JP3241368B2

JP3241368B2 - テレビジョン信号伝送方式

Info

Publication number: JP3241368B2
Application number: JP25780690A
Authority: JP
Inventors: 稔芦部; 博和中島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH04135391A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、テレビジョン信号の伝送方式に関するもの
である。

（従来の技術）現行標準テレビジョン受像機との互換性を維持したま
まで、高精細信号や画面のワイド化のための情報を現行
テレビジョン信号に多重化して伝送する方法が検討され
ている。

画面のワイド化方式としては例えば文献１「ワイドテ
レビの実験方式」（テレビジョン学会技術報告TEBS88−
43）に示される方法が考案されている。即ち、まず第５
図（ａ）に示すようにワイド画像をその中心部分とそ
の両端のサイドパネル部分およびに分割する。の
部分が現行のテレビジョン受像機で画像として再生され
る部分となる。ワイド画像信号は現行標準テレビジョン
信号に比較して縦横比が水平方向に広くなった分だけ高
速に走査されている。従って、の部分については時間
軸伸張して第５図（ｂ）で示される縦横比3:4の現行標
準テレビジョン信号のの部分にはめ込む。の部分の
走査線数はの部分と等しくする。さらに第５図（ａ）
のサイドパネル部分およびは第５図（ｂ）のおよ
びの部分にはめ込む。このようにしてワイド画像を現
行標準テレビジョン信号の中にはめ込むことが可能とな
る。ただしワイド画像の有効走査線数は、現行標準テレ
ビジョン信号に比較してサイドパネル信号を並べ替えて
伝送するのに必要なライン数（、の部分）だけ削減
される。従って、9:16の縦横比を持つワイド画像を実現
する場合にはワイド画像の有効走査線数は約400本とな
り、現行CRT受像機のオーバースキャンを考慮してもサ
イドパネル信号が上下に表示されて見えることになる。

一方、高精細信号の多重化方式としては例えば文献２
「完全両立性を有するEDTV信号方式」（テレビジョン学
会誌Vol.39,No.10）に示される方法が考案されている。
即ち、現行NTSCテレビジョン信号を垂直−時間空間で見
た時に色信号の多重されている位置と共役な位置に高精
細信号を周波数多重化する方式である。この多重方式を
用いて、高精細成分の代わりにワイド化のためのサイド
パネル情報を伝送する方式も提案されている。

（発明が解決しようとする課題）第５図を用いて説明したワイド化方式では、ワイド画
像の有効走査線数がサイドパネル信号を伝送するのに必
要なライン数だけ削減されている。従って上述のように
現行標準テレビジョン受像機においては、並べ替えられ
たサイドパネル信号が画面の上下に表示されることにな
り絵柄によっては視覚的な画質劣化となっていた。また
上述の高精細信号の多重方式においては、高精細成分の
信号振幅が大きくなるとそれが現行標準テレビジョン受
像機において画質の劣化を起こしていた。さらには上述
のように色信号の共役位置にサイドパネル情報を多重化
する場合には、多重位置の画像とサイドパネル画像との
間に相関が無いために、現行標準テレビジョン受像機に
おいて視覚的な画質劣化が起こり易いという欠点があっ
た。

本発明の目的はこのような従来方式の欠点を緩和せし
め、現行標準テレビジョン受像機における視覚的な画質
劣化を少なくしたテレビジョン信号伝送方式を提供する
ことである。

（課題を解決するための手段）第１の発明のテレビジョン信号伝送方式は、現行テレ
ビジヨン受像機との互換性を維持したまま現行テレビジ
ョン信号に画像の補強信号を多重化して伝送する方式に
おいて、送信側においては、原画像信号から現行テレビ
ジョン信号と補強信号とを抽出し、該補強信号を正則な
行列によりマトリクス変換して変換信号とし、該変換信
号を前記行列の係数に従って複数の変換信号に分類し、
該分類された変換信号を該分類に応じて多重場所を変化
させながら前記現行テレビジョン信号に多重化して受信
側に伝送し、受信側においては、前記現行テレビジョン
信号と前記変換信号とを分離し、該分離された変換信号
に対して送信側で用いた前記マトリクス変換の逆変換を
施して補強信号を復号し、該復号された補強信号を前記
現行テレビジョン信号と合成して画像を復号するもので
ある。

第２の発明のテレビジョン信号伝送方式は、現行テレ
ビジョン受像機との互換性を維持したまま現行テレビジ
ョン信号に画像の補強信号を多重化して伝送する方式に
おいて、送信側においては、原画像信号から現行テレビ
ジョン信号と補強信号とを抽出し、該補強信号を完全再
構成フィルタにより複数の周波数帯域に分割して帯域分
割信号とし、該帯域分割信号に対して前記周波数帯域に
応じて間引き処理を施して帯域分割間引き信号とし、該
帯域分割間引き信号を前記周波数帯域に応じて多重場所
を変化させながら前記現行テレビジョン信号に多重化し
て受信側に伝送し、受信側においては、前記現行テレビ
ジョン信号と前記帯域分割間引き信号とを分離し、該分
離された帯域分割間引き信号に対して送信側で用いた前
記完全再構成フィルタに対応する内挿フィルタを施して
補強信号を復号し、該復号された補強信号を前記現行テ
レビジョン信号と合成して画像を復号するものである。

（作用）本発明は、現行テレビジョン受像機との互換性を維持
したまま現行テレビジヨン信号に画像の補強信号を多重
化して伝送する方法に関するものである。

第１の発明では、まず画像の補強信号を正則な行列に
よりマトリクス変換する。変換として、例えば２個の入
力信号を２行×２列の行列で変換して２個の変換信号を
得る場合、得られた信号が補強信号の高域側周波数成分
と低域側周波数成分を表現するようにしておく。一般の
画像信号は低域側ほど電力が大きくなっているため、低
域側の信号ほど現行標準テレビジョン受像機に表示した
際に視覚的になるべく目立ち難い場所に多重化するよう
にする。このようにして補強信号を多重化することで、
現行標準テレビジョン受像機で表示した際に全体として
視覚的な画質劣化を抑えることが可能となる。また専用
受像機においては、送信側で用いた変換の逆マトリクス
変換を行うことで補強信号を完全に復元することが可能
となる。

第２の発明では、第１の発明のマトリクス変換の代わ
りに完全再構成フィルタを用いる。完全再構成フィルタ
としては例えばクアドラチャ・ミラー・フィルタ（Quad
rature Mirror Filter:QMF）がある。QMFの詳細は例え
ば文献３「クアドラチャミラーフィルタデザイン
インザタイムドメイン」（“Quadrature Mirror
Filter Design in the Time Domain",IEEE ASSP−32,N
o.2,April 1984）に記述されている。完全再構成フィル
タを用いて補強信号の周波数帯域を分割し、例えば補強
信号の低域側成分と高域側成分を表現する信号に分割す
る。分割された各信号に対して対応する間引き処理を施
した後受信側に伝送する。受信側では、送信側フィルタ
に対応する内挿フィルタを用いて間引かれた信号を各々
内挿し、各内挿信号を加算することで補強信号を完全に
復元することが可能である。ここで、完全再構成フィル
タを用いた帯域分割と間引き処理が第１の発明における
マトリクス変換に対応し、受信側における内挿処理と加
算が第１の発明における逆マトリクス変換に対応する。
従って、第１の発明で用いたマトリクス変換の代わりに
完全再構成フィルタを用いても第１の発明と全く同様に
して現行標準テレビジョン受像機における視覚的な画質
劣化を抑えることが可能となり、さらに専用受像機にお
いては補強信号を完全に復元することが可能となる。

（実施例）次に第１図〜第５図を用いて本発明の実施例について
説明する。以下では一例として、サイドパネル情報を補
強信号として伝送する場合について説明する。また、一
例として縦横比が9:16であるワイド画像信号を入力とし
て、サイドパネル部分については信号の並べ替えを行い
テレビジョン画面の上下に時間軸多重し、現行NTSCテレ
ビジョン信号の伝送帯域内でかつ現行のNTSCテレビジョ
ン受像機でも原画像の中心部分の画像の再生が可能とな
るように伝送する場合について説明する。また、並べ替
えの処理は一例としてフィールド単位で行う場合につい
て説明する。

第１図は第１の発明の基本構成を示すブロック図であ
る。送信部100においては、まず縦横比が9:16であるワ
イド画像信号50を抽出回路１に入力し、第５図（ａ）に
示すように画像の中心部分とサイドパネル部分、
を抽出する。画像の中心部分については、現行NTSCテ
レビジョン信号の伝送帯域に納まるように時間軸伸張さ
れ中心部画像信号51となる。また、サイドパネル部分
、についても同様に時間軸伸張され、サイドパネル
部画像信号52となる。サイドパネル部画像信号52は変換
回路２において正則なＮ行×Ｎ列の行列によりマトリク
ス変換され、変換信号61、62、…、6Nとなる。例えば、
フィールド内で隣接する２ラインを入力として（即ち、
Ｎ＝２）垂直方向の和信号と差信号を出力するマトリク
ス変換は以下の（１）式で記述される。

ここで、ａ、ｂは入力画像信号であり、ｘが和信号、
ｙが差信号である。また、（１）式は例えば第３図に示
す回路により実現できる。まず、サイドパネル部画像信
号52が入力され、これを１ライン遅延回路10において１
ライン分の時間だけ遅延させる。この遅延信号59とサイ
ドパネル部画像信号52の和と差を各々加算器11と減算機
12において計算する。加算器11と減算器12の出力は各々
1/2にされ変換信号61、62となる。このようにして求め
られた変換信号61、62と中心部画像信号51は第１図の多
重回路３に入力され、例えば第４図に示すように並べ替
えられる。即ち、中心部画像信号51はワイド画像の有効
走査線数と同じ走査線数を用いて現行NTSCテレビジョン
信号のの部分にはめ込まれる。その上下のおよび
の部分には変換信号62（差信号）がはめ込まれ、さらに
その外側のおよびの部分には変換信号61（和信号）
がはめ込まれる。以下に具体的な数値を示す。縦横比9:
16のワイド画像の有効走査線数を410、ライン当たりの
有効画素数を860（現行NTSCテレビジョン信号を色副搬
送波周波数Fscの４倍の周波数で標本化した時と同じ密
度で標本化した場合）とし、中心部画像信号51の画素数
を756、サイドパネル部画像信号52の画素数を左右あわ
せて126とする（前述の文献１に示されるように中心部
とサイドパネル部はつなぎ目処理が必要となるため、こ
こでは中心部とサイドパネル部は11画素だけオーバーラ
ップさせながら分割する）。変換信号61、62は１ライン
あたり126画素となるため、６ライン分をまとめて１ラ
インの中にはめ込む。従って、変換信号61を伝送するの
に35ライン、同様に変換信号62を伝送するのに35ライン
用いれば十分である。以上の並べ替え処理の後、さらに
NTSC形式に変換され、多重信号53として受信部200に伝
送される。

受信部200においてはまず、分離回路４において色／
輝度分離および多重回路３での並べ替えの逆処理が施さ
れ、復号中心部画像信号55と復号変換信号71、72、…、
7Nが分離される。ここでは送信部の変換回路２で（１）
式を用いた場合について説明する（即ち、Ｎ＝２）。復
号変換信号71、72は逆変換回路５において以下の（２）
式のマトリクス変換が施される。これは（１）式の逆マ
トリクス変換である。

逆変換回路５は入力される復号変換信号71、72の和お
よび差を求める回路により実現され、復号サイドパネル
部画像信号56を出力する。最後に合成回路６において抽
出回路１の逆処理を施すことにより復号中心部画像信号
55と復号サイドパネル部画像信号56とを合成し、復号ワ
イド画像信号57を得る。

以上説明した実施例によれば、現行NTSC受像機におい
ては中心の410ラインにワイド画像の中心部画像信号51
が表示され、その上下にあわせて35ラインの変換信号6
2、さらにその外側に35ラインの変換信号61が表示され
る。ただし、現行のCRT受像機で表示させた場合には変
換信号61の部分はオーバースキャンにより表示されない
ことになる。また変換信号62は画像の垂直方向の高域成
分を表現することになり、一般の画像ではあまり大きな
振幅は持たない。従って、現行CRT受像機においてはワ
イド画像の中心部が410ラインの領域に表示され、その
上下にあまり目立たない変換信号が表示されるのみとな
る。

次に第２図を用いて第２の発明の実施例について説明
する。第２の発明は、第１の発明におけるマトリクス変
換を完全再構成フィルタ（例えばQMF）に置き換えたも
のである。即ち、送信部でのマトリクス変換の代わりに
完全再構成フィルタを用いた周波数帯域分割と間引き処
理を施し、受信側で逆マトリクス変換の代わりに内挿処
理と加算処理を施せばよい。従って、送信部101におい
ては第１図変換回路２の代わりにフィルタ回路７および
間引き回路８を用い、受信部201においては第１図逆変
換回路５の代わりに内挿回路９を用いる。以下、上述の
第１の発明の実施例を基にしてフィルタ回路７、間引き
回路８および内挿回路９の動作について説明する。

まずフィルタ回路７においては、完全再構成フィルタ
のフィルタバンクを用いてサイドパネル部画像信号52を
Ｎ個の帯域分割信号81、82、…、8Nに分割する。例えば
Ｎ＝２でQMFを用いる場合、QMFとしては以下のフィルタ
が知られている。

H1（ｘ）＝１＋z^-1 （３） H2（ｚ）＝１−z^-1 （４） H1（ｚ）は低域側成分を抽出するフィルタの伝達関数
であり、H2（ｚ）は高域側成分を抽出するフィルタの伝
達関数である。ここで、z^-1は１ライン分の遅延を表
し、従ってH1（ｚ）、H2（ｚ）は画像の垂直方向に対す
るフィルタを表す。（３）、（４）式で表現されるフィ
ルタにより帯域分割された帯域分割信号81、82は、間引
き回路８において各々１ラインおきにライン間引きが施
され、帯域分割間引き信号91、92となる（ここでの間引
き処理は、各帯域分割信号の帯域幅に応じて行うもので
あり、例えばＮ個の帯域分割信号が同じ帯域幅で分割さ
れている場合には各々に対して1/Nの間引き処理を施
す）。これらの帯域分割間引き信号は多重回路３におい
て、帯域分割間引き信号91は第１の発明の実施例におけ
る変換信号61と同様に、また帯域分割間引き信号92は第
１の発明の実施例における変換信号62と同様にして多重
化され、受信側に伝送される。

受信部201の内挿回路９においては、分離回路４で分
離された各帯域分割間引き信号41、42、…、4Nに対して
各々内挿処理を行った後、これらを加算して復号サイド
パネル部信号58として出力する。送信部におけるフィル
タがＮ＝２で（３）、（４）式を用いる場合には、各々
に対応する内挿フィルタは以下の式で表現される。

G1（ｚ）＝１＋z^-1 （５） G2（ｚ）＝−１＋z^-1 （６） G1（ｚ）は低域側成分を内挿するフィルタの伝達関数
であり、G2（ｚ）は高域側成分を内挿するフィルタの伝
達関数である。（５）、（６）式により得られる内挿信
号を加算することで復号サイドパネル部信号58が得られ
る。この復号サイドパネル部信号58は合成回路６におい
て復号中心部画像信号55と合成され、復号ワイド画像信
号57となる。

以上の第１あるいは第２の発明の実施例においては変
換信号あるいは帯域分割間引き信号を全て中心部画像信
号51の上下に並べ替えて伝送しているが、高域側成分に
ついては例えば文献２で説明した周波数多重方式を用い
て多重するようにしてもよい。この場合にはワイド画像
の有効走査線数を増やすことが可能となる。

また第１の発明の実施例において、（１）式における
行列の成分は変換信号62の振幅があまり大きくならない
範囲で変更しても構わない。また行列はＮ＞２であって
も構わない。例えばＮ＝３として以下の（７）式を用い
て変換してもよい。

この行列ではｘが低域成分を表現し、ｙとｚが高域成
分を表現することになる。従って、現行NTSC受像機で表
示した際に目立ち易い低域成分を伝送するのに必要な走
査線数を減らすことが可能となる。この場合の逆マトリ
クス変換は（８）式となる。

また、第１の発明のマトリクス変換あるいは第２の発
明の完全再構成フィルタによる帯域分割はコンポジット
信号に変換した後に行ってもよい。この際、例えば
（１）式を用いてマトリクス変換すると差信号には色信
号成分が含まれることになるが、入力として１ラインお
きのコンポジット信号を用いることで差信号を目立たな
くすることが可能となる。第２の発明においても同様に
して１ラインおきのコンポジット信号に対して帯域分割
を施せば色信号を目立たなくすることが可能となる。

また、補強信号としてサイドパネル情報ではなく例え
ば水平方向の高精細成分を伝送してもよい。この場合に
は、高精細成分を垂直方向の高域成分（HH）と低域成分
（HL）に変換する。HHは文献２に示される方法により周
波数多重化し、HLは例えば第５図（ｂ）のおよびの
領域に多重化して伝送するようにすればよい。

また第１の発明の実施例において、マトリクス変換を
フィールド内で行うのではなく、１フィールドまたは複
数フィールド離れた信号を入力とて変換を施してもよ
い。例えば（１）式の変換を１フィールド離れた２ライ
ンの信号に施せば、差信号の信号振幅は特に静止画像に
おいて小さく抑えることができる。

また、縦横比は9:16でなくてもよいし、解像度、有効
走査線数あるいは走査線数が異なる画像信号を原信号と
して用いてもよい。

（発明の効果）以上述べてきたように本発明によれば、現行標準テレ
ビジョン受像機における視覚的な画質劣化を抑えた形で
補強信号を伝送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の基本構成を示す図、第２図は第２
の発明の基本構成を示す図、第３図は第１の発明の一実
施例における変換回路の構成を示す図、第４図は本発明
の一実施例における信号の並べ替え方法を示す図、第５
図（ａ）、（ｂ）は従来方式の説明図である。図において、１……抽出回路、２……変換回路、３……
多重回路、４……分離回路、５……逆変換回路、６……
合成回路、７……フィルタ回路、８……間引き回路、９
……内挿回路、10……１ライン遅延回路、11……加算
器、12……減算器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島博和東京都港区赤坂５丁目株式会社東京放送内 (56)参考文献特開昭62−299185（ＪＰ，Ａ) 特開平２−137486（ＪＰ，Ａ) 特開平２−226883（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/00 H04N 5/445 H04N 5/45 H04N 7/01

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側においては、原画像信号から中心部
画像信号と補強信号であるサイドパネル部画像信号とを
抽出し、該補強信号を正則な行列によりマトリクス変換
して変換信号とし、該変換信号を前記行列の係数に従っ
て複数の変換信号に分類し、該分類された変換信号を該
分類に応じて多重場所を変化させながら前記中心部画像
信号に多重回路において多重化して受信側に伝送し、受信側においては、前記中心部画像信号と前記変換信号
とを分離し、該分離された変換信号に対して送信側で用
いた前記マトリクス変換の逆変換を施して補強信号を復
号し、該復号された補強信号を前記中心部画像信号と合
成して画像を復号するテレビジョン信号伝送方式であっ
て、前記送信側において、前記多重回路は、前記分類された
変換信号を前記中心部画像信号が配置される画面上の位
置の外側に多重化する際に、低域成分を示す変換信号が
中心部画像信号が配置される位置から遠い位置に配置さ
れ、高域成分を示す変換信号が中心部画像信号が配置さ
れる位置から近い位置に配置されるように、多重化し
て、前記受信側に伝送することを特徴とするテレビジョ
ン信号伝送方式。
【請求項２】送信側においては、原画像信号から中心部
画像信号と補強信号であるサイドパネル部画像信号とを
抽出し、該補強信号を完全再構成フィルタにより複数の
周波数帯域に分割して帯域分割信号とし、該帯域分割信
号に対して前記周波数帯域に応じて間引き処理を施して
帯域分割間引き信号とし、該帯域分割間引き信号を前記
周波数帯域に応じて多重場所を変化させながら前記中心
部画像信号に多重回路において多重化して受信側に伝送
し、受信側においては、前記中心部画像信号と前記帯域分割
間引き信号とを分離し、該分離された帯域分割間引き信
号に対して送信側で用いた前記完全再構成フィルタに対
応する内挿フィルタを施して補強信号を復号し、該復号
された補強信号を前記中心部画像信号と合成して画像を
復号するテレビジョン信号伝送方式であって、前記送信側において、前記多重回路は、前記帯域分割間
引き信号を前記中心部画像信号が配置される画面上の位
置の外側に多重化する際に、低域成分を示す帯域分割間
引き信号が中心部画像信号が配置される位置から遠い位
置に配置され、高域成分を示す帯域分割間引き信号が中
心部画像信号が配置される位置から近い位置に配置され
るように、多重化して、前記受信側に伝送することを特
徴とするテレビジョン信号伝送方式。