JPH04135391A

JPH04135391A - テレビジョン信号伝送方式

Info

Publication number: JPH04135391A
Application number: JP2257806A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ashibe; 芦部　稔; Hirokazu Nakajima; 中島　博和
Original assignee: NEC Corp; Tokyo Broadcasting System Inc TBS
Current assignee: NEC Corp; Tokyo Broadcasting System Inc TBS
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1992-05-08
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JP3241368B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｊ（テレビジョン学会技術報告ＴＥＢＳ８
８−４３）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、９：１（ｉ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ｌ−では例えば文献２
［完全両立性を有するＥＤＴＶ信号方式］（テレビジョ
ン学会誌Ｖｏ１．３９．　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」二連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」１
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」二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イ象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で伝送する方式にお
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５、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ョ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個の人力
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
像信号は低域側はど電力が大きくなっているため、低域
側の信号は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（Ｑｕａ
ｄｒａｔｕｒｅ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｆｉｌｔｅｒ：　ＱＭ
Ｆ）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　ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ”
、　ＩＥＥＥ　ＡＳＳＰ−３２，Ｎｏ、　２．　Ａｐｒ
ｉｌ　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、−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ＮＴＳ
Ｃ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）に示ず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Ｊ：うに
時間軸伸張され中心部画像信号５１となる。また、サイ
ドパネル部分の、■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
ラインを人力として（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１
１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
よび伽部分には変換信号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自処理が必要となる
ため、ここでは中心部とサイドパネル部は１１画素だけ
オーバーラツ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１−
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ｌ
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
１９０９．７Ｎ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ＮＴＳＧ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６２、さらにその外側に３５ラインの変換信号６
１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
像ではあまり犬きな振幅は持たない。従って、現行ＣＲ
Ｔ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ルこ置き換えたも
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１１
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。

Ｈｌ（幻＝１＋ｚ　　’　　　　　　　　　　　　　　
　　（３）Ｈ２（ｚ）＝１−ｚ−１（４）Ｈｌ（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、２　は１ライン分の遅延を表
し、従ってＨｌ（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となるに
こての間引き処理は、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６
２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、・・・、４
Ｎ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。

Ｇｌ（ｚ）　＝１＋ｚ−１（５）Ｇ２（ｚ）＝　−１＋ｚ　　’　　　　　　　　　　　
　　　　（６）Ｇｌ（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５
８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右部画像信号
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２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フイールドまたは複数
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フイールド離れた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、工２・・・減算器である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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
復号することを特徴とするテレビジョン信号伝送方式。
（２）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
ることを特徴とするテレビジョン信号伝送方式。