JPS62250779A - テレビジヨン信号多重方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、テレビジョン信号の多重方式に関し、特にテ
レビジョン標準方式の伝送規格を変更することなく、輝
度信号の高周波数帯域成分を低周波数帯域に多重して、
高精細テレビジョン信号を伝送するようにしたものであ
る。

［従来の技術］ 現行のカラーテレビジョン標準方式は、周知のように、
伝送チャンネルの周波数帯域が６　ＭＨｚに定められて
いる。

従って、この帯域の中で輝度信号は水平空間周波数が４
．２　ＭＨｚ以下とし、色信号については、色副搬送波
周波数を上述の４．２　ＭＨｚ以内で、線走査周波数（
１５，７５にＨｚ）の４５５７２倍の３．５８ＭＨｚに
選び、２つの色差信号Ｉおよびｑを変調して、多重する
方式がとられている。

昨今、上述のテレビジョン標準方式で定めた規格を変更
することなく、高精細カラーテレビジョンとするために
、従来は伝送していない輝度信号の４．２〜６ＭＩＩｚ
の高周波数帯域成分を時空間周波数のすき間に多重して
伝送する高精細カラーテレビジョン方式が提案されてい
る。

例えば、時空間周波数領域のすき間を利用する多重方式
として、次のような文献がある。

１）テレビジョン信号の構成方法 特公昭５９−１７１３８７号 ２）完全両立性を有するＨＤＴＶ信号方式テレビジョン
学会誌　Ｖｏｌ、３９．Ｎｏ、ＩＯ，ｐ、３５しかしな
がら、これらの方法では、多重される高周波数帯域の輝
度信号が、これを分離する手段を持たない現行のカラー
テレビジョン受信機で受信すると、巾の広い縞模様とな
って現われ、しかもそれが上から下に流れるように見え
る目立った妨害を与えるようになる。

さらにまた、多重信号の周波数スペクトルが、色搬送波
周波数と共範になる位置で、１５Ｈｚ間隔で並ぶため、
輝度信号が７．５Ｈｚ以上の成分を持つときは、高域輝
度信号の分離が困難となる。

そして、この場合に、高域輝度信号の多重を中断すると
いう措置が考えられいたが、この７．５Ｈｚという周波
数は視覚上からかなり目立つ低い周波数であるので、こ
の措置は、動ぐ画像であると、返ってその瞬間にぼける
という不都合があった。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、高域輝度信号を多重しても現
行のテレビジョン受信機の受信画像に妨害を与えること
のないようにすることである。

さらに本発明の他の目的は、動く画像に対しても、高精
細テレビジョン受信機において受信画像にぼける妨害を
少なくするようにすることである。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、現行テレ
ビジョン標準方式で空間周波数領域のうち、通常の画像
信号では、その周波数成分が発生することの極めて少な
い、そしてさらに発生したとしても、人間の視覚特性か
ら見え難い領域を選定して、テレビジョン信号の高域輝
度信号を変換し、多重するようにする。

すなわち、本発明は、色差信号を副搬送波で変調し、低
周波数帯域輝度信号に多重して伝送するカラーテレビジ
ョン方式において、カラーテレビジョンの輝度信号を時
空間周波数領域において、通常利用されうる領域にろ波
する時空間ろ波手段と、時空間ろ波手段により、ろ波さ
れた輝度信号の高周波数帯域成分をろ波するろ波手段と
、ろ波手段によりろ波された輝度信号の高周波数帯域成
分信号を水平走査線周波数の整数倍の搬送波でサンプリ
ングまたは振幅変調する手段と、サンプリングまたは振
幅変調する搬送波は、その位相をフィールド周期ごとに
反転させる手段と、サンプリングまたは振幅変調手段に
よりサンプリングまたは振幅変調された信号と、時空間
ろ波手段によりろ波された輝度信号とを加算する加算手
段とを備えたことを特徴とする。

［作　用］ 従って、本発明によれば、現行のテレビジョン放送の標
準方式における、伝送規格を変えることなく、現行のテ
レビジョン受信機で受信している画像に、妨害を与える
ことが少ない高精細テレビジョンの伝送ができる。

さらにまた、動く画像に対して°もぼけることの少ない
、高解像度を保持した、高精細テレビジョンが実現でき
る。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による輝度信号のスペクトラムの一実
施例を示す周波数領域の配置図である。

同図において、横軸は画面の水平方向に関する水平空間
周波数を示しており、縦軸は垂直空間周波数を示してい
る。

以下における本発明の実施例では、現行テレビジョン標
準方式の４．２　ＭＨｚの帯域内に、輝度信号の４．２
〜６．０　ＭＨｚの高域成分を、多重する場合について
説明する。

現行テレビジョン標準方式による伝送規格では、空間周
波数領域において、垂直方向の帯域制限をしていない。

しかし、一般の画像では、水平方向および垂直方向とも
に、高い周波数成分を持つことは少なく、また仮りに、
そのような成分があったとしても、この領域は人間の視
覚特性が低下しており、見えにくい。

そこで、第１図において、輝度信号の低域成分ＹＬと高
域成分Ｙ、の和で示されるような領域に、輝度信号を帯
域制限しても画質の劣化は少ない。

その上でＹＨすなわち、周波数４．２　ＭＨｚ以上の高
域成分を、垂直空間周波数５２５７２木、水平周波数ｎ
ｆｈである搬送波ｎｆｈ’でサンプリングまたは振巾変
調すると、ＹＨは水平周波数が低く、垂直周波数の高い
領域Ｙ□′に折り返る。

ここでｎｆｈのｎは整数、ｆｈは水平同期周波数である
。

このときｎを適当に選ぶと、折り返された信号Ｙ　）ｌ
Ｉ　を、テレビジョン標準方式による伝送路の帯域であ
る４、２　Ｍ）ｌｚ以下の領域で、かつ上述した視覚特
性が低下している領域に配置することができる。

このようにして、輝度信号の低域成分であるＹ。

に、ｙ　）ｌＩ　を多重して伝送すれば、従来の伝送路
の規格を変えることなく、従来、伝送していなかった輝
度信号の高域成分が伝送でき゛、かつ、Ｙ８′を分離す
る手段を持たない現行のテレビジョン受信機に対して、
与える妨害は極めて少ない。

第１図では、ｎ−４５５とし、すなわち、ｎｆｌ、　＝
２　ｆｓＣの関係であり、多重成分Ｙ　ＨＩ　は、１．
２〜３ＭＨｚ　、に位置する。ここでｆｏは色副搬送波
周波数である。

第２図（Ａ）は、ＹＨをサンプリングする方法の一例を
示す説明図である。

この方法はフィールドオフセットサブサンプリングとい
われて、良く知られている方法である。

ｎｆ６の標本化信号をフィールドごとに位相反転すると
、垂直周波数５２５７２本、水平周波数ｎｆｈ　。

の標本化信号ｎｆｈ”となり、ｎｆｈ”によるサンプリ
ングパターンが第２図（Ａ）に示されている。

また、第２図（Ｂ）はｎｆｌ、″を、３次元時空間周波
数領域で表示した、伝送領域の説明図である。

すなわち、ｎｆｈ”によって伝送可能な領域は、３次元
領域で種々の変形が可能であるが例えば、同図に斜線で
示したような領域が伝送可能である。

斜線の領域によれば、時空間周波数１５Ｈｚ以下の領域
では、垂直周波数５２５７２本以下で、かつ、水平周波
数ｎｆｈ以下の時空間周波数領域の１７２の面積が伝送
可能である。

第３図は、第２図ＣＢ）の伝送領域を、第１図の実施例
に合わせて、３次元時空間周波数領域で表示するように
修正した、伝送領域の配置図である。

多重成分Ｙ工′は斜線の領域で示されるが、Ｙ□′とし
て前記のように１５Ｈｘまで伝送できる。

すなわち、従来の時空間周波数のすき間を利用した方法
の場合では、多重成分は一般に７．５　Ｈｚまでが伝送
可能であったが、本発明による実施例ではその倍の１５
）１ｚである。このため、動く画像に対しても、従来の
方法より高精細情報を失われることが少ない。

なお、第３図においては、輝度信号の低域成分ＹＬも、
時間方向が１５Ｈ１以下に帯域制限されているが、画像
に速い動きがある場合、その動きに対応した制御処理に
より、Ｙ、′　の多重を中断すれば、第３図のような１
５Ｈ２以下という帯°域制限はなくなるので、このよう
にして４．２　ＭＨｚ以下の輝度信号が時間方向に帯域
制限されることをなくすることができる。

第４図は、本発明による、送信側の一実施例の構成を示
す回路系統図である。

図において、ｌは時空間フィルタ、２は切換器、３は動
き検出回路、４は帯域ろ波器（ＢＰＦ）、５はオフセッ
トサブサンプリングする切換器、６は加算器、７は制御
信号発生回路、８は位相反転回路、９は色変調器、ｌＯ
は加算器、１１は低域ろ波器（ＬＰＦ）である。

次に第４図により、動作を詳述する。

人力された輝度信号Ｙは、時空間フィルタ１により、第
３図に示した低域成分ＹＬと、高域成分ＹＨとが加え合
わされた領域Ｙ、＋Ｙ□に制限される。

ＹＬ＋Ｙ、に制限された信号は、帯域ろ波器（ＢＰＦ）
４により、高域成分Ｙ□だけが抜き出されて、切換器５
により、標本化信号ｎｆｈ”の周期でサンプリングされ
る。

オフセットサシサンプリングするために、標本化信号ｎ
ｆｈ“の位相を反転するのに、水平同期信号ＨＤと垂直
同期信号ＶＤとが使用される。

ＨＤとＶＤとの位相を比較すると、偶数フィールドか奇
数フィールドかを判定できるので、制御信号発生回路７
と、位相反転回路８とによりｎｆｈの位相を制御し、ｎ
ｆｈ“によって、切換器５により、オフセットサブサン
プリングされる。

なお、ｎｆｈの周波数信号は、水平同期信号ＨＤの整数
倍なので、同期発振器により容易に得られる。

さて、オフセットサブサンプリングされた切換器５から
の出力は、高域成分Ｙ□の他に、折り返しによってＹ□
が変換されて、多重成分ＹＨ′　が新たに発生する。

上述した時空間フィルタ１からの出力信号ＹＬ＋ＹＨと
、切換器５からの出力信号Ｙ、’　＋Ｙ、とは、加算器
６で加算され、さらに切換器２を経て、搬送色信号Ｃを
加算したのち、低域ろ波器（ＬＰＦ）１１で４．２　Ｍ
Ｈｚ以下に帯域制限される。

上述した搬送色信号Ｃは、色差信号ＩおよびＱで、色副
搬送波ｆｌｌｃが変調されて色変調器９から出力される
。

以上の操作により、複合カラーテレビジョン信号には、
輝度信号としては、ＹＨがとり除かれて、ＹＬと多重成
分Ｙ　ＨＪ　のみが含まれてとり出される。

一方、画像に速い動きがある場合は、動き検出回路３か
らの制御信号により切換器２が切換えられて、入力の輝
度信−ＷＹがそのままとり出される。

さて、”ここで、第５図（Ａ）は時空間フィルタの一実
施例の構成を示す回路系統図であり、第５図（Ｂ）は第
５図（Ａ）のトランスバーサルフィルタの一実施例の構
成を示す回路系統図である。

第５図（Ａ）において、１０１，１０２は１フイールド
メモリ、１Ｇ５，１０１１ｉ、１０８はｌラインメモリ
、１０７は１／２ラインメモリ、１０３は加算器、１０
４は除算器、１０９〜１１３はトランスバーサルフィル
タ、１１４は加算器である。

次に図（Ａ）により時空間フィルタの動作を説明する。

入力されるテレビジョン輝度信号は、フィールドメモリ
１０１をとおり、２つのラインメモリ１０５および１０
６により、３木の走査線Ｘ−，、ＸＯ。

ｘ２がとり出される。

一方、さらに、フィールトメそ９１０１と１０２とをと
おった信号と、現信号とが加算器３で加算され、除算器
１０４でｌ／２に平均化され、ｌ／２ラインメモリ１０
７および１ラインメモリ１０８により、２本の走査線Ｘ
−ｔ、Ｘ１がとり出される。

これらは、人力テレビジョン信号の連続した３フイール
ドの信号から、空間的に連続した５本の走査線の信号Ｘ
−２，Ｘ−１、ｘｏ　、Ｘ　１　＊　ｘ２がとり出され
て、トランスバーサルフィルタ１０９〜１１３に入力さ
れる。そして、これらの出力ｙ−ｚ〜Ｙ２は、加算器１
１４で加算されて、出力信号が得られる。

次に、上述のトランスバーサルフィルタについて、第５
図（Ｂ）により、その動作を説明する。

図中２１〜２４は単位遅延線、２ｓ−ｊ２９は係数器、
３０は加算器である６図において２１〜２４は単位遅延
線を表わしているが、具体的には１／２ｎｆ、、の時間
の遅延量とするのが適当である。

Ｘｉおよび単位遅延線２１〜２４からの各出力は、係数
器２５〜２９を経て、加算器３０で加算され出力信号Ｙ
ｉとなる。

時空間フィルタ特性は、この係数器の係数の値により決
定される。

次に第６図は本発明による受信側の一実施例の構成を示
す回路系統図である。

図において、３１は輝度信号と色信号を分離するＹＣ分
離回路、３２は時空間フィルタ、３３は減算器、３４は
切換器、３５は帯域ろ波器（ＢＰＦ）、３Ｂは加算器、
３７は切換器、３８は動き検出回路、３９は位相反転の
制御信号発生回路、４０は位相反転回路、４１は色復調
器である。

まず、入力される複合カラーテレビジョン信号は、ＹＣ
分離回路３１により、輝度信号ｙＬ＋ｙ■’　　と搬送
色信号Ｃとに分離される。

輝度信号ＹＬ＋ＹＨ′　は、時空間フィルタ３２および
減算器３３に加えられる０時空間フィルタ３２によりＹ
□′が抜き出されて、減算器３３に加えられ、減算器３
３からはＹＬがとり出される。

一方、時空間フィルタ３２からの輝度信号成分Ｙ　、Ｊ
　は切換器３４により、搬送波ｎｆ、、”の周期で切換
えられてサンプリングされる。このサンプリングされた
信号には、Ｙ、′　　とＹＨが混合されて出てくるが、
ＢＰＦ３５により、Ｙｏのみが抜き出され、加算器３６
に加えられる。

ここで、搬送波ｎｆｈ”は、上述の第４図で説明したよ
うに、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤとで偶数フ
ィールドか奇数フィールドかを判定できるので、ＨＤお
よびＶＤ信号から制御信号発生回路３ｇとおよび位相反
転回路４０とにより、ｎｆｈの位相を制御することによ
り、得ることができる。

上述の加算器３６では、ＢＰＦ３５からのＹＨ倍信号、
減算器３３からのＹＬ信号とが加算され、切換器３７を
とおり、ＹＬ＋ＹＨの広帯域輝度信号がとり出される。

動き画像に対しては、動き検出回路３８からの制御信号
により、切換器３７を制御して、入力の輝度信号がその
ままとり出される。

また、ＹＣ分離回路３１からの搬送色信号Ｃは色復調器
４１により色差信号ＩおよびＱとしてとり出される。

第７図は本発明による、輝度信号のスペクトラムの、他
の一実施例を示す周波数領域の配置図である。同図はｎ
　＝５２０とした場合で、ｎｆ、＋８．２ＭＨｚに相当
する。この場合にはｎｆ、、”でオフセットサブチンブ
リングされた折り返しの高域輝度信号成分ｙ　、Ｉ　は
２．２〜４　ＭＨｚの帯域に位置し、低域輝度信号成分
ＹＬは０〜２．２１）Ｉｚの帯域において、垂直方向に
関しては、全帯域を使って伝送することができる。また
高域輝度信号成分Ｙ　）ｌＩ　　として伝送できる垂直
方向の帯域も第１図の場合より広くなっている。また、
現受信機に与える妨害も第１図の場合よりさらに少ない
。

第８図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明によりデジタル処
理で行う場合の一実施例の構成を示す、回路の系統図で
ある。

第８図（Ａ）は、送信側の構成を示したものである。

図（Ａ）において、５１はＡ／Ｄ変換器、５２はＹ□′
多重回路、５３はＤ／Ｄ変換器、５４は加算器、５５は
Ｄ／＾変換器、５８．５７は色差信号！およびＱのため
のＡ／Ｄ変換器、５８は色変調器である。

以下に図（Ａ）により動作を説明する。

人力される輝度信号ＹはＡ／Ｄ変換器５１でクロッ使用
するために、このクロック周波数を使うことが実用上便
利であるからである。

Ａ／Ｄ変換器５１で＾／Ｄ変換された輝度信号ＹはＹ　
ＨＩ多重回路５２に加えられ、輝度信号Ｙの高域成分Ｙ
□がＹＨ′　　に変換されて多重される。

とのＹ、′多重回路５２は上述した第４図と同様な構成
で実現できる。

ＹＨ′　多重回路５２によりＹ□′が多重された信号は
、Ｄ／Ｄ変換器５３に加えられる。　Ｄ／Ｄ変換器５３
においては、クロック周波数が２　ｎ４ｈから４　ｆｌ
ｌ、にＤ／Ｄ変換される。

ここで、２　ｎｆｈと４ｆｓｃの比が８＝７であるので
、Ｄ／Ｄ変換器５３では、その入力信号が８サンプルか
ら出力信号７サンプルに内挿によって変換される。

ここでＤ／Ｄ変換するのはテレビジョン標準方式の色信
号の処理のためには、クロック周波数４ｒｓｃが便利で
あるためである。

次に、加算器５４では、色差信号ＩおよびＱがＡ／Ｄ変
換器５６および５７でそれぞれ＾／Ｄ変換され、色変調
器５Ｂで色変調された信号と、上述のＤ／Ｄ変換器５３
でＤ／Ｄ変換された輝度信号とが加算されて、ｙ　ＨＩ
が多重された輝度信号に、搬送色信号がさらに多重され
て、Ｄ／Ａ変換器５５に加えられる。

そしてＤ／Ａ変換器５５でＤ／＾変換されて、複合カラ
ーテレビジョン信号が得られる。

次に、第８図（Ｂ）は受信側の構成を示したものである
。

図（Ｂ）において、６１はＡ／Ｄ変換器、６２はＹＣ分
離回路、６３はＤ／Ｄ変換器、６４はＹ□分離回路、６
５はＤ／Ａ変換器、６６は色復調器、６７．６８はＤ／
Ａ変換器である。

以下に図（Ｂ）により動作を説明する。

入力される複合カラーテレビジョン信号はへ１０変換器
６１に加えられ、クロック周波数４１ｓＣで＾／Ｄ変換
される０次にＹＣ分離回路６２により、輝度信号と色信
号とに分離され、輝度信号はＤ／Ｄ変換器６３に加えら
れる。

Ｄ／Ｄ変換器６３では、クロック周波数が４ｆｓｃから
２　ｎｆ、に、つまりフ：８の割合で変換される。

ついで、ＹＨ分離回路８４で、多重されたＹ　、Ｉ成分
からＹＨを抜き出し、低域成分信号ＹＬと合成された輝
度信号ＹＬ＋ＹＨがとり出され、Ｄ／Ａ変換器６５に加
えられる０次いでＤ／Ａ変換器６５からはＤ／＾変換さ
れた輝度信号Ｙが得られる。

一方、上述したＹＣ分離回路６２により分離された色信
号は、色復調器６４に加えられ、２つの色差信号成分に
分けられて、それぞれ、Ｄ／Ａ変換器６７および６８に
より、色差信号！およびＱがとり出される。

以上は本発明による送信側および受信側の構成の一実施
例について説明したが、この構成のほかに、例えば、複
合カラーテレビジョン信号のＡ／Ｄ変換、あるいはＤ／
＾変換部で、クロック周波数を２　ｎｆ、、で行うよう
にする。そして、送信側では第８図（Ａ）の色変調器５
８の出力側でＤ／Ｄ１Ｒ換を行い、受信側では第８図（
Ｂ）の色復調器６６の入力側でＤ／Ｄ変換を行うように
してもよい。

ただし、この場合のＤ／Ｄ変換比は送信側では４ｆｌｃ
と２　ｎｆｈとの比７：８に、受信側ではその逆とすれ
ばよい。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、現行のカラ
ーテレビジョン標準方式の伝送規格を変えることなく、
かつ現行のテレビジョン受信機に与える妨害が少なく、
さらにまた動く画像に対して、従来の方法と比べても高
解像度を保持する高精細テレビジョンが実施できる。

さらにまた、本発明は、日本におけるカラーテレビジョ
ン標準方式に適用するほか、米国のＮＴＳＣ方式や、欧
州で行われているＰＡＬ方式などのカラーテレビジョン
方式に適用して、すぐれた高画質の高精細テレビジョン
が実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による輝度信号のスペクトラムの一実施
例を示す周波数領域の配置図、第２図（Ａ）は高域輝度
成分をサンプリングする方法の一例を示す説明図、 第２図（Ｂ）は３次元空間周波数領域で表示した伝送領
域の説明図、 第３図は第１図の実施例に合わせた３次元時空間周波数
領域で表示した伝送領域の配置図、第４図は本発明によ
る送信側の一実施例の構成を示す回路系統図、 第５図（Ａ）は時空間フィルタの一実施例の構成を示す
回路系統図、 第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）のトランスバーサルフィル
タの一実施例の構成を示す回路系統図、第６図は本発明
による受信側の一実施例の構成を示す回路系統図、 第７図は本発明による輝度信号のスペクトラムの他の実
施例を示す周波数領域の配置図、第８図（Ａ）は本発明
によりデジタル処理で行う場合の、送信側の一実施例の
構成を示す回路系統図、 第８図（Ｂ）は第８図（Ａ）に対応する受信側の構成を
示す回路系統図である。 １．３２−・・時空間フィルタ、 ２、５．３４．３７・・・切換器、 ３．３８・・・動き検出回路、 ４．３５・・・帯域ろ波器（ＢＰＦ）、６、１０，３０
，３６，５４，１０３，１１４・・・加算器、７．３９
−・・制御信号発生回路、 ８．４０−・・位相反転回路、 ９．５８・・・色変調器、 １０−・・低域ろ波器（ＬＰＦ）、 ２１．２２．２３．２４・・・単位遅延線、２５．２６
．２７，２８．２９・・・係数器、３１．６２・・・Ｙ
Ｃ＋離回路、 ３３・・・減算器、 ４１．６６・・・色刷調器、 ５１．５６，５７．６１・・・＾／Ｄ変換器、５２−Ｙ
Ｈ’多重回路、 ５．３．６３−Ｄ／Ｄ変換器 ５５．６５，６７．６８・・・Ｄ／＾変換器、６４・・
・Ｙ、分離回路、 １０１．１０２・・・１フイールドメモリ、１１）５．
１（１８，１１）ａ−１ラインメモリ、１０７−１７２
ラインメモリ、 １０４−・・除算器、 １０９．１１０，１１１，１１２，１１３・・・トラン
スバーサルフィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 色差信号を副搬送波で変調し、低周波数帯域輝度信号に
   多重して伝送するカラーテレビジョン方式において、 カラーテレビジョンの輝度信号を時空間周波数領域にお
   いて、通常利用されうる領域にろ波する時空間ろ波手段
   と、 該時空間ろ波手段により、ろ波された輝度信号の高周波
   数帯域成分をろ波するろ波手段と、該ろ波手段によりろ
   波された輝度信号の高周波数帯域成分信号を水平走査線
   周波数の整数倍の搬送波でサンプリングまたは振幅変調
   する手段と、 該サンプリングまたは振幅変調する搬送波は、その位相
   をフィールド周期ごとに反転させる手段と、 前記サンプリングまたは振幅変調手段によりサンプリン
   グまたは振幅変調された信号と、前記時空間ろ波手段に
   よりろ波された輝度信号とを加算する加算手段と を備えたことを特徴とするテレビジョン信 号多重方式。