JPS6027233B2 - アダマ−ル変換符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアダマール変換を用いた符号化方式に関するも
ので、カラーテレビジョン信号の色信号が色副搬送波で
変調されて輝度信号に多重されていることによる帯城圧
縮率の低下を防ぐことを目的とするものである。

テレビジョン信号の電力分布を統計的にみると、高城周
波数成分が少ない。

そこで高城周波数成分を伝送するのに使用するビット数
を減少させることにより帯域圧縮を行なう考え方がある
。この一例に時間軸領域を周波数軸領域に変換する手段
としてァダマール変換を用いる方法がある。例えばカラ
ーテレビジョン信号を時系列上の８点を標本化した値を
Ｘ，、Ｘ２、…………×８とし、〔Ｈ〕を８次のアダマ
ール行列とすれば８次のアダマール変換は次式のように
表現できる。ここで 瓜，，ｈ２，…………ｈ８〕はア
ダマール変換により周波数軸領域へ変換された８次のシ
ーケンスである。

この８次のシーケンスはフーリエ変換での周波数軸に概
略対応するものと考えることができ、最低次のシーケン
スｈ，さまカラーテレビジョン信号の直流成分の量、最
高次のシーケンスｈ８はカラーテレビジョン信号の最高
周波数成分の量、ｈ２〜ｈ７は次数の高い程、カラーテ
レビジョン信号の高い周波数成分の量を表現するパラメ
ータと考えることができる。前述のようにカラーテレビ
ジョン信号の含む高城周波数成分の電力は低域周波数成
分に対して少ないと考えられる。従って‘１）式で求め
た８次のシーケンスｈ，；ｈ２，………・・・，＆のビ
ット配分を第１表のように行って平均４ビットに圧縮す
ることができる。従来は、アダマール変換を行なう場合
に、カラーテレビジョン信号を水平同期信号と位相同期
したクロックで標本化していた。

例えば３×ｆＳＣ（ｆｓｃは色副搬送波の周波数）で標
本化を行なう時は、１水平期間毎にクロック位相反転を
行なうＰＡＬＥ（ＰｈａｓｅＮｔｅｒＭｔｅＬｉｎｅＥ
ｎｃｏｄｉｎｇ）の手法を用いて第１図に示すように標
本点を選んでいる。第１図のように標本点を選び、標本
点ｄ，「平、…・・……・＆を１つのブロックとして８
次のアダマール変換を行った時に、最適量子化の手法を
用いて８次のシーケンスｈ，，ｈ２，・・・………ｈ８
に最適ビット配分を行なった例を第１表に示す。第１表
から判明することは高次のシーケンスに対するビット配
分が低次のシーケンスに比較して多くなっていることで
ある。第１表 これはカラーテレビジョン信号の輝度信号の周波数成分
は、高城周波数成分になるなど少ないにもかかわらず、
色信号が色副搬送波で変調されて輝度信号に多重されて
いるためで、飽和度の高い色を含む画信号ほどこの傾向
が強い。

即ち第１図に示すような標本点の選択の方法はカラーテ
レビジョン信号の特質を生かしていないと考えられる。
そこで、このような点を改善し帯城圧縮率を向上させる
ために「 カラーテレビジョン信号の色信号多重の特質
を生かして標本点を選択し、ブロック化を行なうことに
より帯城圧縮率の向上を行なうアダマール変事奥符号化
方式を提案するものである。

我々は既に特磯昭鼠−１１３私５号明細書により上記の
観点によるひとつの方式を提案してきた。この提案の概
要を第２図を用いて説明する。第２図ではカラーテレビ
ジョン信号を３×ｆＳＣ＝１０．７ＭＨＺ（＄ｃは色副
搬送波周波数）で標本化する例について示したが、カラ
ーテレビジョン信号の必要最高周波数の２倍以上の周波
数であればいかなる周波数で標本化する場合にも応用で
きる。第２図において第ｉ番目（ｉは整数）の水平走査
線の隣接する標本点ｄｉ、１、ｄｉ、２、第ｉ十１番目
の水平走査線の隣接する標本点ｄｉ＋１、１、ｄｉ十１
、２、同様に第ｉ十２番目、第ｉ十３番目の水平走査線
のｄｉ＋２、１、ｄｉ十２、２、およびｄｉ＋３、１、
ｄｉ十３、２の８標本点でアダマール変換のブロックを
構成する。こ）でｄｉ、１、ｄｉ＋１、１、ｄｉ＋２、
１「ｄｉ十３、１、の４標本点およびｄｉ、２、ｄｉ＋
１、２、ｄｊ＋２、２、ｄｉ＋３、２の４標本点は色副
搬送波に対して同一位相関係にあるものとし、４本の水
平走査線は同一フィールド内の水平走査線とする。この
ような方法でブロックを次々に構成していって画面の全
領域に対してァダマール変換を行なう。各標本点の標本
値をｘ，、，、×ｉ、２、×ｉ＋・、・・×ｉ＋１・２
・×ｉ十２・１・ｘ船、．、ｘ，十３、２、とすれば、
このブロックに対するアダマール変換は‘１）式に従っ
て、と表わされる。

ｈ，を最低次のシーケンスとし、順にｈ２、ｈ３、・・
・・・・・・・・・・と高次のシーケンスを構成すれば
アダマール行列は次のように表現できる。カラーテレビ
ジョン信号をＡ／Ｄ変換器で例えが８ビットに符号化し
た後、前述のように標本点のブロックを構成し、（２’
、糊式に従ってアダマ−ル変換を行なう。このようにし
て得られた８次のシーケンスｈ，，Ｑ，・・・・・…・
…ｈ８に対して最適童子化を行って最適ビット配分を行
ない、伝送すべき各シーケンスのビット数を削減するこ
とにより帯城圧偏を行なう。第２表はこのような標本点
の選び方をした場合に各シーケンスに対する最適ビット
配分を行なった時に各シーケンスに配分するビット数を
示したものである。第 ２ 表 第１表、第２表は同じ画像に対して計算機シミュレーシ
ョンを行って得られた結果であるが、第２表の結果は第
１表の結果に比較してＳｐ−ｐ／Ｎ皿ｓにおいて約３．
４班の改善が見られる。

このように良好な結果が得られた原因は、第１表と第２
表の比較からわかるように、第２表に示される方式の方
が低次のシーケンス、特にｈ２に対するビット配分が多
く、高次のシーケンス、特にｈ７に対するビット配分が
少なくなっていることから考えると、従来の方式では色
信号の影響で高次シーケンスでのビット配分を少なくで
きなかったことによる。即ちカラーテレビジョン信号の
特質は高城周波数成分が少ないにもかかわらず、色信号
が多重されていることにより、従来はこの特質を生かし
ていなかったと云える。上記の我々の提案（椿願昭５４
−１１３８４５号）はこの特質を生かすもので高次シー
ケンスのビット配分を減らし低次シ−ケンスのビット配
分を増やすことにより、カラ−テレビジョン信号の低周
波数成分の歪を減少させて画質の改善を行ない、帯城圧
縮率の減少を防ぐものである。しかし、上記の我々の提
案は従来の方法を改善するものではあるが、フィールド
内相関を利用しているため第２図における第ｉ番目と第
ｉ＋１番目の水平走査線の間には２水平走査線の間隔が
あることとフレーム間の相関を利用していないことから
未だ改善の余地が残されている。本発明はさらに改善を
はかったもので、特にフィールド間相関およびフレーム
間相関を利用することにより帯城圧縮率の向上を行なう
ものである。

以下第３図、第４図を用いて本発明の−実施例について
詳細な説明を行なう。第３図ではカラーテレビジョン信
号を３ｘｆｓｃ＝１０．７ＭＨｚで標本化する例につい
て示したが、カラーテレビジョン信号の必要高周波数の
２倍以上の周波数であればいかなる周波数で標本化する
場合にも応用できる。

第３図は第ｋフレーム（ｋは整数）と第ｋ十１フレーム
の標本点を色副搬送波の位相関係を示したもので、実線
の水平走査線は第１のフィールドの水平走査線を示し、
破線の水平走査線は第２のフィールドの水平走査線を示
している。第３図において第ｋフレームの第ｉ番目（ｉ
は整数）の水平走査線の隣接する標本点ｄｉ、ｊ、ｋ、
ｄｉ、ｉ＋ｉ、ｋ、第ｉ＋１番目の水平走査線の隣接す
る標本点ｄｊ＋１、ｉ、ｋ、ｄｉ＋１、ｉ＋１、ｋ、お
よび弟ｋ＋１フレームの第ｉ番目の水平走査線の隣接す
る標本点ｄｉ、ｉ、ｋ＋１、ｄｉ、ｉ十ｉ、ｋ十１、第
ｉ十１番目の水平走査線の隣接する標本点ｄｉ＋１、ｉ
、ｋ＋１、ｄｉ＋１、ｊ＋１、ｋ十１の８標本点でアダ
マール変換の１つのブロックを構成する場合について本
発明の説明を行う。

こ）でｄｉ、ｉ、ｋ、ｄｉ＋１、ｊ、ｋ、ｄｉ、ｊ、ｋ
＋１、ｄｊ＋１、ｊ、ｋ＋１の４標本点およびｄｉ、ｊ
＋１、ｋ、ｄｉ＋１、ｉ＋１、ｋ、ｄｉ、ｊ＋１、ｋ＋
１、ｄｉ＋１、ｉ十１、ｋの４標本点の色副搬送波に対
して同一位相関係にある。このようなブロックを次々に
構成していって画面の全領域に対してアダマール変換を
行う。各標本点の標本値をｘｉ、ｉ、ｋ、ｘｉ、ｉ＋・
・ｋ・×Ｍ・ｉ・ｋ・×ｉ十・、・、ｋ、ｘｉ、ｉ、ｋ
＋，、ｉ、ｊ＋１、ｋ＋１、ｘｉ＋１・ｊ、灯１〜 ×
日１・ｉ＋・、ｋ＋・とすれば、このブロック図に対す
るアダマール変換は‘１｝式に従って、と表わされる。
ｈ，を最低次のシーケンスとし、順にｈ２，ｈ３，…・
・……・と高次のシーケンスを構成すればアダマール行
列は｛３１式のように表面できる。ここで第４図に従っ
てシステムの構成を説明する。第４図において入力端子
１に到来するカラ−テレビジョン信号をＡ／○変換器２
で例えば８ビットに符号化し、例えば前述の８標本点、
すなわち同一水平走査線に対しては互いに隣接し、かつ
垂直方向に隣接する水平走査線およびフタム方向に隣接
する水平走査線に対しては色副搬送波に対して同一位相
関係にある標本点の標本値を第１のメモリ３に記憶する
。次に第１のメモリ３から前述の１つのブロックの標本
値ｘｉ、ｊ、ｋ、ｘＭ、ｊ、ｋ、Ｘｉ、ｊ、ｋ＋１・Ｘ
ｉ＋１・ｊ、ｋ＋１・Ｘ；、ｊ＋１・ｋ、×ｉ十１・ｉ
十１・ｋ・×ｉ十・・ｉ＋・「ｋ＋，を読み出し、‘４
｝式で示す演算を行なうアダマール変換４によりアダマ
ール変換を行ない、８次のシーケンスｈ，，ｈ２，……
……＆を求める。例えばｈ，，ｈ２，…………ｈ８が８
ビットで求められたとすれば、第１の量子化器５で各シ
ーケンスに対して量子化を行なってＱ，ｈ．、Ｑ２ｈ２
、…………Ｑ８ｈ８を求める。Ｑ，〜Ｑ８は各シーケン
スに対する量子化オペレータであって、この第１の量子
化器５で各シーケンスに対する最適ビット配分を行ない
、伝送すべき各シーケンスのビット数の削減をすること
により帯城圧縮を行なう。以上の部分は符号化側を示し
、復号化側では符号化側から伝送された各シーケンスの
量子化信号Ｑ，ｈ，，Ｑ２ｈ２，…………Ｑｈ８を受信
し「第２の量子化器６でＱごＩＱ，ｈ，，ＱデＱ２ｈ２
，……・・・…，Ｑ夏ＩＱ８ｈ８を求める。Ｑ；１，Ｑ
き１，…………Ｑ寮１はＱ，，Ｑ２，…・・・……Ｑの
逆オペレータで、第２の量子化器６の出力ｈ，′＝Ｑご
ＩＱ，ｈ，「ｈ２′＝ＱきＩＱ２ｈ２，…・…・・…，
＆′ｉＱ寮ＩＱ仏はそれぞれ８ビットに復号されている
。アダマール逆変換は、で表現される。こ）で〔Ｈ‐１
〕＝〔Ｈ〕であり、ｘ′ｉ、ｊ、ｋ等はｘｉ、ｊ、ｋを
アダマール変換符号化により再生したもので、帯城圧縮
を行なったために、ｘｉ、Ｊ、ｋとは値が異なる。‘５
｝式で示される演算はアダマール逆変換器７で行なわれ
、該アダマール逆変換器７の出力信号として得られる１
，、ハｋ等は第２のメモＩＪ８に記憶し、この第２のメ
モリ８からｘ′トｊ、ｋ、×Ｍ＋ｋ、×′ｉ、ｊ、ｋ＋
，、Ｘ′ｉ＋１・ｊ、ｋ＋１ ・ Ｘ′ｉ、ｊ＋１・ｋ
、 Ｘ′ｉ＋１・ｊ＋１・ｋ 、ｘ′ｉ、ｊ十，、
灯，、ｘ′ｉ十，、ｉ十，、ｋ＋，をカラーテレビジョ
ン信号の同期信号に同期して読み出し、Ｄ／Ａ変換器９
でアナログ信号に変換し、カラーテレビジョン信号を出
力端子１０に得ることができる。以上のように本発明は
、色副搬送波の位相を考慮してァダマール変換のブロッ
クを構成することに特徴がある。すなわちト第３図に示
すように真に隣接する水平走査線との相関（フィールド
相関）を利用することにより、８次元アダマール変換で
平均４ビットに圧縮した場合に、既に出願された特顔昭
５４−１１３８４５号の方式に較べて、さらにＳｐ−ｐ
／Ｎｒｍｓを約３旧改善することができる。これはアダ
マール変換ブロックの垂直方向の拡がりを少なくして「
画像の垂直方向の相関を十分に生かしているためである
。本発明はさらにフレーム間相関を用いることにより、
画像の動きが比較的ゆるやかであることによるフレーム
間の相関を利用して、さらに圧縮率を向上させることが
可能である。また本発明では、｛４｝式で示されている
ように標本点を配列することにより、低次のシーケンス
、特にｈ２に対するビット配分を多く、高次のシーケン
ス、特にｈ７に対するビット配分を少なくすることが可
能となり、色信号が輝度信号に多重されていることによ
る圧縮率の低下を防ぐことができるなど、多くの優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の方式による標本点と色副搬送波
位相との関係図、第３図は本発明の一実施例における標
本点と色副搬送波の位相との関係図、第４図は本発明を
実現する装置の一実施例を示すブロック図である。 ２……Ａ／Ｄ変換器、３・・・・・・メモリ、４・・・
・・・ァダマール変換器、５・・・・・・第１の量子化
器、６・・・・・・第２の量子化器、７・・・・・・ア
ダマ−ル逆変換器、８・・・・・・メモリ、９・…・・
Ｄ／Ａ変換器。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カラーテレビジヨン信号をナイキスト周波数以上の
   周波数でサンプリングし、第ｋ番目（ｋは整数）のフレ
   ームの第ｉ番目（ｉは整数）の水平走査線に含まれる互
   いに隣接するｌ個（ｌ＝２＾ａ、ａ＝０、１、２……）
   の標本点ｄｉ、ｊ、ｋ、ｄｉ、ｊ＋１、ｋ、……、ｄｉ
   、ｊ＋（ｌ−１）、ｋとは色副搬送波に対して同一位相
   関係にありかつ垂直方向に互いに隣接する第ｉ＋（ｍ−
   １）番目（ｍ＝２＾ｂ、ｂ＝０、１、２……）の水平走
   査線の標本点ｄｉ＋（ｍ−１）、ｊ、ｋ、ｄｉ＋（ｍ−
   １）、ｊ＋ｉ、……ｄｉ＋（ｍ−１）、ｊ＋（ｌ−１）
   、ｋまでの標本点でｌ×ｍ個の標本点を構成し、前記ｌ
   ×ｍ個の標本点とは色副搬送波に対して同一位相関係に
   ありかつフレーム方向に互いに隣接する第ｋ＋（ｎ−１
   ）番目（ｎ−２＾Ｃ、Ｃ＝０、１、２……）のフレーム
   の標本点ｄｉ、ｊ、ｋ＋（ｎ−１）ｄｉ、ｊ＋１、ｋ＋
   （ｎ−１）、……、ｄｉ、ｊ＋（ｍ−１）、ｋ＋（ｎ−
   １）、……ｄｉ＋（ｌ−１）、ｊ、ｋ＋（ｎ−１）、ｄ
   ｉ＋（ｌ−１）、ｊ＋１、ｋ＋（ｎ−１）、……ｄｉ＋
   （ｌ−１）、ｊ＋（ｍ−１）、ｋ＋（ｎ−１）までのｌ
   ×ｍ×ｎ個の標本点でブロツクを構成したことを特徴と
   するアダマール変換符号化方式。