JP3137971B2 - Adaptive nonlinear processing method - Google Patents
Adaptive nonlinear processing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、映像信号等を伝送するときに使用されるも
ので、信号対雑音比改善のための非線形処理方式に係
り、特に非線形特性を適応的に切り替える適応型非線形
処理方式に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is used for transmitting a video signal or the like, and relates to a non-linear processing method for improving a signal-to-noise ratio. The present invention relates to an adaptive nonlinear processing method for adaptive switching.
（発明の概要） 本発明は、信号伝送等における信号対雑音比を改善す
るための非線形処理方式において、隣接する画素間の相
関が大きいという画像信号の統計的性質を用いて、送信
側では現画素近傍の画素から現画素の値を予測し、この
予測値によって適応的に非線形特性を与えるものであ
る。予測値と現画素値とが近いときほど、この特性を大
きく伸張するようにするものである。また、受信側で
は、送信側の特性の逆特性を与えることにより、伝送路
で混入した雑音を抑圧するようにするものである。(Summary of the Invention) The present invention uses a statistical property of an image signal that a correlation between adjacent pixels is large in a non-linear processing method for improving a signal-to-noise ratio in signal transmission or the like. The value of the current pixel is predicted from pixels in the vicinity of the pixel, and a nonlinear characteristic is adaptively given by the predicted value. This characteristic is designed to be greatly expanded as the predicted value and the current pixel value are closer to each other. On the receiving side, the noise mixed in the transmission path is suppressed by giving the inverse characteristic of the characteristic of the transmitting side.
（従来の技術） 従来、非線形処理方式は、信号伝送における受信信号
対雑音比（S/N）を改善する方法として採用されてき
た。この方式は、例えばMUSE信号のアナログ伝送時に用
いられているいわゆる伝送ガンマがある。この伝送ガン
マは、暗部のS/Nの改善を目的としたもので、第９図に
示すように送信側では暗部の信号を伸張し、受信側では
逆に圧縮することにより、伝送の過程で混入した雑音の
うち、特に暗部の雑音を抑圧している。また、伝送信号
の周波数特性の観点から、例えば送信側では高域成分を
強調し、受信側では逆に抑圧するエンファシス方式も採
用されていた。(Prior Art) Conventionally, a nonlinear processing method has been adopted as a method for improving a received signal-to-noise ratio (S / N) in signal transmission. This method includes a so-called transmission gamma used for analog transmission of a MUSE signal, for example. This transmission gamma is intended to improve the S / N of the dark part. As shown in FIG. 9, the signal of the dark part is expanded on the transmitting side and the signal is compressed on the receiving side in the reverse direction, as shown in FIG. Among the mixed noise, noise in the dark part is particularly suppressed. Further, from the viewpoint of the frequency characteristics of the transmission signal, for example, an emphasis method in which a high-frequency component is emphasized on the transmission side and suppressed on the reception side has been adopted.
（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の伝送ガンマのような方式では、その
非線形特性が固定されているために、ある特定の信号レ
ベルに対してのみ、S/N改善の効果を有するに過ぎな
い。また、エンファシス方式では、第10図に示すように
原信号波形に対して伝送信号のエンファシス波形のダイ
ナミックレンジが拡大し、FM伝送の場合には、エッジ部
の歪みやトランケーション雑音が発生し易くなるという
問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in a method such as the transmission gamma described above, since the non-linear characteristic is fixed, only a specific signal level has an S / N improvement effect. It's just Also, in the emphasis method, as shown in FIG. 10, the dynamic range of the emphasis waveform of the transmission signal is expanded with respect to the original signal waveform, and in the case of FM transmission, edge distortion and truncation noise are likely to occur. There was a problem.
本発明の目的は、伝送信号のダイナミックレンジを拡
大することなく、すべての信号レベルに対してS/N改善
の効果が得られる適応型非線形処理方式を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide an adaptive non-linear processing method capable of improving the S / N for all signal levels without expanding the dynamic range of a transmission signal.
（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の第１形態
は、信号伝送等における信号対雑音比を改善するための
非線形処理方式において、送信側では、入力信号に基づ
いて現画素の値を予測する第１予測器と、この第１予測
器の予測値に基づき前記入力信号に対して適応的に非線
形特性を与えて出力信号を生成する第１非線形処理回路
を備え、受信側では、前記第１非線形処理回路の出力信
号を入力信号として前記第１非線形処理回路とは逆の非
線形特性を適応的に与える第２非線形処理回路を備えた
ことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve such an object, a first embodiment of the present invention provides a non-linear processing method for improving a signal-to-noise ratio in signal transmission or the like. A first predictor for predicting a value of a current pixel based on a signal, and a first non-linear processing for adaptively giving a non-linear characteristic to the input signal based on a predicted value of the first predictor to generate an output signal And a second non-linear processing circuit on the receiving side, which adaptively provides a non-linear characteristic opposite to that of the first non-linear processing circuit using an output signal of the first non-linear processing circuit as an input signal. I do.
本発明の第２形態は、受信側では、第２予測器が第２
非線形処理回路の出力信号を基に予測値を得る。According to a second aspect of the present invention, on the receiving side, the second predictor is the second predictor.
A predicted value is obtained based on the output signal of the nonlinear processing circuit.
本発明の第３形態は、送信側では、さらに受信側で用
いる第２非線形処理回路と同一の逆特性を有する第３非
線形処理回路を備え、一旦復元した信号を基に予測値を
得る。According to the third embodiment of the present invention, the transmitting side further includes a third nonlinear processing circuit having the same reverse characteristic as the second nonlinear processing circuit used on the receiving side, and obtains a predicted value based on the once restored signal.
本発明の第４形態は、送信側では、低域周波数成分を
予測値として用いると共に、前記低域周波数成分をディ
ジタル伝送し、受信側では、ディジタル伝送した低域成
分に基づき非線形特性を切り替える。According to a fourth embodiment of the present invention, the transmitting side uses the low-frequency component as a prediction value, transmits the low-frequency component digitally, and the receiving side switches the nonlinear characteristic based on the digitally transmitted low-frequency component.
本発明の第５形態は、送信側では、入力信号を周波数
帯域分割し、各帯域に対して別々にあるいは一部のみに
非線形処理を行った後、合成し伝送し、受信側では、伝
送信号を周波数帯域に分割し、各帯域成分に逆の非線形
処理を行った後合成する。According to a fifth aspect of the present invention, on the transmitting side, an input signal is divided into frequency bands, nonlinear processing is performed on each band separately or only partly, and then combined and transmitted. Is divided into frequency bands, and each band component is subjected to inverse nonlinear processing and then combined.
本発明の第６形態は、送信側では、高域成分のみに非
線形処理を行い、低域成分をディジタル伝送し、受信側
では高域成分に逆の非線形処理を行った後低域成分と合
成する。According to a sixth aspect of the present invention, on the transmitting side, nonlinear processing is performed only on the high-frequency component, and the low-frequency component is digitally transmitted. I do.
本発明の第７形態は、前記第６形態において、さらに
低域成分を非線形特性を制御するための予測値とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, a low-frequency component is used as a predicted value for controlling a nonlinear characteristic.
本発明の第８形態は、周波数分割のための低域通過フ
ィルタおよび高域通過フィルタを無歪みフィルタで構成
し、送信側では各フィルタの後にサブサンプラを備え、
サブサンプルされた各帯域信号に非線形処理を行い、各
帯域信号を分割多重して伝送し、受信側では多重分離し
た後各帯域信号に非線形処理を行い、各帯域信号をそれ
ぞれ補間回路を経て低域通過フィルタおよび高域通過フ
ィルタを通過した後合成する。According to an eighth aspect of the present invention, a low-pass filter and a high-pass filter for frequency division are configured by distortionless filters, and a sub-sampler is provided after each filter on the transmission side.
Non-linear processing is performed on each sub-sampled band signal, and each band signal is divided and multiplexed and transmitted. At the receiving side, each band signal is subjected to non-linear processing after demultiplexing and demultiplexing. After passing through the band-pass filter and the high-pass filter, the signals are synthesized.
本発明の第９形態は、送信側では非線形処理の前に低
域強調高域抑圧特性を有するフィルタを備え、受信側で
は非線形処理の後に低域抑圧高域強調特性を有するフィ
ルタを備える。According to the ninth embodiment of the present invention, the transmission side includes a filter having a low-frequency emphasis high-frequency suppression characteristic before the nonlinear processing, and the reception side includes a filter having a low-frequency suppression high-frequency emphasis characteristic after the nonlinear processing.
（作用） このような本発明の適応型非線形処理方式によれば、
隣接する画素間の相関が大きいという画像信号の統計的
性質に基づいて、送信側では現画素近傍の画素から現画
素の値を予測し、この予測値によって適応的に非線形特
性を与えるものであって、予測値と現画素値とが近いと
きほど、この特性を大きく伸張するようにする。また、
受信側では、送信側の特性の逆特性を与えることによ
り、伝送信号のダイナミックレンジを拡大することな
く、伝送路で混入した雑音が抑圧され、すべての信号レ
ベルに対してS/N改善の効果が得られる。(Operation) According to such an adaptive nonlinear processing method of the present invention,
The transmitting side predicts the value of the current pixel from pixels near the current pixel on the basis of the statistical property of the image signal that the correlation between adjacent pixels is large, and adaptively gives nonlinear characteristics based on the predicted value. Thus, the closer the predicted value and the current pixel value are, the more this characteristic is extended. Also,
On the receiving side, by giving the reverse characteristic of the transmitting side characteristics, the noise mixed in the transmission line is suppressed without expanding the dynamic range of the transmission signal, and the effect of S / N improvement for all signal levels Is obtained.
（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に説明す
る。(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例の概略説明図を示し、図
（Ａ）はその概略構成図、図（Ｂ）はその送信側非線形
特性図、図（Ｃ）はその受信側非線形特性図である。図
において送信側では入力信号x1に対して、予測器１は過
去の入力信号系列から現在値を予測し予測値x0を出力す
る。非線形回路（NLR）２は予測値x0に応じて、図
（Ｂ）のように非線形特性を切り替えて、入力信号x1に
対して出力信号y1を出力する。画像信号の統計的な性質
として、予測値x0と現在値x1との誤差は、零近傍に集中
する確率が高いから、予測値x0の近傍を大きく伸張し、
x0から大きく離れたときは圧縮あるいはクリップするよ
うな特性とすることによって、入力信号に対して局所的
に伸張を施すから、伝送信号のダイナミックレンジを増
加させることはない。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 1A is a schematic configuration diagram, FIG. 1B is a transmission-side nonlinear characteristic diagram, and FIG. 1C is a receiving-side nonlinear characteristic diagram. It is. The input signal x 1 is the transmission side in FIG predictor 1 predicts the current value from the past input signal series and outputs the predicted value x 0. Nonlinear circuit (NLR) 2 in response to the predicted value x 0, by switching the nonlinear characteristic as shown in FIG. (B), and outputs an output signal y 1 the input signal x 1. As a statistical property of the image signal, the error between the predicted value x 0 and the current value x 1 has a high probability of being concentrated near zero, so that the vicinity of the predicted value x 0 is greatly extended,
By the properties such as compression or clip when far from x 0, since subjected to locally stretch the input signal, does not increase the dynamic range of the transmitted signal.
受信側では、入力信号y2は、送信側の非線形回路２に
対応する逆の非線形特性を有する非線形回路（NLR-1）
３を通って復元され出力信号x2を得る。予測器４は、こ
の出力信号系列に基づいて現在の入力信号を予測し、予
測値y0を出力する。非線形回路３は、予測値y0に応じて
非線形特性を切り替え、図（Ｃ）に示すように送信側と
は逆に、予測値y0の近傍を圧縮するような特性とする。
上述のように、信号の大部分は送信側で伸張され、受信
側で圧縮されているから、伝送路で混入された雑音はそ
の大部分が抑圧され、大きなS/Nの改善効果が得られ
る。On the receiving side, the input signal y 2 is converted into a nonlinear circuit (NLR −1 ) having the inverse nonlinear characteristic corresponding to the nonlinear circuit 2 on the transmitting side.
3 through restored obtain an output signal x 2. Predictor 4, on the basis of the output signal sequence predicts the current input signal, and outputs the predicted value y 0. The non-linear circuit 3 switches the non-linear characteristic according to the predicted value y 0 , and sets the characteristic to compress the vicinity of the predicted value y 0 , as shown in FIG.
As described above, most of the signal is expanded on the transmission side and compressed on the reception side, so most of the noise mixed in the transmission path is suppressed, and a large S / N improvement effect is obtained. .
また、本実施例では、受信側で出力信号から現在値を
予測するという帰還型に構成されているが、このように
することによって予測値データを別に伝送する必要はな
く、非線形回路の特性によって正しい値に収束すること
が可能である。In this embodiment, the receiving side predicts the current value from the output signal, and is configured as a feedback type. By doing so, it is not necessary to separately transmit the predicted value data, It is possible to converge to the correct value.
第２図は本発明の他の実施例の概略構成図を示す。第
１図の実施例における非線形特性がクリップ特性の場合
あるいはディジタル処理の量子化が無視できないような
場合には、送受信総合の非線形回路の特性が線形となら
ないために歪みが生じ、送信側で用いた予測値と、受信
側で用いた予測値とが異なることとなる。従って、受信
側で歪みが帰還ループによって空間的に拡大してしまう
恐れがある。FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention. If the non-linear characteristic in the embodiment of FIG. 1 is a clip characteristic or if the quantization of digital processing cannot be ignored, distortion occurs because the characteristic of the non-linear circuit for transmission and reception is not linear, and the transmission side uses The predicted value used differs from the predicted value used on the receiving side. Therefore, there is a possibility that the distortion is spatially enlarged by the feedback loop on the receiving side.
そこで、本実施例はこの問題点を解決するために、送
信側に受信側と同様な逆特性を有する非線形回路（NLR
-1）５を設け、この非線形回路５の出力信号に基づい
て、予測器１により予測値を得る。同じ予測値で２個の
非線形回路2,5の特性を切り替えている。このようにし
て、送受信側で同じ予測値を使用し得ることになり、歪
みが空間的に拡大することが防止される。また、非線形
回路２をクリップ特性にすることは極めて有効である。
第１図に示した非線形特性の場合、予測値と現在値との
差が大きいとき、すなわちエッジ部においては受信側で
雑音を増加してしまうことになり、画素劣化として知覚
され易い。これに対して、クリップ特性の場合は雑音を
増幅することがなく、送受信を総合した非線形回路特性
が線形とならないために歪みが生じるものの、これはエ
ッジ部に発生するものに限られるために、視覚的には検
知され難く画質劣化は小さい。In order to solve this problem, the present embodiment solves this problem by providing a non-linear circuit (NLR) having the same inverse characteristics as the receiving side on the transmitting side.
-1 ) 5 is provided, and a predictor 1 obtains a predicted value based on the output signal of the nonlinear circuit 5. The characteristics of the two nonlinear circuits 2 and 5 are switched with the same predicted value. In this way, the same predicted value can be used on the transmitting and receiving sides, and the spatial expansion of distortion is prevented. It is extremely effective to make the nonlinear circuit 2 have clip characteristics.
In the case of the non-linear characteristic shown in FIG. 1, when the difference between the predicted value and the current value is large, that is, at the edge portion, noise increases on the receiving side, and is easily perceived as pixel deterioration. On the other hand, in the case of the clip characteristic, noise is not amplified, and distortion occurs because the non-linear circuit characteristic of the integrated transmission and reception is not linear, but this is limited to the one that occurs at the edge part. It is hard to detect visually, and image quality deterioration is small.
第３図は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側であ
る。第１図および第２図において伝送路で混入する雑音
が大きくなると、この雑音によって受信側では予測値を
誤ってしまうことがあり、S/Nの改善効果が低下する恐
れがある。そこで、本実施例は非線形処理した信号とは
別個に、予測値をディジタル伝送するものである。予測
値として、原信号の主要成分である低域周波数成分を用
いることによって、入力信号は予測値の近傍に集中し、
第１図または第２図と同様な非線形処理を行うことが可
能である。低域周波数成分である予測値は、折り返しが
生じない範囲で間引くことによって情報を圧縮して伝送
する。FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention. FIG. 3 (A) shows the transmitting side, and FIG. 3 (B) shows the receiving side. If the noise mixed in the transmission line in FIGS. 1 and 2 becomes large, the noise may cause a wrong prediction value on the receiving side, and the S / N improvement effect may be reduced. Therefore, in the present embodiment, the predicted value is digitally transmitted separately from the signal subjected to the non-linear processing. By using the low-frequency component, which is the main component of the original signal, as the predicted value, the input signal is concentrated near the predicted value,
It is possible to perform the same non-linear processing as in FIG. 1 or FIG. The prediction value, which is a low-frequency component, compresses and transmits information by thinning it out in a range where aliasing does not occur.
送信側では、入力信号を低域通過フィルタ（LPF）７
を通し、サブサンプラ８で間引きし、この信号をディジ
タル・データとして出力する。また、この信号をゼロ内
挿補間回路９および低域通過フィルタ（LPF）7Aを経て
予測値として出力して非線形回路２の特性を切り替え、
ディレイ回路６を経た入力信号を非線形処理しアナログ
出力する。受信側では、ディジタル・データ入力信号は
送信側と同様なゼロ内挿補間回路10および低域通過フィ
ルタ11を経て予測値を得て、この予測値で送信側の逆特
性を有する非線形回路（NLR-1）３を制御し、アナログ
伝送された入力信号はディレイ回路20を経て非線形処理
されて出力信号を得る。On the transmitting side, the input signal is converted to a low-pass filter (LPF) 7
Through the subsampler 8, and outputs this signal as digital data. This signal is output as a predicted value through a zero interpolation circuit 9 and a low-pass filter (LPF) 7A to switch the characteristics of the nonlinear circuit 2,
The input signal that has passed through the delay circuit 6 is nonlinearly processed and output as an analog signal. On the receiving side, the digital data input signal passes through a zero interpolation circuit 10 and a low-pass filter 11 similar to those on the transmitting side to obtain a predicted value, and the predicted value is used to obtain a nonlinear circuit (NLR) having the inverse characteristic of the transmitting side. -1 ) 3 is controlled, and the input signal analog-transmitted is subjected to nonlinear processing through the delay circuit 20 to obtain an output signal.
第４図は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側であ
る。本実施例は、入力信号の低域周波数成分および高域
周波数成分をそれぞれ別にまたは一方にのみ非線形処理
を行う場合で、一般に画像信号の高域成分は小さいか
ら、高域成分にはより大きな伸張が可能である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention, in which FIG. 4A shows the transmitting side and FIG. 4B shows the receiving side. The present embodiment is a case where the low-frequency component and the high-frequency component of the input signal are subjected to nonlinear processing separately or only to one of them. Generally, since the high-frequency component of the image signal is small, a larger expansion Is possible.
送信側では、入力信号を低域通過フィルタ７、高域通
過フィルタ12により周波数帯域分割し、各帯域に対して
別々にあるいは一部のみに非線形回路2,5,予測器１によ
りまたは非線形回路2A,5A、予測器1Aにより非線形処理
を行った後、合成器14にて合成し伝送する。受信側で
は、伝送信号を低域通過フィルタ11、高域通過フィルタ
13により周波数帯域に分割し、各帯域成分に非線形回路
3,予測器４および非線形回路3A,予測器4Aにより逆の非
線形処理を行った後、合成器21により合成し出力する。On the transmission side, the input signal is divided into frequency bands by a low-pass filter 7 and a high-pass filter 12, and each of the bands is separately or only partially applied to the nonlinear circuits 2, 5, the predictor 1 or the nonlinear circuit 2A. , 5A, and the non-linear processing by the predictor 1A, and then combined and transmitted by the combiner 14. On the receiving side, the transmission signal is filtered by a low-pass filter 11 and a high-pass filter.
Divided into frequency bands by 13 and a nonlinear circuit is applied to each band component
3. After the inverse nonlinear processing is performed by the predictor 4 and the non-linear circuit 3A and the predictor 4A, they are combined and output by the combiner 21.
第５図は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側であ
る。本実施例は、高域成分にのみ非線形処理を行い、低
域成分はディジタル伝送、高域成分はアナログ伝送する
方式である。送信側では、入力信号は低域通過フィルタ
７およびサンプラ８を経て、低域成分信号としてディジ
タル伝送される。一方、この低域信号は、ゼロ内挿補間
回路９および低域通過フィルタ7Aを経て、引算器15で入
力信号との差分を取ることにより高域成分信号を得て、
この高域成分信号に非線形処理を行いアナログ出力とす
る。受信側では、ディジタル伝送された低域成分信号
は、送信側と同様なゼロ内挿補間回路10および低域通過
フィルタ11を経て低域成分を得る。一方、アナログ伝送
された高域成分は、逆の非線形処理を行った後、高域通
過フィルタ13によって低域部の雑音を除去し、低域成分
と合成器21で合成されて出力する。FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention, in which FIG. 5 (A) shows the transmitting side and FIG. 5 (B) shows the receiving side. In this embodiment, nonlinear processing is performed only on the high-frequency component, the low-frequency component is transmitted digitally, and the high-frequency component is transmitted analogly. On the transmitting side, the input signal is digitally transmitted as a low-pass component signal via a low-pass filter 7 and a sampler 8. On the other hand, this low-pass signal passes through a zero interpolation circuit 9 and a low-pass filter 7A, and obtains a high-pass component signal by taking a difference from the input signal in a subtracter 15,
Non-linear processing is performed on this high-frequency component signal to obtain an analog output. On the receiving side, the digitally transmitted low-frequency component signal passes through a zero interpolation interpolator 10 and a low-pass filter 11 similar to those on the transmitting side to obtain a low-frequency component. On the other hand, the analog-transmitted high-frequency component is subjected to inverse nonlinear processing, then the low-pass noise is removed by the high-pass filter 13, and the high-frequency component is combined with the low-frequency component by the combiner 21 and output.
第６図は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側であ
る。本実施例は、第５図に示す実施例と同様に高域成分
にのみ非線形処理を行い、低域成分はディジタル伝送、
高域成分はアナログ伝送するが、非線形特性を制御する
ための予備値として、第３図に示す実施例と同様に低域
成分が用いられている。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention, wherein FIG. 6 (A) shows the transmitting side and FIG. 6 (B) shows the receiving side. In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 5, nonlinear processing is performed only on the high-frequency component,
Although the high-frequency component is transmitted by analog transmission, the low-frequency component is used as a preliminary value for controlling the non-linear characteristic as in the embodiment shown in FIG.
第７図は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側であ
る。本実施例は、第４図に示す実施例と同様に低域成
分、高域成分をそれぞれ別個に、または一方のみに非線
形処理を行うが、送受信で使用される低域通過フィルタ
7,11および高域通過フィルタ12,13を、QMF（Quadrature
Mirror Filter）あるいはSSKF（Symmetric Short Kern
el Filter）等の無歪みフィルタで構成し、低域成分と
高域成分とをそれぞれサブサンプラ8,8Aによってサブサ
ンプルし、時分割多重器16により時分割多重して伝送す
る。FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention. FIG. 7 (A) shows the transmitting side and FIG. 7 (B) shows the receiving side. In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 4, the low-frequency component and the high-frequency component are respectively subjected to nonlinear processing separately or only to one of them.
7,11 and high-pass filters 12,13 are converted to QMF (Quadrature
Mirror Filter) or SSKF (Symmetric Short Kern)
The low-frequency component and the high-frequency component are subsampled by the subsamplers 8 and 8A, respectively, and are time-division multiplexed by the time division multiplexer 16 and transmitted.
このようにして、非線形処理によって生じた高調波
は、処理した帯域と同じ帯域成分のサンプル値として伝
送されるので、第４図の実施例の場合において高調波が
処理されるべき帯域とは別の帯域の成分として処理され
るため、逆特性の非線形処理によっても、その出力信号
は完全には復元されないという問題が解消される。In this way, the harmonic generated by the non-linear processing is transmitted as a sample value of the same band component as that of the processed band, so that it is different from the band in which the harmonic is to be processed in the embodiment of FIG. Therefore, the problem that the output signal is not completely restored by the nonlinear processing of the inverse characteristic is solved.
第８図は本発明のさらに他の実施例の概略説明図を示
し、図（Ａ）はその送信側、図（Ｂ）はその受信側、図
（Ｃ）はそのプリフィルタの特性図、図（Ｄ）はそのポ
ストフィルタの特性図である。本実施例は、送信側では
非線形処理を行う前に低域成分を強調し、受信側では非
線形処理の後に低域成分を抑圧することによって、特に
低域部のS/Nの劣化を防止して、伝送路に混入した雑音
によって受信側で予測値を誤った場合に、低域周波数成
分の雑音抑圧効果が減少するのを防ぐことができる。FIG. 8 is a schematic explanatory view of still another embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a transmitting side, FIG. 8B is a receiving side, and FIG. 8C is a characteristic diagram of the pre-filter. (D) is a characteristic diagram of the post filter. In this embodiment, the low-frequency component is emphasized before the nonlinear processing is performed on the transmitting side, and the low-frequency component is suppressed after the non-linear processing is performed on the receiving side. Therefore, when the prediction value is erroneous on the receiving side due to noise mixed in the transmission path, it is possible to prevent the noise suppression effect of the low frequency components from being reduced.
従って、本実施例では非線形処理のための予測器とし
て、前画素の値が使用されるから受信側で予測値に誤り
があると、水平低域成分のS/Nの改善効果が低下する。
よって、プリフィルタ17およびポストフィルタ18は、図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、それぞれ水平低域周波数
成分を強調または抑圧する特性を備えている。ここで周
波数fsはfs＝1/τで、τはディレイ回路Ｄによる遅延時
間である。また、プリフィルタ17の他の効果として隣接
する画素間の相関が高くなるために、より大きな伸張が
可能となり、大きなS/N改善効果が得られる。Therefore, in the present embodiment, since the value of the previous pixel is used as a predictor for nonlinear processing, if there is an error in the predicted value on the receiving side, the effect of improving the S / N of the horizontal low-frequency component decreases.
Therefore, the pre-filter 17 and the post-filter 18 have characteristics for emphasizing or suppressing the horizontal low frequency components, respectively, as shown in FIGS. Here, the frequency fs is fs = 1 / τ, and τ is a delay time by the delay circuit D. Another effect of the pre-filter 17 is that the correlation between adjacent pixels is high, so that a larger expansion is possible, and a large S / N improvement effect is obtained.
なお、このフィルタ特性は、予測の方法および非線形
処理特性等に応じて、最適な特性が決定されるべきもの
で、本実施例に限定されるものではない。It should be noted that the filter characteristics should be determined optimally according to the prediction method, the nonlinear processing characteristics, and the like, and are not limited to the present embodiment.
（発明の効果） 以上に説明したように、本発明の適応型非線形処理方
式は、隣接する画素間の相関が大きいという画像信号の
統計的性質に基づいて、送信側では現画素近傍の画素か
ら現画素の値を予測し、この予測値によって適応的に非
線形特性を与えるものであって、予測値と現画素値とが
近いときほど、この特性を大きく伸張し、また受信側で
は送信側の特性の逆特性を与えることにより、従来非線
形特性が固定されているため、ある特定の信号レベルに
対してのみS/N改善効果を有し、エンファシス方式では
伝送信号のダイナミックレンジが拡大するという従来技
術の問題点が有効に解決され、伝送信号のダイナミック
レンジを拡大することなく、伝送路で混入した雑音が抑
圧され、すべての信号レベルに対してS/N改善の効果が
得られ、また伝送に限らず、記録等にも適用できるもの
である。(Effects of the Invention) As described above, the adaptive non-linear processing method of the present invention uses the statistical properties of an image signal such that the correlation between adjacent pixels is large, so that the transmitting side starts from the pixels near the current pixel. The value of the current pixel is predicted, and the nonlinear characteristic is adaptively given by the predicted value. The closer the predicted value and the current pixel value are, the more the characteristic is greatly expanded. By giving the inverse characteristic of the characteristic, the nonlinear characteristic is fixed in the past, so that it has an S / N improvement effect only for a specific signal level, and the dynamic range of the transmission signal is expanded in the emphasis method. The technical problems are effectively solved, the noise mixed in the transmission line is suppressed without expanding the dynamic range of the transmission signal, and the S / N improvement effect is obtained for all signal levels. The present invention can be applied to not only transmission but also recording and the like.
第１図は本発明の一実施例の概要説明図を示し、同図
（Ａ）はその構成図、同図（Ｂ）はその送信側非線形特
性図、同図（Ｃ）はその受信側非線形特性図、第２図は
本発明の他の実施例の概略構成図、第３図ないし第７図
は本発明のさらに他の実施例の概略構成図を示し、同図
（Ａ）はその送信側、同図（Ｂ）はその受信側、第８図
は本発明のさらに他の概要説明図を示し、同図（Ａ）は
その送信側、同図（Ｂ）はその受信側、同図（Ｃ）はそ
のプリフィルタ特性図、同図（Ｄ）はそのポストフィル
タの特性図、第９図は伝送ガンマ方式の非線形特性図、
第10図はエンファシス方式の伝送信号のダイナミックレ
ンジを示す図である。 1,4……予測器 2,3,5……非線形回路 6,20……ディレイ回路 7,11……低域通過フィルタ ８……サブサンプラ 9,10……ゼロ内挿補間回路 12,13……高域通過フィルタ 14,21……合成器 15……引算器 16……時分割多重器 17……プリフィルタ 18……ポストフィルタ 19……時分割多重分離器1A and 1B are schematic explanatory diagrams of an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a configuration diagram, FIG. 1B is a transmission-side nonlinear characteristic diagram, and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 (B) is a receiving side thereof, FIG. 8 is a further schematic explanatory diagram of the present invention, FIG. 8 (A) is its transmitting side, FIG. 8 (B) is its receiving side, FIG. (C) is a characteristic diagram of the pre-filter, FIG. (D) is a characteristic diagram of the post filter, FIG. 9 is a non-linear characteristic diagram of the transmission gamma system,
FIG. 10 is a diagram showing a dynamic range of a transmission signal of the emphasis system. 1,4 ... Predictor 2,3,5 ... Non-linear circuit 6,20 ... Delay circuit 7,11 ... Low-pass filter 8 ... Subsampler 9,10 ... Zero interpolation circuit 12,13 ... … High-pass filters 14,21… Synthesizer 15… Subtractor 16… Time-division multiplexer 17… Pre-filter 18… Post-filter 19… Time-division demultiplexer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−312382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245778（ＪＰ，Ａ) 西田 他；“適応型伝送ガンマ方式" 1990年電子情報通信学会秋季全国大会講 演論文集 分冊３，（1990．９．15) ｐ．３・297（Ｂ−635) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 1/62 - 1/68 H04N 5/00 H04N 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-312382 (JP, A) JP-A-61-245778 (JP, A) Nishida et al .: "Adaptive transmission gamma method" 1990 IEICE Autumn National Convention Lecture Papers, Volume 3, (September 15, 1990) p. 3.297 (B-635) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04B 1/62-1/68 H04N 5/00 H04N 7/00
Claims (9)
るための非線形処理方式において、 送信側では、入力信号に基づいて現画素の値を予測する
第１予測器と、この第１予測器の予測値に基づき前記入
力信号に対して適応的に非線形特性を与えて出力信号を
生成する第１非線形処理回路を備え、 受信側では、前記第１非線形処理回路の出力信号を入力
信号として前記第１非線形処理回路とは逆の非線形特性
を適応的に与える第２非線形処理回路を備えたことを特
徴とする適応型非線形処理方式。1. A non-linear processing method for improving a signal-to-noise ratio in signal transmission or the like, comprising: a first predictor for predicting a value of a current pixel based on an input signal on a transmitting side; A first nonlinear processing circuit that adaptively gives a nonlinear characteristic to the input signal based on a predicted value of the first nonlinear processing circuit to generate an output signal. On a receiving side, the output signal of the first nonlinear processing circuit is used as an input signal, and An adaptive nonlinear processing method, comprising: a second nonlinear processing circuit that adaptively gives a nonlinear characteristic opposite to the first nonlinear processing circuit.
おいて、 受信側では、前記第２非線形処理回路の出力信号を取り
込み前記第２非線形処理回路の入力信号の現在値を予測
して、その予測値を前記第２非線形処理回路に出力する
ことにより前記非線形特性を適応的に変化させる第２予
測器を備えたことを特徴とする適応型非線形処理方式。2. The adaptive nonlinear processing method according to claim 1, wherein the receiving side fetches an output signal of said second nonlinear processing circuit and predicts a current value of an input signal of said second nonlinear processing circuit. An adaptive nonlinear processing method comprising: a second predictor that adaptively changes the nonlinear characteristic by outputting the predicted value to the second nonlinear processing circuit.
るための非線形処理方式において、 送信側では、入力信号に対して適応的に非線形特性を与
えて出力信号を生成する第１非線形処理回路と、この非
線形処理回路の非線形特性とは逆の非線形特性を有し、
前記第１非線形処理回路の出力信号を復元して前記入力
信号の予測値を生成して前記第１非線形処理回路に出力
する第３非線形処理回路を備え、 受信側では、前記第１非線形処理回路の出力信号を入力
信号として前記第１非線形処理回路とは逆の非線形特性
を与える第２非線形処理回路と、この第２非線形処理回
路の出力信号を取り込み前記第２非線形処理回路の入力
信号の現在値を予測して、その予測値を前記第２非線形
処理回路に出力することにより前記非線形特性を適応的
に変化させる第２予測器とを備えたことを特徴とする適
応型非線形処理方式。3. A non-linear processing system for improving a signal-to-noise ratio in signal transmission or the like, wherein a transmitting side adaptively gives a non-linear characteristic to an input signal to generate an output signal. Has a nonlinear characteristic opposite to the nonlinear characteristic of this nonlinear processing circuit,
A third nonlinear processing circuit for restoring an output signal of the first nonlinear processing circuit to generate a predicted value of the input signal and outputting the predicted value to the first nonlinear processing circuit; A second non-linear processing circuit that provides the non-linear characteristic opposite to the first non-linear processing circuit by using the output signal of the second non-linear processing circuit as an input signal; A second predictor that predicts a value and outputs the predicted value to the second nonlinear processing circuit to adaptively change the nonlinear characteristic.
おいて、 送信側では、低域周波数成分を前記第１予測器の予測値
として用いると共に、前記低域周波数成分をディジタル
伝送し、受信側では、ディジタル伝送された低域成分を
予測値として前記第２非線形処理回路の非線形特性を切
り替えることを特徴とする適応型非線形処理方式。4. The adaptive nonlinear processing method according to claim 1, wherein the transmitting side uses a low-frequency component as a predicted value of the first predictor, digitally transmits the low-frequency component, and The adaptive nonlinear processing method characterized in that, on the side, the nonlinear characteristic of the second nonlinear processing circuit is switched using a digitally transmitted low-frequency component as a predicted value.
適応型非線形処理方式において、 送信側では、入力信号を周波数帯域分割する手段を備え
ると共に、分割された各帯域に対して別々にあるいは一
部のみ前記第１非線形処理回路により非線形処理を行っ
た後、合成伝送する一方、 受信側では、伝送信号を周波数帯域分割する手段を備え
ると共に、分割された各帯域成分に対して前記第２非線
形処理回路により前記第１非線形処理回路とは逆の非線
形処理を行った後、合成出力を得ることを特徴とする適
応型非線形処理方式。5. The adaptive nonlinear processing system according to claim 1, wherein the transmitting side includes means for dividing an input signal into frequency bands, and separates each of the divided bands. Or only a part of the signal is subjected to nonlinear processing by the first nonlinear processing circuit, and then synthesized and transmitted. On the receiving side, a means for frequency-band dividing the transmission signal is provided. An adaptive nonlinear processing method, wherein a second nonlinear processing circuit performs a nonlinear processing reverse to that of the first nonlinear processing circuit, and then obtains a combined output.
おいて、 送信側では、高域成分のみに非線形処理を行い、低域成
分をディジタル伝送し、 受信側では、高域成分に逆の非線形処理を行った後、低
域成分と合成することを特徴とする適応型非線形処理方
式。6. The adaptive nonlinear processing method according to claim 5, wherein the transmitting side performs nonlinear processing only on the high-frequency component and digitally transmits the low-frequency component, and the receiving side performs the inverse processing on the high-frequency component. An adaptive nonlinear processing method characterized by performing nonlinear processing and then combining with low frequency components.
おいて、 低域成分を非線形特性を制御するための予測値とするこ
とを特徴とする適応型非線形処理方式。7. The adaptive nonlinear processing method according to claim 6, wherein a low-frequency component is used as a predicted value for controlling nonlinear characteristics.
おいて、 入力信号を周波数帯域分割する手段としての低域通過フ
ィルタおよび高域通過フィルタを無歪みフィルタで構成
し、送信側では、多重分離した後、各帯域信号に非線形
処理を行い、各帯域信号をそれぞれ補間回路を経て低域
通過フィルタおよび高域通過フィルタを通過した後、合
成することを特徴とする適応型非線形処理方式。8. The adaptive nonlinear processing system according to claim 5, wherein the low-pass filter and the high-pass filter as means for dividing an input signal into frequency bands are constituted by distortionless filters, An adaptive nonlinear processing method characterized by performing nonlinear processing on each band signal after separation, passing each band signal through a low-pass filter and a high-pass filter via an interpolation circuit, and then synthesizing.
記載の適応型非線形処理方式において、 送信側では、非線形処理の前に低域強調高域抑圧特性を
有するフィルタを備え、 受信側では、非線形処理の後に低域抑圧高域強調特性を
有するフィルタを備えたことを特徴とする適応型非線形
処理方式。9. The adaptive nonlinear processing method according to claim 1, wherein the transmitting side includes a filter having a low-frequency emphasis high-frequency suppression characteristic before the nonlinear processing. On the side, an adaptive nonlinear processing method characterized by including a filter having low-frequency suppression and high-frequency enhancement characteristics after the nonlinear processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02213787A JP3137971B2 (en) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | Adaptive nonlinear processing method |
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| JP02213787A JP3137971B2 (en) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | Adaptive nonlinear processing method |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0496521A JPH0496521A (en) | 1992-03-27 |
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1990
- 1990-08-14 JP JP02213787A patent/JP3137971B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 西田 他；"適応型伝送ガンマ方式"１９９０年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集 分冊３，（１９９０．９．１５）ｐ．３・２９７（Ｂ−６３５） |
Also Published As
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