JPH0446488A - 映像信号圧縮装置 - Google Patents

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〕 この発明は、映像信号のデータ量を圧縮する映像信号圧
縮装置に関するものである。

〔従来の技術］ 第１２図は、例えば、テレビジョン学会誌Ｖ。

１．４３．Ｎｏ、１０　（１９８９）、ｐｐ、１０９３
〜１０９９．ｒ民生用ディジタルＶＴＲの画像圧縮方式
」に示された従来の映像信号圧縮方式を示すブロック回
路図であり、図において、ｌは入力アナログ輝度信号Ｙ
を１３．５ＭＨｚでサンプリングするＡ／Ｄコンバータ
、２および３はそれぞれ、入力アナログ色差信号Ｒ−Ｙ
、Ｂ−Ｙを６．７５ＭＨ，でサンプリングするＡ／Ｄコ
ンバータ、４は上記のＡ／Ｄコンバータｌないし３の出
力のうち、有効領域のみを抽出する回路、５はこの有効
領域抽出回路４から出力される信号Ｙに４：３のサンプ
リング周波数変換を施す周波数変換回路、６は上記有効
領域抽出回路４から出力される色信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを
線順次信号に変換し、さらに、水平方向に１／２に間引
く色差信号変換回路、７は上記周波数変換回路５と色差
信号変換回路６の出力のビットレートを低減する高能率
符号化器である。

次に動作について説明する。入力アナログ輝度信号Ｙは
、Ａ／Ｄコンバータ１により、１３．５ＭＨｚでサンプ
リングされ、８ビツトに量子化される。

一方、入力アナログ色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはそれぞれ
Ａ／Ｄコンバータ２および３により、６゜７５ＭＨ，で
サンプリングされ、８ビツトに量子化される。これらＡ
／Ｄコンバータ１ないし３から出力される信号は、ＣＣ
ＩＲ勧告６０１でスタジオ規格とされている４：２：２
倍号である。４：２：２倍号のビットレートは２１６Ｍ
ｂ／ｓである０次いで、上記Ａ／Ｄコンバータｌないし
３の出力は、有効領域抽出回路４において、画像データ
部分のみが抽出される。たとえば、Ｙ信号は、８５８ド
ツト×５２５ラインのうち、７２０ドツトＸ４８４ライ
ンが抽出され、色差信号は４２９ドツト×５２５ライン
のうち、３６０ドツト×４８４ラインが抽出される。こ
のようにすることで、１６７　Ｍ　ｂ　／　ｓまでビッ
トレートを下げることができる。

有効領域抽出回路４から出力されたＹ信号は、周波数変
換回路５によって水平サンプリング周波数が３／４、す
なわち１０．１２５ＭＨ，に変換される。この周波数変
換回路５の一構成例を第１３図に示す、以下、周波数変
換回路５の動作を第１３図に従って説明する。

有効領域抽出回路４から出力されたＹ信号は、周波数変
換回路５の補間回路５ａに入力される。

この補間回路５ａは第１４図（ａ）のような入力信号に
対して、第１４図ｂ）のようにＯを２点ずつ補間するこ
とによって、サンプリング周波数を３倍、すなわち、４
０．５ＭＨ，にする。補間回路５ａの出力は、第１５図
のような特性をもつ低域フィルタ５ｂにより、５．０６
２５ＭＨｚに帯域を制限される。この低域フィルタ５ｂ
の出力は、間引き回路５ｃにより、第１４図（Ｃ）のよ
うに、４：１に間引かれる。従って、間引き回路５Ｃの
出力は、１０．１２５ＭＨ２のサンプリング周波数とな
る。

ところで、第１３図の低域フィルタ５ｂが、例えば、１
３タツプのフィルタであるとすると、第１４図（Ｃ）の
画素Ｑ、を得るには、第１４図（ｂ）の画素Ｒ，から画
素Ｒ１３までの１３個の画素に対して、フィルタ演算を
行うことになる。しかし、このっち、画素Ｒ＝　、Ｒ３
、ＲＳ、Ｒ−など補間回路５ａで補間された画素は、値
がＯであるので、実際には、画素Ｑ、を得葛には、第１
４図（ａ）の画素Ｐ１＋　　Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、に
対して５タツプのフィルタ演算を行うことにより得られ
ることがわかる。同様に、画素Ｑ２を得るには、画素Ｐ
。

ｐ４．ｐｓ、Ｐ−に対して、４タツプのフィルタ演算を
行い、画素Ｑ、を得るには画素Ｐ−，Ｐｓ。

ｐ、、Ｐｔに対して、４タンプのフィルタ演算を行えば
よい、従って、周波数変換回路５は第１６図のように構
成することもできる。

第１６図において、５ｄは第１４図の画素ＰＰｚ、Ｐ２
．Ｐ４．Ｐ％に対して畳み込み演算を行い、画素Ｑ、を
得るためのフィルタであり、５ｅは第１４図の画素Ｐ３
．Ｐａ　、Ｐｓ　、Ｐｈ　に対して畳み込み演算を行い
、画素Ｑ２を得るためのフィルタであり、５ｆは、第１
４図の画素Ｐ４゜ｐ５．Ｐ、、Ｐｔに対して畳み込み演
算を行い、画素Ｑ、を得るためのフィルタであり、５ｇ
はフィルタ５ｄ、５ｅ、５ｆの出力を切換えるスイッチ
である。スイッチ５ｇは、１０．１２５ＭＨ。

で動作し、よって１０．１２５Ｍ）Ｉ２サンプリングに
変換されたＹ信号が出力される。

その結果、２周波数変換回路５から出力されるＹ信号は
５４０ドツト×４８４ラインとなり、ビットレートは６
２．７Ｍｂｐｓとなる。

一方、有効領域抽出回路４から出力された色信号Ｒ−Ｙ
、Ｂ−Ｙは、色信号変換回路６において、第１７図（ａ
）のように１ライン毎にＲ−Ｙ、　　Ｂ−Ｙが交互に選
択された線順次信号となり、さらに水平方向に１／２に
間引かれて、第１７図（ｂ）のような信号となる。従っ
て、色差信号変換回路６の出力は、色差ｗＡＩｌ［次信
号で、１８０ドツトＸ４８４ラインとなり、ビットレー
トは２０．９Ｍｂｐｓとなる。

周波数変換回路５と色信号変換回路６の出力は、高能率
符号化器７に入力され、さらにビットレートが低減され
る。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ 従来の映像信号圧縮方式は、以上のように構成されてい
るので、高能率符号化をする前に、輝度信号は水平５．
０６２５ＭＨ，、垂直１２０ｆｐｈ、色差信号は水平１
．６８７５ＭＨ，、垂直６０ｆｐｈに帯域制限され、解
像度が落ち、また色にじみや色だれか出るなどの問題点
があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高能率符号器への入力信号を、主観的画質
を損なわずに、帯域制限できる圧縮装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る映像信号圧縮装置は、映像信号に対して
、フィールド毎に異なる帯域制限を行うことにより、主
観的画質を損なわずに、映像信号を圧縮するものである
。

〔作用］ この発明における映像信号圧縮装置は、連続する２フイ
ールドのうち、１つは水平方向に帯域制限を行い、他の
１つは垂直方向に帯域制限を行うことにより、動画とし
て見たときの解像度を落とさずに圧縮することを可能と
する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による映像信号圧縮装置を示し、
図において、１は入力アナログ輝度信号Ｙを１３．５Ｍ
Ｈ２でサンプリングするＡ／Ｄコンバータ、２および３
は入力アナログ色差信号Ｒ−￥、Ｂ−Ｙをそれぞれ６．
７５ＭＨｚでサンプリングするＡ／Ｄコンバータ、９は
上記Ａ／Ｄコンバータ１ないし３の出力のうち有効領域
のみを抽出する有効領域抽出回路、１０はこの有効領域
回路９から出力される輝度信号Ｙに対して、４：３のサ
ンプリング周波数変換を行う第１の周波数変換回路、１
１は上記有効領域抽出回路９から出力される輝度信号Ｙ
に対して、４：３の走査線変換を行う第１の走査線変換
回路、１２は上記第１の周波数変換回路１０の出力と、
上記第１の走査線変換回路１１の出力のいずれかを選択
して出力する切換えスイッチ、１３は上記有効領域抽出
回路９から出力される色差信号Ｒ−Ｙに対して、２：ｌ
のサンプリング周波数変換を行う第２の周波数変換回路
、１４は上記有効領域抽出回路９から出力される色差信
号Ｒ−Ｙに対して２：１の走査線変換を行う第２の走査
線変換回路、１５は上記第２の周波数変換回路１３の出
力と、上記＠２の走査線変換回路１４の出力のいずれか
を選択して出力する切換えスイッチ、１６は上記を動領
域抽出回路９から出力される色差信号Ｂ−Ｙに対して２
：１のサンプリング周波数変換を行う第３の周波数変換
回路、１７は上記有効領域抽出回路９から出力される色
差信号Ｂ−Ｙに対して２：１の走査線変換を行う第３の
走査線変換回路、１８は上記第３の周波数変換回路１６
の出力と、上記第３の走査線変換回路１７の出力のいず
れかを選択して出力する切換えスイッチ、７は上記切換
えスイッチ１２，１５．１８の出力信号のデータ量を圧
縮する高能率符号化器である。

次に動作について説明する。入力アナログ輝度信号Ｙは
、Ａ／Ｄコンバータｌにより、１３．５ＭＨ，でサンプ
リングされ、８ビツトに量子化される。一方、入力アナ
ログ色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、それぞれ、Ａ／Ｄコン
バータ２および３により、６．７５ＭＨｚでサンプリン
グされ、８ビツトに量子化される。これらＡ／Ｄコンバ
ータｌないし３から出力される信号は、ＣＣＩＲ勧告６
０１でスタジオ規格とされている４：２：２信号である
。次いで、上記Ａ／Ｄコンバータエないし３の出力は、
有効領域抽出回路９において、各フィールドの画像デー
タ部分のみが抽出される。たとえば、Ｙ信号は各フィー
ルド７２０ドツト×２４０ラインが抽出され、色差信号
は各フィールド３６０ドツト×２４０ラインが抽出され
る。

有効領域抽出回路９から出力される輝度信号Ｙは、第１
の周波数変換回路１０において、水平サンプリング周波
数が３７４、すなわち１０．１２５ＭＨ，に変換される
。この第１の周波数変換回路ＩＯの動作は従来の周波数
変換回路５と全く同様であり、第１３図のように構成さ
れる。従って第１４図の動作から分かるように、第１の
周波数変換回路１０から出力されるＹ信号は５４０ドツ
トＸ２４０ラインとなる。一方、有効領域抽出回路９か
ら出力される輝度信号Ｙは、第１の走査線変換回路１１
にも入力され、走査線数が３／４に変換される。この第
１の走査線変換回路１１の一構成例を第２図に示す。

以下、第１の走査線変換回路１１の動作を第２図に従っ
て説明する。有効領域抽出回路９から出力されたｌフィ
ールドのＹ信号は補間回路１１ａに入力される。この補
間回路１１ａは第３図（ａ）のような入力走査線に対し
て、第３図ｂ）のように０を２ラインずつ補間すること
によって、走査線数を３倍にする。この補間回路１１ａ
の出力は、第４図のような特性をもつ垂直低域フィルタ
ｌｌｂにより帯域制限される。この垂直低域フィルタエ
１ｂの出力は間引き回路１１ｃにより、第３図（Ｃ）の
ように走査線が４：１に間引かれる。従って、間引き回
路１１ｃの出力は１８０ラインとなる。

ところで、第２図の垂直低域フィルタｌｌｂが例えば、
１３タツプのフィルタであるとすると、第３図（Ｃ）の
走査線ＣＩを得るのに、第３図（ｂ）の走査線Ｂ、から
走査＊Ｂ、３までの１３ラインの走査線に対してフィル
タ演算を行うことになる。しかし、このうち、走査線Ｂ
、、Ｂ、、Ｂ、、Ｂ、など補間面ｊＢ１１ａで補間され
た走査線は値が０であるので、実際には、走査線Ｃ３を
得るのに、第３図（ａ）の走査線ＡＩ、Ａｔ　、Ａｓ　
、　Ａａ　、Ａｓ　に対して５タツプのフィルタ演算を
行えばよいことがわかる。同様に走査線Ｃｔを得るには
、走査線Ａ、、Ａ、、Ａｓ　、Ａａに対して４タツプの
フィルタ演算を行い、走査線Ｃ１を得るには走査線Ａ４
　、Ａｓ　、Ａａ　、Ａｔに対して４タツプのフィルタ
演算を行えばよい、従って、走査線変換回路１１は第５
図のように構成することもできる。

第５図において、ｌｉｄは第３図の走査＠Ａ、。

Ａｔ　、Ａｓ　、Ａ４　、Ａｓに対してフィルタ演算を
行い、走査線ＣＩを得るための垂直フィルタ、１１ｅは
第３図の走査線Ａｓ　、Ａｍ　、Ａｓ　、Ａｈに対して
フィルタ演算を行い走査線Ｃ２を得るための垂直フィル
タ、ｌｌｆは第３図の走査線Ａ４゜Ａ、、Ａ、、Ａ、に
対してフィルタ演算を行い、走査線Ｃ３を得るための垂
直フィルタ、ｌ１ｇは垂直フィルタｌｉｄ、ｌｌｅ、ｌ
ｌｆの出力を切換えて出力するスイッチである。

この第１の走査線変換回路１１から出力されるＹ信号は
７２０ドツト×１８０ラインとなる。

第１の周波数変換回路ｌＯの出力と第１の走査線変換回
路■１の出力は切換スイッチ１２に入力されフィールド
毎にどららか一方が選択され、出力される。たとえば、
切換スイッチ１２が第１フイールドのときに第１の周波
数変換回路１０の出力を選択し、第２フイールドのとき
に第１の走査線変換回路１１の出力を選択するよう構成
されているとすると、切換スイッチ１２から出力される
輝度信号の周波数帯域は第６図のようになる。すなわち
、第１フイールドは水平方向に帯域制限され、第２フイ
ールドは垂直方向に帯域制限される。

しかし、逆に、第２フイールドは水平の高域周波数成分
を含み、第１フイールドは垂直の高域周波数成分を含む
ので、これらを連続して見た場合には、帯域制限を行わ
ないときの画像と比べても、劣化は感じられないことが
実験により確かめられている。従って、主観的画質を損
なうことなく、サンプル数を３／４に低減することがで
きる。

一方、有効領域抽出回路９から出力された色差信号Ｒ−
Ｙは、第２の周波数変換回路１３において、水平サンプ
リング周波数が１７２、すなわち３．３７５ＭＨ，に変
換される。この第２の周波数変換回路１３の一構成例を
第７図に示す、第°１図において、有効領域抽出回路９
から出力された色差信号Ｒ−Ｙは水平低域フィルタ１３
ａに入力される。この水平低域フィルタ１３ａの特性は
第８図のように水平周波数を１／２、すなわち１゜６８
７５ＭＨ２に制限するものである。水平低域フィルタ１
３ａの出力は間引き回路１３ｂにおいて水平方向のサン
プルが２：ｌに間引かれる。従って、間引き回路１３ｂ
の出力は１８０ドント×２４０ラインとなる。この第２
の周波数変換回路１３の出力は、切換スイッチ１５に入
力される。

他方、有効領域抽出回路９から出力された色差信号Ｒ−
Ｙは第２の走査線変換回路１４にも入力されて、走査線
数が１／２に変換される。この走査線変換回路１４の一
構成例を第９図に示す。第９図において、有効領域抽出
回路９から出力された色差信号Ｒ−Ｙは、垂直低域フィ
ルタ１４ａに入力される。この垂直低域フィルタ１４ａ
の特性は第１０図のように垂直周波数を１／２、すなわ
ち、６０　（ｊ！ｐｈ）に制限するものである。垂直低
域フィルタ１４ａの出力は、間引き回路１４ｂにおいて
、垂直方向のライン数が１７２に間引かれる。従って、
間引き回路１４ｂの出力は３６０ドツト×１２０ライン
となる。この第２の走査線変換回路１４の出力は切換ス
イッチ１５に入力される。

切換スイッチ１５は、フィールド毎に第２の周波数変換
回路１３の出力と、第２の走査線変換回路１４の出力を
切り換えて出力する。たとえば、切換スイッチ１５が第
１フイールドのときに第２の周波数変換回路１３の出力
を選択し、第２フイールドのときに第２の走査線変換回
路１４の出力を選択するよう構成されているとすると、
切換スイッチ１５から出力される色差信号Ｒ−Ｙの周波
数帯域は第１１図のようになる。すなわち、第１フイー
ルドは水平方向に帯域制限され、第２フイールドは垂直
方向に帯域制限される。しかし、前述の輝度信号と同様
に、このような信号を連続させて見た場合、帯域制限を
行わないときの画像と比べても、はとんど劣化は感じら
れないことが実験により確かめられている。従って、主
観的画質を損なうことなく色信号のサンプル数を１／２
に削減することができる。

一方、有効領域抽出回路９から出力された色差信号Ｂ−
Ｙは、第３の周波数変換回路１６において、水平サンプ
リング周波数が１／２、すなわち３．３１５ＭＨ，に変
換される。この第３の周波数変換回路１６の構成および
動作は第２の周波数変換回路１３と全く同様であり、第
３の周波数変換回路１６から出力される色差信号Ｂ−Ｙ
は、１８０ドツト×２４０ラインとなる。また、有効領
域抽出回路９から出力される色差信号Ｂ−Ｙは、第３の
走査線変換回路１７にも入力され、走査線数が１／２に
変換される。この第３の走査線変換回路１７の構成およ
び動作は、第２の走査線変換回路１４と全く同様であり
、第３の走査線変換回路１７から出力される色差信号Ｂ
−Ｙは、３６０ドツト×１２０ラインとなる。切換スイ
ッチ１８は、フィールド毎に、第３の周波数変換回路１
６の出力と第３の走査線変換回路１７の出力を切換えて
出力する。従って、切換スイッチ１８から出力される色
差信号Ｂ−Ｙは、切換スイッチ１５から出力される色差
信号Ｒ−Ｙと同様に、主観的画質を損なうことなく、サ
ンプル数が１／２に削減されている。

切換スイッチ１２，１５．１８から出力された信号は、
高能率符号化器７に入力され、さらに、データ圧縮が施
される。

なお、上記実施例では連続する２フイールドのうち、１
つは水平方向に帯域制限を行い、他の１つは垂直方向に
帯域制限を行うようにしたが、１つは水平、垂直両方向
に対して帯域制限を行い、他の１つは全体を送ってもよ
いし、連続する３フイールドのうち１つは水平、垂直両
方間に対して帯域制限を行い、他の１つは水平方向だけ
を帯域制限し、さらにもう１つは垂直方向だけを帯域制
限する等、適宜選択するようにしてもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。

また、上記実施例においては、輝度信号を３／４、色差
信号を１／２に圧縮したが、たとえば輝度信号１／２、
色差信号１／２に圧縮してもよく、圧縮率は、伝送レー
トに応じて決定することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る映像信号圧縮装置によれ
ば、フィールド毎に異なる帯域制限を行なうので、映像
として連続して見た時の主観画質を損なうことなく、映
像信号を圧縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による映像信号圧縮装置を
示すブロック回路図、第２図はこの発明の一実施例に用
いる走査線変換回路の一構成例を示すブロック回路図、
第３図はこの発明の一実施例に用いる第１の走査線変換
回路の動作を示すための図、第４図はこの発明の一実施
例に用いる第１の走査線変換回路における低域フィルタ
の特性図、第５図はこの発明の一実施例に用いる第１の
走査線変換回路の他の構成例を示すブロック回路図、第
６図はこの発明の一実施例を用いたときの輝度信号の周
波数帯域を示す図、第７図はこの発明の一実施例に用い
る第２の周波数変換回路の一構成例を示すブロック回路
図、第８図はこの発明の一実施例に用いる周波数変換回
路における水平低域フィルタの特性図、第９図はこの発
明の一実施例に用いる第２の走査線変換回路の一構成例
を示すブロック回路図、第１０図はこの発明の一実施例
に用いる第２の走査線変換回路における垂直低域フィル
タの特性図、第１１図はこの発明の一実施例を用いたと
きの色差信号の周波数帯域を示す図、第１２図は従来の
映像信号圧縮方式を示すブロック回路図、第１３図は従
来の映像信号圧縮方式に用いられる周波数変換回路の一
構成例を示すブロック回路図、第１４図は従来の映像信
号圧縮方式に用いられる周波数変換回路の動作を説明す
るための図、第１５図は従来の映像信号圧縮方式に用い
られる周波数変換回路の低域フィルタの特性図、第１６
図は従来の映像信号圧縮方式に用いされる周波数変換回
路の他の構成例を示すブロック回路図、第１７図は従来
の映像信号圧縮方式に用いられる色信号変換回路の動作
を説明するための図である。 図において、１０は第１の周波数変換回路、１１は第１
の走査線変換回路、１２は切換えスイッチ、１３は第２
の周波数変換回路、１４は第２の走査線変換回路、１５
は切換えスイッチ、１６は第３の周波数変換回路、１７
は第３の走査線変換回路、１８は切換えスイッチである
。 なお、図中、同一符号は、同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力映像信号に対して、相異なる特性により帯域
   制限を行う複数の帯域制限手段と、 フィールド毎に、これらの帯域制限された信号を切換え
   て出力する切換え手段とを備えたことを特徴とする映像
   信号圧縮装置。