JPH0519874B2 - - Google Patents

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JPH0519874B2
JPH0519874B2 JP58049719A JP4971983A JPH0519874B2 JP H0519874 B2 JPH0519874 B2 JP H0519874B2 JP 58049719 A JP58049719 A JP 58049719A JP 4971983 A JP4971983 A JP 4971983A JP H0519874 B2 JPH0519874 B2 JP H0519874B2
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Hentoshuke Jiikuberuto
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Alcatel NV
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/59Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial sub-sampling or interpolation, e.g. alteration of picture size or resolution
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N11/00Colour television systems
    • H04N11/04Colour television systems using pulse code modulation
    • H04N11/042Codec means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、画像信号、特にテレビジヨンビデオ
信号の冗長度を少なくしたデジタル伝送システム
に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
この種のシステムについては、西ドイツ公開特
許公報DE−OS3104439号に記載されている。そ
れにおいては水平および垂直方向における1つ置
きの8ビツトのサンプル値およびそのサンプル値
の環境に応じた2ビツトの制御信号、すなわち10
ビツトのグループが送信され、それ故伝送路にお
けるビツト速度は8:5の割合に減少される。受
信端においては欠除されたサンプル値が送信され
たサンプル値および制御情報すなわち送信された
ビツト群から近似的に再構成される。
多くの応用に対してビツト速度の8:5の減少
では適当かつ充分なものではない。例えばデジタ
ルテレビジヨン伝送システムが既存の、或は計画
中のデジタル通信回路網の伝送路を使用するなら
ば、デジタル画像信号のビツト速度は伝送の品質
の観点を主体として選択することはできず、回路
網の予定されたビツト速度に適合させなければな
らない。時には画像信号のビツト速度はサンプリ
ング周波数によつて決定される速度の半分に減少
させることが必要である。
〔発明の概要〕 したがつて本発明の目的は、伝送路におけるデ
ジタル画像信号のビツト速度を送信された画像の
品質を著しく害することなく半分に減少させるよ
うな上述の種類のシステムを提供することであ
る。送信端および受信端において必要とされる回
路の量は合理的な範囲内に保たれる。
本発明のこのような目的は、送信部が画像の水
平および垂直方向における1つ置きの位置におい
てのみサンプル値のビツト群を送信し、受信部に
おいて情報が送信されない位置におけるサンプル
値が送信されたビツト群から近似的に再構成さ
れ、送信部はおいては、送信される位置およびそ
の周囲の所定の関係位置のもとのサンプル値をデ
ジタル的にフイルタリングして各サンプル値と同
じビツト数の送信される位置のビツト群を形成す
る送信フイルタを具備し、受信部は受信フイルタ
を具備し、この受信フイルタは送信フイルタと共
同して2つの対角線方向の解像度は低下するが水
平方向の解像度は実質的に保全される如く送信さ
れない位置に対して所定の関係位置の送信された
ビツト群をデジタル的にフイルタリングすること
によつて再構成されたサンプル値を出力すること
を特徴とする伝送路におけるビツト速度の減少さ
れた画像信号のデジタル伝送システムによつて達
成される。
画像の解像度に影響するような画像信号のフイ
ルタリングそれ自体は新規なものではないことを
指摘しておく。NTG−Fachberichte第1974巻、
Text−und Bildkommunikation,1980年9月の
B.Wendland氏の論文「Konzepte fu¨rein
kompatibles Hifi−Fernsehsystem」には対角線
サンプリングパターン(オフセツトサンプリン
グ)を導入することによつて、もしも全サンプル
値が送信され、もしも周波数帯域が対角線方向に
おいて適当に制限されるならば、水平解像度が改
善されることが示されている。
しかしながら、本発明においてもしも送信され
るデジタル値の数が半分になるならば、画像の顕
著な質の低下を阻止するために対角線サンプリン
グパターンおよび周波数帯域の対角線方向の制限
が使用される。本発明によればフイルタリングは
水平および垂直解像度が実質的に保全され、画像
の2つの対角線方向でのみ解像度が低下するよう
に行なわれる。
本発明はカラーテレビジヨン画像の「色差信
号」と呼ばれる色信号UおよびVに適用すること
が好ましい。カラーテレビジヨン伝送のための
1981年10月5日のCCIR勧告AA/11、ドキユメ
ント番号11/398Eによればこれらの色信号Uお
よびVのそれぞれは6.75MHzでサンプルされ、各
サンプル値は8ビツトで符号化されるべきものと
されている。全てのテレビジヨン信号(オージオ
信号を含めて)は140Mb/sの多重化信号に多
重化され、その多重化信号がPCM回路網の第4
階級レベルのPCMチヤンネルで送信できること
が好ましい。これは画像の品質に著しい傷害を与
えることなく伝送路における色信号のビツト速度
を半分にするという問題を生じさせる。
しかしながら、本発明は色信号に限定されるも
のではなく、カラーテレビジヨン信号の輝度信号
に適用することが可能であり、またカラーテレビ
ジヨン以外の画像信号に適用することも可能であ
る。
〔発明の実施例〕
以下添付図面を参照に実施例により詳細に説明
する。
もしも処理されるべき画像信号、例えば色信号
Uのサンプリングパターンにおいて列が指標j
で、行が指標iで、もとのサンプル値がXj iで、
送信値がCj iで、受信端で再構成された値がX′j i
それぞれ表わされるならば、伝送フイルタの動作
は次のように表わすことができる。
C2j 2i=1/8X2j-1 2i+1/2X2j 2i+1/8X2j+1 2i
1/4X2j 2i+1(1) C2j+1 2i+1=1/8X2j 2i+1+1/2X2j+1 2i+1 +1/8×2j+2 2i+1+1/4X2j+1 2i+2 (2) C2j 2j+1=C2j+1 2i=0 (3) これは各行および各列においてゼロと異なる値
が計算され、1つ置きのサンプル値Xj i毎に送信
され、この値がこのサンプル値とこのサンプル値
を取囲む画像要素のナンプル値の分数の和に等し
いことを意味する。正確に言えば、この和は送信
される場所におけるサンプル値の半分と、左隣の
画像要素のサンプル値の1/8と、右隣の画像要素
のサンプル値の1/8と、そのサンプル値の下の画
像要素のサンプル値の1/4とよりなる。第1図の
aに組合せが示され、図ではそのような和が送信
される場所におけるサンプル値は円で示されてい
る。和はもとのサンプル値と同数のビツト、すな
わち8ビツトのビツト群の形で送信され、円で囲
まれないサンプル値の場所では情報は送信され
ず、それは第1図bに示されている。処理された
画像信号のビツト速度はしたがつて半分に減少さ
れている。
受信端のフイルタにおいてもとのサンプリング
パターンの画像要素は第1図cに示すようにして
次の変換式により近似的に再構成される。
X′2j 2iC2j 2i (5) X′2j+1 2i+1=C2j+1 2i+1 (6) X′2j+1 2i=1/4C2j 2i+1/4C2j+2 2i+1/2C2j+1
2i-1(7) X′2j 2i+1=1/4C2j-1 2i+1+1/4C2j+1 2i+1+1/
2C2j 2i(8) これは送信されたビツト群C2j 2iおよびC2j+1 2i+1が対
応する画像要素と同一のものが採用され、中間の
画像要素は隣接する画像要素に対して受信された
ものの分数の和として計算されることを意味す
る。正確に言えば挿入されるべき画像要素の値は
その要素のすぐ上の位置の画像要素について受信
された数値の半分と、次の左の画像要素について
受信された数値の1/4と、次の右の画像要素につ
いて受信された数値の1/4との和である。第1図
cはこれを画像要素X′3/2の再構成の例によつて
示している。画像の縁部において行なわれるべき
動作はここでは扱わない。値の反覆使用或は適当
な値の予備蓄積のような変換のために必要である
が得ることのできない値と等価の値を有するフイ
ルタを得る方法は多数存在する。選択された手法
は観察者が持つ主観的な画像の印象に大部分依存
する。
送信された画像が送信フイルタおよび受信フイ
ルタの組合せにより支配される上述のデジタルフ
イルタリングは画像構成のための限界周波数を対
角線方向で約1/2に減少させ、一方水平および
垂直方向における画像構成の限界周波数の減少は
無視できる程度であることをシユミレーシヨンが
示している。これは対角線方向における解像度が
同じフアクタで低下され、一方水平および垂直方
向の解像度はほんの僅か減少するに過ぎないこと
を意味する。ビツト速度を半分に減少させること
に対するそのような画像の品質の代償は確かに許
容できるものである。何故ならばもとの画像の対
角線方向の解像度は何れにせも水平および垂直方
向の解像度より良好であるからである。
上述の特性を有する送信および受信フイルタの
構成を以下第2図および第3図を使用して説明す
る。
送信端および受信端において必要とされる回路
の量を最小のものに保持するために、送信フイル
タおよび受信フイルタは2個の色信号UおよびV
をフイルタするために時分割多重モードで使用さ
れる。したがつて2個の色信号のサンプル値は第
2図の送信フイルタの入力端子に時間間隔Tで交
互に到着する。この時間間隔Tはそれぞれの信号
のサンプリング周期の半分である。スイツチSに
よつて入力サンプル値は送信フイルタの端子1ま
たは2に転送されることができる。スイツチSは
時間間隔4Tで動作され、それ故2個の入力サン
プル値は或る時期には端子1に転送され、それに
続く2個の入力サンプル値は端子2に転送され
る。端子1,2からサンプル値はバツフア(バツ
フアメモリ)P1,P2に送られ、それらは2T
の時間に、すなわちサンプリング速度で読取られ
る。したがつて以下の状態が各色信号に対して保
持される。
時間間隔2Tで到来したサンプル値は4Tの時間
間隔で交互にP1の出力端子およびP2の出力端
子に現われ、色信号の1つの2個のサンプル値の
期間の中間において他の色信号のサンプル値が現
われる。第1図aから明らかなようにビツト群C
が送信される場所におけるサンプル値Xは1サン
プル期間で1つの行から次の行へスタガーされ
る。すなわちビツト群Cが1つの行では偶数番号
のサンプル値で送信され、次の行では奇数番号の
サンプル値で送信される。
連続する行のサンプル値の異なる処理は行毎に
奇数番号のサンプル値か、偶数番号のサンプル値
かの何れかを選択し、スイツチSのスイツチング
信号の位相を各新しい行の開始点でスイツチング
周期の半分、すなわち1サンプリング期間だけシ
フトさせることによつて行なわれる。
これによつて、第1図aにおいて例えばサンプ
ル値X2 3はサンプル値X3 2およびX1 2と同じ端子に現
われ、それに対してサンプル値X2 2は他方の端子
に現われ、X2 3の現われる瞬間に関して、サンプ
ル値X3 2およびX1 2はそれぞれ1ライン期間マイナ
ス1サンプリング期間および1ライン期間プラス
1サンプリング期間前に現われ、一方サンプル値
X2 3は1ライン期間前に現われる。したがつて、
これらの値はX2 3に対する前述の時間差だけ遅延
されなければならない。
したがつて送信フイルタは4つの信号路SW1
〜SW4を有し、信号路SW2〜SW4における値
は信号路SW1中の値に対してこれらの期間だけ
遅延される。信号路中の値は適当な係数で乗算さ
れ、送信されるべき値を得るために(1)および(2)式
に従つて加算される。4つの信号路は次のとおり
である。
端子1またはバツフアP1の出力部から、サン
プル値は第1の信号路SW1に結合され、そこで
1/4にされて出力加算器3に導かれる(サンプル
値はそれぞれ並列8ビツトの形で処理されるか
ら、そのような除算は簡単なシフト動作である)。
第2の信号路SW2は端子2から出力加算器3
に至る経路であり、それにおいては、サンプル値
は1/2にされ、1ライン期間遅延される。この遅
延は2個の遅延線によつて行なわれ、最初の遅延
線V1は1サンプリング期間2Tに等しい遅延を
与え、第2の遅延線V0は1ライン期間マイナス
1サンプリング期間に等しい遅延を与える。すな
わち、もしもライン期間が720T(1ライン当り
720のサンプル値)であるならば第2の遅延線V
0によつて718Tの遅延が与えられる。
第1の遅延線V1と第2の遅延線V0との間に
加算器5が接続されている。第3の信号路SW3
は端子1またはバツフアメモリP1の出力部から
加算器4、加算器5および第2の遅延線V0を経
て出力加算器3に至る。それにおいてはサンプル
値は8分の1に除算され、1ライン期間マイナス
1サンプリング期間(前の例では718T)だけ遅
延される。
第4の信号路SW4は端子1から8分の1に除
算され、1ライン期間プラス1サンプリング期間
だけ、すなわち722Tだけ遅延されて出力加算器
3に導かれる。
第3の信号路SW3において8分の1に除算す
る段の出力端子は直接加算器4に接続され、一方
第4の信号路SW4においては遅延線V2が挿入
されており、それは2サンプリング期間すなわち
4Tに等しい遅延を与える。加算器4の出力値は
加算器5に供給され、加算器5は式(1)および(2)に
従つて出力加算器3に対して所望の和を形成する
ために使用される4つの量のうちの3つを出力す
る。
2T時間後にフイルタは同様にして他の色信号
のサンプル値群を処理し、2Tの別の期間後に同
じ色信号の次の群のサンプル値を処理する。それ
故2つの色信号の値はフイルタ入力部におけるそ
れらの期間Tの2倍でフイルタ出力部に生じる。
第3図の受信フイルタの動作は次のとおりであ
る。入力部において2つの色信号UおよびVの送
信フイルタの出力値は2Tの時間間隔で交互に現
われる。それらはバツフアPE中へ2Tの時間間隔
で転送され、そこから出力部でTによつて2つの
値UおよびVが分離された後3Tの時間間隔がU
の次の値まで続くように、すなわち連続するUお
よびVの間の時間間隔が2TからTに減少するよ
うに読取られ、それ故Tだけ分離された2つの値
を挿入するための間隙を得ることができる。
バツフアPEの出力部から第1の信号路W1は
1サンプリング期間2Tの遅延を与える遅延段VE
1を経てスイツチSEの第1の端子11に導かれ、
スイツチSEの第2の端子22は加算器33の出
力部に接続されている。スイツチSEは4Tの時間
間隔で2個の端子11と22とを切換え、それ故
第1の信号路W1からの2個の値をスイツチング
期間の第1の半分中に受信フイルタの出力部へ転
送し、第2の半分中に加算器33の2個の出力値
を転送する。したがつて2個の計算された値はU
およびVに対する毎回の2個の連続して受信され
た値の間に挿入される。
第2の信号路W2はバツフアPEの出力部から
加算器33を経てスイツチSEの第2の端子22
に導かれている。この信号路W2において受信さ
れた値は1/4にされる。第3の信号路W3はバツ
フアPEの出力部から加算器33を経てスイツチ
SEの第2の端子22に導かれており、受信され
た値は1/4にされ、2サンプリング期間、すなわ
ち4Tだけ遅延される。この信号路W3は遅延段
VE2を4分の1に除算する段の出力部と加算器
33の入力部とを結ぶ線に並列に接続することに
よつて構成される。
第4の信号路W4はバツフアPEの出力部から
加算器33を経てスイツチSEの第2の端子22
に導かれており、受信された値は1/2にされ1ラ
イン期間プラス1サンプリング期間すなわち
722Tだけ遅延される。
例えば色信号Uのための受信値が或る瞬間t0
おいてスイツチSEの端子11に供給され、スイ
ツチSEが図示のような上方の位置に接続されて
いるとすると、この受信値はその瞬間t0において
出力部に転送される。
その後サンプリング時間の半分が経過した後、
すなわち時点t0+Tにおいて、スイツチSEは依
然上方の位置にあり、他の色信号Vに属する次の
受信値は出力部に転送される。その後のt0+2T
の時点においてスイツチSEは他方の端子22に
切換えられる。同時にバツフアの出力部は再び色
信号Uに属する次の受信値が出力される。これが
もしも例えば第1図のcの値C4 2であるならば、
1/4C4 2,1/2C2 2および1/2C3 1が同時に加算器
33の 入力部に供給され、この瞬間t0+2Tにおいてこ
れらの値は色信号Uの出力値X3 2として出力部に
転送される。次の時点t0+3Tにおいてはスイツ
チSEは依然としてこの下方位置にあり色信号V
の次の出力値として対応して合計された値が出力
部に転送される。時点t0+4Tにおいてはスイツ
チは上方位置に切換えられて戻つており、全体の
シーケンスが繰り返される。
したがつてフイルタの出力値U″およびV″は同
じ時間間隔Tにおいて分離され、送信フイルタの
入力部におけるサンプル値UおよびVと同じ連続
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明システムの原理を説明する図で
あり、第2図は送信フイルタの1実施例のブロツ
ク図であり、第3図は受信フイルタの1実施例の
ブロツク図である。 P1,P2,PE……バツフア、3……出力加
算器、4,5,33……加算器、S,SE……ス
イツチ、V0,V1,V2……遅延線、VE1,
VE2……遅延段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 送信部が画像の水平および垂直方向における
    1つ置きの位置においてのみサンプル値のビツト
    群を送信し、受信部において情報が送信されない
    位置におけるサンプル値が送信されたビツト群か
    ら近似的に再構成され、 送信部はおいては、送信される位置およびその
    周囲の所定の関係位置のもとのサンプル値をデジ
    タル的にフイルタリングして各サンプル値と同じ
    ビツト数の送信される位置のビツト群を形成する
    送信フイルタを具備し、 受信部は受信フイルタを具備し、この受信フイ
    ルタは送信フイルタと共同して2つの対角線方向
    の解像度は低下するが水平方向の解像度は実質的
    に保全される如く送信されない位置に対して所定
    の関係位置の送信されたビツト群をデジタル的に
    フイルタリングすることによつて再構成されたサ
    ンプル値を出力することを特徴とする伝送路にお
    けるビツト速度の減少された画像信号のデジタル
    伝送システム。 2 水平および垂直方向における1つ置きのサン
    プル値(X2i 2j)の位置における送信フイルタに
    よつて送信されるビツト群は前記サンプル(X2i 2
    )と前記サンプル値の周囲の画像要素のサンプ
    ル値との分数の値の和に等しい数値(C2i 2j)を表
    わし、ビツト群が送信される位置の画像要素の間
    で受信画像に挿入されるべき画像要素(X′2i 2j
    は隣接する画像要素に対して受信された数値の分
    数の和として受信フイルタによつて計算されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のシス
    テム。 3 送信フイルタによつて送信される和(C2i 2j
    は、各サンプル値(X2i 2j)の2分の1と、左隣
    の要素のサンプル値(X2i 2j-1)の8分の1と、右
    隣の要素のサンプル値(X2i 2j+1)の8分の1と、
    下方の要素のサンプル値(X2i+1 2j)の4分の1と
    からなり、挿入されるべき画像要素に対して受信
    フイルタにより計算された和(X′2i 2j+1)は、前
    記要素の上の位置の画像要素の受信されたビツト
    群の数値(C2i-1 2j+1)の2分の1、左隣の要素の
    画像要素の受信されたビツト群の数値(C2i 2j)の
    4分の1と、右隣の要素の画像要素の受信された
    ビツト群の数値(C2i 2j+2)の4分の1とよりなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のシ
    ステム。 4 前記送信フイルタは、フイルタされるべきサ
    ンプル値を第1の端子1および第2の端子2に切
    換えて転送する入力スイツチSと出力加算器3と
    を具備し、フイルタリングにより形成されたビツ
    ト群がフイルタされるべき信号の2サンプリング
    期間の時間間隔でスイツチSの第1の端子1のオ
    ン状態において出力され、第1の端子は第1の信
    号路(SW1)を経て出力加算器3に接続され、
    この第1の信号路(SW1)において転送される
    サンプル値は4で除算され、第1の端子1は第3
    の信号路(SW3)および第4の信号路(SW4)
    をそれぞれ経由して出力加算器3に接続され、第
    3の信号路(SW3)において転送されるサンプ
    ル値は8分の1にされ1ライン期間マイナス1サ
    ンプリング期間だけ遅延され(V0)、第4の信
    号路(SW4)において8分の1にされ1ライン
    期間プラス1サンプリング期間だけ遅延され、
    (V0,V2)、第2の端子2は第2の信号路
    (SW2)を経て出力加算器3に接続され、第2
    の信号路(SW2)において転送されるサンプル
    値が2分の1にされ1ライン期間だけ遅延される
    (V1,V0)ことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項乃至第3項のいずれか1項記載のシステ
    ム。 5 前記送信フイルタにおいて第2の信号路
    (SW2)中での1ライン期間の遅延は2個の遅
    延装置で行われ、その第1の遅延装置(V1)は
    1サンプリング期間に等しい遅延を与え、第2の
    遅延装置(V0)は1ライン期間マイナス1サン
    プリング期間に等しい遅延を与え、第3の信号路
    (SW3)における遅延は前記第2の遅延装置
    (V0)によつて与えられ、第4の信号路(SW
    4)における遅延は2サンプリング期間に等しい
    遅延を与える遅延装置(V2)および前記第2の
    遅延装置(V0)によつて生成されることを特徴
    とする特許請求の範囲第4項項記載のシステム。 6 前記送信フイルタにおいて、遅延されない8
    分の1にされた第3の信号路(SW3)のサンプ
    ル値と2サンプリング期間遅延され(V2)、8
    分の1にされた第4の信号路(SW4)のサンプ
    ル値が共に第1の加算器4で加算され、このよう
    にして得られた値が第2の信号路(SW2)の第
    1の遅延装置(V1)と第2の遅延装置(V0)
    との間に挿入された第2の加算器5において第1
    の遅延装置(V1)の出力部に現れる2分の1に
    され1サンプリング期間遅延された第2の信号路
    (SW2)のサンプル値と加算されることを特徴
    とする特許請求の範囲第5項項記載のシステム。 7 前記受信フイルタは、受信された数値とフイ
    ルタされた画像信号の計算された数値を交互にフ
    イルタ出力部に転送するスイツチ(SE)を具備
    し、このスイツチ(SE)の第1の端子11は受
    信された数値が1サンプリング期間遅延される信
    号路W1を経て受信フイルタの入力部に接続さ
    れ、スイツチ(SE)の第2の端子は加算器33
    の出力部に接続され、この加算器33の入力値は
    4分の1に除算された値と、4分の1に除算され
    2サンプリング期間遅延された値と、2分の1に
    除算され1ライン期間プラス1サンプリング期間
    遅延された値とであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項項記載の
    システム。 8 受信または送信フイルタに対して時分割多重
    モードの2つの同様の信号が使用されることを特
    徴とする特許請求の範囲第4項乃至第7項のいず
    れか1項項記載のシステム。
JP58049719A 1982-03-27 1983-03-26 画像信号のデジタル伝送システム Granted JPS58178686A (ja)

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