JP4229403B2 - 文字表示画像の符号化装置および復号化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ放送等の速報スーパ文字等の文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置および復号化装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、ＴＶ放送の速報スーパ文字等の文字表示画像を伝送・記録する際の、画像圧縮符号化／復号化に関するもので、符号化装置で、オーバサンプル領域でビットマップ（２値）で文字を描画した２値画像を圧縮符号化して、復号化装置において当該２値画像のスケール変換とシェーディング化により、放送用等の高画質な多値レベル画像に変換するため、補間処理パラメータを前記圧縮符号に付与して伝送、あるいは記憶するようにしたものである。
【０００３】
すなわち本発明は、新たな手法により速報文字スーパ画像を生成、・圧縮して、伝送・記録する方式を提供するものであり、文字画像の品質劣化なしに中央の局からネットワーク経由で各局に伝送するデータサイズを低減させつつ、各局での“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の構成を単純化し、その機能を汎用化できるものであり、画像内容を中央局（東京にある）側で変更しても再生側である地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の変更・改修が不要であり、また、“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に準備すべき各種データも殆ど不要とすることで、システム全体の管理・保守を容易にし、作画内容の急遽の変更に対して柔軟に対応できるものである。
【０００４】
【従来の技術】
文字スーパ等によるＴＶ放送のニュース速報を実施するシステムの具体例として、国政選挙の報道で、当確・当選者名を全国の放送局で一斉に、かつ同期してＴＶ速報文字スーパを行うシステムについて説明する。
【０００５】
選挙の当日、開票の進行とともに東京にある中央局のホストコンピュータは、その時点で当確あるいは当選と判定された候補者の情報（当確・当選の別、候補者氏名、所属政党、選挙区など）を、通信ネットワークを通して全国の多数の地方局に伝送する。各局に配備した作画装置（各局配備のこの装置を“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”と称する）では、この情報を受信し、放送用の文字スーパ画像を作画生成して、各局発のローカルＴＶ放送でこの文字スーパを実施する。
【０００６】
この従来システムでは、東京側から各地方局に伝送される情報は文字情報のみであり、当該スーパ画像の作画は、各局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”に内蔵した作画プログラムとフォントを使って行われて放送送出される。同様に、地震や津波などの緊急災害情報の全国速報スーパを行うシステムでも、気象庁からオンラインで入手した地震・津波情報（震源地、マグニチュード、各地の震度、津波の到達予想時間等）などの文字情報を全国の地方局に伝送し、同様の方法で全国一斉の放送を行っている。この方式を以下、“文字情報の伝送による速報方式”と呼ぶこととする。
【０００７】
上述した“文字情報の伝送による速報方式”では、各地方局に配備した“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に、（１）作画送出の制御／画像生成を行う作画処理部と、（２）文字フォント、ベース画像やロゴなどの画像部品の作画用データ群を内蔵するのが一般的である。
【０００８】
（１）に示す作画処理部は、通信回線とのデータ受信や送信制御と、受信したデータの解析や放送用文字画像の作画生成、および送出形態（スクロール／ワイプ／形状変化等の特殊効果）を制御を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”では、放送画像の内容やレイアウトなどを変更する場合、（２）に示した作画用データ群の入れ替えが必要となるばかりでなく、（１）に示した作画処理部の改修・追加が必要になる場合が多い。さらに、この放送画像の内容変更は、全国各局の多数の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”で一斉に実施する必要がある。例えば、国政選挙の選挙速報では、公示日から投票日までの短期間の間に、選挙速報スーパの画面設計作成を行い、地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”を一斉に改修し、全国テストを行ってその機能確認を行う必要がある。
【００１０】
このように、画像の内容の変更に伴う全国の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の改修／事前テスト／一斉切り替えの一連の準備作業に掛かるコストと手間は著しく大きい。さらに、運用直前や運用中に画面内容等の変更が必要になった場合の全局的な対応が極めて困難である。
【００１１】
そこで、全国一斉の速報スーパ画像の送出という観点に絞れば、東京から全国各局に画像データそのものを伝送するという方法が考えられる。
【００１２】
この方式が実用化できれば、各局での“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”における上記（１）の作画処理部を単純化できるばかりでなく、送信側で画像内容を変更しても地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の変更が不要となる。また、“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に準備すべき前記（２）に示した各種のデータも殆ど不要となるなど、システム全体の管理・保守が容易になり、作画内容の急遽の変更に対しても柔軟に対応できる。
【００１３】
しかしながら、上述した画像伝送方式を使用すると以下に示すような問題があり、実用化できない。
【００１４】
例えば、水平６００画素、垂直６０ライン程度のサイズの横長でＴＶ画面下ダブりのスーパ画像プレートの場合、カラー各色８ｂｉｔ／画素としてＲ・Ｇ・Ｂで１０８ＫＢにもなる。元の文字情報だけであれば精々１〜２ＫＢ程度で済むのに比較すれば、当該画像サイズそのままでは伝送コスト・伝送時間などの点でとても実用には適さない。そこで、通常用いられているＪＰＥＧ等の画像圧縮符号化により、元の文字データサイズ程度にまで伝送サイズを低減するため約１／５０〜１／１００の高い圧縮率で画像圧縮を施すと、画質劣化が激しく、放送用の画質には使えない。
【００１５】
特に、文字画像の場合、背景と文字パターンの境目では急激に画素レベルが変化するので、いわゆるＪＰＥＧなどのエネルギー圧縮型の画像圧縮方式の前提である『隣接画素のレベル相関が高い』という仮定に適合しない部分が随所にあり、これが高圧縮時の画質劣化の原因となる。通常の自然画像など、隣接画素相関の高い値（相関係数ｐ＞０．９）が画像全体に渡ってほぼ一様に満たされているものに比べて、文字画像では、例えば背景と文字の境目など、急激に画素レベルが変化し相関係数ｐの値が殆ど０に近い部分が多々存在する。この性質が、文字画像が一般自然画像に比べてＪＰＥＧなどの通常のエネルギー圧縮型の画像符号化方式を適用することが困難な原因である。
【００１６】
このため、画質劣化をできるだけ目立たないようにするには、これら画像圧縮方式での圧縮率を緩くしなければならず、この結果、伝送符号量の増加を招く。実験によれば、次の表１に示すような結果となり、通常の圧縮方式はこの目的には適さない。表１は、選挙報道での「当選当確者名表示」に使用するＴＶ速報用スーパ画像をＪＰＥＧで圧縮した場合を示している。
【表１】
【００１７】
本発明は上記事情に鑑み、文字表示画像の品質劣化を防止しつつ、データサイズを低減化させ、かつ再生側である復号化装置の構成を簡単化することができる文字表示画像の符号化装置および復号化装置を提供することを主目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含む、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１に記載された符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、前記制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、前記統合手段は、圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、復号化装置側から指定されたインデックス番号に対応する統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３に記載の文字表示画像の符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、前記符号化装置に対してインデックス番号を指定して統合データの送信を要求するととともに、この送信要求に応じて符号化装置から伝送された統合データを受信する送・受信手段と、受信した統合データ中から前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、前記統合データ中の制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置側から伝送される制御情報中の色付け情報としてＲ・Ｇ・Ｂの３原色の定数値を含み、前記画像生成手段は、前記３原色の定数値に基づいてＲ・Ｇ・Ｂ３原色の色分解画像を生成してカラー画像を生成することを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置側から伝送される制御情報中の影付けの有無と影のずらし量情報に基づき、前記画像生成手段は、前記解像度変換手段により解像度が変換された画像と異なる画素レベル分布の画像を生成するとともに、この画像全体の位置を指定量だけシフトした後、前記解像度が変換された画像を上書きすることにより影付き画像を生成する、ことを特徴としている。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置が生成する圧縮符号化された画像とこれに付与された前記制御情報とから成る統合データにインデックス番号を付与して蓄積する蓄積手段を備え、符号化装置から指定されたインデックス番号に該当する画像が前記蓄積手段に蓄積されている場合には、当該画像を復号することを特徴としている。
【００２６】
請求項８の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、
この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、前記統合手段は、圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、復号化装置側からの指定のインデックス番号の統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能とを備え、さらに、請求項７に記載の文字表示画像の復号化装置の前記蓄積手段に蓄積された画像を指定するインデックス番号を伝送する機能を含む、ことを特徴としている。
【００２７】
上記構成によれば、ＪＰＥＧなどの画像圧縮方式に比べて、文字表示画像の圧縮符号化に伴う画質劣化なしに高率の圧縮を可能とし、伝送・記録に要する情報量を少なくして、伝送・記録のコストを低減可能にする。
【００２８】
また、復号化装置側は放送データを単に画像として復号するだけであり、速報スーパ画像のレイアウトや画像表現等については一切関知せず、文字フォントや高画質な文字描画手段を装備する必要がなく、構成が簡易化する。また、この再生機能の汎用化は、文字描画の制限を解消し、表現の自由度を広げ、システム全体の管理・保守を容易にし、作画内容の急遽の変更に柔軟に対応できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による文字表示画像の符号化装置および復号化装置の実施の形態である文字画像伝送・記録システムを示すブロック図である。
【００３０】
この文字画像伝送・記録システム１は、符号化装置２と、復号化装置３とを備えており、符号化装置は文字表示画像を圧縮符号化するとともに、再生側において高解像度の画像に変換するための制御情報を生成して、これを復号化装置３側に伝送する一方、復号化装置３では制御情報に基づいて文字表示画像を復号してＴＶカラー画像を生成する。
【００３１】
符号化装置２は、２値ビットマップのオーバサンプルドメイン上へ文字を描画する文字描画部４と、２値画像をエントロピー符号化により可逆情報量圧縮して符号code１を生成する符号化部５と、制御情報として後述する符号code２およびcode３を生成する制御情報生成部６と、符号化部５により生成された符号code１、制御情報生成部６により生成されたcode２およびcode３を統合した符号codeＡを生成して復号化装置３に伝送する統合部７とを備えている。
【００３２】
この場合、文字描画部４は、２値ビットマップのオーバサンプルドメイン（Height，Width）=（M，N）上へ、以下の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３等を適当に選択して文字を描画し２値画像を得る。
【００３３】
パラメータＰ１：文字サイズ、
パラメータＰ２：フォントの種類
パラメータＰ３：スタイル（bold，italic、字間の間隔等）
これらの描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を“符号化時の文字描画パラメータ”と称する。
【００３４】
ここで、“オーバサンプルドメイン”とは、実際に放送される文字表示枠よりも大きな空間領域（（Height，Width）=（M，N）の２次元配列、単位は画素数、１画素は２値）の２値ビットマップドメインをいう。
【００３５】
符号化部５で実行されるエントロピー符号化には、Huffman符号、Lampel&Ziv符号、算術符号など様々なアルゴリズムが存在するので、演算時間／符号化効率などを考慮して実装上の適当なものを選べばよい。
【００３６】
制御情報生成部６は、２値ビットマップのオーバサンプルドメインをＤＤ変換（後述）により多値グレイ画像に変換するための制御情報を符号code２として生成する。この符号code２を構成する制御情報は、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータと、そのＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータの２種類から構成される。ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータは、例えば、２次元ＬＰＦと２次元サブサンプルの組合せ、双１次補間、双３次補間、スプライン補間等の区別情報である。ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータは、例えば、双１次補間であれば、多値グレイ画像のサイズパラメータ（Height，Width）=（m，n）だけでよい。この場合、高さ方向にｍ／Ｍ、横方向にｎ／Ｎの圧縮比で補間画像を作ることになる。
【００３７】
また、制御情報生成部６は、復号化装置３側での放送用文字画像描画を制御する制御情報を符号code３として生成する。この符号code３の制御情報には、多値グレイ画像を実際に放送するためのカラー画像に変換するための文字描画パラメータとして、
パラメータＰ４：色付け
パラメータＰ５：影付きの有無と影のずらし量
パラメータＰ６：アウトラインの有無とその幅
パラメータＰ７：描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等の情報
などがある。これらのパラメータを“端末側の文字描画パラメータ”と称する。
【００３８】
一方、復号化装置３は、受信した符号codeＡから符号code１、code２およびcode３を分離する分解部８と、分離されたcode１に基づいて２値ビットマップオーバサンプルドメインを復号する復号部９と、復号された２値ビットマップオーバサンプルドメインを符号code２に基づいて多値グレイ画像にＤＤ変換するグレイ画像生成部１０と、生成された多値グレイ画像を符号code３に基づいて、カラーＴＶ画像に変換するＴＶ画像生成部１１とを備えている。
【００３９】
＜実施の形態の動作＞
《符号化装置２の動作》
次に、この実施の形態の動作を系統的に説明する。
【００４０】
文字描画部４では、実際に放送される文字表示枠よりも大きな空間領域（（Height，Width）=（M，N）の２次元配列、単位は画素数、１画素は２値）の２値ビットマップドメイン（オーバサンプルドメイン）の上に複数の部分文字列毎に作画する。このとき、作画される文字パターンは２値である。
【００４１】
この実施の形態において、モデルとする文字スーパ画像は、何種類かの文字ブロックに分け、それら文字ブロック毎に、例えば以下のような文字描画パラメータを変えて文字を描画するものとする。
【００４２】
文字のサイズ、フォントの種類、スタイル（ｂｏｌｄ、ｉｔａｌｉｃ、文字の間隔等）、色付け、影付きの有無を影のずらし量、アウトラインの有無とその幅、描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等である。
【００４３】
また、選挙の当選・当確者名の速報スーパでは、文字ブロックは、例えば、当選・当確の別、候補者氏名、党派名、候補者の新・現・元の別、選挙区名などがある。
【００４４】
符号化部５では、２値ビットマップオーバサンプルドメインのエントロピー符号化による可逆情報量圧縮が実行される。
【００４５】
ネットワークでの文字表示画像の伝送では、伝送情報量の削減が強く要求される。一方、放送用の文字表示であるため、情報量圧縮による画質劣化は極力避けなければならない。
【００４６】
２値のビットマップオーバサンプルドメイン上の描画された文字画像は、大部分が背景値（これをシンボル“０”とする）であり、文字値（これをシンボル“１”とする）が現れる頻度は少ない。この結果、“０”の発生確率に比べて“１”の発生確率は非常に小さい値をとるので、シンボルの発生確率に応じて短い符号を割り当てる、いわゆる“エントロピー符号化による可逆圧縮”を適用すると、画質を全く劣化させないで、符号量の大幅な削減が可能になる。
【００４７】
制御情報生成部６では、前述したようにＤＤ変換の制御情報として符号code２が生成され、また、端末側の文字パラメータとして、符号code３が生成される。そして、統合部７は、符号化部５により生成された符号code１と、制御情報生成部６により生成されたcode２およびcode３とを統合して符号codeＡを生成し、これを復号化装置３に伝送する
【００４８】
《復号化装置３の動作》
復号化装置３では、先ず、分解部８によって、受信した符号codeＡから符号code１、code２およびcode３を分離する。復号部９では、分離されたcode１に基づいて２値ビットマップオーバサンプルドメインを復号する。
【００４９】
通常、パソコン等での一般的な文字描画は、文字フォントを画面上に２値で描画するのが一般的であることから、このまま周波数帯域が狭くインターレース走査のＴＶ信号に変換すると、フリッカーと斜め線のギザギザが発生する。このため、以下の処理を施し、ＴＶ画面上での文字品位の向上を実現する。
【００５０】
すなわち、グレイ画像生成部１０では、オーバサンプルドメイン上で作成された２値文字パターン画像を、分離された符号code２で指示された適切な解像度変換手段により、より空間サイズの小さい画像（（Height，Width）=（m，n）に縮小変換する。この領域を“多値グレイ画像”とする。
【００５１】
この解像度変換は、水平：Ｍ→ｍ、垂直：Ｎ→ｎの２次元のデジタルサンプリングレート低減変換（ＤＤ変換）である。すなわち、２値のサンプル点（Ｍ，Ｎ）個から成るオーバサンプルドメインを、より少ない個数のサンプル点（ｍ，ｎ）から成り、かつ、文字の描画部分がシェーディング化された多値グレイ画像に変換する。
【００５２】
多値グレイ画像の各座標（ｉ，ｊ）の画素値（これを“補間値”という）は、座標（ｉ，ｊ）に対応するオーバサンプルドメイン上の座標（i*M/m,j*N/n）を中心とする適当な近傍領域内の標本点群（２値）の値の荷重係数加算和により計算する。このため、座標点（ｉ，ｊ）の補間値は、一般に多値となる。なお、オーバサンプルドメイン上の座標（i*M/m,j*N/n）が整数とは限らないので、多値グレイ画像の標本点（ｉ，ｊ）に対応したオーバサンプルドメイン上の標本値（２値）が必ずしも存在するとは限らないが、存在しない場合は“０”をとるものとみなすのが一般的である。
【００５３】
ＤＤ変換としては、２次元ＬＰＦと２次元サブサンプルの組合せ、双１次補間（bi-linear interpolation）、双３次補間（bi-culbic interpolation）、スプライン補間（spline interpolation）など、既存の様々な解像度変換手段の中から演算時間や画質を考慮して適当なものを選べばよい。この選択は、符号化装置２側の制御情報生成部６で行われ、符号code２の形態で、復号化装置３に伝送されるものである。
【００５４】
ここで、注意することは、上記２値のビットマップオーバサンプルドメインから多値グレイ画像にＤＤ変換した際に、２値表現のシェーディング化（多値化）、リサイズ（文字フォントの水平・垂直方向のサイズのスケーリング）などが同時処理される点である。特に、描画文字のシェーディング化は放送用の高品質な文字品位の実現のために必須の処理となる。
【００５５】
次に、ＴＶ画像生成部１１では、生成された多値グレイ画像を符号code３に基づいて、カラーＴＶ画像に変換する。すなわち、符号code３の文字描画パラメータＰ４〜Ｐ７である、色付け情報、影付きの有無と影のずらし量に関する情報、アウトラインの有無とその幅に関する情報、描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等の効果情報に基づいて、多値グレイ画像を実際に放送するためのカラー画像を生成する。
【００５６】
例えば、文字描画パラメータＰ４の色付け情報が、Ｒ・Ｇ・Ｂ３原色の定数値である場合には、多値グレイ画像にＲ・Ｇ・Ｂ３原色の定数値を掛けて３枚の色分解画像を生成し、これを合成してＴＶカラー画像を生成する。また、例えば、文字描画パラメータＰ５の影付きの有無と影のずらし量情報である場合には、多値グレイ画像に対してある定数を掛けて全体のレベルを落とした画像を生成し、その描画位置を指定量だけずらしたものに、元の多値グレイ画像を上書きする手法で影付き画像を生成する。生成されたＴＶ画像はＴＶ速報スーパ画面として送出される。
【００５７】
＜変形例＞
《変形例１》
前記実施の形態において、符号化部５では、２値画像をエントロピー符号化により可逆情報量圧縮して符号code１を生成した。しかし、受信側にエントロピー符号化のアルゴリズムを複数装備できる場合には、符号code１として、符号化部５で選択したアルゴリズムを指定する情報と、復号化のためのパラメータを含めてもよい。例えば、静的なHuffman符号を選んだ場合には、復号部９側に複数のコードブックを用意させるとすると、そのコードブックの選択情報がこのパラメータに含まれる。また、適応的Huffman符号や適応的算術符号などの適応的符号化を選択した場合には、“次数”がこのパラメータに含まれる。なお、この場合、前記符号化時の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、あくまでも符号化部５側の処理であることから、復号化装置３側に伝送する符号code１に含める必要は必ずしもない。
【００５８】
《変形例２：符号化装置２における文字ブロック単位での符号生成》
速報スーパ画像を複数のブロックに分ける場合、例えば、選挙速報画面で、当確・当選の別、候補者氏名、所属政党、選挙区の４文字ブロックに分ける場合、一般には、符号化時の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を各ブロック毎に異なる値とするようにしてもよく、この方が、文字スーパ画像の画質品位を細かく制御できる。この場合、一枚の２値ビットマップ・オーバサンプルドメイン上に複数個の文字ブロックをまとめて一気に描画し、単一の２値ビットマップとしてエントロピー符号化して単一の符号code１を生成してもよい。
【００５９】
一方、前記の個々の文字ブロック単位にエントロピー符号圧縮を行い、得られた複数の符号をまとめて改めて符号code１としてもよい。
【００６０】
同様に、ＤＤ変換により２値ビットマップオーバサンプルドメインを多値グレイ画像に変換する際も、ブロック毎に最適な文字画質を達成するため、補間方式や補間パラメータを、２値ビットマップオーバサンプルドメイン上の文字ブロック毎に異なるものとし、それらをまとめて符号code２としてもよい。
【００６１】
さらに、符号code３の端末側の文字描画パラメータＰ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７なども文字ブロック毎に変えることも考えられる。
【００６２】
《変形例３：ベース画像の伝送》
選挙速報画面では、ＴＶ画面上にただ文字をスーパするのではなく、カラーのベース画像上に文字を描画する場合が多い。このため、予め“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”、すなわち、復号化装置３内にベース画像を実装しておいてもよいが、汎用性・拡張性のため、速報システム全体が起動した時、通信ネットワークで各受信端末にこのベース画像を配信してもよい。この転送は、基本的には１回だけなので、ベース画像の伝送サイズが大きくとも、実用上問題にはならない。
【００６３】
《変形例４：ネットワーク経由での電文伝送方式》
ネットワーク経由で複数の速報電文を配信する場合、一連の電文（前記統合データ）にユニークなシーケンス番号（インデックス番号）を付与し、復号化装置３側で欠落したシーケンス番号（インデックス番号）を検出し、自動的に欠損電文の再送リクエストを発行する方式を採用することで、データ伝送の信頼性を上げることができる。この場合、符号化装置２の統合部７上に送信済の電文を蓄積しておき、復号化装置３からシーケンス番号（インデックス番号）を指定した再送リクエストに応じて当該欠損電文である統合データを送信する。本伝送電文シーケンス番号管理メカニズムは、例えば、トラフィックが少なく速報性に優れたマルチキャスト／ＩＰ通信プロトコルの特性を損なうことなく、その通信の信頼性を向上させるために有効である。
【００６４】
《変形例５：復号化装置３内に蓄積された文字画像のインデックス番号の送出》
各局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”、すなわち復号化装置３に対して符号化装置１から前記符号codeＡを毎回伝送するのでなく、復号化装置３内に事前に複数の文字画像データを蓄積しておき、符号化装置２が必要な画像データのインデックス番号のみを送信することで、文字速報スーパの高速化とネットワークトラフィックの低減を図ることができる。なお、この事前データの仕込みは、同装置３の準備段階で実施しておく。具体的には、予め文字速報スーパが予想される画像の符号化データcodeＡの大部分をＣＤ−ＲＯＭ等の大容量メディアで配布して、各局の復号化装置３に事前にインストールしておく。あるいは、本システムで速報スーパ文字画像を送出しないアイドリング期間を見計らって、前記符号codeＡの形態で伝送してもよい。さらに、速報文字スーパの本番運用時に、前記画像インデックス番号を受信したが当該画像が同装置３上に存在していない場合には、上述した処理と同様、これを欠損とみなして、符号化装置２側に符号codeＡの再送リクエストを行うという処理を援用することもできる。
【００６５】
なお、符号化装置２から送信するインデックス番号の生成方法についてであるが、速報文字内容からユニークなインデックス番号を規定する手法もある。すなわち、選挙速報に例をとれば、当選・当確の別、選挙区名、候補者名の各項目を予め数値化しておき（当選・当確の別を０，１で表し、選挙区コード、その選挙区内の候補者コードを予め定義しておくなど）、これらの数値情報からインデックス番号を生成するといった手法である。この手法を用いれば、ユニークなインデックス番号が速報文字内容に対応して一意に決定されるので、符号化装置２、復号化装置３の双方でインデックス番号を独立に生成し、同定認識することもできる。前記の事前データを仕込む準備段階では、実際の速報スーパで送られてくる速報文字電文の送信順序は分からないので、このインデックス番号生成手法が有効である。なお、本インデックス番号の生成付与は、前述の符号化装置２側で一連の電文にシーケンス番号を送信順に付与する方法と併用してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、例えば、ＴＶ放送の速報スーパ文字などの文字表示画像を伝送・記録する際、文字表示画像の生成前段階で、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を圧縮符号化して、当該２値画像のスケール変換とシェーディング化により放送用等の高画質な多値グレイ画像に変換するための補間パラメータを前記圧縮符号に付与して伝送あるいは記録するようにした。
【００６７】
このため、ＪＰＥＧなどの画像圧縮方式に比べて、文字表示画像の圧縮符号化に伴う画質劣化なしに高率の圧縮が可能となり、伝送・記録に要する情報量が少なくでき、伝送・記録のコストを低減することができる。また、文字情報を伝送し再生側で速報スーパを文字描画する方式に比べて、再生側は放送データを単に画像として復号するだけでよい。すなわち再生側では、速報スーパ画像のレイアウトや画像表現等については一切関知する必要はない。その結果、文字フォントや高画質な文字描画手段を装備する必要がないなど、再生側の構成が簡易化するので、その製作と運用のコストが低減できる。また、この再生機能の汎用化は、文字描画の制限を解消し、表現の自由度を広げることができる。このように、システム全体の管理・保守が容易になり、作画内容の急遽の変更に柔軟に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による文字表示画像の符号化装置および復号化装置の実施の形態である文字画像伝送・記録システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 文字画像伝送・記録システム
２ 符号化装置
３ 復号化装置
４ 文字描画部
５ 符号化部
６ 制御情報生成部
７ 統合部
８ 分解部
９ 復号部
１０ グレイ画像生成部
１１ ＴＶ画像生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ放送等の速報スーパ文字等の文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置および復号化装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、ＴＶ放送の速報スーパ文字等の文字表示画像を伝送・記録する際の、画像圧縮符号化／復号化に関するもので、符号化装置で、オーバサンプル領域でビットマップ（２値）で文字を描画した２値画像を圧縮符号化して、復号化装置において当該２値画像のスケール変換とシェーディング化により、放送用等の高画質な多値レベル画像に変換するため、補間処理パラメータを前記圧縮符号に付与して伝送、あるいは記憶するようにしたものである。
【０００３】
すなわち本発明は、新たな手法により速報文字スーパ画像を生成、・圧縮して、伝送・記録する方式を提供するものであり、文字画像の品質劣化なしに中央の局からネットワーク経由で各局に伝送するデータサイズを低減させつつ、各局での“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の構成を単純化し、その機能を汎用化できるものであり、画像内容を中央局（東京にある）側で変更しても再生側である地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の変更・改修が不要であり、また、“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に準備すべき各種データも殆ど不要とすることで、システム全体の管理・保守を容易にし、作画内容の急遽の変更に対して柔軟に対応できるものである。
【０００４】
【従来の技術】
文字スーパ等によるＴＶ放送のニュース速報を実施するシステムの具体例として、国政選挙の報道で、当確・当選者名を全国の放送局で一斉に、かつ同期してＴＶ速報文字スーパを行うシステムについて説明する。
【０００５】
選挙の当日、開票の進行とともに東京にある中央局のホストコンピュータは、その時点で当確あるいは当選と判定された候補者の情報（当確・当選の別、候補者氏名、所属政党、選挙区など）を、通信ネットワークを通して全国の多数の地方局に伝送する。各局に配備した作画装置（各局配備のこの装置を“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”と称する）では、この情報を受信し、放送用の文字スーパ画像を作画生成して、各局発のローカルＴＶ放送でこの文字スーパを実施する。
【０００６】
この従来システムでは、東京側から各地方局に伝送される情報は文字情報のみであり、当該スーパ画像の作画は、各局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”に内蔵した作画プログラムとフォントを使って行われて放送送出される。同様に、地震や津波などの緊急災害情報の全国速報スーパを行うシステムでも、気象庁からオンラインで入手した地震・津波情報（震源地、マグニチュード、各地の震度、津波の到達予想時間等）などの文字情報を全国の地方局に伝送し、同様の方法で全国一斉の放送を行っている。この方式を以下、“文字情報の伝送による速報方式”と呼ぶこととする。
【０００７】
上述した“文字情報の伝送による速報方式”では、各地方局に配備した“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に、（１）作画送出の制御／画像生成を行う作画処理部と、（２）文字フォント、ベース画像やロゴなどの画像部品の作画用データ群を内蔵するのが一般的である。
【０００８】
（１）に示す作画処理部は、通信回線とのデータ受信や送信制御と、受信したデータの解析や放送用文字画像の作画生成、および送出形態（スクロール／ワイプ／形状変化等の特殊効果）を制御を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”では、放送画像の内容やレイアウトなどを変更する場合、（２）に示した作画用データ群の入れ替えが必要となるばかりでなく、（１）に示した作画処理部の改修・追加が必要になる場合が多い。さらに、この放送画像の内容変更は、全国各局の多数の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”で一斉に実施する必要がある。例えば、国政選挙の選挙速報では、公示日から投票日までの短期間の間に、選挙速報スーパの画面設計作成を行い、地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”を一斉に改修し、全国テストを行ってその機能確認を行う必要がある。
【００１０】
このように、画像の内容の変更に伴う全国の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の改修／事前テスト／一斉切り替えの一連の準備作業に掛かるコストと手間は著しく大きい。さらに、運用直前や運用中に画面内容等の変更が必要になった場合の全局的な対応が極めて困難である。
【００１１】
そこで、全国一斉の速報スーパ画像の送出という観点に絞れば、東京から全国各局に画像データそのものを伝送するという方法が考えられる。
【００１２】
この方式が実用化できれば、各局での“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”における上記（１）の作画処理部を単純化できるばかりでなく、送信側で画像内容を変更しても地方局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”の変更が不要となる。また、“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”内に準備すべき前記（２）に示した各種のデータも殆ど不要となるなど、システム全体の管理・保守が容易になり、作画内容の急遽の変更に対しても柔軟に対応できる。
【００１３】
しかしながら、上述した画像伝送方式を使用すると以下に示すような問題があり、実用化できない。
【００１４】
例えば、水平６００画素、垂直６０ライン程度のサイズの横長でＴＶ画面下ダブりのスーパ画像プレートの場合、カラー各色８ｂｉｔ／画素としてＲ・Ｇ・Ｂで１０８ＫＢにもなる。元の文字情報だけであれば精々１〜２ＫＢ程度で済むのに比較すれば、当該画像サイズそのままでは伝送コスト・伝送時間などの点でとても実用には適さない。そこで、通常用いられているＪＰＥＧ等の画像圧縮符号化により、元の文字データサイズ程度にまで伝送サイズを低減するため約１／５０〜１／１００の高い圧縮率で画像圧縮を施すと、画質劣化が激しく、放送用の画質には使えない。
【００１５】
特に、文字画像の場合、背景と文字パターンの境目では急激に画素レベルが変化するので、いわゆるＪＰＥＧなどのエネルギー圧縮型の画像圧縮方式の前提である『隣接画素のレベル相関が高い』という仮定に適合しない部分が随所にあり、これが高圧縮時の画質劣化の原因となる。通常の自然画像など、隣接画素相関の高い値（相関係数ｐ＞０．９）が画像全体に渡ってほぼ一様に満たされているものに比べて、文字画像では、例えば背景と文字の境目など、急激に画素レベルが変化し相関係数ｐの値が殆ど０に近い部分が多々存在する。この性質が、文字画像が一般自然画像に比べてＪＰＥＧなどの通常のエネルギー圧縮型の画像符号化方式を適用することが困難な原因である。
【００１６】
このため、画質劣化をできるだけ目立たないようにするには、これら画像圧縮方式での圧縮率を緩くしなければならず、この結果、伝送符号量の増加を招く。実験によれば、次の表１に示すような結果となり、通常の圧縮方式はこの目的には適さない。表１は、選挙報道での「当選当確者名表示」に使用するＴＶ速報用スーパ画像をＪＰＥＧで圧縮した場合を示している。
【表１】
本発明は上記事情に鑑み、文字表示画像の品質劣化を防止しつつ、データサイズを低減化させ、かつ再生側である復号化装置の構成を簡単化することができる文字表示画像の符号化装置および復号化装置を提供することを主目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含む、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１に記載された符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、前記制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、前記統合手段は、圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、復号化装置側から指定されたインデックス番号に対応する統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３に記載の文字表示画像の符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、前記符号化装置に対してインデックス番号を指定して統合データの送信を要求するととともに、この送信要求に応じて符号化装置から伝送された統合データを受信する送・受信手段と、受信した統合データ中から前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、前記統合データ中の制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置側から伝送される制御情報中の色付け情報としてＲ・Ｇ・Ｂの３原色の定数値を含み、前記画像生成手段は、前記３原色の定数値に基づいてＲ・Ｇ・Ｂ３原色の色分解画像を生成してカラー画像を生成することを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置側から伝送される制御情報中の影付けの有無と影のずらし量情報に基づき、前記画像生成手段は、前記解像度変換手段により解像度が変換された画像と異なる画素レベル分布の画像を生成するとともに、この画像全体の位置を指定量だけシフトした後、前記解像度が変換された画像を上書きすることにより影付き画像を生成する、ことを特徴としている。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の文字表示画像の復号化装置において、前記符号化装置が生成する圧縮符号化された画像とこれに付与された前記制御情報とから成る統合データにインデックス番号を付与して蓄積する蓄積手段を備え、符号化装置から指定されたインデックス番号に該当する画像が前記蓄積手段に蓄積されている場合には、当該画像を復号することを特徴としている。
【００２６】
請求項８の発明は、文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、
この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、前記制御情報は、復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、前記統合手段は、圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、復号化装置側からの指定のインデックス番号の統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能とを備え、さらに、請求項７に記載の文字表示画像の復号化装置の前記蓄積手段に蓄積された画像を指定するインデックス番号を伝送する機能を含む、ことを特徴としている。
【００２７】
上記構成によれば、ＪＰＥＧなどの画像圧縮方式に比べて、文字表示画像の圧縮符号化に伴う画質劣化なしに高率の圧縮を可能とし、伝送・記録に要する情報量を少なくして、伝送・記録のコストを低減可能にする。
【００２８】
また、復号化装置側は放送データを単に画像として復号するだけであり、速報スーパ画像のレイアウトや画像表現等については一切関知せず、文字フォントや高画質な文字描画手段を装備する必要がなく、構成が簡易化する。また、この再生機能の汎用化は、文字描画の制限を解消し、表現の自由度を広げ、システム全体の管理・保守を容易にし、作画内容の急遽の変更に柔軟に対応できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による文字表示画像の符号化装置および復号化装置の実施の形態である文字画像伝送・記録システムを示すブロック図である。
【００３０】
この文字画像伝送・記録システム１は、符号化装置２と、復号化装置３とを備えており、符号化装置は文字表示画像を圧縮符号化するとともに、再生側において高解像度の画像に変換するための制御情報を生成して、これを復号化装置３側に伝送する一方、復号化装置３では制御情報に基づいて文字表示画像を復号してＴＶカラー画像を生成する。
【００３１】
符号化装置２は、２値ビットマップのオーバサンプルドメイン上へ文字を描画する文字描画部４と、２値画像をエントロピー符号化により可逆情報量圧縮して符号code１を生成する符号化部５と、制御情報として後述する符号code２およびcode３を生成する制御情報生成部６と、符号化部５により生成された符号code１、制御情報生成部６により生成されたcode２およびcode３を統合した符号codeＡを生成して復号化装置３に伝送する統合部７とを備えている。
【００３２】
この場合、文字描画部４は、２値ビットマップのオーバサンプルドメイン（Height，Width）=（M，N）上へ、以下の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３等を適当に選択して文字を描画し２値画像を得る。
【００３３】
パラメータＰ１：文字サイズ、
パラメータＰ２：フォントの種類
パラメータＰ３：スタイル（bold，italic、字間の間隔等）
これらの描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を“符号化時の文字描画パラメータ”と称する。
【００３４】
ここで、“オーバサンプルドメイン”とは、実際に放送される文字表示枠よりも大きな空間領域（（Height，Width）=（M，N）の２次元配列、単位は画素数、１画素は２値）の２値ビットマップドメインをいう。
【００３５】
符号化部５で実行されるエントロピー符号化には、Huffman符号、Lampel&Ziv符号、算術符号など様々なアルゴリズムが存在するので、演算時間／符号化効率などを考慮して実装上の適当なものを選べばよい。
【００３６】
制御情報生成部６は、２値ビットマップのオーバサンプルドメインをＤＤ変換（後述）により多値グレイ画像に変換するための制御情報を符号code２として生成する。この符号code２を構成する制御情報は、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータと、そのＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータの２種類から構成される。ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータは、例えば、２次元ＬＰＦと２次元サブサンプルの組合せ、双１次補間、双３次補間、スプライン補間等の区別情報である。ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータは、例えば、双１次補間であれば、多値グレイ画像のサイズパラメータ（Height，Width）=（m，n）だけでよい。この場合、高さ方向にｍ／Ｍ、横方向にｎ／Ｎの圧縮比で補間画像を作ることになる。
【００３７】
また、制御情報生成部６は、復号化装置３側での放送用文字画像描画を制御する制御情報を符号code３として生成する。この符号code３の制御情報には、多値グレイ画像を実際に放送するためのカラー画像に変換するための文字描画パラメータとして、
パラメータＰ４：色付け
パラメータＰ５：影付きの有無と影のずらし量
パラメータＰ６：アウトラインの有無とその幅
パラメータＰ７：描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等の情報
などがある。これらのパラメータを“端末側の文字描画パラメータ”と称する。
【００３８】
一方、復号化装置３は、受信した符号codeＡから符号code１、code２およびcode３を分離する分解部８と、分離されたcode１に基づいて２値ビットマップオーバサンプルドメインを復号する復号部９と、復号された２値ビットマップオーバサンプルドメインを符号code２に基づいて多値グレイ画像にＤＤ変換するグレイ画像生成部１０と、生成された多値グレイ画像を符号code３に基づいて、カラーＴＶ画像に変換するＴＶ画像生成部１１とを備えている。
【００３９】
＜実施の形態の動作＞
《符号化装置２の動作》
次に、この実施の形態の動作を系統的に説明する。
【００４０】
文字描画部４では、実際に放送される文字表示枠よりも大きな空間領域（（Height，Width）=（M，N）の２次元配列、単位は画素数、１画素は２値）の２値ビットマップドメイン（オーバサンプルドメイン）の上に複数の部分文字列毎に作画する。このとき、作画される文字パターンは２値である。
【００４１】
この実施の形態において、モデルとする文字スーパ画像は、何種類かの文字ブロックに分け、それら文字ブロック毎に、例えば以下のような文字描画パラメータを変えて文字を描画するものとする。
【００４２】
文字のサイズ、フォントの種類、スタイル（ｂｏｌｄ、ｉｔａｌｉｃ、文字の間隔等）、色付け、影付きの有無を影のずらし量、アウトラインの有無とその幅、描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等である。
【００４３】
また、選挙の当選・当確者名の速報スーパでは、文字ブロックは、例えば、当選・当確の別、候補者氏名、党派名、候補者の新・現・元の別、選挙区名などがある。
【００４４】
符号化部５では、２値ビットマップオーバサンプルドメインのエントロピー符号化による可逆情報量圧縮が実行される。
【００４５】
ネットワークでの文字表示画像の伝送では、伝送情報量の削減が強く要求される。一方、放送用の文字表示であるため、情報量圧縮による画質劣化は極力避けなければならない。
【００４６】
２値のビットマップオーバサンプルドメイン上の描画された文字画像は、大部分が背景値（これをシンボル“０”とする）であり、文字値（これをシンボル“１”とする）が現れる頻度は少ない。この結果、“０”の発生確率に比べて“１”の発生確率は非常に小さい値をとるので、シンボルの発生確率に応じて短い符号を割り当てる、いわゆる“エントロピー符号化による可逆圧縮”を適用すると、画質を全く劣化させないで、符号量の大幅な削減が可能になる。
【００４７】
制御情報生成部６では、前述したようにＤＤ変換の制御情報として符号code２が生成され、また、端末側の文字パラメータとして、符号code３が生成される。そして、統合部７は、符号化部５により生成された符号code１と、制御情報生成部６により生成されたcode２およびcode３とを統合して符号codeＡを生成し、これを復号化装置３に伝送する
【００４８】
《復号化装置３の動作》
復号化装置３では、先ず、分解部８によって、受信した符号codeＡから符号code１、code２およびcode３を分離する。復号部９では、分離されたcode１に基づいて２値ビットマップオーバサンプルドメインを復号する。
【００４９】
通常、パソコン等での一般的な文字描画は、文字フォントを画面上に２値で描画するのが一般的であることから、このまま周波数帯域が狭くインターレース走査のＴＶ信号に変換すると、フリッカーと斜め線のギザギザが発生する。このため、以下の処理を施し、ＴＶ画面上での文字品位の向上を実現する。
【００５０】
すなわち、グレイ画像生成部１０では、オーバサンプルドメイン上で作成された２値文字パターン画像を、分離された符号code２で指示された適切な解像度変換手段により、より空間サイズの小さい画像（（Height，Width）=（m，n）に縮小変換する。この領域を“多値グレイ画像”とする。
【００５１】
この解像度変換は、水平：Ｍ→ｍ、垂直：Ｎ→ｎの２次元のデジタルサンプリングレート低減変換（ＤＤ変換）である。すなわち、２値のサンプル点（Ｍ，Ｎ）個から成るオーバサンプルドメインを、より少ない個数のサンプル点（ｍ，ｎ）から成り、かつ、文字の描画部分がシェーディング化された多値グレイ画像に変換する。
【００５２】
多値グレイ画像の各座標（ｉ，ｊ）の画素値（これを“補間値”という）は、座標（ｉ，ｊ）に対応するオーバサンプルドメイン上の座標（i*M/m,j*N/n）を中心とする適当な近傍領域内の標本点群（２値）の値の荷重係数加算和により計算する。このため、座標点（ｉ，ｊ）の補間値は、一般に多値となる。なお、オーバサンプルドメイン上の座標（i*M/m,j*N/n）が整数とは限らないので、多値グレイ画像の標本点（ｉ，ｊ）に対応したオーバサンプルドメイン上の標本値（２値）が必ずしも存在するとは限らないが、存在しない場合は“０”をとるものとみなすのが一般的である。
【００５３】
ＤＤ変換としては、２次元ＬＰＦと２次元サブサンプルの組合せ、双１次補間（bi-linear interpolation）、双３次補間（bi-culbic interpolation）、スプライン補間（spline interpolation）など、既存の様々な解像度変換手段の中から演算時間や画質を考慮して適当なものを選べばよい。この選択は、符号化装置２側の制御情報生成部６で行われ、符号code２の形態で、復号化装置３に伝送されるものである。
【００５４】
ここで、注意することは、上記２値のビットマップオーバサンプルドメインから多値グレイ画像にＤＤ変換した際に、２値表現のシェーディング化（多値化）、リサイズ（文字フォントの水平・垂直方向のサイズのスケーリング）などが同時処理される点である。特に、描画文字のシェーディング化は放送用の高品質な文字品位の実現のために必須の処理となる。
【００５５】
次に、ＴＶ画像生成部１１では、生成された多値グレイ画像を符号code３に基づいて、カラーＴＶ画像に変換する。すなわち、符号code３の文字描画パラメータＰ４〜Ｐ７である、色付け情報、影付きの有無と影のずらし量に関する情報、アウトラインの有無とその幅に関する情報、描画の動き効果（文字表示画像のワイプ開き・横スクロール等の動画的効果）等の効果情報に基づいて、多値グレイ画像を実際に放送するためのカラー画像を生成する。
【００５６】
例えば、文字描画パラメータＰ４の色付け情報が、Ｒ・Ｇ・Ｂ３原色の定数値である場合には、多値グレイ画像にＲ・Ｇ・Ｂ３原色の定数値を掛けて３枚の色分解画像を生成し、これを合成してＴＶカラー画像を生成する。また、例えば、文字描画パラメータＰ５の影付きの有無と影のずらし量情報である場合には、多値グレイ画像に対してある定数を掛けて全体のレベルを落とした画像を生成し、その描画位置を指定量だけずらしたものに、元の多値グレイ画像を上書きする手法で影付き画像を生成する。生成されたＴＶ画像はＴＶ速報スーパ画面として送出される。
【００５７】
＜変形例＞
《変形例１》
前記実施の形態において、符号化部５では、２値画像をエントロピー符号化により可逆情報量圧縮して符号code１を生成した。しかし、受信側にエントロピー符号化のアルゴリズムを複数装備できる場合には、符号code１として、符号化部５で選択したアルゴリズムを指定する情報と、復号化のためのパラメータを含めてもよい。例えば、静的なHuffman符号を選んだ場合には、復号部９側に複数のコードブックを用意させるとすると、そのコードブックの選択情報がこのパラメータに含まれる。また、適応的Huffman符号や適応的算術符号などの適応的符号化を選択した場合には、“次数”がこのパラメータに含まれる。なお、この場合、前記符号化時の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、あくまでも符号化部５側の処理であることから、復号化装置３側に伝送する符号code１に含める必要は必ずしもない。
【００５８】
《変形例２：符号化装置２における文字ブロック単位での符号生成》
速報スーパ画像を複数のブロックに分ける場合、例えば、選挙速報画面で、当確・当選の別、候補者氏名、所属政党、選挙区の４文字ブロックに分ける場合、一般には、符号化時の文字描画パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を各ブロック毎に異なる値とするようにしてもよく、この方が、文字スーパ画像の画質品位を細かく制御できる。この場合、一枚の２値ビットマップ・オーバサンプルドメイン上に複数個の文字ブロックをまとめて一気に描画し、単一の２値ビットマップとしてエントロピー符号化して単一の符号code１を生成してもよい。
【００５９】
一方、前記の個々の文字ブロック単位にエントロピー符号圧縮を行い、得られた複数の符号をまとめて改めて符号code１としてもよい。
【００６０】
同様に、ＤＤ変換により２値ビットマップオーバサンプルドメインを多値グレイ画像に変換する際も、ブロック毎に最適な文字画質を達成するため、補間方式や補間パラメータを、２値ビットマップオーバサンプルドメイン上の文字ブロック毎に異なるものとし、それらをまとめて符号code２としてもよい。
【００６１】
さらに、符号code３の端末側の文字描画パラメータＰ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７なども文字ブロック毎に変えることも考えられる。
【００６２】
《変形例３：ベース画像の伝送》
選挙速報画面では、ＴＶ画面上にただ文字をスーパするのではなく、カラーのベース画像上に文字を描画する場合が多い。このため、予め“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”、すなわち、復号化装置３内にベース画像を実装しておいてもよいが、汎用性・拡張性のため、速報システム全体が起動した時、通信ネットワークで各受信端末にこのベース画像を配信してもよい。この転送は、基本的には１回だけなので、ベース画像の伝送サイズが大きくとも、実用上問題にはならない。
【００６３】
《変形例４：ネットワーク経由での電文伝送方式》
ネットワーク経由で複数の速報電文を配信する場合、一連の電文（前記統合データ）にユニークなシーケンス番号（インデックス番号）を付与し、復号化装置３側で欠落したシーケンス番号（インデックス番号）を検出し、自動的に欠損電文の再送リクエストを発行する方式を採用することで、データ伝送の信頼性を上げることができる。この場合、符号化装置２の統合部７上に送信済の電文を蓄積しておき、復号化装置３からシーケンス番号（インデックス番号）を指定した再送リクエストに応じて当該欠損電文である統合データを送信する。本伝送電文シーケンス番号管理メカニズムは、例えば、トラフィックが少なく速報性に優れたマルチキャスト／ＩＰ通信プロトコルの特性を損なうことなく、その通信の信頼性を向上させるために有効である。
【００６４】
《変形例５：復号化装置３内に蓄積された文字画像のインデックス番号の送出》
各局の“ＴＶ速報スーパ文字作画送出端末”、すなわち復号化装置３に対して符号化装置１から前記符号codeＡを毎回伝送するのでなく、復号化装置３内に事前に複数の文字画像データを蓄積しておき、符号化装置２が必要な画像データのインデックス番号のみを送信することで、文字速報スーパの高速化とネットワークトラフィックの低減を図ることができる。なお、この事前データの仕込みは、同装置３の準備段階で実施しておく。具体的には、予め文字速報スーパが予想される画像の符号化データcodeＡの大部分をＣＤ−ＲＯＭ等の大容量メディアで配布して、各局の復号化装置３に事前にインストールしておく。あるいは、本システムで速報スーパ文字画像を送出しないアイドリング期間を見計らって、前記符号codeＡの形態で伝送してもよい。さらに、速報文字スーパの本番運用時に、前記画像インデックス番号を受信したが当該画像が同装置３上に存在していない場合には、上述した処理と同様、これを欠損とみなして、符号化装置２側に符号codeＡの再送リクエストを行うという処理を援用することもできる。
【００６５】
なお、符号化装置２から送信するインデックス番号の生成方法についてであるが、速報文字内容からユニークなインデックス番号を規定する手法もある。すなわち、選挙速報に例をとれば、当選・当確の別、選挙区名、候補者名の各項目を予め数値化しておき（当選・当確の別を０，１で表し、選挙区コード、その選挙区内の候補者コードを予め定義しておくなど）、これらの数値情報からインデックス番号を生成するといった手法である。この手法を用いれば、ユニークなインデックス番号が速報文字内容に対応して一意に決定されるので、符号化装置２、復号化装置３の双方でインデックス番号を独立に生成し、同定認識することもできる。前記の事前データを仕込む準備段階では、実際の速報スーパで送られてくる速報文字電文の送信順序は分からないので、このインデックス番号生成手法が有効である。なお、本インデックス番号の生成付与は、前述の符号化装置２側で一連の電文にシーケンス番号を送信順に付与する方法と併用してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、例えば、ＴＶ放送の速報スーパ文字などの文字表示画像を伝送・記録する際、文字表示画像の生成前段階で、オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を圧縮符号化して、当該２値画像のスケール変換とシェーディング化により放送用等の高画質な多値グレイ画像に変換するための補間パラメータを前記圧縮符号に付与して伝送あるいは記録するようにした。
【００６７】
このため、ＪＰＥＧなどの画像圧縮方式に比べて、文字表示画像の圧縮符号化に伴う画質劣化なしに高率の圧縮が可能となり、伝送・記録に要する情報量が少なくでき、伝送・記録のコストを低減することができる。また、文字情報を伝送し再生側で速報スーパを文字描画する方式に比べて、再生側は放送データを単に画像として復号するだけでよい。すなわち再生側では、速報スーパ画像のレイアウトや画像表現等については一切関知する必要はない。その結果、文字フォントや高画質な文字描画手段を装備する必要がないなど、再生側の構成が簡易化するので、その製作と運用のコストが低減できる。また、この再生機能の汎用化は、文字描画の制限を解消し、表現の自由度を広げることができる。このように、システム全体の管理・保守が容易になり、作画内容の急遽の変更に柔軟に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による文字表示画像の符号化装置および復号化装置の実施の形態である文字画像伝送・記録システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 文字画像伝送・記録システム
２ 符号化装置
３ 復号化装置
４ 文字描画部
５ 符号化部
６ 制御情報生成部
７ 統合部
８ 分解部
９ 復号部
１０ グレイ画像生成部
１１ ＴＶ画像生成部
Claims (8)
- 文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、
オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、
生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、
この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、
生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、
前記制御情報は、
復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、
復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含む、
ことを特徴とする文字表示画像の符号化装置。 - 請求項１に記載された符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、
前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、
前記制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、
前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする文字表示画像の復号化装置。 - 文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、
オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、
生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、
この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、
生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、
前記制御情報は、
復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、
復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、
前記統合手段は、
圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、
復号化装置側から指定されたインデックス番号に対応する統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能と、
を備えたことを特徴とする文字表示画像の符号化装置。 - 請求項３に記載の文字表示画像の符号化装置によって符号化された文字表示画像を再生する装置であって、
前記符号化装置に対してインデックス番号を指定して統合データの送信を要求するととともに、この送信要求に応じて符号化装置から伝送された統合データを受信する送・受信手段と、
受信した統合データ中から前記エントロピー符号化された２値画像を復号する復号化手段と、
前記統合データ中の制御情報に基づいて、復号された２値画像をＤＤ変換して解像度が変換された画像を生成する解像度変換手段と、
前記制御情報に基づいて、前記解像度が変換された画像をカラー画像に変換する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする文字表示画像の復号化装置。 - 請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、
前記符号化装置側から伝送される制御情報中の色付け情報としてＲ・Ｇ・Ｂの３原色の定数値を含み、前記画像生成手段は、前記３原色の定数値に基づいてＲ・Ｇ・Ｂ３原色の色分解画像を生成してカラー画像を生成する、
ことを特徴とする文字表示画像の復号化装置。 - 請求項２または４に記載の文字表示画像の復号化装置において、
前記符号化装置側から伝送される制御情報中の影付けの有無と影のずらし量情報に基づき、前記画像生成手段は、前記解像度変換手段により解像度が変換された画像と異なる画素レベル分布の画像を生成するとともに、この画像全体の位置を指定量だけシフトした後、前記解像度が変換された画像を上書きすることにより影付き画像を生成する、
ことを特徴とする文字表示画像の復号化装置。 - 請求項４〜６のいずれか１項に記載の文字表示画像の復号化装置において、
前記符号化装置が生成する圧縮符号化された画像とこれに付与された前記制御情報とから成る統合データにインデックス番号を付与して蓄積する蓄積手段を備え、
符号化装置から指定されたインデックス番号に該当する画像が前記蓄積手段に蓄積されている場合には、当該画像を復号する、
ことを特徴とする文字表示画像の復号化装置。 - 文字表示画像を伝送または記録する際に使用される符号化装置であって、
オーバサンプルドメインに２値ビットマップで文字を描画した２値画像を生成する文字描画手段と、
生成された２値画像をエントロピー符号化する圧縮符号化手段と、
この圧縮符号化手段で圧縮された画像を復号化装置側において多値画像に変換するための制御情報を生成する制御情報生成手段と、
生成された制御情報を前記圧縮された画像に付与した統合データを生成して伝送あるいは記録させる統合手段と、を備え、
前記制御情報は、
復号化装置側においてＤＤ変換（デジタルサンプリングレート変換）を行うためのパラメータとして、ＤＤ変換アルゴリズムを指定するパラメータ、ＤＤ変換アルゴリズムに与える変換パラメータを含み、
復号化装置側での放送用文字画像を描画するためのパラメータとして、色付け情報、影付けの有無と影のずらし量情報、アウトラインの有無とその幅情報、および描画の動き効果情報の少なくともいずれかを含み、
前記統合手段は、
圧縮符号化された２値画像とこれに付与された前記制御情報にインデックス番号を付与 した統合データを生成して伝送し、あるいは蓄積する機能と、
復号化装置側からの指定のインデックス番号の統合データの送信要求に対して当該統合データを送信する機能とを備え、
さらに、請求項７に記載の文字表示画像の復号化装置の前記蓄積手段に蓄積された画像を指定するインデックス番号を伝送する機能を含む、
ことを特徴とする文字表示画像の符号化装置。
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| JP22482898A JP4229403B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 文字表示画像の符号化装置および復号化装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP22482898A JP4229403B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 文字表示画像の符号化装置および復号化装置 |
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