JPH0832961A - 映像信号圧縮装置及び映像信号伸長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】第２世代ＥＤＴＶ方式の映像信号を圧縮した場
合でも、再生画像の画質を向上させる。 【構成】入力映像信号は判別回路22に与えて方式を判別
する。判別回路22からの判別信号によってスイッチ23，
28を切換え、現行ＮＴＳＣ方式の映像信号については現
行方式映像信号用圧縮回路24又は現行方式映像信号用伸
長回路25に与える。また、第２世代ＥＤＴＶ方式の映像
信号はワイド方式映像信号用圧縮回路26又はワイド方式
映像信号用伸長回路27に与える。方式毎に異なる圧縮回
路及び伸長回路を用いており、方式に応じた最適な圧縮
が可能である。第２世代ＥＤＴＶ方式の映像信号の水平
及び垂直補強信号は高域に重み付けして量子化すること
により、十分なパワーの伝送を可能にする。これによ
り、再生画像の画質を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【産業上の利用分野】本発明は、第２世代ＥＤＴＶ放送
の記録及び再生に好適の映像信号圧縮装置及び映像信号
伸長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高画質化及び高音質化を目標とし
た第２世代ＥＤＴＶ（Extended Definition TV ）放送
が検討されている。第２世代ＥＤＴＶ放送は、現行放送
との両立性を有すると共に、画面のアスペクト比を１
６：９の横長にすることにより臨場感あふれる番組の視
聴を可能にしている。第２世代ＥＤＴＶ信号（ワイドア
スペクトテレビジョン信号）の有効走査線は、アスペク
ト比が４：３の現行ＮＴＳＣ信号の垂直方向中央の１
６：９の部分に対応している。従って、例えば、アスペ
クト比が４：３の現行放送用のテレビジョン受像機によ
って第２世代ＥＤＴＶ放送を映出すると、画面上下に無
画部を有し中央に主画部を有するレターボックス表示が
行われることになる。

【０００３】図１４はこのようなレターボックス形式の
映像信号を現行のＮＴＳＣ方式のテレビジョン受像機で
受信した場合の画面表示を示している。

【０００４】ＮＴＳＣ方式のテレビジョン受像機の表示
画面１のアスペクト比は４：３である。表示画面１の垂
直方向中央のアスペクト比が１６：９の部分には、フィ
ールド当たりの走査線数が１８０本の主画部２が映出さ
れ、表示画面１の上下の走査線数３０本ずつの部分には
所定の黒レベルの無画部３（網線部）が映出される。主
画部２のアスペクト比は１６：９であるので、映出され
た有効画像の真円率は１となる。

【０００５】また、この画像をアスペクト比が１６：９
の表示画面に映出させると、図１４（ｂ）に示すよう
に、画面全域に真円率１で表示が行われる。

【０００６】第２世代ＥＤＴＶは、アスペクト比が４：
３の現行ＮＴＳＣ信号の中央の１６：９の部分のみを有
効走査線としているので、現行ＮＴＳＣ信号の有効走査
線数が４８０本であるのに対し、伝送する第２世代ＥＤ
ＴＶ信号の有効走査線数は３６０本となる。第２世代Ｅ
ＤＴＶ方式に対応したテレビジョン受像機においては、
デコード時にこの３６０本の有効走査線を３→４走査変
換して４８０本に戻す。単に走査線変換しただけでは、
第２世代ＥＤＴＶ信号は現行ＮＴＳＣ信号よりも垂直解
像度が劣化してしまうので、送信時に垂直解像度を改善
するための垂直補強信号を多重化して伝送することが決
定している。

【０００７】第２世代ＥＤＴＶ方式では、送信側におい
て、４８０本／画面高の順次走査信号を飛越し走査信号
に変換して伝送する。この場合には、レターボックス形
式にするため、即ち、有効走査線数を３６０本にするた
めに、４８０本／画面高の輝度信号を垂直低域フィルタ
によって３６０本／画面高の信号に帯域制限する。更
に、飛越し走査信号に変換するために、輝度信号を垂直
低域フィルタによって１８０本／画面高の信号に帯域制
限する。これらの帯域制限によって、走査線変換時の折
り返し歪の発生を防止する。この１８０本／画面高の輝
度信号の水平方向低域の４．２ＭＨz 以下の成分ＹL を
主画部信号として伝送する。また、順次走査から飛越し
走査への変換時に帯域制限されて失われた１８０乃至３
６０本／画面高のテンポラル垂直高域成分（ＶＴ信号）
を垂直補強信号として伝送する。

【０００８】これらの主画部信号とＶＴ信号とはＳＳＫ
Ｆ（Symmetric Short Kernel Filter ）によって分離す
る。ＳＳＫＦとしては、３タップ又は５タップのフィル
タが用いられる。また、垂直補強信号としてレターボッ
クス形式への変換時に帯域制限されて失われた３６０乃
至４８０本／画面高の輝度信号垂直高域成分（ＶＨ信
号）も伝送する。これらの成分ＶＨ，ＶＴは画像の動き
に応じて加算して、水平方向（時間方向）に１／３に圧
縮する。この場合には、ＶＴ信号とＶＨ信号とを受信側
で分離可能とするために、ＶＨ信号をライン反転させる
ことにより時間軸方向に１５Ｈｚだけシフトさせた後Ｖ
Ｔ信号と加算する。次に、加算した信号を色副搬送波を
用いて変調し、ナイキストフィルタを用いて帯域制限し
て、画面上下の無画部に多重する。なお、無画部の垂直
補強信号が画面上で目立つことを防止するために、主画
部信号からＶＴ信号と相関を有する成分を生成し、この
成分をＶＴ信号から減算した後に、ＶＨ信号と加算する
ようになっている。

【０００９】また、１８０本／画面高の輝度信号の水平
方向高域の４．２乃至６ＭＨz の帯域の成分ＹH は水平
補強信号ＨＨ′として主画部信号に多重するようになっ
ている。この場合には、水平高域成分ＹH を周波数が１
６／７ｆsc（ｆscは色副搬送波周波数）の搬送波を用い
て搬送波抑圧振幅変調し、更に周波数シフトして主画部
信号に周波数多重している。

【００１０】図１５はこれらの水平及び垂直補強信号の
多重状態を説明するための説明図である。図１５は垂直
方向が奇数フィールド及び偶数フィールドの走査線を示
し、水平方向が画面水平方向の画素を示している。

【００１１】１画面は水平９１０画素×垂直５２５ライ
ンによって構成している。垂直５２５ラインのうち有効
走査線数は４８０本であり、フィールド当たり２４０本
である。各フィールドの有効走査線数２４０本のうち中
央の１８０本の主画部には水平補強信号のＨＨ′信号を
多重する。また、各フィールドの走査線数３０本の上部
無画部及び走査線数３０本の下部無画部には垂直補強信
号のＶＴ及びＶＨ信号を多重する。ＶＴ及びＶＨ信号は
１／３に時間圧縮しており、１ラインに多重されたＶＴ
及びＶＨ信号によって３ライン分の主画部の解像度が改
善される。即ち、例えば、各フィールドの上部無画部の
第１ラインの画面左側１／３の期間に多重されたＶＴ及
びＶＨ信号は主画部の第１ラインに対応し、中央の１／
３の期間に多重されたＶＴ及びＶＨ信号は主画部の第２
ラインに対応し、右側の１／３の期間に多重されたＶＴ
及びＶＨ信号は主画部の第３ラインに対応する。

【００１２】なお、第２世代ＥＤＴＶ放送においては、
ＹＣ分離性能を向上させるために、送信側において３次
元プリコーディングを行うようになっている。なお、こ
れらの技術については、特公平４−２０８７８３号公報
にて開示されている。

【００１３】ところで、この第２世代ＥＤＴＶ放送信号
を民生用ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）において記録
又は再生することが考えられる。この場合にディジタル
ＶＴＲを採用すると、第２世代ＥＤＴＶ放送信号を圧縮
して記録する必要が生じる。

【００１４】図１６は従来の映像信号圧縮装置及び映像
信号伸長装置が組込まれたディジタルＶＴＲを示すブロ
ック図である。

【００１５】民生用ＶＴＲは高密度記録及び高能率符号
化によって高画質で長時間記録を可能にしている。アナ
ログの入力映像信号は映像処理回路４に与える。映像処
理回路４は、入力映像信号をディジタル信号に変換して
フレーム化する。これにより、１フレームを例えば７２
０画素×４８０ラインの有効画素で構成する。映像処理
回路４からの映像信号は輝度信号成分と色差信号成分と
に分離して処理する。なお、図１６では説明を簡略化す
るために、輝度信号成分のみについて示してある。

【００１６】映像処理回路４はフレーム化した映像信号
を例えば８画素×８ラインのブロック（ＤＣＴブロッ
ク）にブロック化してシャフリング回路５に与える。シ
ャフリング回路５は入力されたデータをシャフリングし
てＤＣＴ回路６に与える。図１７はブロック化を示す説
明図であり、図１７（ａ）は輝度ブロックを示し、図１
７（ｂ）は色差ブロックを示している。輝度信号の有効
画素数が７２０画素×４８０ラインであるので、１フレ
ームは、図１７（ａ）に示すように、９０×６０の輝度
ブロックに分けられる。一方、色差信号と輝度信号との
サンプリングクロックの相違から、輝度ブロックと色差
ブロックとの大きさは異なる。例えば、色差信号のサン
プリングクロックが輝度信号のサンプリングクロックの
１／４の周波数であるものとすると、色差信号の１フレ
ームは１８０画素×４８０ラインで構成される。従っ
て、８画素×８ラインの色差ブロックＣｂ，Ｃｒは、図
１７（ｂ）に示すように、夫々１フレームに２２．５×
６０ブロックだけ構成される。

【００１７】ＤＣＴ回路６は映像処理回路４からのブロ
ックデータに２次元ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理を
施すことにより、空間座標軸成分を周波数軸成分に変換
する。ＤＣＴ回路６からの変換係数は量子化回路７に与
え、所定の量子化係数を用いて量子化する。この場合に
は、人間の視覚特性を考慮して、変換係数の高域周波数
成分ほど大きな量子化係数を設定する。これにより、信
号の冗長度を低減する。

【００１８】量子化回路７の出力は可変長符号化回路８
に与え、可変長符号化回路８は、所定の可変長符号表、
例えば、ハフマン符号表等に基づいて、量子化出力を可
変長符号化して誤り訂正符号化回路９に出力する。これ
により、出現確率が高いデータには短いビットを割当
て、出現確率が低いデータには長いビットを割当てて、
伝送量を一層削減する。

【００１９】なお、特殊再生等を考慮して、可変長符号
化回路８からの符号化出力を固定長化するようになって
いる。この固定長化は例えばマクロブロック単位で行
う。図１８はマクロブロックの構成を示している。輝度
ブロックと色差ブロックとの大きさが１：４であること
を考慮して、輝度４ブロックと色差各１ブロックずつと
の６ＤＣＴブロックによってマクロブロックを構成す
る。そして、例えば画面上の離散した位置の５マクロブ
ロックで固定長化することにより、絵柄に拘らず、符号
量の割当てを適正なものとする。

【００２０】一方、入力音声信号は音声処理回路11に与
える。音声処理回路11は、入力音声信号をＡ／Ｄ変換
し、映像信号との同期化を行うと共に、ミキシング処理
を行って誤り訂正符号化回路９に出力する。誤り訂正符
号化回路９は、圧縮された映像データと音声データとを
例えばリードソロモン符号等の積符号に符号化して変調
回路10に出力する。変調回路10は入力されたデータを高
密度記録に適した変調方式で変調して、図示しない磁気
ヘッドを介して磁気テープ12に記録する。

【００２１】再生時には、磁気テープ12からの再生デー
タは磁気ヘッドから復調回路13に与えられる。復調回路
13は再生データを復調し、復調データには誤り訂正復号
化回路14によって誤り訂正処理を施す。誤り訂正復号化
回路14からの映像データは可変長復号化回路15に与え、
音声データは音声処理回路16に与える。可変長復号化回
路15は映像データを可変長復号化して逆量子化回路17に
与え、逆量子化回路17は可変長復号化出力を逆量子化し
て逆ＤＣＴ回路18に与える。逆ＤＣＴ回路18は入力され
たデータを逆ＤＣＴ処理することにより、ＤＣＴ処理前
の元の座標軸データに伸長してデシャフリング回路19に
出力する。

【００２２】デシャフリング回路19は、伸長されたデー
タにフレーム内のデシャフリングを施して元のデータ配
列に戻し、映像処理回路20は、Ｄ／Ａ変換してアナログ
の出力映像信号を得る。一方、誤り訂正復号化回路14か
らの音声データは音声処理回路16に与え、映像信号との
時間合わせ及び補正処理を行った後、Ｄ／Ａ変換してア
ナログの出力音声信号を得る。

【００２３】ところで、上述したように、第２世代ＥＤ
ＴＶ信号は水平方向高域成分（ＨＨ′信号）、垂直高域
成分（ＶＨ信号）及び時間垂直高域成分（ＶＴ信号）を
含んでいる。これらの成分をＤＣＴ処理すると、その変
換係数は水平又は垂直の高域側のパワーが大きくなる。
ところが、量子化回路７は変換係数の高域周波数成分ほ
ど大きな量子化係数を設定していることから、これらの
成分は欠落してしまい十分なパワーが伝送されない。こ
のため、これらの補強信号を用いて高画質の再生画像を
得ることができないという問題があった。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の映像信号圧縮装置及び映像信号伸長装置において
は、第２世代ＥＤＴＶ信号の水平方向高域成分、垂直高
域成分及び時間垂直高域成分が十分なパワーで伝送され
ないことから、再生画像の画質が十分でないという問題
点があった。

【００２５】本発明は、第２世代ＥＤＴＶ信号を圧縮し
た場合でも、十分な画質の再生画像を得ることができる
映像信号圧縮装置及び映像信号伸長装置を提供すること
を目的とする。

【００２６】［発明の構成］

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
映像信号圧縮装置は、ワイドアスペクトテレビジョン信
号又は非ワイドアスペクトテレビジョン信号に基づく入
力映像信号が入力され前記入力映像信号の方式を判別し
て判別結果を出力する判別手段と、前記非ワイドアスペ
クトテレビジョン信号を圧縮する非ワイド方式映像信号
用圧縮手段と、前記ワイドアスペクトテレビジョン信号
を圧縮するワイド方式映像信号用圧縮手段と、前記非ワ
イド方式映像信号用圧縮手段の出力又は前記ワイド方式
映像信号用圧縮手段の出力を選択的に出力する選択手段
と、この選択手段の出力と前記判別結果とを多重して多
重信号を出力する多重手段とを具備したものであり、本
発明の請求項６に係る映像信号伸長装置は、ワイドアス
ペクトテレビジョン信号又は非ワイドアスペクトテレビ
ジョン信号に対する圧縮信号とこの圧縮信号がワイドア
スペクトテレビジョン信号に基づくものであるか又は非
ワイドアスペクトテレビジョン信号に基づくものである
かを判別するための判別信号とを含む多重信号が入力さ
れ、前記非ワイドアスペクトテレビジョン信号に対する
圧縮信号を伸長して前記非ワイドアスペクトテレビジョ
ン信号を得る非ワイド方式映像信号用伸長手段と、前記
多重信号が入力され、前記ワイドテレビジョン信号に対
する圧縮信号を伸長して前記ワイドアスペクトテレビジ
ョン信号を得るワイド方式映像信号用伸長手段と、前記
多重信号に含まれる前記判別信号に基づいて前記非ワイ
ド方式映像信号用伸長手段の出力又は前記ワイド方式映
像信号用伸長手段の出力を切換えて出力する切換手段と
を具備したものである。

【００２７】

【作用】本発明の請求項１において、判別手段は、入力
映像信号の方式を判別して判別結果を出力する。入力映
像信号が非ワイドアスペクトテレビジョン信号である場
合には、非ワイド方式映像信号用圧縮手段によって圧縮
し、ワイドアスペクトテレビジョン信号である場合に
は、ワイド方式映像信号用圧縮手段によって圧縮する。
これにより、入力映像信号の方式に応じた最適な圧縮が
可能である。選択手段は判別結果に基づいて非ワイド方
式映像信号用圧縮手段の出力又はワイド方式映像信号用
圧縮手段の出力を選択し、多重手段は選択手段の出力に
方式の判別結果を多重して出力する。

【００２８】本発明の請求項６において、入力する多重
信号は非ワイドアスペクトテレビジョン信号又はワイド
アスペクトテレビジョン信号に対する圧縮信号と判別信
号とを多重したものである。切換手段は判別信号に基づ
いて、非ワイド方式映像信号用伸長手段の出力又はワイ
ド方式映像信号用伸長手段の出力を切換えて出力する。
これにより、映像信号の方式に応じた最適な伸長処理を
行う。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る映像信号圧縮装置及び
映像信号伸長装置の一実施例を示すブロック図である。

【００３０】本実施例は入力映像信号を圧縮して記録系
に供給すると共に、再生系からの再生信号を伸長して元
の映像信号に戻す記録再生装置に適用した例である。記
録時には、端子21には図示しないチューナ等からＮＴＳ
Ｃ方式又は第２世代ＥＤＴＶ方式のベースバンドの映像
信号を入力する。この映像信号はスイッチ23及び判別回
路22に与える。一方、再生時にはスイッチ23からの映像
信号を端子21を介して出力する。

【００３１】第２世代ＥＤＴＶ放送開始当初は、アスペ
クト比が４：３の現行ＮＴＳＣ方式の信号とアスペクト
比が１６：９の第２世代ＥＤＴＶ方式の信号とが番組毎
に混在して放送されることが予想される。従って、受信
側において、現行ＮＴＳＣ方式と第２世代ＥＤＴＶ方式
とに夫々対応した制御を行う必要がある。そこで、送信
側において、第２世代ＥＤＴＶ方式の放送信号を伝送し
ていることを示す識別信号を多重して伝送することが決
定されている。識別信号によって、放送信号のアスペク
ト比及び各種補強信号の有無等が示されると共に、補強
信号復調の位相基準が得られる。

【００３２】識別信号は画像エリアの最上部（２２Ｈ，
２８５Ｈ）の水平走査期間に挿入される。識別信号は、
２７ビット分のビット領域Ｂ1 乃至Ｂ27を有している。
各ビットのビット幅は色副搬送波周期の７倍である。ビ
ット領域Ｂ1 乃至Ｂ5 ，Ｂ24はＮＲＺ（ノンリターンゼ
ロ）形式で伝送される識別符号であり、ビット領域Ｂ6
乃至Ｂ23は色副搬送波形式の識別符号（周波数はｆsc）
である。また、ビット領域Ｂ25乃至Ｂ27では既存の映像
信号との判定を行うための確認信号が伝送される。確認
信号は周波数が２．０４ＭＨｚ（＝（４／７）ｆsc）の
正弦波である。

【００３３】判別回路22は入力映像信号の２２Ｈ又は２
８５Ｈに識別信号が重畳されているか否かを検出するこ
とにより、入力映像信号が第２世代ＥＤＴＶ方式の信号
であるか又は現行ＮＴＳＣ方式の信号であるかを判別し
て、判別信号をスイッチ23，28に出力するようになって
いる。また、判別回路22は後述する誤り訂正符号化／復
号化回路29からの再生信号に含まれる判別信号に基づい
て、再生信号が第２世代ＥＤＴＶ方式の信号であるか又
は現行ＮＴＳＣ方式の信号であるかを判別して判別信号
をスイッチ23，28に出力するようになっている。スイッ
チ23，28は、判別信号によって現行ＮＴＳＣ方式の映像
信号が入力されたことが示された場合には端子ａを選択
し、第２世代ＥＤＴＶ方式の映像信号が入力されたこと
が示された場合には端子ｂを選択するようになってい
る。

【００３４】スイッチ23，28の端子ａ相互間には現行方
式映像信号用圧縮回路24及び現行方式映像信号用伸長回
路25を接続し、端子ｂ相互間にはワイド方式映像信号用
圧縮回路26及びワイド方式映像信号用伸長回路27を接続
する。スイッチ28は、端子ａ，ｂに入力された信号を誤
り訂正符号化／復号化回路29に出力すると共に、誤り訂
正符号化／復号化回路29からの再生信号を端子ａ，ｂに
出力するようになっている。誤り訂正符号化／復号化回
路29は、スイッチ28の出力及び判別信号が与えられて両
者を多重し、誤り訂正符号化を施して多重信号として図
示しない記録系に出力する。また、誤り訂正符号化／復
号化回路29は、図示しない再生系からの再生信号を誤り
訂正復号化してスイッチ28及び判別回路22に出力するよ
うになっている。

【００３５】図２乃至図５は夫々図１中の現行方式映像
信号用圧縮回路24、現行方式映像信号用伸長回路25、ワ
イド方式映像信号用圧縮回路26及びワイド方式映像信号
用伸長回路27を示すブロック図である。図２乃至図５に
おいて図１６と同一の構成要素には同一符号を付してあ
る。

【００３６】図２においてスイッチ23の端子ａからの入
力映像信号は映像処理回路４に与える。映像処理回路４
は入力映像信号をフレーム化してシャフリング回路５に
出力する。シャフリング回路５はフレーム化された映像
データをシャフリングして例えば８画素×８ラインのブ
ロック単位でＤＣＴ回路６に出力する。

【００３７】ＤＣＴ回路６は入力されたブロックデータ
を２次元ＤＣＴ処理することにより空間座標軸成分を周
波数軸成分に変換する。この場合には、ＤＣＴ回路６の
変換係数は１個の直流成分と６３個の交流成分とから成
り、ＤＣＴ回路６は変換係数を水平及び垂直の低域から
高域に向かって順次配列し、ジグザグスキャン順に量子
化回路７に出力する。

【００３８】図６はジグザグスキャンを説明するための
説明図である。図６の数字は１ＤＣＴブロックの６４個
の変換係数の出力順を示している。図６に示すように、
変換係数は直流成分から水平及び垂直の高域に向かう順
にジグザグスキャンしながら順次出力される。

【００３９】量子化回路７は変換係数を量子化係数に基
づいて量子化する。図７は所定の条件において量子化回
路７が用いた量子化係数を説明するための説明図であ
る。図７の６４個の係数は夫々図６の６４個のＤＣＴ変
換係数に対応している。量子化回路７は各変換係数と対
応する各量子化係数とを乗算することにより量子化を行
う。図７に示すように、水平及び垂直の低域側の変換係
数に対する量子化係数程大きな値となっている。

【００４０】量子化係数は、一般的には、変換係数の低
域乃至高域を複数のエリアに分割し、各エリア毎に値を
設定するようになっている。図８はこのエリアの分割を
示す説明図である。図８は６４のＤＣＴ変換係数がいず
れのエリアに属するかを０乃至４のエリア番号によって
示している。

【００４１】これらのエリアに応じて量子化係数を設定
する。例えば、量子化回路がＤＣＴ変換係数を量子化係
数で除算した商を量子化出力として出力するものとした
場合には、大きな量子化係数を設定することによりデー
タ量を削減することができる。従って、この場合には、
エリア番号０の変換係数に対する量子化係数を小さく設
定することにより、低域成分を十分に伝送するように重
み付けすることができる。

【００４２】このように、量子化回路が用いる量子化係
数を調整することによって発生符号量を制御することが
できる。ところで、ブロックによっては変換係数の最大
値が極めて大きいこともあり、逆に変換係数の最大値が
極めて小さいＤＣＴブロックも存在する。これらのＤＣ
Ｔブロックに対してエリア毎に一定の量子化係数を用い
ると、符号量の過不足が生じる。そこで、各ＤＣＴブロ
ックを変換係数の最大値によって例えば４つのクラスに
分割して、各クラス毎に量子化係数を設定するようにな
っている。

【００４３】また、後述するように、本実施例において
も従来例と同様に例えば５マクロブロック単位で符号化
出力を固定長化するようになっている。符号化の単位で
あるマクロブロックの符号量が所定の設定符号量以内と
なるように量子化係数を設定する必要がある。そこで、
マクロブロック毎の発生符号量を考慮したナンバー（Ｑ
番号）をマクロブロック単位で設定するようになってい
る。発生符号量が大きくなりやすいマクロブロック程小
さいＱ番号を付すようになっている。

【００４４】図９はエリア番号、クラス番号及びＱ番号
を考慮して設定した量子化回路７の量子化係数を示す説
明図である。図９では、変換係数を０乃至３の４つのエ
リア番号で区分し、各ブロックを０乃至３の４つのクラ
ス番号で区分し、更に、各マクロブロックを０乃至１５
の１６段階のＱ番号で区分して示している。これらのエ
リア番号、クラス番号及びＱ番号によって、各変換係数
に対する量子化係数を求める。なお、図９では量子化係
数を１，２，４，８，１６の５段階に分類している。

【００４５】例えば、変換係数の最大値が比較的小さい
クラス番号０のＤＣＴブロックについて、属しているマ
クロブロックのＱ番号が４であった場合には、エリア番
号０に属する変換係数に対する量子化係数は１であり、
エリア番号１に属する変換係数に対する量子化係数は２
であり、エリア番号２に属する変換係数に対する量子化
係数は２であり、エリア番号３に属する変換係数に対す
る量子化係数は４である。

【００４６】量子化回路７からの量子化出力は可変長符
号化回路８に与える。可変長符号化回路８は量子化出力
を所定の可変長符号表、例えば、ハフマン符号表を用い
て可変長符号化して符号化出力として出力する。この場
合には、可変長符号化回路８は符号化出力の符号量が所
定の設定符号量以内となるように固定長化を行う。例え
ば、可変長符号化回路８は４つの輝度ブロックと各１つ
ずつの色差ブロックとによって構成したマクロブロック
を５個集めて、これらの５個のマクロブロック単位で固
定長化を行う。

【００４７】このように構成された現行方式映像信号用
圧縮回路24によれば、従来と同様の圧縮が行われる。即
ち、現行ＮＴＳＣ方式の映像信号は映像処理回路４にお
いてフレーム化し、シャフリング回路５によってシャフ
リングした後８×８画素のブロック単位でＤＣＴ回路６
に与える。ＤＣＴ回路６はブロックデータを周波数軸成
分に変換して、変換係数を量子化回路７に出力する。

【００４８】量子化回路７は図９に基づいて設定した量
子化係数を用いて変換係数を量子化する。図９に示すよ
うに、変換係数の高域成分程大きな量子化係数に設定し
ており、量子化回路７によって低域成分に重み付けを行
った量子化が行われる。量子化回路７からの量子化出力
を可変長符号化回路８によって可変長符号化して符号化
出力として出力する。

【００４９】図３において、図１のスイッチ28の端子ａ
からの再生信号は可変長復号化回路15に与える。可変長
復号化回路15は再生信号を可変長復号化して逆量子化回
路17に出力する。逆量子化回路17は可変長復号化回路15
の出力を図９に基づく量子化係数を用いて逆量子化して
量子化前のデータに戻して逆ＤＣＴ回路18に出力する。
逆ＤＣＴ回路18は、逆量子化出力を逆ＤＣＴ処理するこ
とにより、周波数軸成分を空間座標軸成分に戻してブロ
ックデータをデシャフリング回路19に出力する。デシャ
フリング回路19はブロックデータをデシャフリングして
シャフリング前の配列に戻して映像処理回路20に出力す
る。映像処理回路20は入力されたブロックデータをフレ
ーム化し、フィールド順で出力映像信号として出力す
る。

【００５０】このように構成された現行方式映像信号用
伸長回路25によれば、現行方式映像信号用圧縮回路24に
よって圧縮された映像信号を伸長して出力することがで
きる。

【００５１】図４において、ワイド方式映像信号用圧縮
回路26にはスイッチ23の端子ｂからの映像信号を与え
る。この入力映像信号は図１５に示すフィールド順で映
像処理回路４に与える。映像処理回路４フィールド化さ
れているデータをフレーム化した後シャフリング回路31
に与える。

【００５２】図１０は図４中の映像処理回路４のフレー
ム化を説明するための説明図である。図１０（ａ）は入
力されるフィールドデータを示し、図１０（ｂ）は出力
するフレームデータを示している。図１０（ａ）に示す
ように、奇数フィールド（ＯＤＤ）は上下無画部Ｏ1 ，
Ｏ2 と主画部Ｏとによって構成し、偶数フィールド（Ｅ
ＶＥＮ）は上下無画部Ｅ1 ，Ｅ2 と主画部Ｅとによって
構成している。無画部Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｅ1 ，Ｅ2 には垂直
補強信号（ＶＴ，ＶＨ信号）を多重しており、主画部
Ｏ，Ｅには輝度信号Ｙ、色差信号ＣＲ，ＣＢに水平補強
信号ＨＨ′を多重している。

【００５３】映像処理回路４は入力されたフィールドデ
ータをフレーム化する場合に、無画部のデータと主画部
のデータとを分離する。例えば、映像処理回路４は、図
１０（ｂ）に示すように、６０ライン分の上部無画部Ｏ
1 ，Ｅ1 のＶＴ，ＶＨ信号及び６０ライン分の下部無画
部Ｏ2 ，Ｅ2 のＶＴ，ＶＨ信号を連続して配列し、続け
て３６０ライン分の主画部Ｅ，ＯのＹ，ＣＲ，ＣＢ，Ｈ
Ｈ′信号を連続して配列する。

【００５４】図１１は図４中のシャフリング回路31のブ
ロック化を説明するための説明図である。図１１（ａ）
は輝度ブロック及び色差ブロックを示し、図１１（ｂ）
は水平及び垂直補強信号に対するブロックを示してい
る。

【００５５】シャフリング回路31は入力されたデータを
シャフリングして８×８画素単位のブロックに分割して
ＤＣＴ回路32，34に出力する。即ち、シャフリング回路
31は、主画部信号については４つの輝度ブロックＹ0 乃
至Ｙ3 と各１つずつの色差ブロックＣＲ，ＣＢとを配列
してＤＣＴ回路32に出力する。また、シャフリング回路
31は、水平及び垂直補強信号については、図１１（ｂ）
に示すように、垂直補強信号に基づくブロックを４つ連
続させた後水平補強信号に基づくブロックを５つ連続さ
せてＤＣＴ回路34に出力する。

【００５６】ＤＣＴ回路32は、ＤＣＴ回路６と同様の構
成であり、入力された主画部信号のブロックデータを周
波数軸成分に変換して量子化回路33に出力する。量子化
回路33は量子化回路７と同様の構成であり、図９に基づ
く量子化係数を用いてＤＣＴ変換係数を量子化してスイ
ッチ36の端子ａに出力するようになっている。

【００５７】一方、ＤＣＴ回路34は、ＤＣＴ回路６と同
様の構成であり、水平及び垂直補強信号に対するブロッ
クデータを周波数軸成分に変換して量子化回路35に出力
する。量子化回路35はＤＣＴ回路34からのＤＣＴ変換係
数を量子化して出力する。本実施例においては、量子化
回路35が用いる量子化係数は高域を重み付けするものと
なっている。

【００５８】図１２は図４中の量子化回路35が用いる量
子化係数を説明するための説明図である。

【００５９】図１２においてもエリア番号、クラス番号
及びＱ番号に基づいて量子化係数を決定するようになっ
ている。例えば、図１２では、クラス番号０のＤＣＴブ
ロックについて、属しているマクロブロックのＱ番号が
４であった場合には、エリア番号０，１，２，３に属す
る変換係数に対する量子化係数を夫々４，２，２，１に
設定している。即ち、図１２に基づく量子化係数は高域
を重み付けするものである。量子化回路35からの量子化
出力はスイッチ36の端子ｂに与える。スイッチ36は、端
子ａ，ｂを切換え選択して、量子化回路33からの主画部
信号に対するブロックと量子化回路35からの無画部に対
するブロックとを可変長符号化回路８に出力するように
なっている。

【００６０】このように構成されたワイド方式映像信号
用圧縮回路26においては、第２世代ＥＤＴＶ方式の映像
信号が入力されると、映像処理回路４及びシャフリング
回路31は、主画部信号に対するブロックデータと水平及
び垂直補強信号に対するブロックデータとに分ける。主
画部信号のブロックデータはＤＣＴ回路32によってＤＣ
Ｔ処理し、量子化回路33によって量子化する。これによ
り、主画部信号のデータは低域に重み付けされ、符号量
が削減される。量子化出力はスイッチ36の端子ａを介し
て可変長符号化回路８に与える。

【００６１】一方、水平及び垂直補強信号に対するブロ
ックデータはＤＣＴ回路34に与える。ＤＣＴ回路34はブ
ロックデータをＤＣＴ処理して量子化回路35に与える。
量子化回路35は図１２に基づく量子化係数、即ち、高域
側に重み付けされた量子化係数を用いて変換係数を量子
化する。水平及び垂直補強信号は比較的高い周波数の変
換係数にパワーが集中しており、量子化回路35によって
符号量を削減すると共に、水平及び垂直補強信号の十分
な伝送が可能となる。量子化回路35からの量子化出力は
スイッチ36の端子ｂを介して可変長符号化回路８に与え
る。可変長符号化回路８は入力された量子化出力を可変
長符号化して符号化出力として出力する。

【００６２】図５において、ワイド方式映像信号用伸長
回路27にはスイッチ28の端子ｂからの再生信号を与え
る。この再生信号は可変長復号化回路15に与える。可変
長復号化回路15は再生信号をスイッチ37に出力する。ス
イッチ37は主画部信号のブロックデータに対する再生信
号を端子ａを介して逆量子化回路38に与え、水平及び垂
直補強信号のブロックデータに対する再生信号を端子ｂ
を介して逆量子化回路40に与える。逆量子化回路38は可
変長復号化回路15の出力を図９に基づく量子化係数を用
いて逆量子化して量子化前のデータに戻して逆ＤＣＴ回
路39に出力する。逆量子化回路40は可変長復号化回路15
の出力を図１２に基づく量子化係数を用いて逆量子化し
て量子化前のデータに戻して逆ＤＣＴ回路41に出力す
る。

【００６３】逆ＤＣＴ回路39，41は、夫々逆量子化回路
38，40からの逆量子化出力を逆ＤＣＴ処理することによ
り、周波数軸成分を空間座標軸成分に戻してブロックデ
ータをデシャフリング回路42に出力する。デシャフリン
グ回路42はブロックデータをデシャフリングしてシャフ
リング前の配列に戻して映像処理回路20に出力する。映
像処理回路20は、図１０（ｂ）に示すフレームデータの
配列を変換して図１０（ａ）に示すフィールドデータを
得て出力映像信号として出力する。

【００６４】このように構成されたワイド方式映像信号
用伸長回路27によれば、ワイド方式映像信号用圧縮回路
26によって圧縮された映像信号を伸長して出力すること
ができる。

【００６５】このように構成された映像信号圧縮装置及
び映像信号伸長装置の動作について図１３の説明図を参
照して説明する。図１３（ａ）は主画部信号に対するブ
ロックデータの圧縮後のデータフォーマットを示し、図
１３（ｂ）は水平及び垂直補強信号に対するブロックデ
ータの圧縮後のデータフォーマットを示している。

【００６６】圧縮時には、端子21を介して入力された映
像信号をスイッチ23に与えると共に判別回路22にも与え
る。判別回路22は入力映像信号の方式を判別して判別信
号を出力する。入力映像信号がＮＴＳＣ方式の信号であ
る場合には、判別回路22からの判別信号に基づいて、ス
イッチ23は端子ａを選択する。ＮＴＳＣ方式の入力映像
信号はスイッチ23の端子ａを介して現行方式映像信号用
圧縮回路24に与えて圧縮する。この圧縮は変換係数の低
域に重み付けされたものであり、入力映像信号は十分な
圧縮率で圧縮されてスイッチ28に供給される。

【００６７】スイッチ28は判別回路22からの判別信号に
よって端子ａを選択しており、現行方式映像信号圧縮回
路24から符号化出力を誤り訂正符号化／復号化回路29に
与える。誤り訂正符号化／復号化回路29は入力された符
号化出力及び判別信号を多重し誤り訂正符号化して図示
しない記録系に出力する。

【００６８】一方、再生時には、図示しない再生系から
の信号を誤り訂正符号化／復号化回路29によって誤り訂
正する。誤り訂正符号化／復号化回路29の出力は判別回
路22にも与えており、判別回路22はＮＴＳＣ方式の信号
であることを示す識別信号をスイッチ28，23に出力す
る。これにより、スイッチ28は端子ａを選択し、再生信
号は現行方式映像信号用伸長回路25に供給される。現行
方式映像信号用伸長回路25は現行方式映像信号用圧縮回
路24の逆処理によって再生信号を伸長し、スイッチ23を
介して端子21から出力する。

【００６９】一方、端子21に入力される入力映像信号が
第２世代ＥＤＴＶ方式の信号である場合には、判別信号
によってスイッチ23，28は端子ｂを選択する。第２世代
ＥＤＴＶ方式の映像信号はワイド方式映像信号用圧縮回
路26に供給される。ワイド方式映像信号用圧縮回路26は
主画部信号に対するブロックデータを低域に重み付けし
て圧縮する。逆に、ワイド方式映像信号用圧縮回路26
は、水平及び垂直補強信号に対するブロックデータは高
域に重み付けして圧縮する。

【００７０】即ち、ワイド方式映像信号用圧縮回路26の
シャフリング回路31は、図１１（ａ）に示すように、主
画部信号の輝度信号及び色差信号に対応する４つの輝度
ブロック及び各１つずつの色差ブロックを連続して配列
してＤＣＴ回路32に出力する。また、シャフリング回路
31は、図１１（ｂ）に示すように、垂直補強信号（Ｖ
Ｔ，ＶＨ信号）に対する４つのブロックと水平補強信号
に対する６つのブロックを連続して配列してＤＣＴ回路
34に出力する。ＤＣＴ回路32，34は入力されたブロック
データをＤＣＴ処理して変換係数を出力する。これらの
変換係数は夫々量子化回路33，35によって量子化する。
この場合には、量子化回路33は低域に重み付けされた量
子化係数を用い、量子化回路35は高域に重み付けされた
量子化係数を用いる。これにより、データ量を十分に削
減すると共に、十分なパワーの水平及び垂直補強信号を
得ることができる。

【００７１】量子化回路33，35の出力は相互に同一のフ
ォーマットで伝送する。即ち、図１３（ａ）に示すよう
に、量子化回路33の出力は６つのブロックによって構成
されるマクロブロック単位で符号化しており、量子化回
路33の出力も、図１３（ｂ）に示すように、４つの垂直
補強信号に対するブロックと２つの水平補強信号に対す
るブロックとの６つのブロック毎に符号化を行う。量子
化回路33，35の出力はスイッチ36を介して可変長符号化
回路８に与え可変長符号化して出力する。ワイド方式映
像信号用圧縮回路26の圧縮データはスイッチ28を介して
誤り訂正符号化／復号化回路29に与え、判別信号と多重
した後誤り訂正符号化して記録系に出力する。

【００７２】一方、再生時には、再生系からの再生信号
は誤り訂正符号化／復号化回路29によって誤り訂正復号
化する。この場合には、判別回路22からの判別信号によ
ってスイッチ23，28は端子ｂを選択する。再生信号はワ
イド方式映像信号用伸長回路27に与えて伸長し、スイッ
チ23を介して出力する。

【００７３】記録時に水平及び垂直補強信号に対するブ
ロックデータは、高域に重み付けされて圧縮されてお
り、高域成分が十分なパワーで記録される。従って、再
生時には水平及び垂直補強信号を劣化させることなく再
生することができるので、再生画像の画質を向上させる
ことができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
２世代ＥＤＴＶ信号を圧縮した場合でも、十分な画質の
再生画像を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る映像信号圧縮装置及び映像信号伸
長装置の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１中の現行方式映像信号用圧縮回路の具体的
な構成を示すブロック図。

【図３】図１中の現行方式映像信号用伸長回路の具体的
な構成を示すブロック図。

【図４】図１中のワイド方式映像信号用圧縮回路の具体
的な構成を示すブロック図。

【図５】図１中のワイド方式映像信号用伸長回路の具体
的な構成を示すブロック図。

【図６】ジグザグスキャンを説明するための説明図。

【図７】量子化係数を説明するための説明図。

【図８】エリア番号を説明するための説明図。

【図９】量子化係数を説明するための説明図。

【図１０】図４中の映像処理回路を説明するための説明
図。

【図１１】図４中のシャフリング回路を説明するための
説明図。

【図１２】量子化係数を説明するための説明図。

【図１３】実施例の動作を説明するための説明図。

【図１４】レターボックス形式の映像信号を現行のＮＴ
ＳＣ方式のテレビジョン受像機で受信した場合の画面表
示を示す説明図。

【図１５】水平及び垂直補強信号の多重状態を説明する
ための説明図。

【図１６】従来の映像信号圧縮装置及び映像信号伸長装
置が組込まれたディジタルＶＴＲを示すブロック図。

【図１７】ブロック化を示す説明図。

【図１８】マクロブロックの構成を示す説明図。

【符号の説明】

22…判別回路、23，28…スイッチ、24…現行方式映像信
号用圧縮回路、25…現行方式映像信号用伸長回路、26…
ワイド方式映像信号用圧縮回路、27…ワイド方式映像信
号用伸長回路、29…誤り訂正符号化／復号化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 武彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 米田 稔 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 照井 孝 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 坂崎 芳久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 阿部 修司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイドアスペクトテレビジョン信号又は
   非ワイドアスペクトテレビジョン信号に基づく入力映像
   信号が入力され前記入力映像信号の方式を判別して判別
   結果を出力する判別手段と、 前記非ワイドアスペクトテレビジョン信号を圧縮する非
   ワイド方式映像信号用圧縮手段と、 前記ワイドアスペクトテレビジョン信号を圧縮するワイ
   ド方式映像信号用圧縮手段と、 前記非ワイド方式映像信号用圧縮手段の出力又は前記ワ
   イド方式映像信号用圧縮手段の出力を選択的に出力する
   選択手段と、 この選択手段の出力と前記判別結果とを多重して多重信
   号を出力する多重手段とを具備したことを特徴とする映
   像信号圧縮装置。
2. 【請求項２】 前記ワイドアスペクトテレビジョン信号
   は、無画部期間に主画部の垂直解像度を改善するための
   垂直補強信号が多重され、主画部期間に水平解像度を改
   善するための水平補強信号が多重されると共に、方式を
   示す識別信号が多重された第２世代ＥＤＴＶ方式の映像
   信号であることを特徴とする請求項１に記載の映像信号
   圧縮装置。
3. 【請求項３】 前記判別手段は、前記識別信号に基づい
   て入力映像信号の方式を判別することを特徴とする請求
   項１に記載の映像信号圧縮装置。
4. 【請求項４】 前記ワイド方式映像信号用圧縮手段は、
   前記ワイドアスペクトテレビジョン信号の低域よりも高
   域のパワーを伝送するように圧縮する圧縮回路を含むこ
   とを特徴とする請求項２に記載の映像信号圧縮装置。
5. 【請求項５】 前記ワイド方式映像信号用圧縮手段は、
   前記ワイドアスペクトテレビジョン信号を直交変換して
   変換係数を出力する直交変換手段と、 前記主画部の輝度信号及び色差信号に対応する変換係数
   については高域よりも低域のパワーを伝送するように重
   み付けして量子化する第１の量子化手段と、 前記水平補強信号及び垂直補強信号に対応する変換係数
   については低域よりも高域のパワーを伝送するように重
   み付けして量子化する第２の量子化手段とを具備したこ
   とを特徴とする請求項２に記載の映像信号圧縮装置。
6. 【請求項６】 ワイドアスペクトテレビジョン信号又は
   非ワイドアスペクトテレビジョン信号に対する圧縮信号
   とこの圧縮信号がワイドアスペクトテレビジョン信号に
   基づくものであるか又は非ワイドアスペクトテレビジョ
   ン信号に基づくものであるかを判別するための判別信号
   とを含む多重信号が入力され、前記非ワイドアスペクト
   テレビジョン信号に対する圧縮信号を伸長して前記非ワ
   イドアスペクトテレビジョン信号を得る非ワイド方式映
   像信号用伸長手段と、 前記多重信号が入力され、前記ワイドテレビジョン信号
   に対する圧縮信号を伸長して前記ワイドアスペクトテレ
   ビジョン信号を得るワイド方式映像信号用伸長手段と、 前記多重信号に含まれる前記判別信号に基づいて前記非
   ワイド方式映像信号用伸長手段の出力又は前記ワイド方
   式映像信号用伸長手段の出力を切換えて出力する切換手
   段とを具備したことを特徴とする映像信号伸長装置。