JP3063480B2 - ディジタル色信号処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオテープレコーダ
（以下、ＶＴＲとする）やテレビ等の映像信号を扱う機
器で、主に色差信号を時分割多重して伝送するディジタ
ル色信号処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像信号に対してディジタル信号
処理技術を応用して高画質を図ったＶＴＲが相次いで発
表されている。

【０００３】これらの多くはライン間処理あるいはフィ
ールド間処理を施すことによってノイズ除去効果を高め
たものであり、また一部には記録再生処理をすべてディ
ジタル化して基本性能を高めたものもある。

【０００４】上記した処理は、いずれも半導体プロセス
の進歩なくしては実現し得ないものであるが、コンパク
トなＬＳＩ設計を実行するためにはメモリの効率のよい
利用が必要不可欠であることは言うまでもない。

【０００５】色信号は輝度信号に比べて帯域が狭いた
め、サンプリング周波数を落とした処理が可能となる。

【０００６】従って、サンプリング定理を満たす限りに
おいて、数分の１に間引く処理が可能となり、間引く割
合に比例してメモリの使用容量も削減できるが、１ライ
ンのサンプリングデータ数の整数分の１となるように間
引かなければ垂直方向のサンプリング点がずれてしま
い、くし形フィルタに代表される垂直演算処理が正しく
行えないことになる。

【０００７】このことを図４に示した簡単なタイミング
チャートで説明する。図４の（ａ）はサンプリングクロ
ック、図４の（ｂ）は前述のクロックによりサンプリン
グされた信号を表している。

【０００８】図４の（ｄ）は図４の（ａ）のサンプリン
グクロックを２分の１に分周した図４の（ｃ）に示した
信号が“Ｈ”レベルのときに図４の（ｂ）のデータを選
択したデータ列を表している。

【０００９】また、第ｎライン目に続き、第ｎ＋１ライ
ン目のデータをひき続き間引いたときのデータ列がその
次に示されている。

【００１０】なお、説明を簡略化するため各ライン間の
データの記号は同じものとした。上記したように、９個
／ラインのデータをサンプリングクロックを２分の１分
周した信号をもとに間引くと、１次元的にはデータの連
続性は保たれるため、水平方向の演算は問題なく実行で
きる。

【００１１】しかしながら、２次元的に見た場合には、
本来（ｎライン目のデータ，ｎ＋１ライン目のデータ）
の関係が（Ｄ０，Ｄ０），（Ｄ２，Ｄ２），・・・とな
るべきところが、データの位相が１クロックずれて（Ｄ
０，Ｄ８），（Ｄ０，Ｄ１），・・・となるため、垂直
方向の演算はこのままでは行えない。

【００１２】したがって、このような方式で間引いたデ
ータを２次元処理する場合には、メモリの書き込み開始
のタイミングを映像信号の先頭で揃える必要がある。

【００１３】この問題点に対し、従来は水平同期信号を
トリガとして映像信号を間引くタイミングをその始まり
でリセットし、垂直方向のサンプリング点が揃うような
操作を行っていた。

【００１４】しかしながら、このような処理を採用する
と１ラインのサンプリングデータ数が異なる可能性があ
り、基準データ数からの過不足に応じてメモリのアドレ
ス制御が必要となる。

【００１５】ＶＴＲの色信号をディジタル化して処理
し、上述の問題点を解決する１つの手段が、例えば特公
平４−３８１９５号公報「ビデオ信号ディジタル処理方
法」に示されている。

【００１６】以下に、従来のビデオ信号ディジタル処理
方法について簡単に説明する。本従来例においては、現
行テレビジョン放送方式であるＮＴＳＣ，ＰＡＬ両方式
の類似性を利用して、ほぼ同一の回路で信号処理を行う
方法を提供している。

【００１７】すなわち、ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式の色
信号のサブキャリア周波数をいずれも共通の周波数に変
換し、３分の１にデータを間引いて信号処理を行うもの
である。

【００１８】これにより、例えばくし形フィルタのメモ
リ容量も３分の１となり、間引き処理に要する回路増を
十分補い得るものであるとしている。

【００１９】また、３分の１に間引くための条件が、水
平同期信号周波数のＮ倍（Ｎは整数）をサンプリング周
波数とし、かつその整数Ｎを４で割ってＮ＝４Ｋ＋Ｍ
（Ｋは整数，Ｍは０，１，２，３のいずれかの数）と
し、同じく整数Ｎを３で割ってＮ＝３Ｌ＋Ｑ（Ｌは整
数、Ｑは０，±１のいずれかの数）としたとき、Ｐ＝Ｍ
＋Ｑなる整数Ｐが偶数となるようなＮを選択することで
ある。

【００２０】このような周波数を選択することにより、
Ｎが３の倍数でなく、３分の１に間引いたことにより垂
直方向のサンプリング点がずれても、それは１クロック
となりのデータとなり、しかも位相があっているためく
し形フィルタとして構成できることを特徴としている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、サンプリング周波数が限定されているた
め、例えばＮＴＳＣ方式において最も使用頻度の高い４
ｆsc（ｆscは色副搬送波周波数）のクロック周波数が使
えないこと、また、ベースバンド信号（２つの色差信
号）が扱えないことにより周辺回路との整合性が非常に
取りにくいという問題点を有していた。

【００２２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、使用頻度の高いサンプリング周波数が選択でき、か
つ色差信号の形態で色信号処理が行え、そのうえ間引き
処理によりデータに０．５の端数が生じてもメモリのア
ドレス制御を必要とせずにくし形フィルタ等の垂直方向
の処理が可能となり、かつメモリの使用容量をさらに削
減できるディジタル色信号処理方法を提供することを目
的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のディジタル色信号処理方法は、２つの色差信
号をサンプリングするクロック周波数を水平同期信号周
波数のｎ倍（ｎは正の整数）に設定し、ｎ／ｍ＝ｋ＋
０．５（ｍは正の整数かつ２の倍数、ｋは正の整数）な
る関係を満たす整数値ｍで前記クロック周波数を分周し
た第１の分周信号の極性を前記整数値ｎの２倍の値で前
記クロック周波数を分周した第２の分周信号で反転／非
反転を切り換えたフラグ信号を用いて、前記クロック周
波数でサンプリングされた前記２つの色差信号を間引い
て時分割多重したデータ列とする方法を提供するもので
ある。

【００２４】

【作用】本発明は上記した方法により、水平同期信号周
波数のｎ倍でサンプリングされた２つの色差信号を、ｎ
／ｍ＝ｋ＋０．５なる関係を満たす整数値ｍで分周した
第１の分周信号で間引いて時分割多重する。

【００２５】このとき、ｎ／ｍが整数値とならないため
単純に間引くと垂直方向のサンプリング点がずれるた
め、整数値２ｎで分周した第２の分周信号で１ライン毎
に第１の分周信号の極性を反転させる。

【００２６】これにより、間引き処理のタイミングが変
化するため、０．５の端数が生じても垂直方向のサンプ
リング点が一致した信号形態での伝送が実現できるた
め、メモリに対して特別なアドレス制御を必要としな
い。

【００２７】

【実施例】以下、本発明のディジタル色信号処理方法に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００２８】色信号をディジタル化して処理する場合、
特にＮＴＳＣ方式では４ｆsc（ｆscは色副搬送波周波
数：１４．３ＭＨｚ）のサンプリング周波数を採用して
いる。

【００２９】これは、記録処理時に色信号と輝度信号を
分離するいわゆるＹ／Ｃ分離をディジタル処理で行うの
に適した周波数であるためで、再生処理時にも色差信号
の変調を考えるとこのサンプリング周波数を用いること
が一般的である。

【００３０】そこで、サンプリング周波数ｎを４ｆsc＝
９１０ｆH（ｆHは水平同期信号周波数）に設定し、ｎ／
ｍ＝ｋ＋０．５を満たす整数値ｍとして４を選択する。

【００３１】この設定においてデータを間引くと通常は
図１に示すようなタイミングとなる。

【００３２】図１の（ａ）は４ｆscのサンプリングクロ
ックを表し、図１の（ｂ），（ｃ）は前述のクロックに
よりサンプリングされた２つの色差信号を表している。

【００３３】図１の（ｅ）は図１の（ｄ）に示した信号
が“Ｈ”レベルのときに図１の（ｂ），（ｃ）のデータ
を選択し、時分割多重したデータ列を表している。

【００３４】すなわち、これは（Ｒ０，Ｂ０），（Ｒ
２，Ｂ２），・・・，（Ｒ９０８，Ｂ９０８）の組合せ
で２分の１に間引いた４５５個の色差信号の時分割多重
データ列である。

【００３５】また、図１の（ｇ）は図１の（ａ）のサン
プリングクロックを４分の１に分周した図１の（ｆ）に
示した信号が“Ｈ”レベルのときに図１の（ｅ）のデー
タを選択し、時分割多重したデータ列を表している。

【００３６】すなわち、これは（Ｒ０，Ｂ０），（Ｒ
４，Ｂ４），・・・，（Ｒ９０４，Ｂ９０４），Ｒ９０
８の組合せで４分の１に間引いた２２７＋０．５個の色
差信号の時分割多重データ列である。

【００３７】つぎに、図１の（ｂ）〜（ｇ）の第ｎライ
ン目の処理に続く第ｎ＋１ライン目の処理では、図１の
（ｆ）の信号で連続して間引いて行くと、Ｂ９０８，
（Ｒ２，Ｂ２），・・・，（Ｒ９０６，Ｂ９０６）の組
合せで４分の１に間引いた２２７＋０．５個の色差信号
の時分割多重データ列となる。

【００３８】なお、説明を簡略化するため各ライン間の
データの記号（Ｒ０，Ｂ０等）は同じものとした。

【００３９】上記したように、９１０個／ラインのデー
タをサンプリングクロックを４分の１分周した信号をも
とに間引くと、１次元的にはデータの連続性は保たれる
ため、水平方向の演算は問題なく実行できる。

【００４０】しかしながら、２次元的に見た場合には、
本来（ｎライン目のデータ，ｎ＋１ライン目のデータ）
の関係が（Ｒ０，Ｂ０），（Ｒ４，Ｂ４），・・・とな
るべきところが（Ｒ０，Ｂ９０８），（Ｂ０，Ｒ２），
・・・となるため、垂直方向の演算はこのままでは行え
ない。

【００４１】また、データを１つずらしたとしても（Ｒ
０，Ｒ２），（Ｂ０，Ｂ２），・・・となって２サンプ
リング点離れたデータとの演算になるため、これも精度
面で問題となる。

【００４２】すなわち、図４で示したことと同じ問題が
生じることになる。図２は上記した問題点を解決した本
発明のディジタル色信号処理方法の動作を説明するタイ
ミングチャートである。

【００４３】図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の
（ａ），（ｅ），（ｆ）と同じものである。

【００４４】図１で示した方法では９１０個のデータを
４分の１分周した信号で間引き続けるために各ラインの
始まりで極性が反転し、垂直方向にデータが揃わなくな
っていた。

【００４５】したがって、図２の（ｄ）に示したライン
毎に反転する１８２０分の１分周した信号で、図２の
（ｃ）に示す４分の１分周の信号の極性を反転すれば、
各ラインの先頭でデータが揃うことになる。

【００４６】例えば、図２の（ｄ）の極性が“Ｈ”レベ
ルのときに反転させれば第ｎライン目と第ｎ＋１ライン
目のデータの先頭データはともに（Ｒ０，Ｂ０）とな
る。

【００４７】しかも、図４のデータ列に本方式を適用す
れば分周信号の極性を反転した境目でデータ周波数が２
倍となってしまう問題も、時分割多重しているために多
重の連続性は狂うもののデータ周波数としては一定で何
ら問題は生じない。

【００４８】図３は本発明のディジタル色信号処理方法
を用いて実現した色信号処理装置であり、サンプリング
クロックを４ｆsc、間引き処理を４分の１としている。

【００４９】入力端子１ａに与えられた低域変換色信号
は入力端子１ｃに与えられたキャリア信号をもとに復調
回路１０１で２つの色差信号に復調される。

【００５０】復調された２つの色差信号はローパスフィ
ルタ１０２，１０３で帯域制限されたのち、間引き回路
１０４で４分の１に間引かれ多重化される。

【００５１】多重化された２つの色差信号はくし形フィ
ルタ１０５や位相方向および振幅方向の制御を行う再生
処理回路１０６で処理され、補間回路１０７で４倍の周
波数に補間される。

【００５２】そして、ローパスフィルタ１０８，１０９
で帯域制限されたのち、変調回路１１０で変調されて出
力端子１ｄに再生色信号を得る。

【００５３】ここで、上記した間引き回路１０４と補間
回路１０７はフラグ信号発生回路１１１で発生させたフ
ラグ信号により制御されている。

【００５４】フラグ信号発生回路１１１では入力端子１
ｂに与えられた水平同期信号を分周して図２の（ｄ）に
相当する信号を作り、その極性に応じてサンプリングク
ロックを４分の１分周した信号の反転／非反転を切り換
えて、フラグ信号として出力している。

【００５５】この信号をもとに間引き回路１０４では図
２で示したデータの間引きを行うため、次段のくし形フ
ィルタ１０５のメモリ段数は１ライン分４５５段とな
る。

【００５６】すなわち、１つの色差信号に対して２２７
＋０．５段のメモリが必要であるから２つの信号を多重
することにより４５５段の整数となり、アドレス制御等
の必要がなくなる。

【００５７】また、補間回路１０７では周波数を４倍に
引き上げ、信号を２つに分けて出力するためにフラグ信
号が必要となり、この信号はくし形フィルタ１０５およ
び再生処理回路１０６の処理遅延を考慮したものとなっ
ている。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明は２つの色差信号を
サンプリングするクロック周波数を水平同期信号周波数
のｎ倍（ｎは整数）に設定し、ｎ／ｍ＝ｋ＋０．５（ｍ
は正の整数かつ２の倍数、ｋは正の整数）なる関係を満
たす整数値ｍで分周した分周信号の極性を整数値ｎの２
倍の値で分周した分周信号で反転／非反転を切り換えた
フラグ信号を用いて、サンプリングされた２つの色差信
号を間引いて時分割多重し、伝送することにより間引い
たデータ数が０．５の端数を有してもデータ周端数が一
定でかつ垂直方向のサンプリング点が揃うためくし形フ
ィルタ等のメモリは単なるシフトレジスタ的なものでよ
く、複雑なアドレス制御を行う必要がない。

【００５９】また、整数分の１からさらに２分の１間引
けるためメモリの使用容量もさらに２分の１に削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタル色信号処理方法の動作原理
を説明するためのタイミングチャート

【図２】本発明のディジタル色信号処理方法の動作原理
を説明するためのタイミングチャート

【図３】本発明のディジタル色信号処理方法を適用した
回路の一実施例におけるブロック図

【図４】従来のディジタル色信号処理方法の動作原理を
説明するためのタイミングチャート

【符号の説明】

１０１ 復調回路 １０２，１０３，１０８，１０９ ローパスフィルタ １０４ 間引き回路 １０５ くし形フィルタ １０６ 再生処理回路 １０７ 補間回路 １１０ 変調回路 １１１ フラグ信号発生回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの色差信号をサンプリングするクロ
   ック周波数を水平同期信号周波数のｎ倍（ｎは正の整
   数）に設定し、ｎ／ｍ＝ｋ＋0.5（ｍは正の整数かつ２
   の倍数，ｋは正の整数）なる関係を満たす整数値ｍで前
   記クロック周波数を分周した第１の分周信号の極性を前
   記整数値ｎの２倍の値で前記クロック周波数を分周した
   第２の分周信号で反転／非反転を切り換えたフラグ信号
   を用いて、前記クロック周波数でサンプリングされた前
   記２つの色差信号を間引いて時分割多重したデータ列と
   することを特徴としたディジタル色信号処理方法。