JPH07162847A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ライン毎に異なった位相でサンプリングされ
た映像信号をブロック単位で高能率符号化するにあた
り、量子化歪みを低減させる。 【構成】 Ａ／Ｄ変換器２からのディジタル信号を基
に、位相検出器２０１により、フレーム間サブサンプリ
ング位相を読みとる。スイッチ３がＡにある時、フレー
ムメモリ８は書き込み用として用いられる。書き込みア
ドレス発生器２０３では、位相検出器２０１で検出され
た位相により区別して書き込みアドレスを発生し、アド
レス選択器６によってフレームメモリ８上に供給され
る。フレームメモリ８に１フレームの信号が書き込まれ
ると、スイッチ３はＢに切り替わり、次のフレームの信
号はフレームメモリ９に書き込まれる。同時に、スイッ
チ１０はＡに切り替わり、読み出しが開始される。読み
出しは、読み出しアドレス発生器５により発生されたア
ドレスが、アドレス選択器６よりフレームメモリ８に供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フレーム間、フィール
ド間で位相を換えたサンプリング、つまり多重サブナイ
キストサンプリングによって帯域圧縮された高品位テレ
ビジョン信号を高能率符号化するための映像信号処理装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高品位テレビジョン信号を、衛星放送の
１チャンネルを利用して伝送する方式としてＭＵＳＥ方
式がある。この方式は、２０ＭＨｚもの広帯域を有する
高品位テレビジョン信号を、多重サブナイキストサンプ
リングによってベースバンド帯域を８ＭＨｚに圧縮し、
しかる後に周波数変調することによって伝送帯域を放送
衛星の１チャンネルである２７ＭＨｚ幅に押さえ、現行
放送と同じ伝送チャンネルで衛星放送を行えるようにし
たものである。

【０００３】ＭＵＳＥ方式では、フレーム間で位相を換
えたサンプリングパターンでサンプリングを行い、画素
を間引くことによって帯域圧縮を実現しているが、その
サンプリングパターンは輝度信号と色差信号で若干異な
っており、それぞれ図５、図６に示す通りである。色差
信号は２つの成分が線順次多重されており、図６では一
方の成分のみが記されている。また、色差信号はフレー
ム間に加えて、フィールド間でもサンプル点の位相が異
なっており、ライン間では、輝度、色差信号ともにサン
プル点の位相が異なっている。ＭＵＳＥ信号についての
詳細は、二宮祐一「ＭＵＳＥ −ハイビジョン伝送方
式」、電子情報通信学会（１９９０）等の文献に掲載さ
れている。

【０００４】一般に画像信号は情報量が多いため、これ
を記録する際には高能率符号化することによって、ビッ
トレイトを低減する方法が有力な手段として用いられて
いる。映像信号の高能率符号化は、まず入力信号である
映像信号を直交変換等を用いて周波数成分に変換し、次
に周波数成分を量子化し、最後に量子化値を符号化する
ことにより実現できる。ＭＵＳＥ信号についても同様の
符号化が可能である。

【０００５】ここで、一般に知られているＭＵＳＥ信号
の符号化装置による符号化について、図７を用いて説明
する。図７において、１は入力端子、２は入力信号をデ
ィジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器、３、１０
はスイッチ、８、９はフレームメモリ、４はフレームメ
モリへの書き込みアドレス発生器、５はフレームメモリ
からの読み出しアドレス発生器、６、７はアドレス選択
器、１１はブロック単位に直交変換を行う直交変換器、
１２は直交変換により得られた係数を量子化する量子化
器、１３は量子化された信号を符号化する可変長符号化
器で、１４は符号化された信号を出力する出力端子であ
る。以下、図７を用いて、ディジタルＶＴＲの映像信号
処理装置によるＭＵＳＥ信号の符号化について簡単に説
明する。

【０００６】端子１より入力されたＭＵＳＥ信号は、Ａ
／Ｄ変換器２によってディジタル信号に変換される。Ａ
／Ｄ変換された信号は、２個のフレームメモリ８、９を
用いてブロック化される。つまり、２個のメモリの一方
を書き込み、他方を読み出しとして動作させ、フレーム
期間毎に切り換える。スイッチ３がＡの位置にあるとき
は、フレームメモリ８が書き込み用として用いられ、書
き込みアドレス発生器４で発生したアドレスが選択器６
で選択され、フレームメモリ８に供給される。このとき
スイッチ１０はＢの位置にあり、フレームメモリ９は読
み出しに用いられ、読み出しアドレス発生器５で発生し
たアドレスがアドレス選択器７で選択され、フレームメ
モリ９に供給される。ここで、フレームメモリ９に供給
されるアドレスは、水平方向８画素、垂直方向８ライン
を１ブロック単位として読み出すように、読み出しアド
レス発生器５で発生されたものである。また、フレーム
メモリ９から読み出される信号は前フレームの信号であ
る。書き込みとして選択されたフレームメモリ８に１フ
レームの信号が書き込まれると、スイッチ３はＢの位置
に切り替わり、スイッチ１０はＡの位置に切り替わる。

【０００７】ここで、前記書き込みアドレスにより、入
力信号はフレームメモリ上に図８のように書き込まれ
る。また、前記読み出しアドレスにより、メモリに書き
込まれた信号は図９のように水平方向８画素、垂直方向
８ラインのブロック毎に読み出される。このようなブロ
ック化を行ったとき、各ブロック内で、図５および図６
において○で示す第ｎフィールドの画素と●で示す第
（ｎ＋１）フィールドの画素の位置関係は図１０に示す
ようになる。

【０００８】このようにしてブロック化されて読み出さ
れた信号は、直交変換器１１に入力されてブロック単位
で直交変換され、周波数成分に変換される。直交変換器
１１により得られた係数は、量子化器１２で量子化さ
れ、可変長符号化器１３によって符号化される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような映像信号処理装置においては、以下に示すような
課題を有している。

【００１０】ＭＵＳＥ信号はフレーム間、フィールド間
で位相の異なったサンプリング、つまり多重サブナイキ
ストサンプリングが施されているため、ライン間でサン
プル点の位相が異なっており、フィールド内での画素の
位置関係は図１１に示すようになる。これを、図１０に
示すようにブロック化を行ったとき、◎の示す画素１０
１は実線矢印で示す画素１０２と画素１０３の中間に配
置される。ここで、ＭＵＳＥ信号は多重サブナイキスト
サンプリングによって水平方向に画素を間引くことによ
り帯域圧縮を実現している。これにより、１フィールド
の画素数は輝度信号で縦５１２画素、横３７４画素、色
差信号では縦５１２画素、横９６画素となっている。更
に実際の画面は、縦９に対して横１６と横長であること
も加わって、垂直方向の画素間隔より水平方向の画素間
隔の方がかなり大きい。従って、画素１０１と画素１０
２、画素１０３との間の相関は相当小さくなっている。
このように垂直方向にはフィールド内では１ライン毎
に、フレーム内では２ライン毎に、上下の画素と相関の
小さい画素が入り込むことになる。このため直交変換を
行うことにより、垂直方向の高域部分にまで係数が広が
ってしまう。ところが高域にまで広がってしまった係数
は、量子化部で削られてしまい、これが歪みの原因とな
る。特に、水平方向のエッジ部分に対する歪みが顕著に
現れる。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、上記歪みが低減するような映像信号処理装置を提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ライン毎
に異なった複数種類の位相でサンプリングされた映像信
号の複数ライン上の画素を多重化する水平多重化手段
と、前記水平多重化されたデータを水平方向に複数画
素、垂直方向に複数ライン集めてブロック化するブロッ
ク化手段と、前記ブロック化されたデータを高能率符号
化する高能率符号化手段とを備えたことを特徴とする映
像信号処理装置である。

【００１３】第２の発明は、ライン毎に異なった複数種
類の位相でサンプリングされた映像信号をブロックに分
割するブロック化手段と、前記ブロック内の異なった位
相でサンプリングされたライン間の相関を検出する相関
検出手段と、前記ブロックを直交変換する第１の直交変
換手段と、前記ブロック内の同一位相でサンプリングさ
れたラインを集めた複数の小ブロックを直交変換する第
２の直交変換手段と、前記相関検出手段によって得られ
た検出結果に従って、前記第１あるいは前記第２の直交
変換手段を選択する選択手段と、前記選択手段によって
選択された直交変換により変換された係数を量子化する
ための量子化手段と、前記量子化手段によって量子化さ
れた係数を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴
とする映像信号処理装置である。

【００１４】

【作用】第一の発明は、ライン毎に異なった複数種類の
位相でサンプリングされた映像信号の複数ライン上の画
素を水平方向に多重する。このとき、多重後のライン上
の画素間の相関をより大きくするように多重することが
できる。例えば、前記多重方法により、図１１の画素１
０１を点線矢印で示す画素１０２と画素１０４の中間、
つまり、画素１０２、画素１０３との間よりも相関の大
きい、画素１０２、画素１０４の間に配置することがで
きる。次に、前記多重方法により得られた水平ライン上
の画素を、垂直方向に複数ライン集めてブロックを構成
し、各ブロック単位で符号化を行う。

【００１５】第２の発明は、水平ライン上の画素を垂直
方向に複数ライン集めたブロック内でサンプリング位相
の異なったライン間の相関を検出する。また、前記ブロ
ックに対し直交変換を行う第１の直交変換手段と、前記
ブロック内の同一位相でサンプリングされたラインを集
めた複数の小ブロックに対して直交変換を行う第２の直
交変換手段を有しており、前記相関検出手段によって検
出された相関が大きいときは第１の直交変換手段を選択
し、相関の小さいときは第２の直交変換手段を選択す
る。最後に、選択された直交変換により得られた係数を
量子化し、符号化する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図７と同じ番号を付加したブロッ
ク図についてはその説明を省略する。

【００１７】図１は第１の発明の一実施例における映像
信号処理装置を示したブロック図である。同図におい
て、２０１はＭＵＳＥ信号中のコントロール信号よりサ
ンプリング位相を検出する位相検出器、２０２は位相検
出器２０１により検出された位相情報、２０３は位相情
報２０２により制御される書き込みアドレス発生器であ
る。

【００１８】以下に第１の発明の実施例の動作を説明す
る。Ａ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変換されたＭＵ
ＳＥ信号より、位相検出器２０１で、ＭＵＳＥ信号の各
フィールド毎に垂直帰線消去期間に重畳されているコン
トロール信号中のフレーム間サブサンプリング位相を読
みとる。なお、前記コントロール信号中のサンプリング
位相は、重畳されているフィールドの次フィールドのサ
ンプリング位相を表すものである。スイッチ３がＡの位
置にあるとき、フレームメモリ８は書き込み用として用
いられている。ここで、ＭＵＳＥ信号各フィールドの第
１ラインと第２ライン上の画素間の位置関係を図２に示
す。第１ライン上の画素を○で、第２ライン上の画素を
●で表現している。このように図２（ａ）、図２（ｂ）
２通りの場合がある。

【００１９】書き込みアドレス発生器２０３では、これ
を位相検出器２０１で検出された位相により区別し、フ
レームメモリ８上にはそれぞれ図３に示すような画素の
位置関係で書き込まれるように書き込みアドレスを発生
し、アドレス選択器６によって書き込みアドレスがフレ
ームメモリ８上に供給される。図３では、図２と同様、
第１ライン上の画素を○で、第２ライン上の画素を●で
表現している。まず、図２の（ａ）の場合にはフレーム
メモリ上に第１ラインを書き込んだ後、第２ラインは図
３の（ｂ）が示すように第１ライン第１画素の右から書
き込んでいく。また、図２の（ｂ）の場合には図３の
（ｂ）が示すように、第２ラインは第１ライン第１画素
の左から書き込んでいく。

【００２０】フレームメモリ８に１フレームの信号が全
て書き込まれると、スイッチ３はＢの位置に切り替わ
り、次のフレームの信号はスイッチ３のＢを通ってフレ
ームメモリ９に書き込まれる。同時に、スイッチ１０は
Ａに切り替わり、読み出しが開始される。読み出しは、
水平方向８画素、垂直方向８ラインのブロック毎に行わ
れるように、読み出しアドレス発生器５により発生され
たアドレスが、アドレス選択器６よりフレームメモリ８
に供給される。

【００２１】以上説明したように、本実施例によれば、
図１１の画素１０１はブロック化の際に、画素１０２、
画素１０３よりも相関の大きい画素１０２、画素１０４
との間に配置されることになり、画素１０２、画素１０
３との間に配置された場合に比べて直交変換による係数
の広がりを抑えることができ、量子化による歪みを減少
させることができる。

【００２２】図４は、第２の発明の一実施例における映
像信号処理装置を示したブロック図である。同図におい
て、３０１は水平方向８画素、垂直方向８ラインのブロ
ック内でライン間の相関を検出する相関検出器、３０２
は相関検出器３０１で検出された相関値、３０３は水平
方向８画素、垂直方向８ラインのブロックに対して直交
変換を行う直交変換器、３０４は水平方向８画素、垂直
方向４ラインの小ブロックに対して直交変換を行う直交
変換器、３０５は相関値３０２によって制御されるスイ
ッチを表す。

【００２３】以下に第２の発明の実施例の動作を説明す
る。相関検出器３０１ではスイッチ１０を通ってフレー
ムメモリから読み出された水平方向８画素、垂直方向８
ラインのブロック毎に、ブロック内の奇数ラインと隣接
偶数ライン間の相関を検出する。つまり、図１１に示す
画素１０１と画素１０２、画素１０３との間の相関を求
めるのである。次に、直交変換器３０３ではフレームメ
モリから読み出された水平方向８画素、垂直方向８ライ
ンのブロックに対して（８×８）の２次元直交変換を施
す。直交変換器３０４ではフレームメモリから読み出さ
れた水平方向８画素、垂直方向８ラインのブロックにお
いて、奇数ラインあるいは偶数ラインを集めた水平方向
８画素、垂直方向４ラインの２つのブロックに対し、そ
れぞれに（４×８）の２次元直交変換を施す。次に、相
関検出器３０１により得られたライン間の相関値３０２
によりスイッチ３０５を制御し、相関が大きいときには
スイッチ３０５をＡの位置にして直交変換器３０３の結
果を選択し、相関が小さいときにはスイッチ３０５をＢ
の位置にして直交変換器３０４の結果を選択する。

【００２４】以上説明したように本実施例によれば、水
平方向８画素、垂直方向８ラインのブロックにおいて、
奇数ラインと隣接偶数ライン間の相関が小さく、直交変
換を施した場合に、係数の広がりが大きく符号化の効率
が低下して量子化歪みの原因となるときには、奇数ライ
ンを集めた小ブロックと偶数ラインを集めた小ブロック
に対してそれぞれ直交変換を施すことにより、小ブロッ
クにおいて係数の広がりを抑えることができ、量子化に
よる歪みを低減させることができる。

【００２５】なお、上記した２つの実施例ではフレーム
メモリを用いて、フレーム単位でブロック化を行い直交
変換を施したが、これらはフィールド単位、あるいは複
数フィールドに対して行うこともできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の映像信号
処理装置によれば、ライン毎に異なった複数種類の位相
でサンプリングされた映像信号の画素のブロック化にあ
たって、画素間の相関を考慮したブロック化を行うこと
により、符号化による画質劣化を低減させることができ
る。かつ、実現のために必要な回路は比較的小規模で済
みその実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明による一実施例の映像信号処理装置
のブロック図

【図２】ＭＵＳＥ信号のサンプリング位相の違いによる
ライン間の画素の位置関係を表した説明図

【図３】フレームメモリ上に書き込まれた画素の位置関
係を表した説明図

【図４】第２の発明による一実施例の映像信号処理装置
のブロック図

【図５】ＭＵＳＥ信号における輝度信号のサンプリング
パターンを表した説明図

【図６】ＭＵＳＥ信号における色差信号のサンプリング
パターンを表した説明図

【図７】従来の映像信号処理装置のブロック図

【図８】フレームメモリ上に画素が書き込まれる際のア
ドレスを表した説明図

【図９】フレームメモリ上から画素が読み出される際の
アドレスを表した説明図

【図１０】フレームメモリから読み出された後の水平方
向８画素、垂直方向８ラインのブロック内における画素
の位置関係を表した説明図

【図１１】ＭＵＳＥ信号におけるライン間の画素の位置
関係を表した説明図

【符号の説明】

２ Ａ／Ｄ変換器 ３、１０、３０５ スイッチ ４ 書き込みアドレス発生器 ５ 読み出しアドレス発生器 ６、７ アドレス選択器 ８、９ フレームメモリ １１ 直交変換器 １２ 量子化器 １３ 符号化器 ２０１ 位相検出器 ２０３ 書き込みアドレス発生器 ３０１ 相関検出器 ３０３、３０４ 直交変換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ライン毎に異なった複数種類の位相でサン
   プリングされた映像信号の複数ライン上の画素を多重化
   する水平多重化手段と、前記水平多重化されたデータを
   水平方向に複数画素、垂直方向に複数ライン集めてブロ
   ック化するブロック化手段と、前記ブロック化されたデ
   ータを高能率符号化する高能率符号化手段とを備えたこ
   とを特徴とする映像信号処理装置。
2. 【請求項２】水平多重化手段は、前記サンプリング位相
   が２種類であり、第１の位相でサンプリングされた水平
   方向の画素と第２の位相でサンプリングされた水平方向
   の画素を交互に連ねることを特徴とする請求項１記載の
   映像信号処理装置。
3. 【請求項３】ライン毎に異なった複数種類の位相でサン
   プリングされた映像信号をブロックに分割するブロック
   化手段と、前記ブロック内の異なった位相でサンプリン
   グされたライン間の相関を検出する相関検出手段と、前
   記ブロックを直交変換する第１の直交変換手段と、前記
   ブロック内の同一位相でサンプリングされたラインを集
   めた複数の小ブロックを直交変換する第２の直交変換手
   段と、前記相関検出手段によって得られた検出結果に従
   って、前記第１または第２の直交変換手段を選択する選
   択手段と、前記選択手段によって選択された直交変換に
   より変換された係数を量子化するための量子化手段と、
   前記量子化手段によって量子化された係数を符号化する
   符号化手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装
   置。