JPH05507601A - ビデオ信号記憶装置 - 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】 ビデオ信号記憶装置 本発明は、ビデオ信号の記憶に関する。もっと詳しくいえば、該信号を記憶する 前に該信号を圧縮するビデオ信号記憶装置に関係するものである。

画像内でのビデオ信号の圧縮（例えばフィールド内又はフレーム内での圧１ｉｔ ）は、該信号が表す画像内に存在する余剰性を利用して、画像を表すのに必要な 情報量を減らすことである。この圧縮は、ビデオ信号を送信する場合は帯域幅を 減らし、ビデオ信号を記憶する場合は記憶容量を減らすのに使用される。

画像白圧縮は、公知のように、差分パルス符号変調を用いて時間領域で行うが、 その際、ビクセル（画素）を表すサンプル値を前ノヒクセル値に基いて推定する 推定器を使用する。ピクセルには深い相関関係があるので、その推定は精確であ り、誤差（すなわち、推定値と実際値との差）は小さくて相関関係がない、誤差 サンプルは、原画素を表すサンプルより少ないビットで符号化されるので、圧縮 を達成することができる。

図１に、２次元空間周波数領域においてビデオ信号の画像白圧縮を行う公知の装 置を示す。

走査された画像の各画素を表す多ビット（例えば８ピント）の連続サンプル又は ワードより成るデジタル形式のビデオ信号が、人力＃、１０を経て非相間化器（ ｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）１２に供給される。非相関化されたビデオ信号が非 相関化器１２がら量子化器１４に出力され、更にエントロピー符号化器１６に加 えられる。これらは−緒に、非相関化器１２がら出力された非相関化されたビデ オ信号を圧縮し、圧縮された信号を出力端１８に出す。それから、圧縮された信 号は送信されるが又は記憶される。

（分かり易くするため非相関化器１２、量子化器１４及びエントロピー符号化器 １６を別々に示したが、これらは実際には少なくとも一部が結合した形で具体化 されている点に注意されたい。）送信又は記憶後に、圧縮した信号は、圧縮時の 非相関化、量子化及びエントロピー符号化にそれぞれ用いたパラメータと逆のパ ラメータを用いるエントロピー復号化、非量子化及び相関化の処理によって拡張 し、はぼ原形に戻される。

非相関化器１２の非相関化動作は、画像における近隣の画素が深い相関関係をも つことに頼っており、２次元空間周波数領域において画像の異なる成分を表す非 相関信号部分を作成するよう画像（例えばビデオ信号の１フイールド又はフレー ム）を処理することにより、画像を表すに要する情報量の減少を可能としている 。

具体的にいえば、上記の非相関信号部分は、画像の中で人間の心理的視覚組織が それぞれ異なると惑じる異なる空間周波数成分を表すものである。これらの種々 の非相関信号部分は、量子化器１４において種々の度合の量子化、すなわち、各 信号部分に対し人間の心理的視覚組織の当該部分における情報に対する悪魔に応 じて度合の異なる量子化を受ける。すなわち、各非相関信号は、その人間の心理 的視覚組織に対する相対的重要性に従って量子化される。この選択的量子化操作 は、人間の心理的視覚組織により画像を精確に認知するのに余分であるか又は余 り重要でないと考えられる幾つかの周波数データを意図的に捨てることになるの で、それ自体で若干の信号圧縮を達成できる。量子化器１４は、２つの点におい て圧縮を可能とする。すなわち、それに入力されるデータに割当てうるレベルの 数を凍らし、それが出力するデータにおけるＯ値すンプル発注の可能性を増す、 ただし、後述するビデオ信号圧縮装置では、量子化器１４の動作により達成され る信号圧縮能力は、量子化器自身におけるビット（データ）レートの減少には使 用しない、その代わりに、その場合、量子化器の動作によって達成される信号圧 縮能力はエントロピー符号化器１６で行われる。すなわち、量子化器１４で達成 される情報内容の減少にヨリ、エントロピー符号化器１６において必然的にビッ ト（データ）レート減少が達成される。

エントロピー符号化器１Ｇではまた、（損失のない）一層の圧縮及びビット（デ ータ）レート減少が行われる。そこでは、公知のように、例えば可変長符号化を 用い、量子化器１４で得たデータを、もっと確率性のある（もっと頻繁に生じる ）データ項目が余り確率性のない（余り頻繁に生じない）データ項目より短い出 力ビットを発生するように符号化する。この点に関し、非相関化操作は、任意の 特定の信号レベルが発生する確率分布（これは、非相関化前は、異なる信号レベ ル間でほぼ同じである。）を、幾つかのレベルが発生する確率がその他のレベル よりも高くなる形式のものに変える効果をもつ。

図１に示す圧縮・符号化装置は、種々の形の非相関化を用いて幾通りもの具体化 が可能である。１つのよく知られた実施１！様はいわゆる変換符号化、特に離散 的コサイン変換（ＤＣＴ）として知られる変換形式を利用するものである。（非 相関化にＤＣＴを使用することは、ＪＰＥＧ（合同写真専門家グループ）によっ て作成され現在ｌ５Ｏ（国際標準方式機構）により検討中の標準方弐案に記載さ れている図１の圧縮装置に対して実際に規定されている。）非相関化の変換技法 によれば、信号を量子化し符号化する前に線形変換（非相関化）処理をする。こ の変換技法の欠点は、全画像（例えば全フィールド）を変換すべきであるのに、 これは含まれるデータ量の点からみて非現実的なことである。そのため、画像（ フィールド）を複数のブロック（例えば、対応する画素を表す８×８サンプルの ブロック）に分け、各ブロックを変換している。すなわち、変換符号化が複雑で ブロック毎方式でしか使えない。

周波数領域における圧縮・符号化に対して最近提案された方法は、帯域分割符号 化の方法である。この方法では、図１の装置における非相関化器１２は、空間的 （２次元）ＩＦ域分割フィルタ装置を有する。これは、あとで詳述するが、入力 ビデオ信号を複数の非相関化された分割帯域（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）に分ける。こ れらの各分割帯域は、画像の２次元的周波数平面における複数の区域のそれぞれ １つの中の画像の空間周波数内容を有する。それから、人間の心理的視覚組織の 感度スペクトラムにおける分割帯域の位置に応じて、該分割帯域を量子化器Ｉ４ により選択的に量子化する。すなわち、この場合、全部の画像のエネルギを２次 元的空間周波数領域において異なる分割帯域に置換えることにより、非相関化を 達成している。帯域分割る彼方法は、上記の変換技法よりよい非相関化をもたら すと信じられている。また、上記変換技法と異なり、ブロック毎方式という動作 上の制約もない。すなわち、帯域分割る波は、ビデオ信号に直接適用することが できる。

本発明は、次のような構成要素を有するビデオ信号記憶装置を提供するものであ る。

（ａ）デジタルビデオ信号をろ渡して、２次元空間周波数領域のそれぞれの分割 帯域を構成する複数のデータセットを作成する動作をする空間的２次元帯域分割 フィルタ装置と、上記データセットをそれぞれの値に従って量子化動作をするが 、その値は、上記信号のｄｃｌ１度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯 域を構成するデータセントの１つに対する量子化量が、残りのデータセットの量 子化量の平均より小であるような値である量子化器と、 量子化されたデータセントの少なくとも幾つかを符号化するエントロピー符号化 器とより成る信号圧縮手段、（ｂ）圧縮されたビデオ信号を記憶する記憶手段。

かような装置では、信号は、記憶の前に、空間的２次元帯域分割る波を含む、効 率的な周波数選択的な形式の圧縮を受ける。この点に関し、デジタルビデオ信号 のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセッ トが、残りのデータセットの平均より小さく量子化されるということは、人間の 心理的視覚組織によって上記信号が表す画像を満足できる程度に認識するのに最 も重要な２次元空間周波数スペクトラムの部分における情報の損失が少ないこと を意味する。したがって、圧縮及び記憶並びにあとの再生及び拡張の結果性じる 画質の主観的な劣化は、極めて少なくなる。

記憶手段には色々な形式のものがある０例えば磁気テープ記憶手段（この場合、 装置は圧縮付きのビデオテープレコーダの形になる。）、磁気ディスク記憶手段 、又はランダムアクセスメモリ記憶手段（ＲＡＭレコーダ）などがある。

記憶手段に記憶する前に信号のエラー訂正符号化を行うため、上記装置にエラー 訂正符号化手段を設けるのがよい。こうすると、記憶手段が特に磁気テープ記憶 手段である場合に、再生の原生じるエラーを極めて小さくすることができる。よ って、圧縮、記憶、再生及び拡張の結果として生じる画質の劣化は、更に少なく なる。

エラー訂正符号化手段は、上記データセットの１つ又はそれ以上からそれぞれ導 出される信号の異なる部分間で異なるエラー訂正符号化を与えるものがよい、こ うすると、異なる分割帯域が、それぞれの情報内容に従って適切と考えられるよ うな異なるレベルの、又はタイプのエラー訂正を受けられる利点を生じる１例え ば、エラー訂正符号化手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中 している分割帯域を構成するデータセントから導出される信号部分に、上記信号 の少なくとも残りの部分に対するよりも強いエラー訂正符号化を与えるようにし てもよい。こうすると、一般に再生の際、圧縮、記憶、後続の再生及び拡張の結 果性じる画質の劣化を更に少なくするため、エラー訂正の立場から特別の注意が ｄｃ輝度分割帯域（人間の心理的視覚組織にとって最も重要な）に与えられるこ とになる。また、シャトル（高速再生）モードでデータを再生し拡張する特別の 場合、この特徴は更に、データ再生の成功の確率を高めるという利点を与える。

周知のように、カラービデオ信号には成分又は複合形式のものがある。成分カラ ービデオ信号は３つの別個の信号より成り、これらは全体でカラービデオ情報を 表す。これら３信号は、例えば輝度信号及び２つの色差信号（Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ） 又は各々がそれぞれの色を表す３信号（Ｒ，Ｃ，Ｂ）である、これに対し、複合 カラービデオ信号は、輝度及び色情報すべてを含む単一の信号である。

上述の前に提案されたカラービデオ信号圧縮方式は、すべて成分信号に対しての み動作するものである。すなわち、図１の例を取れば、図１に示すような３つの 別個の装置が各成分に対して必要である。また、複合信号の場合、圧縮前に成分 信号に変換する手段が必要となる。更に、送信又は記憶した信号を原形に戻すの に、成分信号を複合信号に戻す手段と共に、（適切であれば）３つの拡張装置が 必要である。このように、複合形式のビデオ信号を処理するには、同じようなハ ードウェアを多く必要とし、経費がかかると共に不便である。

本発明は、成分（又は単色）ビデオ信号の場合に適用可能であるが、本発明の特 徴は、複合カラービデオ信号を圧縮し記憶することにも使用できる点である。こ の特徴は、発明者による次の事実の認識を利用するものである。すなわち、従来 の放送標準方式（例えば、ＮＴＳＣ及びＰＡＬ）の複合カラービデオ信号には輝 度及び色情報が組合されていることから、このような信号は、色情報が（あとで 詳しく述べるように）２次元空間周波数領域の成る区域（すなわち、成る分割帯 域）内に集中するように空間的に帯域分割る波でき、これにより、ｄｃ色情報及 びｄｃｖ１度情報が少な（とも顕著に集中しているデータセットを、他のデータ セット（大部分ａｃ輝度情報のみを含む）の量子化の平均よりも軽く量子化する 場合、人間の心理的視覚組織による画像の十分な認識にとってｄｃ情報の方がａ ｃＨｉａ情報より重要であるので、複合カラービデオ信号を直接、すなわち、先 ず成分形式に変換してから各成分を個々に圧縮することなく、驚く程十分に圧縮 することが可能である、という事実である。

デジタル複合カラー信号の圧縮を行うために、量子化器がそれぞれの値に従って 上記データセットを量子化する場合（ただし、その値は、該信号のｄｃｇ度情報 及びｄｃ色情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセッ トの各々に対する量子化量が、他のデータセットの量子化量の平均より小さくな るようなものである。）、エラー訂正符号化手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が 少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセットと、該信号のｄ ｃ色情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセットとか ら導出される信号部分に対して、該信号の残りの部分よりも強くエラー訂正符号 化する動作をするのがよい、そうすると、これらの比較的重要な分割帯域が劣化 する可能性が比較的小さくなる。

記憶手段は、圧縮されたビデオ信号を磁気記憶媒体に記憶するものでよく、該信 号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセ ットから導出される圧ｍ信号部分を、該圧縮信号の残りの部分より異なるように 記憶媒体に記憶させるため、記憶制御手段を設ける０例えば後述の実施例では、 記憶手段は、圧縮信号を磁気テープの斜めトラックに記録し、記憶制御手段は、 上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデ ータセットから導出される圧縮ビデオ信号部分を、該圧縮信号の残りの部分と異 なるように上記トラックに記録させる。上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕 著に集中している分割帯域を構成するデータセットを、圧縮信号データセットの 残りの部分と異なるように記録することは、ｄｃ分割帯域をシャトル・モードで のデータ再生の確率が改善されるように記録できるという利点を生じる。

上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成するデ ータセットから導出される圧縮信号部分の異なる形式の記録は、幾つかの方法で 行うことができる９例えば、記憶制御手段により、該信号のｄｃ輝度情報が少な くとも顕著に集中している分割帯域を構成するデータセットから導出される圧縮 信号部分を、少なくとも幾つかのトラックに沿う所定位置（例えばトラックの中 心）に記録する。こうすれば、再生に用いる再生ヘッドの運動の軌跡が、シャト ル・モードにおいて所定のトランク位置を横切るようにトラックに関して同期し ている場合、画像を認識するのに十分な画像情報を含む少なくともｄｃ輝度分割 帯域を、シャトル運動中テープ位置がモニタされるように高速再生できる。

付加的又は代替的に、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している 分割帯域を構成するデータセントから導出される圧縮信号部分の異なる記録は、 記憶制御手段により該圧縮信号部分を少なくとも２回記録させるようにして行っ てもよい。

これより、対応部分に類憚の符号を付した図面を参照して、限定的意味をもたな い実施例につき本発明を具体的に説明する。

図１は、周波数領域においてビデオ信号の画像白圧縮を達成する装置の例を示す 。

図２は、ビデオ信号圧縮装置に用いる、帯域分割フィルタ装置の形の非相間化器 の例を示すブロック図である。

図３は、図２の帯域分割フィルタ装置の水平フィルタ装置の具体例を示すブロッ ク図である。

図４は、２次元周波数平面におけるビデオ信号（輝度のみ）の帯域分割ろ波され たフィールドを示す説明図である。

図５は、ビデオ信号圧縮装置に用いる、帯域分割フィルタ装置の形の非相関化器 の他の例を示すブロック図である。

図６は、異なる空間周波数に対する人間の心理的視覚組織の応答を示す曲線図で ある。

図７は、帯域分割る渡された成分（輝度）ビデオ信号が量子化器で処理されると き、ビデオ信号圧縮装置の量子化器に用いる量子化マトリックスを示すと共に、 帯域分割る渡された複合ビデオ信号（ＮＴＳＣ又はＰＡＬ）が量子化器で処理さ れるとき、それぞれ行われるその修正を示す。

図８は、量子化器の具体例を示すブロック図である。

図９は、図４の一部を拡大して示し、量子化器の動作を説明する図である。

図１０は、量子化器で行われるａＣ分割帯域のジグザグ走査方法を示す説明図で ある。

図１１は、ａｃ分割帯域として量子化器から発生する量子化データのフォーマン トを示す説明図である。

図１２は、ビデオ信号圧縮装置の一部をなすエントロピー符号化器の具体例を示 すブロック図である。

図１３は、エントロピー符号化器の一部をなす固定長コード参照表の内容を表す 説明図である。

１１ｉＪ１４は、２次元周波数平面上においてＮＴＳＣ？！［合カラービデオ信 号をその色副搬送波周波数の４倍でサンプルしたものを帯域分割る渡したフィー ルドを示す説明図である。

図１５は、アナログＮＴＳＣ複合カラービデオ信号の１フイールドの２次元周波 数内容を示す説明図である。

図１６は、２次元周波数平面上においてＮＴＳＣ複合カラービデオ信号をその色 副搬送波周波数の４倍でサンプルしたものの１フレームを示す説明図である。

図１７は、２次元周波数平面上においてそれぞれ色副搬送波周波数の４倍でサン プルされた、ＮＴＳＣ複合カラービデオ信号の帯域分割ろ波されたフィールド及 びＰＡＬ複合カラービデオ信号の帯域分割る渡されたフィールドの両方を示す、 図４に対応する図である。

図１８は、本発明ビデオ信号記憶装置の実施例を示すブロック図である。

図１９は、図１８の装置の一部をなす記憶手段の例を示すブロック図である。

図２０は、図１９の記憶手段により、圧縮されたビデオ信号を磁気テープに記録 する方法の例を示す説明図である。

図２１は、図１９の記憶手段により、圧縮されたビデオ信号を磁気テープに記録 する方法の他の例を示す説明図である。

これより、デジタルビデオ信号の圧縮装置について図面を参照しながら説明する 。この装置の基本的な構成は（上述したように）図１のとおりである。本装置の 非相関化器１２は、帯域分割フィルタ装置によって構成されており、図２の１２ Ａにその概要を示したように、水平フィルタ装置２ＯＡ、中間フィールドメモリ （ＦＳ）２２、転換シーケンサ（アドレス発生器）２４、垂直フィルタ装置２６ Ａ、出力フィールドメモリ（ＦＳ）２８及び出力ンーケンサ（アドレス発生器） ２９Ａによって構成されている。

上述したように、帯域分割ろ波作用は、別々に行うことができる。

したがって、図２において、画像の直交する２方向、すなわち水平方向（従来の ビデオの場合画像の走査方向）と垂直方向におけるろ波作用は、水平方向と垂直 方向のフィルタ２０Ａ及び２６Ａとによってそれぞれ個別に行われる１次元的ろ 波作用により互いに全く別々に独立して行われる。

水平フィルタ装置２０Ａ及び垂直フィルタ装置２６Ａは、互いにほぼ同一な構成 でよい、よって、水平フィルタ装置２０Ａのみを詳しく説明する。

ろ波作用が水平方向と垂直方向の各々に８個の分割帯域に分割すること、すなわ ち、６４個（８Ｘ８）の正方形アレイを作成することである、と仮定する。さら に、この６４個の分割帯域（サブバンド）は（好ましくは）互いに同一の広さで あるとする。

水平フィルタ装置２ＯＡは、図３に示すように、連続する３つのフィルタ段３０ ．３２．３４から成る樹状もしくは階層状の構造のものがよい。

第１段３０は、低域フィルタ（ＬＰＦ）３６と高域フィルタ（ＨＰＦ）３８を有 し、それぞれその後にデシメータ（ＤＥＣ）４０が接続されている。このＬＰＦ フィルタ３６、ＨＰＦフィルタ３８、及びデシメータ４０は共に直交（ｑｕａｄ ｒａｔｕｒｅ）ミラーフィルタ（ＱＭＦ）を構成している。各フィルタ３６．３ ８は、従来形式の有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタでよい。

使用時は、入力デジタルビデオ信号のフィールドのラインがサンプル毎に第１段 ３０に入力され、それぞれＬＰＦ３６及びＨＰＦ３８によって低域ろ波され高域 ろ波される。よって、これらＬＰＦ３６及びＨＰＦ３８によって入力ラインが低 域ろ波され且つ高域ろ波されたものが出力され、この出力は、上半分と下半分の 水平空間周波数範囲でラインの空間周波数内容を表している。すなわち、第１段 ３０では大カラインを水平方向に２個の分割帯域に分割する。デシメータ４ｏは 、それぞれの出方を２の率でデシメート（サブサンプル又はダウンサンプル）し 、デシメータ４ｏがら出力されるサンプルの総数をラインのサンプルの総数と等 しくする。

第１段と同様なＱＭＦが２個あることと、第１段の各デシメータ４０からの出力 が２個のＱＭＦのうちのそれぞれの１つへの入力として通過することとを除けば 、第２段３２は第１段３ｏと類似した構成である。よって、第２段３２は、水平 空間周波数範囲の４個の等しい４分の１でラインの空間周波数内容を表す４つの 出力を生しる。すなわち、この第２段３２は、第１段で入力ラインが分割されて 形成された２個の分割帯域をさらに水平方向に４個の分割帯域に分割する。第２ 段３２の４個のデシメータは、２の率で各出力をデシメート（サブサンプル）し 、第２段（全部）のデシメータから出力されるサンプルの総数をラインのサンプ ルの総数と等しくする。

第１段と同様なＱＭＦが４個あることと、第２段の４個それぞれΦデシメータか らの出力が４個のＱＭＦのうちのそれぞれの１つへの入力として通過することと を除けば、第３段３４は第１段３０と類似した構成である。よって、第３段３４ は、水平空間周波数範囲の８個の等しい８分の１でラインの空間周波数内容を表 す８つの出力を生しる。すなわち、この第３段３４は、第１段で人力ラインが分 割されて形成された４個の分割帯域をさらに水平方向に所要の８個の分割帯域に 分割する。第３段３４の８個のデシメータは、２の率で各出力をデシメート（サ ブサンプル）し、第３段（全部）のデシメータから出力されるサンプルの総数を ラインのサンプルの総数と等しくする。

水平フィルタ装置２ＯＡの第３段３４の８個の出力は、中間フィールドメモリ２ ２に供給され、最初のラインのそれぞれ８分の１に対応する位置に記憶される。

この水平ろ波作用の上述の過程は、入力デジタルビデオ信号のフィールドの他の ラインすべてに対して反復される。これによって、中間フィールドメモリ２２は 、人力デジタルビデオ信号のフィールドが水平方向に（のみ）８個の分割帯域に ろ波されたものを含むことになる。中間フィールドメモリ２２に記憶されたフィ ールドの各ラインは、環フィールドが表していた映像の水平空間周波数範囲の８ 個の分割帯域のそれぞれ１個に水平空間周波数情報を含む８個の部分に分割され る。

したがって、中間フィールドメモリ２２に記憶された水平方向にろ波されたフィ ールドは、８個の縦列に分割されていると考えることができる。

再び図２において、中間フィールドメモリ２２に記憶された水平方向にろ波され たフィールドは、それから（転換シーケンサ２４の制御のちとに）垂直フィルタ 装置２６Ａに供給される。ここで、水平フィルタ装置２０Ａによって水平方向に ８個の分割帯域へとろ波されたのと同様にして、フィールド′は垂直方向に８個 の分割帯域にろ波される。水平方向と垂直方向にろ波されたフィールドは、ライ ン毎に出力フィールドメモリ２８に供給され、ここから量子化器１４へ送られる 。このメモリ２８は、６４個（８×８）の記憶領域に分割されたアレイと考えて もよい、これらの各領域に、６４の分割帯域の１つがそれぞれ記憶されている。

このように、入力デジタルビデオ信号の連続したフィールドは、帯域分割ろ波さ れ２フィールド期間遅れて量子化器１４へ送られる。

転換シーケンサ２４は、中間フィールドメモリ２２に対する続出しアドレスを作 成し、次のように垂直フィルタ装置２６Ａへの内容の読出しを制御する。上述し たように、中間フィールドメモＩＪ２２に記憶された信号は元のフィールドのラ インを含み、各ラインは８個の分割帯域に水平方向に分割されている。すなわち 、中間フィールドメモリ２２に記憶されている信号は、上述したように、８個の 縦列を有すると考えることができる。中間フィールドメモリ２２に記憶された信 号を水平方向にろ波するのに用いたのと同様の構成のハードウェア（垂直フィル タ装置２６Ａ）によって垂直方向にろ波するためには、信号を垂直フィルタ装！ ２６Ａに読出すときに、信号が８個の横行（縦列とは異なる）を有するように、 信号を９０度転換すなわち回転させなければならない。

転換シーケンサ２４は、これを達成するように中間フィールドメモリ２２のアド レスを指定する。

出力フィールドメモリ２８に記憶された水平及び垂直方向にろ波されたフィール ドは、両方向において８の率で帯域分割る渡されており、８個の横行と縦列に、 すなわち８×８の分割帯域アレイに分割されていると考えることができる。非相 関化器１２の出力フィールドメモリ２日に記憶された量子化前の、水平方向と垂 直方向に帯域分割る渡されたフィールドは、図４に示すような２次元の周波数平 面上に表現することができる（帯域分割スクランプリングに関してあとで述べる 修正を受けることを前提としている）、（２次元の）画像信号を考察するときの 常用手段のように、周波数を図４の規準化された形で表現し、記号πがナイキス ト限界サンプリング周波数の半分に相当するものとする。さしあたって、入力デ ジタルビデオ信号はモノクロ信号であっても成分（輝度）信号であり、複合信号 ではないものとする。そうすると、６４の分割帯域は、以下ｄｃ（ゼロ空間周波 数）分割帯域というただ１つの分割帯域を存する。この分割帯域は、殆ど或いは 全部のｄｃ情報画像の強度データを含んでおり、図４の左上隅の分割帯域（斜線 で示す）がこれである、エツジに間するデータを含む６３個のａｃ分割帯域は、 ｄｃ（ゼロ空間周波数）よりも高い各分割帯域における画像の２次元闇波数スペ クトルの成分である。この点に間しては、出力フィールドメモリ２８に記憶され ているる渡された信号をモニタによって観察すると、よく分かるであろう。

すなわち、原信号を極めて大きくろ波したものは左上隅の画像領域（ｄｃ分割帯 域）に現れ、高周波数成分は残りの６３個の画像領域（ａｃ分割帯域）に観察さ れるであろう。

図３を参照して説明した帯域分割フィルタ装置は（図５を参照してあとで説明す る代替装置とは異なり）、その階層的ＱＭＦ構造のために、分割帯域の順序をス クランブル（ごちゃまぜに）する、すなわち、各ＱＭＦにおいて生じる周波数反 転によって、出力フィールドメモリ２８のろ波された信号のフィールドをモニタ で観察すると、観察されるフィールドは図４に示すものとは１対１に対応しない であろう、すなわち、ｄａ分割帯域は左上隅に残るが、６３個のａｃ分割帯域の 周波数平面上の位置は、図４におけるそれらの位置と異なる（ごちゃまぜにされ た）ものとなるであろう。それらの位置は、連続するフィールドに対しては勿論 同一であり、図３に示す構造から容易に決定できる。すなわち、メモリ２８が仕 切られてできた６４の記憶領域の各々には６４の分割帯域の１つがそれぞれ記憶 されるが、ａｃ分割帯域を含む６３個の記憶領域については、図４に示すａＣ分 割帯域の相対位置が（既知の方法で）ごちゃまぜにされている。

６３個のａｃ分割帯域のスクランブルされた位置を、帯域分割る渡された信号が 量子化器１４へ送られる前にデスクランブル（整序）する（すなわち、図４に示 すパターンにする）ためには、出力シーケンサ２９Ａ（例えば量子化器１４の中 などどの位置にあってもよいが、図の例では帯域分割フィルタ装置１２Ａの中に ある。）が出力フィールドメモリ２８に接続されてそれに対する続出しアドレス を作成し、書込まれているデータを量子化器１４へ読出すようにする。この出力 シーケンサはデータが整序されるように読出しを行い、量子化器に供給される分 割帯域が図４と一致するようにする。（この点に関するシーケンサ２９Ａの動作 は、図９と１０を参照しながらあとで詳しく説明する。）図５における１２Ｂは 、図２及び３を参照しながら上述した帯域分割フィルタ装置（非相関化器）１２ Ａの他の例を示すものである。この帯域分割フィルタ装置１２Ｂは、水平フィル タ装置２０Ｂ、垂直フィルタ装置２６Ｂ１出カフイールドメモリ２８及び出力シ ーケンサ２９Ｂを有する０図２及び３の帯域分割フィルタ装置１２Ａの場合と同 様に、水平方向及び垂直方向のる波は互いに全く個別に行われる。すなわち、水 平と垂直のフィルタ装置２０Ｂと２６Ｂにおいて、１次元的ろ波作用がそれぞれ 行われる。

水平フィルタ装置２０Ｂは通常のＦＩＲ構造のものであり、一連の適当数の１サ ンプル遅延素子４０を具えている。これらの遅延素子は、（適当な重み付け（加 重）係数ＷＣの供給を受ける）乗算器４２に接続されており、これら乗算器の出 力信号は加算器４４によって加重されて、最終加算器の出力４６に水平方向に帯 域分割ろ波された出力信号が発生する。同様に、垂直フィルタ装置２６Ｂも、通 常のＦＩＲ構造で一連の適当数の１ライン遅延素子４６を具えており、これらは （適当な加重係数ＷＣの供給を受ける）乗算器４２に接続される。これら乗算器 の出力信号は加算器４４によって加重され、最終加算器の出力端４８に水平方向 と垂直方向に帯域分割ろ波された出力信号が生しる。この信号は、フィールド毎 に出力フィールドメモリ２日に記憶される。出力シーケンサ２９Ｂ（これは、例 えば量子化器１４の中などどの位置あってもよいが、図の例では帯域分割フィル タ装置１２Ｂの中に配されている。）が出力フィールドメモリ２８に接続されて これに対する読み出しアドレスを作成し、書き込まれているデータが量子化器１ ４に読み出されるようにする。

図２及び３で説明した帯域分割フィルタ装置１２Ａに用いられている中間フィー ルドメモリ２２及び転換シーケンサ２４は、図５の帯域分割フィルタ装置１２Ｂ を用いるときは不要となる０図２及び３の帯域分割フィルタ装置１２Ａの中で起 こる上述の分割帯域周波数のスクランブルは、図５の帯域分割フィルタ装置１２ Ｂの中でも起こる。よって、図５の帯域分割フィルタ装置１２Ｂの出力シーケン サ２９Ｂは、整序する動作も行なわなければならない。

量子化器１４について更に詳しく述べる前に、その動作原理を図６及び７を参照 して説明する０図６は人間の心理的視覚＆ｌｌ織の異なる空間周波数に対する反 応を経験から近似的に決定した関係を表すグラフである。その垂直軸は、人間の 心理的視覚組織の感度を表し、水平軸は空間周波数を表し、周波数値ｆｓはナイ キスト限界サンプリング周波数を表す０図６に示すように、人間の心理的視覚組 織は低い周波数のときに最も感度が高まり、ｄｃ（ゼロ空間周波数）のちょっと 上のところで種火となり、周波数が増加すると感度は急速に低下する。したがっ て、帯域分割ろ波されたビデオ信号の圧縮は、量子化器１４が、図６のグラフに 合うように選択的に人間の心理的視覚組織が特に鈍感となる情報を除くことによ って（帯域分割る波によって各分割帯域にもちこまれるエイリアシングの量をも 考慮に入れながら）容易に行うことができる。これは、帯域分割ろ波されたビデ オ信号の６４個の分割帯域をそれぞれ適当量だけ量子化することによって行われ る。具体的には、図６の（１次元の）応答曲線の円対称が２次元に及ぶものと仮 定する（この仮定は、人間の心理的視覚組織が水平と垂直の周波数よりも斜めの 周波数に対してより鈍感であるという点からみて正しい、と考えられている。） 。結果的に生ずる表面ば６４個の分割帯域領域をもって統合され、量子化器１４ で各分割帯域のそれぞれ１つを量子化するための閾（しきい）として作用する６ ４個の数（値）のアレイを形成する。後述のように、これらの数が各分割帯域に 対する量子化の度合を決定する。次に説明する例の場合のように、帯域分割フィ ルタ装置１２から入来するデータを分割するために用いるという理由によりその 数を用いて量子化を行うと、その数が大きければ大きいほど、量子化のしきい値 が大きくなり、当該分割帯域のサンプルが量子化の後にゼロ又はゼロに近い値と なる可能性が増大する。

上述の６４個の数を異なる分割帯域を量子化するのに用いる技法は１つの可能な やり方を示すにすぎない。この方法を用いる場合でも、上述の幾分理論的な方法 で導出した数を修正できる。詳しくいうと、ここで取りあげている（又はその他 の）技法によって圧縮し後に逆の技法によって拡張したビデオ信号によって表さ れる画像の品質又は画像を見る人に与える印象は、最終的には主観の問題である 。したがって、異なる分割帯域を量子化するのに用いる数の最終的な決定は、上 述の理論的な方法によっておおまかな開始点の債を選択し、次に観察者の試験（ 試行錯誤）によってこの値を細かくし、主観的にみて最良と思える値を作成する ことによって行うのが最もよいであろう。

上述の６４個の数は、量子化マトリックス（８×８の帯域分割ろ波された信号の ときは勿論８×８のマトリックスである）の形で、例えばプログラム可能なリー ドオンリメモリ（ＦＲＯＭ）における参照表に記憶することができる０図７は、 帯域分割フィルタ装置の特別の設計用に作成した８×８の量子化マトリックスの 例を示す。図７のマトリックスの数の配置は、図４の分割帯域の配置と対応して いる。すなわち、例えば、６８という数はｄａ分割帯域に適用され、８１９２と いう数は図４における右下隅の分割帯域に適用される。ｄｃ分割帯域だけは軽く 量子化される（数＝６８）、ｄｃ分割帯域と水平及び垂直に隣接する２つのａｃ 分割帯域とは、ｄｃ分割帯域よりも軽く最小限で量子化される（数＝６４）が、 ｄｃ分割帯域の量子化の量（量子化のしきい値）は、図７から明らかなようにａ ｃ分割帯域の量子化の量（量子化のしきい値）の平均値より非常に小さい。

この量子化マトリックスに関しては、次の２つの事項を念頭に置くべきである。

（ａ）数の絶対値よりも相対値の方がむしろ重要である。この点については、あ とで説明するように、量子化マトリックスの数は、量子化器１４で分割帯域の量 子化を行うのに用いる前に増減される。

（ｂ）図４との関連で説明したように、さしあたって入力デジタルビデオ信号は 複合信号でなく成分（輝度）信号である、と仮定されているので、図７に示す数 は成分（輝度）信号に適用されるものである。（複合信号を処理する場合の図７ の量子化マトリックスに対する修正は、あとで述べる）上述した動作原理の説明 にかんがみ、これから図８〜１１を参照して量子化器１４を説明する。

図８は、量子化器１４の例を示すブロック図である。量子化器１４は、出力シー ケンサ２９Ａ又は２９Ｂの制御のもとに帯域分割フィルタ装置１２Ａ又は１２Ｂ の出力フィールドメモリ２８から読み出されるデータを受けて、量子化器１４か らエントロピー符号化器１６（図１）へ量子化されたデータを出力する割り算器 ５０を具える。

図８に参照番号５２で示す上述の量子化マトリックスは、例えばＰＲＯＭ内の参 照表に記憶されており、乗算器５４の一方の入力端に接続される。スケールファ クタ発生器５６が、乗算器５４の他方の入力端に接続される。シーケンサ（アド レス発生器）５８は、量子化マトリックス５２に接続されてこれを制御し、これ がマトリックスに記憶されている６４個の数のうち適切な１個が正しい時刻に出 力されるようにする。すなわち、量子化器に供給される各サンプルは、それが位 置している分割帯域に従って量子化される。シーケンサはまた、エントロピー符 号化器１６に接続されて、量子化器１４からエントロピー符号化器に送られたデ ータがｄｃ分割帯域の量子化によるものか、あるいはａｃ分割帯域の量子化によ るものかをエントロピー符号化器に示すタイミング信号を供給する。

スケールファクタ発生器５６は、量子化マトリックス５２が出力した６４個の数 の各々に対してスケールファクタを掛は合せ、これによって量子化器１４に供給 される記憶されているフィールドのサンプルは、スケールファクタと量子化マト リックス５２から現在出力されている数との積によって割り算器５０において割 り算される。このスケールファクタは記憶されている同一のフィールドが帯域分 割フィルタ装置１２Ａ、１２Ｂから量子化器１４に供給されている期間中は一定 に保たれる。これによって、乗算器５４から割り算器５０へ印加される異なる分 割帯域サンプルの値は、量子化マトリックス５２内の数（図７に示す）の相互関 係と同一の関係をフィールド全体にわたって維持する。しかしながら、乗算器５ ４から割り算器５０に印加される絶対値は、スケールファクタの値によって決定 される。したがって、スケールファクタを変えることにより、エントロピー符号 化器１６、すなわち圧縮装置全体の出力データ（ビン日レートを変化させること ができ、よって、例えばデータレート（画像の内容に応して変化する）を一定に 保つために使用できる。

量子化器１４は、帯域分割フィルタ装置ｆ！１２Ａ又は１２Ｂの出力フィールド メモリ２８に記憶されているフィールドのデータを読み出して処理し、その処理 したものをエントロピー符号化器１６に送る。この処理には上述したように、ま たあとでより詳しく述べるように、ビデオ信号を圧縮するのに用いられる選択的 な量子化動作が含まれる。さらに、後述するようにこの処理には、エントロピー の符号化とピントレートの減縮のためにエントロピー符号化器に出力されたデー タを成るフォーマットに配列する過程が含まれている。

図８を参照して上述した量子化器１４では、入力データを（割り算器５０におい て）割り算することによって量子化を行うので、量子化マトリックス５２におけ る数（図７）は、比較的大きな量によって量子化されるべき分割帯域に対する数 が、比較的小さな量によって量子化されるべき分割帯域に対する数よりも大きく なるようでなければならない、或いは、人力データを（割り算器５０の代わりに 乗算器において）乗算をすることによって量子化してもよい。この場合、量子化 マトリックス５２内の数は、比較的大きな量によって量子化されるべき分割帯域 に対する数が、比較的小さな量によって量子化されるべき分割帯域に対する数よ りも小さくなるようなものとなるであろう、（例えば、後者の場合、量子化マト リックス５２の数は図７に示す数の逆数でもよい。）いずれの場合でも、ｄｃ分 割帯域の量子化量はａｃ分割帯域の量子化量の平均よりも非常に小さくなる。

回９は、図４の部分（左上の隅）を拡大して示したものである。

より正確には、図９は、帯域分割フィルタ装置１２Ａ又は１２Ｂのフィールドメ モリ２８から量子化器１４に供給された帯域分割ろ波されたフィールドの分布図 である。各分割帯域は、メモリ２８が仕切られてできたと考えられる８×８の領 域のアレイの各一つに（上述したように）記憶される。この点においては、記憶 されたフィールドは、入力ビデオ信号の対応するフィールドがろ波された分割帯 域の８×８のアレイから成る。

例えば、ＮＴＳＣデジタルビデオ信号のフィールドは、水平方向に９１０個のサ ンプル、垂直方向に２６２個のサンプルがある。

ただし、上述の帯域分割ろ波作用は、フィールドの能動部分についてのみ行われ 、この部分は水平方向に７６８個のサンプル、垂直方向に２４８個のサンプルを 有する。（実際は、ＮＴＳＣフィールドの能動部分には、能動ラインの数に対応 して２４３個の能動サンプルがある。８で除して整数となる能動サンプルの数を 両方向に形成するために、５本の空きのラインを付加して垂直方向の能動サンプ ルの数を２４８にする。）シたがって、帯域分割ろ波されたフィールドの中に含 まれる６４個の分割帯域領域には、（７６８／８）ｘ　（２４Ｂ／８）＝２９７ ６個のサンプルがあり、これは９６Ｘ３１サンプルのプレイである（図９）、（ 能動フィールド全体では、当然サンプル数の６４倍である）帯域分割フィルタ装 置１２Ａ又は１２Ｂの出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂは、帯域分割フィルタ装 置１２Ａ又は１２Ｂの出力フィールドメモリ２８に記憶された能動フィールドの サンプルを、次のように出力させる動作をする。

まず出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂは、ｄｃ分割帯域（図９における左上の分 割帯域領域）を形成する２９７６個のサンプル全部を、すなわち分割帯域を構成 するデータを含む、帯域分割装置１２Ａ又は１２Ｂの出力メモリ２８の６４個の 領域のなかの当該１つのサンプルを、順に量子化器１４に供給する。これは、能 動フィールド全体を作成するときに用いるラスク走査とｉ＋以した順番に、出力 メモリ２８の該当する領域をアドレス指定することによって行える。ただし、こ の場合、この領域（及びサンプルの数）はフィールド全体のときと比較して６４ の率で小さくなっている。この過程は図９の左上の分割帯域領域に矢印の線で模 式的に描いである。この結集体じた２９７６個のサンプルは、１頓に割り電器５ ０に供給される。この過程が行われている間に、シーケンサ５８（個別のブロッ クで示されているが、帯域分割フィルタ装置１２Ａ又は１２Ｂの出力シーケンサ ２９Ａ又は２９Ｂと合体してもよい。）は、量子化マトリックス５２にｄｃ分割 帯域に対する数６８を乗算８５４に対して出方させる。よって、ｄｃ分割帯域の ２９７６個すべてのサンプルが、割り算器５ｏ内でｄｃ分割帯域に対する数（６ ８）と（スケールファクタ発生器５６がらの）スケールファクタとの積によって 割り算され、量子化され（同一の量だけ）、２９７６個のサンプル列としてエン トロピー符号化器１６に供給される。また、上述の過程が進行している間に、シ ーケンサ５日は、受信中の量子化されたサンプルがｄｃ分割帯域のものであるこ とを示すタイミング信号をエントロピー符号化器１６に供給する。

ｄｃ分割帯域のサンプルが今述べたように量子化器１４によって処理されると、 シーケンサ５８は、受信しようとしている量子化されたサンプルがａＣ分割帯域 のものであることを示すタイミング信号をエントロピー符号化器１６に供給する 。このように、タイミング信号は１フイールドに１回変化する。すなわち、この タイミング信号の周波数は、フィールド周波数に等しい、出力シーケンサ２９Ａ 又は２９Ｂは、それがら量子化器１４にａｃ分割帯域データを書き込ませ、シー ケンサ５日は、選択された対応する番号をこれから説明する方法によって量子化 マトリックス５２から出力させる。

ａｃ分割帯域データは、ｄｃ分割帯域データとは異なる方法で量子化器１４によ って処理される。出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂの制御のもとに、１つの動作 が２９７６回行われる。これらの各動作において、６３個の分割帯域に２９７６ 個の空間位置ｃ’ｉｉｘ位置）のそれぞれ１個を存するそれぞれ６３個のサンプ ルが、割り算器に送られ、それらのそれぞれの係数と掛は合される。

この動作は、図９を参照することによって一層たやすく理解されよう。

上述の２９７６回の動作の１回目に、第１段階として記憶されているサンプルの うち最初にアクセスされるものは、図９の番号１を付しであるａｃｃ割帯域のう ち左上のもの（点で示す。）である。このサンプルは、分割帯域に対応した量子 化マトリックス５２の中の数、すなわち図７で示すところの数６４とスケールフ ァクタの積によって割り算される０次に第２段階として、図９の番号２で示した ａｃｃ割帯域の左上のサンプル（これも点によって示す、）について同一の過程 を繰り返す。この場合、量子化マトリックス５２によって出力される数は６４で ある。第３段階として、図９の番号３で示したａＣ分割帯域についてこの過程が 繰り返される。この場合、量子化マトリックス５２から出力される数は８４であ る。この過程は、６３回すなわち６３個のａＣ分割帯域すべてに対して繰り返さ れる。アクセスされる分割帯域の順序は、図１０に（い（つかのａＣ分割帯域の みについては図９）ａｃｃ割帯域が指定された順序１〜６３の順序に従う０図１ ０から、ａｃｃ割帯域を処理又は走査する順序はジグザグ状であること（左上の サンプルについては図９に矢印付きの１点鎖線によって部分的に示す。）すなわ ち斜め宵闇と逆方向に分割帯域を走査することが分かるであろう。（よって、ジ グザグコースの直線区間は、増加する空間周波数のａｃｃ度情報のグループ（ジ グザグの直線区間）間における順番の６３個のａｃ分分割帯ダグループ列連続し たものより成る。）上述のジグザグ走査技法は、かなり修正されているものの、 上述のＪＰＥＧ（合同写真専門家グループ）方式の一部として提案されているジ グザグ走査技法に基いてイル、この方式は、（帯域分割る波とは異なり）８×８ のサンプルブロックに間するＤＣＴ符号化の使用を必要とし、この各ブロックに 、本明細書の冒頭で述べたように、８Ｘ８ＤＣＴ変換が適用される。

上述の２９７６回（６３段階）動作の残りの動作は、２９７６個のサンプル位置 のそれぞれ１つの異なる位置が用いられることを除けば、最初の動作と同じよう にして行われる。すなわち、２回目の動作で処理されるサンプルは、図９の１回 目の動作で処理された点で示したもののすぐ右側にあるＸ印によって示した空間 位置を持つものとなる。

上述の説明から、ａｃｃ割帯域（のみ）に関して量子化器１４に入力され或いは これより出力されるデータは、図１１に示すようなフォーマットになることが理 解されよう、すなわち、図１１に水平の帯によって示す量子化された６３個のサ ンプルの２９７６個の連続体（以下「スキャン」という、）は、エントロピー符 号化器１６に送られる。それぞれのスキャンは２９７６個の分割帯域画素位置の うちの各１価と対応し、それぞれのスキャンは上述のように６３個のａｃｃ割帯 域を走査するジグザグ技法を用いたものである。単位フィールド当たり（ｄｃｃ 割帯域とａｃｃ割帯域とを含め）エントロピー符号化器１６に送られるサンプル の数は、量子化器に書き込まれた、帯域分割ろ波され記憶されたフィールド中の サンプルの数と同一である。しかしながら、上述の説明から明らかなように、エ ントロピー符号化器に送られたデータは、もはやビデオフィールドとは少しも（ 以ていない。

出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂの制御のもとにフィールドメモリ２８から量子 化器１４にｄｃデータ及びａｃデータが書き込まれている間に、シーケンサ５８ は、量子化器に供給される各サンプルが適切に量子化されるように量子化マトリ ックス５２を制御する。具体的にいえば、該マトリックス５２は、まずｄｃｃ割 帯域に対する数（６８）を２９７６個のサンプルに対応する期間連続的に出力す る。次に該マトリックスは、フィールドメモリ２８から量子化器１４にサンプル を書き込む方法に対応する６３段階のサンプル毎のジグザグ技法によって、ａＣ 分割帯域に対する６３個の数を出力する。

量子化δ１４で行われる量子化作用によりビデオフィールドの情報を縮小する、 すなわち量子化によって圧縮を行う目的は、割り算器５０によって分割動作を行 うことによって達成される。これにより、特に高い周波数の分割帯域及びａｃｃ 間周波数情報を殆ど含まない画像位置に対して割り算器５ｏにより出力されるサ ンプルは、全部又は殆ど全部が価ゼロのビットより成るゼロ又は極めて低い値を もつものとなる。しかしながら、少なくとも今まで述べている装置においては、 ビット（データ）レートの減少は量子化器１４では行われていない。すなわち、 割り算器５ｏがら出力される各サンプルのビット長は、これに入力されるサンプ ルのビット長と同一である。しかし、量子化器１４から出力されるデータの中に 値がゼロの長く継続するサンプルが存在すること、及びこれに入力されるデータ に割当てられるレベルの数が減少することにより、後述のようにエントロピー符 号化器において必然的にビットレートの減少が行われることになる。

図１２に、ビデオ信号圧縮装置のエントロピー符号化器１６の具体例を示す。図 １２に示すエントロピー符号化器１６は、上述のＪＰＥＧ方式のいわゆる「ベー スライン」バージョンに従うものであり、このバージョンは該方式に従うための 最少限度の要件を述べているだけであるので、多くの点において公知の形式及び 公知の技術に立脚しており、詳しくは説明しない。

図１２に示すエントロピー符号化器１６は、量子化器１４のシーケンサ５８（図 ８）によってエントロピー符号化器１６に供給される上述のタイミング信号によ って制御されるスイッチ６ｏを具えている。このタイミング信号が、量子化器１ ４から発生したデータがａｃｃ割帯域に対応するものであることを示すと、すな わち、データが図１１に表される２９７６個の連続したスキャン（それぞれ６３ 個のサンプルから成る）のうちの１個であると、スイッチロ０は、データを継続 長検出器・データモデラ（以下「検出器・モデラ」と略す、）６２に送られるよ うにする。一方、このタイミング信号が、量子化器１４がら発生したデータがｄ ｃｃ割帯域と対応するものであることを示すと、すなわち、データが図１１に示 す２９７６個の連続スキャンに先行するｄａ分割帯域の２９７６個のサンプルの 連なりであると、このスイッチ６゜は、データを差分パルス符号変調器（ＤＰＣ Ｍ）６４に送るようにする。このように、スイッチ６０は１フイールドに１回切 り替えられる。

検出器・モデラ６２は、可変長符号（ＶＬＣ）参照表を含むＰＲＯＭ６６と固定 長符号（ＦＬＣ）参照表を含むＰＲＯＭ６８とに接続される。検出器・モデラ６ ２の出力はマルチプレクサ７０を介して装置の出力端１８に接続される。

ＤＰＣＭの出力端は、データモデラ（ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌｌｅｒ　）　７２に 接続されており、その出力端はマルチプレクサ７０を経て装置の出力端１８に接 続される。検出器・モデラ６２と同様に、このデータモデラ７２も、ＶＬＣ参照 表を含むＰＲＯＭ７４及びＦＬＣ参照表を含むＰＲＯＭ７６に接続される。参照 番号６６及び７４で示すＶＬＣ−ＰＲＯＭは、実際は同一のＦＲＯＭでもよい。

図１２では、これらを分かり易くするために個別に示しである。同様に、参照番 号６８及び７６で示すＦＬＣ−ＰＲＯＭも同一のＰＲＯＭでよい、さらに、デー タモデラ７２は、（図示のように）個別のものとしてではなく、検出器・モデラ ６２の一部としてもよい。

次に、図１２に示すエントロピー符号化器１６の動作を説明する。まず、量子化 器１４から供給されたデータがａｃ分割帯域に対応するものであり、このためス イッチ６０によって検出器・モデラ６２に送られる場合について考える。

この検出器・モデラ６２は、量子化器１４から送られてくる２９７６個の６３サ ンプルのスキャン（図１１）の各々を調べ、非ゼロ値サンプルに先行又は後続す る一連のゼロ値サンプル（列）を捜す、検出器・モデラ６２は、連続するゼロ値 サンプルの各列を次に示すような形のワードの対に変換することによって、供給 されるデータをモデル化する。

［継続長、サイズコ　［振幅コ ワード対の最初のワードの２つの構成要素すなわち「成分」（継続長及びサイズ ）は、それぞれ長さが４ビツトである。第１成分（継続長）のビットパターンは 、列の中のゼロ値サンプルの数を２進法の形で表しており、前の非ゼロ値に続（ ゼロ値サンプルの数を計数するカウンタ（図示せず）によって発生される。

（０から１５までの継続長が認められ、継続長の連続はコード［Ｆ、０］によっ て表される。）第２成分（サイズ）のピントパターンは、ゼロ値サンプルが連続 したあとに続く非ゼロ（値）サンプルの振幅を示すのに用いるビット数を表して おり、これはＦＬＣ−ＰＲＯＭ６８に含まれる図１３の表から参照される。回１ ３の左部分は実際の値（１０進法）の範囲を表し、右側部分は異なる範囲のサイ ズの値を表す。ワード対の２番目のワード「振幅」は、サイズの値によって決定 される成る数のビットで非ゼロ値サンプルの振幅を表す、正の非ゼロ値に対して は、「振幅」はサイズによって指定されるビット数のみを有するように非ゼロ（ ｆ（２進形）を切り捨てたものである。負の非ゼロ値に対しては、その非ゼロ値 が１ずつデクレメントされ、同じ切り捨て処理が行われる。例をあげこのワード 対の性質を説明するため、検出器・モデラ６２が、＋７の値（振幅）を有するサ ンプルが後続する４個の連続ゼロ値サンプルを検出したと仮定する。この場合、 ワード対は次のようになる。

［４，３３［１１１］ 「継続長」に対する数４（もっと正確には２進法で０１００）は、ゼロ値サンプ ル継続長が４であることを示す。「サイズＪに対する数３（より正確には２進法 で００１１）は、（図１３から分かるように）数＋７、すなわち［（振幅）がゼ ロでないサンプルの振幅（１０進形）を表すために３ビツトが用いられることを 示す、数１１１は、２進形で表され３ビツトに切りつめられた非ゼロ値サンプル の実際の振幅（＋７）である。

上述の動作は各スキャンの全体に対して行われ、一連のワード対が各スキャンに 対して発生される。各スキャンに対して発生されるワード対の数（すなわち、ワ ード対の連続長）は、画像の内容で決まる。一般的には、ゼロ値サンプルの数と 長さが大きくなると、ワード対の数は小さくなる。

これまで説明した検出器・モデラ６２の動作は、検出器・モデラにおいて行われ るデータ（ビット）レートの減少の２段階の最初の方のみを表す、この第１段階 は、量子化器１４で行われる上述の情報の減少から生じるビットレートの減少を 表しており、これによって、（画像内容の劣化が知覚されることなく）量子化器 から多数のゼロ値サンプル（特に、その継続）が、特にａＣ分割帯域に対応する データの中に発生する。

検出器・モデラ６２において行われるデータレート減少の第２段階は、次のよう にして達成される。上述の各ワード対の始めの部分は、検出器・モデラ６２から の出力データの中においてＶＬＣ−ＰＲＯＭ６６で参照された対応コードで置き 換えられる。このＶＬＣ−ＰＲＯＭ６６は、最初のワードの考えられる各便に対 するこのようなそれぞれのコードを記憶する。これらのコードは長さが異なって おり、これらの長さは、各コードの長さが対応するワード値が発生する確率（発 生頻度）に少なくとも近似的に反比例するように選択される。このようにして、 全く損失のない圧縮によるデータ（ピント）レートの一層の減少が達成される。

次に、図１２に示すエントロピー符号化器１６の動作を、量子化器１４から送ら れてくるデータがｄｃ分割帯域と対応しスイッチ６０によってＤＰＣＭ６４に送 られる場合について説明する。

このｄ、　ｃ分割帯域は、（ａｃ分割帯域とは異なり）ＤＰＣＭの処理を受ける 。ｄｃ分割帯域は、原画像（フィールド）の強度情報を含むため、原画像と類似 した統計的性質を有する。他方、ａｃ分割帯域は、ゼロ値データによって分離さ れた、まばらな画像の縁（エツジ）の情報を含んでおり、そのためｄｃ分割帯域 とは全く異なった統計的性質をもっている。したがって、ａｃ分割帯域とｄｃ分 割帯域のデータをそれぞれ異なる方法で個別にエントロピー符号化し、総合デー タレートを小さくすることが望ましいと考えられる。

具体的にいえば、ｄｃ分割帯域のデータは固存のエントロピー符号化に先だって まずＤＰＣＭ６４で処理される。このＤＰＣＭ６４は、エラーデータが量子化さ れない先行サンプル予測手段を用いている。これは、ｄｃ分割帯域のデータがデ ータ全体のわずかな部分しか表していないため、極めて複雑なりＰＣＭ処理を正 当化することが困難であるからである。ＤＰＣＭ６４は、ｄｃ分割帯域のサンプ ルを非相関化しくその確率分布を調整し）、モチラフ２内で高度の圧縮が行われ るようにする。

次に、データレートの減少をもたらす固有のエントロピー符号化がデータモデラ ７２の中で行われる。このモデラ７２は、継続するゼロ値サンプルを検出しない 点を除き、検出器・モデラ６２と同様な動作をする。このような継続は、ｄｃ分 割帯域では非常に起こりに（い。

モデラ７２は、入力されるデータを次の形の一連のワード対に変換することによ って入力データをモデル化する。

［サイズ］　〔振幅］ ａＣ分割帯域データの場合は、「サイズ」は、図１３のＦＬＣ表（ＦＬＣ，ＰＲ ＯＭ７６の中にある）から参照され、「振幅」を表すのに用いられるビア）数を 示す、「振幅」を表すのに用いるビットは、ａＣ分割帯域データの場合と同様の 方法（切り捨て）によって決める。「サイズ」というワードは、モデラ７２がら 送られてくるデータの中においてｖｔ、ｃ　−ＰＲＯＭ７４で参照されるそれに 対するコードで置き換えられて符号化される。ＶＬＣ・ＰＲＯＭ７４は、該ワー ドの考えられる各便に対してそれぞれのコート′を記憶している。これらのコー ドは長さが異なっており、これらの長さは、対応するワード値の発生確率に少な くとも近似的に反比例するように選択されている。このようにして、全く損失の ない圧縮によるデータ（ビット）レートの一層の減少が達成される。

図１４は、図４と対応する説明図であり、２次元の周波数平面において、色副搬 送波ｆｓｃ（ｆｓｃは３．５８ＭＨｚにほぼ等しい）の４倍に等しい周波数でサ ンプリングされたデジタルＮＴＳＣ複合ビデオ信号のフィールドが、上述のビデ オ信号圧縮装置において帯域分割ろ波されたとき、何が起こるかを示す、これは 、本発明者が発見したものである。ｄｃ及びａｃｌｉ度信号は、１っの成分（輝 度）信号について、６４個の分割帯域の間に上述とほぼ同様に分布している。し かし、驚くべきことに、色データ、すなわち少なくとも必要とされる色データが 主として（はぼ）２個の分割帯域のみ（図１４で斜線を付けた部分）に、すなわ ち図１４の中央底部の２個の隣接する分割帯域（以下ｒｄｃ色分割帯域」と呼ぶ 、）に限られることを発見した。この現象について、事後説明が試みられた。

図１４におけるｄｃ色情報の水平位置については、４　ｆ　ｓ　ｃ。

に等しいサンプリング周波数の使用により、図１４の水平軸に沿って１ｔ／２の 位置を中心とすべきであるので、これが適切であると考えられる。よって、４　 ｆ　ｓ　ｃ、以外のサンプリング周波数を用いるとすれば、ｄｃ色情報は図１４ に示す位置から水平にずれるであろう。この場合、ｄｃ色分割帯域として処理す べき分割帯域の水平位置は、上述とは異なるものとなる。

図１４におけるｄｃ色情報の垂直位置については、次のように説明できる０図１ ５は、アナログＮＴＳＣ複合カラービデオ信号のフィールドの２次元的周波数の 内容を示す、その水平軸はＭＨ２を単位とし、垂直軸は画像高さ当たりのサイク ル（ｃｐｈ）を単位としている。よ（知られているように、アナログＮＴＳＣは 、周波数が３．５８ＭＨｚの色副搬送波のまわりに変調された５゜５ＭＨｚの輝 度帯域幅と１．３ＭＨｚの色帯域幅とを有するのが特徴である。また公知のよう に、ライン当たりの副搬送波のサイクル数は２２７．５であり、この結果副搬送 波の位相は各ライン毎に１８０度ずれる。これは色信号が垂直に変調されるため で、これによって図１５に示すように色信号はスペクトル中央の１３１．２５ｃ ｐｈの位置に来る。これで、図１４の色情報の垂直位置が説明されるようである 。つまり、変調の過程で上下に側波帯域が発生する。垂直の搬送波周波数はナイ キスト限界周波数であるので、上側波帯域はナイキスト限界の他の側となり、図 １４の周波数平面の部分を形成しなくなる。よって、ＮＴＳＣに関しては、４０ 色データは図１４の底部に現れることになる。

ｄａ色信号の水平方向の広がりについては、色（クロミナンス）情報が輝度情報 上に変調される前に受けるかなり粗いろ波が、なぜ色信号の水平方向の広がりが 図１４のように限られるのか、すなわちこの場合に使用されている６４分割帯域 のうち水平方向に隣りあう２個の中に大部分が収まるのが、言い替えると水平方 向の広がりが約π／４に等しいのかを説明するようである。（実際は、あとで説 明するように４０色データは図１４で斜線を付けた部分と水平方向に隣りあう底 の列の２個の分割帯域に幾らがこぼれる。） 図１４の必要な色情報の垂直方向の広がりは次の理由によって分割帯域のほぼ１ つの高さに、すなわち約π／８に限られることがわかる。ｄｃ色情報の全部又は 大部分が図１４の底部の斜線を付けた２個の分割帯域に制限される、と考えられ る。同様に、８０色情報は図１４の底部の斜線を付けた２個の分割帯域の上方帯 域の少な（とも幾つかに現れることが考えられる。しかしながら、人間の心理的 視覚組織は高い周波数（ａｃ）の色情報に対して感度が低く、ａｃ輝度情報とａ ｃ色情報の両方によって占められている分割帯域を、あたかもａＣ分割帯域のみ によって占められているかの如く処理しても、主観的に受入れ可能な結果を生じ ると考えらる。

しかし、説明はどうであれ、必要な色情報が（両方間に）制限される（集中する ）ことは極めて好都合であることが分がった。

なぜなら、後述のように、それは、極めてわずがな変更をするだけで、上述の装 置がＮＴＳＣ？３！合カラービデオカラ−ビデオ信号できるという効果をもたら すからである。すなわち、信号を成分の形に変換し、３成分を別々に扱うためハ ードウェアを３倍にする必要がなく、出費を大きく節約できる。

ＮＴＳＣカラー複合信号を扱えるように上述の装置に加えなければならない変更 は、４０色データを含む分割帯域、すなわち図１４の斜線を付けた２個のｄｃ色 分割帯域の量子化量を決める量子化マトリックス５２における数を変更すること だけである。具体的には、比較的重要でない高周波数ａｃ輝度分割帯域として大 きく量子化する代わりに、上記２個の分割帯域はｄｃ色情報を保存するために比 較的軽く量子化する。実際の量子化量は、ｄｃ輝度分割帯域に適用するのとほぼ 同一程度に減らすのが望ましい。

図７に示すように、量子化マトリックスの底部中央の２つの数を成分（輝度）信 号に対する１８５６及び２４９１の値からＮＴＳＣ複合信号に対する６日（又は これに近い値）に変更することによって、所要の効果を得ることができる。

原則としては、装置がデジタルＮＴＳＣ複合カラービデオ信号を扱えるようにす るのに、上述のように量子化マトリックス５２における２個の数を変更すること 以外の、変更は必要でない。特に、（今軽く量子化された）ｄｃ色分割帯域は、 ａｃ輝度分割帯域と共に、またこれと同様に、量子化器１４及びエントロピー符 号化器１６において処理することができる。

装置がデジタルＮＴ　Ｓ　Ｃ？ｊ！合カラービデオ信号を扱えるようにするには 、原則として上述の量子化の変更のみでよいのであるが、次のような変更を加え てもよい。成分（輝度）信号に対してｄｃ輝度分割帯域以外の６３個の分割帯域 を量子化してエントロピー符号化するためのジグザグの順序は、上述のように図 １０に示すとおりである。デジタルＮＴＳＣカラー複合信号の場合、ｄｃ色分割 帯域は数４９と５７の位置となっている。このため、ｄｃ色分割帯域が順序上隣 接する分割帯域よりもはるかに非ゼロ値サンプルを含みやすいという点において 、圧縮の効率が低下するがもじれない。すなわち、ゼロ値サンプル値の継続を中 断するがもじれない。（これは、ＮＴＳＣよりもＰＡＬの場合の方が起こりゃす い。なぜなら、後述のように、ＰＡＬの場合は図１４の周波数平面の中央に４個 のｄａ色分割帯域が位置しているからである。）したがって、出力シーケンサ２ ９Ａ（又は２９Ｂ）のジグザグ順序を、ｄｃ色分割帯域が（なんらかの指定した 順序で）ＩＩＩ序における最初の位置を占め、残りの分割帯域が前と同し順序の 残りの位置を占めるように、さらに変更することが望ましい。すなわち、ＮＴＳ Ｃ信号の場合で、図１０に示した分割帯域に対する同じ番号付は体系を用いる場 合、順序は分割帯域４９（又は５７）、分割帯域５７（又は４９）、分割帯域１ 〜４日、分割帯域５０〜５６、分割帯域５８〜６３の順になる。（ＰＡＬ信号の 場合の順序の変更は、図１７を参照する下記の説明から分かるように、分割帯域 ２４．３１．３２．３９（どの順序でもよい）、分割帯域１〜２３、分割帯域２ ５〜３０、分割帯域３３〜３８、分割帯域４０〜６３となる。）量子化器１４内 のシーケンサ５日（出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂから分離している場合）は 、各分割帯域が適切に量子化されるように出力シーケンサ２９Ａ又は２９Ｂを変 更する方法と対応させて変更する。すなわち、ｄｃ輝度分割帯域以外の分割帯域 を図１０に示すように１〜６３まで番号付けしたのと同一のジグザグ順序で図７ に示すようにｄｃ輝度分割帯域以外の分割帯域に対して６３個の数を出力する代 わりに、シーケンサ５８は、帯域分割ろ波されたサンプルを量子化するジグザグ 順序を（ちょうど今説明したように）変更したのと同じように変更した順序でシ ーケンサ５８がこれらの数を出力するように変更する。

図１６に示すように、４ｆｓｃでサンプリングされたデジタルＮＴＳＣ複合カラ ービデオ信号のフレーム（フィールドではなく）に対する２次元周波数千面を調 べることにより、色情報のスペクトル集中現象について考察をした０周波数平面 の中央に位置する複合データは、負の周波数の変調による明瞭な４個の領域から 成っている。これらの４個の領域は、周波数の反転と位相のシフトを除けば同一 である。理想的には、後述のように、色データは少数の分割帯域に限られるべき である０図１６は、６４個（８Ｘ８）の分割帯域の使用がこの点でよい選択であ ることを示している。

理想的には、分割帯域の水平方向の広がり又は幅は、効率的な圧縮のために基本 帯域の色帯域幅と等しくあるべきである。その理由は、この場合、色情報は問題 の分割帯域の中に正確に収まり、すなわち、これがそれら分割帯域全体を占有し て隣接する分割帯域の一部を占存することがなく、したがって、ｄｃ色情報はす べて軽く量子化され隣接のａｃｔｌＫ情報は殆ど軽く量子化されない点にある。

換言すると、分割帯域の幅がそれより小さいと、それだけ多くの数の分割帯域の 中に色データが入ることになり（これは、色分割帯域の数をできるだけ少なくす るという上述の要求と矛盾する。）、また幅がそれより大きいと、隣接する輝度 データが良好に量子化されなくなる。

図１６から、実際は色データが少しはみでてａｃ！ｉ：層分割帯域として処理さ れる隣接分割帯域に及んでいることが分かる。このため、色の重複部分は、これ らの隣接する分割帯域に対して設定した量子化しきい値に従って（強く）量子化 されることになる。

実際には、それにも拘らず結果は王観的に受入れ可能であると思われている。こ の重複は水平方向に発生している。これは、図１６から分かるように、各分割帯 域の水平方向の広がりは０．９ＭＨｚにほぼ等しいのに対し、色データは１．３ ＭＨｚの帯域幅（２側波帯）であり、これが若干大きいからである。当然のこと ながら、もし重複部分がそれほど大きくなく、かなりの量の低面波数色情報が、 量子化過程でａｃ輝度分割帯域として処理される隣接分割！域にこぼれない場合 は、この重複は一般に問題にならない。これは、上述したように人間の心理的視 覚組織は周波数の高い色情報に対して余り敏感でないからである。しかし、一方 又は両方の方向に分割帯域の大きさを若干増す、すなわち、分割帯域の総数を若 干減らすことによって、理論的にはこの重複を回避できるであろう、すなわち、 図１６を調べることにより、７×７又は６×６のアレイを用いると重複を減らし うることが分かる。

このようなプレイは理論上実現可能であるが、図２及び３を参照して説明した「 樹木状」もしくは「階層状ＪＱＭＦ構造の場合は、実現することができない、な ぜなら、これは各方向に２の整数乗。

の数の分割帯域しか形成できないからである。したがって、樹木状構造を用いよ うとするときは、上述の重複は４×４７レイに落とす場合に限って回避可能であ る。４×４７レイは、使用可能で、受入れ可能な結果を生むが、色分割帯域とし て用いられるべき分割帯域（これは図１４の場合と同様に、４×４７レイの中で 底部中央の２個となるであろう、）の広がりが、ｄｃ色データの広がりよりも実 質的に大きくなる。また分割帯域の数が著しく減少することにより、圧縮の効率 が減少する。その理由は、次のとおりである。

量子化過程で達成できる圧縮量は、成る程度までは分割帯域の数が減少するに従 って減少する。これはａｃ輝度分割帯域の数とｄｃ（輝度及び色）分割帯域の数 の比が分割帯域の総数と共に増加し、ａｃ分割帯域が平均でｄｃ分割帯域よりも 強く量子化されるからである。したがって、例えば上述のように、６４個の分割 帯域があってその１個がｄｃ輝度分割帯域であり、２個（ＮＴＳＣの場合）又は ４個（ＰＡＬの場合、下記参照）がｄｃ色分割帯域である場合は、６１個（ＮＴ ＳＣの場合）又は５９個（ＰＡＬの場合）がａｃ輝度分割帯域である。すなわち フィールドの６１／６４又は５９／６４が平均して強く量子化され、このため分 割帯域の数が６４より小さい場合よりも高度の圧縮が達成される。

（よって、例えば１６個（４Ｘ４）の分割帯域を用いるとすると、フィールドの ｉ　３／１６　（ＮＴＳＣの場合）だけがａｃ輝変分割帯域となる。）したがっ て、実際上できるだけ多数の分割帯域を用いることが一般的に望ましい、しかし 、分割帯域の数が余りに多数であると、ハードウェアで実現することが非現実的 となる。

そして、分割帯域の数が大きく増加すると（８Ｘ８７レイ以上）、実質的な利益 は何もない（或いは、少なくとも利益が著しく増加することはない）。なぜなら （ＮＴＳＣの場合）２個以上の分割帯域又は（ＰＡＬの場合）４個以上の分割帯 域を（色情報がこぼれて広がるために）ｄｃ色分割帯域として処理しなければな らないからである。現在のところ、８Ｘ８アレイ（又は同様な大きさの非正方形 アレイ）が、上述のように４×４７レイも使用可能であるとしても、上述の制約 に対して妥当であると考えられている。

また、水平方向と垂直方向にそれぞれ４と８及び８と４の広がりをもつアレイも 使用可能であり、後者のほうが有利であると考えられる。いずれにしても、ａｃ ＷＬ度分割帯域の数がｄｃ輝度及び色分割帯域の数を越えることが非常に望まし い。

限られたこぼれを無視したり、或いはこぼれを減らすかなくすために分割帯域の 大きさを増したりする代わりに、ａｃＩＥ度分割帯域のみであると考えたときに 行う量子化と、ｄｃ色分割帯域として処理される分割帯域を量子化するときの量 子化の中間の程度で、ａｃ色分割帯域として（量子化過程で）処理されるものと 隣接する帯域を量子化すると、幾つかの色情報がその隣接帯域の中に現れるとい うことを考慮に入れることも可能である。隣接する分割帯域の実際の量子化の程 度は、実験によって決めるのがよいであろう。

上述のように、色副搬送波の周波数の４倍に等しいサンプリング周波数を用いる のが望ましい、それば、ｄｃ色分割帯域を水平方向のπ／２あたりの中央に位置 させる、すなわち、図１４に示す水平位置にお（からである。ただし、その他の サンプリング周波数も使用可能である。

図１４から１７を参照しての上述の説明は、ＮＴＳＣ複合カラービデオ信号を中 心としたものであった。しかしながら、これまで概略を述べた技術は、その他の 放送方式の複合カラービデオ信号にも適用可能であることに留意されたい。次に 、この技術をＰＡＬの複合カラービデオ信号に適用した場合について説明する。

図１７は図４に対応するものであるが、それぞれその色副搬送波の周波数の４倍 でサンプリングされたＮＴＳＣ複合カラービデオ信号の帯域分割ろ波されたフィ ールドと、ＰＡＬ複合カラービデオ信号の帯域分割る渡されたフィールドの両方 を２次元の周波数平面上に示している。ＰＡＬの場合色情報は（８Ｘ８分割帯域 アレイの場合では）中央にかたまった４個の分割帯域（斜線を付けた）を占め、 ＮＴＳＣの場合は、２個の分割帯域すなわち図１０に２４．３１．３２．３９で 示したものが中央の底部に位置している。

上述の装置をＰＡＬカラー複合信号を扱うことができるようにするためには、Ｐ ＡＬの場合の色データ、すなわち図１７の中央部に斜線を付けて示した４個のｄ ｃ色分割帯域を含む分割帯域の量子化量を決める量子化マトリックス５２におけ る数を変更するだけでよい。具体的にいえば、比較的重要でない高周波数ａｃ輝 度分割帯域のように強く量子化する代わりに、上記４個の分割帯域を比較的軽く 量子化しｃｌｃ色情報を保存するようにすべきである、ＮＴＳＣの場合のように 、ＰＡＬの場合も、ｄｃ輝度分割帯域に通用されるのとほぼ同じ程度に量子化量 を減らすことが望ましい０図７に示す量子化マトリックスの中央にかたまった成 分（輝度）信号に対する４個の数の２６０．３９６．３９６．５８１を、ＰＡＬ 複合信号に対する数６８に変更することで、所要の効果が得られる９図７に、こ れと図解的に示しである。

さらにＰＡＬの場合、ｄｃ輝度分割帯域以外の６３個の分割帯域のジグザグ処理 順序を（既に上述したように）４個のｄｃ色分割帯域が最初に来るように変更し て、装置をさらに変更することが望ましい。

ＰＡＬの場合、色データは６４個の分割帯域のうち４個を占めるのに対し、ＮＴ ＳＣの場合、色データは６４個の分割帯域のうちわずか２個を占めるのみである ため、ＰＡＬの場合は（ＮＴＳＣと比較して）圧縮の可能性がやや低いことにな る。具体的には、上に示したように、ＮＴＳＣの場合１フイールドの６１／６４ に対してＰＡＬの場合ｌフィールドの５９／６４のみが平均して比較的強く量子 化しうるａｃ［度分割帯域によって占められる。

上述の装置はフィールドを単位として動作しており、これが一般的には便利であ るが、代わりにフレームを単位として動作することもできる。この場合、この分 割帯域は垂直方向に２倍の数のサンプルを有し、種々のフィールドメモリはフレ ームメモリに置き換えられることになる。

さらに、上述の装置は、フィールド内勤作のみを基本としており、このため帯域 分割ろ波作用は２次元的に、すなわち水平方向と垂直方向に行われているが、フ ィールド間又はフレーム間に動作を拡張させることも原理上可能であり、この場 合、帯域分割ろ波作用は３次元的に、すなわち空間的水平及び垂直方向と時間的 次元又は方向に行われる。

また、上述の装置は、帯域分割フィルタ装置１２Ａ又は１２Ｂの出力メモリ２８ 内の分割帯域データを、図９〜１１について上述したのと異なるように走査して もよい、すなわち、ｄｃ分割帯域を最初に走査し、それから図１０に示す順序で 、複合カラー信号の場合は、ｄｃ色分割帯域が最初に来るような修正順序で、６ ３個のａｃ分割帯域をジグザグ走査するのを、例えば、ａｃ分割帯域を一連のジ グザグ対角線にでなく、一連の直線上に走査するように変更することもできる。

或いは、ｄｃ分割帯域を最初に走査し、次いで６３個のａｃ分割帯域をジグザグ 走査する代わりに、１９９１年１月１１日に出願した英国特許出願第９１００５ ９３．４号に対応し本願と同日に出願した国際特許出願（番号未定）に記載のよ うに、６４個の分割帯域すべてをジグザグ（又は他の）！Ｉｌ［序で走査するこ とも可能である。

また、上述の装置において、図１２のエントロピー符号化器１６のＤＰＣＭ６４ 、データモデラ７２、ＶＣＬ　−ＰＲＯＭ７４及びＦＬＣ−ＰＲＯＭ７６を除去 し、前にＤＰＣＭ６４に接続していたスイッチ６０を直接マルチプレクサ７０に 接続するようにしてもよい、この場合、ａｃ分割帯域から導出される量子化され たデータはすべてエントロピー符号化されるが、ｄｃ分割帯域から導出されるデ ータはエンＩ・ロビー符号化されない（これは、場合によって不利かも知れない 、）。勿論、ｄｃ分割帯域は多くの分割帯域の１つにすぎず、多量の量子化デー タがエントロピー符号化されるので、総合的な信号圧縮は行われるが、圧縮度は 若干減少する。

図１８は、本発明ビデオ信号記憶装置の実施例を示すブロック図である０図１８ の装置は、上述のようなビデオ信号圧縮装置又は手段、すなわち、図２及び３に より上述した帯域分割フィルタ装置１２Ａ又は図５により上述した帯域分割フィ ルタ装置１２Ｂと、図８により上述した量子化器１４と、図１２により上述した エントロピー符号化器１６とを有する。該ビデオ信号圧縮装置（手段）は、図示 のように、エントロピー符号化器１６の出力に接続されるフィールドバンファ９ ０を含んでもよい。該フィールドハフフアは、量子化器１４とエントロピー符号 化器１６の間に接続してもよい、フィールドバンファ９０の内容（充満状態）を 示す信号を線９２により量子化器１４のスケールファクタ発生器５６（図８）に フィードバンクし、スケールファクタを、圧縮後のフィールド当たりのデータ量 が所定値を超過しないように、また一方では、所定値より大幅に下がらないよう に制御することができる。こうして、各圧縮フィールドを記憶媒体の所定部分に 記録することができる。

ビデオ信号圧縮装置（手段）に記憶手段９４を接続し、圧縮されたビデオ信号の 連続するフィールド又はフレームを順次記憶させる。記憶手段９４は、どんな形 式のものでもよい０例えば、多くのフィールド又はフレームを記憶するのに十分 なＲＡＭを有するＲＡＭレコーダでよい。

或いは、圧縮された信号を例えば磁気ディスクの形の磁気記憶媒体に磁気光学的 に書込む装置である、ディスクレコーダでもよい、また、記憶手段９４は、圧縮 された信号を磁気テープの形の磁気記憶媒体に書込む装置である、ビデオテープ レコーダ（ＶＴＲ）でもよい。

図１９は、記憶手段９４をＶＴＲで構成した例を示すブロック図である０図１９ の記憶手段９４は、フィールドパンフア９０から読出した圧縮データを長さが一 定の複数のセグメントに分割するブロック回路９６を有する。該ブロック回路は 、これらのセグメントを２つのエラー訂正符号化器９８Ａ、９８Ｂの１つに選択 的に供給する。−例を挙げて説明すると、ｄｃ輝度分割帯域の量子化及びエント ロピー符号化から得られる圧縮データは、エラー訂正符号化器９８Ａに振向け、 他の分割帯域の量子化及びエントロピー符号化から得られる圧縮データは、エラ ー訂正符号化器９８Ｂに振向ける。上記符号化器９８Ａは、上記符号化器９８Ｂ より強い（−要保護的な）エラー訂正符号を供給し、これにより、ｄｃｌｉ度分 割帯域から圧縮により得られるデータが、他の分割帯域から圧縮により得られる データより強いエラー訂正を受ける。

この特徴は、−ａに再生の場合に、圧縮及び記憶そのあとの再生及び拡張による 画質の劣化をできるだけ小さくするため、エラー訂正の立場からｄｃ分割帯域（ 人間の心理的視覚組織にとって最も重要）に特別の注意を払うことを意味する。

また、ＶＴＲのシャトル（高速再生）モードでデータを再生・拡張する特別の場 合に、この特徴は、データ再生がうまく行く確率を高める利点を与える。

上記符号化器９８Ａ、９８Ｂから出力されるエラー訂正符号化されたデータは、 スイッチ回路１００によりフォーマント作成回路１０２に送られ、再結合される 。そこで、該データは、（少なくとも）音声データ及び同期データと共にテープ に記録されるフナ−マントに編成される。フォーマント作成回路１０２の動作は 、従来と同様である。ただし、（後述のように）使用する実際のフォーマットは 従来どおりではないのがよい。

フォーマント作成回路１０２が出力するフォーマット化されたデータは、従来と 同様、チャンネル・コード器１０４及び無線周波数（ＲＦ）回路１０６（変調器 などを含む、）を介して記録ヘッド１０８に送られる。記録ヘッド１０８は、ド ラムに取付けられ、該ドラムと接触するテープに関し使用時に動かされ、フォー マット化されたデータはテープの斜めトラックに記録される。

フォーマット作成回路１０２の適切な設計により、ｄｃ輝度分側帯域から圧縮に より得られるデータを、他の分割帯域から圧縮により得られるデータと異なる態 様でテープに記録することができる。これにより、シャトル・モードにおけるデ ータ再生の確率を高めるように、ｄｃ輝度分割帯域を記録できる利点が得られる 。

したがって、ｄｃ分割帯域情報を、例えばテープのトラックに沿う所定位置に、 例えば図２０に示すようにトラックの中間に記録できる０図２０において、テー プ１２２に記録された斜めトラック１２０は、斜線を付した位置１２４にｄＣ分 割帯域情報が記録される。この点に関し、ＶＴＲがシャトル・モードにあるとき 、その再生へンドは一般にトラックに追従できない（ただし、それがダイナミッ ク・トラッキング・ヘッドであり、且つシャトル速度が正常再生速度の約２又は ３倍より小さい場合を除く、）、すなわち、シャトル・モードにおける再生ヘッ ドの運動の軌跡（図２０に１２６で示す、）は、トラ７りに関して斜めになって おり、したがってトラックに追従するよりもトラックを横切っている。

よって、情報は、トラックの全長に沿ってではなく、交差するときにのみ再生さ れる。

再生ヘッドの運動をトラックに同期させ、該ヘッドの運動の軌跡が常に連続フィ ールドのｄｃ輝度分割帯域が記録された所定位置でトラックと交差するようにす ることは、比較的容易である。

したがって、シャトル・モードにおいてトランクの他の部分からデータを取出す のは困難もしくは不可能であるが、ｄｃ輝度分割帯域の再生は比較的容易に達成 できる。少なくとも連続フィールドのｄ、ｃｊｆｉ度分割帯域の再生が容易であ ることの利点は、上述のように、当該分割帯域のみを再生、拡張及び表示した場 合、それが原画像を極めて強くる渡したもののように見えて視覚的によく分かる ことである。よって、連続するフィールドのｄｃ輝度分割帯域のみ（恐らくこれ より低い空間周波数情報内容のａｃ輝度分割帯域の１以上と一緒である。）を再 生し目視することにより、非常に高いシャトル速度においてさえもテープ上の位 置を視覚でモニタす、ることができる。

ｄｃ輝度分割帯域から圧縮により得られるデータをテープに、他の部分帯域から 圧縮により得られるデータとは異なる１！様で記録し、シャトル・モードにおけ るデータ再生の確率を高めるようにｄｃ輝度分割帯域を記録できるという利点を もたらす記録技法の補助的又は代替的な方法は、ｄｃ！１度分割帯域から圧縮に より得られるデータをトラックの２以上の位置に記録することである。

例えば［ｆｆ１２１に示すように、ｄｃ輝度分割帯域データをトラック１２０の ２個所（斜線付き）１２８に記録する。これも、フォーマット作成回路１０２の 適切な設計によって容易に達成できる。゛図１８及び図１９により例をあげて説 明した装置は、色々に変更しうる。例えば、図１９の記憶手段９４において、ｄ ｃ輝度分割帯域から圧縮により得られるデータは１形弐又はレベルのエラー訂正 （エラー訂正符号化器９８Ａ）を受け、その他の分割帯域から圧縮により得られ るすべてのデータは他の共通形式又はレベルのエラー訂正（エラー訂正符号化器 ９８Ｂ）を受けているが、もっと大きな選択形式のエラー訂正符号化も可能であ る。一般に、各分割帯域は、単独で又は１グループの分割帯域の一部として、そ れぞれ固有の形式又はレベルのエラー訂正符号化を受けることができる。ただし 、量子化の順序及び（又は）エントロピー符号化器１６の設計をやり直し、ｄａ 輝度分割帯域以外の分割帯域の圧縮から得られるデータがエントロピー符号化器 の出力で容易に識別できるようにする必要があろう。（この点に関し、上述の具 体的装置では、図９〜１１により説明した走査技法によりａｃ輝度分割帯域がエ ントロピー符号化の前に混ざり合い、そのため、圧縮信号のａＣＲ度分副分割帯 域得られる部分を、エントロピー符号化後に種々の異なるａｃ輝度分割帯域から 得られる複数部分に容易に分割できない結果となる。しかし、例えば図９に示す 技法を、ｄｃｉ１度分割帯域以外の分割帯域の少なくとも幾つかがｄＣ輝度分割 帯域と同じ様に走査されるように変更し、それらの分割帯域をそれぞれ異なる方 法でエントロピー符号化すれば、それらの分割帯域の圧縮されたものは、エント ロピー符号化後に容易に識別可能であり、したがってエラー訂正符号化に関して 互いに異なるように処理することができるであろう。）複合カラービデオ信号を 圧縮し記憶した場合、ｄｃ色分割帯域の圧縮により得られるデータ（並びにｄｃ 輝度分割帯域の圧縮により得られデータ）は、その相対的重要性のため、その他 の分割帯域の圧縮により得られるデータより強いエラー訂正符号化を受けるのが よい。

更に、成分又は複合信号の場合、それらに含まれる情報の相対的重要度からみて 、最初の少数のａｃ輝度分割帯域から得られる圧縮データ、すなわち相対的に低 い空間周波数情報内容に対し、より強いエラー訂正符号化を適用するのが望まし い。

図１９により上述した記憶手段９４の実施形態は、ディスク上又はＲＡＭ内に記 録する場合、適当に変更することができる。ディスク記憶の方が概してテープ記 憶よりエラーの少ない傾向があるが、ディスク記憶の場合、少なくとも幾つかの 場合に、選択的又は差別的なエラー符号化が望ましいことがある。また、ＲＡＭ 記憶は概して一部エラーが少ないが、ＲＡＭ記憶の場合でも、選択的又は差別的 エラー符号化が有用な場合がある。テープ記憶の場合に与えられるフォーマント 形式に類似のものがディスク記憶の場合にも望ましいが、ＲＡＭ記憶の場合は不 必要であろう。

図１８及び１９により説明した装置は、圧縮された信号をテープに記録するのに 単一の記録ヘッド１０８が必要であると仮定した。ただ１つの記録ヘッドで十分 な場合もあるが、１つの記録ヘッドの帯域幅が限られるので、扱うべきデータの データレートが高すぎる場合は、複数の記録ヘッドを使用しなければならないで あろう。その場合、データをエントロピー符号化器１６の前又は後で直並列変換 （例えばライン毎又はサンプル毎に）し、直並列変換した複数のデータストリー ムを、図１９について述べたように、それぞれの記憶手段９４に送ることができ る。直並列変換をエントロピー符号化器１６の前で行う場合は、エントロピー符 号化器（並びに記憶手段９４）を各直並列変換されたデータストリームに対し１ つずつ設ける必要があろう。

図１ 図２ 図４ ｆｓ 図６ 図７ 図８ 図９ 図１０ 図１１ 図１２ 図１３ ０　０、［］６２５０．１２５０．１８７５　Ｃ１，２５０，３１２５０３７５ ０，４３７５０，５賞１１１１１１＋ １１１１ＩＩ＋ 一−↓−−→−−士一一±−−＋　４−−二一一１１　１　’ｌｌｌ ■ １１＋　＋” 一−＋−−＋−−→−−士一一→−−工−−４−１１　ＩＩ　＋　’　１ ］　１　１　１ −一↓−一→−−−１−−−←−− Ｉｌｌ　１１．１ １ＩＩ　’１１ ０．２５　−一→−−１−一　−吋−−１−一！　（Ｉ　Ｉ　Ｉ　１ １ＩＩ　ｌ１ｌ −手−−→−−−−−−　−→−−ナーー１１　ｌ　Ｉ＋ 図２０ ご２Ｉ 要約書 本発明ビデオ信号記憶装置は、デジタルビデオ信号をろ渡して２次元空間周波数 領域のそれぞれの分割帯域（図４）を構成する複数のデータセットを発生する空 間２次元帯域分剖フィルタ装置（１２Ａ又は１２Ｂ）と、該データセットを、上 記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中する分割帯域を構成するデータセ ットの１つの量子化量が、残りのデータセットの量子化量の平均より小であるよ うなそれぞれの値（図７）に従って、量子化する量子化器１４と、量子化された データセットの少なくとも幾つかを符号化するエントロピー符号化器１６とより 成る信号圧縮装置を有する。該信号圧縮装置に、圧縮されたビデオ信号を記憶す るための記憶装置９４を接続する。

国際調査報告 １、工。、、ＰＣＴ／ＧＢ　９２１０００６５

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．ビデオ信号を記憶する装置であって、（ａ）デジタルビデオ信号をろ波して 、２次元空間周波数領域のそれぞれの分割帯域を構成する複数のデータセットを 発生する空間２次元帯域分割フィルタ装置と、 上記データセットを、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している 分割帯域を構成するデータセットの１つに対する量子化量が、残りのデータセッ トの量子化量の平均より小であるようなそれぞれの値に従って、量子化する量子 化器と、量子化されたデータセットの少なくとも幾つかを符号化するエントロピ ー符号化器と より成る信号圧縮手段、及び （ｂ）圧縮されたビデオ信号を記憶する記憶手段を具えたビデオ信号記憶装置。
2. ２．上記記憶手段は磁気テープ記憶手段より成る請求の範囲１項記載の装置。
3. ３．上記記憶手段は磁気ディスク記憶手段より成る請求の範囲１項記載の装置。
4. ４．上記記憶手段はランダムアクセスメモリ記憶手段より成る請求の範囲１項記 載の装置。
5. ５．上記記憶手段に記憶する前に上記信号のエラー訂正符号化を行うエラー訂正 符号化手段を含む請求の範囲１〜４項のいずれか１項に記載の装置。
6. ６．上記エラー訂正符号化手段は、上記信号の、上記データセットの１つ以上か らそれぞれ導出された異なる部分について異なるエラー訂正符号化を行う請求の 範囲５項記載の装置。
7. ７．上記エラー訂正符号化手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に 集中している分割帯域を構成する上記データセットから導出される信号部分に対 し、少なくとも残りの信号部分よりも強くエラー訂正符号化を行う請求の範囲６ 項記載の装置。
8. ８．デジタル複合カラー信号の圧縮を可能にするため、上記量子化器は、上記信 号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成する上記デー タセットの上記１つの各々に対する量子化量と、上記信号のｄｃ色情報が少なく とも顕著に集中している分割帯域を構成する上記データセットの少なくとも２つ の各々に対する量子化量とが、その他のデータセットの量子化量の平均より小さ くなるようなそれぞれの値に従って、上記データセットを量子化し、 上記エラー訂正符号化手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中 している分割帯域を構成する上記データセットから導出される信号部分と、上記 信号のｄｃ色情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成する上記デー タセットから導出される信号部分とに対し、上記信号の残りに対するよりも強く エラー訂正符号化を行う請求の範囲７項記載の装置。
9. ９．上記記憶手段は、磁気記憶媒体に圧縮されたビデオ信号を記録し、上記信号 のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成する上記データ セットから導出される圧縮信号部分を、該圧縮信号の残りとは異なるように上記 記憶媒体に記録させるために、記憶制御手段が設けられた請求の範囲１項記載の 装置。
10. １０．上記記憶手段は、圧縮されたビデオ信号を磁気テープの斜めトラックに記 録し、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成 する上記データセットから導出される圧縮信号部分を、該圧縮信号の残りとは異 なるように上記トラックに記録させるために、記憶制御手段が設けられた請求の 範囲１項記載の装置。
11. １１．上記記憶制御手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中し ている分割帯域を構成する上記データセットから導出される上記圧縮信号部分を 、上記トラックの少なくとも幾つかに沿う所定位置に記録させる動作をする請求 の範囲１０項記載の装置。
12. １２．上記所定位置は、上記トラックの少なくとも幾つかの中心である請求の範 囲１１項記載の装置。
13. １３．上記記憶制御手段は、上記信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中し ている分割帯域を構成する上記データセットから導出される上記圧縮信号部分を 少なくとも２回記録させる動作をする請求の範囲９〜１２項のいずれか１項に記 載の装置。
14. １４．デジタル複合カラー信号の圧縮を可能にするため、上記量子化器は、上記 信号のｄｃ輝度情報が少なくとも顕著に集中している分割帯域を構成する上記デ ータセットの上記１つの各々に対する量子化量と、上記信号のｄｃ色情報が少な くとも顕著に集中している分割帯域を構成する上記データセットの少なくとも２ つの各々に対する量子化量とが、その他のデータセットの量子化量の平均より小 さくなるようなそれぞれの値に従って、上記データセットを量子化する動作をす る請求の範囲１〜７項及び９〜１３項のいずれか１項に記載の装置。
15. １５．上記量子化器は、ｄｃ輝度情報及びｄｃ色情報が少なくとも顕著に集中し ているデータセットにより構成される分割帯域の量子化量が少なくとも互いにほ ぼ同じであるように動作する請求の範囲８又は１４項記載の装置。