JPH07118806B2 - 可変サンプリング伝送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は高品位テレビジョン信号の帯域圧縮伝送方式
に係り、特にTAT（時間軸変換）帯域圧縮伝送方式の改
善に関するものである。

（従来の技術） 高品位テレビジョン信号は伝送すべき情報量が多く、高
画質を保った状態での帯域圧縮伝送は高品位テレビジョ
ンシステムの発展に不可欠な要素である。

この帯域圧縮伝送の一方式にTAT（時間軸変換）帯域圧
縮伝送方式がある。以下TAT方式についてこの発明の理
解を容易にするためその概要を述べるが、詳細について
は文献（１）谷本他:TAT（時間軸変換）方式による高品
位テレビの帯域圧縮，テレビジョン学会誌,Vol.39,No.1
0,pp.84−90（1985）、文献（２）特開昭61−62286:画
像信号帯域圧縮方式、を参照されたい。

テレビジョン画像を構成する画素の一部を取り出し、こ
れをもとよりも広い時間間隔を並び替えると帯域圧縮が
行なえる。このとき精細でない部分では画素を間引いて
も問題はなく、またフレームメモリを利用すれば静止部
分や実効的に静止とみなせる部分でも大幅に画素を間引
くことができる。TAT方式ではこのことを利用し、まず
画面全体を粗くサンプリングして画像の基本構造を表わ
す画素（基本画素）を取り出し、次に画像の性質に応じ
て残りの画素の中から精細さを表わすために必要な画素
（追加画素）を取り出す。基本画素と追加画素の合計を
もとの画素数より少なくし、これらをもとの画素間隔よ
り広い一様な時間間隔に並べてアナログ信号として伝送
すれば帯域圧縮伝送されることになる。

TAT方式の基本的な処理を示すフローチャートを送信
側、受信側についてそれぞれ第４図（ａ），（ｂ）に示
し、そのサンプリングパターンについて第４図（ｃ）に
示す。第４図（ｃ）において丸印、四角印はそれぞれ偶
数フィールド、奇数フィールドのサンプリング画素を表
わし、●印、■印は基本画素、○印、□印は追加画素で
ある。また×印は非サンプリング画素でこれは受信側で
補間により得られ、×印を設けることにより伝送すべき
情報量は1/2に削減される。

基本画素として第４図（ｃ）の●印、■印で示すよう全
体のサンプリング画素の1/4を取り、帯域をさらに1/2に
圧縮する場合を例にとり説明する。

送信側では原画11のサンプリング画素を間引き12で一様
に1/4に間引いて基本画素を取り出す。次に残りの画素
の中から追加画素を取り出すが、追加画素を取るか取ら
ないかの判定はモード判定15で行ない、画像を小さなブ
ロック（例えば４画素×４画素）に分け、各ブロック毎
に画像の精細さを調べることによって行なう。モード判
定15を行なうためには、基本画素およびフレームメモリ
に蓄えられている前フレームの復元画像信号より、基本
画素以外の3/4の画素を補間13により補間する。すなわ
ち各フレームに共通の位置にある基本画素の１フレーム
差分を作り、その値より各ブロックが動き領域か静止領
域かを判定し、動き領域では周辺の基本画素からフィー
ルド内補間し、静止領域では前フレームの画素からフレ
ーム間補間する。かくて得られた画像を基本画像と呼ぶ
が、この基本画像と原画像との差（補間誤差）を原画と
の差14により求め、補間誤差の大きなブロックを精細な
部分とみなし、大きいものから順に1/3のブロックは追
加画素決定16により追加画素を追加するブロックとす
る。このとき全追加画素数は全サンプル画素数の1/4と
なり、先の基本画素数の1/4と合わせて1/2となり伝送す
べき情報量は1/2に圧縮されることになる。

一方受信側では基本画素以外の画素を、基本画素と前フ
レームの復元画像信号から送信側と同じ補間17によって
再生し基本画像を得る。次にモード情報に従って補間画
素を追加画素で置き換え18し精細な再生画像19を得る。

（発明が解決しようとする問題点） TAT帯域圧縮伝送方式のフィールド内のサンプリングパ
ターンを再び第５図（ａ）に示す。●印が常に伝送され
る基本画素のためのサンプリング位置、○印が高密度伝
送の必要に応じて追加伝送される追加画素のためのサン
プリング位置を示す。このフィールド伝送パターンにつ
いて今伝送される画像の２次元空間周波数特性を考えて
みると、第５図（ｂ）に示すごとくになる。図の横軸は
水平空間周波数、縦軸は垂直空間周波数であるが、この
図示のパターンでは人間の視覚上無駄の多い伝送方式、
すなわち必要性の低い斜め方向に大きな解像力を有して
いることがわかる。

従って本発明の目的はこの視覚上無駄な伝送方式を改善
しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明可変サンプリング伝送方式は、フィール
ドインターレースの画像を構成する画素の一部を抽出
し、これをもとの画素間隔よりも広い間隔に配列して伝
送する帯域圧縮伝送方式において、送信側では、抽出す
る前記画素の一部を、あらかじめ位置が定められた基本
画素と、画像の性質に応じてその抽出する位置が変化す
る追加画素とに分離し、追加画素の位置情報とともに、
基本画素と追加画素が区別できるように配列して送信
し、受信側では、送信されてきた基本画素、追加画素お
よび追加画素の位置情報からもとの画像を復元するにあ
たり、受信側でフィールド間補間をしてもとの画像を復
元する静止領域における奇数フィールド及び偶数フィー
ルドのサンプリング後のサンプリング画素の垂直位置
を、送信側のエンコーダであらかじめフレーム毎に交互
にそれぞれ上下に1/2ラインずつ偏移させて伝送するこ
とを特徴とする。

（実施例） 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説明
する。

第１図（ａ）に本発明方式に係るフィールド内サンプリ
ングパターンを、同図（ｂ）にこのサンプリングパター
ンにより伝送される画像の２次元空間周波数特性を示
す。第１図（ｂ）図示の特性を第５図（ｂ）の特性と比
較することにより、第１図（ｂ）図示の特性が人間の視
覚系をも考慮した効率のよい伝送特性であることがわか
る。

所で上述のサンプリングパターンのみでは画像の復元に
不都合の生じることがわかった。それは静止画像に対し
てフィールド間オフセットサブサンプリングによるパタ
ーンから非サンプル点を補間しようとすると、フィール
ド間オフセットサブサンプリングパターンが第２図
（ａ）図示のパターンのようになって、例えばその非サ
ンプル点×印の隣接画素によるフィールド間内挿が、上
下非対称すなわちこの図の場合には内挿の基準になる画
素信号が上方にしかなく、いわゆるフィールド間内挿が
「片利き」になって不都合となる。第２図（ａ）の場合
勿論実線を偶数フィールドの走査ラインとすれば破線は
奇数フィールドの走査ラインである。

上述の不都合を解決する一方策として、フィールド間内
挿を実行するのは静止領域のみであることに着目し、静
止領域に対して高密度伝送する場合のパターンを動き領
域に対して高密度伝送する場合のパターンと違えて、例
えば第３図示のサンプリングパターンを使用することで
ある。図で非サンプル点例えば×印はフィールド間内挿
は上下に関し「両利き」である。

しかしこの方式はフィールド間内挿は完全になるが、動
き領域と静止領域とでサンプリングパターンが異なっ
て、内挿フィルタの構成が複雑になるし、常に伝送され
ているサンプリングの位相が動／静で異なるので受信側
での動き検出が困難になる。

本発明では第２図（ａ）に示すサンプリングパターンの
まゝで、すなわち動き領域も静止領域も差がなく同一の
サンプリングパターンを用いた場合の実施例を別に提案
する。第２図（ａ）のパターンの場合のフィールド間内
挿は、最も単純な例で考えると第２図（ｂ）に矢印で示
すように、現フィールド（実線）への前フィールド（破
線）からの補間は第２図（ａ）において説明したごとく
「片利き」的になされる。一般に静止画像の現フィール
ドの欠落画素（第２図（ｂ）で例えば図の×印21の画
素）を補間する場合、その補間は前フィールドの対応す
る最近接画素（第２図（ｂ）で前フィールドの位置22,2
3にある画素）で補間する。所がこの場合、位置22には
黒丸印22が実在するが、位置23は×印と欠落画素になっ
ている。補間が上の画素22だけの寄与になってしまう。
これを「片利き」的補間と称する。その結果得られる静
止画像の垂直方向の位置が等価的に1/2ライン分第２図
（ｂ）の場合下方へずれたことになる。

これに対する対策として、第２図（ｃ）に示すごとく、
エンコーダ側であらかじめ逆方向（第２図（ｂ）の場合
は上方）に1/2ライン分だけサンプリング後の静止画像
の位置をずらしておけば、結果的に静止画像の位置が移
動せずにすむ。画像位置の1/2ライン移動方向はフレー
ム毎に上、下に反転させる。デコーダ側では1/2ライン
上方または下方へ移動した破線フィールド信号を1/2ラ
イン下方または上方へ移動した実線フィールド信号に内
挿して実線フィールドの静止画信号を再生する。同様に
1/2ライン下方または上方へ移動した実線フィールド信
号を1/2ライン下方または上方へ移動した破線フィール
ド信号に内挿して破線フィールドの静止画信号を再生す
る。この様にすると高域成分の垂直解像度は低下する
が、一応フィールド間内挿を行なうことができる。

上述のことを図面を参照してより詳細に説明すると以下
のようになる。フィールドインターレース静止画像のフ
ィールド間内挿では、現フィールドの欠落画素を１フィ
ールド前の垂直方向の画素（複数）で内挿することにな
る。第６図（ａ）は第２図（ａ）と同じ1/2ラインシフ
トしない時の画素位置の水平・垂直平面図であり、第６
図（ｂ）は第６図（ａ）の縦破線の位置で時間方向に見
た図、第６図（ｃ）は第２図（ａ）に（1/2）ラインシ
フトを施したものである。内挿の一例として×印の欠落
画素は、矢印の始点の示す画素で行われるとすると、第
６図（ｂ）では上下非対称「片利き」になっているのに
対し、第６図（ｃ）では対称「両利き」となっている。
少ない画素での非対称のフィールド間内挿では内挿が不
完全となり、走査線のペアリング（走査線のビートが見
えること）が生ずる。第６図（ｃ）のような対称の内挿
ではこれが軽減される。

そして第６図（ｃ）を達成するハードウェアが第２図
（ｃ）である。第６図で図の実線は偶数フィールドであ
り、破線は奇数フィールドである。従って第２図（ｃ）
のエンコード側が1/2ライン上方へ移動１に切替えられ
ると、時間軸でみてそれは第６図（ｃ）の上26,上27に
対応し、デコーダ側の破線→実線フィールド間内挿３と
実線→破線フィールド間内挿４はそれぞれ時間軸上27か
ら時間軸下28×印への補間および時間軸上26から時間軸
上27×印への補間に対応する。またエンコーダ側が1/2
ライン下方へ移動２に切替えられると、それは時間軸で
みて第６図（ｃ）の下24,下25に対応する。

（発明の効果） 本発明方式を、基本画素に追加画素を適宜組合わせて伝
送し、画像を復元する帯域圧縮可変サンプリング伝送方
式に適用することにより、視覚上効率のよい信号伝送が
達成でき、静止画像に対してフィールド間内挿が不都合
なく行なわれてしかも動き画像に対しても十分な水平解
像度のある信号を伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方式に係るフィールド内サンプリ
ングパターンを、同図（ｂ）は同図（ａ）で伝送可能な
２次元空間周波数特性を示し、 第２図（ａ）は本発明方式に係るフィールド間内挿を考
慮したフレーム内サンプリングパターンを、同図（ｂ）
は同図（ａ）のサンプリングパターンでの破線フィール
ドから実線フィールドへのフィールド間内挿模様を、同
図（ｃ）は本発明方式で発生する片利き内挿による1/2
ライン位置ずれを防止する実施例の構成略ブロック線図
を示し、 第３図はフィールド間内挿による片利き内挿を防止する
ための静止領域用サンプリングパターンの１例を示し、 第４図は従来のTAT方式の基本的処理フローチャートの
送信側（ａ）、受信側（ｂ）とそのサンプリングパター
ン（ｃ）とを示し、 第５図は従来のTAT方式の１フィールド分のサンプリン
グパターン（ａ）と、それによって伝送可能な２次元空
間周波数特性（ｂ）を示し、 第６図は本発明実施例の1/2ラインシフトと欠落画素の
内挿を説明するための図で、（ａ）は1/2ラインシフト
しない時の画素位置の水平・垂直平面図、（ｂ）は
（ａ）の縦破線の位置で時間方向に見た図、（ｃ）は1/
2ラインシフトを施した時の時間方向に見た図を示す。 １…1/2ライン上方へ移動、２…1/2ライン下方へ移動 ３…破線→実線フィールド間内挿、４…実線→破線フィ
ールド間内挿 11…原画、12…間引き 13,17…補間、14…原画との差 15…モード判定、16…追加画素決定 18…置き換え、19…再生画像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィールドインターレースの画像を構成す
   る画素の一部を抽出し、これをもとの画素間隔よりも広
   い間隔に配列して伝送する帯域圧縮伝送方式において、
   送信側では、抽出する前記画素の一部を、あらかじめ位
   置が定められた基本画素と、画像の性質に応じてその抽
   出する位置が変化する追加画素とに分離し、追加画素の
   位置情報とともに、基本画素と追加画素が区別できるよ
   うに配列して送信し、受信側では、送信されてきた基本
   画素、追加画素および追加画素の位置情報からもとの画
   像を復元するにあたり、受信側でフィールド間補間をし
   てもとの画像を復元する静止領域における奇数フィール
   ドおよび偶数フィールドのサンプリング後のサンプリン
   グ画素の垂直位置を、送信側のエンコーダであらかじめ
   フレーム毎に交互にそれぞれ上下に1/2ラインずつ偏移
   させて伝送することを特徴とする可変サンプリング伝送
   方式。