JP2809738B2 - 映像信号変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、標準テレビジョン信号より多い走査線数
とアスペクト比とを持つ高品位テレビジョン信号を標準
テレビジョン信号に変換する映像信号変換装置に関す
る。

（従来の技術） 高品位テレビジョン信号として、標準テレビジョン信
号より多い走査線数とアスペクト比とを持ち、ドットイ
ンターレース方式で２つの色差信号が線順次となったTC
I方式でエンコードされたものがある。

第８図は、上記高品位テレビジョン信号を標準テレビ
ジョン信号に変換するテレビジョン信号変換装置を示し
ている。

高品位テレビジョン信号は、入力端子10を介してアナ
ログデジタル（以下A/Dと記す）変換器11に入力され、
デジタル信号に変換される。輝度信号の入力パターン
は、例えば第３図（Ａ）に示すようにドットインターレ
ースされている。実線が第１フィールドの走査線であ
り、●印の位置が輝度信号のサブサンプル位相位置であ
る。また点線が第２フィールドであり、■印の位置が輝
度信号のサブサンプル位相位置である。この信号は、入
力処理装置12に入力され、ディエンファシス処理等の処
理がなされる。入力処理装置12の出力信号は、時間軸変
換装置13に入力される。時間軸変換装置13は、例えば11
25本/60Hz、2:1の信号の１水平走査時間を525本/60Hz、
1:1の信号の１水平走査時間に変換するので、この処理
は、輝度信号及び色差信号共通に行われる。さらにこの
出力信号は、フィールド内内挿及び走査線数変換装置14
に入力され、上下左右のデータを用いた内挿処理が行わ
れ、また走査線数が1125本から525本に変換される。

ここではさらに、輝度信号Ｙと色差信号Ｃとの分離も
行われ、輝度信号D/A変換器16へ入力され、アナログ信
号に変換される。一方、色差信号Ｃは、色信号処理装置
17へ入力され、TCIデコード及び時間軸伸長が行われ
る。即ち、色差信号は、輝度信号の水平ブランキング期
間に時間軸圧縮されて（例えば1/4に圧縮されて）多重
され、かつ（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号とが線順次
になっているために、これをデコードする。

色差信号Ｃは、伸長装置17aにより４倍に時間軸伸長
され、さらにTCIデコーダ17bにより、（Ｒ−Ｙ）信号と
（Ｂ−Ｙ）信号のうち現ラインに無い信号が上下のライ
ンを用いて補間され、２つの色差信号が同時化される。
そして（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号はそれぞれD/A
変換器18aと18bに入力され、アナログ信号に変換され
る。

上記の方式によると第５図（Ｂ）に示すように、1125
本/60Hz、アスペクト比が例えば16:9の高品位テレビジ
ョン信号から上下ラインと左右の信号を削除して525本/
60Hz、アスペクト比が4:3の標準テレビジョン信号への
変換を容易に実現することができる。51が表示画面であ
り、斜線部が切り捨てられたラインである。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の変換装置によると、高品位テレビジョ
ン信号1125本/60Hz、アスペクト比が16:9から、第５図
（Ｂ）のように上下左右を切取り、標準テレビジョン信
号525本/60Hz、アスペクト比4:3に変換している。従っ
て、この方式によると、一般に画面の周辺部に重要な情
報が存在すると、これを欠落させてしまう。またこの変
換を意識して、送信側で画面中心部に重要な情報を付加
して伝送すると、高品位テレビジョン信号を視聴してい
る視聴者にとって非常に不自然な感じを与えることがあ
る。更に、映画などをこの方式で変換すると著作権の問
題となることがある。

さらにまた、ハイビジョンのスタジオ規格による水平
有効走査率は、約87.3％である。また、NTSC方式による
水平有効走査率は82.8％である。ここで、水平有効走査
率77.9％のMUSE方式により伝送された信号をNTSC方式の
信号に変換する場合、ハイビジョンのスタジオ規格によ
る真円の画像をNTSCの水平有効走査期間に納めようとす
ると、約10％横長の円として現れる。そこで、逆にNTSC
方式に変換したとき真円となるようにMUSE方式信号全体
を縮めて変換すると、水平ブランキング期間がディスプ
レイ画面に現れるという不具合がある。

そこでこの発明は、高品位テレビジョン信号の重要な
情報を欠落することがなく、また最小のハードウエアの
規模で標準テレビジョン信号への変換を行うことがで
き、さらにディスプレイに映出した場合も送り側と受像
側の画像の水平、垂直方向長さの比に大きな変化が無い
ように信号処理することができる映像信号変換装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、標準テレビジョン信号より多い走査線数
を持ち２つの色差信号が線順次となって時間軸圧縮方式
でエンコードされている高品位テレビジョン信号を標準
テレビジョン信号に変換する変換装置において、 前記高品位テレビジョン信号に内挿処理等の一定の信
号処理を行う入力信号処理手段と、この入力信号処理手
段の出力信号を少なくとも１水平走査時間遅延する第１
の遅延手段と、前記入力信号処理手段の出力信号と前記
第１の遅延手段の出力信号のうち色信号については前記
入力信号処理手段の出力信号と前記第１の遅延手段の出
力信号とを選択して出力可能であり、輝度信号について
は前記入力信号処理手段の出力信号を選択して出力する
信号選択手段と、この信号選択手段を制御してｎ（ｎ≧
１）水平走査時間毎に前記信号選択手段に前記遅延手段
からの色差信号選択を行わせる制御信号を出力する制御
信号発生手段と、前記信号選択手段からの出力信号の走
査線数を標準テレビジョン信号の走査線数に間引きによ
り変化するために、信号選択手段からの出力信号をフィ
ールドメモリに一旦蓄積する場合、その書き込みタイミ
ングを制御し、書き込みラインの信号に対しても色信号
期間と輝度信号期間の間では所定期間の書き込み禁止期
間を設けるとともに、前記信号選択手段からの出力信号
による画像と前記フィールドメモリから読出した信号に
よる画像との水平、垂直方向の相似バランスを保つため
に、前記フィールドメモリへの書き込みクロック周波数
に対して読出しクロックの周波数を低くし、 ｍ＝ｎ−8k（（ｋ＝2,3,4）、ｎは入力側の信号の１
水平サンプル数、ｍは色・輝度合わせた期間のサンプル
数）の関係をもたせた走査線数および時間軸変換手段と
を備えたものである。

（作用） 上記の手段により、制御信号発生手段及び信号選択手
段により、走査線変換処理装置でライン間引きしても色
差信号の線順次の関係を維持したままにすることがで
き、かつ、間引きによる走査線変換処理により重用な情
報を欠落させることなく圧縮し、しかも輝度信号と色信
号とを共通に処理することができる。また、フィールド
メモリの書き込み読出し制御により、高品位テレビジョ
ン信号による画像の縦横の比と変換後の画像の縦横の比
とに大きな差異を生じさせることなく映出することがで
きる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。この実施例で
は、標準テレビジョン信号（例えばNTSC方式テレビジョ
ン信号）より多い走査線数でアスペクト比が異なるもの
で、ドットインターレース方式で２つの色差信号（例え
ば（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号）が線順次となり、
TCI方式でエンコードされた高品位テレビジョン信号
（例えばMUSE方式テレビジョン信号）を、標準テレビジ
ョン信号に変換することを例にとって説明する。また、
変換された後の表示状態は、第５図（Ａ）に示すような
状態になるものとする。

高品位テレビジョン信号は、入力端子10を介してA/D
変換器11に供給されデジタル信号に変換される。ここで
のサンプリングクロックΦ１は、例えばΦ１＝16.2MHz
である。

デジタル化された信号は、次段の入力処理装置12に入
力され、ここで例えばノンリニア伸長、ディエンファシ
ス処理等の処理が行われる。入力処理装置12の出力信号
は、折り返し除去・内挿処理装置20に入力される。

この折り返し除去・内挿処理装置20では、輝度信号の
入力パターンは、例えば第３図（Ａ）に示すようにドッ
トインターレースされている。実線が１フィールドの走
査線であり、●印の位置が輝度信号のサブサンプル位相
位置である。また点線が第２フィールドであり、■印の
位置が輝度信号のサブサンプル位相位置である。この信
号に対しては、フィールド内のデータを用いた内挿処理
が施され、同図（Ｂ）に示すような信号に変換される。
また同時にデジタルフィルタによりドットインターレー
ス化による折り返し成分の除去が行われる。

次に、折り返し除去・内挿処理装置20の出力信号は、
前処理装置21に入力される。

前処理装置21に入力した信号は、単位遅延素子211を
介して単位遅延素子212及び213に入力される。

単位遅延素子212の出力信号は、単位遅延素子214を介
してセレクタ215に供給される。一方、単位遅延素子213
の出力は、ラインメモリ216にて１水平走査期間遅延さ
れた後、単位遅延素子217を介してセレクタ215に供給さ
れる。このセレクタ215は、同期制御装置29からの制御
信号CN1により制御され、ラインメモリ216側からの信号
のうち例えば３水平走査期間毎に、３水平走査期間の各
色差信号を連続して選択し、輝度信号については単位遅
延素子214からのものを選択することができる（タイミ
ングチャートは第２図に示している）。セレクタ215の
出力は、単位遅延素子218を介して出力される。

第２図は、高品位テレビジョン信号を標準テレビジョ
ン信号に変換する信号変換モードにおける上記前処理装
置21の動作を示すタイミングチャートである。

第２図（Ａ）は、単位遅延素子214の出力映像信号で
あり、セレクタ215の一方の入力部に供給される。同図
（Ｂ）はラインメモリ216を介して単位遅延素子216から
出力される映像信号であり、セレクタ215の他方の入力
部に供給される。双方の映像信号間には１水平走査期間
のずれがある。

制御信号CN1は、同図（Ｃ）に示すタイミングで色差
信号位置に対応してローレベルになる期間があり、この
期間ではセレクタ215は単位遅延素子216側の信号を選択
する。よって、セレクタ215から出力される映像信号は
第２図（Ｄ）に示すように、３水平走査期間毎に、３水
平走査期間の色差信号が単位遅延素子216側からのもの
が連続して存在し、輝度信号についてはすべて単位遅延
素子214側から選択されたものが存在する。

前処理装置21からの処理信号（第２図（Ｄ））は、走
査線数・時間軸変換装置30の単位遅延素子301に供給さ
れる。この走査線数・時間軸変換装置30は、単位遅延素
子301の出力が供給されるフィールドメモリ302を利用し
て、走査線数の変換及び時間軸の変換を行う。つまり第
５図（Ａ）に示したようにアスペクト比16:9の高品位テ
レビジョン信号を情報の欠落なくアスペクト比4:3のデ
ィスプレイに表示できるように、水平・垂直方向にデー
タ圧縮を行う部分である。

フィールドメモリ302の出力は単位遅延素子303を介し
た後、輝度信号出力制御装置32と色信号出力制御装置33
に供給される。

まず、走査線数・時間軸変換装置30において、高品位
テレビジョン信号の走査線数及び時間軸を変換する（圧
縮する）場合の通常動作について説明する。

垂直方向に関して、高品位テレビジョン信号の走査線
数が例えば1032本あるとすると、フレーム単位で見てこ
れを３本に１本の割合で間引きを行い1/3、つまり344本
の走査線の信号を間引きし、残りを688本に変換する。

このためには、第２図（Ｅ）に示すように、同期制御
装置29からの制御信号CN3により、水平走査期間の３回
に１回の割合で、入力映像信号のフィールドメモリ302
への書き込みを禁止すればよい。これにより、有効走査
線数は、1032本から688本に変換される。この書込み処
理は、輝度信号及び色差信号も区別無く同時に行われ
る。この書込み処理のためのクロックはΦ２であり、Φ
２＝32.4Mhzである。これは、折り返し除去・内挿処理
装置20において、第３図に示したように内挿データが追
加されているからである。

このようにフィールドメモリ302に書込まれた信号
は、例えば936fH＝29.48MHzのクロックレートで読み出
され、単位遅延素子303を介して導出される。これによ
り高品位テレビジョン信号の１水平走査期間が走査線数
525本、1:1インターレース比の信号の１水平走査期間に
時間軸変換されたものとなる（第２図（Ｆ））。ここ
で、上下の80本は、有効画面を形成しないので、メモリ
読出し時に切り捨てても問題は無い。

この出力信号は、輝度出力処理装置32に入力され、輝
度信号部分の抽出及びブランキング信号の付加等の処理
が出力側の仕様に応じてなされ、D/A変換器34にてアナ
ログ映像信号に変換され出力端子へ導出される。また第
２図（Ｆ）の信号は、色信号処理装置33にも入力され
る。ここでは、色差信号の抽出が行われる。まず、ライ
ンメモリに、色差信号が書込まれ、次に書込みクロック
の４倍の周期期間のクロックで読み出される。これによ
り、1/4倍に時間軸圧縮され１水平走査期間の一部に存
在していた色差信号がもとの時間（走査線数525本、1:1
インターレース信号の１水平走査期間）に伸長される。

さらに色差信号は、第６図に示すように（Ｒ−Ｙ）信
号と（Ｂ−Ｙ）信号が線順次であるために、これを順次
走査に変換する必要がある。即ち、例えば、第６図のラ
インNO.2では、（Ｂ−Ｙ）信号のみが存在するから、
（Ｒ−Ｙ）信号を上下のラインNO.1とNO.3のデータを用
いて補間し合成することになる。またラインNO.3では、
（Ｒ−Ｙ）信号はこのラインのものをそのまま用いて、
（Ｂ−Ｙ）信号は上下のラインに存在するものを用いて
補間することになる。

この様に得られた色差信号は、輝度信号と同様にブラ
ンキング信号の付加等の処理が行われ出力側の仕様に合
わせた信号に修正され出力され、D/A変換器35にてアナ
ログ信号に変換された後、出力端子へ導出される。

第１図における同期制御装置29は、前述した制御信号
を生成しているとともに、内部のシステムクロックを高
品位テレビジョン信号の制御信号に応じて該入力テレビ
ジョン信号に同期させるとともに、出力されるテレビジ
ョン信号の基本クロックを生成しており、入力側と出力
側のテレビジョン信号の同期をとっている。

上記の説明では、第５図（Ａ）の表示形態を示した
が、これに限らず例えば、第５図（Ｂ）に示すように、
垂直方向の上下及び水平方向の左右をカットするような
表示も実現できることは勿論である。

さらに、この実施例では、第３図に示すような内挿処
理を施す場合、各補間データに対して垂直方向の重み付
けを行いながら補間を行っている。これは、走査線数が
間引きにより変換された場合、間引きされた走査線の上
下の情報は、垂直方向に離れた位置の情報であるから、
間引きの無かった領域の絵柄とのバランスがずれること
になる。そこでこの様な不具合をカバーするために、垂
直方向の重み付け処理を行うものである。その例を第４
図を参照して説明する。

第４図（Ａ）は奇数フィールド、同図（Ｂ）は偶数フ
ィールドの画素（●印）の配置位置を示している。Ｘ印
は補間された画素である。この様に、例えば第３ライ
ン、第６ライン、第９ライン…というふうに、間引きさ
れるラインの輝度信号の上下のラインを垂直方向に近付
けるような重み付け（上下のラインの絵柄を近似させ
る）を行うことにより、間引き処理されたときの絵柄が
全体的にバランスのとれた圧縮状態となる。このこと
は、第２図（Ｄ）、（Ｆ）の輝度信号の配列を比較して
も理解できる。

上記したこの実施例によると、制御信号発生装置及び
信号選択手段により、走査線変換処理装置でライン間引
きしても色差信号の線順次の関係を維持したままにする
ことができる。この間引きは、上記選択手段により少な
くとも隣り合うライン間に同じ色差信号が存在する場合
に一方を間引きするようにしている。また、間引きによ
る走査線変換処理により重用な情報を欠落させることが
なく圧縮し、しかも輝度信号と色信号とを共通に処理す
ることができる。

次に、上記のシステムは、MUSE方式による映像と変換
後の標準テレビジョン信号による映像との垂直、水平方
向の相似バランスが維持されるように、次のような制御
が行われている。つまり、MUSE方式の信号による映像の
真円が標準テレビジョン信号に得る映像においても真円
であるようにフィールドメモリ302の、書き込み読出し
クロックが次のように制御されている。

第７図は、１ライン分のサンプリングデータがフィー
ルドメモリ302に書き込まれる場合のタイミングチャー
トである。

同図（Ａ）は書き込みクロックS1であり、同図（Ｂ）
は書き込みイネーブル信号S2、同図（Ｃ）は読出しクロ
ックS3、同図（Ｄ）は読出しイネーブル信号S4である。

書き込みクロックは例え32.4MHzであり入力信号が例
えば960サンプルの場合、そのうちの色信号期間は、188
サンプル、輝度信号期間は748サンプルである。そこ
で、書き込みイネーブル信号S2は、色信号と輝度信号の
みがフィールドメモリに書き込まれるようにフィールド
メモリを制御する。よって、水平方向には実際には936
サンプルのデータが入力される。このデータは、読出し
イネーブル期間に29.48MHzのクロックで読み出される。
読出しイネーブル信号S4は、垂直ブランキング期間のみ
ローレベルとなり、読出しを禁止する。

上記したように、フィールドメモリ302に色信号と輝
度信号のみのサンプルを入力して、そのサンプル数の水
平周波数倍（936fH）のクロックで読み出すことによ
り、垂直、水平方向に歪みの無い映像用の信号を得るこ
とができる。

次に、この実施例において、上記の読出しクロックを
設定した背景についてさらに具体的数値を示して説明す
る。

ハイビジョンスタジオ規格は、水平有効走査率 1920/2200サンプル＝87.3％ 垂直有効走査率 1035/1125本 ＝92.0％ NTSC規格においては 水平有効走査率 52.656/63.556μｓ＝82.8％ 垂直有効走査率 483/525本 ＝92.0％ ハイビジョンでの真円と変換後の円の比は（4/3）／
（16/9）×（525/375）×（1/82.8）／（1/87.3）＝1.1
07である。この比が１のときは歪みがないことである
が、この場合は、このままであると10.7％の横長の円に
なることを意味する。

エンコーダにおいては、TCIエンコードした色情報の
期間を確保するために輝度信号については12:11の圧縮
を行うので、実際には 960×（11/12）＝880サンプル（内挿後の信号）分の輝
度信号である。従ってこれを真円の画とするには、880
×1.107％＝974.16サンプルが必要である。しかし、実
際には960サンプル以上は望めない。ここで主観的な判
断によると、円の歪みが気にならないでは横長で５％、
縦長で３％以内である。

そこで円の歪みが気にならない５％以内の横長に押さ
えるとすると、 974.16×（1.05/1.107）＝924サンプル以上であれば良
いことになる。

時間時および走査線を変換した後に真円に近付けよう
とすると、水平ブランキングが画面に現れるので、変換
途中において対策することが必要である。ここでMUSE方
式の水平有効走査率をみると（374/480）＝0.779であ
る。

そこで、変換時の読出しクロックを936fHに選択する
と、 974.16/936＝約1.040となり、４％横長の円となる。
また変換後の有効走査率は （960/936）×77.9＝約79.9％ となる。これにより、水平ブランキングが現れることな
く、気にならない真円の画像を得るできる。つまり送り
側の画像の水平垂直のバンランスに歪みを発生させるこ
となく変換することができる。

また、ハイビジョン系のクロックと変換側のクロック
の比をみると （1125/2、480fH）：（525、936fH） ＝50:91である。この比は、最小の整数比となり、ハ
イビジョン系とNTSC系との同期が取りやすいことを意味
する。ここで上記入力側の信号と変換後側の信号のサン
プル数を一般的にみると ｍ＝ｎ−8k（ｋ＝2,3,4）となる。ｎは入力側の信号
の１水平サンプル数、ｍは色・輝度合わせた期間のサン
プル数である。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、高品位テレビジョン
信号の重要な情報を欠落することがなく、また最小のハ
ードウエアの規模で標準テレビジョン信号への変換を行
うことができ、さらにディスプレイに映出した場合も送
り側と受像側の画像の水平、垂直方向長さの比に大きな
変化が無いように信号処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の回路の動作を説明するために示した信号波形図、
第３図及び第４図は第１図の回路の動作を説明するため
に示した画素配列説明図、第５図は映像信号を変換した
ときに得られる画像表示例を示す図、第６図は第１図の
回路の色信号処理装置の動作を説明するために示した画
素配列説明図、第７図もこの実施例の回路動作を説明す
るために示したタイミングチャート、第８図は従来の走
査線及びアスペクト比変換装置を示す回路図である。 11……A/D変換器、12……入力処理装置、20……折り返
し除去・内挿処理装置、21……前処理装置、30……走査
線数・時間軸変換装置、31……フィールドメモリ、32…
…輝度信号出力制御装置、33……色信号出力制御装置、
34、35……D/A変換装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】標準テレビジョン信号より多い走査線数を
   持ち２つの色差信号が線順次となって時間軸圧縮方式で
   エンコードされている高品位テレビジョン信号を標準テ
   レビジョン信号に変換する変換装置において、 前記高品位テレビジョン信号に内挿処理等の一定の信号
   処理を行う入力信号処理手段と、 この入力信号処理手段の出力信号を少なくとも１水平走
   査時間遅延する第１の遅延手段と、 前記入力信号処理手段の出力信号と前記第１の遅延手段
   の出力信号のうち色信号については前記入力信号処理手
   段の出力信号と前記第１の遅延手段の出力信号とを選択
   して出力可能であり、輝度信号については前記入力信号
   処理手段の出力信号を選択して出力する信号選択手段
   と、 この信号選択手段を制御してｎ（ｎ≧１）水平走査時間
   毎に前記信号選択手段に前記遅延手段からの色差信号選
   択を行わせる制御信号を出力する制御信号発生手段と、 前記信号選択手段からの出力信号の走査線数を標準テレ
   ビジョン信号の走査線数に間引きにより変換するため
   に、信号選択手段からの出力信号をフィールドメモリに
   一旦蓄積する場合、その書き込みタイミングを制御し、
   書き込みラインの信号に対しても色信号期間と輝度信号
   期間の間では所定期間の書き込み禁止期間を設けるとと
   もに、前記信号選択手段からの出力信号による画像と前
   記フィールドメモリから読出した信号による画像との水
   平、垂直方向の相似バランスを保つために、前記フィー
   ルドメモリへの書き込みクロック周波数に対して読出し
   クロックの周波数を低くした走査線数および時間軸変換
   手段とを具備したことを特徴とする映像信号変換装置。