JPH0513438B2

JPH0513438B2 -

Info

Publication number: JPH0513438B2
Application number: JP60046402A
Authority: JP
Inventors: Mitsuho Yamada; Haruo Isono; Minoru Yasuda
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1993-02-22
Also published as: JPS61206395A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は立体テレビジヨン画像信号の伝送に関
し、更に詳述すれば、人間の視覚特性を考慮し
て、左右眼に対応する２チヤンネル分の立体テレ
ビジヨン信号の帯域を１チヤンネルのテレビジヨ
ン信号帯域に圧縮して伝送しようとするものであ
る。

〔従来の技術〕

立体画像を再現する場合、人間の左右視野に対
応する２つのビデオ信号が必要である。

従来、立体画像を実現するためには、２つのビ
デオ信号の同時伝送ならびに２台のVTRを用い
たシンクロ録画再生が必要であつた。しかし、こ
のような方法では回線規模が２倍になるばかりで
なく、VTRを２台必要とするなどコスト上の問
題の他に、微妙な視差を表現するために２つのビ
デオ信号を同期させる精密な回路や伝送上の工夫
が必要であるなど、種々の欠点があつた。

このために、立体画像の性質を利用して適切な
伝送情報の圧縮を行うことが既に提案されてい
る。

例えば、本願人に係る特願昭59−265798号に記
載されている発明は、画面を等しい大きさのブロ
ツクに分割し、各ブロツクにつき左画像を移動し
て右画像との差をとり、その差を最小にする偏移
ベクトルを求め、このベクトルによる偏移左画像
と右画像との差信号を取り出してデータ圧縮を行
い、この左右画像の差信号と上記偏移ベクトルを
左画像信号とともに伝送しようとするものであ
る。

本来、左画像および右画像は同一の被写体を若
干の左右差をもつてながめたものである。よつ
て、この左右差信号は、若干の左右差をも殆ど取
り除いた後の差であるので、大部分の領域で零に
近いレベルとなり、大幅なデータ量の圧縮が可能
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、人間の視覚特性、すなわち人間がテ
レビジヨンの画面を見るときの注視点の分布と、
左右画像の視差は近景にのみ存在し、また近景は
画面中央に集中するという立体画像の特徴に着目
し、左右差信号、すなわち視差信号をさらに圧縮
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するために、本発明に係る
立体テレビジヨン画像信号の伝送方法では、立体
テレビジヨン画像信号を伝送するにあたり、立体
テレビジヨンの左右画像を画面周辺部分は大きな
ブロツクに、画面中央部分は小さなブロツクに分
割し、前記左右画像のうちの一方の画像のブロツ
クと、画面上対応する同じ位置にある他方の画像
のブロツクにつき、両ブロツクの画像間の視差ず
れを検出して視差ずれデータを求め、前記一方の
画像の前記ブロツクにおける視差ずれ部分を前記
視差ずれデータにより偏移したその偏移画像と、
対応する前記ブロツクにおける前記他方の画像と
の差信号を得、前記ブロツクにおける前記一方の
画像と、前記視差ずれデータと、前記差信号と
を、各前記ブロツクにつき伝送するものである。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を詳述する。

第１図は、視差に対応する位置に２台のカメラ
を配して、２つのビデオ出力を得る原理を説明す
る図である。ここでは、左側カメラのビデオ出力
をV_L、右側カメラのビデオ出力をV_Rとする。

第２図に示すビデオ出力例は、第１図に関して
述べた２つのビデオ出力の一例である。すなわ
ち、実線がV_R（右カメラ出力）、破線がV_L（左カメ
ラ出力）である。本図からも明らかなように、両
眼の視差は近景にのみ存在し、その時間差も高々
1μsec以下と極めて僅かである。従つて、左右画
像の差信号（すなわち視差信号）は、遠景に対し
ては０に近く、近景の視差を生ずるものだけに対
して一定の成分を有した信号となる。

立体感を生じさせるためには、被写体が視差を
感じさせる大きさを持つている必要がある。い
ま、第３図Ａに示すCRT画像のように、長さ
6μsecの直方体が1μsec間隔で９本並んでいる画像
の例を考える。このときの視差を第３図Ｂ，Ｃに
示すように1μsecとすると、第３図Ｄに示すよう
な視差ずれ出力を得る。すなわち、信号があるの
は63μsec（（６＋１）×９＝63）中14μsec（18×0.8
＝14）である（その理由は、CRT上には80％し
か表示されないからである）。この例では、視差
ずれに対応する画素に全く相関が無い場合を想定
しているが、実際例として、この差分は一次元予
測DPCM信号の一種と考えてよい。

一次元予測DPCMでは原画像に対して50％以
下に圧縮できることが知られており、第３図Ａ〜
Ｄに示した例に適用すると、7/63（（14/63）÷２）
以下に圧縮できることがわかる。しかし、この例
で考えた画像は極めて特殊なものであり、実際は
更に圧縮できる可能性がある。従つて、視差信号
に対する圧縮率αは高々10％程度と考えてよい。

先に述べたように、視差は近景にのみ存在し、
位置ずれを含む。この位置ずれを検出し、位置を
補正した信号を用いて視差信号を得ると、差分出
力をさらに小さくすることができる。このとき、
本発明では、視差の検出に注視点分布（後述する
第５図の説明参照）を適用する。

第４図Ａ〜Ｄは、視差ずれ検出の原理を示す。
第４図Ａにおいて、実線は左側カメラにより得た
像、破線は右側カメラにより得た像である。第４
図Ｂは映像出力V_L（左カメラ出力）を、第４図Ｃ
は映像出力V_R（右カメラ出力）を、第４図Ｄは左
右カメラ出力による視差ずれ（V_L−V_R）を示す。
そして、この（V_L−V_R）がある閾値を超えたと
きに、視差を生ずる近景に物体があつたものと判
断する。

この考え方の基本は、前述したように、視差物
体のずれと位置を補正した信号により差分をと
り、より多くの圧縮を得ようとするものである。
その伝送法および検出手順を以下に説明してい
く。

第５図ＡおよびＢは、それぞれ高品位テレビジ
ヨン方式（MUSE方式）および現行テレビジヨ
ン方式（525方式）におけるテレビ画面の注視点
分布を示す。この図において、楕円は視線が動く
範囲を示しており、99.73％の確率で視線はこの
範囲内に集中する。第５図Ｂから明らかなように
現行テレビでは画面の中央部分に視線が集中し、
第５図Ａから明らかなように高品位テレビでは横
方向に注視点が広がることがわかつている。従つ
て、両眼視差は近景（約10ｍ以内にある物体）に
のみ存在するという事実、ならびに、近景は一般
に画面の中央部に存在することから、視線の集中
する画面中央部分の視差情報を重点的に伝送し、
受信側ではこれを忠実に再現すればよいことにな
る。

以上述べたことから、本発明の一実施例では、
現行の525方式については第６図に示すように、
また高品位テレビジヨン（MUSE）方式につい
ては第７図に示すように、画面を複数の位置ずれ
検出ブロツクに分割する。すなわち、高い立体解
像度が要求される画面中央部では、画面周辺部に
比べて視差を検出するためのブロツクを小さく設
定する。その一例として、注視点の密度の逆数比
をとつて視差検出ブロツクを決定する。このよう
にすることにより、人間がテレビを見る際の視線
の動きに適応した立体画伝送が可能となる。

第６図および第７図に示した各ブロツク内にお
ける視差の検出結果例を第８図に示す。本図にお
いて、ａは横方向の視差位置、ｂは横視差ずれ
（視差ベクトル）、ｃは横方向の視差物体の長さ、
ｄは縦方向において視差の始まるラインナンバー
（縦視差位置）、ｅは視差物体の縦方向の長さを示
す。後に述べるように、これら位置の情報を送像
側で求め、垂直帰線期間に多重して伝送する。

視差ずれｂを実際に検出するには、ブロツク内
の対応画素間の差分を取る。また、同一ブロツク
内に多数の視差物体が存在する画像（すなわち、
非常に高周波成分の多い画像）については、一番
大きな視差物体についての視差、もしくは平均的
な視差を表す信号を伝送する。例えば、細かい葉
を撮影した画像などの場合には、平均的視差を信
号に変換して伝送するのが好適である。

次に、具体的なビツト配分について説明する。
第８図に示すａ＋ｃについては、位置ａが右の方
にずれていればｃが小さくてすむという関係があ
り、ａ＋ｃとして525方式では８ビツト（256種類
の位置表示が可能）を選択する。MUSE方式で
は、ａ＋ｃとして９ビツトを用いる。同様に、ｂ
として、525方式では６ビツト（MUSE方式の場
合も６ビツト）とする。更に、ｄ＋ｅについても
ａ＋ｃと同様に、525方式では６ビツト（MUSE
方式では７ビツト）を用いて量子化レベルを割当
てる。その結果として、525方式においては、ａ
＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝20ビツト（MUSE方式では22ビ
ツト）となる。

525方式における水平1H期間内の画素数につい
ては、サブキヤリアの４倍の周波数でサンプリン
グを行い且つテレビ画面上に表示し得る有効画素
数が全体の80％であるものとすると、約720画素
となる。かかる観点から第６図では水平方向を４
つのブロツクに分けてあり、ａ＋ｃとして８ビツ
ト（１〜256）あれば十分なことがわかる。

同様に、高品位テレビの場合には、輝度信号の
帯域が20MHzであるから、40MHzでサンプルする
と、総サンプル数に0.8（80％）を乗じることによ
り、有効画素は約2033画素となる。従つて、高品
位テレビの場合には画面の横方向を８つのブロツ
クに分けてあり、ａ＋ｃとして９ビツト（１〜
512）を用いれば十分である。

必要な視差ずれデータは、垂直帰線期間内の
1Hに伝送する。1H内の伝送容量は、例えば文字
放送についてみると364ビツトである。また、525
方式において、位置情報の伝送に要するビツト数
は20ビツト×16（ブロツク）すなわち合計320ビツ
トであり、1H内に伝送することが十分に可能で
ある。他方、MUSE方式については、帯域が8M
Hzであり２倍のビツトレート（すなわち、1H内
に720ビツト）が伝送可能である。この場合の必
要ビツト数も22ビツト×32（ブロツク）＝704ビツ
トであり、1H内に伝送することが十分可能であ
る。

第９図に、データの転送タイミングを示す。伝
送すべきデータについては、各フイールドにおけ
る画像信号に先行する帰線期間に挿入する。この
ようにすることにより、受信側では処理時間を多
くとることができ、もつて装置全体の簡略化が可
能となる。

次に、具体的なデイジタル式送出系について説
明する。第１０図は送出エンコード部のブロツク
図である。まず、左右のカメラ出力V_L，V_Rをデ
コーダ２，４にそれぞれ入力して輝度成分と色度
成分Ｉ，Ｑに分離する。この色度成分Ｉ，Ｑにつ
いては、高品位テレビにおけるC_W，C_Nを用いる
ほか、Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを用いることも可能であ
る。これらの信号については信号処理・時間軸圧
縮を行うために伝送系もしくは収録用VTRの帯
域に合わせた高域カツトを行なう。いま、圧縮率
をαとしたとき、通過帯域は（１−α）倍とな
る。このαについては、前述したように０〜0.1
程度である。なお色信号については、色信号に適
した圧縮率α′を選ぶ。但し、輝度信号に対する圧
縮率αと色信号に対する圧縮率α′とを等しく選ぶ
ことも可能である。

デコーダー２，４より得られた信号をフイール
ドメモリ１８〜２８に一旦書き込み、前述した方
法により各ブロツク毎に左右画像の視差ずれを検
出して一方の画像を基準とし、他方の画像をこの
視差ずれの分だけずれている画像の部分の位置を
ずらしてからアナログ演算器３０〜３４に入力
し、視差に対応する出力YΔ＝Y_L−Y_R，IΔ＝I_L−
I_R，Q〓＝Q_L−Q_Rを得る。

本実施例では左側ビデオ信号を基準とし、その
輝度Y_Lおよび色度I_L，Q_Lについてはクロマ合成
して（１−α）の時間軸圧縮を行う。視差信号の
輝度信号および色度信号についても、同様にα′の
時間軸圧縮を行なう（勿論α＝α′ととることもで
きる）。この様子を第１１図に示す。

このようにして得られた輝度信号およびクロマ
信号は、時間軸合成される。合成されたＹ，Ｃ出
力はそのままでβカム、Ｍ方式VTRへの収録が
可能である。また、NTSCタイプのエンコーダを
用いて信号処理を行つた場合には、伝送線に送出
することが可能である。更に、１インチ、3/4Ｖ，
1/2β、VHS VTRに収録することも可能であ
る。

第１２図は、デコーダ復調部を示す。入力信号
として、YC分離VTRなどから得られる信号のほ
か、コンポジツト信号などを導入する。但し、コ
ンポジツト信号を導入する場合は、Ｙ／Ｃ分離を
行う。これらの信号は左カメラ出力と視差出力を
合成したものであり、まず時間軸分離を行なう。

左カメラ出力Y_LおよびC_Lについてはそれぞれ
１／（１−α）および１／（１−α′）の時間軸伸
長を、視差信号Y〓およびC〓についてはそれぞれ
１／αおよび１／α′の時間軸伸長を行なう。C_L，
C〓信号についてはＩ／Ｑ復調を行う。このよう
にして時間軸を戻した視差信号と左カメラ信号と
をアナログ演算器９８〜１０２に加え、右カメラ
出力を得る。

視差信号は送出側で視差だけ信号をずらして差
分を取つているので、復調側では視差信号と左カ
メラ信号を演算器に加えたあと、ずらせた分だけ
位置補正を行う必要がある。そのずれデータは、
予め垂直帰線期間の1Hに重畳されている。この
データを抜き取る機能を果たすため、第１２図の
上方に示す「ずれデータ１ライン分離回路６６」
を用いる。ここで分離されたデータはメモリに書
き込まれる。そして、CPUの制御の下に、注視
点分布に基づいて決められたブロツク毎に、ずれ
データがフイールドメモリ８６〜９６に送られ
る。

上記フイールドメモリではこのデータによりア
ドレス制御に行い、ずれた分だけ位置補正を行つ
て、右カメラ出力を再現する。かくして、エンコ
ーダから左右カメラ出力V_L，V_Rが送出される。

以上述べた方式では、演算用バツフアメモリと
して、Ｙ，Ｉ，Ｑの各信号につきそれぞれ１フイ
ールド（すなわち、合計３フイールド）のメモリ
を要するが、Ｙ，Ｉ，Ｑ各信号の所要伝送帯域比
は高々約２：１：１であり、メモリ容量としては
２フイールドぶんで足りる。

以上の説明からも明らかなように、本発明はア
ナログ系に対しても適用できること勿論である。

さらに、白黒立体テレビジヨンの伝送にも適用
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば左右２チヤンネル分のテレビジ
ヨン信号を１チヤンネルで伝送することができ
る。

また、アナログ系に適用すれば、既存のコンポ
ジツトビデオ信号と同じ形式を採ることにより、
現在のビデオ伝送系やVTRをそのまま利用でき
るという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は立体ビデオ信号を得る原理を示す図、
第２図はビデオ出力の一例を示す図、第３図Ａ〜
Ｄは実際の左右カメラ出力および視差ずれ出力を
示す図、第４図Ａ〜Ｄは視差に基づいて生ずる位
置ずれの検出原理を示す図、第５図ＡおよびＢは
それぞれ高品位テレビの注視点分布例および525
方式テレビの注視点分布例を示す図、第６図は
525方式の位置ずれ検出ブロツクを示す図、第７
図は高品位テレビの位置ずれ検出ブロツクを示す
図、第８図は第４図に示す検出原理に従つた視差
検出の一例を説明する図、第９図はデータ信号の
送出方法を説明する図、第１０図は本発明を適用
した視差ずれデータの検出・送出系統ブロツク
図、第１１図は時間軸圧縮を説明する図、第１２
図は本発明を適用した立体テレビジヨン信号の復
調ブロツク図である。 V_L……左カメラ出力、V_R……右カメラ出力、
２，４……デコーダ、６……左輝度（V_L）信号
発生回路、８……右輝度（Y_R）信号発生回路、
１０……左色差（I_L）信号発生回路、１２……右
色差（I_R）信号発生回路、１４……左色差（Q_L）
信号発生回路、１６……右色差（Q_R）信号発生
回路、１８〜２８……フイールドメモリ、３０，
３２，３４……アナログ演算器、３６……クロマ
合成回路、３８……差信号クロマ合成回路、４０
〜４６……時間軸圧縮回路、４８，５０……時間
軸合成回路、５２……1Hずれデータ符号化回路、
５４……ずれデータ合成回路、５６……エンコー
ダ、５８……ずれ検出回路、６０……YC分離信
号源、６２……伝送線もしくはコンポジツト
VTR、６４……Ｙ／Ｃ分離回路、６６……ずれ
データ１ライン分離回路、６８，７０……時間軸
分離回路、７２……メモリ・制御部、７４……
１／（１−α）時間軸伸長器、７６……１／（１
−α′）時間軸伸長器、７８……１／α時間軸伸長
器、８０……１／α′時間軸伸長器、８２，８４…
…Ｉ／Ｑ復調回路、８６〜９６……フイールドメ
モリ、９８，１００，１０２……アナログ演算
器、１０４，１０６……エンコーダ。

Claims

【特許請求の範囲】１立体テレビジヨン画像信号を伝送するにあた
り、立体テレビジヨンの左右画像を画面周辺部分
は大きなブロツクに、画面中央部分は小さなブロ
ツクに分割し、前記左右画像のうちの一方の画像
のブロツクと、画面上対応する同じ位置にある他
方の画像のブロツクにつき、両ブロツクの画像間
の視差ずれを検出して視差ずれデータを求め、前
記一方の画像の前記ブロツクにおける視差ずれ部
分を前記視差ずれデータにより偏移したその偏移
画像と、対応する前記ブロツクにおける前記他方
の画像との差信号を得、前記ブロツクにおける前
記一方の画像と、前記視差ずれデータと、前記差
信号とを、各前記ブロツクにつき伝送することを
特徴とする立体テレビジヨン画像信号の伝送方
法。２前記一方の画像および前記差信号を１水平走
査期間内に時間軸圧縮合成し、前記視差ずれデー
タは垂直帰線期間に多重して、１チヤンネルのテ
レビジヨン信号帯域で伝送することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の立体テレビジヨン画
像信号の伝送方法。３前記ブロツクの分割を、注視点分布に逆比例
する大きさにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の立体テレビジヨン画
像信号の伝送方法。