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くし型フィルターの 3ライン型と4ライン型の式

0 名前:kai 投稿日:2003/01/15(Wed) 16:30
くし型フィルターの 3ライン型と4ライン型の式を教えてください。
２ライン型では、
走査線 L1、L2が
L1=Y1+C1
L2=Y2-C2
だとして、
前後のラインに相関あり、
Y1=Y2、C1=C2
という関係が成り立つ場合は、
L1+L2=2Y
L1-L2=2C
となって、Y と C に分離されるわけですが、
では、3ライン型と呼ばれるものと、4ライン型と呼ばれるものの上記の式に対応する式をおしえてください。
また、適応型4ラインくし型フィルターという場合の適応型というものはどういうことを意味するのですか？

よろしく、おねがします。
　

1 名前:sentaro 投稿日:2003/01/16(Thu) 00:33
４ライン型ということは聞いたことがなかったのですが、
さきほど、Philips7130のデータシート眺めていて気が付いたのですが、
NTSC用は３ラインで、４ライン（以上？）はPAL用となっているみたいですね。

で、基本的に何ラインになっても相関検出に使用するだけ？でなので
実際のYC分離演算は２ライン、もしくは１ライン（バンドパス）型となってると思います。

3 名前:Initial T 投稿日:2003/01/17(Fri) 02:03
2で少し間違ったことを書いてしまったので削除しました。あらためて書かせていただきます。

単純な3ライン相関コムフィルタでは、相関検出などの適応処理を行ってはいません。実際に3本のラインを使って次のような単純な演算を行います。

Y1 = (L1 + ((L0 + L2) / 2)) / 2
C1 = (L1 - ((L0 + L2) / 2)) / 2

ただし、細かいところは各社で考え方が異なっており、上記の式そのものずばりではない場合が多いです。たとえば、輝度信号は上記の式を使用せず、元のラインから上記の式で求めたCを引いてYとしていたりします(Y1 = L1 - C1とする)。

これが3ラインロジカルコムになると、相関度に応じて処理を切りかえるなどの適応処理を行うようになります。この場合も、前後のラインどちらか一方を使うように切りかえるわけではなく、使用するラインの比率を変えたり、あるいはBPFに切り替えたりしているようです。

4 名前:sentaro 投稿日:2003/01/17(Fri) 22:35
＞単純な3ライン相関コムフィルタでは、相関検出などの適応処理を行ってはいません。
なるほど、、
演算だけの３ライン型というのもあったんですね。

そういえば、３ライン相関検出２ライン＋１ライン分離型というのは
初期のEDβ機EDV9000がそうだったと思います。
ロジカル３ラインでは出ないＹだれが結構出てましたから２ラインだけの演算ではやはりダメですね(^^；

３ラインおよびそれ以上？のYC分離に関してはまだまだ認識が甘く
大変失礼いたしました(^^；

5 名前:Initial T 投稿日:2003/01/18(Sat) 02:16
垂直方向の劣化(Vタレ)に関しては、コムフィルタ登場直後から各社でいろいろと工夫をしてきています。

βでは、EDV-9000より前の2ラインの時代からすでに適応処理を取り入れており、相関度に応じてCの作成方法を変えて垂直方向の色だれをおさえることをしていました。

S-VHSの初期では、三菱は2ライン処理で作成したY信号と、もとのコンポジット信号をLPFに通した信号(トラップ型で作成したY信号)を足して最終的なY信号とすることで垂直解像度の低下をおさえたりしてました。この加算は適応処理で行うのではなく、固定の比率で行っていました。

先に書きこんだY1 = L1 - C1とする方法は、S-VHS初期の2ラインの時代にビクターや松下が使っていたのですが、これもVタレをふせぐのが目的であったよようです。

これが3ラインロジカルコムの時代になると、ラインごとに処理を切りかえる適応処理により、大きく精度が向上します。さらに遅延線にメモリを使ったデジタルの時代になると、遅延線自体の特性も向上(位相などの各種特性は、ガラス < CCD << メモリ)するために、一層精度が向上します。またこの場合はラインごとではなく、画素ごとに適応処理を行うことも可能で、実写の動画であれば下手な3次元型よりよほど好ましい結果が得られたりします。

すいません、話が脱線してしまいました。(^_^;

6 名前:kai 投稿日:2003/01/18(Sat) 03:20
sentaro さん
Initial T さん
コメントありがとうございます。

> さきほど、Philips7130のデータシート眺めていて気が付いたのですが、
> NTSC用は３ラインで、４ライン（以上？）はPAL用となっているみたいですね。

> 単純な3ライン相関コムフィルタでは、相関検出などの適応処理を行ってはいません。実際に3本のラインを使って次のような単純な演算を行います。
>
> Y1 = (L1 + ((L0 + L2) / 2)) / 2
> C1 = (L1 - ((L0 + L2) / 2)) / 2

4ラインくし型フィルターの　Y と C を出す式の基本形というものがあれば、教えてください。
アナログキャプチャーカードで取り込んだ画像データに対して、
垂直方向の色だれを補正するプログラムをつくる参考にしたいのです。
よろしくおねいがします。m(_ _)m
その他、色々なコメントをおまちしています。どんなことでもかまいません。

10 名前:kei 投稿日:2003/01/18(Sat) 11:34
デコーダーIC内部でのライン相関の具体的な検出方法を教えてください。

追加で関連質問なのですが、
垂直方向の色だれを補正するプログラムをつくる時に重要になると思うのが、デコーダーIC内部でのライン相関を検出する方法を十分に考慮に入れることだと思います。
ライン相関を検出して、相関のない時は、適切な動作の切り替えをして”色だれ”が発生しないように動作するというのが、一般的なアナログキャプチャーカードに乗っているデコーダーICの正常な動作だとおもいます。
しかし、それでも、どうしても、ライン相関の検出に失敗する場合というのがあって、そのために”色だれ”が発生するのだとおもいます。一般的にはそのように言えると思います。
そうすると、その”色だれ”が発生している画像に対して補正をかける時に、もっとも重要な事が、”そのラインがライン相関の検出に失敗して、”色だれ”が発生した結果なのか？それとも、正常な元のラインの情報が残っている結果なのか？”
ということを判定することだと思っています。
ライン間に相関があるかどうかを検出する方法の簡単ものとしては、輝度信号を使って、2ライン型なら、二本のラインの輝度の差分を取って、その差分が一定限度以下なら、ライン相関があると判断する、と聞いたことがあります。
この場合の差分というのは、ラインの各点の総合平均値を出して、その二つの数値の差分ということになるのでしょうか？
また、これ以外に使われているライン相関の検出方法がありましたら、是非、教えてください。
プログラムで使う”色だれ”しているラインなのかどうかの判定条件として、その方法だけを使うのではなく、それ以外の複数の方法と組み合わせるつもりですが、一般的なデコーダーICの内部での相関検出の方法自体を考慮して、判定条件に加えることで、補正の品質が上がると思います。

よろしく、お願いします。m(_ _)m

投稿してから書き間違いを発見して、3回ほど、記事を削除しました。m(_ _)m

11 名前:Initial T 投稿日:2003/01/18(Sat) 21:32
キャプチャーカード内のチップがどのようなY/C分離をするかは知らないですが...

> 2ライン型なら、二本のラインの輝度の差分を取って、その差分が
> 一定限度以下なら、ライン相関があると判断する、

これは最も初期のころに使われていた方法だと思います。しかしこの方法だと、ノイズとして混入しているC成分が逆に増幅されてしまうために、3.58MHｚ付近の検出精度がよくありませんでした。

3ラインロジカルの時代になると、相関検出は2H離れた信号を使って行うようになりました。ただし、これにも問題はあり、斜め線の縞模様画像の場合、隣り合うライン同士では相関がないのに、2H離れた信号だと相関ありと判定されてしまう場合があります。適応型3ラインが斜め線の縞模様に特に弱いのはこのため)。

> この場合の差分というのは、ラインの各点の総合平均値を出して、
> その二つの数値の差分ということになるのでしょうか？

これだと、似た明るさのラインは相関ありと判断されてしまいます。多くのサンプリング点で差分をとり、それらの平均を求める必要があります。また、デジタル3ラインの場合は、ラインごとではなくもっと細かい単位で相関検出をしてフィルタを切り替えてます。

いずれにせよ、補正対象の信号を作成したY/C分離機の仕組み(相関検出の仕組みおよび、検出後の各場合で実際にY/C分離に使用するフィルタの詳細)が分からないと、精度の高い補正は難しいのではないかと思います...

12 名前:kei 投稿日:2003/01/19(Sun) 02:33
Initial T さんへ
コメントありがとうございます。

コメントを総合すると、各社によって、本当に細かい差異があるということをコメントして下さっていると思います。

> 4ラインくし型フィルターの　Y と C を出す式の基本形というものがあれば、教えてください。
この質問をして、具体的には、その情報をどのように利用するということは決まっていないのですが、
参考にはなると思って、お聞きしたいと思っています。
NTSC では、4ラインくし型フィルターというのは無いのでしょうか？
sentaro さんがかかれているように、
> さきほど、Philips7130のデータシート眺めていて気が付いたのですが、
> NTSC用は３ラインで、４ライン（以上？）はPAL用となっているみたいですね。
NTSC では、4ラインくし型フィルターというものはないのでしょうか？
もし、あって、その Y と C を出す計算式の基本形をご存知でしたら、是非、教えてください。
m(_ _)m

> いずれにせよ、補正対象の信号を作成したY/C分離機の仕組み(相関検出の仕組みおよび、検出後の各場合で実際にY/C分離に使用するフィルタの詳細)が分からないと、精度の高い補正は難しいのではないかと思います...

色々なアルゴリズムを考案して、さまざまな、実験をしてみたいと思います。それぞれのデコーダーICの最大公約数的な”色だれ”の発生の仕方に対応するような簡単なアルゴリズムでどの程度の効果があるか、また、特定のデコーダーIC の”色だれ”の特徴に特化した対応をするようなアルゴリズムがどの程度、効果があるかも試してみたいとおもいます。

また、フィリップス SAA7130 というデコーダーIC が乗ったボードをメインに使っていますが、フィリップスのホームページでダウンロードできるデーターシートには、Initial T さんが教えてくださるようなものは含まれていません。たとえば、SAA7130 に関しての内部のくし型フィルターの動作の情報を得ようとしても通常のルートでは無理でしょうか？
また、Initial T さんはデコーダーIC 内のくし型フィルター等に関しての情報をどのようにして、得られたのでしょうか？
もし、差し支えなければ、おしえていだけないでしょうか？
教えていただけると参考になります。

以上です。

13 名前:Initial T 投稿日:2003/01/19(Sun) 10:36
すいません、4ライン型の一般的な演算式というのは分からないです。
ただ、ライン相関によるY/C分離の基本原理はkaiさんが最初にお書きになられた通りで、この原理を応用すれば何ラインだろうと演算は可能です。でも、実際にはっきりとした相関があるのはせいぜい4ライン程度ということで、4ライン型までが実用化されているのだと思います。これ以上となると、おそらく副作用の方が大きいのではないでしょうか。

SAA7130のデータシートを見てみました。7.6.4に少しだけ適応型コムフィルタについて書かれていますが、確かにこの内容だけでは詳細は分からないですね。でも、このチップでは3ライン処理を行っていると考えてよさそうに思います。PALに関しては4ライン以上に渡って処理を行うような記述がありますが、これはPALの色副搬送波の位相の性質によるものではないでしょうか。PALの場合連続する3本のラインでは都合が悪いため、一本とびごとの3本を使って3ライン処理を行います。この場合、合計で4ライン分の遅延線が必要となり、チップのデータシートには"4ライン"と書かれていたりするようです。

データシート以上の情報を入手するのは、困難だと思います。

ちなみに私が得た情報は、ほとんどが雑誌や参考書から得たもので、あまり詳しい所までは知りません。(^_^;

#今、入門用の参考書である「新・ビデオ技術ハンドブック」(電波新聞社)という本を見たのですが、今回書きこんだような内容が有る程度書かれていました。実際のY/C分離回路のブロック図がいくつか載ってますので、参考になるかもしれません。(ただし、この本はあくまで入門用であり、あまり詳しくは書かれていないですが...)

14 名前:kai 投稿日:2003/01/21(Tue) 00:39
Initial T さんへ
コメントありがとうございます。
>「新・ビデオ技術ハンドブック」(電波新聞社)
は見てみようとおもいます。ありがとうございます。

また、投稿の時に、名前を kai でなく、kei と二回ほど、間違って書いていました。m(_ _)m

15 名前:Initial T 投稿日:2003/01/21(Tue) 01:45
PALの場合は4ライン分の遅延線を使うという話のもう少しわかりやすい例がありました。

http://www.sony.co.jp/~semicon/japanese/img/sonyjd01/e6800757.pdf

ところで、色にじみや色解像度の補正というと、、YとCの間の相関関係(もともとYはカラー信号の元となるRGB信号から作られているため)を使用して処理を行うことになると思います。
Yの変化の度合いとCの変化の度合いを比較し、Cの変化がYの変化とくらべて鈍い、あるいはずれている場合はYの変化の度合いと同じになるようにCを補正してやります。これをすることで、Cの見かけ上の帯域を大幅に向上させることができます。この手法を実際に取り入れたのがビクターのAIナチュラルカラーで、HR-W5あたりではだれが見てもはっきり分かるくらいの大きな効果があります(ダビングモードとそれ以外のモードを比べると、色解像度が全然違うことが分かります)。これと同じようなことを垂直方向に応用すれば、垂直方向の色だれもある程度補正することはできるはずです。

しかし、W5の場合も色帯域の改善効果は極めて大きいのですが、見なれてくると色の輪郭の不自然さが気になってくるようになります。垂直方向の色だれ補正プログラムを作る場合も同様で、いかにして補正による不自然さを押さえるアルゴリズムを見つけるかがポイントとなると思います。でも、おそらくあらゆる場合に満足できるアルゴリズムを見つけるのは困難で、映像のタイプによっていくつかのアルゴリズムを切りかえるようにコーディングするのが現実的なような気がします。

ちなみに、AIナチュラルカラーについては新・ビデオ技術ハンドブックに少しだけ取り上げられています・この中の図5-34で、色応答性改善の原理が直感的に分かりやすい図で説明されています。これを垂直方向に応用すれば色だれを改善できるはずです。

16 名前:匿名さん 投稿日:2003/01/21(Tue) 14:51
http://www.sony.co.jp/~semicon/japanese/33030.html

ここにありますソニーのCXD2024AQというデジタルコムフィルタICの
データシートの1,9,10ページが参考になると思います。
1ページのブロック図を見ますと、NTSC:1H, PAL:2Hと書かれた部分があります。
PALでは色処理の関係で、一走査線分遅延させるために2ライン分の
メモリーを必要とするようです。
NTSC用で4ライン処理だったのは松下のNV-BS50Sなどごく僅かです。
しかもこの機種では分離精度が3ラインタイプに対し良くはありませんでした。

CXD2024AQデータシートの9,10ページでは４種類のフィルターをどのような基準で
切り替えているか、画面例つきで説明されています。

もっとも、水平非相関部でエラーが出ることに対しては
対策が示されておらず、実際ソニーの3ラインデジタルコムフィルター搭載
テレビやビデオの大半は水平非相関部のドット妨害や
斜めのクロスカラーが目立ちます。

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