JPH0746627A - 信号伝送・記録方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 順次走査するテレビジョン信号をディジタル
化する際に、画像の劣化を伴なうことなしに、情報量を
更に減少させることが可能な、信号伝送・記録方式を提
供すること。 【構成】 順次走査するテレビジョン信号をディジタル
化する、信号伝送・記録方式において、前記テレビジョ
ン信号中の輝度信号のみを、第１のサンプリング周波数
(Ｘ)でディジタル化し、色差信号のサンプリング周波数
は、水平方向を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)の１
／２、垂直方向を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)の
１／２とし、総合では前記第１のサンプリング周波数
(Ｘ)の１／４としてサンプリングし、ディジタル化する
ことを特徴とする信号伝送・記録方式、もしくは、色差
信号のサンプリング周波数は、水平方向を前記第１のサ
ンプリング周波数(Ｘ)の１／４、垂直方向を前記第１の
サンプリング周波数(Ｘ)の１／２とし、総合では前記第
１のサンプリング周波数(Ｘ)の１／８としてサンプリン
グし、ディジタル化することを特徴とする信号伝送・記
録方式。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン信号の信号
伝送・記録方式に関し、特にプログレッシブ(順次)走査
における情報量の増加を抑制して、信号をディジタル化
するのに有効な、信号伝送・記録方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョン信号の飛越走査で
は、国際無線通信諮問委員会(ＣＣＩＲ)勧告 ６０１で
示される如く、走査線数５２５本，６０フィールド/
秒、または、走査線数６２５本，５０フィールド/秒の
場合、輝度信号を １３.５ＭＨzでサンプリングし、色
差信号を６.７５ＭＨzでサンプリングする、いわゆる、
４２２と呼ばれる信号ディジタル化方式が広く用られて
いる。これに対して、順次走査信号をディジタル化する
場合には、情報量が飛越走査の倍になるため、輝度信号
を２７ＭＨzでサンプリングし、色差信号を１３.５ＭＨ
zでサンプリングする、いわゆる、８４４と呼ばれる方
式が用られている。なお、これに関しては、例えば、ソ
ニー(株)の「Ｄ-1 ＳＩＧＮＡＬ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ
ＢＫＤＶ ４２２４ＤＡ」についての「操作およびメンテ
ナンス用マニュアル」(1991年3月発行)の記載を参考にす
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の信号ディジタル
化方式においては、いずれの場合にも、色差信号のサン
プリング周波数が輝度信号のサンプリング周波数より低
いが、これは、人間の眼の特性として、色情報について
の情報量が輝度情報の半分でも、それほど画像の劣化と
して感じられないことを利用しているものである。そこ
で、上述の特性を利用して、順次走査信号をディジタル
化する際に、画像の劣化を伴なうことなしに、情報量を
更に減少させることができれば、情報の伝送や記録に有
利であることは明らかである。本発明は、上記事情に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、順
次走査するテレビジョン信号をディジタル化する際に、
画像の劣化を伴なうことなしに、情報量を更に減少させ
ることが可能な、信号伝送・記録方式を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、順
次走査するテレビジョン信号をディジタル化する、信号
伝送・記録方式において、前記テレビジョン信号中の輝
度信号のみを、第１のサンプリング周波数(Ｘ)でディジ
タル化し、色差信号のサンプリング周波数は、水平方向
を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)の１／２、垂直方
向を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)の１／２とし、
総合では前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)の１／４と
してサンプリングし、ディジタル化することを特徴とす
る信号伝送・記録方式、もしくは、色差信号のサンプリ
ング周波数は、水平方向を前記第１のサンプリング周波
数(Ｘ)の１／４、垂直方向を前記第１のサンプリング周
波数(Ｘ)の１／２とし、総合では前記第１のサンプリン
グ周波数(Ｘ)の１／８としてサンプリングし、ディジタ
ル化することを特徴とする信号伝送・記録方式によって
達成される。

【０００５】

【作用】本発明に係る信号伝送・記録方式においては、
順次走査情報を２つの飛越走査に分解し、分解した２つ
の飛越走査情報中、一方の飛越走査情報(飛越走査１)の
輝度は６.７５ＭＨz(１３.５ＭＨzサンプリングで表現
されるアナログ 周波数帯域で、実効的には、後述する
如く６ＭＨz)の帯域として、伝送記録する。更に、他方
の飛越走査情報(飛越走査２)の輝度成分を、輝度そのも
のまたはそれに対応する情報(例えば、後述する「ライン
間差信号」等)に割り当てられるデータであるヘルパー情
報(付加情報)として、蓄積／伝送する。このヘルパー情
報の種類としては、前述の４２２の４相当、すなわち、
１３.５ＭＨzサンプリング、または、２相当、すなわち
６.７５ＭＨzサンプリングの情報量を割り当てる。ま
た、色差信号(Ｒ−Ｙ,Ｂ−Ｙ)は、垂直方向に１/２(240
lph)の帯域とする。一方、色差情報の水平帯域は、４２
２＋“４”,４２２＋“２”の場合(以下、これを「４２
２４，４２２２」等と記す、他も同様に表記)、約３ＭＨ
z、４１１２では約１.５ＭＨzとなる。上述の付加情報
“４”に対応する輝度の順次化ヘルパー情報は、１３.
５ＭＨz×８ビット相当以上、そして、“２”に対応す
る輝度の順次化ヘルパー情報は、６.７５ＭＨz×８ビッ
ト相当以上であり、また、４１１２とは、４２２と同一
データ量で、色差情報が４２２の半分、順次化用のヘル
パー情報は４２２２と同じものを指す。これにより、本
発明に係る信号伝送・記録方式においては、順次走査信
号をディジタル化する際に、付加された付加情報に基づ
いて、画像の劣化を伴なうことなしに、順次走査情報の
情報量を減少させることを可能としたものである。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係るテレビジ
ョン信号のディジタル化を説明するための図である。な
お、以下の説明では、走査線数が５２５本の場合を例と
し、また、信号を処理する際の前提条件として、以下の
２点を想定している。 (ｉ)映像処理系では、動き検出による処理を行わない。 (ii)デコード側では、基本的にエンコード処理で行った
処理と逆の処理を行い、映像を再生する。 前述の如く、本実施例に係る信号伝送・記録方式におい
ては、順次走査情報をインタレース１，２の２つの飛越
走査に分解する(図１参照)。分解した２つの飛越走査情
報中、一方の飛越走査情報(インタレース１)の輝度は、
１３.５ＭＨzサンプリング(ここでは、６.７５ＭＨz、
前述の４２２の４に相当する)とする。

【０００７】なお、以上の説明では、帯域を理論値で表
現したが、以下の具体的説明においては、帯域は実質的
な実現値で表現する。これにより、サンプリング周波数
が１３.５ＭＨzの場合、アナログ信号の帯域は約６ＭＨ
z、サンプリング周波数が６.７５ＭＨzの場合、約３Ｍ
Ｈzというように制限される。他方の飛越走査情報(イン
タレース２)の輝度成分またはそれに対応する情報、例
えば、ライン間差信号等は、割り当てられるデータをヘ
ルパー情報として蓄積／伝送する。この種類として、前
述の４２２の４相当、または、２相当の情報量を割り当
てる。色差信号(Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ)については、垂直方向
に１／２(240lph)の帯域とする。一方、色差情報の水平
帯域は、４２２４，４２２２の場合、約３ＭＨｚ、４１
１２では約１.５ＫＨzとなる。

【０００８】輝度の順次化ヘルパー情報の形態として
は、ここでは、信号のサンプリング周波数を変化させ、
量子化ビット数を一定とする方式を用いるものとする。
これについては、以下の４種類を挙げることができる。 (ａ)順次化ヘルパー情報として単なる輝度情報Ｙ(イン
タレース２)を情報伝送／記録する場合：この場合、４
２２４であれば、輝度情報は順次走査で全帯域伝送可能
であり、飛越走査の６ＭＨzに相当する。 但し、４２２２／４１１２では、輝度のヘルパー情報は
帯域１／２、すなわち、３ＭＨzの伝送帯域しか存在し
ない。従って、１ライン毎に 水平帯域が半分に制限さ
れたものとなる。

【０００９】この場合、単に帯域を制限したものでは、
折り返りを生ずるため、順次走査状態で折り返り防止用
のフィルタが必要となる。輝度のヘルパー情報が輝度そ
のものの場合の、４２２２／４１１２の再生可能領域を
図２に示す。なお、このような三次元周波数表示につい
ては、例えば、吹抜敬彦 著「ＴＶ画像の多次元信号処
理」(日刊工業新聞社 1989年刊)の記載を参考にすること
ができる。図２は、インタレース２の飛越走査信号の帯
域制限によってで失われる情報を模式的に示している。

【００１０】(ｂ)２ライン間差信号(ΔＹ、図３中、Δ
Ｙ＝ｂ−ａ)として情報伝送／記録する場合：この場合
も、４２２４では、順次化ヘルパー情報として、ΔＹが
フル帯域(前述の約６ＭＨz)存在するので、輝度の情報
は 順次走査で完全に再現可能となる。 しかし、４２２２および４１１２では、輝度のヘルパー
帯域が１／２に制限されているため、斜高域成分は再現
不可能となる。従って、この場合にも、帯域制限する前
に、この斜高域成分を除去すること(プリフィルタ処理)
が必要になる。

【００１１】(ｃ)３ライン間差信号(ＬＤ、図４中、Ｌ
Ｄ＝ｂ−(ａ＋ｃ)／２)として情報伝送／記録する場
合：この場合、基本的に再生可能な領域は、前項のΔＹ
と同様な特性を有するため、帯域制限時(４２２２／４
１１２)には、プリフィルタ処理が必要となる。 但し、上下ライン平均との差であるため、前項のΔＹと
は相関関係が異なる。すなわち、垂直方向２タップフィ
ルタと３タップフィルタの差となる。ヘルパー情報がΔ
ＹまたはＬＤの場合、４２２２／４１１２の輝度再生可
能領域を図５に示す。

【００１２】(ｄ)フィールド間差信号(ＦＤ、図６中、
ＦＤ＝ｂ−ａ)として情報伝送／記録する場合：この場
合、フィールド間差が０、すなわち、静止画の場合は、
輝度に関して４２２４／４２２２／４１１２いずれの場
合にも、順次走査帯域完全再生が可能となる。一方、動
画時は、４２２２／４１１２の場合、帯域制限により、
水平高域成分の再生が不可能となる。ヘルパー情報がΔ
ＹまたはＬＤの場合、４２２２／４１１２の表示領域を
図７に示す。 上述の、各方式を適用した場合の動作を説明する。ま
ず、４２２４の場合、輝度情報は、順次走査で水平方向
約１２ＭＨz(飛越走査約６ＭＨzに相当)が得られる。従
って、５２５本順次走査としては、全帯域輝度情報を満
足することが可能である。

【００１３】一方、色に関しては、水平方向約３ＭＨ
z、垂直方向２４０lph程度の解像度しか得られない。し
かし、これについては、以前行った主観評価実験から、
水平方向には２ＭＨz、垂直方向２４０lphを確保できれ
ば、順次走査の色情報としてほぼ満足な画質が得られる
ことが確かめられている。従って、５２５本順次走査の
表示画質としては、上述の４２２４の情報で十分である
と結論付けることが可能である。しかし、この情報を用
いて、映像の加工処理(例えば、クロマキー，ＨＤへの
変換，ＤＶＥ等)を考慮する場合には、この限りではな
い。この場合、順次走査ヘルパー情報の信号形態として
は、Ｙ，ΔＹ，ＬＤ等のどの信号形態であっても、順次
走査の輝度で全帯域再生平可能である。従って、最も簡
易である輝度情報(Ｙ)を記録／伝送する方式が最適であ
ると考えられる。

【００１４】更に、輝度情報とした場合には、輝度情報
がそのまま記録／伝送されるが、ΔＹ，ＬＤ等の信号時
は、輝度信号の差であるから、ダイナミックレンジとし
て２倍必要となる。従って、輝度時と同じ情報量なら
ば、ビット精度は半分に低下する。このことからも、４
２２４の場合、ヘルパー情報は単なる輝度情報とするの
が最適であるといえる。次に、４２２２の場合を説明す
る。前述の如く、４２２２では、ヘルパー情報に割り当
てられる帯域が“２”、すなわち、３ＭＨzとなる。こ
のヘルパー情報として、何を割り当てるかで 表示可能
領域が変化する。

【００１５】(１)ヘルパー情報が輝度(Ｙ)の場合：輝度
情報Ｙとして、情報を伝送／記録する場合、２つの飛越
走査中の一つの飛越走査(インタレース１)は ６ＭＨzの
帯域となり、他方の飛越走査(インタレース２)は 半分
の帯域、すなわち、３ＭＨzの帯域しか存在しない。従
って、１ライン毎に帯域が制限されたものが表示される
映像となり、次に述べるΔＹ，ＬＤ等の相関を利用した
場合の方が、画質は良い。 (２)ヘルパー情報がライン間差信号(ＬＤ／ΔＹ)の場
合：この場合の、４２２２ΔＹまたはＬＤの再生可能領
域は、図５に示した領域と同じである。

【００１６】また、ＬＤとΔＹの差は、垂直フィルタが
３タップであるか２タップであるかの差である。垂直フ
ィルタのタップ数が増加すれば、その分だけ急峻に垂直
高域成分を抽出可能であるが、ハードウェアがタップ数
増加分だけ複雑になる。このように、フィルタを急峻に
することにより、ヘルパー情報のエネルギーが小さくな
るため、帯域制限による画質劣化を受けにくくなる。従
って、ΔＹよりもＬＤの方が、画質は若干向上する。Δ
ＹかＬＤかの選択は、ハードウェアの簡便さをとるか、
画質をとるかの選択となる。なお、前述の如く、単に帯
域を制限したのでは、情報が欠落して折り返りが生ずる
ため、予め再生不可能な斜高域成分を除去するフィルタ
処理が必要である。

【００１７】(３)ヘルパー情報がＦＤの場合：この場合
の、４２２２ＦＤの表示可能領域は、図７に示した領域
と同じである。この場合も、ΔＹ／ＬＤと同様に、帯域
制限による折り返りを防止するため、帯域制限する前
に、プリフィルタ処理が必要となる。このフィルタは、
時間方向の処理を含むため、ΔＹ／ＬＤの場合よりも、
ハードウェアは若干複雑、かつ、高価になる可能性があ
る。 また、４２２２に、エンコード，デコードを複数回繰り
返すことにより、Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａの繰り返しによる劣化
が大きくなる可能性があり、この点には注意が必要であ
る。なお、ハードウェアの簡便性と画質とを考慮する
と、４２２２のヘルパー情報としては、ＬＤによるもの
が最適である。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、順次走査信号をディジタル化する際に、画像の劣
化を伴なうことなしに、情報量を更に減少させることが
可能な信号伝送・記録方式を実現できるという効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るテレビジョン信号のデ
ィジタル化を説明するための図である。

【図２】図１に示した実施例に係る、ヘルパー情報が輝
度情報の場合の、４２２２／４１１２の再生可能領域を
示す図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るテレビジョン信号の
ディジタル化を説明するための図である。

【図４】本発明の更に他の実施例に係るテレビジョン信
号のディジタル化を説明するための図である。

【図５】図２または図３に示した実施例に係る、ヘルパ
ー情報がΔＹまたはＬＤの場合の、４２２２／４１１２
の再生可能領を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施例に係るテレビジョン信
号のディジタル化を説明するための図である。

【図７】図６に示した実施例に係る、ヘルパー情報がＦ
Ｄの場合、４２２２／４１１２の表示領域を示す図であ
る。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 順次走査するテレビジョン信号をディジ
   タル化する、信号伝送・記録方式において、前記テレビ
   ジョン信号中の輝度信号のみを、第１のサンプリング周
   波数(Ｘ)でディジタル化し、色差信号のサンプリング周
   波数は、水平方向を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)
   の１／２、垂直方向を前記第１のサンプリング周波数
   (Ｘ)の１／２とし、総合では前記第１のサンプリング周
   波数(Ｘ)の１／４としてサンプリングし、ディジタル化
   することを特徴とする信号伝送・記録方式。
2. 【請求項２】 順次走査するテレビジョン信号をディジ
   タル化する、信号伝送・記録方式において、前記テレビ
   ジョン信号中の輝度信号のみを、第１のサンプリング周
   波数(Ｘ)でディジタル化し、色差信号のサンプリング周
   波数は、水平方向を前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)
   の１／４、垂直方向を前記第１のサンプリング周波数
   (Ｘ)の１／２とし、総合では前記第１のサンプリング周
   波数(Ｘ)の１／８としてサンプリングし、ディジタル化
   することを特徴とする信号伝送・記録方式。
3. 【請求項３】 前記第１のサンプリング周波数(Ｘ)が
   ２７ＭＨzであることを特徴とする請求項１または２記
   載の信号伝送・記録方式。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の信号伝
   送・記録方式であって、前記テレビジョン信号中の輝度
   信号をディジタル化する際に、順次走査を２つの飛越走
   査に分解し、その一方の飛越走査情報はフル帯域の輝度
   信号としてそのまま利用し、他方の飛越走査情報は、輝
   度信号をディジタル化する際の順次化ヘルパー情報とし
   て用いることを特徴とする信号伝送・記録方式。
5. 【請求項５】 前記順次化ヘルパー情報が、輝度信号で
   あることを特徴とする請求項４記載の信号伝送・記録方
   式。
6. 【請求項６】 前記順次化ヘルパー情報が、輝度信号の
   フィールド間の差信号であることを特徴とする請求項４
   記載の信号伝送・記録方式。
7. 【請求項７】 前記順次化ヘルパー情報が、輝度信号の
   ２ライン間の差信号であることを特徴とする請求項４記
   載の信号伝送・記録方式。
8. 【請求項８】 前記順次化ヘルパー情報が、輝度信号の
   ３ライン間における差信号であることを特徴とする請求
   項４記載の信号伝送・記録方式。
9. 【請求項９】 前記順次化ヘルパー情報が、帯域制限さ
   れたものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれ
   かに記載の信号伝送・記録方式。