(57)【要約】【課題】４４４／４２２変換の際に、ＬＰＦによるフィルタリング処理を行うと、必要以上の周波数成分が除去されるため色成分がぼやけてしまう。【解決手段】ディジタル映像信号処理において、色変換を行うために４２２／４４４変換処理と４４４／４２２変換処理とを行うに当たり、４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換して色変換を行した後、４４４／４２２変換器１３において、４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻す際に、フィルタリング処理を施さず、１クロック遅延回路３１およびセレクタ３２による回路構成によって単にデータを間引いて多重化させるだけで、４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻すようにする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度信号および色差信号を含むディジタル映像信号に対して色変換処理を行う処理方法であって、
前記ディジタル映像信号から分離して得られる前記色差信号について４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換して色変換を行い、
しかる後フィルタリング処理を施すことなく直接４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻す
ことを特徴とするディジタル映像信号の処理方法。
【請求項２】
輝度信号および色差信号を含むディジタル映像信号に対して色変換処理を行う処理回路であって、
前記ディジタル映像信号から分離して得られる前記色差信号について４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換する第１の変換手段と、
前記第１の変換手段で変換された前記４：４：４フォーマットのデータに対して色変換処理を行う第２の変換手段と、
前記第２の変換手段で色変換された前記４：４：４フォーマットのデータに対してフィルタリング処理を施すことなく４：２：２フォーマットのデータにフォーマット変換する第３の変換手段と
を備えたことを特徴とするディジタル映像信号の処理回路。
【請求項３】
前記第３の変換手段は、
前記ディジタル映像信号から分離して得られる第１の色差信号を１データ相当分遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段を経た前記第１の色差信号を一方の入力とし、前記ディジタル映像信号から分離して得られる第２の色差信号をそのまま他方の入力とし、これら２入力を交互に選択して出力する選択手段とを有する
ことを特徴とする請求項２記載のディジタル映像信号の処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、輝度信号および色差信号を含むディジタル映像信号の処理方法および処理回路に関し、特にＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータとＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータとの間での色変換処理に用いて好適なディジタル映像信号の処理方法および処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル映像信号は、３原色信号Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）や、これをＹ／Ｃ分離して得られる輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒのコンポーネント信号などで構成される。コンポーネント信号に関しては、輝度信号Ｙに比べて、色差信号Ｃｂ，Ｃｒの変化は人間の目に対して鈍感であることが知られている。したがって、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのデータを間引いても視覚上何ら問題とならないため、これらのデータＣｂ，Ｃｒを間引くことが可能になる。そして、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのデータを間引くことにより、データのバンド幅を抑えることができる。
【０００３】
本明細書では、輝度信号Ｙに対して色差信号Ｃｂ，Ｃｒのデータを半分に間引いた場合のフォーマットを４：２：２（Ｙ：Ｃｂ：Ｃｒ）フォーマットと呼ぶ。それに対して、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのデータを間引かない場合のフォーマットを４：４：４（Ｙ：Ｃｂ：Ｃｒ）フォーマットと呼ぶ。
【０００４】
以上の理由により、ディジタル放送などの受信機では、通常、受信した映像信号を各種デコード処理することで、４：２：２フォーマットの輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒとを得ることができる。そして、この４：２：２フォーマットのデータを使って各画像処理を行っている。
【０００５】
ところで、ディジタル放送などの受信機では、ＳＤＴＶ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴＶ）とＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴＶ）とで輝度成分や色成分の色相が微妙に異なる。そこで、国際電気通信連合（ＩＴＵ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）が標準化しているＩＴＵ−Ｒ６０１とＩＴＵ−Ｒ７０９などによると、ＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータとＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータとをマトリクス演算することによって互いの色変換が可能となる。
【０００６】
一例として、ＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータに色変換するときのマトリクス演算の演算式は、
ＰＹ＝Ｃ１１×Ｙ＋Ｃ１２×Ｃｂ＋Ｃ１３×Ｃｒ  …（１）
Ｐｂ＝Ｃ２１×Ｙ＋Ｃ２２×Ｃｂ＋Ｃ２３×Ｃｒ  …（２）
Ｐｒ＝Ｃ３１×Ｙ＋Ｃ３２×Ｃｂ＋Ｃ３３×Ｃｒ  …（３）
という３つの式で表現される。
【０００７】
ここで、ＹがＩＴＵ−Ｒ６０１による輝度信号を、Ｃｂ，ＣｒがＩＴＵ−Ｒ６０１による色差信号を、ＰＹがＩＴＵ−Ｒ７０９による輝度信号を、Ｐｂ，ＰｒがＩＴＵ−Ｒ７０９による色差信号を、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３がフィルタリング係数をそれぞれ表している。上記の式（１）〜（３）は、ＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータに色変換するときにも同じように表現され、フィルタリング係数のみが異なる。
【０００８】
上記の３つの式（１）〜（３）より、マトリクス演算をする場合は、入力、出力共にデータは４：４：４フォーマットで扱われる。従って、ディジタル放送の受信機など、４：２：２フォーマットで画像処理を行っている装置において、このマトリクス演算を行う場合は、４：２：２フォーマットから４：４：４フォーマットへのフォーマット変換（以下、「４２２／４４４変換」と記す）を行ってからマトリクス演算器に入力して演算を行い、その演算結果を４：４：４フォーマットから４：２：２フォーマットへフォーマット変換（以下、「４４４／４２２変換」と記す）して元のフォーマットに戻し、後段の画像処理装置へ出力するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１７１５３５号公報（特に、段落００１９〜段落００２６および図２）
【００１０】
ここで、４：４：４フォーマットから４：２：２フォーマットへフォーマット変換する４４４／４２２変換器について説明する。
【００１１】
図５に、４４４／４２２変換器の従来の回路構成例を示す。同図から明らかなように、従来例に係る４４４／４２２変換器は、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と記す）１０１，１０２、１クロック遅延回路１０３およびセレクタ１０４によって構成されていた。ここでは、ＬＰＦ１０１，１０２として、例えば４タップＬＰＦを用いている。
【００１２】
この４４４／４２２変換器に入力されるデータは４：４：４フォーマットであり、色差信号データＣｂ、ＣｒはそれぞれＬＰＦ１０１，１０２でフィルタリング処理される。そして、一方の色差信号データＣｂはそのまま、他方の色差信号データＣｒは１クロック遅延回路１０３で１クロック分遅延されてからそれぞれセレクタ１０４に入力し、当該セレクタ１０４でセレクト信号に基づいて交互に選択されて出力される。
【００１３】
この４４４／４２２変換器による変換処理により、色差信号Ｃｂ，Ｃｒの同位相データは交互に多重化され、結果として、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのデータ量が半分に削減されることになる。一方、輝度信号Ｙについては、色差信号Ｃｂ，Ｃｒを処理するための処理系での遅延量分（２クロック分）だけ２クロック遅延回路１０５で遅らせて、何も処理せずにそのまま出力させる。これらの処理により、４４４／４２２変換が完了となる。この４４４／４２２変換器の入出力データを図６に示す。図中、色差データＣｒ，Ｃｂにおいて、添え字が偶数のものは入力されたデータを単に遅延させたデータであり、奇数のものは補間されたデータである。
【００１４】
さて、この色変換処理を行う回路の入力レートは、サンプリング周波数ｆｓと考えることができる。当該回路には４：２：２フォーマットでデータが入力されるために、輝度信号Ｙの半分の入力レートである色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、周波数が輝度信号Ｙの半分の周波数、つまりｆｓ／２の周期でサンプリングされているとみなすことができる。従って、サンプリング定理により、４４４／４２２変換器に用いているＬＰＦ１０１，１０２の理想的なカットオフ周波数はｆｓ／４となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現実には、理想的な特性を持つＬＰＦを作成するのは困難である。したがって、ＬＰＦ１０１，１０２として、カットオフ周波数がｆｓ／４以下のフィルタを使用せざるを得ないのが現状である。カットオフ周波数がｆｓ／４以下のＬＰＦ１０１，１０２を使用するということは、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのフィルタリング処理の際に、必要以上の周波数成分を除去してしまうことを意味する。すなわち、４４４／４２２変換時に、ＬＰＦ１０１，１０２によるフィルタリング処理により、色差信号Ｃｂ，Ｃｒについて必要以上の周波数成分が除去されることになるため、色成分がぼやけてしまうなどの不具合が起こり得る。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、４４４／４２２変換時に、色成分がぼやけてしまうのを抑えることが可能なディジタル信号の処理方法および処理回路を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、輝度信号および色差信号を含むディジタル映像信号に対して色変換処理を行う際に、ディジタル映像信号から分離して得られる色差信号について４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換して色変換を行い、しかる後フィルタリング処理を施すことなく直接４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻すようにする。
【００１８】
先述したＩＴＵ−Ｒ６０１、ＩＴＵ−Ｒ７０９から算出した色変換のためのマトリックス演算式（１）〜（３）において、フィルタリング係数のＣ２１，Ｃ３１は他の係数と比較すると実は非常に小さい値を持つ。従って、例えばＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータへ変換する場合の変換後の色差信号Ｐｂ、Ｐｒはほとんど色差信号Ｃｂ、Ｃｒの成分が影響しているので、輝度信号Ｙの成分は無視することができる。
【００１９】
すなわち、色差信号に関して言うと、変換後の色差信号には高周波数成分はほとんど含まれないと考えることができるため、高周波数成分を除去するためのフィルタリング処理が不要となる。従って、４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータに変換して色変換を行した後、４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻すときには、単にデータを間引いて多重化させるだけの処理を行えば良い。このように、フィルタリング処理を省略することにより、必要以上の周波数成分を除去してしまうようなことがなくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるディジタル映像信号処理回路の基本構成を示すブロック図である。本適用例に係るディジタル映像信号処理回路は、４２２／４４４変換および４４４／４２２変換を行うための色変換回路である。
【００２１】
図１から明らかなように、本色変換回路は、４：２：２フォーマットから４：４：４フォーマットへフォーマット変換する４２２／４４４変換器１１と、先述した３つの式（１）〜（３）に基づくマトリックス演算を行うことによって色変換を行うマトリックス演算器（ＩＴＵ−Ｒ６０１／ＩＴＵ−Ｒ７０９変換器）１２と、４：４：４フォーマットから４：２：２フォーマットへフォーマット変換する４４４／４２２変換器１３とを有する構成となっている。
【００２２】
上記構成の色変換回路（ディジタル信号処理回路）において、先ず、４２２／４４４変換器１１について説明する。４２２／４４４変換器１１の構成の一例を図２に示す。
【００２３】
４２２／４４４変換器１１に入力されるデータは４：２：２フォーマットである。したがって、色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）が交互に多重化されたデータと輝度データＹ（または、ＰＹ）とが４２２／４４４変換器１１に入力される。図２から明らかなように、４２２／４４４変換器１１は、補間フィルタ２１、セレクタ２２，２３、１クロック遅延回路２４，２５および７クロック遅延回路２６によって構成され、４：２：２フォーマットのデータを４：４：４フォーマットのデータに変換する。
【００２４】
上記構成の４２２／４４４変換器１１において、補間フィルタ２１は、色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）が輝度データＹ（または、ＰＹ）に比べて半分しかデータがないため、輝度データＹ（または、ＰＹ）と同位相にない色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）を補間しながら出力させる。ここでは、補間フィルタ２１として、例えば４点補間フィルタを用いている。
【００２５】
つまり、補間フィルタ２１は、輝度データＹ（または、ＰＹ）と同位相に存在する色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）については、１クロック遅延回路２１１−１〜２１１−７で単に遅延させるだけであり、輝度データＹ（または、ＰＹ）と同位相に存在しない色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）については、乗算器２１２−１〜２１２−４および加算器２１３の作用によってフィルタリング処理する。
【００２６】
１クロック遅延回路２１１−１〜２１１−７で７クロック分遅延されて補間フィルタ２１から出力される色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）は、そのまま直接セレクタ２２にその一方の入力として与えられる。また、１クロック遅延回路２１１−１〜２１１−６で６クロック分遅延されて補間フィルタ２１から出力される色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）は、そのまま直接セレクタ２３にその一方の入力として与えられる。
【００２７】
一方、乗算器２１２−１〜２１２−４および加算器２１３の作用によりフィルタリング処理されて補間フィルタ２１から出力される色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）は、１クロック遅延回路２４で１クロック分遅延されてセレクタ２２にその他方の入力として与えられ、さらに１クロック遅延回路２５で１クロック分、計２クロック分遅延されてセレクタ２３にその他方の入力として与えられる。
【００２８】
セレクタ２２，２３は、セレクタ信号に同期して２入力を交互に選択して出力することにより、４：２：２フォーマットのデータを４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換する。７クロック遅延回路２６は、輝度データＹ（または、ＰＹ）を単に７クロック分遅延させて出力する。すなわち、輝度データＹ（または、ＰＹ）については何も演算処理せずに、ただ単に色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）を出力するのにかかるレイテンシ分と同じ遅延時間だけ遅延回路２６で遅延させてから出力させる。
【００２９】
この４２２／４４４変換器１１の入出力データを図３に示す。図中、出力色差データＣｒ，Ｃｂ（Ｐｒ，Ｐｂ）において、添え字が偶数のものは入力しされたデータを単に遅延させたデータであり、奇数のものは補間フィルタ２１で作られたデータである。
【００３０】
図１のマトリックス演算器１２は、前述したＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータへの変換式を実現する回路で構成されている。また、フィルタ係数を変更するだけでＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータへの変換式も実現できる。したがって、２パターンのフィルタ係数を用意しておき、そのどちらを使用するかを選択するだけで、このマトリクス演算器１２をＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータへの変換器として使用するか、その逆の変換を行う変換器として使用するかを選択することが可能となる。このマトリックス演算器１２の入出力データは４：４：４フォーマットである。
【００３１】
ところで、図２の４２２／４４４変換器１１において、４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータに変換する際に、補間フィルタ２１での処理によって色差データを２倍に増やすことについて先に説明したが、この補間フィルタ２１の特性はＬＰＦと同等である。つまり、高周波数成分を含まないようにデータを作り出す。一方、輝度データについては、４２２／４４４変換器１１では単に遅延させているだけであるので、当然のことながら高周波数成分を含んだ信号となっている。
【００３２】
前述したＩＴＵ−Ｒ６０１、ＩＴＵ−Ｒ７０９から算出した色変換のためのマトリックス演算式（１）〜（３）において、フィルタリング係数のＣ２１，Ｃ３１は、他の係数と比較すると実は非常に小さい値を持つ係数である。従って、例えばＩＴＵ−Ｒ６０１で定められたデータからＩＴＵ−Ｒ７０９で定められたデータへ変換する場合の変換後の色差信号Ｐｂ、Ｐｒについては、ほとんど色差信号Ｃｂ、Ｃｒの成分が影響しているので、輝度信号Ｙの成分を無視することができる。つまり、色差信号に関して言うと、色変換後の色差信号には高周波数成分はほとんど含まれていないと考えることができる。
【００３３】
このように、色変換後の色差信号には高周波数成分はほとんど含まれていないという点に着目してなされたのが、本実施形態に係るディジタル信号処理回路における４４４／４２２変換器１３であり、本発明の特徴とする部分である。以下に、この４４４／４２２変換器１３の構成について説明する。
【００３４】
図４に、４４４／４２２変換器１３の構成の一例を示す。図４から明らかなように、４４４／４２２変換器１３は、色差信号のＣｒ（または、Ｐｒ）データを１クロック分（１データ相当分）遅延させる遅延手段、即ち１クロック遅延回路３１と、この１クロック遅延回路３１で遅延されたＣｒまたはＰｒデータを一方の入力とし、色差信号のＣｂ（または、Ｐｂ）データを直接他方の入力とし、これら２入力をセレクト信号に基づいて交互に選択して出力するセレクタ３２とを有する構成となっている。また、輝度信号Ｙ（または、ＰＹ）については何も処理をせず、そのまま出力させる。
【００３５】
引き続き、上記構成の４４４／４２２変換器１３の動作を説明すると、先ず、同じクロックタイミングでＹ０データとＣｂ０データとＣｒ０データとが４４４／４２２変換器１３に入力される。すると、セレクタ３２はセレクト信号に基づいてＣｂデータを選択して出力する。これにより、４４４／４２２変換器１３からはデータＹ０とデータＣｂ０とが出力される。
【００３６】
次のクロックタイミングでデータＹ１，Ｃｂ１，Ｃｒ１が４４４／４２２変換器１３に入力されるが、セレクタ３２には１クロック前のデータＣｒ０が１クロック遅延回路３１を経ることによって１クロック分遅れてに入力される。このとき、セレクタ３２は、セレクト信号に基づいて今度はデータＣｒ０を選択して出力する。結果として、４４４／４２２変換器１３からはデータＹ１とデータＣｒ０とが出力される。さらに次のクロックでデータＹ２，Ｃｂ２，Ｃｒ２が入力されると、今度は、セレクタ３２はセレクト信号に基づいてデータＣｂ２を選択して出力する。その結果、４４４／４２２変換器１３からはデータＹ２とデータＣｂ２とが出力される。
【００３７】
この一連の動作を繰り返すことにより、色差信号Ｃｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）は半分に間引かれ、４：２：２フォーマットのデータとして出力されることになる。すなわち、４４４／４２２変換器１３においては、従来のように色差データＣｒ，Ｃｂ（または、Ｐｒ，Ｐｂ）をフィルタリングして間引くという処理は行われず、単にデータを間引くだけという処理が行われることになる。
【００３８】
上述したように、ディジタル映像信号処理において、色変換を行うために４２２／４４４変換処理と４４４／４２２変換処理とを行うに当たって、４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換して色変換を行した後、４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻す際に、フィルタリング処理を施さず、単にデータを間引いて多重化させるだけの処理によって４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻すことにより、従来技術の場合のように、ＬＰＦによるフィルタリング処理によって色差信号について必要以上の周波数成分が除去されてしまうようなことがないため、色成分がぼやけてしまうのを確実に抑えることができる。
【００３９】
また、４４４／４２２変換器１３では、フィルタを用いない構成を採っているために、４４４／４２２変換器１３自体、ひいては当該４４４／４２２変換器１３を含む色変換回路（ディジタル信号処理回路）の回路規模を大幅に削減することが可能になる。すなわち、一般的に、ＬＰＦは図５からも明らかなように、乗算器および加算器で構成されるため回路構成が複雑になるとともに、回路規模が大きくなりがちであるが、当該ＬＰＦを省くことにより、従来例に係る４４４／４２２変換器に比べて大幅に回路規模を削減できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、輝度信号および色差信号を含むディジタル映像信号に対して色変換処理を行う際に、ディジタル映像信号から分離して得られる色差信号について４：２：２フォーマットのデータから４：４：４フォーマットのデータにフォーマット変換して色変換を行い、しかる後フィルタリング処理を施すことなく、単にデータを間引いて多重化させるだけの処理によって４：４：４フォーマットのデータから４：２：２フォーマットのデータに戻すことにより、色差信号について必要以上の周波数成分が除去されるようなことがないため、色成分がぼやけてしまうのを確実に抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるディジタル映像信号処理回路の基本構成を示すブロック図である。
【図２】４２２／４４４変換器の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】４２２／４４４変換器の入出力データを示す図である。
【図４】４４４／４２２変換器の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】４４４／４２２変換器の従来の回路構成例を示すブロック図である。
【図６】従来例に係る４４４／４２２変換器の入出力データを示す図である。
【符号の説明】
１１…４２２／４４４変換器、１２…マトリックス演算器１２、１３…４４４／４２２変換器、２１…補間フィルタ、２２，２３，３２…セレクタ、２４，２５，３１…１クロック遅延回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004215133.tif 000007
【図６】
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