JPH0241957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はデジタル映像方式、特に画像品質を
犠牲にせずに所要のデータレートを低減する方式
に関する。 デジタル放送方式ではデータレータを有効に使
用することがまず肝要で、データレートを低くす
るとビデオテープの使用量と所要送信帯域幅の双
方が低減されるが、これは画像の放送品質を変え
ないように行う必要がある。 今考えているデータレート低減法の１つは、例
えば評論集「デジタル映像（Digital Video）」掲
載のロツシ（John P.Rossi）の報告「半ナイキ
スト符号化PCM−NTSCカラーテレビジヨン」
や、1971年12月発行のアイ・イー・イー・イー・
トランザクシヨンズ・オン・コミユニケーシヨ
ン・テクノロジ（IEEE Transactions on
Communication Technology）第COM−19巻第
972頁のゴールデイング（Leonard S.Golding）
の論文「カラーテレビジヨン信号の周波数挿入サ
ンプリング）」に開示されているような半ナイキ
ストサンプリングの方法である。これらの半ナイ
キスト型方式では、サンプルがその相互間の水平
距離より大きい距離隔たつた斜線に沿つている。
一般にサンプル間の距離が小さくなるほど解像度
がよくなるため、上記の方法では所定のデータレ
ートで得られる水平解像度を向上することができ
るが、対角線方向の解像度が犠牲になる。 従つて画線品質を全く犠牲にしないデジタルテ
レビジヨン信号用データレート低減装置が望まし
い。 この発明の原理によるデータレート低減法で
は、信号を第１および第２の時間部分に分割し、
第１の部分を送信し、この送信された第１の部分
から第２の部分を再構成する制御をするようにさ
れた制御信号を送信する。 以下この発明を添付図面を参照しつつ詳細に説
明する。 第１図は複数本の水平走査線１２を含むビデオ
ラスタ１０を示す。各×印は一般に256のグレー
レベル全部に対して８ビツトまたはバイトでサン
プリングされるサンプリング点を示す。推奨実施
例においてはこのサンプリング点がNTSC色副搬
送波周波数の４倍の14.32MHzで起るが、このサ
ンプリング頻度では水平に隣接するサンプルの間
隔が約70ナノ秒になる。 第２図は対応素子に対応する引用数字を付した
同様の図を示す。ここで印は送信または記録さ
れないサンプルを示す。この送信または記憶され
ない各サンプルについて空間的にこれを取り巻く
サンプルの種々の組合せが計算されて送信されな
いサンプルと比較される。例えば点１４を表わす
サンプルがその上下のサンプル点すなわち点１
６，１８の平均と比較され、またその左右の点す
なわち点２０，２２の平均と比較される。点１４
を表わすサンプルはまたこれと１斜め関係の送信
点２４，２６の平均と比較され、されに他の斜め
関係の送信点２８，３０の平均と比較される。ど
の比較結果でも最も近似したものが「ステアリン
グ」ビツトまたは制御ビツトにより表わされ、こ
の制御ビツトが第２図の丸印のない点を表わすサ
ンプルと共に追加のビツトとして送信され、これ
らのサンプルと共に複号器に用いられて、この低
減されたデータレート情報から高解像度の画像が
再構成される。 第３図は上述の送信を行うための符号器を示
す。入力３２は特定の実施例においてサンプル
が、１サンプルに付き８ビツトでかつ14.32MHz
で生ずるデジタルビデオ信号を受信する。各サン
プルの８ビツトは遅延線４１および濾波器３４，
３６，３８，４０に印加される。これらの濾波器
は周囲のサンプルの平均を求めるのに用いられ
る。ここで「平均」とは２信号を加えてその和を
２で割つたものを意味する。第２図を見れば判る
ように、サンプル点２８，３０は時間的に水平線
２本分と信号サンプリング期間２つ分だけ離れて
いる。これはNTSC方式において約127マイクロ
秒プラス280ナノ秒に相当する。第６図は濾波器
３４の詳細を示し、入力端子３２とデジタル加算
器６０２の入力端子との間に127マイクロ秒プラ
ス280ナノ秒の遅延を持つデジタル遅延線６００
が結合され、また端子３２の未遅延信号が加算器
６０２の第２の入力端子に供給されるようになつ
ている。サンプル点２８，３０のビデオ信号に対
応するこれらの信号のデジタル和が加算器６０２
の出力端子に得られ、デジタル除算器６０４の入
力端子に供給される。この除算器６０４はこの和
信号を２で割つてその出力端子にサンプル点２
８，３０の平均信号を表わす８ビツト並列信号を
生ずる。この平均信号は第３図の比較器４２の入
力端子に印加される。遅延線４１もまた８ビツト
デジタル遅延線を含み、約63.5マイクロ秒プラス
140ナノ秒の遅延を有する。この時間は濾波器３
４の遅延線６００の全遅延の1/2に等しく、送信
されない第２図のサンプル点１４のビデオ信号を
遅延させて濾波器３４からの平均信号と時間的に
一致させ、２信号を比較器４２で比較し得るよう
にする。このようにして遅延線４１はサンプル点
１４をサンプル点２８まで遅らせ、遅延線６００
はサンプル点３０をサンプル点２８まで遅らせ
る。濾波器３６は点２０，２２の平均（水平平
均）を供給するが、これは第７図に示すように約
140ナノ秒の遅延を有する８ビツト幅のデジタル
遅延線７０２を含んでいる。この遅延線の入力信
号（未遅延）と出力信号（遅延）は加算器７０４
と除算器７０６により平均される。遅延線４１を
補償するために水平線１本プラス70ナノ秒の等化
用遅延が濾波器３６内の遅延線７００によつて追
加される。除算器７０６からの濾波器３６の出力
信号は第３図の比較器４４に供給される。濾波器
３８は斜め点２４，２６の平均（「第２の斜め」
平均）を供給するが、これは第８図に示すように
水平線２本マイナス280ナノ秒の遅延を有する８
ビツトデジタル遅延線を含んでいる。遅延信号と
未遅延信号は加算器８０４と除算器８０６により
平均され、その間に入力３２からのデジタル信号
がまず280ナノ秒遅延線８００により遅延等化さ
れる。除算器８０６の出力信号は第３図の比較器
４６に印加される。最後に濾波器４０は点１６，
１８の平均（垂直平均）を供給するが、これは第
９図に示すように水平線２本の遅延を有する８ビ
ツトデジタル遅延線９０２を含んでいる。遅延信
号と未遅延信号は加算器９０４と除算器９０６で
平均され、この間に入力３２からのデジタル信号
がまず140ナノ秒遅延線９００で遅延等化される。
除算器９０６の出力信号は第３図の比較器４８に
印加される。 第１０図は濾波器３４，３６，３８，４０に使
用される８ビツト幅遅延線を示す。これはそれぞ
れ入力１０００に同時に存在する８ビツトの中の
１ビツトを受入れる８個のシフトレジスタ１００
２，１００４，１００６，１００８，１０１０，
１０１２，１０１４，１０１６を含む。ビツトは
レジスタ中でシフト入力１０１８，１０２０，１
０２２，１０２４，１０２６，１０２８，１０３
０，１０３４にクロツク１０３８から印加される
クロツク信号の制御によつてシフトされる。シフ
トレジスタの段数は所要の遅延が得られるように
選んである。シフトレジスタの出力は８ビツト並
列出力１０３６に結合されている。比較器４２，
４４，４６，４８はそれぞれ８ビツト減算器を含
み、これがそれぞれ濾波器３４，３６，３８，４
０の出力の他に遅延線４１を介してもとの８ビツ
トサンプルを受入れる。各比較器の２信号は引算
された後、その答の絶対値が差として採用され
る。この比較器はこの絶対値信号を最小誤差論理
回路５０に印加する。 第５図に示すように、最小誤差論理回路５０は
それぞれ比較器４２，４４，４６，４８の出力信
号の相異なる２つずつから８ビツト数を受けて各
出力にその２つの入力信号のどちらが小さいかを
表わす１ビツトの論理レベルを生成する６個の大
きさ比較器８２，８４，８６，８８を含む。４つ
の数の２つずつの組合せは６組しかないから、必
要な大きさ比較器は６個であることが判る筈であ
る。もしある大きさ比較器の入力が最小であれ
ば、３つの大きさ比較器の出力だけに注意すれば
よい。従つて比較器４２，４４，４６の出力信号
が最小かどうかを検知するためにノアゲート９
４，９６，９８が設けられている。もしそのどれ
もが最小でなければ、４８の出力信号が最小であ
るか、最小のものがない、すなわち全部が相等し
いと考えられ、後者の場合は、どの比較器の出力
信号でも同じである。ゲート９４，９６，９８の
出力信号はオアゲート１００，１０２により次の
真理値表に従つて符号化され、２ビツトの制御信
号として母線１０４に供給される。

【表】 論理回路５０の出力はどの隣接サンプル対が最
も一致しているか、すなわちサンプル点１４の周
りのビデオ信号の変化が最小の方向はどちらかを
上表に従つて示す２ビツトから成り、この２ビツ
ト信号が送信されたビデオ信号サンプルのどれが
送信されなかつたビデオ信号サンプルと最も一致
するかを示して復号したときに完全な情報が得ら
れるようにする制御信号を構成する。この２つの
中心ビツトは第３図のスイツチ５２に印加され
る。このスイツチは第３図の８ビツトスイツチ５
４と同期して7.16MHzのスイツチング周波数で動
作する２ビツトスイツチである。このスイツチン
グ周波数は14.32MHzの1/2であるから、スイツチ
５４は８ビツトサンプルを１つおきにしか通さな
い。送信されなかつた点の再構成にどの隣接サン
プルを使用すべきかを示す論理回路５０の２つの
制御ビツトはスイツチ５２を通り、同時にスイツ
チ５４を通つた送信点を示す８ビツトと共に10ビ
ツト並列出力５５に10ビツト並列ワードを形成す
る。 第４図はこの発明に使用する復号器を示す。10
ビツト並列信号は入力６０に受入れられ、画像点
を表わす８ビツトが８ビツト母線６１を介して濾
波器３４，３６，３８，４０とそれぞれ同じ内部
構造の濾波器６２，６４，６６，６８に印加され
る。また同じ８ビツトが遅延線４１と同一遅延を
有し、濾波器６２，６４，６６，６８による遅延
を補償する遅延線１０６を介して８ビツトスイツ
チ７０の接点６９ａに印加される。２つの制御ビ
ツトが２ビツト母線７１に取出されてスイツチ７
４，７６，７８，８０を制御する制御復号器７２
に印加される。この復号器は例えばテキサス・イ
ンスツルメンツ社（Texas Instruments）製の集
積回路SN74S139型のような「ワン・オブ・フオ
ー（one−of−four）」復号器で、２つの制御ビツ
トを受入れて１つだけ高レベルのものを含む４ビ
ツトの並列出力を生成するものである。この４つ
の並列ビツトはそれぞれスイツチ７４，７６，７
８，８０に印加される。制御復号器７２の出力の
中１つだけ高レベルのものがあるため、常にスイ
ツチ７４，７６，７８，８０の中１つだけが
7.16MHzの周波数で閉成され、これによつて濾波
器６２，６４，６６，６８の出力信号の中失われ
たサンプルに最も一致したものをスイツチ７０の
接点６９ｂに印加する。スイツチ７０は２つの入
力６９ａ，６９ｂ間の切換えを14.32MHzの周波
数で行い、原画像のサンプル点と再構成された８
ビツト信号をその出力６９ｃに交互に印加する。
各信号は7.16MHzの周波数で生ずるから、スイツ
チ７０の出力６９ｃからの信号は14.32MHzであ
る。 上述の発明はまたサンプルアナログ方式として
利用することもできることが判る。さらに濾波器
３４，３６，３８，４０の遅延線で各別に設ける
代りに、タツプ付きの遅延線を用いることもでき
る。このときこれらの濾波器は平均器を含むこと
になる。同じ構造を濾波器６２，６４，６６，６
８にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビームの水平垂直同時走査により
得られたラスタで、その上にサンプル点を持つも
のを示す図、第２図は同じラスタの半サンプル式
のものを示す図、第３図はこの発明の実施例によ
るビデオ信号のサンプルおよび制御信号を符号化
する符号器のブロツク図、第４図は第３図の装置
により符号化された情報を復号する復号器のブロ
ツク図、第５図は第３図に用いられた最小誤差論
理回路のブロツク図、第６図、第７図、第８図お
よび第９図は第３図および第４図に用いられた濾
波器のブロツク図、第１０図は第６図、第７図、
第８図および第９図に用いられたデジタル遅延線
のブロツク図である。 ×……第１の時間部分、……第２の時間部
分、１０４……制御信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 順次連続する走査線中の順次連続する画像サ
   ンプルを表わす信号サンプルから成るデジタル・
   カラー・ビデオ信号を対象として、その相隣接す
   る走査線上の抽出されるサンプルで表わされる点
   が互い違いの位置となるような関係に各走査線上
   における信号サンプルを１つおきに抽出し、かつ
   省略された各信号サンプルを供給する代りにそれ
   に隣接するサンプルから上記省略されたサンプル
   を再構成する作用を制御するデジタル制御信号を
   供給することによつて、上記デジタル・カラー・
   ビデオ信号のデータレートを低減する方法であつ
   て； 上記の制御信号は、 (イ) 上記省略されたサンプルの在る走査線に隣接
   する各走査線上に在つて省略されたサンプルを
   表わす点の上および下の点を表わす抽出サンプ
   ルの平均と、 (ロ) 上記省略されたサンプルを表わす点の左右に
   それぞれ隣接する点を表わす抽出サンプルの平
   均と、 (ハ) 上記省略されたサンプルを表わす点を挟んで
   第１の対角線方向に隣接する点を表わす抽出サ
   ンプルの平均、および (ニ) 上記省略されたサンプルを表わす点を挟んで
   第２の対角線方向に隣接する点を表わす抽出サ
   ンプルの平均 のうちのどれが上記省略されたサンプルに最も近
   似したものを表わしているかを示すものであるこ
   とを特徴とする方法。