JPH0783499B2 - 同時放送方式の高品位テレビジョンのエンコーディングシステムおよびその方式 - Google Patents

同時放送方式の高品位テレビジョンのエンコーディングシステムおよびその方式

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JPH0783499B2
JPH0783499B2 JP4003278A JP327892A JPH0783499B2 JP H0783499 B2 JPH0783499 B2 JP H0783499B2 JP 4003278 A JP4003278 A JP 4003278A JP 327892 A JP327892 A JP 327892A JP H0783499 B2 JPH0783499 B2 JP H0783499B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同時放送方式(simu
lcast)の高品位テレビジョン(ハイデフィニショ
ン テレビジョン;以下“HDTV”という)のエンコ
ーディングシステムおよび方式に関するもので、特に高
画質の映像信号および高音質の音声信号をサブバンドコ
ーディング技法で帯域圧縮して現在のNTSC伝送チャ
ンネルに伝送する同時放送方式HDTVにおける3次元
のサブバンドコーディングを利用したHDTV帯域圧縮
と適応変調とスクランブリングとDSB−QM(両側波
帯−直交変調)およびデータアンダー技術等を利用して
HDTV信号を現在のVHFチャンネル、またはUHF
チャンネルに伝送するためのエンコーディングシステム
およびその方式に関するものである。
【0002】HDTVにおける高画質の映像信号および
高音質の音声信号をサブバンドコーディング技法で帯域
圧縮し、帯域圧縮された信号を現在のNTSC伝送チャ
ンネルに伝送する同時放送方式に対する研究が米国のM
IT工大では1983年から本格化されてきた。
【0003】前記MITで提案した方式は既存のNTS
C方式のTV受像機とは互換性はないが、伝送チャンネ
ルは現行のVHF、またはUHFチャンネルはそのまま
利用することができるので、別途の送信システムや中継
施設の新設および増設が必要ないので注目を受けてい
る。
【0004】このような同時放送方式は禁忌(タブー)
チャンネル、即ち隣接チャンネル間の伝送による干渉を
排除するためにチャンネルとチャンネルとの間に使用さ
れていないチャンネルの6MHz帯域に高画質の映像情
報を伝送しなければらないので帯域圧縮の技術が重要で
ある。
【0005】そして、隣接チャンネル間の干渉を抑制す
るために伝送信号レベルを減らさなければならないし、
これを遂行するためには直流(以下“DC”という)の
成分を抽出してディジタルに別途に伝送するとか、或い
は変調方式を搬送波の抑圧方式のDSB−QMを使用す
ることによって変調信号のレベルを最小化する方法が講
究されている。
【0006】また、チャンネルノイズやゴーストを軽減
するためにスクランブリングを行なうことによって狭い
領域で群集された形態として示すノイズおよびゴースト
を書面の全体の領域に均等に分散させて視覚上のノイズ
およびゴーストが軽減され改善された画質を得ることが
できるようにしている。
【0007】そして、前記のもの以外にも適応変調方式
を採択している。
【0008】前記適応変調方式は伝送チャンネル上のノ
イズ軽減のために送信側で低いレベルの映像信号を最大
の許容伝送レベルまで増幅し、適応常数(増幅係数)を
別途に受信側にディジタルに伝送し、受信側からは受信
された映像信号を前記適応常数程分けてやる。これによ
り元信号のレベルに復元される同時に隣接されたチャン
ネルのノイズも一緒に分けられるので、分けられた数字
程チャンネルのノイズも軽減される効果がある。
【0009】
【従来の技術】上述のようなMITで提案した方式によ
るエンコーディングシステムは図1のように構成され
る。
【0010】前記図1の構成中のハイレート発生部1で
発生される高画質の映像信号はA/D変換部2でディジ
タル変換されてクアドラチュアミラーフィルタ(以下
“QMF”という)バンク3に入力される。前記QMF
バンク3は45個のサブブロック中の入力信号の動作検
出モードにより各其該当サブブロックを図2−図4のよ
うにマルチプレクサ4に伝送する。また、前記マルチプ
レクサ4には音声データDA および伝送データDD が印
加される。ここで、伝送データDD とはファクシミリ、
テレックス、電話等から入力されるデータをいう。そし
て前記マルチプレクサ4からは制御部6の制御によって
前記QMFバンク3で出力されるサブブロックと音声デ
ータDA および伝送データDD を時分割多重化する。こ
のとき、前記マルチプレクサ4で出力伝送されるサブブ
ロックは9個である。
【0011】即ち、図2のAのようなR.G.Bのサブ
ブロック3個と図2のBのようなV1,H1,T1のベ
ースバンドのサブブロック3個は常に伝送するサブブロ
ックであり、動作検出モードにより図3のC−図4のF
のように3個のサブブロックを追加して伝送する。
【0012】前記図3のC−図4のFでの図3のCは入
力映像信号が停止画である場合V2,VH,H2の3個
のサブブロックが追加され、図3のDは準動画である場
合T2,VT,HTの3個のサブブロックが追加され、
図4のEは動画である場合T2,T3,T4の3個のサ
ブブロックが追加され、図4のFは映画等の映像信号の
入力時にVH,VT,HTの3個のサブブロックが追加
されることを示す。また、前記図3のC−図4のFで垂
直方向軸fvの単位は単位画面の高さ当りのライン数
(以下、“LPH”という)であり、水平方向軸fの単
位は単位画面の幅当りのサンプル数(以下“SPW”と
いう)であり、時間軸fの単位は秒当りのフレーム数
(以下“FPS”という)である。
【0013】次に前記時分割多重化されたデータを貯蔵
部5で制御部6の制御によってスクランブリングした後
に、スクランブリングされたデータを6MHzの伝送チ
ャンネルに伝送するめに図5のA−図5のBのような伝
送フォーマットに出力変調部100でDSB−QMを行
なって出力する。このとき、前記貯蔵部5で出力変調部
100に出力されるスクランブリングされたデータは図
5のAのようなIチャンネルデータと図5のBのような
Qチャンネルデータになる。
【0014】そして、前記図5のA−図5のBで、L1
は垂直同期信号の伝送のための2個ラインであり、L2
は映像信号を伝送するためのラインであり、L3は音声
データDA および伝送データDD を伝送するための10
5個ラインである。前記出力変調部100は前記貯蔵部
5のスクランブリングされたデータ中のIチャンネルデ
ータを第1D/A変換部50入力し、Qチャンネルデー
タを第2D/A変換部52に入力して各々アナログ変換
した後に、各々第1,第2LPF54,56で3MHz
に低域通過濾波する。低域通過濾波されたIチャンネル
信号は搬送波Cinとミキサ58で混合されて変調さ
れ、Qチャンネル信号は前記搬送波Cinを90°移相
器60で90°位相シフトさせた信号とミキサ60で混
合されて変調される。
【0015】前記各々変調されたIチャンネル信号との
Qチャンネル信号は加算器64で加えられて高周波(無
線周波)信号Soutに出力される。ここで、貯蔵部5
では光伝送のための8.4M byte/Secまたは
12M byte/SecのデータDoutを出力する
こともでき、第3D/A変換部7と第3LPF8を通じ
てFMの衛星通信等のための信号S’outを出力する
こともできる。前記第3LPF8は6MHzで低域通過
濾波する。
【0016】前記DSB−QMは伝送信号を90°位相
差を有するIチャンネルとQチャンネルの2個チャンネ
ルに分担して伝送する方式をもってチャンネル効率を2
倍に高めることができる。このとき隣接チャンネルとの
干渉を減少させるために高周波搬送波を抑圧し、DC成
分を除去するアルゴリズムを使用する。
【0017】一方、MITで提案した方式で3次元のサ
ブバンド分割は前述のように水平H:垂直V:時間Tに
対して3:3:5として45個のサブブロックに分割す
る。このとき前記水平H:垂直V:時間Tに対して8:
8:3として分割することができる。そしてDC成分に
対する処理は4個の基本サブブロックに対して輝度低域
の成分は2ビットに処理し、色度成分であるR−YとB
−Yは各々1ビットずつ割当して処理する。信号伝送は
アナログ信号とディジタル信号を全体的に重畳した形態
をもってデータアンダーチャンネルに伝送し、適応変調
に対しては適応常数と適応変調された映像情報をデータ
アンダーで処理する。
【0018】前記のようにMITで提案した方式は各種
の技術に対する基本的なアイデアは提案しているが、細
部的な技術に対しては定立されていないし、ハードウェ
アに対しては具体化されていない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は同時放送方式のHDTVのエンコーディングシス
テムおよび方式における、MITで提案した方式の理論
およびアイデアに準じており、より改善された画質を得
るためには3次元のサブバンドコーディングを利用した
HDTVの帯域圧縮と、チャンネルノイズおよびゴース
トの抑制のための適応変調と、スクランブリングと、伝
送チャンネルの効率を高めるためのDSB−QMと、デ
ータアンダー技術を利用して高画質の映像信号および高
音質の音声信号をエンコーディングし、VHFチャンネ
ルまたはUHFチャンネルに伝送することができるエン
コーディングシステムおよびその方式を提供することに
ある。
【0020】本発明の他の目的はベースバンド映像信号
を水平軸:垂直軸:時間軸に対して8:8:4の3次元
サブバンドして分割し、サブバンドコーディングとして
帯域圧縮して34個のサブブロックを伝送することによ
って微細な動情報の再生が可能となり、解像度を向上さ
せることができるエンコーディングシステムおよびその
方式を提供することにある。
【0021】本発明のまた他の目的はサブバンドコーデ
ィング時に4個の基本サブブロックに対してDC成分の
密集地域は輝度低域成分とR−Y,B−Yの色度成分は
各々8ビットに処理し、残余の輝度高域成分は1ビット
に処理することによって色度の再現性を向上させ、書面
の自然感を増加させることができるエンコーディングシ
ステムおよびその方式を提供することにある。
【0022】本発明のまた他の目的は信号伝送チャンネ
ルをアナログ専用のチャンネルとディジタル専用のチャ
ンネルおよびデータアンダーチャンネルに分類して該当
チャンネルを選定して伝送することによってCNR(チ
ャンネル ツウ ノイズ レシオ)25dB以下におい
ても輝度低域成分および色度成分の基本的な画質を保障
することができるエンコーディングシステムおよびその
方式を提供することにある。
【0023】本発明のまた他の目的は12個の基本サブ
ブロックはアナログ専用のチャンネルに伝送し、残余の
22個のサブバンドブロックはデータアンダーチャンネ
ルに伝送することによってチャンネルノイズをMITで
提案した方式に比べて相対的に改善させることができる
エンコーディングシステムおよびその方式を提供するこ
とにある。
【0024】本発明のまた他の目的は適用変調後に伝送
ガンマの補正処理をすることによって伝送時に引入され
る低域ノイズ成分を抑圧することができるエンコーディ
ングシステムおよびその方式を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】上記のような本発明の目
的を達成するために高品位テレビジョンのベースバンド
の映像信号を3次元のサブバンドコーディングに帯域圧
縮し、分割されたサブブロックを適応選択して適応変調
した後に伝送ガンマ処理してデータアンダー処理しスク
ランブリングを行なった後にDCB−QMとして出力変
調することによってMITが提案した方式に比べてより
改善された画質を得ることができる。
【0026】
【実施例】以下、本発明を添付の図面を参照して詳細に
説明する。
【0027】図6は本発明によるエンコーディングブロ
ックの構成図であって、被写体を撮影してディジタルの
HD映像信号を出力するHDカメラ部12と、前記HD
映像信号を動適応走査変換してベースバンド映像信号を
ソースおよびディスプレーフォーマットに出力する動適
応走査変換部14と、前記ベースバンド映像信号を水平
軸:垂直軸:時間軸に対して各々8:8:4として分割
して256個のサブブロックに作り、輝度低域成分と色
度成分は12個のサブブロックに第1サブブロックを構
成してアナログ専用のチャンネルに伝送し、入力映像の
動作情報により前記256個のサブブロック中の22個
の第2サブブロックを適応選択してディジタルの位置情
報と一緒にデータアンダーチャンネルに伝送する3次元
のQMFバンクおよび適応選択部16と、前記適応選択
による伝送フレーム当りのDC成分が密集された低い周
波数領域を抽出し、ディジタルデータに変換してディジ
タル専用のチャンネルに伝送し、残余の輝度高域成分は
データアンダーチャンネルに伝送するYIQ DCデー
タ伝送部18と、前記適応選択による22個の第2サブ
ブロックに対する位置情報をディジタルデータに変換し
てデータアンダーチャンネルに伝送するフィルタ選択デ
ータ伝送部20と、前記3次元のQMFバンクおよび適
応選択部16で出力される12個の第1サブブロックと
22個の適応選択された第2サブブロックに対して振幅
が低い信号を基準値の最大の許容伝送レベルまで増幅し
て適応変調をする適応変調部22と、前記適応変調によ
る輝度低域成分および色度成分に対して第1ブロックの
適応常数を算出してディジタル専用のチャンネルに伝送
する第1ブロックの適応常数の伝送部24と、前記適応
変調による輝度高域成分に対して第2ブロックの適応常
数を算出してデータアンダーチャンネルに伝送する第2
ブロックの適応常数の伝送部26と、前記適応変調部2
2で適応変調された伝送信号の低いレベルの信号を非線
型の処理をして高めてやる伝送ガンマ処理をする伝送ガ
ンマ処理部28と、オーディオ信号をMUSE方式によ
ってエンコーディングするオーディオ信号処理部30
と、前記エンコーディングされたオーディオ信号を前記
ガンマ処理された映像信号と多重化するために伝送レー
トを変換する伝送レート変換部32と、前記フィルタ選
択データ伝送部20の第2サブブロックに対する位置情
報と第2ブロックの適応常数の伝送部26の第2ブロッ
クの適応常数と前記伝送ガンマ処理された映像信号と前
記伝送レート変換されたオーディオ信号を入力し、アナ
ログ信号を減らして上位2ビットにデータビットを挿入
してアナログ信号成分とディジタル信号成分が重畳され
た形態であるデータアンダーチャンネルに伝送するデー
タアンダー処理部34と、前記YIQ DCデータ伝送
部18と第1ブロックの適応常数の伝送部24とデータ
アンダー処理部34のアナログ専用のチャンネル、デー
タアンダーチャンネルに伝送される各データを所定の伝
送フォーマットに多重化する第1マルチプレクサ36
と、時間軸方向のスクランブリングをするための擬似ラ
ンダム番号(以下“PRN”という)データを発生する
PRNデータ発生部38と、空間領域のスクランブリン
グをするためのPRN行アドレスとPRN列アドレスを
前記PRNデータにより伝送フレーム当りの各々の他の
順序に発生するPRNアドレス発生部40と、所定の貯
蔵領域をもっており、前記多重化されたデータを貯蔵し
前記PRN行アドレスおよびPRN列アドレスによって
出力してスクランブリングするスクランブラー42と、
前記スクランブリングされた信号およびPRNデータと
所定の信号発生回路から水平同期信号HDと垂直同期信
号VDとチャンネル劣化補正用の信号ViTSを入力し
て、前記スクランブリングされた信号の偶数番目のライ
ン信号と前記水平同期信号HDと垂直同期信号VDとチ
ャンネル劣化補正用の信号ViTSをIチャンネル伝送
フォーマットに多重化し、前記水平同期信号HD、垂直
同期信号VD、チャンネル劣化補正用の信号ViTSの
区間に受信側のクロック再生を容易にするために“0
(ゼロ)”データを挿入して前記スクランブリングされ
た信号の奇数番目のライン信号と一緒にQチャンネル伝
送フォーマットに多重化する第2マルチプレクサ44
と、前記Iチャンネル伝送フォーマットのデータをチャ
ンネル等化濾波する第1チャンネル等化フィルタ46
と、前記Qチャンネル伝送フォーマットのデータをチャ
ンネル等化濾波する第2チャンネル等化フィルタ48
と、前記チャンネル等化濾波されたIチャンネルデータ
とQチャンネルデータを搬送波CinしてDSB−QM
として高周波信号Soutに出力する出力変調部100
とから構成される。
【0028】前記図6の構成中の所定の信号発生回路で
発生されて第2マルチプレクサ44に入力される水平同
期信号HDと垂直同期信号VDは各々の伝送映像信号デ
ータの水平同期および垂直同期のための信号データであ
り、チャンネル劣化の特性補正用の信号ViTSは伝送
チャンネルの劣化特性を補正するための信号データであ
る。
【0029】また、出力変調部100は図1の出力変調
部100と同一な構成であり、参照符号も同じであり、
出力変調部100に入力される搬送波Cinは前述の図
1の出力変調部100に入力される搬送波Cinと同じ
色副搬送波である。
【0030】一方、前記3次元のQMFバンクおよび適
応選択部16でアナログ専用のチャンネルに伝送する第
1サブブロックは入力映像に相関なしに常に伝送する1
2個の基本サブブロックを意味し、データアンダーチャ
ンネルに伝送する第2サブブロックは入力映像の動作情
報により適応的に選択して伝送する22個のサブブロッ
クを意味する。
【0031】また、前記第1ブロックの適応常数は第1
サブブロックに対する適応変調時の適応変調常数を意味
し、第2ブロックの適応常数は第2サブブロックに対す
る適応変調時の適応変調の常数を意味する。
【0032】図7は前記図6のソースおよびディスプレ
ーフォーマット図であって、HD−MUSE信号規格を
MITの方式に合うようにするためのソースおよびディ
スプレーフォーマットであり、動適応走査変換部14の
出力形態を示す。
【0033】図8は前記図7によるDSP(ディジタル
信号処理)フォーマット図であって、前記図7のソース
およびディスプレースペクSPEC’を水平軸:垂直
軸:時間軸に対して8:8:4として3次元のサブバン
ド分割によるクロック変換が容易するように映像データ
処理のためのDSPフォーマットであり、3次元のQM
Fバンクおよび適応選択部16の入力データフォーマッ
トである。
【0034】図9は前記図6のデータ伝送フォーマット
図であって、サブバンドに分割された映像データと各種
データおよび音声をDSB−QMによって既存のMHz
禁忌チャンネルに伝送するためのデータ伝送フォーマッ
トである。
【0035】図10のA−図10のBは前記図9による
IチャンネルおよびQチャンネル伝送フォーマット図で
あって、図10のAはIチャンネル上に映像データと各
種データおよび音声データを伝送するために第2マルチ
プレクサ44で255ラインのディジタル専用のチャン
ネルと270ラインのアナログ専用のチャンネルと50
5ラインのデータアンダーチャンネルに割当して伝送す
ることを示す。図10のBは前記図10のAのIチャン
ネル伝送フォーマットに対応したQチャンネル上の伝送
チャンネルの分割を示す。前記図10のBが図10のA
と異なる点は受信側で水平同期信号HDおよび垂直同期
信号VDとチャンネル劣化特性の補正用の信号ViTS
が図10のAのIチャンネル上には挿入された反面、図
10のBのQチャンネル上には挿入されないで、その代
りに“零(ゼロ)”データは挿入する点であるこれは送
信側と受信側とのクロックの位相を合わせるためのもの
で受信側でクロック再生するためである。
【0036】図11は前記図6のベースバンドの入力映
像信号の分布を3次元として示したものである。
【0037】図12は前記図11のベースバンドの入力
映像信号の3次元のサブブロックの構成図であって、前
記図11のベースバンドの入力映像信号を3次元のQM
Fバンクおよび適応選択部16で水平軸:垂直軸:時間
軸に対して各々8:8:4として分割してサブバンドが
256個に構成されることを示す。
【0038】図13は前記図12の単位サブブロックの
視空間領域の例示図であって、元映像を前記図12のよ
うに256個のサブバンドとして等分に分割したときの
単位サブブロックの視空間領域を示す。
【0039】図14は前記図6の解像度の限界例示図で
あって、輝度成分が低い周波数またはDC成分と色度成
分R−Y,B−Yの解像度の限界を示す。即ち、前記図
12のように256個のサブバンドに分割時に視空間的
な低周波数成分の基本バンドを示したもので4個のサブ
ブロックになる。前記信号成分は映像イメージの種類と
は相関なしに常に伝送する基本伝送ブロックである。
【0040】図15は前記図6のDC成分の抽出領域の
例示図であって、受信側で輝度および色度成分の明るさ
を再生するために送信側で一つのフレーム当りの斜線部
分に該当するDC成分が密接された低周波数領域のDC
成分をYIQ DCデータ伝送部18で抽出してその値
をディジタルに伝送するDC成分の抽出領域を示す。図
16は前記図6の動画像の適応選択のための単位領域の
例示図であって、3次元のQMFバンクおよび適応選択
部16で適応選択をするための該当伝送ブロックの位置
情報の単位の領域を示したものであり、水平×垂直の8
×8単位の領域として入力される元映像の水平軸128
0サンプルを160等分し垂直軸720ラインを90等
分として分割して伝送することを示す。
【0041】図17は図6の適応変調のための単位領域
の例示図であって、適応変調部22における適応変調の
ために単位の領域を水平×垂直の5×5とする場合に入
力される元映像の水平軸1280サンプルを32等分し
垂直軸720ラインを18等分して576個の領域に分
割されることを示す。
【0042】図18のA−図18のBは前記図6のデー
タアンダー処理部34におけるアナログおよびディジタ
ルビットの割当図であって、図18のAはアナログチャ
ンネルにおける映像アナログサンプル値を8ビットとす
る場合のビット割当を示す。ここで、最下位ビットLS
Bは0として最上位ビットMSBは7として表現する。
図18のBは前記図18のAのアナログサンプル値の値
を1/4として減らした場合に7の最上位ビットMSB
が右側に2ビット移動され、1と0の最下位ビットは除
去される。
【0043】そして最上位ビットMSBの次の下位ビッ
トは擬似(ダミー)ビットとして0が挿入され、最上位
ビットMSBに初めてディジタルデータが割当される。
よって、アナログサンプル値は受信側で最上位ビットM
SBの方に2回シフトすることによって元信号のレベル
を復元することができ、ディジタルデータのみならず、
最上位ビットMSBを取ることができるので受信側で復
元可能である。
【0044】したがって、アナログ信号とディジタルデ
ータを一つのチャンネルとして送信および受信が可能と
なり、これをデータアンダーチャンネルという。
【0045】図19のA−図19のCは前記図6の伝送
チャンネルのデータ伝送の形態図であって、図19のA
はディジタル伝送チャンネルにデータ伝送時の形態を示
しており、図19のBはアナログ専用のチャンネルにデ
ータ伝送時の形態を示しており、図19のCはデータア
ンダーチャンネルにデータ伝送時の形態を示したもので
あり、図19のCのようにデータアンダーチャンネルで
ある場合の伝送データ形態を図19のAのディジタル専
用のチャンネルおよび図19のBのアナログ専用のチャ
ンネルと比較してアナログとして表現したものである。
【0046】図20のA−図20のBは図6の伝送ガン
マ処理図であって、図20のAは適応変調された伝送信
号の低いレベルの信号を伝送ガンマ処理部28で非線型
の処理をして高めてやる伝送ガンマ処理をすることを示
す。図20のBは前記伝送ガンマ処理されて伝送された
信号を受信側で前記図20のAに対称される非線型の処
理をもって信号レベルを低めて元信号のレベルに復元す
ることを示す。
【0047】以下、本発明による図6の動作例を図7乃
至図20のBを参照して詳細に説明する。
【0048】いま、電源が“ON”され図6のHDカメ
ラ部12で被写体を撮像してディジタルのHD映像信号
を動適応走査変換部14に出力すると、動適応走査変換
部14は前記HD映像信号を動適応走査変換してベース
バンド映像信号を図7のようなソース及びディスプレー
フォーマットに出力する。このとき前記図7のようなベ
ースバンド映像信号の3次元的な分布は図11のようで
ある。
【0049】3次元のQMFバンクおよび適応選択部1
6は前記図11のようなベースバンド映像信号を図8の
ようなDSPフォーマットに入力して水平軸:垂直軸:
時間軸に対して各々8:8:4として分割して図12の
ように256個のサブブロックを作る。このとき前記分
割された単位サブブロックの視空間領域は図13のよう
である。
【0050】次に入力映像の動作情報により前記256
個のサブブロック中映像エネルギが沢山分布された順序
のとおりに22個のサブブロックを第2サブブロックに
適応選択する。そして輝度低域成分と色度成分は12個
の基本サブブロック、即ち図14のような映像度の限界
を有する輝度低域成分4個、色度成分R−Y4個、色度
成分B−Y4個のサブブロックに第1サブブロックを構
成して前記第2サブブロックと一緒に伝送する。ここ
で、第1,第2サブブロックの伝送チャンネルおよび伝
送データ量は伝送チャンネル上の各伝送情報および伝送
データ量を示す下記〔表1〕のようである。
【0051】
【表1】
【0052】前記〔表1〕でECCはエラー訂正コード
を意味する。
【0053】前記適応選択時に図16のように水平×垂
直の8×8を単位の領域として元映像の水平軸1280
サンプルを160等分し垂直軸720ラインを90等分
に分割して伝送する。
【0054】前記適応選択によりYIQ DCデータ伝
送部18は図15のようにDC成分が密集さた低周波数
の領域(斜線部分の水平80サンプル、垂直45ライ
ン)を抽出し、Y,I(またはR−Y),Q(またはB
−Y)をすべて8ビットにディジタル変換して上記〔表
1〕のようにディジタル伝送チャンネルに伝送し、残余
の輝度高域成分(斜線領域の以外の残余の部分)に対し
ては1ビットを割当して上記〔表1〕のようにデータア
ンダーチャンネルに伝送する。これにより変調信号のレ
ベルを大幅に減らすことによってチャンネル間の干渉を
軽減することができる。
【0055】また、前記適応選択によりフィルタ選択デ
ータ伝送部20は22個の第2サブブロックに対する位
置情報をディジタルデータに変換して上記〔表1〕のよ
うにデータアンダーチャンネルに伝送する。これにより
CNRが25dBより低い場合に基本的な画質は保証す
ることができる。
【0056】上記のような適応選択によって全体256
個のサブブロック中の34個のサブブロックのみを伝送
するので、約8分の1の帯域圧縮の効果が発生する。そ
して第1サブブロックを上記〔表1〕においてのように
アナログ専用のチャンネルに伝送することによってデー
タアンダーチャンネルを使用する場合よりチャンネルノ
イズの影響を減少させることができる。
【0057】前記3次元のQMFバンクおよび適応選択
部16で出力される12個の第1サブブロックと22個
の適応選択された第2サブブロックに対して適応変調部
22で図17のように水平×垂直の5×5を単位の領域
とし、元映像を水平に32等分および垂直に18等分の
576個の領域に分割して適応変調を行なう。前記適応
変調部22からは前記34個のサブブロックに対して振
幅が低い信号を基準値の最大の許容伝送レベルまで増幅
し、その増幅計数である適応常数を別途にディジタルデ
ータに伝送する。
【0058】そして前記増幅された振幅が低い信号に伝
送チャンネルのノイズが引入された場合に受信側で元信
号を再生するために受信レベルを前記適応常数に分けて
やるが、これによりノイズのレベルも増幅計数程同じく
分けられるので、ノイズが軽減される。
【0059】前記適応変調時の輝度低域成分と色度成分
は第1ブロックの適応常数の伝送部24で基本サブブロ
ックとしてみなして上記〔表1〕のようにディジタル専
用のチャンネルに第1ブロックの適応常数を伝送し、そ
れ以外の輝度高域成分はその他のブロックとしてみなし
て上記〔表1〕のようにデータアンダーチャンネルに第
2ブロックの適応常数を伝送する。
【0060】前記適応変調された信号は伝送ガンマ処理
部28で図20のAのように伝送ガンマ処理される。前
記伝送ガンマ処理はノイズ成分が暗い部分においては目
によく見えるが、明るい部分においては目に見えない点
を利用して送信側で伝送時に低いレベルの信号を予め図
20のAのように非線型の処理をして大幅的に高めてや
り、受信時に図20のBのような前記送信時と対称され
る逆特性をもつように信号処理をしてやることによって
元信号のレベルに復元するものである。これにより受信
時の原来の信号レベルを歪曲なしに再生する反面にチャ
ンネル伝送時に引入されるノイズ成分は非線型の部分程
抑圧されるので、ノイズ軽減の結果を有する。
【0061】前記伝送ガンマ処理された信号はデータア
ンダー処理部34に入力される。同時にオーディオ信号
処理部30でMUSE方式によってエンコーディングさ
れ伝送レート変換部32で伝送レート変換された信号が
前記データアンダー処理部34に入力される。では、前
記データアンダー処理部34は前記フィルタ選択のデー
タ伝送部20の第2サブブロックに対する位置情報と第
2ブロックの適応常数の伝送部26の第2ブロックの適
応常数を前記伝送ガンマ処理された信号および伝送レー
ト変換された信号を入力し、図18のBのようにアナロ
グ信号を減らして上位2ビットにデータビットを挿入し
て伝送する。これにより図19のA−図19のCのよう
な形態のディジタル専用のチャンネル、アナログ専用の
チャンネル、データアンダーチャンネルに上記〔表1〕
のようなデータを伝送することができるようになり、2
倍の伝送帯域の圧縮効果を得ることができる。また、第
1マルチプレクサ36は前記YIQ DCデータ伝送部
18と第1ブロックの適応常数の伝送部24とデータア
ンダー処理部34の上記〔表1〕のようなアナログ専用
のチャンネル、ディジタル専用のチャンネル、データア
ンダーチャンネルに伝送される各データを図9のような
形態の伝送フォーマットに多重化する。
【0062】前記第1マルチプレクサ36で多重化され
たデータはスクランブラー42によってスクランブリン
グされることによってチャンネルノイズを画面の全体の
領域に均等に分散させて視覚的にノイズが軽減された効
果を得ることができる。このときPRNデータ発生部3
8で時間側方向のスクランブリングをするためのPRN
データを発生し、前記PRNデータにより空間領域のス
クリンブリングをするためのPRN行アドレスとPRN
列アドレスがPRNアドレス発生部40で発生される。
そして前記スクランブラー40は前記多重化されたデー
タを所定の貯蔵領域に貯蔵した後に前記PRN行アドレ
スおよびPRN列アドレスによって出力してスクランブ
リングを行なう。前記PRNデータ発生部38は時間軸
方向、即ちフレーム当りの各々異なる順序のPRNアド
レスを発生させ、受信側で前記PRNデータによってP
RNアドレスの順序を復元して元信号は再生できるよう
にする役割をする。そしてPRNアドレス発生部40に
よって空間領域のスクランブリングを遂行しPRNデー
タ発生部38によって時間軸方向のスクランブリングを
することによって3次元のスクランブリングする。これ
により完璧なスクランブリング効果とともに秘書機能を
もつことによって軍事用として活用することができ、商
業的にペイ(有料)TV等にも利用されることができ
る。
【0063】前記スクランブリングされた信号およびP
RNデータは第2マルチプレクサ44で水平同期信号H
Dと垂直同期信号VDとチャンネル劣化補正用の信号V
iTSと一緒に図10のA−図10のBのようなIチャ
ンネルおよびQチャンネル伝送フォーマットに時分割多
重化される。これは図9のような伝送フォーマットを出
力変調部100でDSB−QMするために図10のA−
図10のBのようにチャンネル多重化するためのもので
ある。このとき前記スクランブラー42を通じて出力さ
れるPRNデータを別途のディジタルデータをもって多
重化するものは停止画においてもスクランブリング効果
を得るためのものである。
【0064】そして、前記第2マルチプレクサ44は前
記図10のAのように偶数番目のライン信号が多重化さ
れたIチャンネル伝送フォーマットのデータと前記図1
0のBのように奇数番目のライン信号が多重化されたQ
チャンネル伝送フォーマットのデータを各々第1,第2
チャンネル等化フィルタ46,48に出力する。このと
き前記第2マルチプレクサ44は前記映像データと各種
データ及び音声データを上記〔表1〕のように255ラ
インのディジタル伝送チャンネルと270ラインのアナ
ログ専用のチャンネルと505ラインのデータアンダー
チャンネルに各々割当し、垂直同期信号VDとチャンネ
ル劣化特性の補正用の信号ViTSは2ラインに割当す
る。
【0065】したがって、IチャンネルおよびQチャン
ネル伝送フォーマットのデータは各々第1,第2チャン
ネル等化フィルタで各々チャンネル等化濾波された後
に、出力変調部100で搬送波CinとしてDSB−Q
Mされて高周波信号Soutに出力される。前記出力変
調部100の動作は前述の図1の説明のようである。そ
して前記出力高周波信号Soutは現行のNTSC方式
のVHFチャンネルおよびUHFチャンネルの禁忌チャ
ンネルを利用し伝送される。
【0066】一方、本発明は高画質および高音声のHD
TVのみならず、スクランブリングによる秘書機能があ
るので、軍事用の秘密会議および情報伝達、商業用のテ
ープTV等のTV応用の製品と帯域圧縮のコーディング
技術を利用した高画質のディジタルビデオテープ、レコ
ーダ、64kbpsラインの広帯域の綜合通信網(BI
SDN)のための映像伝送装置(video code
c)、35mm映画フィルムとの互換のためのテレシネ
(telecine)およびキネコ(kineco)、
電子印刷および出版機等に利用されることができる。
【0067】
【発明の効果】上述のように本発明は地時放送方式のH
DTVのエンコーディングシステムおよびその方式にお
けるMITで提案した方式の理論およびアイデアに準じ
て3次元のサブバンドコードレスを利用したHDTVの
帯域圧縮と、チャンネルノイズおよびゴーストの抑制の
ための適応変調と、伝送ガンマ処理と、スクランブリン
グと、伝送チャンネルの効率を高めるためのDSB−Q
Mと、データアンダー技術を利用して高画質の映像信号
および高音質の音声信号をエンコーディングするエンコ
ーディングシステムおよびその方式としMITで提案し
た方式に対してより改善された画質を得ることができる
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のMITで提案した方式のエンコーディン
グシステムの構成図である。
【図2】図1の周波数領域における伝送モードの例示図
である。
【図3】図1の周波数領域における伝送モードの例示図
である。
【図4】図1の周波数領域における伝送モードの例示図
である。
【図5】図1の伝送フォーマット図である。
【図6】本発明によるエンコーディングシステムの構成
図である。
【図7】本発明による図6のソースおよびディスプレー
フォーマット図である。
【図8】図7によるDSPフォーマット図である。
【図9】図6のデータ伝送フォーマット図である。
【図10】図9によるIチャンネルおよびQチャンネル
の伝送フォーマット図である。
【図11】図6のベースバンドの入力映像信号の3次元
の分布図である。
【図12】3次元のサブブロックの構成図である。
【図13】図12の単位サブブロックの視空間領域の例
示図である。
【図14】図6の解像度の限界例示図である。
【図15】図6のDC成分の抽出領域の例示図である。
【図16】図6の動画像適応選択のための単位領域の例
示図である。
【図17】図6の適応変調のための単位領域の例示図で
ある。
【図18】図6のアナログおよびディジタルビットの割
当図である。
【図19】図6の伝送チャンネルのデータ伝送の形態図
である。
【図20】図6の伝送ガンマ処理図である。
【符号の説明】
12 HDカメラ部 14 動適応走査変換部 16 3次元のQMFバンクおよび適応選択部 18 YIQ DCデータ伝送部 20 フィルタ選択データ伝送部 22 適応変調部 24 第1ブロックの適応常数の伝送部 26 第2ブロックの適応常数の伝送部 28 伝送ガンマ処理部 30 オーディオ処理部 32 伝送レート変換部 34 データアンダー処理部 36,44 第1,第2マルチプレクサ 38 PRNデータ発生部 40 PRNアドレス発生部 42 スクランブラー 46,48 第1,第2チャンネル等化フィルタ 50,52 第1,第2D/A変換部 54,56 第1,第2LPF 58,62 ミキサ 60 90°移相器 64 加算器 100 出力変調部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 11/24

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同時放送方式の高品位テレビジョンのエ
    ンコーディングシステムにおいて、 高品位テレビジョンの映像信号を動適応走査変換してベ
    ースバンド映像信号をソースおよびディスプレーフォー
    マットに出力する動適応走査変換部(14)と、 前記ベースバンド映像信号を水平軸:垂直軸:時間軸に
    対して各々8:8:4として分割して256個のサブブ
    ロックに作り、輝度低域成分と色度成分は12個のサブ
    ブロックとで第1サブブロックを構成してアナログ専用
    チャンネルに伝送し、入力映像の動作情報により前記2
    56個のサブブロック中の22個の第2サブブロックを
    適応選択してディジタルの位置情報と一緒にデータアン
    ダーチャンネルに伝送する3次元のクアドラチュアミラ
    ーフィルタバンク及び適応選択部(16)と、 前記適応選択による伝送フレーム当りのDC成分が密集
    された低い周波数領域を抽出し、ディジタルデータに変
    換してディジタル専用チャンネルに伝送し、残余の輝度
    高域成分はデータアンダーチャンネルに伝送するYIQ
    DCデータ伝送部(18)と、 前記適応選択による22個の第2サブブロックに対する
    位置情報をディジタルデータに変換してデータアンダー
    チャンネルに伝送するフィルタ選択データ伝送部(2
    0)と、 前記3次元のQMFバンクおよび適応選択部(16)で
    出力される12個の第1サブブロックと22個の適応選
    択された第2サブブロックに対して振幅が低い信号を基
    準値の最大の許容伝送レベルまで増幅して適応変調する
    適応変調部(22)と、 前記適応変調による輝度低域成分および色度成分に対し
    て第1ブロックの適応常数を算出してディジタル専用チ
    ャンネルに伝送する第1ブロックの適応常数伝送部(2
    4)と、 前記適応変調による輝度高域成分に対して第2ブロック
    の適応常数を算出してデータアンダーチャンネルに伝送
    する第2ブロックの適応常数伝送部(26)と、 前記適応変調部(22)で適応変調された伝送信号の低
    いレベルの信号を非線型処理して高めてやる伝送ガンマ
    処理をする伝送ガンマ処理部(28)と、オーディオ信
    号をMUSE方式によってエンコーディングするオーデ
    ィオ信号処理部(30)と、 前記エンコーディングされたオーディオ信号を前記ガン
    マ処理された映像信号と多重化するために伝送レートを
    変換する伝送レート変換部(32)と、 前記フィルタ選択データ伝送部(20)の第2サブブロ
    ックに対する位置情報と第2ブロックの適応常数伝送部
    (26)の第2ブロックの適応常数と前記伝送ガンマ処
    理された映像信号と前記伝送レート変換されたオーディ
    オ信号を入力し、アナログ信号を減らして上位ビットに
    データビットを挿入してアナログ信号成分とディジタル
    信号成分が重畳された形態であるデータアンダーチャン
    ネルに伝送するデータアンダー処理部(34)と、 前記YIQ DCデータ伝送部(18)と第1ブロック
    の適応常数伝送部(24)とデータアンダー処理部(3
    4)のアナログ専用チャンネル、データアンダーチャン
    ネルに伝送される各データを所定の伝送フォーマットに
    多重化する第1マルチプレクサ(36)と、 時間軸方向のスクランブリングをするための擬似ランダ
    ム番号データを発生する擬似ランダム番号データ発生部
    (38)と、 空間領域のスクランブリングをするための擬似ランダム
    番号行アドレスと擬似ランダム番号列アドレスを前記擬
    似ランダム番号データにより伝送フレーム当りの各々他
    の順序に発生する擬似ランダム番号アドレス発生部(4
    0)と、 所定の貯蔵領域をもっており、前記多重化されたデータ
    を貯蔵し、前記擬似ランダム番号行アドレスおよび擬似
    ランダム番号列アドレスによって出力してスクランブリ
    ングするスクランブラー(42)と、 前記スクランブリングされた信号および擬似ランダム番
    号データと所定の信号発生回路から水平同期信号と垂直
    同期信号とチャンネル劣化補正用の信号を入力して、前
    記スクランブリングされた信号の偶数番目のライン信号
    と前記水平同期信号と垂直同期信号とチャンネル劣化補
    正用の番号をIチャンネル伝送フォーマットに多重化
    し、前記水平同期信号、垂直同期信号、チャンネル劣化
    補正用の信号区間に受信側のクロック再生を容易にする
    ために“0(ゼロ)”データを挿入して前記スクランブ
    リングされた信号の奇数番目のライン信号と一緒にQチ
    ャンネル伝送フォーマットに多重化する第2マルチプレ
    クサ(44)と、 前記Iチャンネル伝送フォーマットのデータをチャンネ
    ル等化濾波する第1チャンネル等化フィルタ(46)
    と、 前記Qチャンネル伝送フォーマットのデータをチャンネ
    ル等化濾波する第2チャンネル等化フィルタ(48)
    と、 前記チャンネル等化濾波されたIチャンネルデータとQ
    チャンネルデータを搬送波としてDSB−QMして高周
    波信号に出力する出力変調部(100)とから構成した
    ことを特徴とする同時放送方式の高品位テレビジョンの
    エンコーディングシステム。
  2. 【請求項2】 前記3次元のクアドラチュアミラーフィ
    ールドバンクおよび適応選択部(16)が前記256個
    のサブブロックに対して水平×垂直の8×8単位の領域
    に適応選択したことを特徴とする請求項1記載の同時放
    送方式の高品位テレビジョンのエンコーディングシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 前記適応変調部(22)が前記第1,第
    2サブブロックに対して各々水平×垂直の5×5単位の
    領域に適応変調したことを特徴とする請求項1記載の同
    時放送方式の高品位テレビジョンのエンコーディングシ
    ステム。
  4. 【請求項4】 同時放送方式の高品位テレビジョンのエ
    ンコーディング方式において、 高品位テレビジョンのベースバンド信号を水平軸:垂直
    軸:時間軸に対して各々8:8:4に分割し、256個
    のサブブロックに作り、輝度低域成分と色度成分は12
    個のサブブロックに第1サブブロックを構成してアナロ
    グ専用のチャンネルに伝送し、入力映像の動作情報によ
    り前記256個のサブブロック中の22個のサブブロッ
    クを第2サブブロックに適応選択してディジタルの位置
    情報と一緒にデータアンダーチャンネルに伝送するサブ
    ブロック分割および適応選択過程と、 前記適応選択による伝送フレーム当たりのDC成分が密
    集された低い周波数域を抽出し、ディジタルデータに変
    換してディジタル専用のチャンネルに伝送し、残余の輝
    度高域成分はデータアンダーチャンネルに伝送するYI
    Q DCデータ伝送過程と、 前記適応選択による22個の第2サブブロックに対する
    位置情報をディジタルデータとして変換してデータアン
    ダーチャンネルに伝送するフィルタ選択データ伝送過程
    と、 前記12個の第1サブブロックと22個の適応選択され
    た第2サブブロックに対して適応変調する適応変調過程
    と、 前記適応変調による輝度低域成分および色度成分に対し
    て第1ブロックの適応常数を算出し、輝度高域成分に対
    して第2ブロックの適応常数を算出してデータアンダー
    チャンネルに伝送するブロック適応常数伝送過程と、 前記適応変調された伝送信号の低いレベルの信号を非線
    型の処理をして高めてやる伝送ガンマ処理をする伝送ガ
    ンマ処理過程と、 前記オーディオ信号をMUSE方式によってエンコーデ
    ィングし、伝送レート変換するオーディオ信号変換過程
    と、 前記第2サブブロックに対する位置情報と第2ブロック
    の適応常数と前記伝送ガンマ処理された映像信号および
    オーディオ信号のアナログ信号を減らして上位ビットに
    データビットを挿入してアナログ信号の成分とディジタ
    ル信号の成分が重畳された形態でデータアンダーチャン
    ネルに伝送するデータアンダー処理過程と、 前記YIQ DCデータ過程の伝送データと前記ブロッ
    クの適応常数の伝送過程の第1ブロックの適応常数と前
    記データアンダー処理過程の伝送データを伝送フォーマ
    ットに多重化し、前記擬似ランダム番号データと前記擬
    似ランダム番号データによる擬似ランダム番号行・列ア
    ドレスによってスクランブリングするスクランブリング
    過程と、 前記スクランブリング過程のスクランブルされた信号お
    よび擬似ランダム番号データと水平同期信号、垂直同期
    信号、チャンネル劣化補正用の信号を偶数ラインのデー
    タはIチャンネル伝送フォーマットに多重化し、奇数ラ
    インのデータはQチャンネル伝送フォーマットに多重化
    する伝送フォーマット変換過程と、 前記多重化されるI・Qチャンネルデータを各々チャン
    ネル等化濾波し、DSB−QMする出力変調過程とから
    なされることを特徴とする同時放送方式の高品位テレビ
    ジョンのエンコーディング方式。
  5. 【請求項5】 前記サブブロックの分割および適応選択
    過程の適応選択時に前記256個のサブブロックに対し
    て水平×垂直の8×8単位の領域に適応選択したことを
    特徴とする請求項4記載の同時放送方式の高品位テレビ
    ジョンのエンコーディング方式。
  6. 【請求項6】 前記適応変調過程の適応変調時に前記第
    1,第2サブブロックに対して水平×垂直の5×5の単
    位の領域に適応変調したことを特徴とする請求項4記載
    の同時放送方式の高品位テレビジョンのエンコーディン
    グ方式。
  7. 【請求項7】 前記伝送フォーマットの変換過程のQチ
    ャンネル伝送フォーマットのデータが前記水平同期信
    号、垂直同期信号、チャンネル劣化補正用の信号週間に
    受信側のクロック再生を容易にするために“0”データ
    を挿入して前記スクランブリングされた信号の奇数番目
    のライン信号と多重化されてなされることを特徴とする
    請求項4記載の同時放送方式の高品位テレビジョンのエ
    ンコーディング方式。
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