、109
はスイッチ（S₃）、110は出力端子、111はラインメモリ
制御回路、112,113,114はそれぞれR/W制御信号、であ
る。

次に、第２図の動作について説明する。

第３図は第２図の動作を説明するためのタイミング図で
ある。

第２図に示す入力端子101には、受信したNTSCテレビジ
ョン信号からY/C分離によって分離された輝度（Ｙ）信
号が入力されている。尚、Y/C分離によって分離された
色（Ｃ）信号は、色差信号の形で別の同様の走査線変換
回路に入力され、同様の動作が行われるものとする。さ
て、第２図に示すラインメモリ103,104,105をそれぞれ
A,B,Cとすると、各メモリの動作は第３図に示すタイミ
ングで行われる。即ち、例えば、Ａラインメモリ103が
書き込み期間（Ｗ）の時、他のＢラインメモリ104,Cラ
インメモリ105は読み出し期間（Ｒ）となる。尚、各ラ
インメモリからの読み出しは、書き込み時の２倍の速さ
で行なわれるため、図のように1H期間に２度読み出され
る。この様な各ラインメモリのR/Wの制御は、ラインメ
モリ制御回路111から出力されたR/W制御信号112,113,11
4によってそれぞれ行なわれる。

そこで、まず、輝度信号が入力端子101に入力される
と、スイッチ（S₁）102は1H周期毎に３つのラインメモ
リ103,104,105に接続され、入力された輝度信号は書き
込み期間（Ｗ）のラインメモリに次々と書き込まれる。
各ラインメモリにおいて、書き込みが終ると読み出し期
間（Ｒ）に移り、1/2H周期毎に４回繰返し読み出され
る。読み出された信号は、スイッチ（S₂）106に入力さ
れ、ラインメモリ制御回路111からの切換信号115によ
り、第３図116,117に示すようなタイミングで各ライン
メモリからのデータが出力される。スイッチ（S₂）から
の出力116と117は加算器107と1/2減衰器108とにより、
平均されてスイッチ（S₃）109に入力される。スイッチ
（S₃）109は、1/2H周期毎に切換わり、出力端子110には
第３図に示すように元の信号と平均された補間信号とが
交互に出力されて、２倍の速さに変換された信号が得ら
れる。また、スイッチ（S₃）109を上側に固定すること
により、出力端子110には第３図の116の信号列が出力さ
れる為、走査線の２度繰返しによって補間された信号も
得ることが可能である。

従って、この様な出力端子110から出力された輝度信号
と、同様にして出力された色差信号とを用いて画面を構
成した場合、ノンインタレース走査にて映像を得ること
ができる。

ところで、ライン補間を行った場合、補間を行う前のNT
SCテレビジョン信号がイタレース走査方式の信号である
為、ライン補間を行った画面上の或る一本の走査線の位
置に注目して見てみると、その位置では、元のままの走
査線と新しく補間された走査線とがフィールド毎に交互
に現れることになる。

しかしながら、前述した従来の走査線変換回路において
は、新しく補間される走査線の情報を、前フィールドに
おけるその位置での走査線の情報と何らかの関連を持っ
て作成しているわけではないので、場合によっては、画
質が向上するどころか逆に劣化してしまうことがある。
その様子を第４図を用いて説明する。

第４図は従来技術による走査線補間の様子を示す説明図
である。

第４図において、l₁,l₂,l₃はそれぞれ特定位置の走査線
であり、図において紙面に垂直な方向に走査が行なわ
れ、さらに左から右へフィールドが変化した時の画素の
様子を示している。実線の丸印は実際の画素で、破線の
丸印は走査線補間（ライン補間）により新しく作り出さ
れた画素である。上述の平均補間方式を第４図（ａ）
に、繰返し補間方式を同図（ｂ）に示し、走査線l₁を白
色の走査線とし、走査線l₂とl₃をそれぞれ黒色の走査線
とし、走査線l₁とl₂な間で輝度が大きく変化しているも
のとする。

第４図（ａ）の場合において、第１フィールドの走査線
l₂は走査線l₁と走査線l₃の平均をとったもので、図のよ
うに灰色となる。第２フィールド及び第３フィールドに
ついても同様の補間方法を行なう。この場合、走査線l₁
に着目するとフィールド毎に白色と灰色を交互に繰返
し、ラインフリッカは軽減される。走査線l₃についても
同様である。この方式では、灰色という中間色を補間す
ることにより、走査線を補間する以前よりラインフリッ
カを軽減できるという利点はあるが、逆に灰色によって
境界付近がぼかされ、垂直解像度を以前よりも劣化させ
てしまうという問題がある。

次に、第４図（ｂ）の場合、第１フィールドの走査線l₂
は、走査線l₁を繰返し補間したもので白色となる。第２
フィールドの走査線l₁は、図示せざる前走査線を繰返し
補間したもので白色となり、走査線l₃は走査線l₂の繰返
し補間により黒色となる。第３フィールドの走査線l
₂は、第１フィールドと同様にして白色となる。ここで
走査線l₂に着目すると、フィールド毎に白色と黒色を繰
返し、30Hzのラインフリッカが生じている。

以上のように、従来の走査線変換回路では、走査線構造
が見えにくくなるという利点はあるが、ラインフリッカ
や垂直解像度に関しては以前として問題が解決されてい
ない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決し、
ラインフリッカの発生を防止し、垂直解像度を向上し得
るデジタルテレビジョン受像機の走査線変換を行う信号
変換装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明では、テレビジョン信号はフィールド間で相関が
あることを考慮し、ラインメモリ構成による走査線変換
回路に新たに前フィールドの情報を記憶するためのフィ
ールドメモリを追加し、前フィールドの情報を現フィー
ルド内における走査線補間の判定及び走査線補間に用い
ることにより、ラインフリッカの発生を防止するととも
に、垂直解像度を向上させ、高画質な信号変換を実現す
る事を特徴としている。又、テレビジョン信号がカラー
テレビジョン信号である場合は、人間の視覚特性が輝度
信号に比べて色差信号では劣ることや、ラインフリッカ
が主として輝度信号に基づくものであることを考慮し
て、輝度信号に対してはフィールドメモリを用いた走査
線補間を行ない、色差信号に対しては従来のラインメモ
リを用いた走査線補間を行なう様にしても良い。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、401は補間回路、402はスイッチ
（S₄）、403,404はそれぞれフィールドメモリ、405はス
イッチ（S₅）、406はフィールドメモリ制御回路、407,4
08はそれぞれフィールドメモリ制御信号、409はフィー
ルドメモリ出力画像信号、であり、第２図と同一符号を
付している。

次に、本実施例の動作について説明する。

第１図に示す入力端子101には、第２図で示して従来例
と同様に、輝度信号が入力されている。尚スイッチ
（S₁）102、ラインメモリ103,104,105、スイッチ（S₂）
106とラインメモリ制御回路111の動作については第２図
で示した従来例と同じなので説明を省略する。すなわち
輝度信号が入力端子が入力端子101に入力されると、ラ
インメモリは前述したような動作を行なうわけである。

一方、フィールドメモリ403と404は、スイッチ（S₄）40
2により、１フィールド毎に、交互に一方だけが選択さ
れ、それぞれ１フィールド分の画像が書き込まれる。

そして、各フィールドメモリは、画像の書き込みが終了
すると、次の１フィールド期間中に書き込み時の２倍の
速さで、１走査線の情報（１ライン分の情報）を、順
次、２回ずつ繰り返しながら読み出していく。即ち、例
えば、或る1H期間に走査線l₁の情報を連続して２回繰り
返し読み出したら、次の1H期間では続く走査線l₂の情報
を連続して２回繰り返し読み出すわけである。

この様なフィールドメモリ403と404は、それぞれフィー
ルドメモリ制御回路406から出力されるフィールドメモ
リ制御信号407,408により制御されており、それぞれの
フィールドメモリにおいて書き込みと読み出しは１フィ
ールド毎に交互に繰り返し行われ、一方のフィールドメ
モリが書き込み期間にある時、他方のフィールドメモリ
は読み出し期間となるよう制御されている。

一方、スイッチ（S₅）405は、フィールドメモリと同様
に１フィールド毎に切り換わり、読み出し期間いにある
フィールドメモリに常に接続されるようになっている。
即ち、スイッチ（S₅）405は、スイッチ（S₄）402とは常
に異なるフィールドメモリに接続されることになる。

スイッチ（S₅）405が読み出し期間にあるフィールドメ
モリに接続されると、そのフィールドメモリから読み出
された画像情報は、スイッチ（S₅）405を介して補間回
路401に送られる。即ち、スイッチ（S₅）405からは、１
フィールド遅延した画像情報409が連続して出力され、
補間回路401に入力されることなる。

ところで、フィールドメモリ403,404は、それぞれ１フ
ィールド分の信号を全て記憶させると莫大なメモリ容量
が必要となるが、フィールドメモリの情報は後述するよ
うに基本的には判定に用いるので、メモリ容量を減らし
つつも効果が損なわれないように考慮し、フィールドメ
モリへ書き込む全画素数を1/3〜1/4に減らし、各画素の
精度を落とすことでメモリ容量を減らしても十分であ
る。

次に、補間回路401の動作について第５図及び第６図を
用いて説明する。

第５図は第１図中の補間回路401の構成を示したブロッ
ク図である。

第５図において、501は前走査線入力端子で、前述の画
像情報116が入力され、502は後走査線入力端子で、前述
の画像情報117が入力され、503は前フィールド走査線入
力端子で、前述の画像情報409が入力される。又、504は
フィールド内走査線比較器、505はフィールド間走査線
比較器、506はエンコーダ、507は演算器、508はスイッ
チ（S₆）、509は出力端子であり、出力端子110に接続さ
れている。

第６図はテレビジョン信号の連続した３フィールドの画
面と走査線の関係を模式的に示したものであり、実線が
走査線である。

尚、第６図において、第３フィールドに示した破線は補
間回路401により作り出される補間走査線である。

以下、第５図の動作について説明するが、その前に、画
像情報116,117,409の互いの時間関係について説明して
おく。

画像情報116は画像情報117に対し、第３図に示した様に
1H期間遅延している。従って、或る瞬間において、後走
査線入力端子502に画像情報117として、例えば、第６図
に示す様な走査線Ｙの情報が入力されたとすると、その
瞬間において、前走査線入力端子501には画像情報116と
してその走査線より一本前の走査線Ｘの情報が入力され
ることになる。

一方、画像情報409においては、前述した様にフィール
ドメモリ403,404が１走査線の情報を、順次、２回ずつ
繰り返しながら、書き込み時の２倍の速さで読み出して
いく為、画像情報409の形態は、画像情報116,117の情報
列の形態と同じとなっている。更に又、画像情報409
は、前述した様に画像情報116,117に対し１フィールド
遅延した画像情報となっている。従って、これらのこと
から、前述した或る瞬間において、後走査線入力端子50
2に画像情報117として走査線Ｙの情報が入力されたとす
ると、その瞬間において、前フィールド走査線入力端子
503には画像情報409として、一つ前のフィールドの走査
線Ｚの情報が入力されることになる。

では、第５図の動作について説明する。

或る瞬間において、前述した様に、第６図に示す第３フ
ィールドの走査線Ｘの画像情報が前走査線入力端子501
に、走査線Ｙの画像情報が後走査線入力端子502に、第
２フィールドの走査線Ｚの画像情報が前フィールド走査
線入力端子503にそれぞれ入力したすると、フィールド
内走査線比較器504は走査線Ｘと走査線Ｙの輝度差を比
較し、両者の差αとして信号510を出力する。又、フィ
ールド間走査線比較器505は同様にして走査線Ｘと走査
線Ｚの輝度差を比較し、差βとして信号511を出力す
る。

次に、エンコーダ506は、信号510,511が入力されると、
前述の差α，βの大小関係から後述の如く画素毎に判定
を行い、その判定結果と対応する演算切換信号512を作
り出し演算器507へ送る。

一方、演算器507には、各入力端子501,502,503からの各
画像情報116,117,409がそれぞれ入力されており、従っ
て、前述した或る瞬間においては、走査線X,Y,Zのそれ
ぞれの画像情報が入力されている。この演算器507で
は、走査線Ｘと走査線Ｙとの平均をとる演算を行うとと
もに、送られてきた演算切換信号512により、後述の如
く画素毎に、走査線Ｘの情報か、走査線Ｙの情報か、走
査線Ｘと走査線Ｙの平均の情報か、走査線Ｚの情報か、
を選択して、補間走査線情報として出力する。

こうして作成された補間走査線情報はスイッチ（S₆）50
8へ送られ、元の走査線の情報と交互に切換えられて走
査線数が２倍に信号に変換されて出力端子509に出力さ
れ、該信号は走査線変換回路の最終出力として出力端子
110に出力される。

次に、走査線補間の方法について第７図を用いて説明す
る。

第７図は第６図中の走査線X,Y,Zの任意の画素に着目
し、補間の様子を示した説明図である。

走査線X,Y,Zの任意の画素Xp,Yp,Zpにより前述のように
差信号α，βを得た場合、この起り得る組合せの例とし
て、第７図に示すように（ａ）α＝小，β＝小、（ｂ）
α＝大，β＝小、（ｃ）α＝大，β＝大、（ｄ）α＝
小，β＝大の４つの場合が考えられる。

まず（ａ）α＝小，β＝小の場合、画素Xp,Yp,Zp間の相
関が大きいので画素Xpと画素Ypの間には両画素の平均を
補間する。次に（ｂ）α＝大，β＝小の場合画素Xpと画
素Ypの相関が小さく、画素Xpと画素Zpの相関が大きい。
これは画素Xpと画素Zpのフィールド間の相関が大きいこ
とを示しているので、画素Xpと画素Ypの間には画素Xpを
そのまま補間する。次に（ｃ）α＝大，β＝大の場合、
画素Xpと画素Yp間と画素Xpと画素Zp間の相関がないこと
を示しているが、これは画素Ypと画素Zp間の相関が大き
いことを示しているので、画素Xpと画素Ypの間には画素
Ypを補間する。最後に（ｄ）α＝小，β＝大の場合、画
素Xpと画素Yp間の相関が大きく、画素Xpと画素Zp間の相
関が小さいことを示している。これはフィールド内の相
関が大きくフィールド間の相関が小さいので、補間信号
として前フィールドの画素Zpをそのまま補間する。

このようにして、画素毎にフィールド内とフィールド間
の相関をとりながら補間を繰返すことによって、走査線
数が２倍の高画質変換された輝度信号を得ることができ
る。

次に、色差信号について説明する。

色差信号は前述のように視覚特性が輝度信号よりも劣る
ことを考慮して、補間方法としては従来例の平均をとる
方法のみで十分である。これにより、色差信号用のフィ
ールドメモリを削除することができる。第２図において
入力端子101に色差信号が入力されると、前述のように
ラインメモリによる走査線補間が行なわれ、出力端子11
0に走査線数が２倍の色差信号が出力される。

以上、説明したように、フィールドメモリを用いること
によって高画質化信号変換をより経済的に実現できる。
また、本発明はRGB信号に復調されたテレビジョン信号
に対しても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前フィールドの情報を記憶するために
画像の中容量のフィールドメモリを備えるともに、前フ
ィールドの情報を現フィールド内における走査線補間の
判定及び走査線補間に用いることにより、ラインフリッ
カを防止し、垂直解像度を向上させることができる。ま
た、テレビジョン信号を輝度信号と色差信号に分離し、
輝度信号に対してだけフィールドメモリを用いた走査線
補間を行ない、色差信号に対してはラインメモリを用い
た走査線補間は行なうことにより、カラーテレビジョン
信号の高画質化信号変換装置をより経済的に実現できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来の走査線変換を行う信号変換装置を示すブロック
図、第３図は第２図の動作を説明するためのタイミング
図、第４図は従来技術による走査線補間の様子を示す説
明図、第５図は第１図の補間回路の構成を示すブロック
図、第６図は連続した３フィールドの画面と走査線の関
係を示した模式図、第７図は本発明による走査線補間の
様子を示す説明図、である。 101……入力端子、102……スイッチ（S₁）、103,104,10
5……ラインメモリ、106……スイッチ（S₂）、107……
加算器、108……1/2減衰器、109……スイッチ（S₃）、1
10……出力端子、111……ラインメモリ制御回路、401…
…補間回路、402……スイッチ（S₄）、403,404……フィ
ールドメモリ、405……スイッチ（S₅）、406……フィー
ルドメモリ制御回路、501……前走査線入力端子、502…
…後走査線入力端子、503……前フィールド走査線入力
端子、504……フィールド内走査線比較器、505……フィ
ールド間走査線比較器、506……エンコーダ、507……演
算器、508……スイッチ（S₆）、509……出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続する２つのフィールドで１つのフレー
ムを構成するインタレース走査方式を用いたテレビジョ
ン信号を受信し、各フィールドごとに補間すべき前後の走査線と補間すべ
きフィールドの前フィールドにおける対応する走査線か
ら補間走査線を作成および挿入して新たなテレビジョン
信号に変換する信号変換装置において、現在のフィールドにおける任意の走査線の画像情報と該
任意の走査線に隣接する隣接走査線の画像情報との相関
を抽出するフィールド内相関抽出手段と、現在のフィールドより前のフィールドにおける前記任意
の走査線または前記隣接走査線のいずれかに対応する特
定走査線の画像情報と前記隣接走査線の画像情報との相
関、または前記特定走査線の画像情報と前記任意の走査
線との相関の少なくとも一方を抽出するフィールド間相
関抽出手段と、前記フィールド内相関抽出手段の出力信号と前記フィー
ルド間相関抽出手段の出力信号に基づいて、前記任意の
走査線の画像情報および／または前記隣接走査線の画像
情報および／または前記特定走査線の画像情報より前記
補間走査線を作成する補間手段を有することを特徴とす
る信号変換装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の信号変換装置
において、前記隣接走査線は、ラインメモリにより１水
平走査周期だけ遅らせることにより得ることを特徴とす
る信号変換装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の信号変換装置
において、前記現フィールドより以前のフィールドにお
ける前記２つの走査線に対応する特定走査線の画像情報
は、フィールドメモリにより１垂直走査周期だけ遅らせ
ることにより得ることを特徴とする信号変換装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の信号変換装置
において、前記補間手段は、テレビジョン信号をY/C分
離することによって得られた輝度信号のみ対してだけ行
うように構成したことを特徴とする信号変換装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の信号変換装置
において、各フィールドごとに各走査線間に補間走査線
の作成および挿入は、テレビジョン信号を倍速に変換し
たあとに行うように構成したことを特徴とする信号変換
装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の信号変換装置
において、前記補間手段は、現フィールド内における前
記任意の走査線の画像情報と前記隣接走査線の画像情報
の平均を補間する手段をY/C分離することによって得ら
れた色差信号に対してだけ行うように構成したことを特
徴とする信号変換装置。