JPH07112271B2 - 時間圧縮多重サブサンプル伝送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高品位テレビジョン等の広帯域画像信号を狭
帯域化して伝送する時間圧縮多重サブサンプル伝送方式
に関し、特に、画像信号の狭帯域伝送に好適な諸種の狭
帯域伝送方式を複合して高品位テレビジョンの広帯域画
像信号を狭帯域伝送し得るようにした多重サブサンプル
伝送方式の欠点とする動き画像の画質劣化を時間圧縮に
より改善するようにしたものである。

（従来の技術） この種多重サブサンプル画像信号伝送方式は、衛生放送
等において広帯域の高品位テレビジョン画像信号を狭帯
域伝送し得るようにするために、さきに特願昭58−1941
15号明細書により開示したように、各種の画像信号狭帯
域伝送技術を網羅し、高品位テレビジョンの広帯域カラ
ー画像信号における輝度信号と色信号とをそれぞれ時間
軸圧縮して時分割多重したうえで、複数フイールド周期
毎にサブサンプルを施してドツトインターレースの狭帯
域画像信号に変換するとともに、画像の変化に関する情
報を特に多重に必要とする動き部分の画像に対しては、
画像の動きを表わす情報を狭帯域画像信号とともに多重
伝送し、受信した狭帯域画像信号から広帯域の高品位テ
レビジョン画像信号を復元する際に、画像の動き情報に
応じた内挿期間を施して動き画像の高画質を維持し得る
ようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のようにサブサンプルを施してドツ
トインターレース化した画像信号においてサブサンプル
により除外されて伝送されなかつたサンプル点の画像信
号は、受信時に施す内挿補間により補充するにしても、
内挿期間は前後のサブサンプル値から推定した欠除サン
プル値を補充するものであるから、真正の欠除サンプル
値との間に誤差が生じ易く、画像の動き量が大きい程そ
の誤差が大きくなり易い。したがつて、動き量が大きい
程、動き画像にいわゆるボケが生じて画質が劣化する。
かかる動きの画質の劣化はサブサンプルによる欠除サン
プル値を内挿補間により補充する限り避け難く、かかる
動き画質の劣化を十分に防止するには、画像の動き部分
については、動き画質の劣化を防ぐに足る密度の真正サ
ンプル値を伝送せざるを得ない、という点が従来のこの
種多重サブサンプル画像信号伝送方式について解決を要
する問題点であつた。

（問題点を解決する手段） 本発明時間圧縮多重サブサンプル伝送方式は、従来の多
重サブサンプル伝送方式における上述の問題点を解決す
るために、広帯域画像信号に時間軸圧縮、時分割多重お
よびサブサンプルを施して狭帯域伝送し得るよう構成し
た狭帯域画像信号にさらに時間圧縮を施して周期的に空
白期間を設け、サブサンプルにより画像の動き部分に生
じた欠除サンプル値をその空白期間を利用して補充伝送
するようにしたものであり、サンプルした広帯域画像信
号の輝度信号と色信号とをそれぞれ時間軸圧縮して時分
割多重するとともに所定の複数フイールド毎にサブサン
プルして形成した狭帯域画像信号を前記広帯域画像信号
が表わす画像の動き量に対応した動き情報信号とともに
伝送し、受信した前記動き情報信号に応じて前記狭帯域
画像信号に内挿補間を施した画像信号を輝度信号と色信
号とに分離するとともにそれぞれ時間軸伸長して前記広
帯域画像信号を復元する時間圧縮多重サブサンプル伝送
方式において、前記時間軸圧縮および前記時分割多重を
施して形成した前記狭帯域画像信号における輝度信号
を、当該輝度信号の伝送期間毎に、正の整数ｎにつき
（ｎ−１）/nの比にさらに時間軸圧縮するとともに、当
該時間軸圧縮によって形成した1/n伝送期間長の空白期
間に、サブサンプルにより除外した前記広帯域画像信号
における輝度信号のサンプル値を、前記画像の動きもし
くは前記内挿補間によって生ずる画像信号の歪みの大き
さにそれぞれ対応した個数ずつ補充伝送するとともに、
前記広帯域画像信号が表わす画像を細分した複数区画の
うち、当該サンプル値に対応した区画を示す制御信号を
前記狭帯域画像信号の垂直帰線消去期間に多重伝送する
ようにしたことを特徴とするものである。

（作用） したがつて、本発明伝送方式においては、伝送用狭帯域
画像信号に時間軸圧縮を施して広帯域化するので、同一
帯域幅で伝送し得る情報量が削減され、静止画像につい
ては多少の解像度低下を来たすことになるが、従来の多
重サブサンプル方式により伝送して復元した高品位テレ
ビジョン画像信号について最も問題となつていた動き部
分の画質劣化は、欠除サンプル値の補充伝送によつて格
段に改善されるのであるから、本発明伝送方式によれ
ば、従来の多重サブサンプル伝送方式による復元広帯域
画像信号の総合画質を向上させ得る、という格別の作用
効果が得られる。

なお、本発明伝送方式においては、後述するように、画
面を細分した角区画毎に欠除サンプル値補充伝送の態様
を指示する制御信号を多重伝送するので伝送系の構成も
それだけ複雑になる欠点を伴うが、復元画像の総合画質
の向上はこの欠点を補つて余りがある。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。

まず、本発明伝送方式の構成および作用の理解を容易に
するために、本発明時間圧縮多重サブサンプル伝送方式
による一水平走査周期の期間における画像信号の構成配
置の例と従来の多重サブサンプル伝送方式による画像信
号の構成配置とを対比して第１図（ａ）と（ｂ）とにそ
れぞれ示す。

従来の多重サブサンプル伝送方式においては、第１図
（ｂ）に示すように、広帯域カラー画像信号の色信号成
分と輝度信号成分とにそれぞれ適切な時間軸圧縮を施し
て形成した狭帯域色信号Ｃと狭帯域輝度信号Ｙとを１水
平走査周期（1H）の期間毎に時分割多重し、かかる時分
割多重画像信号にさらに複数周期毎のサブサンプルを施
して伝送用狭帯域画像信号を形成している。

これに対し、本発明時間圧縮多重サブサンプル伝送方式
においては、第１図（ａ）を同図（ｂ）と比較すれば明
らかなように、従来の多重サブサンプル方式におけると
全く同様に構成配置した伝送用狭帯域画像信号における
狭帯域輝度信号Ｙのみに対し、適切な比率、例えば4/5
の比率にてさらに時間軸圧縮を施し、例えば同期信号Ｓ
との間に1/5の時間幅の空白期間を設け、その空白期間
に、サブサンプルにより除外した動き画像の欠除サンプ
ル値を補充伝送するための補充信号Ｆを多重して伝送す
る。

しかして、この補充信号Ｆとしては、画像の動き部分に
おける欠除サンプル値を、画像の動き量に応じ、すべて
補充伝送するようにすることもでき、また、画像の小部
分の緩慢な動きのみのときには、従来どおりの内挿補間
のみで十分な動き画像の高画質を維持し得るので、欠除
サンプル値を改めて補充伝送しないようにすることもで
きる。したがつて、かかる態様の欠除サンプル値の補充
伝送により、本発明伝送方式によれば、動き画像の高画
質を動き量の如何に拘わりなく容易に維持することがで
きる。

しかして、本発明伝送方式においては、動き画像のサン
プル値の欠除により画質劣化を生ずるのは画像の解像度
を左右する輝度信号のサンプル値欠除であるので、狭帯
域輝度信号Ｙのみに例えば4/5の比率の時間軸圧縮を施
して設けた1/5の空白期間に欠除輝度サンプル値の補充
伝送を行なうが、その結果、前述したように静止画像に
ついては多少の解像度以下を来たす。その解像度低下の
程度を時間軸圧縮比を4/5とした場合における空関解像
度特性の変化によつて第２図に例示する。図から明らか
なように、一定伝送帯域幅における水平、垂直の解像度
をそれぞれ表わす水平空間周波数（MHz）と垂直空間周
波数（テレビ本数）とは互いに逆比例の直線関係にある
が、従来方式と本発明方式とにおける直線状解像度特性
曲線の間に挟まれた図示の斜線陰影領域が輝度信号に時
間軸圧縮を施したことによる解像度の低下分を表わして
おり、前述したように、本発明伝送方式による動き画像
の画質向上は、総合画質の観点からすれば、この解像度
低下を補つて余りがある。

また、前述したように伝送用狭帯域輝度信号Ｙの時間圧
縮により設けた空白期間の補充伝送する動き画像の欠除
サンプル値として画面上のどの部分における欠除サンプ
ル値を補充伝送するかは、画像の動きに応じて送信側で
指定し、その指定情報を受信側に伝えて広帯域画像信号
復元時の信号処理を容易にする必要がある。

そのために、本発明伝送方式においては、画面を細分し
て多数の区画を設定し、各区画毎に欠除サンプル値の補
充伝送を行なつたか否かを示す指定情報信号を垂直帰線
消去期間毎にまとめて多重伝送する。

一方、受信側において伝送用狭帯域信号から広帯域画像
信号を復元するための信号分割、時間軸伸長、内挿補間
等の信号処理に関しては、本発明伝送方式も、基本的に
は従来の多重サブサンプル伝送方式と同じであるが、伝
送側から欠除サンプル値を補充伝送して来た画面上の区
画については、かかる欠除サンプル値の補充伝送が行な
われない区画について従来の伝送方式と同様に行なう内
挿補間による推定のサンプル値は用いず、送信側から補
充伝送された真正のサンプル値を用いて、画像、特に、
従来の内挿期間によつては画質劣化を来たしていた動き
を画像を的確に復元して再生するようにする。

つぎに、上述したような画像信号処理を行なう本発明伝
送方式における送信側回路装置および受信側回路装置の
構成例を第３図および第４図にそれぞれ示して説明す
る。

まず、第３図に示す送信側回路装置の構成例において
は、入力端T1からの広帯域カラー画像信号をアナログ・
デジタル変換器T2に導き、例えば64.8MHzのクロツク信
号によりデジタル画像信号に変換し、そのデジタル画像
信号を時間軸圧縮多重（TCI）回路T3に導いて、第１図
（ｂ）に示した従来方式と同様の構成配置の時間軸圧縮
多重（TCI）信号Taを形成し、そのTCI信号Taを静止画像
系統T4と動画像系統T7とに並列に供給する。

静止画像系統T4においては、TCI信号Taをフイールド間
プリフイルタT5およびサブサンプル回路T6に順次に導い
て、サブサンプルにより折返し歪が生ずる時空間周波数
領域を予め除去したうえで、例えば上述のクロツク信号
の1/2レートでサブサンプルを施して伝送用狭帯域静止
画像信号Tbを形成すること、従来の伝送方式と同様であ
る。また、動画像系統T7においても、TCI信号Taをフイ
ールド内プリフイルタT8およびサブサンプル回路T10に
順次に導いて、サブサンプルにより折返し歪が生ずる時
空間周波数領域を予め除去したうえで、例えば上述した
と同じ1/2レートでサブサンプルを施して伝送用狭帯域
動画像信号Tcを形成すること、従来の伝送方式と同様で
ある。

しかしながら、本発明伝送方式においては、動き画像の
部分に対するフイールド内画像データとして、例えば４
フイールド周期毎に一巡するフレーム間サブサンプルに
よつて除外された欠除サンプル値のうち、前述の時間圧
縮比率の例えば4/5に対応して約1/4程度の個数の欠除し
た真正サンプル値を補充伝送するための同一レート、逆
位相のサブサンプルに備えて、かかる逆位相サブサンプ
ルによつて折返し歪みを生ずる時空間周波数領域を予め
除去するためのフイールド内プリフイルタT9および上述
の同一レート、逆位相のサブサンプルを行なうサブサン
プル回路T11よりなる追加の信号処理系を動画像系統T7
内に配設して、前述の伝送用狭帯域動画像信号Tcに対し
て相補関係を有する追加の伝送用狭帯域動画像信号Tdを
形成する。

上述のように相補関係にある２系統の伝送用狭帯域動画
像信号を切換回路T12に供給し、後述するように、送出
する動き画像の部分のサンプル値が、多重サブサンプル
伝送方式本来のものであるか、本発明により補充伝送す
るものであるかを判別した結果に応じ、適切に切換えて
総合の伝送用狭帯域動画像信号Teを形成し、線形混合回
路T13に導いて、後述する画像の動き検出の結果に応
じ、従来の伝送方式におけると同様に、前述した伝送用
狭帯域静止画像信号Tbと適切な重み付けのもとに線形混
合して伝送用狭帯域画像信号Tfを形成する。

ついで、その伝送用狭帯域画像信号Tfをフレーム間サブ
サンプル回路T14に導き、従来の伝送方式におけると同
時に、例えば前述したクロツク信号の1/4レートでフレ
ーム間オフセツトサブサンプルを施すとともに、本発明
により伝送用輝度信号のみに施す時間軸圧縮に備えて、
フレーム間オフセツトサブサンプルを施した狭帯域輝度
信号Thを狭帯域色信号Tgとは分離して取出す。フレーム
間サブサンプル回路T14から取出した狭帯域色信号Tgの
方は、後述する狭帯域輝度信号の信号処理による位相遅
れとタイミングを合わせるための位相遅れを与える遅延
回路T15を介して加算器T19に導く。一方、同じくフレー
ム間サブサンプル回路T14から取出した狭帯域輝度信号T
hの方は、レート変換回路T16に導き、例えば4/5の比率
の時間軸圧縮に合わせてデータのレートを、前述のクロ
ツク信号の64.8MHzの1/4レートの16.2MHzの4/5の約13MH
zに変換したうえで、加算回路T17に供給する。その加算
回路T17には、本発明により設けた空白期間に補充伝送
する真正の輝度信号欠除サンプル値をサブサンプル回路
T10から取出して、フレーム間サブサンプル回路T25およ
びレート変換回路T26に順次に供給し、狭帯域輝度信号T
hに施したと全く同一レート、逆位相のフレーム間オフ
セツトサブサンプルおよび同一レートのレート変換を順
次に施し、かかる信号処理により狭帯域輝度信号Thと同
じ位相に揃えた補充伝送用輝度信号Tiを、後述する補充
伝送期間検出の結果に応じて制御するオンオフスイツチ
T27を介し、狭帯域輝度信号Thの伝送期間に引続く空白
期間に切換えて供給し、狭帯域輝度信号Thと補充伝送用
輝度信号Tiとを時分割多重する。ついで、かかる時分割
多重輝度信号Tjを時間圧縮回路T18に導いて、例えば4/5
の比率の時間軸圧縮を施し、狭帯域色信号Tgと同一レー
トの時分割多重輝度信号Tkにして加算器T19に導き、狭
帯域色信号Tgと時分割多重して、第１図（ａ）に示した
とおりの本発明方式による伝送用狭帯域画像信号Tlを形
成する。

一方、時間軸圧縮多重（TCI）回路T3からのTCI信号Taを
従来の伝送方式におけると同様の動き検出回路T23に導
き、画像の動きを検出した結果の動き検出信号により線
形混合回路T13における静止画像信号と動画像信号との
重み付け混合を制御するとともに、その動き検出信号を
補充部分検出回路T24に導いて、動き画像の欠除サンプ
ル値の大きさに応じ、動き画像の欠除サンプル値を補充
伝送すべき画面上の区画を示す指示信号Tmを形成し、動
画像信号切換回路T12およびオンオフスイツチT27を制御
するとともに、その指示信号を加算回路T20に導き、伝
送用狭帯域画像信号Tlの垂直帰線消去期間に時分割多重
する。かかる時分割多重伝送信号をデジタル・アナログ
変換回路T21および伝送路マツチングフイルタT22を介し
て変調器（図示せず）に導き、搬送波を変調して送出す
る。

なお、以上の回路構成は、第１図（ａ）に示した構成配
置の本発明方式伝送信号が形成される限り、信号処理の
順序を適宜変更することも可能である。

つぎに、第４図に示す受信側回路装置の構成例において
は、入力端R1からの上述した時分割多重伝送信号をアナ
ログ・デジタル変換回路R2に導いて再びデジタル信号Ra
に変換し、多重データ分割回路R3に供給し、時分割多重
されている狭帯域色信号Rb、狭帯域輝度信号Rcおよび補
充輝度信号Rdをそれぞれ分離する。狭帯域輝度信号Rcを
時間伸張回路R5に導いて、その時間軸5/4を比率で伸張
し、遅延回路R4を介してタイミングを合わせた狭帯域色
信号Rbと加算回路R7により加算して再び時分割多重の状
態にしたうえで、静止画像系統のフレーム間内挿回路R
8、動画像系統の補充データ補間回路R9およびフイール
ド内挿回路R10並びに動き検出回路R19に並列に供給する
こと、補充データ補間回路R9を除き、従来の伝送方式に
おけると同様である。

静止画像系統のフレーム間内挿回路R8においては、従来
の伝送方式と同様に、時分割多重静止画像信号にフレー
ム間内挿を施す。また、動画像系統の補充データ補間回
路R9においては、時分割多重動画像信号に、時間伸張回
路R6により5/4の比率で時間軸伸張を施した補充輝度信
号Rdを、アナログ・デジタル変換回路R2からのデジタル
信号Raを供給した補充部分信号検出回路R17により垂直
帰線消去期間から検出した補充区画指示信号を補充制御
回路R18に導いて形成した補充制御信号の制御のもとに
混合して動き画像のサンプル値を十分に補充した動画像
補充データ信号Rfをフイールド間内挿回路R10に供給し
て、従来の伝送方式におけると同様のフイールド間内挿
を施す。

上述のようにそれぞれフレーム間内挿およびフイールド
間内挿を施して広帯域化した静止画像信号Reおよび動画
像信号Rgを混合回路R11に供給し、時分割多重信号を供
給して従来の伝送方式におけると同様の動き検出を行な
う動き検出回路R19からの動き検出信号Rhの制御のもと
に、画像の動きに応じて適切に混合し、かかる動き補正
を施した再生画像信号Riをフイールド内挿回路R12に導
いて、従来の伝送方式におけると同様のフイールド内挿
を施したうえで、色信号デコード回路R13に供給し、搬
送色信号を復号して取出した広帯域色差信号C_Wと狭帯域
色差信号C_Nとをそれぞれデジタル・アナログ変換回路R1
4とR15とを介して出力端R20とR21とから取出すととも
に、フイールド内挿回路R12から取出した広帯域輝度信
号Ｙをデジタル・アナログ変換回路R22を介して出力端R
22から取出し、逆マトリックス回路（図示せず）に供給
して、広帯域の三原色画像信号R,G,Bを復元する。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、例え
ば高品位テレビジョン等の広帯域カラー画像信号を衛星
放送等において狭帯域伝送し得るように開発した従来の
多重サブサンプル伝送方式の長所とする基本的性質をほ
ぼ損なうことなく、従来唯一最大の欠点としていた動き
部分の画像ぼけをほぼ完全に除去して高品位の総合画質
をもつて広帯域カラー画像信号を再生し得るという格別
の効果が得られる。

なお、本発明時間圧縮多重サブサンプル伝送方式におい
て輝度信号の時間圧縮により設けた空白期間に補充伝送
する画像情報は、あくまで補助的であり、特に、補充伝
送制御用の補充区画指示信号等の伝送にエラーが発生し
た場合など、不測、不可避の障害が発生した場合には、
それらの制御信号の伝送に対し、慣用の誤り検出を行な
うことにより、補充画像情報の伝送に誤りが生ずるおそ
れがあれば、随時補充画像情報の採用を中止して、かか
る画像情報補充伝送に起因する不所望の画質劣化を回避
し、少なくとも従来の多重サブサンプル伝送方式によつ
て得られる高画質は維持し得るようにするのが好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明伝送方式および従来
の伝送方式による多重サブサンプル画像信号の構成配置
の例をそれぞれ示す線図、 第２図は本発明伝送方式と従来の伝送方式とにおける伝
送用画像信号の空間解像度特性を対比して示す特性曲線
図、 第３図および第４図は本発明伝送方式における送信側お
よび受信側の回路装置の構成例をそれぞれ示すブロック
線図である。 T1……入力端 T2……アナログ・デジタル変換回路 T3……時間軸圧縮多重（TCI）回路 T4……静止画像系統 T5……フイールド間プリフイルタ T6……サブサンプル回路、T7……動画像系統 T8……フイールド内プリフイルタ T9……フイールド内プリフイルタ T10……サブサンプル回路 T11……サブサンプル回路 T12……切換回路、T13……線形混合回路 T14……フレーム間サブサンプル回路 T15……遅延回路、T16……レート変換回路 T17……加算回路、T18……時間圧縮回路 T19……加算回路、T20……加算回路 T21……デジタル・アナログ変換回路 T22……伝送路フイルタ、T23……動き検出回路 T24……補充部分検出回路 T25……フレーム間サブサンプル回路 T26……レート変換回路、T27……オンオフスイツチ R1……入力端 R2……アナログ・デジタル変換回路 R3……多重データ分割回路 R4……遅延回路、R5……時間伸張回路 R6……時間伸張回路 R7……補充部分信号検出回路 R8……フレーム間内挿回路 R9……補充データ補間回路 R10……フイールド内内挿回路 R11……混合回路、R12……フイールド内挿回路 R13……色信号デコード回路 R14……デジタル・アナログ変換回路 R15……デジタル・アナログ変換回路 R16……デジタル・アナログ変換回路 R17……補充部分信号検出回路 R18……補充コントロール回路 R19……動き検出回路、R20……出力端 R21……出力端、R22……出力端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和泉 吉則 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (72)発明者 合志 清一 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−86994（ＪＰ，Ａ) テレビジョン学会技術報告 ＩＣＳ 67 −７（昭59．４．５)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプルした広帯域画像信号の輝度信号と
   色信号とをそれぞれ時間軸圧縮して時分割多重するとと
   もに所定の複数フィールド毎にサブサンプルして形成し
   た狭帯域画像信号を前記広帯域画像信号が表わす画像の
   動き量に対応した動き情報信号とともに伝送し、受信し
   た前記動き情報信号に応じて前記狭帯域画像信号に内挿
   補間を施した画像信号を輝度信号と色信号とに分離する
   とともにそれぞれ時間軸伸長して前記広帯域画像信号を
   復元する時間圧縮多重サブサンプル伝送方式において、
   前記時間軸圧縮および前記時分割多重を施して形成した
   前記狭帯域画像信号における輝度信号を、当該輝度信号
   の伝送期間毎に、正の整数ｎにつき（ｎ−１）/nの比に
   さらに時間軸圧縮するとともに、当該時間軸圧縮によっ
   て形成した1/n伝送期間長の空白期間に、サブサンプル
   により除外した前記広帯域画像信号における輝度信号の
   サンプル値を、前記画像の動きもしくは前記内挿補間に
   よって生ずる画像信号の歪みの大きさにそれぞれ対応し
   た個数ずつ補充伝送するとともに、前記広帯域画像信号
   が表わす画像を細分した複数区画のうち、当該サンプル
   値に対応した区画を示す制御信号を前記狭帯域画像信号
   の垂直帰線消去期間に多重伝送するようにしたことを特
   徴とする時間圧縮多重サブサンプル伝送方式。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の伝送方式にお
   いて、前記制御信号を誤り検出符号により構成し、その
   誤り検出符号の誤りを検出したときには前記狭帯域画像
   信号に前記内挿補間を施さないようにしたことを特徴と
   する時間圧縮多重サブサンプル伝送方式。