JPH11510356A - ビデオ信号のカラーデコーディングおよびカラーデシメーションのための回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ビデオ信号のカラーデコーディングとカラーデシメーションを結合した回路装置では、クロミナンス信号成分（Ｕ、Ｖ）の再生のために色副搬送波がビデオ信号（ＦＢ、ＦＢ’）から求められる。この回路装置は特にピクチャインピクチャフェードインのために使用される。ビデオ信号（ＦＢ’）は直交する色副搬送波成分と乗算的に（５、６）結合され、引き続いてローパスフィルタ（８、９）を介してフィルタリングされる。ルミナンス信号成分（Ｙ）に対してはビデオ信号（ＦＢ’）が別のローパスフィルタ部（７）を介してフィルタリングされる。間引されたルミナンス信号成分およびクロミナンス信号成分（Ｙ、Ｕ、Ｖ）を得るために、ローパスフィルタ（７、８、９）の後方でサブサンプリングが行われる。デシメーション係数に適合する適切なローパスフィルタの設計は、クロミナンス信号路にそれぞれ１つずつローパスフィルタ（８、９）を設けるだけで充分であり、ルミナンス信号路で本発明を用いない場合に必要なノッチフィルタを省略することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ビデオ信号のカラーデコーディングおよび カラーデシメーションのための回路装置 本発明はビデオ信号のカラーデコーディングおよびカラーデシメーションのた めの回路装置に関する。この種の回路装置は特に、間引された画像の主画像への フェードイン、いわゆるピクチャインピクチャフェードインに適している。 ピクチャインピクチャフェードインでははめ込むべき画像を、受信される本来 のサイズからはめ込むべき画像サイズまで縮小する、すなわち間引を行う必要が ある。さらに画像処理では有利には輝度信号成分および色信号成分は別々に処理 される。受信側ではこれらの信号成分はビデオ信号として複合化されている。ル ミナンス信号成分および２つのクロミナンス信号成分をビデオ信号から取り出す こと、すなわちカラーデコーディングは間引の前に行われる。 Siemens‐Pruduktbechreibung ”ICs for Entertainment Electronics; Pict ure‐in‐Picture System”，Ausgabe 5/91の特に８頁、42〜43頁に、公知のピ クチャインピクチャフェードインのための回路装置が説明されている。ディジタ ル動作するカラーデコーダはディジタルルミナンス信号Ｙと２つのディジ タルクロミナンス信号Ｕ、Ｖを形成し、これらの信号はピクチャインピクチャプ ロセッサに供給される。このピクチャインピクチャプロセッサは入力側にデシメ ーション回路を有し、このデシメーション回路によりはめ込むべき画像はサイズ に関して間引される。間引された画像は続いて画像メモリに一時記憶される。カ ラーデコーダとして市販の利用可能な構成ユニットが提案されているが、この構 成ユニットはピクチャインピクチャフェードイン専用に使用するには必ずしも適 していない。ゆえにデシメーション回路の入力側には、それぞれ最大可能な信号 帯域幅を有する信号成分Ｙ、Ｕ、Ｖが供給される。間引のために各信号成分に対 して画素の水平方向の平均化および垂直方向の平均化が行われる。画像を１／９ の係数で低下させるために、９つの画素がはめ込むべき画像の唯一の画素に平均 化される。 平均値形成を用いた間引により、はめ込むべき画像のサンプリングレートは低 下される。サンプリング／ナイキスト定理が間引の後にも満足されて、間引され た画像の障害効果を回避するために、間引すべき信号成分の帯域を相応に制限す る必要がある。このために平均値形成部はローパスフィルタリング部を有してい る。ただしこのローパスフィルタの通過領域はシャープに制限されていないので 、間引された画像は障害効果を含んでしまう。 従来のディジタルカラーデコーダの例は、Fernseh‐und Kino‐Technik，Ton Nillesen，”Digitaler TV‐Farbdecoder mit Zeilenfrequenzverkopplung”，N r．4/1986の141〜146頁に記載されている。カラーデコーディングされた出力信 号Ｙ、Ｕ、Ｖの帯域幅をできる限り大きく保つために、カラーデコーダは出力側 に高級なフィルタを有する。つまりそれぞれ、ローパスフィルタがクロミナンス 信号路に設けられており、かつノッチフィルタがルミナンス信号成分路に設けら れている。すなわちローパスフィルタを介して搬送波周波数の逓倍のそのつどの 混合積生成波が除去され、ノッチフィルタを介して色副搬送波がフィルタで除去 される。このためピクチャインピクチャシステム全体の回路コストは比較的高く なる。カラーデコーダとピクチャインピクチャプロセッサを唯一の集積回路チッ プに完全に集積して実現すれば、相応にコストが高くなってしまう。 本発明の課題は上述の欠点を回避することである。特にカラーデコーディング およびデシメーションのためのコンビネーション回路装置を提供して、この回路 装置の機能ブロックひいては回路コストができる限り低くなるように構成しなけ ればならない。 この課題は本発明により、請求項１の特徴部分に記載の構成により解決される 。 本発明によるピクチャインピクチャフェードインの ための回路装置を有するテレビジョン装置は、請求項１０に記載されている。 本発明ではカラーデコーディングおよびデシメーションに必要なフィルタがま とめられている。ルミナンス信号路のノッチフィルタは本発明による回路装置で は不必要である。これは間引時に帯域制限に必要なローパスフィルタがルミナン ス信号路において更なる帯域幅制限を色副搬送波の下方まで行うからである。さ らにカラーデコーダにおいて、搬送波周波数の逓倍の変調積生成波を抑圧するた めのローパスフィルタがもはや特に必須ではなくなる。そのためのローパスフィ ルタリングは間引のために設けられているローパスフィルタにより行われる。有 利にはこのルミナンス信号路のローパスフィルタは少なくともそこに含まれるク ロミナンス成分を抑圧する。 人間の目は色に対しては輝度に対してよりもはるかに小さな感受性しか有さな いので、色信号成分は通常比較的低いサンプリングレートを有する。したがって クロミナンス信号路のローパスフィルタは相応して小さな通過領域を有する。Ｙ ：Ｕ：Ｖの表示フォーマットが後続の一時記憶に対して４：１：１である場合、 クロミナンス信号路のローパスフィルタの通過領域はルミナンス信号路のローパ スフィルタの通過領域の１／４を有するだけで充分である。はめ込むべき画像を 元の画像サイズの１／Ｎ²まで間引しなければならな い場合、ルミナンス信号路のサンプリングレートを元のサンプリングレートの１ ／Ｎ²まで低下し、クロミナンス信号路のサンプリングレートがそのつど元のサ ンプリングレートの１／４Ｎ²まで低下することが必要である。水平方向のロー パスフィルタ部として動作するローパスフィルタは、水平方向の間引のために出 力側のサンプリング値の１／Ｎだけを計算するか、またはローパスフィルタリン グされたサンプリング値のうちそれぞれＮ番目の値だけがさらに処理されるよう に構成されている。垂直方向の間引のために各Ｎ番目の走査線だけが更に処理さ れる。 くし形フィルタを用いると、はめ込むべき画像のクロミナンス信号成分とルミ ナンス信号成分との分離が改善され、クロストークが低減される。くし形フィル タは特に有利にはクロミナンス信号路に設けられており、出力側でサブサンプリ ング部の後で水平方向に作用するローパスフィルタ部が設けられている。付加的 にくし形フィルタをルミナンス信号路の出力側に設けて、ルミナンス中の高周波 のクロミナンス成分を抑圧することができる。くし形フィルタは周知のように垂 直方向で作用するローパスフィルタであり、このローパスフィルタの遅延素子は ディジタル式に実現された場合、それぞれ１つの画像走査線の時間だけ遅延を行 う。垂直方向の１／Ｎの間引のために有利には各Ｎ番目の走査線だけがくし形フ ィルタにより計算される。 色副搬送波の再生は有利には色副搬送波に周波数結合して行うことができる。 Ａ／Ｄ変換器でのサンプリングはこの場合に４倍の色副搬送波周波数により行わ れる。色副搬送波に対するサンプリング値は論理＋１、０、−１（色副搬送波振 幅へ正規化される）を生じさせる。ベースバンドへの複合ビデオ信号の色信号成 分の混合は通常乗算回路により行われるが、この混合も相応に簡単化される。こ の乗算回路にはビデオ信号および色副搬送波が９０°だけ位相シフトして供給さ れる。乗算回路はここでは、２倍の色副搬送波周波数でクロック制御される符号 交番切換装置と、第１と第２の色信号路を切り換える切換スイッチとを有する。 この切換スイッチは４倍の色副搬送波周波数でクロック制御される。 本発明による回路装置でカラーデコーディングとカラーデシメーションとを組 み合わせる場合に、従来のスタンドアローン形の構成ユニットを用いた解決手段 に比べて簡単化と節約化が達成されることにより、カラーデコーダとピクチャイ ンピクチャプロセッサとを唯一の集積回路チップに集積することが表面有効利用 の点で容易に可能となる。 以下に本発明を図示された実施例に則して詳細に説明する。 図１は本発明による、ビデオ信号のカラーデコーディングおよびカラーデシメ ーションのための回路装置 の略図である。 図２は搬送波結合デコーディングにおける簡単化された色副搬送波再生を示す 図である。 図３はビデオ信号の周波数スペクトル、およびルミナンス信号路のローパスフ ィルタに対する周波数特性の周波数スペクトルを示す図である。 図４はビデオ信号の１つの走査線の色副搬送波の特性をＰＡＬカラー標準方式 により示す図である。 図５はＰＡＬビデオ信号の理想的なスペクトルと、ルミナンスおよびクロミナ ンスのくし形フィルタ特性とを示す図である。 図１に図示の回路装置ではアナログディジタル変換器１にビデオ信号ＦＢが供 給される。このビデオ信号の周波数特性は図３に示されている。このビデオ信号 ＦＢはルミナンス信号成分４０と、色副搬送波４１の周囲に非対称的に設けられ ているクロミナンス信号成分４２とを含む。Ａ／Ｄ変換後、ディジタル化された ビデオ信号ＦＢ’が生じる。回路２においてディジタルビデオ信号ＦＢ’から色 副搬送波が再生され、端子３、４で相互に９０°だけ位相シフトされて送出され る。この代わりに色副搬送波をアナログビデオ信号ＦＢから復元して引き続いて ディジタル化することもできる。それぞれの乗算回路５、６でディジタルビデオ 信号ＦＢ’は直交する色副搬送波と混合される。ディジタルビデオ信号ＦＢ’は 第１のローパスフィルタ７ に供給され、このローパスフィルタの出力側にローパスフィルタリングされたル ミナンス信号が生じる。乗算回路５、６から送出される混合積生成波は第２のロ ーパスフィルタ８および第３のローパスフィルタ９を介してフィルタリングされ る。フィルタリングされたルミナンス信号成分Ｙおよびクロミナンス信号成分Ｕ 、Ｖのサブサンプリングが行われる。ルミナンス信号Ｙの４つのサンプリング値 に対してクロミナンス信号Ｕ、Ｖのそれぞれ１つのサンプリング値が存在する（ Ｍ＝４）。それぞれのサブサンプリングに対してｆ₁＝４ｆ₂が成り立つ。フィル タ７、８、９を介してそのつど所要のサンプリングレート中のサンプリング値だ けを計算するか、またはフィルタ７、８、９の入力側に生じるレート全体でサン プリング値を計算し、続いて対応する値を除去することにより、サブサンプリン グを行うことができる。間引された信号Ｙ、Ｕ、Ｖのサンプリング値は画像メモ リ１０に一時記憶される。ピクチャインピクチャフェードイン機能を有するテレ ビジョン装置では、信号Ｙ、Ｕ、Ｖは別のビデオ信号から供給される主画像へは め込むために時間的に正確に読み出され、この主画像とともに画面に表示される 。 例えばはめ込むべき画像の間引は元のサイズの１／Ｎ²（例えばＮ＝３）まで 行われる。ディジタル化されたビデオ信号ＦＢ’はサンプリング周波数ｆ_Tによ りサンプリングされる。サブサンプリングに基づく画像障害を回避するために、 サンプリング定理を満足するためのローパスフィルタ７はｆ_T／２Ｎまでの帯域 制限を行わなければならない。フォーマットＹ：Ｕ：Ｖが４：１：１である場合 、この制限はローパスフィルタ８、９を介して１／４の周波数すなわちｆ_T／８ Ｎまで行われる。更なる間引は垂直方向に係数３で、各第３の走査線だけを更に 処理する。 図３には曲線４３で、画像障害を回避しなければならない場合の、ローパスフ ィルタ７の最大可能な透過特性曲線が示されている。通過領域は、色副搬送波４ １の周りで非対称的に変調されている色成分４２がビデオ信号の周波数スペクト ル内で始まっている個所で終っている。ローパスフィルタ７が色スペクトル４２ 内の高い周波数を通過させる場合には、間引された画像において相応する画像障 害を考慮しなければならない。 周波数ｆ_Tでの色副搬送波結合サンプリングの実現のために、図２に示す簡単 化が可能である。この簡単化された装置は符号変化装置１１を有し、この符号変 化装置にディジタル化されたビデオ信号ＦＢ’が供給される。符号変化装置１１ は２倍の色副搬送波周波数で制御される。すなわち符号変化は２倍の色副搬送波 周波数で行われる。この符号変化装置１１から送出される信号は切換スイッチ１ ２を用いてローパスフィル タ８またはローパスフィルタ９に供給される。切換スイッチ１２は４倍の色副搬 送波周波数で切換られる。２倍の色副搬送波周波数および４倍の色副搬送波周波 数は相応に変更された色副搬送波再生装置２’から送出される。図４に９０°位 相シフトされた色副搬送波の特性がＰＡＬ信号の色信号成分Ｕ、Ｖ（曲線４５、 ４６）に対して示されているように、２つの色副搬送波のサンプリング値は色副 搬送波結合Ａ／Ｄ変換では値＋１、０、−１（色副搬送波振幅まで正規化される ）である。搬送波の１つはゼロとは異なる値を有し、他の搬送波はゼロを有する 。これにより２つのクロミナンス信号路の切り換えは切換スイッチ１２により行 われる。搬送波のそのつどのサンプリング値の符号変化は符号変化装置１１によ り考慮される。 図５にはＰＡＬ標準方式によるビデオ信号のスペクトルが理想的な場合の垂直 空間周波数の軸線に沿って示されている。垂直画像周波数は含まれておらず、す なわち垂直方向の輝度の急激な変化または色の急激な変化は存在しない。水平方 向での色の変化および輝度の変化はここでは考慮していない。それぞれのいわゆ るくし形フィルタを介して、色の鮮鋭度の印象を高めることができる。このくし 形フィルタはローパスフィルタ８とその出力側のサブサンプリング部の間または サブサンプリング部とメモリ１０との間、またローパスフィルタ９とその出力側 のサブサンプリング部の間 またはサブサンプリング部とメモリ１０との間に設けられている（図１には示さ れていない）。くし形フィルタは図５に示される“くし形の”フィルタ特性５０ を有する。この特性によりルミナンス信号成分Ｙの減衰が垂直周波数に関して行 なわれる。くし形フィルタは垂直ローパスフィルタとして動作し、ディジタルロ ーパスフィルタとして実現される。このローパスフィルタの遅延素子は１つの走 査線の時間だけ遅延を行う。これとは異なり、ローパスフィルタ７、８、９は画 像方向に関して水平に作用するローパスフィルタである。 有利にはルミナンス信号路にも、ローパスフィルタ７とその出力側のサブサン プリング部の間またはサブサンプリング部とメモリ１０の入力側の間に１つのく し形フィルタが設けられる。このくし形フィルタは周波数特性５１を有し、この 特性によりルミナンス信号路に残っているクロミナンス信号成分Ｕ、Ｖが減衰さ れる。くし形フィルタを介してルミナンスとクロミナンスとの間のクロストーク が低減されるほか、逆に同時に垂直帯域制限も行われ、垂直間引において画像障 害が回避される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月２７日 【補正内容】 請求の範囲 １．アナログディジタル変換器を（１）を有し、該アナログディジタル変換器に ビデオ信号（ＦＢ）が供給されており、 色副搬送波周波数に結合された搬送波をビデオ信号（ＦＢ、ＦＢ’）から再 生する再生手段（２、２’）を有し、 再生された搬送波をディジタル化されたビデオ信号（ＦＢ’）と乗算結合す る乗算結合手段（５、６、１１、１２）を有し、該乗算結合手段を介して第１の 信号成分と第２の信号成分が形成され、 前記ディジタル化された信号（ＦＢ’）をフィルタリングする第１のローパ スフィルタ手段（７）を有し、該第１のローパスフィルタ手段はビデオ信号（Ｆ Ｂ’）の周波数スペクトル内で色成分（４２）の下方に通過領域を有し、該第１ のローパスフィルタ手段の入力側は前記アナログディジタル変換器（１）に直接 に接続されており、該第１のローパスフィルタ手段を介してルミナンス信号成分 （Ｙ）が形成され、 前記第１の信号成分をフィルタリングして第１のクロミナンス信号成分（Ｕ ）を形成する第２のローパスフィルタ手段（８）を有し、該第２のローパスフィ ルタ手段の入力側は前記乗算結合手段（５、６ 、１１、１２）に直接に接続されており、 前記第２の信号成分をフィルタリングして第２のクロミナンス信号成分（Ｖ ）を形成する第３のローパスフィルタ手段（９）を有し、該第３のローパスフィ ルタ手段の入力側は前記乗算結合手段（５、６、１１、１２）に直接に接続され ており、 前記ローパスフィルタ手段（７、８、９）によりそのつど形成される出力信 号（Ｙ、Ｕ、Ｖ）のサンプリングレートはそのつどの入力信号のサンプリングレ ートに比べてデシメーションの度合に依存して低下されている、ことを特徴とす る色成分（４２）を有するビデオ信号のカラーデコーディングおよびデシメーシ ョンのための、例えばピクチャインピクチャフェードインに使用される回路装置 。 ２．前記アナログディジタル変換器（１）はビデオ信号（ＦＢ）のサンプリング が色副搬送波に結合されて行われるように構成されており、再生された搬送波を ディジタル化されたビデオ信号（ＦＢ’）と乗算結合する前記乗算結合手段（５ 、６、１１、１２）は色副搬送波周波数に結合されてディジタル化されたビデオ 信号（ＦＢ’）の符号を変化可能な第１の装置（１１）と、切り換え器（１２） とを有し、前記切り換え器を介して第１の装置（１１）の出力信号が色副搬送波 周波数に結合されて第２のローパスフィルタ手段（８）または第３のローパスフ ィ ルタ手段（９）に供給可能である、請求項１記載の回路装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アナログディジタル変換器を（１）を有し、該アナログディジタル変換器に ビデオ信号（ＦＢ）が供給されており、 色副搬送波周波数に結合された搬送波をビデオ信号（ＦＢ、ＦＢ’）から再生 する再生手段（２、２’）を有し、 再生された搬送波をディジタル化されたビデオ信号（ＦＢ’）と乗算結合する 乗算結合手段（５、６、１１、１２）を有し、該乗算結合手段を介して第１の信 号成分と第２の信号成分が形成され、 前記ディジタル化された信号（ＦＢ’）をフィルタリングする第１のローパス フィルタ手段（７）を有し、該第１のローパスフィルタ手段の入力側は前記アナ ログディジタル変換器（１）に直接に接続されており、該第１のローパスフィル タ手段を介してルミナンス信号成分（Ｙ）が形成され、 前記第１の信号成分をフィルタリングして第１のクロミナンス信号成分（Ｕ） を形成する第２のローパスフィルタ手段（８）を有し、該第２のローパスフィル タ手段の入力側は前記乗算結合手段（５、６、１１、１２）に直接に接続されて おり、 前記第２の信号成分をフィルタリングして第２のクロミナンス信号成分（Ｖ） を形成する第３のローパ スフィルタ手段（９）を有し、該第３のローパスフィルタ手段の入力側は前記乗 算結合手段（５、６、１１、１２）に直接に接続されており、 前記ローパスフィルタ手段（７、８、９）によりそのつど形成される出力信号 （Ｙ、Ｕ、Ｖ）のサンプリングレートはそのつどの入力信号のサンプリングレー トに比べてデシメーションの度合に依存して低下されている、ことを特徴とする ビデオ信号のカラーデコーディングおよびデシメーションのための、例えばピク チャインピクチャフェードインに使用される回路装置。 ２．前記アナログディジタル変換器（１）はビデオ信号（ＦＢ）のサンプリング が色副搬送波に結合されて行われるように構成されており、前記乗算結合手段（ ５、６、１１、１２）は色副搬送波周波数に結合されてディジタル化されたビデ オ信号（ＦＢ’）の符号を変化可能な第１の装置（１１）と、切り換え器（１２ ）とを有し、前記切り換え器を介して第１の装置（１１）の出力信号が色副搬送 波周波数に結合されて第２のローパスフィルタ手段（８）または第３のローパス フィルタ手段（９）に供給可能である、請求項１記載の回路装置。 ３．前記第１の装置（１１）は２倍の色副搬送波周波数を有する信号により制御 され、前記切り換え器（１２）は４倍の色副搬送波周波数を有する信号に より制御される、請求項２記載の回路装置。 ４．前記ビデオ信号（ＦＢ）はルミナンススペクトル成分と色副搬送波に変調さ れて載っているクロミナンススペクトル成分とを含み、前記第１のローパスフィ ルタ手段（７）はスペクトル通過領域をクロミナンススペクトル成分の下方に有 し、それ以外はスペクトル阻止領域として有する、請求項１から３までのいずれ か１項記載の回路装置。 ５．前記ビデオ信号（ＦＢ）に含まれる画像のサイズは係数Ｎ²だけ間引されて おり、前記第１のローパスフィルタ手段（７）の出力信号（Ｙ）のサンプリング レートは入力信号のサンプリングレートの係数１／Ｎ²の値である、請求項４記 載の回路装置。 ６．クロミナンス信号成分のサンプリングレートはルミナンス信号成分のサンプ リングレートの係数１／Ｍ倍の値であり、第２のローパスフィルタ手段（８）お よび第３のローパスフィルタ手段（９）のそれぞれの通過領域は実質的に第１の ローパスフィルタ手段（７）の通過領域の係数１／Ｍ倍の値である、請求項４ま たは５記載の回路装置。 ７．ローパスフィルタ手段（７、８、９）はそれぞれ水平方向で作用するローパ スフィルタを有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の回路装置。 ８．ローパスフィルタ手段（７、８、９）はそれぞ れ別の、垂直方向で作用するローパスフィルタに後置接続されている、請求項１ から７までのいずれか１項記載の回路装置。 ９．垂直方向で作用するローパスフィルタ手段はそれぞれくし形フィルタ特性を 有する、請求項８記載の回路装置。 １０．画面に別のビデオ信号から形成された第１の画像が表示され、かつ前記回 路装置により間引きされた、第１の画像内へはめ込まれる第２の画像が表示され る、ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の回路装置を有す るテレビジョン装置。