JPH0634523B2

JPH0634523B2 - カラ−画像高能率符号化方式

Info

Publication number: JPH0634523B2
Application number: JP62094036A
Authority: JP
Inventors: 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS63260290A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はカラー画像信号（カラーテレビジョン信号）の
伝送や記録，信号処理において、信号をより少ない符号
量（データ量）で効率的に符号化するカラー画像高能率
符号化方式に関するものである。

（従来の技術）従来より、カラー画像をより効率的に処理しようとした
場合、輝度（明るさ）の変化に対して色の変化は視覚上
検知され難く、そのためカラー画像信号を輝度信号と色
差信号とによって構成し、色差信号については帯域制限
を行なうのが一般的になっている。この技術はＮＴＳＣ
方式等でも使われており、色差信号の帯域は輝度信号の
帯域の１／４程度で良いとされている。

このように帯域制限された信号を符号化しようとした場
合、その帯域に合ったサンプルレートでサンプルすれば
良く、このことは高能率符号化においても同様である。
また、ディジタル信号処理においては水平方向のみなら
ず、ラインディレィを用いて垂直方向にフィルタをかけ
ることもできるので色差信号のデータ量はさらに少なく
することができる。

そこで、高能率符号化においては、輝度信号と色差信号
とを時分割多重して、一つの符号化器で両方の信号を符
号化する手法が使われている。この場合、処理量は輝度
信号のみの場合と大差ないので合理的な符号化器が構成
できる。ここで、データの圧縮率を最大にしようとする
と各信号のサンプル周波数はその帯域に対してサンプリ
ング定理を満足する範囲で最低にすることが望まれてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、輝度信号，色差信号の符号化において、色差
信号は輝度信号に対して１／４程度のサブサンプルとな
っており、再生においては、輝度信号のサンプルに対
し、サンプルが少ない分、補間されることになる。すな
わち、色差信号では１画素に相当する面積が輝度信号に
対してかなり広くなる。

また、色差信号は色成分と輝度成分との差をとっている
ために信号の最大振幅が輝度成分より増加しており、こ
れを輝度信号と同一の符号化器で符号化する場合には振
幅を圧縮することになり、その分輝度信号は荒く量子化
されることになる。そのため、高能率符号化によって量
子化雑音が生じた色差信号は帯域的には問題なくても量
子化雑音が輝度信号以上に目立つようになる。これは、
特に人物の肌色等で問題となり、総合的な画質のバラン
スを劣化させることになる。

そのため、色差信号に対しては、輝度信号より量子化雑
音がやや少なくなるようにすることが望まれるが、これ
は同一の符号化器で時分割処理しようとした場合、処理
が複雑になる。一方、色差信号の変化の程度は画像によ
っても大きく差があり、また、一画面中でも場所によっ
て差が大きい。これを固定のデータ量を発生する処理で
符号化した場合、色差信号のデータは必要以上に多くな
り、データ圧縮上ムダとなっている。

そこで、本発明は上記した従来の技術の問題点を解決し
たカラー画像高能率符号化方式を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、輝度信号と色差
信号とによって構成されるカラー画像信号を高能率に符
号化するカラー画像高能率符号化方式であって、前記輝
度信号をその帯域に対しサンプリング定理を満足する最
低の周波数より必要以上に高くない第１のサンプル周波
数でサンプリングする第１のサンプリング手段と、前記
色差信号をその帯域に対しサンプリング定理を満足する
最低の周波数より十分に高い第２のサンプル周波数でサ
ンプリングする第２のサンプリング手段と、前記第１の
サンプリング手段及び前記第２のサンプリング手段でそ
れぞれサンプリングされたサンプル信号を時分割多重化
して出力する時分割多重化手段と、この時分割多重化さ
れたカラー画像信号を入力し、その入力サンプリング値
を複数個で区切りブロック化し、このブロック内の変化
の程度に応じて、高能率符号化され出力されるデータ量
をブロック単位で変える適応形高能率符号化を輝度信号
と色差信号の区別なく行なう符号化手段とを有すること
を特徴とするカラー画像高能率符号化方式を提供するも
のである。

（作用）上記した構成のカラー画像高能率符号化方式において
は、時分割多重化手段により色差信号のサンプル信号が
輝度信号のサンプル信号より変化の緩かなものとして得
られ、符号化手段により色差信号が輝度信号に対し、よ
り高いデータ削減率となり、かつ各信号成分の帯域にお
いて色差信号の量子化雑音が輝度信号の量子化雑音より
少なくなる。

（実施例）本発明方式では、色差信号をオーバーサンプリングし、
時分割の符号化処理で信号の変化の程度によりブロック
ごとのデータ量が異なるタイプのものと組み合わせるこ
とにより、データ量の増加を抑えながら色差信号に対し
ややＳ／Ｎを重視した形の処理をしている。

第１図は本発明方式の一実施例の構成を示すブロック図
である。ここで、処理は簡単な１次元のものとし、色差
信号の帯域制限も水平方向のみとしている。

第１図において、入力端子１，２，３からそれぞれ入力
された輝度信号Ｙと２種の色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）は、まず、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４，５，５
によりそれぞれ帯域制限されるが、ここで、輝度信号Ｙ
はＬＰＦ４でＡ／Ｄ変換器６のサンプルクロックの周波
数（以下、サンプル周波数という）fs₂の1/2近くまで帯
域を延ばしているのに対し、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ
−Ｙ）はＬＰＦ５，５でＡ／Ｄ変換器７，７のサンプル
周波数fs₁の1/2より大部低い方で制限している。

第２図（ａ）はＬＰＦ４の特性を、第２図（ｂ）はＬＰ
Ｆ５の特性をそれぞれ示す。

具体的には、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）のサンプ
ル周波数fs₁は輝度信号Ｙのサンプル周波数fs₂の1/2程
度とし、色差信号の帯域はその1/2の更に1/2程度として
いる。すなわち、輝度信号と色差信号とでサンプル周波
数については２倍程度、帯域については４倍程度の差を
それぞれつけることになる。特に、サンプル周波数につ
いては、上記の輝度信号のサンプル周波数fs₂はその帯
域に対しサンプリング定理を満足する最低の周波数より
必要以上に高くない周波数となっており、また、上記の
色差信号のサンプル周波数fs₁はその帯域に対しサンプ
リング定理を満足する最低の周波数より十分に高い周波
数となっている。

このように帯域制限された輝度信号と２種の色差信号
は、Ａ／Ｄ変換器６，７，７でそれぞれＡ／Ｄ変換さ
れ、更に時分割処理されるためにＦＩＦＯ（First In F
irst Out）形のメモリ８，８，８にそれぞれ蓄えられ
る。そして、このメモリ８，８，８より時分割制御器９
で制御されるスイッチＳを介して時分割に順次データが
出力され、後段の高能率符号化器に入力される。

この高能率符号化器は、画像をブロックで区切り、その
ブロック内の信号の変化の程度によって適応処理を行な
うもので、詳しくは本出願人の先の特許出願になる特願
昭６１−２０２１６４号「高能率符号化方式」，特願昭
６１−２９９３４１号「適応形データ削減方式」等で述
べられている。

第１図においては、まず、非適応符号化器10では非適応
符号化として、２段階に規格化された信号が規格化デー
タと画素量子化データとして取り出され、規格化データ
はそのまま出力端子11から出力され、更に適応処理のモ
ードを決めるために使われる。

一方、画素量子化データは、後に適応処理をするため、
モード情報を得るまでの間ＦＩＦＯ形のメモリ12に蓄え
られ、他方そのモードを決めるために使われるので、モ
ード設定回路13に供給される。

モード設定回路13は、画像の変化の程度により、画像量
子化データの情報量をどの程度削減して良いか判断し、
その出力された情報はブロックごとに出力端子15から出
力されると共に、この情報は適応形代表点統合回路14に
も供給される。

また、メモリ12から読み出された画素量子化データは、
適応形代表点統合回路14においてブロックごとのモード
データにより代表点統合の処理が行なわれ、異ったデー
タ量で出力端子16から出力される。ここで、画像の変化
の少ない部分は適応形代表点統合回路14の出力が“０”
ビットとなり、すなわち、画素単位での量子化データは
なくなる。

この場合、規格化データのみを用いて復号することにな
るが、規格化データの量子化は、規格化されて量子化さ
れる画素量子化のものより比較的細かくなっているの
で、解像度は下がるものの、量子化誤差は比較的少なく
なる。

このような処理において、帯域をサンプリングに対して
必要以上に狭くしている色差信号においては、輝度信号
に対して変化が少ないことになり、その大半が規格化デ
ータのみによって復号されることになる。この場合、画
素量子化データはなくなるので、色差信号は輝度信号よ
りデータ削減率が高くなり、オーバーサンプルによって
増加していたデータ量はあまり問題がなくなる。更に、
このような処理の場合、色の変化があまりない画像にお
いては色差信号のデータは特に少なくなり、輝度信号と
色差信号とのデータ量をそれぞれ独立に固定とした場合
に対してムダがなくなる。

ここで、この場合のデータ量の例を第３図（ａ）〜
（ｄ）に示す。第３図（ａ）は時分割入力を、第３図
（ｂ）は非適応符号化後を、第３図（ｃ）は適応処理後
で色差小の場合を、第３図（ｄ）は同じく適応処理後で
色差大の場合をそれぞれ示す。

なお、ここで、モード設定は予め決められた基準に対し
ブロックごとに独立に設定すると、出力される画像全体
でのデータ量は変化するが、画像を観測して適切な基準
を画像ごとに決めることにより、全体データ量を一定と
することも可能である（このことは前記した特願昭６１
−２９９３４１号で解説している）。

（発明の効果）以上の如く、本発明になるカラー画像高能率符号化方式
を用いることにより、帯域制限された色差信号は、実質
上輝度信号よりややＳ／Ｎが良くなる。これにより色成
分の大きな画素で量子化誤差が目立つ問題が解決されて
おり、画質バランスが良くなる。しかも、色差信号デー
タのデータ量は必要な分だけ適応的に削減されるので、
全体のデータ量の内の色差信号分の割合は色差変化の少
ない画像では少なくなり、この場合、輝度信号のデータ
量が相対的に増加することになる。すなわち、色変化の
少ない画像では一定のデータ量に対し、輝度信号の量子
化誤差がそれだけ少なくなる。これは色変化の少ない場
合、輝度変化の誤差が目立ちやすくなると言った視覚特
性に適合しており、画質バランスが優れたものとなって
いる。なお、逆に色変化の多いものは色が重視された処
理となり、これらはその程度に応じてスムーズに変化す
る。

また、これらの処理は、輝度信号と色差信号とで全く同
一の高能率符号化処理がされており、輝度信号と色差信
号とで状態を検出比較したり、処理を切換える必要はな
く、従って、出力されるデータもそれらを分けて扱う必
要もなくなる。これにより、これ以降の処理について
も、そのデータは単色の場合と同様となり、カラー化に
よる装置の複雑化は最小限となっている。

更にまた、本発明方式において色差信号はオーバーサン
プリングとなっているので、そこで使用されるフィルタ
の特性は急峻なものである必要はなく、簡単なフィルタ
で位相変化の問題なく実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式の一実施例の構成を示すブロック
図、第２図（ａ），（ｂ）は本発明方式の一実施例を構
成するＬＰＦの特性を示す図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
本発明方式の一実施例による処理の各段階でのデータ量
を示す図である。１，２，３…入力端子、４，５…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６，７…Ａ／Ｄ変換器、８，12…メモリ（ＦＩＦＯ）、９…時分割制御器、 10…非適応符号化器、11，15，16…出力端子、 13…モード設定回路、14…適応形代表点統合回路、Ｓ…スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝度信号と色差信号とによって構成される
カラー画像信号を高能率に符号化するカラー画像高能率
符号化方式であって、前記輝度信号をその帯域に対しサンプリング定理を満足
する最低の周波数より必要以上に高くない第１のサンプ
ル周波数でサンプリングする第１のサンプリング手段
と、前記色差信号をその帯域に対しサンプリング定理を満足
する最低の周波数より十分に高い第２のサンプル周波数
でサンプリングする第２のサンプリング手段と、前記第１のサンプリング手段及び前記第２のサンプリン
グ手段でそれぞれサンプリングされたサンプル信号を時
分割多重化して出力する時分割多重化手段と、この時分割多重化されたカラー画像信号を入力し、その
入力サンプリング値を複数個で区切りブロック化し、こ
のブロック内の変化の程度に応じて、高能率符号化され
出力されるデータ量をブロック単位で変える適応形高能
率符号化を輝度信号と色差信号の区別なく行なう符号化
手段とを有することを特徴とするカラー画像高能率符号化方
式。