JPH0787449A - 映像信号の符号化装置 - Google Patents

映像信号の符号化装置

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JPH0787449A
JPH0787449A JP22551493A JP22551493A JPH0787449A JP H0787449 A JPH0787449 A JP H0787449A JP 22551493 A JP22551493 A JP 22551493A JP 22551493 A JP22551493 A JP 22551493A JP H0787449 A JPH0787449 A JP H0787449A
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道幸 杉野
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孝好 山口
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勝 吉田
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章由 長尾
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太 清水
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 HDTV信号を高能率符号化する装置におい
て、入力信号の有効走査線数をディジタルフィルターな
どによって、SDTV信号(NTSC信号、PAL信号
などのStanderd Television信号の略称)の有効走査線数
の2倍となるように削減したのち、水平方向のサンプル
数も適応的に削減した後に、直交変換などを利用した高
能率符号化処理を行う装置。 【効果】 記録用ブロックの大きさを変えず、その数だ
けをSDTV信号の2倍とする処理が容易にでき、SD
TV信号とHDTV信号を同一の機構系を利用して、記
録再生することが簡単に実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、HDTV信号(High D
efinition Television信号の略称)を高能率符号化する
際に、複数の画素をブロック化して処理する符号化装置
に関し、特にSDTV信号(NTSC信号、PAL信号
などのStandard Television信号の略称)との共用化を
目的とするディジタル記録及び再生装置に適した符号化
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】映像信号を高能率符号化し記録及び再生
する装置、例えばディジタルVTRは、図16に示すよ
うに構成されるものであり、その構成について図16に
基づき簡単に説明する。一般にディジタルVTRは、あ
る大きさのブロックを単位として並べ替え(ブロックシ
ャフリング101において)た後、テープに記録する情
報量を削減するために高能率符号化を行う(高能率符号
化回路102において)。次に高能率符号化したデータ
に対して誤り訂正用の符号(パリティー)を付加する
(誤り訂正符号化回路103において)。次に記録再生
用の同期信号・ID信号を付加(Sync、ID付加回
路104において)した後DC成分を抑制するような変
調を施して(変調回路105において)テープ(記録媒
体106)に記録する。
【0003】再生側では、復調した(復調回路107に
おいて)データをもとに誤り訂正を行った後、符号化し
たブロックを単位として復号する(誤り訂正復号109
において)。このとき訂正回路で訂正できなかった部分
は復号されずに、復号・修整回路110にて修整され
る。しかる後に、ブロックを記録側と逆の順序で並び替
え(ブロックデシャフリング回路111において)もと
の映像信号を再現する。以上が、高能率符号化を用いた
ディジタルVTRの基本的構成である。
【0004】このような装置を用いて、SDTV信号と
HDTV信号を同一の機構系で記録再生する方式が検討
されている。その一つの方法として、HDTV信号の情
報量はSDTV信号に比べて非常に大きいので、高能率
符号化後の符号量をSDTV信号の2倍とし、該符号化
後の信号をテープ送り速度をSDTV信号記録時の2倍
で記録することで、磁気テープに対する記録レートをほ
とんど変えずに記録する考え方が有る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、HDT
V方式は、日本、米国、欧州でそれぞれ異なる仕様であ
り、日本では、1125/60方式、米国では、105
0/60方式、欧州では、1250/50方式が有力で
ある。(なお、米国、欧州では、最終決定していない現
状である。)例えば、BTA−S002で規定される日
本方式では、有効ライン1035/フレーム、有効画素
1920/ラインであるため、水平方向8画素×垂直方
向8ラインを1つのブロックとして直交変換を行うと、
垂直方向に端数が生じるという課題がある。
【0006】また、高能率符号化後の符号量をSDTV
信号の2倍とする処理過程においては、直交変換される
ライン数がSDTV信号の2倍であることが望ましく、
フィールド周波数が60Hz(59.94Hz含む)の
場合は、SDTV信号480ラインに対し、HDTV信
号960ライン、一方、フィールド周波数が50Hzの
場合は、SDTV信号576ラインに対し、HDTV信
号1152ラインであるのが良い。その点、1050/
60方式、1250/50方式が、それぞれNTSC:
525/60方式、PAL:625/50方式の2倍の
走査線数から構成されているため、直交変換されるライ
ン数を前記した値に設定しやすいのに比べ、有効ライン
数が既に1035ラインと規定されている1125/6
0方式では、そのまま直交変換処理を行ったのでは、高
能率符号化の際の処理過程が複雑になってしまうといっ
た課題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては、11
25/60方式のHDTV信号を高能率符号化するにあ
たり、8×8のブロック化を行う前に、ディジタルフィ
ルターなどの手法で垂直方向の有効ラインを960に間
引きを行い、しかる後に、ブロック化し、直交変換など
により符号化することで、上記課題を解決するものであ
る。また、1050/60方式では、有効ラインを96
0ライン、1250/60方式では、有効ラインを11
52ラインとなるように、適当な垂直ブランキング期間
を決めることで、有効ラインをSDTVの2倍とする。
また、その他のHDTV方式についても、フィールド周
波数が60Hz(59.94Hz含む)の場合は、有効
ラインを960ライン、50Hzの場合は、1152ラ
インとなるように、間引き(場合によっては補間)した
後に、8×8のブロック化を行い、直交変換などにより
符号化することで、符号化の処理過程での複雑な処理を
不要とする。
【0008】
【作用】上記構成においては、ディジタルフィルターな
どを用いた間引き処理により、HDTV信号の有効ライ
ン数をSDTV信号の有効ライン数の2倍とし、しかる
後に、水平方向8画素×垂直方向8ラインのブロック化
を行い、直交変換などにより符号化するために、HDT
V信号の符号化後の情報量をSDTV信号の時の2倍に
する処理過程が容易となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1乃至図
15を参照しながら説明する。図1は、本発明における
映像信号の符号化装置の一例である。同図において、1
は間引き手段、2はブロック化手段、3は直交変換手
段、4は符号量制御手段である。以上のように構成され
た本発明の一実施例の映像信号の符号化装置の動作につ
いて、以下に説明する。間引き手段1では、入力された
ディジタル映像信号から、有効画素および有効ラインを
入力信号に応じた間引きを行う(詳細は後述する)。次
ぎに、該間引かれた信号をブロック化手段2で8画素×
8ラインのブロック化を行う。直交変換手段3では、よ
く知られているDCT(Discreate Cosi
gn Transform)などで前記ブロックを単位
として直交変換を行う。符号量制御手段4では、直交変
換された係数データを、画像を表すための重要度に応じ
て量子化し、さらにハフマン符号化などの可変長符号化
を行って、情報量の削減を行うとともに、発生する符号
量を1個又は複数のブロック毎に一定となるように制御
し記録用ブロックを構成し、かつ、フレーム全体で発生
する総符号量が、SDTV信号の符号化後の符号量の2
倍となるように制御する。このようにして、構成された
記録用ブロックに図示しない誤り訂正符号化、変調など
の記録用信号処理を施して、磁気テープに記録する。
【0010】以下、入力HDTV信号が1125/60
方式である場合を例に、具体的に説明する。図2は、1
125/60方式の入力信号を表す模式図である。同図
に示すように、1フレームの有効エリアは、輝度信号
(Y)1920画素×1035ライン、色差信号(U,
V)960画素×1035ラインからなる。
【0011】図1に示す間引き手段1では、よく知られ
ているディジタルフィルターなどを用いて、画素および
ラインの間引きを行い、さらに色差信号については、い
わゆる線順次化を行って、図3に示す信号を得る。この
ようにして間引かれた信号の有効エリアは、図3に示す
ように、輝度信号1440画素×960ライン、色差信
号720画素×480ラインから構成される。
【0012】前記有効エリアは、図4に示すNTSC信
号の4:1:1コンポーネント信号の有効エリア、輝度
信号720画素×480ライン、色差信号180画素×
480ラインのちょうど4倍の画素数から構成されるこ
とになる。
【0013】なお、本発明の目的は、このように有効画
素または有効ラインを間引き、ブロック化手段2以下の
処理に適した構成とすることであるから、ディジタルフ
ィルターの特性や線順次化の手法およびそれらの構成お
よび順序については、特に限定するものではない。ま
た、ラインを間引く方法として、画面上下の有効ライン
を適宜組み合わせて、例えば上側35本、下側40本と
いうように、合計75本を削除して、960ラインとす
ることも可能であるが、本来の情報が著しく失われるた
め、あまり好ましくない。
【0014】このようにして間引かれた信号を、ブロッ
ク化手段2で8画素×8ラインのDCTブロック化を行
う。このように生成されたDCTブロック数もNTSC
信号のDCTブロック数の4倍となる(図5参照)。
【0015】直交変換手段3では、該DCTブロックを
単位として、DCTによる直交変換を行う。符号量制御
手段4では、直交変換された係数データを、画像を復元
するための重要度に応じて、量子化テーブルを切り替え
るなどして、適応的に量子化し、さらにハフマン符号化
などの可変長符号化を行って、情報量の削減を行う。こ
のとき、発生する符号量を1個又は複数のDCTブロッ
ク毎に一定となるように制御するわけであるが、図1に
示すようなコンポーネント信号においては、画素の再現
に輝度信号、色差信号の両方が必要であるから、画面上
で対応する輝度信号、色差信号のDCTブロックを1つ
の単位として(以下、マクロブロックと称す)、1個ま
たは複数のマクロブロック毎に発生する符号量が一定と
なるように制御するとともに、フレーム全体で発生する
総符号量が、NTSC信号の符号化後の符号量の2倍と
なるように制御する。
【0016】図5に示すDCTブロックの構成では、輝
度信号4個、色差信号各1個の合計6個のDCTブロッ
クが、画面上のあるエリアに対応する画素をカバーして
いるので、前記6個のDCTブロックから、図6に示す
マクロブロックを構成する。同図から、1フレーム全体
のマクロブロック数は、90×60、すなわち、540
0個となり、1350個のマクロブロックから構成され
るNTSC信号の4倍となる。
【0017】ここで、このように情報量削減した符号か
ら記録用ブロックを構成する方法について説明する。こ
こでは、NTSC信号の符号量制御において、1つのマ
クロブロックのデータを1つの記録用ブロックに格納し
ている場合について、説明を加える。なお、これはマク
ロブロックの数と記録用ブロックの数の比率の問題であ
るから、例えば、5つのマクロブロックのデータを5つ
の記録用ブロックに収まるようにしても同じである。
【0018】NTSC信号で、このように1対1の比率
で、記録用ブロックを構成すると1フレームあたりの記
録用ブロック数は1350個となる。
【0019】NTSC信号とHDTV信号を同一の機構
系で記録再生する方法として、テープ送り速度をNTS
C信号記録時の2倍で記録することで、磁気テープに対
する記録レートをほとんど変えずに記録する方法があ
る。そのために、記録用ブロックの大きさを変えずに、
記録用ブロックの数を2倍にすると、誤り訂正符号化以
下の処理が容易にできる。前述したように、HDTV信
号は5400個のマクロブロックから構成されるので、
図7に示すように2つのマクロブロックのデータで1つ
の記録用ブロックを構成すれば、1フレームあたりの記
録用ブロックの数は2700個となり前記条件を満たす
ことができる。
【0020】また、上記の方法では、フレーム内の相関
のみを利用した高能率符号化方式であるために、NTS
C信号に比べ圧縮率が単純に2倍となるため、画質的に
不充分という場合もある。その場合には、フレーム内の
相関に加え、フレーム間の相関を利用した符号化を行う
必要がある。例えば、2フレームを単位として、符号化
を行う場合、本出願人が出願済みの特願平5−191289号
に記載のように、画面の同一位置にあるマクロブロック
の、フレーム内相関を利用して符号化したデータとフレ
ーム間相関を利用して符号化したデータを同一の記録用
ブロックに格納する方法がある。このとき、図8に示す
ように、ペアとなるマクロブロックの符号化データを1
つの記録用ブロックに割り当てると、2フレーム全体で
の記録用ブロックの数は5400個、すなわち、1フレ
ームあたりの記録用ブロックの数は2700個となり、
上記条件を満たすことができる。
【0021】このように、ブロック化以前に、適当な間
引き手段によって、有効画素、有効ラインを間引くこと
によって、高能率符号化手段にかかわらず、NTSC信
号に対し、記録用ブロックの大きさを変えずに、1フレ
ームあたりの記録用ブロックの数だけ2倍にすることが
できるので、誤り訂正符号化、変調などの記録用処理を
NTSC信号用処理の並列処理によって、容易に実現で
きる。
【0022】以上が本発明の概要である。次に、本発明
の種々の変形例について説明する。第2の実施例は、水
平方向のサンプル数に関するものである。第1の実施例
では、輝度信号1440画素×960ライン、色差信号
720画素×480ラインに間引いた場合について説明
してきたが、DCTを利用した符号化によるブロック歪
みなどの影響を低減するためや回路規模を考慮して、画
素の間引き量を多くする方法があり、図9に示すよう
に、輝度信号1080画素×960ライン、色差信号3
60画素×480ラインに間引いた場合について説明す
る。
【0023】このように、間引かれた信号からDCTブ
ロックを構成すると、1フレームあたりのDCTブロッ
ク数は、NTSC信号の3分の8倍となる(図10)。
これから、第1の実施例で述べたのと同様に、マクロブ
ロックの構成を考えると、輝度信号6個、色差信号各1
個の合計8個のDCTブロックが、画面上のあるエリア
に対応する画素をカバーしているので、前記8個のDC
Tブロックから、図11に示す構成となる。同図から、
1フレーム全体のマクロブロック数は、45×60、す
なわち、2700個となり、NTSC信号の2倍とな
る。
【0024】したがって、フレーム内の相関のみを利用
して高能率符号化する場合には、1つのマクロブロック
のデータを1つの記録用ブロックに格納すれば、1フレ
ームあたりの記録用ブロックの数は2700個となり、
NTSC信号の2倍とすることができる。一方、フレー
ム内の相関とフレーム間の相関を利用して符号化する場
合には、図12に示すように、ペアとなるマクロブロッ
クの符号化データを2つの記録用ブロックに割り当てる
と、2フレーム全体での記録用ブロックの数は5400
個、すなわち、1フレームあたりの記録用ブロックの数
は2700個となり、上記条件を満たすことができる。
以上のように、水平方向のサンプル数をマクロブロック
の構成を考慮して、適当に設定しても、本発明は適用で
きる。
【0025】第3の実施例は、種々の入力信号に関する
ものである。従来の技術で述べたように、HDTV方式
には、1125/60方式(日本)の他に、1050/
60方式(米国)、1250/60方式(欧州)などが
ある。1050/60方式では、まず、有効ラインを9
60ラインとなるように、適当な垂直ブランキング期間
を決め、さらに、色差信号については、線順次化するこ
とで、480ラインとする。一方、有効画素について
は、前述したように、ディジタルフィルターによって間
引きを行い、図13に示すように、輝度信号1440画
素ライン×960ライン、色差信号720画素×480
ライン、あるいは、輝度信号1080画素×960ライ
ン、色差信号360画素×480ラインとし、それぞれ
第1、第2の実施例と同様の符号化を行えば良い。
【0026】また、1250/60方式では、同様に、
有効ラインを1152ラインとなるように、適当な垂直
ブランキング期間を決め、色差信号については、線順次
化することで、576ラインとする。一方、有効画素に
ついては、前述したように、ディジタルフィルターによ
って間引きを行い、図14に示すように、輝度信号14
40画素ライン×1152ライン、色差信号720画素
×576ライン、あるいは、輝度信号1080画素×1
152ライン、色差信号360画素×576ラインとす
れば、図15に示すPAL信号の4:2:0コンポーネ
ント信号の有効エリア、輝度信号720画素×576ラ
イン、色差信号360画素×288ラインに対して、第
1、第2の実施例で述べた1125/60方式とNTS
C信号の関係と同様の関係が成立するので、それぞれ第
1、第2の実施例と同様の符号化を行えば良い。
【0027】以上のように、種々の入力HDTV信号に
対しても、フィールド周波数が60Hz(59.94H
z含む)の場合は、有効ラインを960ライン、50H
zの場合は、1152ラインとなるように、間引き(場
合によっては補間)するという原則に立ち、水平方向の
サンプル数をマクロブロックの構成を考慮して、適当に
設定すれば、本発明は適用できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1、請
求項2および請求項6に記載の装置では、1125/6
0方式のHDTV信号の有効ライン1135本から、デ
ィジタルフィルターなどを利用して間引きを行い、SD
TV信号の有効ライン数の2倍(960本)とし、さら
に、マクロブロックの構成を考慮しながら、有効画素の
間引きを行い、1フレームあたりのマクロブロック数が
簡単な整数比としているため、高能率符号化後に記録用
ブロックに格納する割合が簡単な整数比とすることがで
き、後段の誤り訂正符号化、変調などの記録用処理をS
DTV信号用処理の並列処理によって、記録レートを変
えずに容易に磁気テープに記録できる。
【0029】また、請求項3または請求項4または請求
項5に記載の装置では、第3の実施例に示したように、
種々の入力HDTV信号に対して、同様の間引きを行っ
て処理することが可能であり、しかも同じNTSC信号
がSDTV信号である、1125/60方式(日本)と
1050/60方式(米国)で、最初の間引き手段を除
くブロック化手段以降の処理を全く同一のものとするこ
ともできる。
【0030】請求項7に記載の装置では、ディジタルフ
ィルターを用いて、ラインの間引きを行うために、垂直
解像度は劣化するものの、本来の有効ラインの情報を著
しく欠如させることなく、記録できる。
【0031】請求項8に記載の装置では、画面上下のラ
インを適宜組み合わせて削除し、ラインの間引きを行う
ために、1050/60方式、1250/50方式な
ど、本来の有効ラインとほとんど同一である信号にとっ
ては、情報を著しく失うことなく、非常に簡単に間引く
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の映像信号の符号化装置の一実施例を示
すブロック図である。
【図2】1125/60方式(日本)のHDTV信号を
表す模式図である。
【図3】第1の実施例の間引き後のHDTV信号を表す
模式図である。
【図4】NTSC信号の4:1:1コンポーネント信号
の有効エリアを表す模式図である。
【図5】図3の信号から生成したDCTブロックを表す
模式図である。
【図6】図6のDCTブロックから構成したマクロブロ
ックを表す模式図である。
【図7】第1の実施例におけるフレーム内の相関のみを
用いた符号化データが格納された記録用ブロックの一例
の構成図である。
【図8】第1の実施例におけるフレーム内の相関および
フレーム間の相関を用いた符号化データが格納された記
録用ブロックの一例の構成図である。
【図9】第2の実施例の間引き後のHDTV信号を表す
模式図である。
【図10】図9の信号から生成したDCTブロックを表
す模式図である。
【図11】図10のDCTブロックから構成したマクロ
ブロックを表す模式図である。
【図12】第2の実施例における符号化データが格納さ
れた記録用ブロックの一例の構成図である。
【図13】第3の実施例における1050/60方式の
HDTV信号の間引き後の信号を表す模式図である。
【図14】第3の実施例における1250/50方式の
HDTV信号の間引き後の信号を表す模式図である。
【図15】PAL信号の4:2:0コンポーネント信号
の有効エリアを表す模式図である。
【図16】高能率符号化を用いたディジタルVTRのブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 間引き手段 2 ブロック化手段 3 直交変換手段 4 符号量制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 勝 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 長尾 章由 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 清水 太 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 HDTV信号を情報量削減のために符号
    化する装置であって、原信号から一定の規則に従って画
    素あるいはラインの間引きを行う間引き手段と、水平方
    向、垂直方向それぞれ8画素×8ラインを1つのブロッ
    クとするブロック化手段と、該ブロックを単位として直
    交変換などの符号化処理を行う高能率符号化手段とを備
    え、前記間引き手段において、間引き後の有効画素数お
    よび有効ライン数が8の倍数となるように間引くことを
    特徴とする映像信号の符号化装置。
  2. 【請求項2】 HDTV信号が1125/60方式であ
    る場合に、前記請求項1に記載の間引き手段において、
    間引き後の有効ライン数を960とすることを特徴とす
    る映像信号の符号化装置。
  3. 【請求項3】 HDTV信号が1050/60方式であ
    る場合に、前記請求項1に記載の間引き手段において、
    間引き後の有効ライン数を960とすることを特徴とす
    る映像信号の符号化装置。
  4. 【請求項4】 HDTV信号が1250/50方式であ
    る場合に、前記請求項1に記載の間引き手段において、
    間引き後の有効ライン数を1152とすることを特徴と
    する映像信号の符号化装置。
  5. 【請求項5】 HDTV信号が請求項2ないし4に記載
    以外の方式であって、フィールド周波数が60Hz(5
    9.94Hz含む)である場合には、前記請求項1に記
    載の間引き手段において、間引き後の有効ライン数を9
    60、フィールド周波数が50Hzである場合には、間
    引き後の有効ラインを1152とすることを特徴とする
    映像信号の符号化装置。
  6. 【請求項6】 HDTV信号が輝度信号及び色差信号か
    らなるコンポーネント信号である場合に、前記請求項1
    に記載の間引き手段において、色差信号については、さ
    らに線順次化を行うことにより、間引き後の色差信号の
    有効ラインを輝度信号の有効ラインの2分の1、すなわ
    ち、1125/60方式、1050/60方式およびそ
    の他のフィールド周波数が60Hz(59.94Hz含
    む)のHDTV方式では、輝度信号の有効ラインを96
    0、色差信号の有効ラインを480、また、1250/
    50方式およびその他のフィールド周波数が50Hzの
    HDTV方式では、輝度信号の有効ラインを1152、
    色差信号の有効ラインを576とすることを特徴とする
    ことを特徴とする映像信号の符号化装置。
  7. 【請求項7】 前記請求項1に記載の間引き手段におい
    て、走査線を間引くために、ディジタルフィルタを用い
    ることを特徴とする映像信号の符号化装置。
  8. 【請求項8】 前記請求項1に記載の間引き手段におい
    て、走査線を間引くために、画面上下のラインを適宜組
    み合わせて削除することを特徴とする映像信号の符号化
    装置。
JP22551493A 1993-09-10 1993-09-10 映像信号記録装置 Expired - Lifetime JP3407943B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001094988A (ja) * 1999-09-27 2001-04-06 Victor Co Of Japan Ltd 映像分割伝送方法

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