JPH0414386A

JPH0414386A - 輝度信号のデジタル符号化および復号化方法

Info

Publication number: JPH0414386A
Application number: JP2116746A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kitaii; 北飯　健二
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1992-01-20

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は入力映像輝度信号のデジタル符号化・および
復号化方法に係り、特にそのデジタル値を表わすべきビ
ット値の桁数の圧縮符号化および復号化方法に関するも
のである。

（発明の概要）この発明は入力映像輝度信号のデジタル符号化および復
号化方法に関するもので、人間の視覚特性を利用して、
デジタル符号化に際してはデジタル値を表わすべきビッ
ト値の桁数を圧縮して変換し、その復号化に際してはデ
ジタル値で符号化に際し圧縮された部分はそのまま移行
して復号化している。かくて小規模容量の変換器および
メモリを使用しても符号化、復号化の可能な方法を提案
することができる。

（従来の技術）従来の技術では、量子化ノイズを視覚させないために、
中間階調を含まない映像輝度信号も中間階調を含む映像
輝度信号と同じく、８ビツト内外でデジタル符号化およ
び復号化していた。

（発明が解決しようとする課題）パーソナルコンピュータを放送現場に適用する時、従来
のデジタル化技術では機器への負荷が大き過ぎ、相撲放
送の取り組みなどで使用される筆文字を多数使用し、デ
ータベースに連動させることは、記憶容量、処理速度の
点から困難であった。

そこで本発明の目的は、現在一般化しているパーソナル
コンピュータのグラフィック画面に適応できる程度に、
中間階調を含まない映像輝度信号の符号化を、品位を損
ねることなく簡略化する輝度信号のデジタル符号化およ
び復号化方法を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため本発明輝度信号のデジタル符号
化および復号化方法は、入力映像輝度信号をＡ／Ｄ変換
器を介してＡ／Ｄ変換し、当該Ａ／Ｄ変換されたデジタ
ル値をあらかじめ定められた輝度閾値と比較し、前記Ａ
／Ｄ変換されたデジタル値が前記輝度閾値を越えないデ
ジタル値はこれを値零に設定し、デジタル値を表わすべ
きビット値の桁数を圧縮変換して符号化するとともに、
前記符号化されたデジタル値を復号化するにあたっては
、前記輝度閾値を越える圧縮変換前のデジタル値に対応
する符号化されたデジタル値は前記輝度閾値を越える圧
縮変換前のデジタル値にそれぞれ対応して逆変換し、前
記輝度閾値を越えない圧縮変換前のデジタル値に対応す
る符号化されたデジタル値は値零のデジタル値のままの
デジタル値に逆変換し、これら逆変換されたデジタル値
をＤ／Ａ変換器を介してアナログ信号に変換することを
特徴とするものである。

（作　用）本発明方法によれば、テレビジョンなどにおける中間階
調の少ない映像輝度信号をデジタル記録する時に、再現
に必要な情報要素のみを選ひ出す手法を採用しているの
で、記録データ量を従来よりも軽減するものであること
から、記録容量の少ない機器（例えばパソコン）を用い
て任意のデザインの明暗画像を高品位に再現することが
可能となり、この結果、放送する情報（データ）と任意
のデザインの画像をコンピュータで直結する適応業務の
範囲を拡大することができる。

−例として、相撲放送では取り組みを独特の筆文字（相
撲文字とも呼ばれている）で慣例的に表示しているが、
この場合、本発明を利用することにより、取り組み表示
画面を取り組みデータに基づいてパソコンで容易に編集
し送出することかできる。

他の例としては、簡易な機材構成で中継番組を送出する
時、小規模のパソコンを使用して、任意のデザインの映
像を現場で再生・スーパーすることも可能である。

（実施例）普通、映像輝度信号をデジタル化する時、その階調は８
ビツトで表現されている。しかし、中間の階調を含まな
い白と黒の映像信号を取り扱う場合、映像輝度信号は白
と黒の２値をとるのみであるから、直感的には１ビツト
表現で十分と考えられる。もしこの直感が正しければ、
サンプリング周期が８ビツトと同じ時、白黒表現のデー
タ量を８ビツト表現と比較して８分の１　（８ビツト対
１ビツト）に減少させることができる。ところが実際に
１ビツトで表現すると、その再現性は悪く、本来滑らか
な直線であるべきものが、ギザギザとした直線になって
しまう。これはいわゆる量子化ノイズが視覚されたもの
である。もし、この量子化ノイズを視覚されなくするに
は、サンプリング周期を８倍程度に向上させる必要があ
ると単純に考えると、これでは８ドツト表現のデータ量
と同じになってしまう。

はたしてデータ量を軽減する方法はないのか、以下にそ
の解決法について言及する。

第２図に例えば斜線（同図（ａ））の各点における位置
（斜線の各点の縦軸の位置に対応する横軸の位置）を１
ビツトで表現した時の視覚される量子化ノイズ（ギザギ
ザ）を拡大して同図（ｂ）に示す。

拡大図第２図（ｂ）では上部下部ともに斜線が垂線で表
現されているが、斜め成分を表現するために、上部と下
部に１ドツトのズレがある。しかし、視覚上は斜め成分
とは感じられず２本の垂線がズして見えるだけである。

しかし、この線に第３図に示すように階調レベルが徐々
に減衰した補正要素を並行させると２本の垂線は１本の
斜線に見えてくる。第３図では各階調レベルはハツチの
数で示しである。すなわちハツチの線の数の多い方が濃
度がこいとしている。

ところで人間の視覚は、明るい場所の直近の暗い場所で
は、暗がりが一定の明るさに達するまで黒と感じ、また
、一定の明るさに達した後も明るさの変化は、単独で見
る時はど敏感に感じることはない。

この視覚上の特性を利用すると、第３図で示した補正要
素は一定のレベル以下は黒でよく、また、一定レベル以
上の中間調も階調を正確に表現する必要はないことにな
る。言いかえると、補正要素を表現するのに必要な階調
レベルは、例えば第４図で示したように補正要素として
必要な階調を３ビツトで表現（８階調）することも可能
となる。

この発明は、以上の考え方を基本として中間階調の比較
的少ない映像輝度信号を２ビツトから数ビットで表現す
ることで、そのデータ量を従来と比較して４分の１から
（８ビツト対２ビツト）約３分の１　　（８ビツト対３
ビツト）に軽減したものである。

第１図に本発明に係る方法を実施するためのこれに限定
されない具体的回路構成図の概要を示す。

入力ＮＴＳＣ信号（アナログ信号）はＹ／Ｃ分離回路１
により輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃとが分離され、本発明
方法ではこのうちの輝度信号Ｙの取扱いのみがその対象
となる。輝度信号Ｙは例えば４ビツト情報幅のデジタル
信号にＡ／Ｄ変換器２により変換されるものとする。こ
の時入力映像信号輝度レベルと４ビツト情報の関係は第
１表第１列と第２列のようになるとする。

次にビット情報を削減して入力情報４ビツトを３ビツト
に圧縮変換して記憶装置４にその情報を記憶させるので
あるが、この圧縮変換を例えば第１表の第２列から第３
列へのごとき変換とする。

すなわちこの時輝度閾値は４ビツト情報で８　（１００
０）に予め定められており、これを越えないデジタル値
８　（１０００）からＯ（００００）はすべて３ビツト
情報ではＯ（０００）と設定され、４ビツト情報での８
を越えるデジタル値９　（１００１）から１５（１１１
１）は３ビツト情報の１　（００１）から７　（１１１
）に圧縮変換される。

そしてこの変換の実施はコンピュータ３により行われて
記憶装置４にその３ビツト情報が記憶される。これが本
発明の符号化の工程である。

次に復号化の工程は記憶装置４に記憶された３ビツト情
報を読出すことから始められる。そして３ビツト情報を
４ビツト情報に逆変換するのであるが、この時次のこと
が実行される。すなわち４ビツト情報で予め定められた
輝度閾値８　（１０００）を越える圧縮変換前のデジタ
ル値９　（１００１）から１５（１１１１）に対応する
３ビツトに符号化されたデジタル値１　（００１）から
７　（１１１）は、前記輝度閾値を越える圧縮変換前の
デジタル値９　（１００１）から１５（１１１１）にそ
れぞれ対応して逆変換され、前記輝度閾値８を越えない
圧縮変換前のデジタル値８　（１０００）から０　（０
０００）に対応する符号化されたデジタル値０（０００
）は、ビット零のデジタル値のままのデジタル値０　（
００００）に逆変換されるものである。この操作は勿論
コンピュータ３で実施され、最後にＤ／Ａ変換器５によ
りアナログ信号に変換されて出力される。

以上のことは黒地に白の筆文字を画くときにも、一方こ
れとは逆に白地に黒の筆文字を画くときにも適用できる
。

なお、Ａ／Ｄ変換に８ビツト変換器を使用した場合は、
例えば、０〜１２７の値を零として記憶し、１２８〜２
５５の値を７分割し、２３６以上を７に、２１８以上を
６に、２００以上を５に、１８２以上を４に、１６４以
上を３に、１４６以上を２に、１２８以上を１に対応さ
せて記憶するとよい。

以上本発明方法にかかる一実施例を詳細に説明してきた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、その特許
請求の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは
当業者に自明であろう。

第１表（発明の効果）任意のデザインの中間階調を含まない映像信号を（特に
スーパー素材）データベースの処理に基づいて再現する
装置は、これまで存在しなかった。

理由は、そのような装置は、用途が限られているにもか
かわらず、大規模な装置を必要とし経済性が整わなかっ
たからである。

本発明によって、小規模装置で用途に適応した装置を開
発することが可能となり、経済性も十分に整うこととな
った。

特にパソコンで、アプリケーションにこの手法を組み込
むことが容易なことから、これまで手の届かなかった場
面での活用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施するための回路構成の
概要を示す図、第２図は斜線の位置を２値化した時に得られる画像を模
式的に示す図、第３図は補正を加えて第２図示斜線を再現した画像を示
す図、第４図はその補正要素を３ビツトで表現した図。 ■・・・Ｙ／Ｃ分離回路　　　２・・・Ａ／Ｄ変換器３
・・・コンピュータ　　　４・・・記憶装置５・・・Ｄ
／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】１、入力映像輝度信号をＡ／Ｄ変換器を介してＡ／Ｄ変
換し、当該Ａ／Ｄ変換されたデジタル値をあらかじめ定
められた輝度閾値と比較し、前記Ａ／Ｄ変換されたデジ
タル値が前記輝度閾値を越えないデジタル値はこれを値
零に設定し、デジタル値を表わすべきビット値の桁数を
圧縮変換して符号化するとともに、前記符号化されたデジタル値を復号化するにあたっては、前記輝度閾値を越える圧縮変換前のデジ
タル値に対応する符号化されたデジタル値は前記輝度閾
値を越える圧縮変換前のデジタル値にそれぞれ対応して
逆変換し、前記輝度閾値を越えない圧縮変換前のデジタ
ル値に対応する符号化されたデジタル値は値零のデジタ
ル値のままのデジタル値に逆変換し、これら逆変換され
たデジタル値をＤ／Ａ変換器を介してアナログ信号に変
換することを特徴とする輝度信号のデジタル符号化およ
び復号化方法。２、請求項１記載の方法において、前記符号化されたデ
ジタル値が記憶装置に一旦記録され、復号化するにあた
っては前記記録されたデジタル値が前記記憶装置から再
生されることを特徴とする輝度信号のデジタル符号化お
よび復号化方法。３、請求項１または２記載の方法において、前記輝度閾
値が入力輝度信号最大値のほぼ半分の値であることを特
徴とする輝度信号のデジタル符号化および復号化方法。