JPS647555B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカラーテレビジヨン信号の再生方法及
びその装置、更に詳しく言えば、例えばNTSC方
式のカラーテレビ信号のように、輝度信号と搬送
色信号が周波数多重化された複合カラーテレビジ
ヨン信号に、更に他の情報信号例えば高域輝度信
号が周波数変換されて多重化された複合カラーテ
レビジヨン信号から、上記輝度信号、色信号およ
び情報信号を分離再生する方法、ならびその装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のテレビジヨン信号の映像信号の帯域は、
規格で帯域が限られており、解像度の改善には限
りがあつた。また、どうしても、解像度を上げた
い場合には、規格の帯域制限をはずしNTSCテレ
ビジヨン方式では4.2MHの代りに、たとえば、
6.0MHzで伝送する等の対策が必要であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のテレビジヨン信号では規格の伝送帯域内
のテレビジヨンでは解像度の向上が困難であつ
た。

従つて、本発明は例えば規格などの所定の伝送
帯域内で上記伝送帯域より広い帯域を持つ輝度信
号を持つカラーテレビジヨン信号を伝送し、受信
側で、この広い帯域を持つ輝度信号を再生し、解
像度の高い高精細な画像を再生するカラーテレビ
ジヨン信号の再生方法およびそのための受信機を
実現することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はカラーテレビジヨン信号の輝度信号を
一定の水平周波数より高い高域輝度信号と、低い
低域輝度信号に分け、上記高域輝度信号で色副搬
送波とは別の副搬送波を変調し、この変調輝度信
号をテレビジヨン信号の垂直・時間周波数領域に
おいて変調色信号の周波数領域と共役な関係の領
域に挿入して、低域輝度信号、変調色信号および
上述の周波数変換された変調輝度信号を多重化
し、この多重化によつて伝送（記録を含む）した
カラーテレビジヨン信号から、上記副搬送波の位
相関係を利用して、上記低域輝度信号、高域輝度
信号および色信号の分離再生を行うようにしたも
のである。すなわちここでは、２つの色差信号
で、ある走査線と同一位相の隣接走査線がフイー
ルド毎に垂直の一方向に移動するようにした色副
搬送波を変調し、輝度信号の高域成分で、ある走
査線と同一位相の隣接走査線がフイールド毎に上
記一方向と逆方向に移動するようにした別の副搬
送波を変調し、受信側でそれらの信号を分離再生
できるようにしている。

〔実施例〕

まず、本発明の理解を容易にするため、NTSC
方式のカラーテレビジヨン信号ならび本発明のカ
ラーテレビジヨン受信機の入力信号であるカラー
テレビジヨン信号について説明する。

第１図は、NTSC方式TV信号のフイールドと
走査線の関係を模式的に示したものである。

これを左方（ｙ−ｔ平面に垂直な方向）から見
ると、フイールドと走査線の関係は第２図のよう
になる。図中、丸印は走査線を表わす。

NTSC方式では、周知のように色副搬送波を色
差信号で変調することにより構成する。第２図に
，＋πと示したのはこの色副搬送波の位相関
係を示したものである。これを時間ｔ方向の周波
数ｆ（時間周波数と呼ぶ）と、垂直ｙ方向の周波
数ν（垂直周波数と呼ぶ）で示すと第３図のよう
になる。なお、原点に点対称であるので、２つの
象限を示せば充分である。

まず、周波数fsは周知の如くインタレース走査
に基く時空間周波数を示す。また、周波数fscは
NTSC信号の色副搬送波に対応する時空間周波数
である。また、輝度信号は、周波数の原点、fs，
fs′、fs″ならびにfsのまわりに側帯波として存
在する。変調色信号は周波数fsc，fsc′のまわりに
側帯波として存在する。これらの輝度信号と側帯
波の基底帯域信号と側波帯信号は相互に重なり、
画質防害となることがあるので、あらかじめ帯域
制限をしておくことが望ましい。ただし、これに
ついてはすでにいくつかの技術が知られているの
で、説明は省く。

以上の説明で、垂直、時間周波数成分が空いて
いる帯域は図中f_Y，f_Y′と示したところである。
即ち、時間周波数ｆと、垂直周波数νの２次元で
表わされる時空間周波数領域を直交する時間周波
数軸ｆと垂直周波数軸νとで４象限に分けると、
変調色信号は、第２象限と第４象限の副搬送波
fsc，fsc′の近くに分布し、第１象限と第３象限は
空いている（輝度信号成分は有る）。

従つて、既存のカラーTV信号の垂直・時間周
波数領域において、既在のカラーTV信号の色信
号、輝度信号の他の情報、例えば、従来は伝送で
きなかつた輝度信号の水平高域信号成分を周波数
変換する。すなわちこの高域成分で別の副搬送波
を変調し、この変調輝度信号を上述の第１象限、
第３象限にある周波数f_Y，f_Y′の近傍の領域、す
なわち変調色信号の周波数領域と共役な周波数領
域に挿入し、周波数多重化して、新しいカラー
TV信号が構成される。

第４図は、上述の輝度信号の高域成分Y_Hの周
波数変換を説明するための水平周波数分布図であ
る。

NTSC方式によるカラーTV信号では、輝度信
号は０〜4.2MHzである。従つて精細な画像情報
を伝送するため、4.2〜6.2MHzの輝度信号の高域
成分Y_Hを周波数シフトして、たとえば2.2MHz〜
4.2MHzに移す。このようにして周波数多重化し
たTV信号を4.2MHzの帯域で伝送し、受像機では
上述の逆の操作によつて輝度信号の高域成分Y_H
を再生する。

第５図は本発明によるカラーTV受信機を含む
カラーテレビジヨン信号の通信システムの全体的
構成の一実施例を示す。

同図において、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、カラー
テレビジヨン信号の送信部、伝送媒体（記録を含
む広義の伝送）および受信部を示す。なお、説明
の簡明のため、本発明と直接関係する映像信号部
のみについて示し、音声信号、同期信号等につい
ては既存のTV方式と同じであるので説明は省
く。

発生部Ａは輝度信号Ｙ、色差信号Ｉ，Ｑをいわ
ゆる周知のカラーエンコーダ１に加えてほぼ標準
のNTSC信号を得るとともに、高域濾波器２に加
えて高域輝度信号Y_Hを得る。そしてこれを周波
数偏移回路３で周波数を移す。この回路について
は後述する。なおこのとき、第３図からもわかる
ように高域輝度信号Y_Hの垂直方向、時間方向の
周波数帯域幅は公知の方法により帯域制限してお
く方が漏話が少なくなり、望ましい。

カラーエンコーダ１の出力ならびに周波数偏移
回路３の出力を加算器４で加算して、拡張された
NTSC信号、この拡張されたNTSC信号は送信器
５で伝送に適した形に変調される。

伝送部Ｂは通常、電波を伝送する空間である
が、空間に限らず、記録体等でも良い。

受信部Ｃは本発明によるカラーテレビジヨン受
信機であつて、送信部と逆の操作を行うものであ
り後述する。

第５図の実施例において、輝度信号Ｙは従来の
ものに比べ、高域輝度成分を持つため、解像度の
高い再生像を得ることができる。更に、従来提案
されている走査線補間技術と組合せることによつ
て、更に高画質の再生像を得ることができる。

次に、本発明の受信機に加えられるカラーテレ
ビジヨン信号の高域輝度信号Y_Hの処理の一実施
例について述べる。前述した如く、時空間周波数
領域の空いている領域に高域輝度信号Y_Hを周波
数変換（偏移）して伝送するものであり、その一
実施例として、第３図に示したように、色信号は
第２象限、第４象限で、また高域輝度信号Y_Hは
第１象限、第３象限で送つている。すなわち、前
者の色信号は第２図で示したような位相の副搬送
波で、後者の高域輝度信号は第６図に示したよう
な位相の副搬送波で送つている。

更に詳しく言えば、色信号は規格により第２図
のような位相関係を持つ副搬送波、すなわち、走
査線（ライン周期）毎に位相が反転し、現走査線
の搬送波の位相と同一位相を有する前フイールド
の走査線は上記現走査線の下側（走査線数にして
NTSC方式の場合262H前）の走査線となるよう
な副搬送波で変調されている。これに対し、本発
明における高域輝度信号は第６図に示すような位
相関係を持つ副搬送波、すなわち走査線毎に位相
が反転し、現走査線の搬送波の位相と同一位相を
有する前フイールドの走査線は上記現走査線の上
側（NTSC方式の場合263H前）の走査線となる
ような副搬送波で変調されている。

まず、発生部における周波数シフトの一実施例
について述べる。よく知られているように、周波
数fiの信号に周波数foの信号を乗算算すれば周波
数fi±foの信号が得られる。そして帯域通過フイ
ルタによりたとえば周波数fi−foの信号を得るこ
とができる。そこで、一つの方法として第８図に
示すように fo＝fsc／２＝3.58／２〔ＭHz〕≒1.8 ＭHzの信号で、広帯域4.0〜6.0MHzの信号を乗算
すれば、2.2〜4.2MHzに周波数シフトすることが
できる。なお、fi＜foのときにはシフトされた周
波数の上下関係は逆転する。

周波数foの信号（副搬送波）を得る一つの方法
としては、たとえば色副搬送波fscと関係する周
波数を採用する方法がある。たとえばこれを1/2
に分周すればよい。ただし、その位相は各走査線
で前記の関係になるように、かつ送受で合わせて
おく必要がある。また、走査線の終りで、位相に
オフセツトが生ずるが、あくまで、第６図の条件
を満足するように、走査線の始まりでリセツトし
ておくことは当然である。さて、色副搬送波fsc
は周知のように送受で合つている。分周する場合
には、第９図に示すように４つの不確定性が生じ
うる。すなわち、実線で示す周波数fscに対して
fsc／２は点線で示すように４通りありうる。こ
のうちいずれであるかは、たとえば信号の一部た
とえば垂直同期部分などにこのfsc／２の信号を
ある期間バースト的に直接挿入することで受信部
で容易に識別できる。また、この信号がなければ
通常のNTSC信号であることも識別できる。

具体的には、たとえば内部の信号処理を色副搬
送波fscの４倍、すなわち周波数4fscのクロツク
信号で行なうとすれば、第９図に例示する如きパ
ルスが発生するが、このうちどの相のパルスを採
用するかを指示するのみである。従つて上記のよ
うなfsc／２の信号を直接挿入する方法のほか、
デイジタル符号で挿入するなど各種の方法があ
る。

次に、本発明の受信方法において色信号成分と
高域輝度信号成分Y_Hをそれぞれこの信号成分か
ら分離する方法の実施例を述べる。

第７図はこのための受信回路（第５図のＣの部
分）の一例である。これを行なうには、まずフレ
ームメモリ１６によりフレーム毎に変化する成分
をとり出す。これには、高域輝度信号Y_Hと色信
号Ｃを含む。これを帯域通過フイルタ１１により
2.2〜4.2MHz成分を抽出する。これを262H遅延素
子１２、1H遅延素子１３（ここにＨは水平走査
線周期）を通過させ信号を遅延させる。

これを、図示する如く差回路１４，１５に導
く。差回路１４では262H遅延の信号との差を求
める。一方第２図、第６図からわかるように、
262H差のある２つの色信号Ｃについては同相、
輝度信号成分Y_Hについては逆相になつているた
め、Y_H成分のみが取出せる。同様に263H差のあ
る２つの信号の差を得る差回路１５からは色信号
成分Ｃのみが取出せる。色信号については通常の
通り同期検波回路１７で復調を行ない２つの色差
信号成分Ｉ信号、Ｑ信号を取出せばよい。また、
輝度信号成分Y_Hについては前記の逆の過程によ
り周波数シフト回路１８によりもとの4.2〜6.2M
Hz（第１の実施例では4.0〜6.0MHz）に周波数シ
フトして、輝度信号と加算回路１９で加算すれば
よい。

すなわち、前述の方法により周波数foの信号を
抽出し、これを周波数シフト回路１８において乗
じて（fi−fo）＋foの成分を得ることにより、シ
フトしてもとに戻した周波数fiの成分を得ること
ができる。

本発明において問題と考えられるのは、高域輝
度信号成分による画質妨害であるが、これについ
ては次のように考えられる。

(i) 前述の如くして得られた成分をもとの成分か
ら差引くことにより妨害を避けることができ
る。

(ii) 既存の受像機などで差引かない場合には、そ
の妨害は色信号を重畳したことによる白黒TV
受像機への妨害と同程度と考えられる。すなわ
ち、フレーム毎に反転しており、視覚的に与え
る影響は小さいと考えられる。

本発明には実施例に示した方法のほか多くの変
形例が考えられる。以下列記する。

(i) 本発明の実施例では、NTSC信号系について
説明したが、PAL系の場合には第１０図のよ
うになつており、（ジエイ・オウ・レウエリイ
（J.O.Drewery）“ザ・フイルタリング・オブ・
ルミナンス・アンド・クロミナンス・シグナル
ス・トウ・アボイド・クロスカラー・イン・
ア・ピーエーエル・カラーシステム（The
filtering of luminance and Chrominance
signals to avoide cross−colour in ａ
PAL colour、system）ビービーシー・エンジ
ニアリングBBC Engineering（sept.1976））同
様に３次元的（すなわち、時間周波数領域、垂
直周波数領域および水平周波数領域な隙間に２
個の高域信号（高域輝度信号など）を挿入する
ことが可能である。

さらに、一般に隙間を２ケ所設けられること
を利用し、たとえばPAL方式の場合Y_Hに5.5〜
8MHz、Y_H′に８〜10.5MHzを挿入することなど
も可能となる。

(ii) インタレース走査の不完全さを除き垂直方向
にも高解像度を得る手法として、受信部で走査
線数をたとえば２倍化し、併せてインタレース
を順次走査に変換する手法、適当な内挿により
走査線数を増加させる方法、等と組合せて、本
手法を採用することも当然自由である。また、
さらに送像側で順次走査により原画像信号を得
て、適当な時間・垂直周波数のフイルタリング
とサブサンプリングによりインタレース走査信
号とする手法（たとえばケイ・ルーカス（K.
Lucas）、“スタンダード・ホウ・ブロードカス
テイング・サテライト・サービス（Standards
for Broadcasting Satellite Services）”、ア
イ・ビ・エ・テクニカル・レビユー（IBA
Technical Review）、No.18、昭57年３月）と
組合せることも設計者の自由である。

(iii) 第７図に示した高域輝度信号ならびに色信号
を分離する回路はあくまで一例である。この回
路の出力を必要に応じてさらに次の回路に通す
ことも可能である。すなわち、フレーム間で位
相が逆転していることを利用して、フレーム間
の差を得るフイルタに通したり、あるいは同一
フイールドの走査線間で位相が逆転しているこ
とを利用して走査線間の差を得るフイルタに通
すことも特性改善に役立つ。

(iv) 前述のように、色差信号や高域輝度信号につ
いては、垂直方向周波数や時間方向周波数をあ
らかじめ帯域制限しておく方が望ましい。垂直
方向の周波数を制限するには公知の方法、すな
わち、たとえば水平周期遅延線を用いて出力を
加算する等の方法がある。時間方向についても
これをフレーム遅延素子に置換えるだけで全く
同じである。また、輝度信号については、色信
号等が重畳される2.2〜4.2MHzについては、ｆ
＝15Hz、ν＝131走査線に相当する帯域の近傍
の成分を除去しておくことが望ましい。

(v) 色信号や高域輝度信号の重畳される周波数帯
域では、あらかじめベースバンドの輝度信号成
分を除去しておくことが望ましい。

(vi) 色信号や高域輝度信号を取出すフイルタの構
成については第７図に例を示した。しかしこれ
に限らず各種の方法がありうる。回路構成と伝
達関数による表現を明らかにする目的のため、
第７図の構成を含めて下記に示す。ここでは高
域輝度信号についてのみ記す。

●（１−Z^-262H）（BPF） ●（１−Z^-262H）（BPF）（−１＋2Z^-L−
Z^-2L）／４ ●（１−Z^-262H）（BPF）（１−Z^-525H）
……（第７図の場合） ●（１−Z^-263）（BPF）（１−Z^-525H） あるいはこれらの組合せ。

色信号の場合には、262Hと263Hとを入替え
れば同様に構成できる。

なお、利得については、エンハンサの機能を
含め適宜決めればよい。

(vii) フイールド間の和あるいは差のフイルタはデ
イジタルフイルタの構成からよく知られている
ように例えば下記のようにすればさらに特性が
向上する。すなわち、１−Z^-263Hのかわりに−
１＋2Z^-263H−Z^-525Hとする。

また、信号が２つ以上の経路を通る場合、遅
延時間を極力そろえるもの通常の技術でよく行
なわれるところである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３次元的にみた周波数のすき
まに、高解像度情報を挿入されたテレビジヨン信
号を現在のテレビジヨン信号の規格の範囲内で伝
送された信号から高解像度の画像を得るという効
果がある。

すなわち、4.2MHzの信号帯域の内に6MHzの高
域輝度信号を挿入することにより、現在の伝送機
器などを変更することなく高精細なテレビジヨン
映像信号を再生することが可能となる。

また既存のTV受像機でも、この伝送信号から
高域輝度信号を除いた現行のテレビジヨン信号を
受信できるので、現行方式と両立性を保つことが
できる。

さらに、送信側ならびに受信側、あるいは受信
側で、走査線を２倍にある技術あるいは順次走査
にする技術（いわゆるインプルーブド・テイー・
ブイ（Improved TV）などと組合せることによ
り、水平方向、垂直方向に解像度を増加すること
により、両立性を保つたまま高精細テレビジヨン
画像を表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はTV信号の一般的概念を示す説明図、
第２図は時間−垂直領域における色副搬送波の位
相を示す一般的な説明図、第３図はこの時空間周
波数と、本発明のテレビ受信機に加えられる高域
輝度信号成分の配置を示す説明図、第４図は、高
域輝度信号における周波数のシフトを示す図、第
５図は本発明の受信部を含むTV信号伝送システ
ムの一実施例を示すブロツク構成図、第６図はカ
ラーTV信号における高域信号の位相関係を示す
説明図、第７図は、重畳された色信号、高域輝度
信号を取出すフイルタの構成の実施例を示すブロ
ツク図、第８図は一実施例における周波数シフト
の周波数関係を示す図、第９図は副搬送波fscと
周波数シフトのための周波数foの信号との関係を
示す説明図、第１０図はPALに適用した場合の
周波数配置図である。 １……カラーエンコーダ、３……周波数シフト
回路、１２……フイールド（262H）遅延素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査によつて得られた画像信号の内の２つの
   色差信号で、ある走査線と同一位相の隣接走査線
   がフイールド毎に垂直の一方向に移動するように
   した第１の副搬送波を直交変調して得られる変調
   色信号と、上記画像信号の内の輝度信号の高域成
   分で、ある走査線と同一位相の隣接走査線がフイ
   ールド毎に上記一方向と逆方向に移動するように
   した第２の副搬送波を変調して得られる変調輝度
   信号とを、上記輝度信号に周波数多重化して得ら
   れた複合カラーテレビジヨン信号を入力する第１
   のステツプと、 上記複合カラーテレビジヨン信号から、上記輝
   度信号の高域成分を復調し、かつ上記２つの色差
   信号を同期検波により復調する第２のステツプ
   と、 上記復調された輝度信号の高域成分と、上記複
   合カラーテレビジヨン信号から得られた上記輝度
   信号の高域成分を除いた輝度信号と、上記復調さ
   れた２つの色差信号とを合成する第３のステツプ
   と、を有するカラーテレビジヨン信号の再生方
   法。 ２ 走査によつて得られた画像信号の内の２つの
   色差信号で、ある走査線と同一位相の隣接走査線
   がフイールド毎に垂直の一方向に移動するように
   した第１の副搬送波を直交変調して得られる変調
   色信号と、上記画像信号の内の輝度信号の高域成
   分で、ある走査線と同一位相の隣接走査線がフイ
   ールド毎に上記一方向と逆方向に移動するように
   した第２の副搬送波を変調して得られる変調輝度
   信号とが、上記輝度信号に周波数多重化された複
   合カラーテレビジヨン信号の信号源と、 上記信号源の複合カラーテレビジヨン信号から
   上記輝度信号の高域成分を復調する第１の復調手
   段と、 上記信号源の複合カラーテレビジヨン信号から
   上記２つの色差信号を同期検波により復調する第
   ２の復調手段と、 上記復調された輝度信号の高域成分と、上記複
   合カラーテレビジヨン信号から得られた上記輝度
   信号の高域成分を除いた輝度信号と、上記復調さ
   れた２つの色差信号を合成する手段と、 を有するカラーテレビジヨン受信機。