JPH036185A - Video signal digital transmission device - Google Patents
Video signal digital transmission deviceInfo
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- JPH036185A JPH036185A JP1140487A JP14048789A JPH036185A JP H036185 A JPH036185 A JP H036185A JP 1140487 A JP1140487 A JP 1140487A JP 14048789 A JP14048789 A JP 14048789A JP H036185 A JPH036185 A JP H036185A
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- Image Processing (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、映像信号をディジタル化して伝送するに際し
、従来と同等な伝送レートでありながら、より高画質な
映像を伝送することが可能な映像信号ディジタル伝送装
置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention provides a video signal that can transmit higher quality video at the same transmission rate as before when digitizing and transmitting a video signal. This invention relates to digital transmission equipment.
従来の技術
従来、NTSCカラー映像信号をサブキャリア周波数f
scの4倍でサンプリングし、8ビツトに量子化して記
録再生する放送用のディジタルVTRが発表されている
。この場合、テープ上に記録されるデータの記録レート
は115Mbpsと非常に膨大となる。Conventional technology Conventionally, an NTSC color video signal is transmitted at a subcarrier frequency f.
A digital VTR for broadcasting has been announced that samples at four times the SC and quantizes it to 8 bits for recording and playback. In this case, the recording rate of data recorded on the tape is extremely high, 115 Mbps.
第8図にディジタルVTRの記録再生系のブロック図を
示す。第8図において、17はアナログ映像信号入力端
子、18は前置フィルタ、19はA/D変換器、20は
記録信号処理回路、21は記録ヘッド、22は磁気テー
プ、23は再生ヘッド、24は再生信号処理回路、25
はD/A変換器、26は後置フィルタ、27はアナログ
映像信号出力端子である。FIG. 8 shows a block diagram of a recording/reproducing system of a digital VTR. In FIG. 8, 17 is an analog video signal input terminal, 18 is a pre-filter, 19 is an A/D converter, 20 is a recording signal processing circuit, 21 is a recording head, 22 is a magnetic tape, 23 is a reproduction head, 24 is a reproduction signal processing circuit, 25
26 is a D/A converter, 26 is a post-filter, and 27 is an analog video signal output terminal.
アナログ映像入力端子17に入力されたNTSCカラー
映像信号は、まず前置フィルタにおいてナイキスト周波
数以上の周波数成分が取り除かれる。そして、A/D変
換器19において、サブキャリア周波数fscの4倍の
周波数でサンプリングされ8ビツトに量子化されて、次
の記録信号処理回路20に送られる。この記録信号処理
回路20においては、誤り訂正符号化およびチャンネル
符号化などの記録時に必要な信号処理が施される。そし
て記録データは記録ヘプト21を介して磁気テープ22
に記録される。再生時には、磁気テープ22から再生さ
れた信号は再生ヘッド23を介して、再生信号処理回路
24に入力されチャンネル符号の復号および誤り訂正符
号の復号等の処理が施され、D/A変換器25で元のア
ナログ映像信号に戻されて、最後に後置フィルタ26に
おいてサンプリングによる折返し成分が除去された後、
アナログ映像信号出力端子27から出力される。The NTSC color video signal input to the analog video input terminal 17 is first subjected to a prefilter where frequency components higher than the Nyquist frequency are removed. Then, in the A/D converter 19, the signal is sampled at a frequency four times the subcarrier frequency fsc, quantized to 8 bits, and sent to the next recording signal processing circuit 20. This recording signal processing circuit 20 performs signal processing necessary during recording, such as error correction encoding and channel encoding. The recorded data is transferred to the magnetic tape 22 via the recording head 21.
recorded in During reproduction, the signal reproduced from the magnetic tape 22 is input to the reproduction signal processing circuit 24 via the reproduction head 23, where it is subjected to processing such as channel code decoding and error correction code decoding, and then sent to the D/A converter 25. The signal is returned to the original analog video signal, and finally, after the aliasing component due to sampling is removed in the post-filter 26,
The analog video signal is output from the analog video signal output terminal 27.
発明が解決しようとする課題
以上述べたように、放送用ディジタルVTRでは映像信
号を8ビツトで量子化するのが一般的であり、−度ディ
ジタル信号に変換された信号は何度記録再生を繰り返し
ても訂正不可能な誤りが発生しない限り画質劣化は生じ
ない。したがって、A/D変換およびD/A変換を一回
しか通らない系においては、8ビツトの量子化で十分な
画質が得られるはずである。しかしながら、現状のディ
ジタルVTRの使用環境下では周囲の放送機器が必ずし
もすべてディジタル化されておらず、番組製作の過程で
複数回のA/D変換およびD/A変換を経由することが
少なくない。そして映像信号はA/D変換およびD/A
変換を繰り返す度に、前置フィルタお上び後置フィルタ
の振幅特性、あるいは位相特佳の不完全さおよびA/D
変換の際の量子化雑音の累積等によって画質が次第に劣
化してゆく。すなわち、A/D変換およびD/A変換を
なん度も繰り返すような系においては、もはや8ビツト
の量子化では不十分であり、9ビツトあるいは10ビツ
トの量子化が必要となってくる。Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, in broadcasting digital VTRs, video signals are generally quantized at 8 bits, and the signal converted to a -degree digital signal is recorded and played back repeatedly. However, image quality does not deteriorate unless an uncorrectable error occurs. Therefore, in a system that passes through A/D conversion and D/A conversion only once, sufficient image quality should be obtained with 8-bit quantization. However, in the current environment in which digital VTRs are used, not all surrounding broadcasting equipment is necessarily digitized, and it is not uncommon for programs to go through multiple A/D conversions and D/A conversions in the process of production. And the video signal is A/D converted and D/A
Each time the conversion is repeated, the amplitude characteristics of the pre-filter and post-filter, or imperfections in the phase characteristics and the A/D
Image quality gradually deteriorates due to accumulation of quantization noise during conversion. That is, in a system in which A/D conversion and D/A conversion are repeated many times, 8-bit quantization is no longer sufficient, and 9-bit or 10-bit quantization becomes necessary.
しかしながら、映像信号を9ビツトで量子化すると8ビ
ツトで量子化する場合に比較して記録データレートは9
78倍となる。これは、同じ記録容量を有するビデオテ
ープカセットを想定した場合には記録時間が879に減
少することを意味し、逆に同じ記録時間を想定した場合
にはテープの長さおよびテープのランニングコストが9
/8倍になることを意味している。そこで、この問題を
解決する方法として量子化は9ビツトで行うが、記録に
際してデータ量を8/9に低減することが考えられる。However, when a video signal is quantized at 9 bits, the recording data rate is 9 bits compared to when it is quantized at 8 bits.
It becomes 78 times. This means that assuming a videotape cassette with the same recording capacity, the recording time will decrease to 879, and conversely, assuming the same recording time, the length of the tape and the running cost of the tape will decrease. 9
/ This means that it will increase by eight times. Therefore, one possible way to solve this problem is to perform quantization using 9 bits, but reduce the amount of data to 8/9 during recording.
データレートを低減する方法としては、従来よりDPC
M符号化あるいは直交変換符号化などの高能率符号化が
よく知られているが、これらの高能率符号化にはいくつ
かの問題点が存在している。その第1は誤り伝搬の問題
であり、第2は入力映像信号の絵柄によって画質劣化の
様子が異なると言う問題である。特に第2の問題点は、
8ビツト量子化の記録データレートで記録するにも関わ
らず、入力映像信号の電圧レベルの変化の激しい白黒の
縞模様のような絵柄によっては8ビツト量子化の画質が
得られない場合があることを意味している。これは、画
質が最も重要視される放送用ディジタルVTRにとって
は致命的な欠点である。Traditionally, DPC has been used as a method to reduce the data rate.
High-efficiency coding such as M-coding or orthogonal transform coding is well known, but these high-efficiency codings have several problems. The first is the problem of error propagation, and the second is the problem that the manner of image quality deterioration varies depending on the picture pattern of the input video signal. In particular, the second problem is
Despite recording at the recording data rate of 8-bit quantization, the image quality of 8-bit quantization may not be obtained depending on the picture, such as a black and white striped pattern, where the voltage level of the input video signal changes drastically. It means. This is a fatal drawback for digital VTRs for broadcasting, where image quality is of the utmost importance.
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
9ビツトで量子化した信号を8ビツト量子化の記録デー
タレートに低減して記録するにも関わらず、映像のかな
りの部分で9ビツト量子化相当の画質を得ることが可能
であり、少なくとも8ビツト量子化の画質は確保できる
映像信号ディジタル伝送装置を提供するものである。The present invention solves these conventional problems,
Even though a 9-bit quantized signal is recorded at a recording data rate of 8-bit quantization, it is possible to obtain image quality equivalent to 9-bit quantization in a considerable portion of the video, and at least 8-bit quantization is possible. The object of the present invention is to provide a video signal digital transmission device that can ensure the image quality of bit quantization.
課題を解決するための手段
本発明の映像信号ディジタル伝送装置は、上述した課題
を解決するために、映像信号をサンプリングするサンプ
リング手段と、サンプリングされた映像信号をNビット
(Nは正の整数)で量子化する第1の量子化手段と、
上記サンプリング手段によって得られたサンプルをMサ
ンプル(Mは正の整数)に1サンプルの割合で間引く間
引き手段と、上記間引き手段によって間引かれるサンプ
ルを周囲の間引かれないサンプルを用いて予測する予測
手段と、上記間引き手段によって間引かれるサンプルの
サンプル値と上記予測手段によって得られる予測値との
差分値を計算する減算手段と、上記減算手段によって得
られる差分値を(M−に−(M−1)・N)ビット[K
はN>K>(M−1)・N/Mを満たす正の整数)で量
子化する第2の量子化手段と、上記差分値のダイナミッ
クレンジを判定するダイナミックレンジ判定手段と、上
記間引かれないサンプルに対しては上記第1の量子化手
段の出力を伝送し、上記間引かれるサンプルに対しては
上記第2の量子化手段の出力を伝送する第1の伝送手段
と、上記間引かれないサンプルのサンプル値及び上記間
引かれるサンプルとその予測値とのの差分値を共ににビ
ットで伝送する第2の伝送手段と、上記ダイナミックレ
ンジ判定手段により判定する差分値のダイナミックレン
ジが所定のレンジ以下である場合は上記第1の伝送手段
に切り換え、それ以外の場合は上記第2の伝送手段に切
り換える切り換え手段とを有するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the video signal digital transmission apparatus of the present invention includes a sampling means for sampling a video signal, and a sampling means for sampling a video signal, and N bits (N is a positive integer) of the sampled video signal. a first quantization means for quantizing with;
A thinning means for thinning out the samples obtained by the sampling means at a ratio of one sample to M samples (M is a positive integer), and predicting the samples thinned out by the thinning means using surrounding unthinned samples. a prediction means; a subtraction means for calculating a difference value between the sample value of the sample thinned out by the thinning means and the predicted value obtained by the prediction means; M-1)・N) bit [K
is a positive integer that satisfies N>K>(M-1)・N/M); a dynamic range determination means for determining the dynamic range of the difference value; and a second quantization means for determining the dynamic range of the difference value; a first transmission means that transmits the output of the first quantization means for the samples that are not thinned out, and transmits the output of the second quantization means for the samples that are thinned; a second transmission means for transmitting both the sample value of the unsubtracted sample and the difference value between the sample to be thinned out and its predicted value in bits, and a dynamic range of the difference value determined by the dynamic range determination means. It has a switching means for switching to the first transmission means when the range is below a predetermined range, and switching to the second transmission means for other cases.
作用
本発明によれば上述した構成により、量子化された映像
信号のサンプルは、所定の割合で間引かれ、間引かれな
いサンプルに対しては量子化値がそのまま、間引かれる
サンプルに対してはそのサンプルの量子化値と周囲のサ
ンプルからの予測値との差分値が伝送される。According to the present invention, with the above-described configuration, the samples of the quantized video signal are thinned out at a predetermined rate, and the quantization values remain unchanged for the samples that are not thinned out, while the quantization values are kept unchanged for the samples that are thinned out. Then, the difference value between the quantized value of that sample and the predicted value from surrounding samples is transmitted.
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の第1の実施例を示すものである。第
1図において1は映像信号入力端子、2は前置フィルタ
、3はサンプリング回路、4はサンプリングパルス発生
器、5は1/M分周器、6は第1の量子化器、7.8は
予測器、9.10は減算器、11は第2の量子化器、1
2はダイナミックレンジ(以下、Dレンジと称す)判定
回路、13.14.15はマルチプレクサ、16はDレ
ンジ判定情報出力端子である。FIG. 1 shows a first embodiment of the invention. In FIG. 1, 1 is a video signal input terminal, 2 is a prefilter, 3 is a sampling circuit, 4 is a sampling pulse generator, 5 is a 1/M frequency divider, 6 is a first quantizer, 7.8 is a predictor, 9.10 is a subtractor, 11 is a second quantizer, 1
2 is a dynamic range (hereinafter referred to as D range) determination circuit, 13, 14, and 15 are multiplexers, and 16 is a D range determination information output terminal.
以下、第1図に従うて本発明を説明する。まず、映像信
号入力端子1に入力されたNTSCカラー映像信号は、
前置フィルタ2でナイキスト周波数以上の周波数成分が
除去された後、サンプリング回路3においてサンプリン
グパルス発生器4からのサンプリングパルスによってサ
ンプリングが行われる。このサンプリングパルスの周波
数は入力映像信号のバースト信号に同期させた4 fs
cである。The present invention will be explained below with reference to FIG. First, the NTSC color video signal input to the video signal input terminal 1 is
After frequency components higher than the Nyquist frequency are removed by the prefilter 2, sampling is performed in the sampling circuit 3 using a sampling pulse from a sampling pulse generator 4. The frequency of this sampling pulse is 4 fs synchronized with the burst signal of the input video signal.
It is c.
次に、サンプリングされた映像信号は第1の量子化器6
で9ビツトのディジタルデータに変換される。この8ビ
ツトのデータはマルチプレクサ13の入力A、予測器8
.減算器10にそれぞれ入力される。予i#1器8は入
力されたデータの各サンプル(量子化値)の予測値をそ
のサンプルの近傍に存在する相関の強いサンプルを用い
て計算するものである。そして、この予測器8によって
得られる予測値と予測された上記9ビツトの量子化値と
の差分値が減算器10において求められ、次の第2の量
子化器11でSビットに量子化されて、マルチプレクサ
14の入力Aに入力される。ここで9ビツトのディジタ
ルデータからMサンプル毎に1サンプルの割合でサンプ
ルを間引く場合には、Sは(9−M)となる。一方、9
ビツトの量子化値の上位8ビツトがマルチプレクサ13
の入力B。Next, the sampled video signal is sent to a first quantizer 6.
It is converted into 9-bit digital data. This 8-bit data is input to input A of multiplexer 13 and predictor 8.
.. Each is input to a subtracter 10. The prediction i#1 unit 8 calculates the predicted value of each sample (quantized value) of the input data using highly correlated samples existing in the vicinity of that sample. Then, a difference value between the predicted value obtained by this predictor 8 and the predicted 9-bit quantized value is obtained in a subtracter 10, and then quantized into S bits in a second quantizer 11. and is input to input A of the multiplexer 14. Here, when samples are thinned out from 9-bit digital data at a rate of 1 sample every M samples, S becomes (9-M). On the other hand, 9
The upper 8 bits of the bit quantization value are sent to the multiplexer 13.
Input B.
予測器7.減算器9にそれぞれ入力される。減算器9か
らは8ビツトの差分値が得られ、これがマルチプレクサ
14の入力Bに入力される。また、Dレンジ判定回路1
2では減算器10の出力をSDRとすると、−2(S−
目<SDR<2(S−目−1を満たすか否かが判定され
る。そしてこれが満たされる場合にはマルチプレクサ1
3.14においてそれぞれ人力Aが選択される。そして
マルチプレクサ13の出力はマルチプレクサ15の入力
Aに、マルチプレクサ14の出力はマルチプレクサ15
の入力Bに入力される。マルチプレクサ15では1/M
分周器5の制御に従ってMサンプルのうちの1サンプル
は入力Bが選択され、残りのM−1サンプルは入力Aが
選択される。すなわち、Mサンプルのうち1サンプルが
間引かれ、この間引かれるサンプルに対しては差分値が
伝送され、間引かれないCM−1)個のサンプルに対し
てはサンプル値がそのまま伝送される。Predictor 7. Each is input to a subtracter 9. An 8-bit difference value is obtained from the subtracter 9 and is input to input B of the multiplexer 14. In addition, the D range determination circuit 1
2, if the output of the subtracter 10 is SDR, -2(S-
It is determined whether S<SDR<2 (S-th-1) is satisfied. If this is satisfied, multiplexer 1
In 3.14, human power A is selected. The output of multiplexer 13 is input to input A of multiplexer 15, and the output of multiplexer 14 is input to multiplexer 15.
is input to input B of 1/M in multiplexer 15
According to the control of the frequency divider 5, input B is selected for one sample among the M samples, and input A is selected for the remaining M-1 samples. That is, one sample out of M samples is thinned out, a difference value is transmitted for this thinned sample, and the sample value is transmitted as is for CM-1) samples that are not thinned out.
さらに、減算器10で求められる差分値のDレンジに応
じて2つの伝送モードが存在する。すなわち、Dレンジ
がSビット以下の場合にはマルチプレクサ13.14で
入力Aが選択され、間引かれるサンプルに対してはSビ
ットの差分値が伝送され、間引かれない(M−1)個の
サンプルに対しては、第1の量子化器6から得られる9
ビツトのサンプル値が伝送される。この場合をモード1
と呼ぶ。一方、DレンジがSビットを越える場合にはマ
ルチプレクサ13.14で入力Bが選択され、間引かれ
ない(M−1)個のサンプルに対しては8ビツトのサン
プル値が伝送され、間引かれるサンプルに対しては8ビ
ツトのサンプル値を用いて計算された差分値が8ビツト
で伝送される。Furthermore, there are two transmission modes depending on the D range of the difference value determined by the subtracter 10. That is, when the D range is S bits or less, input A is selected by multiplexer 13.14, and the difference value of S bits is transmitted for the samples to be thinned out, and the (M-1) samples that are not thinned out are transmitted. For the samples of 9 obtained from the first quantizer 6
A bit sample value is transmitted. In this case mode 1
It is called. On the other hand, if the D range exceeds S bits, multiplexer 13.14 selects input B, and 8-bit sample values are transmitted for (M-1) samples that are not thinned out. For each sample, a difference value calculated using the 8-bit sample value is transmitted in 8 bits.
この場合をモード2と呼ぶことにする。このことは、入
力された映像信号において予測誤差の小さい領域では9
ビット精度での伝送が可能であり、予測誤差が大きい領
域でも最悪8ビット精度で伝送が可能であることを示し
ている。This case will be referred to as mode 2. This means that in the area where the prediction error is small in the input video signal, 9
This shows that transmission with bit accuracy is possible, and even in areas with large prediction errors, transmission with 8-bit accuracy is possible at worst.
ここで、送信データを正しく復元するためには、Mサン
プル毎に上記2つのモードのどちらで伝送されてきたか
を区別する必要がある。そのためには、Mサンプル毎に
それぞれのモードを表わす1ビツトのインデックスを付
加しなければならない。Here, in order to correctly restore the transmitted data, it is necessary to distinguish which of the above two modes has been transmitted for each M sample. To do this, it is necessary to add a 1-bit index representing each mode to each M sample.
今、M=5とすると、このインデックス付加による伝送
レートの増加は1サンプル当り0.2ビツトとなる。こ
の伝送レートの増加分を減らすためにはインデックスを
Mサンプル単位ではなく、P−Mサンプル単位に付加す
れば良い。この場合、増加分は1/(P−M)ビットと
なり、P=2とすれば増加分は1サンプル当り0.1ビ
ツトとなる(この場合にはP個の差分値のDレンジがす
べてSビット以下の時のみモード1で伝送することにな
る)。Now, if M=5, the increase in transmission rate due to this index addition is 0.2 bits per sample. In order to reduce this increase in transmission rate, it is sufficient to add an index not in units of M samples but in units of PM samples. In this case, the increase will be 1/(P-M) bits, and if P = 2, the increase will be 0.1 bit per sample (in this case, the D range of P difference values will all be S (It will be transmitted in mode 1 only if it is less than a bit).
このようにPとMの値を適当に選べばインデックス付加
による伝送レートの増加は非常にわずかであり、はぼ4
fsc・8 (bps)の伝送レートで部分的にでは
あるが9ビツトの画質が伝送できることになる(このP
−M個のサンプルのブロックをモードブロックと呼ぶこ
とにする)。しかも、後述するように、予測器をうまく
構成することにより入力映像信号に含まれるエネルギー
の大きな周波数領域あるいは視覚的に劣化が目だち易い
領域を9ビツトで伝送することが可能であり、そうする
ことによってより大きな効果を得ることができる。また
、Mサンプルのうち1サンプルを差分値として伝送する
ことにより本実施例の誤り伝搬はたかだか1サンプルで
あり従来の高能率符号化に比して格段に優れている。In this way, if the values of P and M are chosen appropriately, the increase in transmission rate due to index addition is very small, about 4
This means that 9-bit image quality can be transmitted, albeit partially, at a transmission rate of fsc・8 (bps) (this P
- a block of M samples will be called a mode block). Furthermore, as will be explained later, by configuring the predictor appropriately, it is possible to transmit frequency regions containing large amounts of energy in the input video signal or regions where deterioration is easily noticeable visually, using 9 bits. By doing so, you can get a greater effect. Furthermore, by transmitting one sample out of M samples as a difference value, error propagation in this embodiment is at most one sample, which is much superior to conventional high-efficiency encoding.
以下、予測器の構成を中心に第3図を用いてより詳しく
本実施例を説明する。ここでM=5. P=2.S=
4とする。第3図(a)はモードブロックの構成を示し
たものである。本図において2゜9+1はライン番号で
あり、1)(Ln)は9番目のラインのn番目のサンプ
ルのサンプル値である。また黒丸は間引かれるサンプル
を示し、白丸は間引かれないサンプルを示している。そ
して破線で囲んだ範囲がモードブロックを表わしている
。Hereinafter, this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 3, focusing on the configuration of the predictor. Here M=5. P=2. S=
Set it to 4. FIG. 3(a) shows the configuration of the mode block. In this figure, 2°9+1 is the line number, and 1) (Ln) is the sample value of the nth sample of the 9th line. Furthermore, black circles indicate samples that are thinned out, and white circles indicate samples that are not thinned out. The range surrounded by the broken line represents the mode block.
ここで間引かれるサンプル1)($1.n)に対する予
測値をQ(ff、n)とすると、この値はこのサンプル
の前後4サンプルの値から次式より計算される。If the predicted value for sample 1) ($1.n) to be thinned out here is Q(ff, n), this value is calculated from the values of the four samples before and after this sample using the following equation.
q(ff 、n):[p(ff 、n−1)+p(
ff 、n+1))−(p(31、n−2)+p(R
tn+2))/2 sea (1)サンプルp
i+1.n)の予測値Q(!Q+1゜n)も同様にして
求められる。第2図にこの予測器のブロック図を示す。q(ff, n): [p(ff, n-1)+p(
ff , n+1))-(p(31, n-2)+p(R
tn+2))/2 sea (1) Sample p
i+1. The predicted value Q(!Q+1°n) of n) is obtained in the same manner. FIG. 2 shows a block diagram of this predictor.
ここで28. 29. 30゜31は1クロツク遅延器
、32.33は1/2係数器、34,35.38は加算
器である。ここで、この予測器の周波数応答をH(Φ)
とすると、H(Φ)は次式で表わされる。Here 28. 29. 30.degree. 31 is a one-clock delay device, 32.33 is a 1/2 coefficient multiplier, and 34, 35.38 is an adder. Here, the frequency response of this predictor is H(Φ)
Then, H(Φ) is expressed by the following equation.
It(Φ)=2・C05(Φ)−COS(2Φ)
・・・(2)但し、Φ=2xf/4fscである
。It(Φ)=2・C05(Φ)-COS(2Φ)
...(2) However, Φ=2xf/4fsc.
誤差関数E(Φ)は次式で定義される。The error function E(Φ) is defined by the following equation.
E(Φ):1−11(Φ) ・
・・(3)(1)式で表わされる予測器の誤差関数を第
3図(b)に示す。この図においてf。はナイキスト周
波数でありサンプリング周波数が4 fscの場合には
fN−”2fsc
である。ところで、誤差関数は間引かれるサンプルのサ
ンプル値と予測値との差分値に対応するものであるから
、この図より低周波数成分及びサブキャリア周波数fs
cの近傍の周波数成分において差分値は小さくなり差分
値が4ビツトで伝送できる確率が大きくなることがわか
る。このことはNTSCカラー映像信号の場合、上記周
波数成分にエネルギーが集中していることを考慮すると
、映像信号のかなりの部分が9ビツトの画質で伝送でき
ることを示している。しかも、これらの周波数領域は輝
度信号および色信号の低域成分に対応しており視覚的に
も最も感度が高く、画質劣化が目立ち易い領域であるか
らその実質的効果は大である。E (Φ): 1-11 (Φ) ・
(3) The error function of the predictor expressed by equation (1) is shown in FIG. 3(b). In this figure f. is the Nyquist frequency, and when the sampling frequency is 4 fsc, it is fN-"2fsc. By the way, since the error function corresponds to the difference value between the sample value of the sample to be thinned out and the predicted value, this figure Lower frequency component and subcarrier frequency fs
It can be seen that the difference value becomes smaller in frequency components near c, and the probability that the difference value can be transmitted using 4 bits increases. This indicates that in the case of an NTSC color video signal, a considerable portion of the video signal can be transmitted with 9-bit image quality, considering that energy is concentrated in the above frequency components. Moreover, these frequency regions correspond to the low-frequency components of the luminance signal and color signal, have the highest visual sensitivity, and are the regions where image quality deterioration is easily noticeable, so the substantial effect is great.
次に、第4図を用いて予測器の第2の実施例を説明する
。この予測器は最も簡単なものであり(ブロック図は省
略)、第4図(a)に示すようにサンプルp(Ln)の
予測値として4サンプル前のサンプル値p(L n−
4)を用いるものである。ここではM=2.P=8.3
=7として考える。この場合の誤差関数も第4図(b)
かられかるように、第1の実施例の場合と同様、映像信
号のエネルギーの集中している低周波数成分及びサブキ
ャリア周波数成分において最も誤差が小さくなっている
。ただ、第3図(b)と比較すると誤差が相対的にかな
り大きくなっている。しかし、第1の実施例の場合には
差分値の量子化ビット数が4ビツトであったのに対し本
実施例の場合には、それが7ビツトとなり第1の実施例
に比較して8倍の差分値が伝送可能となるので、この場
合もかなりの部分が9ビット精度で伝送できることにな
る。Next, a second embodiment of the predictor will be described using FIG. This predictor is the simplest one (block diagram omitted), and as shown in FIG. 4(a), the predicted value of sample p(Ln) is the sample value p(L n−
4) is used. Here M=2. P=8.3
=7. The error function in this case is also shown in Figure 4(b).
As can be seen, as in the case of the first embodiment, the error is smallest in the low frequency components and subcarrier frequency components where the energy of the video signal is concentrated. However, compared to FIG. 3(b), the error is relatively large. However, in the case of the first embodiment, the number of quantization bits of the difference value was 4 bits, but in the case of the present embodiment, it was 7 bits, which is 8 bits compared to the first embodiment. Since twice as many difference values can be transmitted, a considerable portion can also be transmitted with 9-bit accuracy in this case as well.
次に、第5図、第8図を用いて予測器の第3の実施例を
説明する。ここでは、M=5. P=2゜S=4であ
り、第1の実施例の予測器と同じであるが、予測器の構
成が異なっている。すなわち、第1の実施例では間引か
れるサンプルの前後4サンプルを用いて予測を行ったが
、本実施例では(第6図(a>に示すように)前後8サ
ンプルを用いて予測を行うのでより精度の高い予測を行
うことができる。第5図にこの予測器のブロック図を示
す。この図において、37〜44は1クロツク遅延器、
45〜51は加算器、52〜55は係数器である。すな
わち、サンプルp(Ln)の予測値q(Ln)は
q(12、n):に14p(ff 、n−1)+p(1
1、n+1))+に2・(p(ff 、n−2Dp(I
I 、n+2))+に3・(p(ff tn−3)+p
(ff 、n+3))+に4−(p(!Q 、n−4)
+p(2、n+4)) ・・(4)となる。但しに
1+に2+に3+に4:0.5である。Next, a third embodiment of the predictor will be described using FIGS. 5 and 8. Here, M=5. P=2°S=4, which is the same as the predictor in the first embodiment, but the configuration of the predictor is different. That is, in the first embodiment, prediction was performed using four samples before and after the sample to be thinned out, but in this embodiment, prediction is performed using eight samples before and after the sample to be thinned out (as shown in FIG. 6 (a)). Therefore, more accurate prediction can be made. Figure 5 shows a block diagram of this predictor. In this figure, 37 to 44 are 1-clock delay units;
45 to 51 are adders, and 52 to 55 are coefficient units. That is, the predicted value q(Ln) of sample p(Ln) is q(12, n): 14p(ff, n-1)+p(1
1, n+1))+ to 2・(p(ff, n-2Dp(I
I, n+2))+to 3・(p(ff tn-3)+p
(ff , n+3)) + to 4-(p(!Q , n-4)
+p(2, n+4)) ...(4). However, the ratio is 4:0.5 for 1+, 2+, and 3+.
そして、本実施例の予測器の周波数応答H(Φ)は次式
で表わされる。The frequency response H(Φ) of the predictor of this embodiment is expressed by the following equation.
H(Φ)=2・K1−C05(Φ)+2・K2・C05
(2Φ)+2・K3・cos(3Φ)+2・K4・C0
5(4Φ)・・・(5)この場合の誤差関数E(Φ)は
第6図(b)に示すように第1の実施例に比較して予測
誤差は格段に小さくなっている。しかも差分値の量子化
ビット数は4ビツトで同じであるから9ビット精度で伝
送できる領域は飛躍的に増大する。H(Φ)=2・K1−C05(Φ)+2・K2・C05
(2Φ)+2・K3・cos(3Φ)+2・K4・C0
5(4Φ)...(5) As shown in FIG. 6(b), the prediction error of the error function E(Φ) in this case is much smaller than that of the first embodiment. Furthermore, since the number of quantized bits of the difference value is the same at 4 bits, the area that can be transmitted with 9-bit precision increases dramatically.
さて、本実施例と第1の実施例を比較した場合、最も大
きな相違点は第1の実施例の場合は予測に用いるサンプ
ルはモードブロック内すなはち破線内のサンプルに限定
されていたが、本実施例の場合にはこれが両隣のモード
ブロックにまたがっていることである。このために、本
実施例では予測値を各サンプルの量子化値の上位8ビツ
トを用いて計算する必要がある。これは、両隣のブロッ
クのうちひとつでもモード2のブロックがあれば、復号
時に8ビツトのサンプル値しか使えないためである。し
かしながら、この場合でも演算誤差のために差分値の実
効的なりレンジは多少大きくなるが、これが4ビツトで
伝送可能であれば9ビット精度は確保できる。この予測
器を利用する本発明の第2の実施例を示すブロック図を
第7図に示す。Now, when comparing this example and the first example, the biggest difference is that in the case of the first example, the samples used for prediction were limited to the samples within the mode block, that is, the samples within the broken line. , in the case of this embodiment, this means that it straddles the mode blocks on both sides. For this reason, in this embodiment, it is necessary to calculate the predicted value using the upper 8 bits of the quantized value of each sample. This is because if even one of the blocks on both sides is in mode 2, only 8-bit sample values can be used during decoding. However, even in this case, the effective range of the difference value becomes somewhat larger due to calculation errors, but if this can be transmitted in 4 bits, 9-bit accuracy can be ensured. A block diagram showing a second embodiment of the present invention using this predictor is shown in FIG.
第7図において、56は映像信号入力端子、57は前置
フィルタ、58はサンプリング回路、59はサンプリン
グパルス発生器、60は1/M分周器、61は量子化器
1.62は予測器、63は減算器、84は量子化器2.
65はDレンジ判定回路、88.87.68はマルチプ
レクサ、69はDレンジ判定情報出力端子である。動作
は第1図の場合と全く同様であるので説明は省略するが
、差分値が第1の量子化器61の出力の9ビツトのうち
上位8ビツトのみを用いて計算されるところが第1図で
示チ本発明の第1の実施例と異なっている。In FIG. 7, 56 is a video signal input terminal, 57 is a prefilter, 58 is a sampling circuit, 59 is a sampling pulse generator, 60 is a 1/M frequency divider, 61 is a quantizer, and 62 is a predictor. , 63 is a subtracter, and 84 is a quantizer 2.
65 is a D range determination circuit, 88, 87, and 68 are multiplexers, and 69 is a D range determination information output terminal. Since the operation is exactly the same as that shown in FIG. 1, the explanation will be omitted, but FIG. This embodiment is different from the first embodiment of the present invention.
発明の詳細
な説明したように映像信号のディジタル伝送に本発明を
用いれば、本来8ビツト/サンプルの伝送容量しかない
伝送路においても9ビツト/サンプル相当の画質の伝送
が可能となる。しかも、従来の高能率符号化のように絵
柄によっては8ビツト以下の画質になるというような問
題点もな(、さらに誤り伝搬もわずか1サンプルで済む
。したがって、本発明を放送用ディジタルVTRに適用
すれば従来と同じ記録レートでありながら、A/D変換
及びD/A変換を複数回繰り返すような状況においても
高画質を確保することが可能である。As described in detail, if the present invention is used for digital transmission of video signals, it becomes possible to transmit image quality equivalent to 9 bits/sample even on a transmission path that originally has a transmission capacity of only 8 bits/sample. Moreover, unlike conventional high-efficiency coding, there is no problem that the image quality may be less than 8 bits depending on the picture (and error propagation only requires one sample. Therefore, the present invention can be applied to digital VTRs for broadcasting. If applied, it is possible to maintain high image quality even in a situation where A/D conversion and D/A conversion are repeated multiple times while maintaining the same recording rate as the conventional method.
また実施例においては入力信号としてNTSCカラー映
像信号のみについて説明したが、PALなどの他のコン
ポジット信号およびコンポーネント信号に対しても全く
同様に適用できることはいうまでもない。Further, in the embodiment, only the NTSC color video signal was explained as the input signal, but it goes without saying that the present invention can be applied to other composite signals such as PAL and component signals in exactly the same manner.
第1図は本発明の第1・の実施例°を示すブロック図、
第2図は本発明における予測器の第1の実施例を示すブ
ロック図、第3図(a)は同予測器のモードブロック構
成図、第3図(b)は同予測器の誤差関数特性図、第4
図(a)は予測器の第2の実施例のモードブロック構成
図、第4図(b)は同予測器の誤差関数特性図、第5図
は予測器の第3の実施例を示すブロック図、第6図(a
)は同予測器のモードブロック構成図、第6図(b)は
同予測器の誤差関数特性図、第7図は本発明の第2の実
施例を示すブロック図、第8図は従来例の全体のブロッ
ク図である。
3・・・サンプリング回路、 4・・・サンプリング
パルス発生器、 5・・・1/M分周器、 6・・
・第1の量子化器、7,8・・・予測器、 9.10
・・・減算器、 11・・・第2の量子化器、 1
2・・・Dレンジ判定回路、 13.14. 15・
・・マルチプレクサ。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing the first embodiment of the predictor in the present invention, FIG. 3(a) is a mode block configuration diagram of the predictor, and FIG. 3(b) is the error function characteristic of the predictor. Figure, 4th
Figure (a) is a mode block configuration diagram of the second embodiment of the predictor, Figure 4 (b) is an error function characteristic diagram of the same predictor, and Figure 5 is a block diagram showing the third embodiment of the predictor. Figure, Figure 6 (a
) is a mode block diagram of the predictor, FIG. 6(b) is an error function characteristic diagram of the predictor, FIG. 7 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a conventional example. FIG. 3... Sampling circuit, 4... Sampling pulse generator, 5... 1/M frequency divider, 6...
- First quantizer, 7, 8...predictor, 9.10
...Subtractor, 11...Second quantizer, 1
2...D range determination circuit, 13.14. 15・
...Multiplexer.
Claims (2)
、 サンプリングされた映像信号をNビット(Nは正の整数
)で量子化する第1の量子化手段と、上記サンプリング
手段によって得られたサンプルをMサンプル(Mは正の
整数)に1サンプルの割合で間引く間引き手段と、 上記間引き手段によって間引かれるサンプルを周囲の間
引かれないサンプルを用いて予測する予測手段と、 上記間引き手段によって間引かれるサンプルのサンプル
値と上記予測手段によって得られる予測値との差分値を
計算する減算手段と、 上記減算手段によって得られる差分値を[M・K−(M
−1)・N]ビット[KはN>K>(M−1)・N/M
を満たす正の整数]で量子化する第2の量子化手段と、 上記差分値のダイナミックレンジを判定するダイナミッ
クレンジ判定手段と、 上記間引かれないサンプルに対しては上記第1の量子化
手段の出力を伝送し、上記間引かれるサンプルに対して
は上記第2の量子化手段の出力を伝送する第1の伝送手
段と、 上記間引かれないサンプルのサンプル値及び上記間引か
れるサンプルの差分値を共にKビットで伝送する第2の
伝送手段と、 上記ダイナミックレンジ判定手段により判定する差分値
のダイナミックレンジが所定のレンジ以下である場合は
上記第1の伝送手段に切り換え、それ以外の場合は上記
第2の伝送手段に切り換える切り換え手段とを有するこ
とを特徴とする映像信号ディジタル伝送装置。(1) A sampling means that samples a video signal, a first quantization means that quantizes the sampled video signal with N bits (N is a positive integer), and M samples of the samples obtained by the sampling means. (M is a positive integer); a prediction means that predicts the sample to be thinned out by the thinning means using surrounding unthinned samples; a subtraction means for calculating the difference value between the sample value of the sample and the predicted value obtained by the above prediction means;
-1)・N] bit [K is N>K>(M-1)・N/M
a second quantization means that quantizes by a positive integer that satisfies the following; a dynamic range determination means that determines the dynamic range of the difference value; and the first quantization means for the sample that is not thinned out. a first transmission means for transmitting the output of the second quantization means for the sample to be thinned out; If the dynamic range of the difference value judged by the dynamic range judgment means is below a predetermined range, the second transmission means transmits the difference value in K bits, and the first transmission means is switched to the first transmission means, and the other transmission means A video signal digital transmission device characterized in that it has a switching means for switching to the second transmission means.
のうちP個の差分値のダイナミックレンジがすべて[M
・K−(M−1)・N]ビット以下の時のみ第1の伝送
手段に切り換え、その他の場合は第2の伝送手段に切り
換えることを特徴とする請求項1記載の映像信号ディジ
タル伝送装置。(2) The switching means is configured such that the dynamic range of P difference values among P/M (P is a positive integer) samples is all [M
・The video signal digital transmission device according to claim 1, characterized in that the video signal digital transmission device switches to the first transmission means only when the number is equal to or less than K-(M-1).N] bits, and switches to the second transmission means in other cases. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14048789A JP2548375B2 (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Video signal digital transmission equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH036185A true JPH036185A (en) | 1991-01-11 |
| JP2548375B2 JP2548375B2 (en) | 1996-10-30 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2548375B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-06-01 JP JP14048789A patent/JP2548375B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7341783B2 (en) | 2001-09-20 | 2008-03-11 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Functionalized polyphenylene ether |
| US7527863B2 (en) | 2001-09-20 | 2009-05-05 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Functionalized polyphenylene ether |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2548375B2 (en) | 1996-10-30 |
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