JP2021005901A - 送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種のフォーマットの映像信号を効率的に同時生成可能に信号変換する送信装置を提供する。【解決手段】本発明による送信装置２は、フォーマット変換装置１と、階層符号化手段（２１）と、送信手段（２２ａ，２２ｂ）とを備える。フォーマット変換装置１は、第１フォーマットと第２フォーマットとの間の信号量の第３フォーマットとする解像度の映像信号を生成する。階層符号化手段（２１）は、第１フォーマット又は第２フォーマットの映像信号と第３フォーマットの映像信号とを入力し、スケーラブル符号化処理に基づく符号化処理を施して、第３フォーマットの映像信号に基づくベースレイヤの符号化信号及び前記スケーラブル符号化に基づくエンハンスメントレイヤの符号化信号を生成する。送信手段（２２ａ，２２ｂ）は、ベースレイヤの符号化信号のみ、又はベースレイヤとエンハンスメントレイヤの双方の符号化信号を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、受信側で要求される第１フォーマットの映像信号と、当該第１フォーマットとは異なり受信側で要求される第２フォーマットの映像信号とを同時配信可能とする伝送システムに関し、特に、複数の異なるフォーマットの映像信号を同時生成可能に信号変換する送信装置に関する。

従来の映像配信サービスの代表的なテレビ放送では、複数の異なるフォーマットの映像信号を同時に伝送するためにサイマルキャストによって行われている。例えば、図５に、典型的なサイマルキャスト方式の伝送システムの概略構成を示す。

図５に示すように、サイマルキャストによる伝送を行う送信装置５１は、例えば同内容の標準（ＳＤ：Standard Definition）放送と高品質（ＨＤ：High Definition）放送を実現するために、送信装置５１の外部に解像度変換装置５０が設けられる。尚、この解像度変換装置５０は、送信装置５１の内部に設けることもできる。用途によって様々であるが、代表的に、ＳＤ映像は水平７２０画素×垂直４８０画素（以下では、単に「７２０×４８０」と表記する）の表示画素数に対応可能な映像信号であり、ＨＤ映像は１９２０×１０８０の表示画素数に対応可能な映像信号である。

このような解像度変換装置５０は、原信号のＨＤ映像に対しダウンコンバータ５０１により低解像度化する解像度変換を施し、ＳＤ映像を生成する。

そして、送信装置５１は、これら２つの解像度の映像信号を符号化部５１１ａ，５１１ｂにより符号化し、それぞれを第１送信部５１２ａ及び第２送信部５１１ｂによりそれぞれの送信アンテナ５２ａ，５２ｂを介して伝送する。ここでは、送信アンテナ５２ａから伝送される信号を伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）とし、送信アンテナ５２ｂから伝送される信号を伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）とする。

ところで、本願明細書中、包括的に、受信側で要求され原信号が持つ映像信号のフォーマットを第１フォーマットと称し、この第１フォーマットの映像信号とは別に受信側で要求される映像信号のフォーマットを第２フォーマットと称する。例えば、図５に示す例では、ＨＤ映像を原信号の第１フォーマットとし、このＨＤ映像と比して低品質の映像となるＳＤ映像のフォーマットが第２フォーマットとして受信側で要求され、サイマルキャスト方式では、送信側で第１フォーマットの映像信号に対し解像度変換を施して第２フォーマットの映像信号が生成される。

複数のフォーマットが混在する環境においてそれぞれのフォーマットのうち特定のフォーマットのみしか受信できない受信装置が市場に存在することから、サイマルキャスト方式では、それぞれの受信装置に適したものとして、ＨＤ映像とＳＤ映像の各フォーマットの生成を送信側で行うようにしている。例えば送信装置５１は、伝送チャンネルＡのＨＤ映像の信号を受信できないＳＤ用受信装置６０ｂに対し伝送チャンネルＢのＳＤ映像を受信できるように送信することで、同内容の映像配信サービスを同時提供可能としている。

即ち、図５に示す例では、ＳＤ用受信装置６０ｂは、復号部６０５により受信アンテナ６１ｂを介して伝送チャンネルＢのＳＤ映像の符号化信号を受信して復号し、ＳＤ表示部６０６により当該ＳＤ映像を表示することができる。一方、ＨＤ用受信装置６０ａは、復号部６０１により受信アンテナ６１ａを介して伝送チャンネルＡのＨＤ映像の符号化信号を受信して復号し、ＨＤ表示部６０２により当該ＨＤ映像を表示することができる。また、ＨＤ用受信装置６０ａは、解像度変換装置６０３が備える復号部６０３１により受信アンテナ６１ｂを介して伝送チャンネルＢのＳＤ映像の符号化信号を受信・復号して、解像度変換装置６０３が備えるアップコンバータ６０３２により解像度変換を施し、ＨＤ表示部６０２により当該ＨＤ映像を表示することもできる。ここでは、説明の便宜上、各伝送チャンネルの映像信号を受信する受信アンテナを受信アンテナ６１ａ，６１ｂとして区別しているが、実際には同一の受信アンテナで異なる放送チャンネル（周波数チャンネル）により受信できる。

このように、高解像度の映像配信サービス（ＨＤ映像）を受信することができるＨＤ用受信装置６０ａは、一般的に、ＨＤ映像とＳＤ映像のいずれの伝送チャンネルの映像信号も受信することができ、低解像度の映像配信サービス（ＳＤ映像）を受信した場合は、解像度変換装置６０３内部のアップコンバータ６０３２によって高解像度のフォーマットに変換して表示することができる。尚、この解像度変換装置６０３は、ＨＤ用受信装置６０ａの外部に設けられることもある。

そして、解像度変換装置５０は、原信号の高解像度の映像配信サービス（ＨＤ映像）のフォーマット（第１フォーマット）を低解像度の映像配信サービス（ＳＤ映像）のフォーマット（第２フォーマット）にダウンコンバートし、送信装置５１は、高解像度の映像配信サービスとは異なる伝送チャンネルで低解像度の映像配信サービスを伝送し、同時提供可能としている。

ところで、映像符号化処理では映像の様々な類似性を利用して極めて高いデータ圧縮を実現している。また、サイマルキャスト方式の映像配信サービスでは解像度は異なるものの同内容であり伝送チャンネル間に高い相関がある。このような相関を利用することで高効率化を実現する符号化方式として階層符号化処理が知られており、例えば現在規定されている最新の符号化方式であるＨＥＶＣではスケーラブル符号化処理として規格化されている。このスケーラブル符号化処理では、符号化した低解像度映像を一旦復号し、その復号映像についてアップコンバートした信号を生成して、これを信号予測の１つとして用いて高品質映像（高解像度の映像を含む）の符号化を行っており、２０％程度の符号化効率の改善を実現している。

そして、このようなスケーラブル機能を用いた映像配信サービスでは、ビットレートが少なくて済む低解像度映像をコアとし、高品質映像（高解像度の映像を含む）の符号化を行っている。これにより、低解像度映像用の受信装置は低処理での受信・表示を実現することができ、安価な装置開発が可能である。また、高品質映像用の高機能な受信装置は、コアとなる低解像度映像を受信しつつスケーラブル機能を用いて高解像度映像を復元するため、効率的に復号処理を行うことができる。

このような技術的な背景下で、新しいフォーマットによる放送を始める際には、テレビ局などの映像配信会社は新たな設備投資が必要となる。例えば放送が開始された４Ｋ（３８４０×２１６０）の放送サービス（以下、単に「４Ｋ」とも称する）、数年遅れて放送が開始される８Ｋ（７６８０×４３２０）の放送サービス（以下、単に「８Ｋ」とも称する）を実施するためには最新の設備を数年の間に２回導入しなければならず経営上の大きな負担となる。

また、４Ｋの符号化信号に対し８Ｋの符号化信号は、２倍程度の帯域を必要とし、例えば現在の放送の場合における１伝送チャンネル当たりの信号容量では、８Ｋの符号化信号を１伝送チャンネルで伝送できず、複数の伝送チャンネルを束ねて伝送する必要がある。このような伝送技術として水平偏波・垂直偏波を合わせて２伝送チャンネル分の帯域を実現するＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）と呼ばれる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−９５６６５号公報

しかしながら、ＭＩＭＯ方式は水平・垂直偏波を併用する受信アンテナを設置する必要があり、ＭＩＭＯ方式の実際の普及のためには、各受信装置の受信アンテナの付け替えまでの経過をも考慮する必要がある。

従って、４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスを同時提供可能とするのに、現在の設備との互換性のための工夫が求められる。しかしながら、４Ｋと８Ｋの放送で必要となるビットレートはＡＲＩＢ（一般社団法人 電波産業会）による評価によれば４Ｋで３０Ｍｂｐｓ程度、８Ｋで８０Ｍｂｐｓ程度として８Ｋ放送サービスは４Ｋ放送サービスの２倍以上の伝送容量が必要となる。

このため、各受信装置の受信アンテナの付け替えまでの経過措置だけでなく、例えば特許文献１に開示されるようなＭＩＭＯ方式の伝送システムにて、その水平偏波と垂直偏波のうちいずれか一方の偏波により４Ｋ放送サービスを提供可能とする工夫が求められる。

例えば、従来技法に基づいて４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を試みるＭＩＭＯ方式の伝送システムの概略構成を図６に示しているが、後述するような問題が生じる。ここでは、原信号が持つ高解像度（８Ｋ）のフォーマットを受信側で要求される第１フォーマットとし、この第１フォーマットの映像信号に対しダウンコンバートを施した低解像度（４Ｋ）のフォーマットを受信側で要求される第２フォーマットとしている。

まず、図６に示すＭＩＭＯ方式の送信装置５６は、スケーラブル符号化による４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を試みるとすると、送信装置５１の外部に解像度変換装置５５が設けられる。尚、この解像度変換装置５５は、送信装置５６の内部に設けることもできる。このような解像度変換装置５５は、ダウンコンバータ５５１により低解像度化する解像度変換を施し、４Ｋの映像信号を生成する。

そして、送信装置５６は、これら２つの映像信号を用いてスケーラブル符号化部５６１により符号化し、２つの符号化信号を生成してそれぞれを第１送信部５６２ａ及び第２送信部５６２ｂによりそれぞれの送信アンテナ３，４を介して伝送する。或いはＭＩＭＯ方式を用いない場合、それぞれの信号を多重してアンテナ３，４のいずれか一方で送信することもできる。ここでは、送信アンテナ３を水平偏波用の送信アンテナとし、送信アンテナ４を垂直偏波用の送信アンテナとして例示する。そして、送信アンテナ３から伝送される信号を伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）とし、送信アンテナ４から伝送される信号を伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）とする。

４Ｋ用受信装置６５ｂは、復号部６５３により、垂直偏波用の受信アンテナ６を介して伝送チャンネルＢの符号化信号を受信して復号し、４Ｋ表示部６５４により当該４Ｋの映像を表示させることになる。また、受信アンテナ６が水平・垂直編波共用の場合には、４Ｋ用受信装置６５ｂは、水平・垂直偏波共用の受信アンテナ６を介して多重された信号から分離して当該４Ｋ用の符号化信号を受信して復号部６５３により復号し、４Ｋ表示部６５４により当該４Ｋの映像を表示させる構成とすることもできる。一方、８Ｋ用受信装置６５ａは、スケーラブル復号部６５１により、水平・垂直偏波共用の受信アンテナ５を介して伝送チャンネルＡ，Ｂの符号化信号を受信して復号し、８Ｋ表示部６５２により当該８Ｋの映像を表示させることになる。

尚、チャンネルＡ，Ｂを伝送する方式としてＭＩＭＯ方式の伝送による水平、垂直偏波のアンテナで伝送する例を示したが、いずれか一方の偏波のアンテナを使用して複数チャンネルを用いた伝送による放送でもよい。即ち、送受間で単一の送信アンテナ及び受信アンテナを用いた伝送システムでも複数チャンネルを用いた伝送とすることで、スケーラブル符号化による４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を実現することができる。このような映像符号化方法をスケーラブル符号化といい、低解像度用の信号はベースレイヤ（ＢＬ）信号、高解像度用の信号はエンハンスメントレイヤ（ＥＬ）信号と呼ばれる。

一方で、スケーラブル符号化処理によって４Ｋ信号を利用して８Ｋを符号化しても２０％程度しか圧縮率が高まらず８Ｋ用には６４Ｍｂｐｓが必要となる。これは、４Ｋから８Ｋにアップコンバートした信号は拡大率が高く予測効率が低いことが原因である。即ち、スケーラブル符号化処理に基づく高解像度の映像信号を上述のようなＭＩＭＯ方式で伝送しようとすると、水平・垂直偏波で一方の伝送チャンネルに対し４Ｋ用の３０Ｍｂｐｓの伝送容量を割り当てても、他方の伝送チャンネルに対し８Ｋ用に当該差分の映像信号の６４Ｍｂｐｓの伝送容量を割り当てることとなり、例えばそれぞれの伝送容量が４０Ｍｂｐｓの場合に、両方の伝送チャンネルを用いることで４Ｋ信号を２本伝送することは可能であるが、８Ｋを高品質に伝送することができない。また、両方の伝送チャンネルを用いて８Ｋ信号を１本伝送することは可能であるが、８Ｋ信号と同時に４Ｋ信号を伝送することができない。

従って、制限された伝送容量では、ＭＩＭＯ方式とスケーラブル符号化処理を単純に併用しても、４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を実現することができない。

また、４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を実現するために、４Ｋ放送サービスに係る信号をベースレイヤの信号とし、８Ｋ放送サービスに係る信号をエンハンスメントレイヤの信号とする構成では、４Ｋ放送サービスに対してはそれ以上の高画質化を望むことができず、一方で８Ｋ放送サービスに対しては大容量の伝送容量が必要となる。

本発明の目的は、上述の問題に鑑みて為されたものであり、複数種のフォーマットの映像信号を効率的に同時生成可能に信号変換する送信装置を提供することにある。

本発明の送信装置は、受信側で要求される第１フォーマットの映像信号と、前記第１フォーマットとは異なり受信側で要求される第２フォーマットの映像信号とを同時配信可能とする送信装置であって、前記第１フォーマットの映像信号と前記第２フォーマットの映像信号との間の信号量に相当する第３フォーマットの映像信号を生成するようフォーマット変換を行うフォーマット変換装置であって、前記第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号を原信号として入力する原信号入力手段、及び、当該原信号として入力された第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号に対し解像度変換とビット深度変換のいずれか一方又は双方のフォーマット変換を施して当該第３フォーマットの映像信号を生成するフォーマット変換手段を備えるフォーマット変換装置と、前記第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号と前記第３フォーマットの映像信号とを入力し、スケーラブル符号化処理に基づく符号化処理を施して、前記第３フォーマットの映像信号に基づくベースレイヤの符号化信号及び前記スケーラブル符号化に基づくエンハンスメントレイヤの符号化信号を生成する階層符号化手段と、前記ベースレイヤの符号化信号のみを送信するか、又は前記ベースレイヤと前記エンハンスメントレイヤの双方の符号化信号を送信する送信手段と、を備え、前記第３フォーマットは、前記第１フォーマットと前記第２フォーマットとの間の解像度とすることを特徴とする。

本発明によれば、限られた伝送容量で、低品質の映像配信サービス（例えば、４Ｋ放送サービス）と高品質の映像配信サービス（例えば、８Ｋ放送サービス）を効率的に同時配信する伝送システムとすることができる。

特に、送信装置については、高品質の映像配信サービス（例えば、８Ｋ放送サービス）に対し相対的に低い品質でありながら低品質の映像配信サービス（例えば、４Ｋ放送サービス）に対し相対的に高い品質の映像信号（例えば、後述する６Ｋの映像信号）を伝送するよう構成することにより、伝送帯域を効率的に利用でき、更には、受信装置側で、ダウンコンバートにより例えば４Ｋの映像信号を生成させることができる。これにより、従来技法による例えば４Ｋの映像信号を単に受信・表示させるよりもダウンコンバートにより符号化歪の低減した映像を受信・表示させることができる。また、送信装置側においては例えば４Ｋから６Ｋのアップコンバータの追加設置と、受信装置側においては例えば６Ｋから４Ｋのダウンコンバータの追加設置のみの整備で簡易的に８Ｋ放送サービスを４Ｋによる簡易表示機能を提供することができ、各受信装置の受信アンテナの付け替えまでの経過措置の問題を解消することができる。更には、８Ｋ用受信装置に対しては受信機側においてスケーラブル符号化の復号処理において、例えば６Ｋから８Ｋにアップコンバートすることにより、４Ｋから８Ｋにアップコンバートした映像よりも高品質な信号を予測として用いることが可能となり、高品質な復号された８Ｋ映像表示が可能となる。

従って、高解像度の映像配信サービス（例えば、８Ｋ放送サービス）で設備整備を行った場合も同時に低解像度の映像配信サービス（例えば、４Ｋ放送サービス）の提供を実現でき、伝送帯域の使用効率が高く、また符号化効率も高い、既に普及している受信装置に対してより高品質な映像配信サービスを提供できるようになる。

本発明による第１実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明による第２実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明による第３実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明による第４実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 典型的なサイマルキャスト方式の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 従来技法に基づいて４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を試みるＭＩＭＯ方式の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明による各実施形態の伝送システムにおけるフォーマット変換装置、送信装置及び受信装置を説明する。各実施形態の伝送システムは、ＭＩＭＯ方式に基づいている。尚、各図において、同様な構成要素には同一の参照番号を付している。また、伝送チャンネルとして伝送チャンネルＡと伝送チャンネルＢを使用するものとし、伝送チャンネルＡは８Ｋ（７６８０×４３２０）を単一の伝送チャンネルで伝送できない伝送容量があるが、伝送チャンネルＡ，Ｂともに、４Ｋ（３８４０×２１６０）を伝送するには余裕がある伝送容量があるとする。本例では、伝送チャンネルＡ，Ｂとして４０Ｍｂｐｓと想定する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明による第１実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。第１実施形態の伝送システムは、送信側については４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を可能とするフォーマット変換装置１及び送信装置２と、受信側についてはそれぞれの放送サービスに応じた受信装置７ａ，７ｂ，７ｃ及びフォーマット変換装置８，９と、を備えるよう構成されている。

本例では、受信側で要求される第１及び第２フォーマットに対する第３フォーマットの映像信号として、例えば４Ｋと８Ｋの中間解像度である５７６０×３２４０を「６Ｋ」と称して用いるよう構成する。即ち、本実施形態の伝送システムは、第１フォーマットを高品質の映像配信サービス（例えば、８Ｋ放送サービス）、第２フォーマットを低品質の映像配信サービス（例えば、４Ｋ放送サービス）とすると、８Ｋに対し相対的に低い品質でありながら４Ｋに対し相対的に高い６Ｋを第３フォーマット（以下、「中間フォーマット」と称する）の映像信号として伝送するよう構成される。このような中間フォーマットの映像信号は、複数の伝送チャンネルによる映像配信において回線の帯域に応じたもの（即ち、伝送容量に応じたもの）とすることができ、前記５７６０×３２４０に限定するものではない。

（送信側のフォーマット変換装置）
フォーマット変換装置１は、原信号の８Ｋの映像信号を入力し、ダウンコンバータ１１により原信号の８Ｋの映像信号に対して低解像度化する解像度変換を施して６Ｋの映像信号を生成し、８Ｋの映像信号と６Ｋの映像信号とを階層符号化部２１に出力する。尚、このフォーマット変換装置１は、送信装置２の内部に設けることもできる。

（送信装置）
送信装置２は、階層符号化部２１、第１送信部２２ａ、及び第２送信部２２ｂを備える。

階層符号化部２１は、例えばＨＥＶＣで規定されているスケーラブル符号化処理を行う機能部であり、フォーマット変換装置１から得られる６Ｋの映像信号についてベースレイヤ（ＢＬ）として符号化するとともに、フォーマット変換装置１から得られる８Ｋの映像信号についてスケーラブル符号化処理に基づくベースレイヤに対する差分信号をエンハンスメントレイヤ（ＥＬ）として符号化し、８Ｋの映像信号に関する当該差分信号のＥＬ符号化信号を第１送信部２２ａに出力し、６Ｋの映像信号のＢＬ符号化信号を第２送信部２２ｂに出力する。このように、本実施例においては、伝送チャンネルＢの伝送容量で圧縮するのが適当なフォーマットを中間フォーマットとして使用する。

第１送信部２２ａは、８Ｋの映像信号に関する当該差分信号のＥＬ符号化信号を例えば水平偏波用の送信アンテナ３を介して伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）を経て伝送する。この第１送信部２２ａによる伝送ビットレートは、伝送チャンネルＡの伝送容量以内のＸ Ｍｂｐｓとする。

第２送信部２２ｂは、６Ｋの映像信号のＢＬ符号化信号を例えば垂直偏波用の送信アンテナ４を介して伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）を経て伝送する。この第２送信部２２ｂによる伝送ビットレートは、伝送チャンネルＢの伝送容量以内のＹ Ｍｂｐｓとする。尚、Ｘ，Ｙは同じ値でもよいし、異なる値でもよい。

（受信装置）
本実施形態の伝送システムでは、８Ｋ用受信装置７ａ、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃに対して、それぞれの受信装置に適したフォーマットの映像信号を受信・表示可能に構成している。ただし、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃには、それぞれ外部又は内部に設けられるフォーマット変換装置８，９が設けられている。

８Ｋ用受信装置７ａは、階層復号部７１により、ＭＩＭＯ方式に基づいて、水平・垂直偏波共用の受信アンテナ５を介して伝送チャンネルＡ，ＢのＢＬ及びＥＬ符号化信号を受信し、送信側の階層符号化部２１によるスケーラブル符号化処理に対応する階層復号処理を実行することにより、８Ｋの映像信号を復元し、８Ｋ表示部７２により当該８Ｋの映像を表示することができる。本方式によれば４Ｋ映像をBLとする場合に比べ予測に用いる６Ｋ映像のアップコンバートの拡大率が低く、高精度な予測が行えるため高品質な８Ｋの復号映像を復号することができる。

簡易８Ｋ用受信装置７ｂは、本例では外部に設けられるフォーマット変換装置８により、垂直偏波の受信アンテナ６を介して伝送チャンネルＢの６Ｋ映像のＢＬ符号化信号を受信して復号部８１により復号し、アップコンバータ８２により当該復号した６Ｋ映像信号を８Ｋの映像信号へとアップコンバートを施し、８Ｋ表示部７２により簡易的に当該８Ｋの映像を表示することができる。本方式によれば４Ｋ映像をベースレイヤ（ＢＬ）とする場合に比べアップコンバートの拡大率が低く、高品質に拡大が行えるため高品質な簡易表示が実現できる。

４Ｋ用受信装置７ｃは、本例では外部に設けられるフォーマット変換装置９により、垂直偏波の受信アンテナ６を介して伝送チャンネルＢの６Ｋ映像のＢＬ符号化信号を受信して復号部９１により復号し、ダウンコンバータ９２により当該復号した６Ｋ映像信号を４Ｋの映像信号へとダウンコンバートを施し、４Ｋ表示部７３により当該４Ｋの映像を表示することができる。本方式によればダウンコンバートにより６Ｋの復号映像に含まれる符号化歪が低減され、高品質な４Ｋ表示が実現できる。

このように、本実施形態における送信装置２は、８Ｋの放送サービスを提供する場合、原信号の８Ｋの映像信号から中間フォーマットの６Ｋにダウンコンバートした映像信号をベースレイヤとし、８Ｋの信号をエンハンスメントレイヤとして符号化して伝送する。そして、伝送チャンネルＡ，Ｂの両方を受信可能な８Ｋ用受信装置７ａであれば、スケーラブル機能によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤを復号し、８Ｋの映像を再構成し８Ｋ表示部７２に対し高品質に表示することができる。

また、伝送チャンネルＢのみ受信可能な４Ｋ用受信装置７ｃであれば、その６Ｋ信号を受信しダウンコンバートした映像信号を４Ｋ表示部７３に対し表示することができる。このダウンコンバートにより、単なる４Ｋ配信の場合よりも画素情報が高解像度情報から生成されるため符号化劣化が低減し、高品質に表示が可能となる。

また、受信アンテナ設備等の経過措置として、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ側が伝送チャンネルＢのみ受信可能な場合でも、その６Ｋの映像信号を基にアップコンバートして８Ｋの映像信号を構成し簡易表示することができる。従来技法では４Ｋから８Ｋへのアップコンバートしかできないが、この場合の表示よりも拡大率が少なくなるため、本実施形態によれば、当該アップコンバートによるボケ感を比較的に少なくした映像表示を実現できる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明による第２実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。第２実施形態の伝送システムは、送信側については４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を可能とするフォーマット変換装置１及び送信装置２と、受信側についてはそれぞれの放送サービスに応じた受信装置７ａ，７ｂ，７ｃ及びフォーマット変換装置８，９と、を備えるよう構成されている。

（送信側のフォーマット変換装置）
フォーマット変換装置１は、原信号の４Ｋの映像信号を入力し、アップコンバータ１２により原信号の４Ｋの映像信号に対して高解像度化する解像度変換を施して６Ｋの映像信号を生成し、更に、アップコンバータ１３により当該６Ｋの映像信号に対して高解像度化する解像度変換を施して８Ｋの映像信号を生成して、当該８Ｋの映像信号と当該６Ｋの映像信号とを階層符号化部２１に出力する。ただし、アップコンバータ１２，１３により原信号の４Ｋの映像信号から当該６Ｋの映像信号を生成した後、８Ｋの映像信号を生成する形態とする代わりに、８Ｋの映像信号を生成する他の構成例として、原信号の４Ｋの映像信号から８Ｋの映像信号を直接生成するアップコンバータを設けた形態でもよい。尚、このフォーマット変換装置１は、送信装置２の内部に設けることもできる。本実施形態では、原信号として８Ｋの映像信号が存在せず４Ｋの映像信号しか存在しない場合でも、受信側に４Ｋ又は８Ｋの映像信号を提供可能とする例である。

（送信装置）
送信装置２は、階層符号化部２１、第１送信部２２ａ、及び第２送信部２２ｂを備える。

階層符号化部２１は、第１実施形態と同様に、例えばＨＥＶＣで規定されているスケーラブル符号化処理を行う機能部であり、フォーマット変換装置１から得られる６Ｋの映像信号についてベースレイヤとして符号化するとともに、フォーマット変換装置１から得られる８Ｋの映像信号についてスケーラブル符号化処理に基づくベースレイヤに対する差分信号をエンハンスメントレイヤとして符号化し、８Ｋの映像信号に関する当該差分信号の符号化信号を第１送信部２２ａに出力し、６Ｋの映像信号の符号化信号を第２送信部２２ｂに出力する。このように、本実施例においても、上述した実施例と同様、伝送チャンネルＢの伝送容量で圧縮するのが適当なフォーマットを中間フォーマットとして使用する。

第１送信部２２ａは、８Ｋの映像信号に関する当該差分信号の符号化信号を例えば水平偏波用の送信アンテナ３を介して伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）を経て伝送する。

第２送信部２２ｂは、６Ｋの映像信号の符号化信号を例えば垂直偏波用の送信アンテナ４を介して伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）を経て伝送する。

（受信装置）
本実施形態の伝送システムにおいても、第１実施形態と同様に、８Ｋ用受信装置７ａ、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃを構成することができる。そして第１実施形態と同様に、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃには、それぞれ外部又は内部に設けられるフォーマット変換装置８，９が設けられている。

従って、本実施形態の伝送システムで４Ｋのみの放送を行う場合は、送信側では、４Ｋの映像信号に対し、超解像処理を含むアップコンバートによる解像度変換処理を施して、中間フォーマットである６Ｋの映像信号を生成し符号化信号を伝送する。そして、第１実施形態と同様に、４Ｋ用受信装置７ｃでは、当該中間フォーマットである６Ｋの映像信号からダウンコンバートして表示を行うことにより映像圧縮において生じた劣化を軽減した高品質な映像を得ることができる。即ち、本実施例によれば原信号の４Ｋ信号に符号化劣化などの劣化が含まれていないため超解像などの高性能アップコンバート技術が効果的に作用し、高品質な中間フォーマットの映像配信を実現することができる。尚、一般的に６Ｋ映像と４Ｋ映像は情報量は６Ｋの方が多いが、４Ｋ信号からアップコンバートした６Ｋ信号は高機能なアップコンバートを行っても、もともと情報量が少ない４Ｋ信号を起点としているため純粋な６Ｋ映像に比べ情報量は少なく、符号化は容易であり、伝送容量の増加は帯域の許す範囲で問題にならない。また６Ｋで符号化することにより、復号された６Ｋ映像に含まれる符号化劣化はダウンコンバートにより平均化され劣化が低減するため、画質向上効果を示すことになる。また、８Ｋ表示部７２を有する受信装置７ａ，７ｂに対しても、当該４Ｋ放送サービスの映像を基に視聴可能に構成することができ、例えば、簡易８Ｋ用受信装置７ｂでは、６Ｋの映像信号からのアップコンバートとなることから、第１実施形態と同様に、従来技法では４Ｋから８Ｋへのアップコンバートしかできない場合の表示よりも拡大率が少なくなるため、当該符号化劣化とアップコンバートに起因するボケ感を比較して少なくした映像表示を実現できる。

〔第３実施形態〕
図３は、本発明による第３実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。第３実施形態の伝送システムは、送信側については４Ｋ放送サービスと８Ｋ放送サービスの同時提供を可能とするフォーマット変換装置１及び送信装置２と、受信側についてはそれぞれの放送サービスに応じた受信装置７ｄ，７ｂ，７ｃ及びフォーマット変換装置８，９と、を備えるよう構成されている。

（送信側のフォーマット変換装置）
フォーマット変換装置１は、例えば１０〜１６ビットのＨＤＲ（High Dynamic Range）ベースの８Ｋの映像信号を原信号として入力し、ダウンコンバータ１１により原信号の８Ｋの映像信号に対して低解像度化する解像度変換を施して通常ビット深度（例えば８ビット）の６Ｋの映像信号を生成し、当該ＨＤＲベースの８Ｋの映像信号と当該通常ビット深度の６Ｋの映像信号とを階層符号化部２１に出力する。尚、このフォーマット変換装置１は、送信装置２の内部に設けることもできる。ＨＤＲは映像信号のダイナミックレンジを拡大したものである。本実施形態では、ＨＤＲに対応していない受信装置７ｂ，７ｃと、ＨＤＲに対応している受信装置７ｄの混在を実現する例である。

（送信装置）
送信装置２は、階層符号化部２１、第１送信部２２ａ、及び第２送信部２２ｂを備える。

階層符号化部２１は、例えばＨＥＶＣで規定されているスケーラブル符号化処理を行う機能部であり、フォーマット変換装置１から得られる中間フォーマットである６Ｋ／８ビットの映像信号についてベースレイヤ（ＢＬ）として符号化するとともに、フォーマット変換装置１から得られるＨＤＲベースの８Ｋの映像信号についてスケーラブル符号化処理に基づくベースレイヤに対する差分信号をエンハンスメントレイヤ（ＥＬ）として符号化し、このＨＤＲベースの８Ｋの映像信号に関する当該差分信号のＥＬ符号化信号を第１送信部２２ａに出力し、当該通常ビット深度の６Ｋの映像信号のＢＬ符号化信号を第２送信部２２ｂに出力する。このように、本実施例においても、上述した実施例と同様、伝送チャンネルＢの伝送容量で圧縮するのが適当なフォーマットを中間フォーマットとして使用する。

第１送信部２２ａは、ＨＤＲベースの８Ｋの映像信号に関する当該差分信号の符号化信号を例えば水平偏波用の送信アンテナ３を介して伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）を経て伝送する。

第２送信部２２ｂは、通常ビット深度の６Ｋの映像信号の符号化信号を例えば垂直偏波用の送信アンテナ４を介して伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）を経て伝送する。

（受信装置）
本実施形態の伝送システムにおいても、第１実施形態と同様に、ＨＤＲベース８Ｋ用受信装置７ｄ、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃに対して、それぞれの受信装置に適したフォーマットの映像信号を受信・表示可能に構成している。そして第１実施形態と同様に、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ、及び４Ｋ用受信装置７ｃには、それぞれ外部又は内部に設けられるフォーマット変換装置８，９が設けられている。

尚、簡易８Ｋ用受信装置７ｂ及び４Ｋ用受信装置７ｃは、で第１実施形態と同様であり、ＨＤＲベース８Ｋ用受信装置７ｄは、ＨＤＲベース８Ｋの映像信号を表示可能とするＨＤＲベース８Ｋ表示部７２ａを備えている点で第１実施形態とは異なるが扱うビット深度が異なる点を除き同様に動作する。このため、本実施形態の伝送システムにおいても、第１実施形態の利点を全て包含し、８Ｋ，４Ｋの受信装置に適した品質の映像信号を同時配信することができる。

尚、本実施形態ではダウンコンバータ１１により、ＨＤＲと非ＨＤＲ（＝ＳＤＲ（Standard Dynamic Range））について、ビット深度の変換処理をも行うとしたが、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ６７やＳＭＰＴＥ ２０８４方式のフォーマットからＳＤＲのフォーマットへと変換するためのフォーマット変換処理（ＨＤＲ‐ＳＤＲ変換処理）としてもよい。

〔第４実施形態〕
図４は、本発明による第４実施形態の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。第４実施形態の伝送システムは、送信側についてはＨＤＲベースの８Ｋ放送サービスと、ＨＤＲベースの４Ｋ放送サービスの同時提供を可能とするフォーマット変換装置１及び送信装置２と、受信側についてはそれぞれの放送サービスに応じた受信装置７ｄ，７ｆ，７ｅと、を備えるよう構成されている。

（送信側のフォーマット変換装置）
フォーマット変換装置１は、例えば１０〜１６ビットのＨＤＲベースの８Ｋの映像信号を原信号として入力し、ダウンコンバータ１１により原信号のＨＤＲベースの８Ｋの映像信号に対して低解像度化する解像度変換を施してＨＤＲベースの６Ｋの映像信号を中間フォーマットとして生成し、当該ＨＤＲベースの８Ｋの映像信号と当該ＨＤＲベースの６Ｋの映像信号とを階層符号化部２１に出力する。尚、このフォーマット変換装置１は、送信装置２の内部に設けることもできる。本実施形態では、ＨＤＲベースのフォーマットが異なる受信装置７ｄ，７ｆ，７ｅの混在を実現する例である。

（送信装置）
送信装置２は、階層符号化部２１、第１送信部２２ａ、及び第２送信部２２ｂを備える。

階層符号化部２１は、例えばＨＥＶＣで規定されているスケーラブル符号化処理を行う機能部であり、フォーマット変換装置１から得られるＨＤＲベースの６Ｋの映像信号についてベースレイヤとして符号化するとともに、フォーマット変換装置１から得られるＨＤＲベースの８Ｋの映像信号についてスケーラブル符号化処理に基づくベースレイヤに対する差分信号をエンハンスメントレイヤとして符号化し、このＨＤＲベースの８Ｋの映像信号に関する当該差分信号の符号化信号を第１送信部２２ａに出力し、当該ＨＤＲベースの６Ｋの映像信号の符号化信号を第２送信部２２ｂに出力する。このように、本実施例においても、上述した実施例と同様、伝送チャンネルＢの伝送容量で圧縮するのが適当なフォーマットを中間フォーマットとして使用する。

第１送信部２２ａは、ＨＤＲベースの８Ｋの映像信号に関する当該差分信号の符号化信号を例えば水平偏波用の送信アンテナ３を介して伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）を経て伝送する。

第２送信部２２ｂは、ＨＤＲベースの６Ｋの映像信号の符号化信号を例えば垂直偏波用の送信アンテナ４を介して伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）を経て伝送する。

（受信装置）
本実施形態の伝送システムにおいても、ＨＤＲベース８Ｋ用受信装置７ｄ、ＨＤＲベース簡易８Ｋ用受信装置７ｆ、及びＨＤＲベース４Ｋ用受信装置７ｅに対して、それぞれの受信装置に適したフォーマットの映像信号を受信・表示可能に構成している。ただし、ＨＤＲベース簡易８Ｋ用受信装置７ｆ、及びＨＤＲベース４Ｋ用受信装置７ｅには、それぞれ外部又は内部に設けられるフォーマット変換装置８，９が設けられている。

尚、ＨＤＲベース簡易８Ｋ用受信装置７ｆは、フォーマット変換装置８により、ＨＤＲベース６Ｋの映像信号からＨＤＲベースの８Ｋに高解像化する解像度変換が施された映像信号を受信し、これを表示可能とするＨＤＲベース８Ｋ表示部７２ａを備えている。本実施形態の伝送システムにおいても、第１実施形態と同様の利点を全て包含し、ＨＤＲベースの異なる複数種のフォーマットについて受信装置に適した品質の映像信号を同時配信することができる。ＨＤＲベース８Ｋ用受信装置７ｄ及びＨＤＲベース４Ｋ用受信装置７ｅについても、それぞれ前述した実施形態の例と同様の利点を有するものとなる。

以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述した例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、中間フォーマットは６Ｋに限定するものではなく、１チャンネルで送れる伝送容量に応じて、例えば５Ｋと呼ばれる５１２０×２８８０や、４Ｋ×４Ｋなどと呼ばれる３８４０×４３２０としてもよい。そして、放送サービスの要求に応じてスケーラブル符号化処理で選択可能なフォーマットを中間フォーマットとして選択すればよい。また受信側で要求される第１フォーマットと第２フォーマットはそれぞれ４Ｋ解像度とＨＤ解像度としてもよい。

従って、上述した各実施形態におけるいずれの伝送システムの例においても高品質として８Ｋ、低品質として４Ｋに限定されるものではなく、また高品質用の受信装置は低品質用の映像信号を受信可能に構成することができる。例えば図３に示すＨＤＲベース８Ｋ用受信装置７ｄに対し、その外部又は内部に、フォーマット変換装置８が設けられているときは、その放送チャンネルを合わせることで、伝送チャンネルＢから得られる映像信号のみからＨＤＲベースの簡易８Ｋの受信表示する機能を持たせることができ、フォーマット変換装置９が設けられているときはＨＤＲベースの４Ｋの受信表示する機能を持たせることができる。

また、図３に示す第３実施形態において、低ビット深度化するビット深度変換をも行うダウンコンバータ１１を利用する形態とする代わりに、例えば低ビット深度の映像信号しか原信号を持たない用途において高ビット深度の映像を配信させたい場合、高ビット深度化するビット深度変換を行うビット深度コンバータを用いる形態とすることもできる。また、本発明に係る中間フォーマットを用いた伝送システムの例として、ＭＩＭＯによる２チャンネル伝送を例示したが、２チャンネル伝送に限らず、更に多くのチャンネルを利用した伝送形態に適用することができるし、放送サービスに関わらず通信サービスにおいても適用可能である。更には、伝送チャンネルＡ（Ｃｈ Ａ）は放送とし、伝送チャンネルＢ（Ｃｈ Ｂ）は通信とするなどハイブリッド型のサービスにも適用可能である。或いはまた、多チャネル伝送に限らず、ベースレイヤ（ＢＬ）とエンハンスメントレイヤ（ＥＬ）によるスケーラブル符号化を用い、１チャンネルで２つの符号化信号を多重化して伝送する伝送形態に適用することもできる。

本発明によれば、限られた伝送容量で、低品質の映像配信サービス（例えば、４Ｋ放送サービス）と高品質の映像配信サービス（例えば、８Ｋ放送サービス）を効率的に同時配信する伝送システムとすることができるので、複数種のフォーマットの映像信号を効率よく同時配信する用途に有用である。

１ フォーマット変換装置
２ 送信装置
３，４ 送信アンテナ
５ 受信アンテナ（水平・垂直偏波共用アンテナ）
６ 受信アンテナ（垂直偏波用アンテナ）
７ａ ８Ｋ用受信装置
７ｂ 簡易８Ｋ用受信装置
７ｃ ４Ｋ用受信装置
７ｄ ＨＤＲベース８Ｋ用受信装置
７ｅ ＨＤＲベース４Ｋ用受信装置
７ｆ ＨＤＲベース簡易８Ｋ用受信装置
８，９ フォーマット変換装置
１１ ダウンコンバータ
１２，１３ アップコンバータ
２１ 階層符号化部
２２ａ 第１送信部
２２ｂ 第２送信部
５０ 解像度変換装置
５１ 送信装置
５２ａ，５２ｂ 送信アンテナ
５５ 解像度変換装置
５６ 送信装置
６０ａ ＨＤ用受信装置
６０ｂ ＳＤ用受信装置
６１ａ，６１ｂ 受信アンテナ
６５ａ ８Ｋ用受信装置
６５ｂ ４Ｋ用受信装置
７０ 復号部
７１ 階層復号部
７２ ８Ｋ表示部
７２ａ ＨＤＲベース８Ｋ表示部
７２ｂ ＨＤＲベース４Ｋ表示部
７３ ４Ｋ表示部
８１ 復号部
８２ アップコンバータ
９１ 復号部
９２ ダウンコンバータ
５０１ ダウンコンバータ
５１１ａ，５１１ｂ 符号化部
５１２ａ 第１送信部
５１２ｂ 第２送信部
５５１ ダウンコンバータ
５６１ スケーラブル符号化部
５６２ａ 第１送信部
５６２ｂ 第２送信部
６０１ 復号部
６０２ ＨＤ表示部
６０３ 解像度変換装置
６０３１ 復号部
６０３２ アップコンバータ
６０５ 復号部
６０６ ＳＤ表示部
６５１ スケーラブル復号部
６５２ ８Ｋ表示部
６５３ 復号部
６５４ ４Ｋ表示部

Claims (1)

1. 受信側で要求される第１フォーマットの映像信号と、前記第１フォーマットとは異なり受信側で要求される第２フォーマットの映像信号とを同時配信可能とする送信装置であって、
   前記第１フォーマットの映像信号と前記第２フォーマットの映像信号との間の信号量に相当する第３フォーマットの映像信号を生成するようフォーマット変換を行うフォーマット変換装置であって、前記第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号を原信号として入力する原信号入力手段、及び、当該原信号として入力された第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号に対し解像度変換とビット深度変換のいずれか一方又は双方のフォーマット変換を施して当該第３フォーマットの映像信号を生成するフォーマット変換手段を備えるフォーマット変換装置と、
   前記第１フォーマット又は前記第２フォーマットの映像信号と前記第３フォーマットの映像信号とを入力し、スケーラブル符号化処理に基づく符号化処理を施して、前記第３フォーマットの映像信号に基づくベースレイヤの符号化信号及び前記スケーラブル符号化に基づくエンハンスメントレイヤの符号化信号を生成する階層符号化手段と、
   前記ベースレイヤの符号化信号のみを送信するか、又は前記ベースレイヤと前記エンハンスメントレイヤの双方の符号化信号を送信する送信手段と、を備え、
   前記第３フォーマットは、前記第１フォーマットと前記第２フォーマットとの間の解像度とすることを特徴とする送信装置。