JPH0795724B2 - 帯域圧縮復元方式とその帯域圧縮および復元装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、テレビジョン信号などの帯域圧縮復元方式
とそのための装置に係り、特にレベル方向の帯域圧縮お
よび復元回路にビット合成、分離の機能を付加したアナ
ログ伝送での帯域圧縮復元方式とそのための装置に関す
るものである。

（発明の概要） この発明は、テレビジョン信号、音声信号などの送受
信、記録再生に関わるもので、送信側、記録時には時間
的に継続する一連の信号標本点をレベル方向に帯域圧縮
してビット単位の合成を行なって伝送し、受信側、再生
時にはビット単位の分離、レベル方向の復元をおこなう
ことでもとの信号を復元し、もってアナログ伝送路にお
ける帯域圧縮を実現する帯域圧縮復元方式とそのための
装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、アナログ伝送路を用いた信号伝送における帯域圧
縮復元方式にはドットインターレースなどの方法が用い
られてきた。ドットインターレースの例を第7,8図に示
す。第７図はテレビジョン信号の伝送において全画素を
伝送するのではなく、○印の画素のみを伝送して、受信
側で×印を補間するフィールド間オフセットサンプリン
グと言われるものである。全画素伝送にくらべ伝送帯域
は1/2となるが、画像の斜め方向の空間周波数が伝送出
来ない欠点があった。また、第８図は、テレビジョン信
号伝送の２フレーム期間で全画素を伝送するドットイン
ターレースの例である。これも全画素伝送に比べ伝送帯
域は1/2となるが、静止画は受信側で完全に復元される
が、動画については水平方向は1/2の帯域となる欠点が
あった。

（発明が解決しようとする問題点） 従来用いられてきたアナログ伝送における帯域圧縮復元
方式は、伝送すべき信号帯域の斜め方向の空間周波数帯
の除去、あるいは動画像の空間解像度の劣化などを前提
としたものであり、高品質の信号伝送には不十分なもの
であった。

従って本発明の目的は、従来の欠点を除去しディジタル
伝送で使用されている高能率帯域圧縮技術と、サンプル
値伝送方式を組合せることにより、高品質のアナログ伝
送の帯域圧縮復元方式とそのための装置を提供せんとす
るものである。

この目的を達成するため、本発明帯域圧縮復元方式は、
テレビジョンまたは音声信号を帯域圧縮して伝送するに
あたり、Ｎを正の整数とした時、符号化部により伝送す
べき信号の標本点におけるレベルを表わすビット分解数
を圧縮し、ビット合成回路によりＮ個の標本点に対する
ビット合成を行なった後、伝送路を介して伝送し、伝送
されてきた信号をビット分離回路と復号化部によりもと
の信号に復元することを特徴とするものである。

また本発明帯域圧縮装置は、Ｎを正の整数とした時、圧
縮すべきテレビジョンまたは音声信号の標本点における
レベルを表わすビット分解数を圧縮する符号化部と、Ｎ
個の前記標本点に対するビット合成を行なうビット合成
回路とを備えたことを特徴とするものである。

さらにまた本発明復元装置は、Ｎを正の整数とした時、
帯域圧縮装置側で標本点におけるレベルを表わすビット
分解数が圧縮され、Ｎ個の前記標本点に対するビット合
成がなされて帯域圧縮されたテレビジョンまたは音声信
号を、もとの信号に復元するビット分離回路と復号化部
とを備えたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説明
する。

本発明による帯域圧縮復元方式の系統ブロック線図を第
１図に示す。映像あるいは音声信号はまず符号化部１に
入力され、レベル方向の帯域圧縮を行なった後、ビット
合成回路２におくられる。この出力をサンプル値アナロ
グ伝送し、受信側ではビット分離回路３により信号分離
されたデータを送信側の符号化部１に対応する復号化部
４で原信号に復元する。

符号化部１は従来ディジタル伝送における帯域圧縮方式
で用いられてきた、予測符号化方式（DPCM）、直交変換
符号化方式などのレベル方向の帯域圧縮技術の符号化部
である。第３図示の構成図はDPCMの最も簡単な符号化部
（ａ）、復号化部（ｂ）の１例である。第４図示の特性
図は非線形量子化器の特性例であるが、入力に対し出力
のレベル数が減少しており、これにより符号化器の入力
ビット数を一画素当たり例えば８ビットとしたとき４〜
５ビットに減少することが出来、レベル方向の処理によ
り帯域圧縮が可能となる。符号化部は微分特性となるの
で、復号化部はその逆特性となる積分特性とすることに
より、復号化部出力では原信号が復元される。

ビット合成回路２は、符号化部１でレベル方向の処理を
された画素を数画素１組として、新たに１画素生成する
回路である。第２図は入力２画素を１画素とする、本発
明に係るビット合成の実施例を説明するための図であ
る。ビット合成回路の特性を次のように表わす。

c_n＝a_nb_n （１） a_n:ビット合成回路入力信号の奇数列 b_n:ビット合成回路入力信号の偶数列 c_n:ビット合成回路出力信号 ここで、はビット合成を表わす演算子である。ビット
合成と受信側のビット分離は一対の関係にあり、ビット
分離でc_nよりa_nおよびb_nの分離が可能となるビット合成
を行なわなければならない。すなわち、与えられたc_nに
より一義的にa_nおよびb_nが求まるものでなければならな
い。その方法として以下３つの実施例を挙げる。

第１の実施例として、 ▲ａ^m _n▼〜▲ａ¹ _n▼:a_nの各ビット ▲ａ^m _n▼がMSB（最上位ビット） ▲ｂ^m _n▼〜▲ｂ¹ _n▼:b_nの各ビット ▲ｂ^m _n▼がMSB（最上位ビット） ▲ｃ^2m _n▼〜▲ｃ¹ _n▼:c_nの各ビット ▲ｃ^2m _n▼がMSB（最上位ビット） としたとき、 とする。ここで式（１），（２）において各a,b,cの下
付きのサフイックスは時間方向順次、上付きのサフイッ
クスはレベル方向順次を示すものである。

これをより具体的に示すと以下のようになる。すなわち
入力信号a_n,b_nを４ビット、例えば〔1010〕および〔111
0〕とする時、ビット合成後の信号c_nは〔11011100〕と
なる。ここで式（２）に対応する式（２）′を求める
と、ｍ＝４とおいて、 となる。

かくてレベル圧縮（圧縮前はそれぞれ８ビットの信号）
された入力信号a_n,b_nが４ビットの場合は出力信号c_nは
８ビットとなり、１つのc_nに対しa_n,b_nは一義的に定ま
りビット合成、ビット分離が矛盾なく実施される。一方
第２図に示されるように標本化周期は入力信号a_n,b_nで
はT₁であったものが出力信号c_nではT₂となり、 T₂＝２×T₁ （３） とすると、伝送がアナログ信号であることを考慮する
と、必要とされる伝送帯域はサンプリング周波数に比例
するから、本発明の実施例ではレベル圧縮される前の信
号の伝送帯域の1/2に帯域が圧縮される。

次に与えられるc_nに対してa_n,b_nが一義的に定まる本発
明方法に係る第２および第３の実施例の操作を端的に示
すROMマップ図を第5,6図に示す。ここで横軸はa_n、縦軸
はb_nの数値を10進数で示し、２次元座標内のカッコ内の
数値はc_nの値を10進数で示すものである。２次元座標の
対応関係が決まれば、ビット合成、分離による信号の変
換は確定し、c_nの値よりa_n,b_n値が求まる。例えば第５
図において、ビット合成ではa_n＝２（横軸）、b_n＝０
（縦軸）とするときはc_n＝４（カッコ内数値）となり、
一方、ビット分離ではc_n＝４を受信するときはa_n＝２、
b_n＝０が一義的に求まり源信号を復元することができ
る。

ここで、以上３例とも、伝送路では混入する雑音の影響
が下位ビットから上位ビットにおよぼすような変換処理
となっている。ビット合成回路の出力信号c_nはサンプル
値伝送となるので、第９図に示すようなコサインロール
オフ形の低域フィルタにより帯域制限され、アナログ信
号として伝送路に出力される。ここで、f_b（＝1/2T₂）
がほぼ伝送路帯域となる。

受信側では、前述したビット合成、分離の約束に従って
c_nよりa_nおよびb_nを再生し、復号化部４に送られる。復
号化部４は、符号化部１に対応するものであり、DPCMの
例では第３図（ｂ）に示す回路などが用いられ、その出
力に原信号が復元される。

信号の流れを、入力信号の量子化ビット数８、標本化周
波数1/T₁の例で説明する。符号化部でレベル方向の処理
により量子化ビット数４、標本化周波数1/T₁となり、ビ
ット合成回路の出力では、量子化ビット数８、標本化周
波数1/T₂（T₂＝２×T₁）となる。従って、帯域圧縮率は
２となり、伝送路信号は帯域幅が約f_b（＝1/2T₂）のア
ナログ信号となる。受信側は、送信側の逆処理の過程と
なる。

以上、符号化部１、復号化部４はDPCMの場合について説
明したが、直交変換法その他レベル方向の信号処理を行
なうものであれば、どのような方法でもよい。

また本発明方式は、テレビジョン信号のみならず音声信
号の帯域圧縮伝送にも適用できることは勿論、信号の伝
送のみならず信号の記録、再生方式にも適用できること
は当業者に自明であろう。

（発明の効果） 以上述べてきたように、従来、ドットインターレースな
どによるアナログ伝送路での帯域圧縮復元方式では、２
次元空間周波数の斜め方向の成分を削除するか、動画像
の解像度を落すことにより帯域圧縮を行なってきた。所
が本発明方式を使用すれば、DPCM、直交交換などのレベ
ル方向の信号処理による帯域圧縮方式に、ビット合成、
分離回路を付加することにより、これをアナログ伝送路
における帯域圧縮復元方式に拡張し、原信号の劣化がほ
とんどないアナログ伝送による帯域圧縮復元方式を可能
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアナログ伝送路での本発明に関わる帯域圧縮復
元方式の実施例略構成図を示し、 第２図はビット合成の組合わせ例を示し、 第３図（ａ），（ｂ）はDPCMの符号化、復合化の略構成
例を示し、 第４図はDPCMで用いられる非線形量子化器の特性例を示
し、 第５図および第６図はビット合成、分離の２つの方法を
説明するための２つのROMマップをそれぞれ示し、 第７図および第８図は従来例の２種のドットインターレ
ースの例をそれぞれ示し、 第９図はサンプル値伝送を行なう場合のコサインロール
オフ特性による帯域制限フィルタの特性例を示す。 １……符号化部、２……ビット合成回路 ３……ビット分離回路、４……復号化部 ５……減算器、６……非線形量子化器 ７……加算器、８……単位遅延回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西澤 台次 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 二宮 佑一 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テレビジョンまたは音声信号を帯域圧縮し
   て伝送するにあたり、Ｎを正の整数とした時、符号化部
   により伝送すべき信号の標本点におけるレベルを表わす
   ビット分解数を圧縮し、ビット合成回路によりＮ個の標
   本点に対するビット合成を行なった後、伝送路を介して
   伝送し、伝送されてきた信号をビット分離回路と復号化
   部によりもとの信号に復元することを特徴とする帯域圧
   縮復元方式。
2. 【請求項２】前記伝送路が記録再生系であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の帯域圧縮復元方
   式。
3. 【請求項３】Ｎを正の整数とした時、圧縮すべきテレビ
   ジョンまたは音声信号の標本点におけるレベルを表わす
   ビット分解数を圧縮する符号化部と、Ｎ個の前記標本点
   に対するビット合成を行なうビット合成回路とを備えた
   ことを特徴とする帯域圧縮装置。
4. 【請求項４】Ｎを正の整数とした時、帯域圧縮装置側で
   標本点におけるレベルを表わすビット分解数が圧縮さ
   れ、Ｎ個の前記標本点に対するビット合成がなされて帯
   域圧縮されたテレビジョンまたは音声信号を、もとの信
   号に復元するビット分離回路と復号化部とを備えたこと
   を特徴とする復元装置。