JP2761101B2 - 主ビデオ信号と補助ビデオ信号とを同期させる装置 - Google Patents

主ビデオ信号と補助ビデオ信号とを同期させる装置

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、再構成ビデオ信号を生成するために合成
することを意図している様な２つのビデオ信号間に所望
の関係を維持させる装置に関するものである。
主信号を強化するために補助信号を使用するビデオ信
号処理システムは種々のものが知られている。
例えば、この補助信号は、種々の理由から主ビデオ信
号に含めることができなった付加的な高周波数画像情報
を含むものである。この補助信号は、また、誤り（エラ
ー）の補正およびアーティファクト補償の各目的に対し
て利用できる情報を含んでいることもある。
強化（オーグメンテーション）情報を含んだ補助の第
２チャンネルを使用する高品位テレビジョン（HDTV）シ
ステムの一例が、イスナルディ（M.A.Isnardi）氏その
他による米国特許第4,888,641号に開示されている。こ
の米国特許に開示されているシステムは、２チャンネル
式のHDTVシステムであって、そのうちの補助チャンネル
は、主チャンネルによって伝送されるコード化された高
解像度（イクステンデッド デフィニション）画像情報
と、より高い解像度（ハイヤー デフィニション）画像
情報の原情報源からの画像情報との差を表わす情報を伝
送するものである。
補助信号によって伝送されるような高周波数情報を、
たとえば良好な信号対ノイズ特性を実現するという様な
種々の理由から、デジタル処理することは望ましいこと
である。その様なデジタル処理を使用するシステムに
は、データ圧縮技法が含まれ、そのために可変データ率
補助信号が生じることになる。その様な場合には、デー
タ率を異にすることのある主信号と補助信号とを最終的
に合成して表示用の画像信号を再構成する場合に、その
両信号を確実に適正な同期状態とするための特別のステ
ップを設けねばならない。本発明は、特にこの問題に関
連するものである。
この発明の原理に従って提供されるビデオ信号処理シ
ステムは、或る画像解像度を表わすフィールド率のビデ
オ情報を含む第１ビデオ信号を生成する手段と、この第
１ビデオ信号で表わされる画像解像度とは異なる画像解
像度を表わす第２ビデオ信号を生成する手段と、デジタ
ル信号である第２ビデオ信号をデータ圧縮する手段とを
含んでいる。画像解像度の異なる信号同士を同期合成が
容易となるように、上記のシステムは、また、第２信号
のビデオ情報ブロックを第１信号のフィールド率と同期
化させるための第１フラッグ信号を生成する手段も含ん
でいる。上記のビデオ情報ブロックは、フィールドごと
に変動するデータ・ビット数を持つものである。更にこ
のシステムは、上記のビデオ・ブロック内におけるビデ
オ・サブ・ブロックを識別するための同ビデオ・ブロッ
ク内の第２フラッグ信号を生成する手段も含んでいる。
上記のサブ・ブロックは互いに異なる時間期間を呈する
ようにされる。この発明の原理に従って、第１形式と第
２形式の両ビデオ信号を受入れて合成するシステムも設
けられる。
主信号と補助信号を処理するビデオ・システムとして
好ましい一実施例では、その補助信号はデジタル（２進
数）形式であって、各々が同期フラッグによって隔てら
れたマクロ・フィールド率情報のブロックのシーケンス
で構成されている。各同期フラッグは、その補助信号を
関連する主信号のフィールド率情報と整列させる動作を
助ける。各マクロブロックは、データ圧縮されたビデオ
情報を含むビデオ情報ブロックを含むものである。ビデ
オブロックは、それぞれが水平画像線の一群から得られ
る画像情報を含んでいる、一連の線ブロックより成って
いる。各線ブロックの前には線ブロック・フラッグまた
はマーカがある。フィールド内の上記の様なフラッグの
１番目のものはフィールドフラッグと名付ける。この発
明の一つの特徴として、この線ブロック・フラッグとフ
ィールド・フラッグは、独特の２進記号によって区別さ
れる。また、この線ブロック・フラッグとフィールド・
フラッグは、特定のフィールド、または線ブロックの番
号に関する情報を含んでいる。
図面の簡単な説明 第１図はこの発明による補助信号の諸成分を示してい
る。
第２、３および４図はこの発明による装置の動作の理
解を助けるための信号波形を示している。
第５図はこの発明による信号処理技法を採用するに適
した高品位テレビジョンシステムのブロック図である。
第６および７図は第１図に示された様な補助信号のコ
ード化およびデコード用の装置の詳細を示している。
第１図は、デジタル的にコード化された補助信号
（Ａ）の諸成分を、成分（Ｂ）から成分（Ｅ）まで順次
詳細に示している。成分（Ａ）は、たとえばオーディ
オ、ビデオ、同期および制御情報という様な合成データ
を含んでいる基本的な補助信号である。この成分は、時
間的に多重化されたマクロデータブロックのシーケンス
を含んでいる。１つのマクロブロックは連続する２つの
同期フラッグ（SF）間のデータブロックである。この同
期フラッグは主信号の垂直同期信号と実質的に同時に、
59.95Hzのフィールド速度で、周期的に発生する。この
同期フラッグは、フィールド単位で主信号と補助信号間
の関係を適正に維持することによって、第１レベルのシ
ステム同期を表わしている。
成分（Ｂ）中に示されているように各同期フラッグ
は、固有の11ビットの２進記号“01111111110"で表わさ
れる。各マクロブロックは、オーディオ・データ・ブロ
ックとビデオ・データ・ブロックを含んでおり、これら
両ブロックは共にデータ圧縮されたデジタルデータを含
んでいる。各ビデオ・ブロックは強化信号の１フィール
ドに対するデータ圧縮されたビデオ情報を含んでいる。
マクロブロック内のビット数は一定であるが、データ圧
縮されたビデオ・ブロック内のビット数はフィールド毎
に変化する。
各ビデオ・ブロックは、成分（Ｃ）で示されるよう
に、多重化された線ブロック（LB）のシーケンスより成
り、各線ブロックはデータ圧縮されたビデオ情報を含ん
でいる。各線ブロックは水平のストライプ（縞）を表わ
すもので、12本の連続する水平走査線のグループの輝度
情報と、連続する４本の水平走査線のグループの、C1お
よびC2で示される２つの色差信号（たとえば、Ｒ−Ｙと
Ｂ−Ｙ）のそれぞれのクロミナンス情報とを含んでお
り、成分（Ｄ）として示されている。各線ブロックにお
ける上記の輝度情報と時間的多重化形式で存在してい
る。大部分のビデオ信号処理は線ブロック内に限られて
おり、ビデオ信号の時間圧縮パラメータは各線ブロック
ごとに１回調整される。各ビデオ・ブロックは、また、
誤り防止ブロックEPを含んでおり、このブロックは誤り
の検出とその補正または補償に使用される情報を含んで
いる。
線ブロックは通常その期間が異なる。各線ブロックに
は、成分（Ｅ）に示されるように線ブロック・フラッグ
を表わす15ビットのフラッグが、或いは特定の線ブロッ
クが或る画像フィールド中の第１ブロックである場合に
は成分（Ｄ）で示されるようにフィールド・フラッグ
が、先行している。このフィールド・フラッグおよび線
ブロックフラッグは第２レベルのシステム同期を表わし
ている。各線ブロック・フラッグは、伝送されるビット
パターン中で独特の８ビットヘッダ“01111110"で始ま
る。圧縮されたビデオ・ブロック・データに伝送誤りが
生じた場合には、この線ブロック・フラッグはその誤り
をうまく１つの線ブロック内に閉じ込め得るようにす
る。従って、誤りの伝播は限定される。
各線ブロック・フラッグは、成分（Ｅ）に示された様
に８ビットのヘッダと３ビットの線ブロック番号より成
る独特の線ブロックマーカと、４ビットの性能表示子PI
を含んでいる。性能表示子PIは後述するように量子化パ
ラメータを制御するために用いられる。線ブロック番号
は、480線フィールド内の水平線ブロック（すなわちス
トライプ）のモジューロ８カウントで、受像機が画像を
再構成するためフィールド内にその線ブロックを正しく
位置決めできるようにするものである。各線ブロックの
ハフマン（Huffman）コード化情報のサイズは変動し得
るので、15ビットの線ブロック・フラッグが不規則な間
隔で発生する。ビデオ・ブロック内におけるフラッグコ
ードの単一性を保証するために、ビデオ・データ中の各
５個の２進数１ビットパターン（すななち、“11111"）
の後に、その圧縮されたビデオ・ブロック・データ中に
２進数０ビットを挿入（スタッフ‥‥詰込み）する。こ
のビットスタッフは送信機で行われ、一方受信機側で
は、ヘッダデータが識別された後、各５個の連続する２
進数１ビットに後続する２進数０ビットを取除く。この
ビットスタッフおよびビット取除きの過程によって、そ
の圧縮されたビデオ・データは連続する５個の２進数１
ビット８より多くのものを持っていないことが保証さ
れ、フラッグ・データに関する誤りが防がれる。
フィールド・フラッグは、独特の９ビットのヘッダ
（011111110）の後に２ビットのフィールド番号が付い
ていることを除けば、線ブロック・フラッグと同様なも
のである。前述した様に、フィールド・フラッグは、複
数の線ブロックを含んでいるフィールド内で第１番目の
線ブロックに先行するものである。各フィールド・フラ
ッグは、Ｎを０と３の間の整数として、FNフラッグと名
付けられている。４個のフィールド・フラッグ名すなわ
ちF0−F3が使用される。その理由は、このシステムで
は、データ圧縮された補助信号の長さの変動するコード
を伝送しデコードするのに時間がかかるので、主信号と
補助信号とを最終的に合成するときの同期関係を確保す
るために、主信号を補助信号に対して遅延させるからで
ある。具体的に言えば、４フィールド期間の遅延があれ
ば、補助情報の伝送に最大３フィールド期間まで、およ
び１フィールドの補助信号で作られる伝送データをデコ
ードするのに１フィールド期間まで、許容できる。受像
機のコストに対する影響を少なくするために主信号に対
する遅延は送信機で与える。送信機で与える遅延の量お
よび長さが変動するコードのデコードのための受像機に
おける或る量の遅延は変化するが、長さの変動するコー
ド化信号の総遅延量は４フィールド期間である。
FNフィールド・フラッグは、補助信号データのセグメ
ントと主信号のフィールドとを関係ずけるものである。
１から３までのＮの特定値の場合、FNフラッグは、この
フラッグに接続する補助データはその時の主信号フィー
ルドからオフセットされたＮ番目の主信号フィールドと
組合わせられるべきであることを、受像機に知らせる。
たとえば、フィールド23に対する補助信号データが主信
号のフィールド20の期間中に伝送開始するとすれば、そ
のデータセグメントの前にフィールド・フラッグF3が入
る。フィールド・フラッグF0は、次に説明するが、これ
とは別の目的を果たすものである。
フィールド・フラッグFNは、第１図の成分（Ｄ）に示
すように、９ビットのヘッダとフィールド遅延数Ｎのた
めの２ビットコードとを持っている。線ブロック・フラ
ッグに対する８ビットのヘッダの唯一独自性を確保する
ためビデオ・データに対して行われるビットスタッフと
ビット取除き操作のために、フィールド・フラッグに対
するこの９ビットのヘッダもビデオ・データ内で唯一独
特のものである。同期フラッグSF（成分（Ａ）と
（Ｂ））におけるビットのパターンの単一性を確保する
ために、ビデオ情報とオーディオ情報とを含む合成デー
タ信号についても、エンコーダのビットスタッフと受像
機でのビット取除きを施す。この例では、合成データ中
の連続する８個の２進数１ビットごとにその後に２進数
０を挿入する。この挿入されたビットは、受像機側で、
同期フラッグSFが識別された後で合成データから剥ぎ取
られる。この動作は、前述した様に成分ＤとＥに関して
圧縮されたデータレベルで行われるビットスタッフと取
除き動作の他に更に行われるものである。
フィールド・フラッグの動作は第２、３および４図に
関連して例示されている。第２図は高解像度情報源から
の信号を示し、第３図は送信機出力における主信号を示
し、共にフィールド番号が付記されている。第４図は、
補助信号を処理する、送信機出力のデータバッファのフ
イルレベル動作を示している。次にこのデータバッファ
とそれに関係する装置を図示し説明する。第３図の主信
号は第１図に示された原情報源の信号に対し４フィール
ド期間遅延して示されており、一方、補助信号データ
（第４図）は上記原信号源の信号に対して１フィールド
期間だけ遅れている。この４フィールド遅延させる理由
は既に説明した通りである。補助信号データのこの１フ
ィールドの遅延は、送信機のコード化動作期間に、原情
報源の信号情報についてコード化された信号情報の減算
操作をするときに必要である。たとえば、図から判るよ
うに補助信号のフィールド１成分が主信号のフィールド
１と原情報源信号のフィールド１との間の差を表わして
いるとすれば、この補助信号のフィールド１成分は、主
信号と原情報源信号との両方のフィールド１成分が全体
として得られた後でのみ、得ることができる。
第４図は送信機出力バッファのフイルレベルをマクロ
ブロックの単位で示すもので、ここでマクロブロックは
１フィールド期間に伝送することができる或る量のデー
タを含んでいる。従って、２マイクロブロックのデータ
を含んでいるバッファは新しいデータが追加されないと
すると、２フィールド期間で空になることになる。第４
図の下の方に描かれている不規則な形をした太い線は即
時バッファフイル（占有度）レベルを表わしている。第
４図で上方に示された鋸歯状の線は、デコードする期間
に受像機に到来するデータについて、各時点においてこ
のバッファ中に容れることができるデータの最大量を表
わしている。データバッファの収容量がこの最大値に達
するとコード化動作は停止する。
補助信号のフィールド１を処理する一例が示されてい
る。図中の２本の破線はフィールド１からの第１番目と
最後のデータビットがバッファを離れる時点を示す。２
番目の破線は主信号（第３図）のフィールド１の伝送開
始直前に零になる。これは、主信号フィールド１の伝送
開始時までに、補助信号フィールド１に関するすべての
コード化されたビットを受像機が受入れ終わっているで
あろうことを意味する。主信号フィールド１が伝送され
る、１フィールド周期であるような期間中、受像機はこ
の補助信号をデコードすることができる。バッファのオ
ーバフローを防いでコード化を停止するように、コード
化アルゴリズムには種々の変化が加えられる。これは、
性能インディクスPIの値によって支持される各線ブロッ
クの圧縮パラメータを選択することによって、行われ
る。このインディクスはバッファフイルレベルと最大レ
ベルとの関の差の関数である。
各フィールドについてのコード化動作の開始時にフィ
ールド・フラッグ・キャラクタFNがバッファに挿入され
る。主信号フィールドのオフセット数であるこのＮの値
は、そのバッファにおけるデータブロックの整数値を数
３（前述の通り、最大バッファ容量は３データブロック
である）から差引くことによって得られる。たとえば、
フィールド１のコード化動作が開始されたときにはバッ
ファ中には１ブロック未満のデータが入っているだけで
あるから、フィールド１のデータの前にはF3がつく。第
４図から明らかな様に、フィールド１のデータは、主信
号フィールド番号−２の伝送期間中に伝送開始となり、
F3は受像機に対して、このデータはフィールド１と組合
わすべきこと、すなわちフィールド番号１より３フィー
ルド分先行したフィールド−２から開示すべきことを指
示する。
設計上、フィールド・フラッグF0は決して発生するこ
とが無い。このフラッグは、バッファが空の状態すなわ
ちバッファのアンダフロウ状態のとき、フイル・キャラ
クタ用に用意されているものである。伝送できる状態の
ビデオデータが無いときは、そのチャンネルをフイル状
態とするためにフイル・キャラクタを伝送しなければな
らない。エンコーダに対する将来の入力によってどれだ
けの量のデータが発生されることになるかは未知である
ので、バッファにキャラクタを入れることはできない。
バッファアンダフロウ状態によってコイル・キャラクタ
F0が伝送されるように、バッファの出力にマルチプレク
サが必要である。
第５図は、この発明による信号処理技法を採用した２
チャンネル高品位テレビジョンシステムを示している。
第５図のシステムは、ユニット516、518および519、と
補助信号エンコーダ542およびデコーダ534の特定構成の
点を除いては、イスナルディ（M.A.Isnardi）氏他の米
国特許第4888641号に詳述されている。簡単に言えば、
たとえばビデオカメラのような信号源510から取出され
る広帯域ワイドスクリーン用の高品位のテレビジョン
（HDTY）信号Ｙ、ＩおよびＱは、送信機512に供給され
る。輝度信号Ｙは0Hzから20MHzに至る周波数帯域を占
め、クロミナンス信号ＩとＱは0Hzから10MHzまでの周波
数帯域を占める情報を含んでいる。信号Ｙ、ＩおよびＱ
は、前出のイスナルディ氏他による米国特許第4855811
号に開示されている形式の単一チャンネル・エンコーダ
514を介してコード化されて、NTSC方式と両立性のある
テレビジョン信号となる。このコード化された信号は、
Ｎ＋１フレーム遅延器516により遅延されてから、ユニ
ット517とアンテナ515によりデジタル形式からアナログ
形式に変換されて高解像度（イクステンデッド デフィ
ニション）の主テレビジョン信号として伝送される。ア
ンテナ515によって伝送されるテレビジョン信号は、標
準NTSC方式の受像機522のアンテナ520によって、および
デコーダ525とワイドスクリーン表示器528を有するワイ
ドスクリーン高解像度テレビジョン（EDTV）受像機のア
ンテナ524によって、受信される。デコーダ525は、米国
特許第4855811号に開示された形式の、受信信号をEDTV
の構成成分である輝度およびクロミナンス成分Ｙ′、
Ｉ′およびＱ′にデコードするものである。これら諸成
分の画像成分はユニット528によって表示される。
補助信号エンコーダ542は、ユニット528で表示される
べきワイドスクリーンEDTV信号と信号源510から得られ
る原ワイドスクリーンHDTV信号との間の差を表わす信号
ΔＹ、ΔＩ、ΔＱをコード化する。上記の差は、信号源
510からの各原HDTV信号Ｙ、Ｉ、Ｑから、デコーダ540の
出力信号Ｙ′、Ｉ′、Ｑ′を減算することによって、得
ることができる。デコーダ540はデコーダ525と同じもの
であっても良い。第１図に示されるような、エンコーダ
542からの補助デジタル信号は、送信機ユニット519と付
属アンテナ530によって伝送されるに先立って、Ｎ−フ
レーム・サイズのバッファ518で処理される。ユニット5
16は、バッファ518のフレーム・サイズより１フレーム
大きな遅延を与える。
アンテナ530によって送信される補助信号とアンテナ5
15によって送信される主信号とは、共にワイドスクリー
ンHDTV受像機に付属するアンテナ532によって受信され
る。この受像機はデコーダ534を持っている。このデコ
ーダ534は、上記の主信号および補助信号をデコード
し、また、そのデコードされた成分輝度およびクロミナ
ンスの両信号を相加的に合成してワイドスクリーンHDTV
表示装置536で表示するに適した各ワイドスクリーンHDT
V成分信号Ｙ″、Ｉ″およびＱ″を生成する働きをする
ものである。この実例においては、HDTV信号源は、画像
アスペクト比が５×３で、走査線525本の順次走査型ま
たは走査線1050本の２対１飛越し走査型であるものと仮
定する。より高周波数の成分およびEDTVコード化処理の
ために生じるアーティファクツ（不自然さ）を補正する
ために必要とする成分は、デジタル的にコード化されて
デジタル補助信号の形で伝送される。
第５図の、補助信号エンコーダ542とバッファ518の構
成は第６図に詳細図示されている。入力ビデオデータ
は、ユニット612による量子化を含む可変長コード化処
理とユニット616によるハフマン・エントロピー・エン
コーディング（両者は周知のものである）とを受ける。
具体的には、この入力ビデオ信号は、量子化閾値と各線
ブロックごとに一回選択されたステップ・サイズ・パラ
メータとを使用して、出力データ・バッファ625から帰
還信号として抽出された性能インディクス信号PIの値の
関数として、量子化される。既述のように、このPI信号
は、出力バッファ625のフイル（充満）状態を表わすも
ので、上記の量子化処理はそれによって変更される。
各サンプルの大きさは、関連する線ブロックについ
て、量子化器の閾値と比較される。サンプルの大きさが
その閾値を超えると、このサンプル値は、このサンプル
の大きさが上記閾値を超えた分に相当する両者の差で置
換される。サンプルの符号は変わらずにそのまま保たれ
る。次にこの新しいサンプル値は、与えられた線ブロッ
クに対する量子化器のステップ・サイズに従って一様に
量子化される。これは、ステップ・サイズによってサン
プル値をスケーリングし、スケーリングされたサンプル
値に切捨て処理を加えてその値と等価な整数値とするこ
とで行われる。この量子化器のステップ・サイズと閾値
は、量子化器パラメータ選択ユニット614によって各線
ブロックごとに１回調整される。このパラメータ選択ユ
ニット614は、特定線ブロックについてバッファ性能イ
ンディクス帰還信号PIに応じて量子化器612の動作を制
御するものである。特定の線ブロックに対する性能イン
ディクス信号PIは、他の線ブロック識別情報（第１図の
成分Ｅ）と共に受像機に伝送されて、受像機のデコーデ
ィング・プロセスの正確さを確保する。ユニット614を
介して量子化器のパラメータを変更するのにスケール・
ファクタまたはステップ・サイズを使用することは、幾
つかの量子化器に対して１つのハフマン・コード・ルッ
クアップテーブルを使用できるという点で有利である。
輝度成分と２つの補助クロミナンス差信号成分は、ユニ
ット616でハフマン・コード化される前に、マルチプレ
クサ（MUX）615によって互いに時間的に多重化される。
ユニット616は、非零サンプル値に対する可変長コーテ
ィングと零サンプル値に対するラン・レングス・コーテ
ィングを行う。実際のコード化ビデオ・データ・ビット
は、15ビットのプレアンブルの後に続く（第１図の成分
Ｄ、Ｅ）。これらのビデオ・データ・ビットは特定の線
ブロックに関する、その輝度データと２つのクロミナン
ス・データより成る。
ハフマン・エンコーダ616では、発生頻度の高い値は
短いコードを用いてコード化され、発生確立の底い値は
それよりも長いコードを用いてコード化される。所定の
コードはすべてルックアップテーブル（PROM）中に記憶
されている。入力値は、零値または非零値を含んでいる
かどうかを調べるために、サンプルされる。非零値ごと
に対応するコードが送られる。カウンタは、零値に最初
に遭遇したときにリセットされ、以後は、後続する零値
ごとに１ずつ増加（加算）される。これは零値の“ラ
ン”である。非零値によって、或いは画像線の終点に達
すると、ランは停止するか或いはまた、１線ブロック中
のピクセル総数に最大ランをセットすることもできる。
零ランが終わると、そのランの値に対応したコードが送
られるが、もしそのランを終止させる非零値が存在する
場合には、上記コードに続いてその非零値のコードが送
られる。
ユニット616からのハフマン・コード化された信号
は、データバッファ625に伝達される前に、ユニット618
によって、ビット・スタッフとフラッグ挿入の両操作を
受ける。ユニット618は、フラッグ発生器620から独特の
15ビットのフィールド・フラッグまたは線ブロック・フ
ラッグ（第１図、成分ＤとＥ参照）を受入れる。これら
のフラッグは、フィールドまたは線ブロックの識別およ
び分離データとして作用する。フラッグ発生器620は、
主信号から取出されかつその主信号のフィールド番号を
表わしているフィールド識別（FIELD IDENT）信号に応
答し、第１図に示されるような、独特の９または８ビッ
トのフィールドまたは線ブロック・ヘッダデータと独特
の２または３ビットのフィールド或いは線ブロック番号
データを発生する。発生器620は、また、バッファ625か
らの４ビットのPI信号とMUX615に付属する論理回路によ
り発生したタイミング（TIMING）信号とに応答して、フ
ィールド・フラッグデータと線ブロック・フラッグデー
タの適正なタイミング関係を設定する。
フラッグ発生器620からユニット618に供給されるフィ
ールドまたは線ブロック・フラッグ信号の生成過程は、
次の諸段階を含んでいる。この生成過程の初めには、ユ
ニット620は主信号のフィールド識別信号を待ち受け
る。このフィールド識別信号は、主信号フィールドの開
始を表示し、またそのフィールドの番号を表示する。こ
の信号が検出されると、フィールド・フラッグFNのため
に２ビットのフィールド番号が算出される。これは主信
号フィールドと圧縮された補助信号フィールドとの間の
関係を表わしている。フィールド識別信号が検出されな
いときは、３ビットの線ブロック番号が算出される。PI
値は、データバッファから得られ、９ビットのフィール
ド・ヘッダと１ビットのフィールド番号と合成されてフ
ィールド・フラッグを形成するか、或いは８ビットの線
ブロック・ヘッダおよび３ビットの線番号と合成されて
線ブロック・フラッグを形成する。このデータはタイミ
ング信号に応じて互いに多重化される。発生器620から
のこの15ビットのフィールド又は線ブロック・フラッグ
はユニット618によって多重化されてデータストリーム
になる。
量子化器612とハフマン・エンコーダ616が発生するコ
ードは可変長コードであるから、その圧縮データ率は時
間的に変化するものである。しかし、デジタル補助信号
チャンネルは固定率チャンネルである。そのために、デ
ータ経路中で出力モデム（modem）630よりも前に非同期
バッファ625が設けられる。そのバッファのサイズは、
ビットがハフマン・エンコーダ616を離れた時点とその
ビットが受像機の対応するハフマン・デコーダに入力す
る時点との間に存在する最大遅延量に関連したものであ
る。バッファ・サイズが0.9Mビット、ビデオチャンネル
率が17.5Mbps（メガビット毎秒）の場合は、この最大遅
延量は51ミリ秒（msec）または約３フィールド期間であ
る。前述のようにこのシステムの遅延量は、デコードの
ために１フィールド期間をとることができるように、４
フィールド期間または約66.73ミリ秒（msec）に制限さ
れている。更に前述したように、このバッファの占有状
態（フイル・レベル）は、期間信号PIを介して、ビデオ
コード化処理における量子化の量を制御するために使用
される。これは、バッファ625に対する入力ビットスト
リームに対する流れ制御機構として働く。このバッファ
占有状態は、各線ブロックごとに１回検査される。ユニ
ット614は、次の線ブロックをデコードするために、信
号PIの値の関数として量子化器612に対するスケール・
ファクタ量子化器パラメータと閾値を供給するために、
ルップアップテーブルを使用する。４ビットの性能イン
ディクス信号PIは最大16セットまでの量子化器パラメー
タの使用を可能とするものである。
バッファ625が収容している内容（データ）は総ビデ
オデータ速度（フィールド速度のビデオ・ブロック・サ
イズ倍）に等しい或る一定のデータ速度で同期データ・
マルチプレクサ626に伝達される。MUX626は、ビデオ・
データ、オーディオ・データまたはバッファ625からの
制御情報の様なその他のデータを、時間多重化形式で出
力モデム630に送り出す。MUX626とモデム630の間に配置
されたビット・スタッフおよび同期フラッグ挿入ユニッ
ト628は、ユニット618が行う形とは違うが、前述のよう
に同期フラッグの挿入と付加的なビット・スタッフを行
って、多重化されたビデオ・データとオーディオ・デー
タ或いは制御データの様なその他のデータとの境界にお
いて誤りが生じないようにする。MUX626には、可動化信
号を生成する目的で主信号用の垂直同期信号が印加され
て、マクロデータ・ブロック中に同期フラッグSFを挿入
しやすくしている（第１図、成分Ａ）。
モデム630は、最大6MHzの帯域幅を有するRF搬送波を
ユニット628からのデジタル・データで変調するための
回路を持っている。具体的に言えば、モデム630は、デ
ータ記号（data symbol）を発生させるために４ビット
を使用する。この記号（symbol）は続いて２乗余弦FIR
フィルタによってスペクトル的に形成される。２つのベ
ースバンド・デジタル信号がそれぞれ90度の位相差をも
つRF搬送信号を変調する。モデム630の記号速度（symbo
l rate）は6MHzのRFチャンネル帯域幅よりも低く、これ
は毎秒約500万シンボル（5Mbaud）の記号速度を支持す
ることができる。16レベルの直交振幅変調を使用すれ
ば、各記号は４ビットの情報を担持し、6MHzより狭い帯
域幅で20Mbpsの総デジタル・データ速度を実現できる。
第７図は受像機でデジタル補助信号をデコードする装
置を示している。この補助信号デコーダは、前述の米国
特許第4888641号で論議されているユニット540および52
5と同様な主信号デコーダと共に、第１図のデコーダ537
として示されている。第７図のデコーダ装置の動作は、
動作順序が逆になっている点を除けば、第６図のエンコ
ーダ装置の動作と同様なものである。第７図のこの装置
によって生成されるこのデコードされた補助信号はデコ
ーダされた主信号と組合わされて表示用のHDTV信号を生
成する。
第７図において、アンテナ532で受信された補助信号
は、２進データ出力信号を生成する受像機のモデム730
で処理される前に、図示されていないRF復調装置で処理
される。この出力信号は、ユニット728で圧縮信号に対
して行われる同期フラッグ（SF）検出およびビット・ス
タッフ操作を受ける。このユニット728は、エンコーダ
でユニット628によって加えられた付加スタッフド・ビ
ットを除去する。ユニット728は、主信号の垂直同期パ
ルスと実質的に一致して規則正しい間隔で生ずる検出さ
れた同期フラッグ（SF）の助けを得て、クロック信号を
生成する。このクロック信号は、同期デマルチプレクサ
（DE−MUX）726が、ユニット728からの信号中のビデオ
・データ、オーディオ・データおよび制御データの分離
を行うタイミングを決めるために使用される。ユニット
726で分離されたビデオ・データはバッファ725に記憶さ
れる。
バッファ725からの出力信号は、ユニット718によって
ビット剥ぎ取りおよびフィールド／線ブロック・フラッ
グ検出操作を受ける。ユニット718は、フラッグ情報を
検出し、エンコーダ（第６図）のユニット618によって
挿入された付加スタッフド・ビットを除去する。ユニッ
ト718は、また、PI信号を再生し、どの主信号フィール
ドを出力ビデオ・データが使用すべきかを決めるのに使
用される出力フィールド識別信号を供給する。ビデオの
誤りが検出されなかったとすると、ユニット718からの
ビデオ・データはハフマン・デコーダ716に送られる。
ビデオ・データの誤りが検出されると、その誤りを含ん
でいる線ブロックは、たとえばその線ブロックを削除す
るとか先行する線ブロックで置換するという様な誤り処
理を施すために抜き出すことができる。
ユニット718から受入れたビット・ストリームはハフ
マン・デコーダ716でデコードされる。このデコーダ
は、ユニット718で再生されたタイミング信号に応動す
るもので、送信機のハフマン・エンコーダで採用したコ
ード・テーブルと同じコード・テーブルを持っている。
この例では、同期がとれているものと仮定する。各コー
ドが受信されると、それに対応するデコードされた値が
決定される。各線ブロックについての性能インディクス
信号PIは、抽出されて、続く量子化復調処理に使用され
て各線ブロックを再構成する。フィールド・フラッグFN
の助けを得て、種々のビデオ・ブロックは識別される。
ハフマン・デコーダ716からの出力データ・ストリーム
はDE−MUX715によって輝度帯域とクロミナンス帯域とに
分けられる。
逆量子化器（インバース クアンタイザ）712は、DE
−MUX715から受け取ったデータを、エンコーダの量子化
器612が採用した量子化パラメータの逆数で、量子化復
調する。逆量子化器712は、エンコーダの量子化過程で
使用した圧縮パラメータに従って各線ブロックの非零値
を調整する。この点に関し、逆量子化器712は、パラメ
ータ選択ユニット714に印加された、再生された性能表
示子PIの値に従ってこのパラメータ選択ユニット714が
生成したパラメータに応答する。ユニット714は、エン
コーダで使用される圧縮パラメータの逆数を含んでいる
PROMを有し、このパラメータは、特定の線ブロックに対
するPI値に従ってその線ブロックのためにユニット712
へ読出される。非零値は、先ず、エンコーダの量子化過
程で使用したスケール・ファクタの逆数でアンスケール
される。非零値の大きさは、次に、エンコーダで使用さ
れた閾値の量だけ増加させられる。零値はこのスケーリ
ングおよび大きさ調整処理から除外される。ユニット71
2からの逆に量子化された出力信号は、表示用の高解像
度ビデオ画像を再構成するために、主信号データを組合
わせられる。
ここに開示した装置は、単一チャンネル・システムに
おけるEDTV信号のコード化の様な、単一チャンネル・シ
ステムにも使用することができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 7/08

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の画像解像度を表わすフィールド速度
    のビデオ情報を含んだ第１ビデオ信号を生成する手段
    （514）と、 上記第１ビデオ信号によって表わされる画像解像度とは
    異なる画像解像度を表わす第２ビデオ信号（Ａ）を生成
    する手段（542）と、を有し、 デジタル信号である上記第２ビデオ信号をデータ圧縮
    し、かつ相異なる画像解像度の上記第１ビデオ信号と第
    ２ビデオ信号を受信した際に同期して合成するのを容易
    にするためのデータ圧縮手段（616）を有することを特
    徴とするビデオ信号処理システムであって； 上記第２ビデオ信号のビデオ・ブロック（Ｂ）であって
    フィールドごとに変動するデータビット数を含んでいる
    該ビデオ・ブロック（Ｂ）を、上記第１ビデオ信号の上
    記フィールド速度と同期させるための第１フラッグ信号
    （SF）を生成する手段（618、620）と、 上記ビデオ・ブロック内にあって互いに異なる持続期間
    を呈するサブ・ブロック（LB）を識別するための上記ビ
    デオ・ブロック内の第２フラッグ信号（フラッグD;フラ
    ッグＥ）を生成する手段（618、620）と、 を具備して成るビデオ信号処理システム。
  2. 【請求項２】上記の各サブ・ブロックが時間的に多重化
    されたビデオ情報を含むものである、請求項（１）に記
    載のシステム。
  3. 【請求項３】データ・バッファ手段であって該データ・
    バッファ手段のデータ占有状態を表わすデータ制御信号
    を生成する該データ・バッファ手段（625）と、 上記データ圧縮手段に含まれ、上記データ制御信号に応
    動するデータ量子化手段（612）と、 上記のデータ制御信号を上記第２フラッグ信号中に挿入
    する手段（620）と、 を、付加的に含んで成る請求項（１）に記載のシステ
    ム。
  4. 【請求項４】上記同期フラッグを決定するデータの誤り
    を回避するために上記第２ビデオ信号中に所定のデータ
    を挿入する手段（628）を、付加的に有する請求項
    （１）に記載のシステム。
  5. 【請求項５】上記第１ビデオ信号が高解像度ビデオ信号
    であり、上記第２ビデオ信号が高解像度ビデオ情報を含
    んでいる、請求項（１）に記載のシステム。
  6. 【請求項６】データ圧縮されたビデオ情報を含み、か
    つ、（ａ）フィールド速度に関連する速度でビデオ・デ
    ータ・ブロックを同期化するための第１フラッグと、 （ｂ）可変持続期間を呈する、上記ビデオ・ブロック内
    のサブ・ブロックを識別するための上記ビデオ・ブロッ
    ク内の第２フラッグと、を有することを特徴とする第１
    形式のビデオ信号と、第２形式のビデオ信号とを受入れ
    てこれら両信号を合成するシステムであって； 上記第１フラッグを検出する手段（728）と、 上記第１フラッグに応動して出力ビデオ・ブロック・デ
    ータを生成する手段（726）と、 上記第２フラッグを検出する手段（718）と、 上記出力ビデオ・ブロック・データと上記の検出された
    第２フラッグとに応動してデータ圧縮状態から復元され
    たビデオ情報を生成するための手段（716−712）と、 上記データ圧縮状態から復元されたビデオ情報を、上記
    フィールド速度を有し、かつ上記データ圧縮状態から復
    元されたビデオ情報の画像解像度とは異なった画像解像
    度を持った画像情報を含む上記第２形式のビデオ信号
    と、同期させて合成する手段（534）と、 を含んで成る、システム。
  7. 【請求項７】上記の各サブ・ブロックが複数の画像走査
    線から成る線ブロックであり、また上記ビデオ・ブロッ
    クが複数の線ブロックから成る、請求項（１）又は請求
    項（６）に記載のシステム。
  8. 【請求項８】上記の各サブ・ブロックが複数の画像走査
    線から成る線ブロックであり、上記ビデオ・ブロックが
    複数の線ブロックから成り、上記の各線ブロックが時間
    的に多重化されたビデオ情報を含み、上記システムが、
    更に、上記のデータ圧縮状態から復元された情報に応動
    して上記多重化されたビデオ情報を分解する手段を含
    む、請求項（６）に記載のシステム。
  9. 【請求項９】上記の多重化された情報が輝度およびクロ
    ミナンス情報である、請求項（２）又は請求項（８）に
    記載のシステム。
  10. 【請求項１０】上記の各線ブロックに先行して、上記線
    ブロックのそれぞれを識別するための上記第２フラッグ
    に対応するマーカ・フラッグ（FF;LBF）が設けられてい
    る、請求項（７）に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】上記マーカ・フラッグが、特定の２進ヘ
    ッダ・データ及び２進線ブロック番号データを含む、請
    求項（10）に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】上記ヘッダ・データの特定の２進パター
    ンを形成するために上記ビデオ・データ・ブロック中に
    所定にデータを挿入する手段（618）を、付加的に有す
    る請求項（11）に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】ビデオ・ブロックの開始部に現れるマー
    カ・フラッグが、特定の２進ヘッダデータと２進フィー
    ルド番号データを含んでいる、請求項（10）に記載のシ
    ステム。
  14. 【請求項１４】上記マーカ・フラッグが、ビデオ・ブロ
    ック・データのデータ圧縮パラメータ又は圧縮状態から
    の復元パラメータを制御する制御データを含んでいる、
    請求項（10）に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】上記受信したビデオ信号から所定のデー
    タ・ビットを剥ぎ取る手段（718）を、付加的に有する
    請求項（６）に記載のシステム。
JP3502851A 1989-12-22 1990-12-18 主ビデオ信号と補助ビデオ信号とを同期させる装置 Expired - Lifetime JP2761101B2 (ja)

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