JPH07506232A

JPH07506232A - ビデオ信号符号化

Info

Publication number: JPH07506232A
Application number: JP5519057A
Authority: JP
Inventors: トーマス，グラム; クロール，マイケル・ジョージ
Original assignee: ブリティッシュ・ブロードキャスティング・コーポレーション
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1995-07-06
Also published as: EP0638220A1; GB2277227A; GB9411619D0; DE69316355D1; AU4266693A; DE69316355T2; WO1993022878A1; US5561463A; GB2277227B; GB9209052D0; EP0638220B1

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】ビデオ信号符号化発明の背景この発明はビデオ信号符号化の方法に関係している。ＰＡＬ複合ビデオ信号符号化標準は、そのような信号が伝達することのできる画像品質を制限する多くの制限事項を持っている。これらの制限事項は周知であり、制限された輝度及びクロミナンス解像度、クロスカラー及びクロス輝度を含んでいる。

ＰＡＬ信号により伝達されることのできる画像品質を改善することを意図している幾つかの方法が知られている。例えば、クロミナンス及び輝度情報を分離するためには、ＢＢＣ研究部門報告書１９７５／３６号ｒＰＡＬカラ一方式におけるクロスカラーを回避するための輝度及びクロミナンスのフィルタリンク」（Ｂ　Ｂ　ＣＲｅ５ｅａｒｃｈ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｎｏ、　１９７５　／　３６　、ゴｈｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ｏ■ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｃｒｏｏｓ−ｃｏｌｏｒ　ｉｎ　ａ　ＰＡＬ　ｃｏｌｏｒ　５凾唐狽■＝{’　）に記述されたように、多次元フィルタリング技法を使用することができる。この方法は、クロスカラー及びクロス輝度の影響を有意に低減するが、これらを完全では除去し得ない。この方法は又最適状態に及ばない形状を有する輝度及びクロミナンス通過帯域の使用を強要する。

ＰＡＬ信号の品質を改善するための別の既知の技法は、ＢＢＣ研究部門報告書１９８０／１号「ウニストンクリーンＰＡＬＪ　（ＢＢＣＲｅ５ｅａｒｃｈ　ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔ　Ｎｏ、ｌ　９８０／　ｌ、”Ｗｅｓｔｏｎ　ｃｌｅａｎ　ＰＡＬ−）に記述されたような、いわゆる相間離隔（ｐｈａｓｅ−ｓｅｇｒｅｇａｔｅｄ）又は「ウニストン」クリーンＰＡＬである。英国特許１５３４２６８ないし１５３４２７０をも参照せよ。この符号化方法は周波数の代わりに位相によって輝度及びクロミナンス情報を分離しており、従ってこれら二つの信号の完全な分離を可能にし、クロス効果を除去する。この方法は又輝度及びクロミナンス信号の通過帯域の形状を選ぶ際の相当量の融通性を可能にする。特に、信号の輝度部分は、無視できる標本間のクロストークを伴って色副搬送波周波数の２倍のレートで標本を伝達することができ、いわゆるスペクトル折返し技法の使用を可能にする。しかしながら、輝度信号の全スペクトル量は色副搬送波周波数に等しい帯域幅を有する信号に相当する量に制限される。しかしながら、クロミナンス信号の解像度は複合信号の全帯域幅を増大することによって増大されることかできる。

複合信号の帯域幅が約５．５ＭＨｚの通常の数字より上に増大されてもよい状況において使用可能な第３の技法が提案されている。　（この明細書における数値は例のつもりで与えられており且つＰＡＬ方式Ｉテレビジョン標準に基づいている。）拡張（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ）　ＰＡＬとして知られたこの技法は、ＢＢＣ研究部門報告書１９８１／１１号「高品質テレビジ３ンのための拡張ＰＡＬ方式Ｊ　（ＢＢＣＲｅ５ｅａｒ−ｃｈ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ＲｅｐｏｒｔＮｏ、　１９８１　／　１１　、″Ａｎ　Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ＰＡＬ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　■奄■■| ｑｕａｌｉｔｙ　ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ”）に記述されている。英国特許明細書２１０１８３５をも参照せよ。この技法においては、高周波数輝度情報を伝達する付加的な信号はクロミナンス情報を伝達する周波数帯域の上且つ音声信号を伝達するために使用される副搬送波周波数の上に置かれる。約３．５　Ｍ）Ｉ　ｚより上の水平帯域幅を有する輝度信号は、正規低周波輝度信号から分離されて、送信前に副搬送波周波数によつて周波数偏位させられる。クロミナンス信号と輝度信号との間には非常にわずかな重なりしかないのでクロス効果は実質上除去される。そのような方法で送信可能な輝度信号の水平解像度は、チャネル帯域幅マイナス色副搬送波周波数に等しい、利用可能なチャネルの帯域幅によって決定される。この方式は、他のＰＡＬ符号化方法のものに比較して増大した輝度帯域幅を提供するけれとも、ウニストンクリーンＰＡＬにより与えられる輝度通過帯域の形状を決定する際の融通性を有していない。信号スペクトルの種々の部分の間にはギャップを残す必要があるので、二の方式は又利用可能な帯域幅の最適状態に及ばない利用となる。

強化（ｅｎｈａｎｃｅｄ　）又は補償ウニストンクリーンＰＡＬとして知られた第４の技法は我々の英国特許明細書２１１５６３８に記述されている。この技法においては、ウニストンクリーンＰＡＬ信号が表現することのできない輝度及びクロミナンス信号スペクトルの部分からなる「補償信号」が形成される。この補償信号は、３．３ＭＨｚと５．５ＭＨｚとの間の水平周波数を有する高垂直周波数輝度情報、０から１．１ＭＨｚまでの水平帯域幅を有する高垂直周波数クロミナンス情報、及び１．１Ｍ）Ｉｚと２．２ＭＨｚとの間の水平帯域幅を有するすべてのクロミナンス情報からなっている。輝度及びクロミナンス補償信号は第２ウニストンＰＡＬアセンブラを用いて一つの信号へと組み合わされ、そして組合せ信号は副搬送波周波数の２倍で搬送波へ変調される。補償信号は簡単な低域及び高域フィルタを用いて復号器側において正規ウニストンＰＡＬ信号から分離される。この技法は、５．５ＭＨｚまでの水平解像度を与える二とに制限されており、スペクトル折返しを用いて輝度通過帯域の形状の最適化を可能にするために基本的ウニストンＰＡＬ符号化システムの融通性を利用することができない。更に、この技法はシャープカットのフィルタを用いて正規信号及び補償信号を分離することを必要とする。正規信号及び補償信号が組み合わされて原初信号の完全な再現を与えるためには符号器及び復号器の両方にシャープカット帯域フィルタが使用されなければならない。

発明の要約この発明はその種々の態様において添付の諸請求項に定義されており、今これに参照が行われるべきであり、この発明の有利な諸特徴は添付の諸請求項に述べられている。

この発明を具体化し且つ下に更に詳細に記述されたＰＡＬ符号化方法はウニストンＰＡＬ符号化の諸利点と拡張ＰＡＬのそれとを組み合わせている。この方法は、任意のシャープカットのフィルタの必要性を除去し且つ輝度及びクロミナンス通過帯域の形状を決定する際により多くの融通性を可能にすることによつて強化又は補償ウニストンクリーンＰＡＬの技法に改良を加える。それは特に、現存の信号路が通常のＰＡＬ信号より高い帯域幅を有する信号を通すことのできるスタジオ環境内のビデオ信号の符号化に向けられている。特に、提案されたシステムは色副搬送波周波数の４倍（４ｆｓｃ）の標本化レートで動作するディジタル複合ビデオ機器によく整合している。そのような機器と共に使用されたときには、このシステムは、符号化信号が通常のＰＡＬ復号器を用いて復号化されてビデオ監視目的のための許容可能な「両立性」画像を生成することができるような方法で、３ｆｓｃのレートで標本化された輝度及びｆｓｃで標本化されたクロミナンスのための本質的に透明なチャネルを与えることができる。この提案された符号化システムの使用によりそのような複合スタジオ機器は、特に１６：９の横縦比を有する画像が使用されるときには、ＭＡＣ又はＰＡＬｐｌｕｓのような強化放送方法のものに品質がより良く整合している信号を発生することができる。

この発明の採択実施例においては、符号化信号は、２ｆｓｃの帯域幅を有しており、３ｆｓｃ／２の帯域幅に相当するスペクトル量を持つた輝度信号及びｆｓｃ／２に相当するスペクトル量を持ったクロミナンス信号を伝達する。これ１表輝度スペクトルを二つの信号に分割して、一方がスペクトルの下方３分の２を伝達し且つ他方が上方３分の１を伝達することによって達成される。低周波数輝度信号は通常のウニストンＰＡＬ符号器におけると同じ方法で処理される。高周波数信号は、クロミナンス信号と組み合わされて、組合せスペクトルの上方部分を占めるようにされ、且つクロミナンス信号はその下方部分を占める。この組合せ信号は次に副搬送波周波数ｆｓｃで変調され、そして次に通常のウニストンＰＡＬ符号器におけるクロミナンス信号と同じ方法で処理される。輝度信号の二つの部分への分離は既知のサブバンド符号化技法を用いて達成される。高周波数輝度信号はサブバンド符号化の原理から得られた技法を用いてクロミナンス信号と組み合わされる。

それゆえに、信号スペクトルの種々の部分間にギャップを必要とする二となく、２ｆｓｃまでのスペクトルが非常に効率よく利用される。

図面の簡単な説明この発明は今度は例のつもりで諸図面を参照して更に詳細に説明されるが、この諸図面中、図１は、既知のウニストンクリーンＰＡＬ符号器及び復号器の構成図であり、図２は、この発明を具体化した符号器及び復号器の構成図であって、前置フィルタ及び後置フィルタが省略されており、図３は、逆サブバンド符号化の過程の説明図であり、図４は、この発明の採択実施例による符号化ビデオ信号のスペクトルの線図であり、図５は、終始４ｆｓｃのクロックレートでの処理を用いたこの発明による符号器の実施例の構成図であり、図６は、終始４ｆｓｃのクロックレートでの処理を用いたこの発明による復号器の実施例の構成図であり、図７は、この発明の変更実施例における符号器の構成図であり、図８は、図７の符号器に対応する復号器の構成図であり、又数部分及び高周波数部分に分割することのできる方法の一例を示した線図である。

採択実施例の詳細な説明この発明は、以前に言及したウニストン（又は「相間離隔」）クリーンＰＡＬ符号化技法の拡張に関係しているので、この技法の簡潔な概要がまず与えられる。

図１は、４ｆｓｃの標本化周波数で動作する、ウニストンクリーンＰＡＬ符号器ＩＯ及び復号器５０の構成図を示している。符号器１０にはそれぞれ輝度信号Ｙ並びにクロミナンス成分信号Ｕ及びＶを受けるための入力１２，１４．１６がある。各入力には対応する低域前置フィルタ１８．２０．２２が接続されており、そしてクロミナンス成分のための低域フィルタ２０．２２の出力にはＵ±Ｖを形成する回路２４が接続されているが、このプラス又はマイナスの符号はＶ＠ＰＡＬスイッチ信号に依存している。低域フィルタ１８からの輝度信号は２ｆｓｃで標本化を行う標本化回路に加えられ、そして標本化された信号は次に第１フイルタＦ１に加えられる。回路２４からのＵ＋Ｖ信号は標本化／変調回路２８に加えられるが、この回路２８は２ｆｓｃで標本化を行ってクロミナンスをｆｓｃ副搬送波におく。標本化／変調回路２８の出力は加算器３０に加えられる。加算器３０は伝送リンク３２により伝送されることのできる符号化ウニストンＰＡＬ信号を与える。

復号器５０には符号化ウニストンＰＡＬ信号を受信するために伝送リンク３２に接続されたフィルタＦ３．Ｆ４がある。フィルタＦ３の出力は標本化器５２において２ｆｓｃで標本化され、そしてその出力は輝度出力を与える後置フィルタ５６に加えられる。フィルタＦ４の出力は標本化／復調回路５４において復調されて標本化され、そしてその出力は、Ｕ成分出力を与える垂直低域フィルタ５８に送られ、且つＶ軸スイッチ回路６０を通して、■成分出力を与える垂直低域後置フィルタ６２に送られる。

符号器１０における、フィルタＦｌ及びＦ２並びに関連の標本化器２６．２８並びに加算器３０は「アセンブラ」と呼ばれ、又復号器における、フィルタＦ３及びＦ４並びに関連の標本化器５２．５４は「スプリッタ」と呼ばれる。これらは標本化輝度及びクロミナンス信号が、正規のＰＡＬに厳密に似ている信号における相互作用を伴うことなく伝送されることを可能にする。前置フィルタ１８゜２０．２２及び後置フィルタ５６．５８．６２の仕事は、これらの信号が所要の解像度を伝達す４ために最適の方法で使用されることを可能にすることである。

通常のウニストンＰＡＬ符号器の動作の際には、到来輝度信号はディジタル化され、プレフィルタされ、そして２ｆｓｃで標本化される。到来クロミナンス信号も又ディジタル化され、プレフィルタされて、線条重化される（Ｕ＋Ｖ、Ｕ−Ｖ）。

結果として生じるクロミナンス信号は次にｆｓｃで変調される。

二つの標本化信号はディジタルフィルタＦｌ及びＦ２によってフィルタされ、そしてこれらの出力は加算器３０において加え合わされる。これらのフィルタの特性は、復号器フィルタＦ３及びＦ４と縦続接続されたときにそれらがクロミナンス及び輝度信号を周波数ではなく位相によって分離するように選ばれている。

それらは又、組合せ輝度及びクロミナンス信号が通常のＰＡＬ信号に厳密に似るように設計されている。各フィルタは二つの連続したビデオ線から寄与分を取る。

復号器においては、二つのフィルタＦ３及びＦ４は、これらの出力が−たん２ｆＳＣ″ｃ６本化され且つｒｓｃで復調されると、前述の方法でそれぞれ輝度及びクロミナンス信号Ｙ、Ｕ、Ｖを再生するような方法で組合せ信号に作用する。輝度の場合には、原初２ｆｓｃ標本は正確に再生されるが、しかしクロミナンス信号はｆｓｃより上のチャネル帯域幅の大きさに帯域制限される。

輝度及びクロミナンス信号の完全な再現は次の諸関係が満足されるならば保証される。

１）　Ｆｌ、Ｆ３＝Ｎ、＋ｊＳ。

２）　Ｆ　２．　Ｆ　４　＝Ｎ２　＋　ｊ　５４３１　Ｆｌ、Ｆ４＝ｊＳ＋　＋Ａ。

４）　Ｆ２．Ｆ３＝ｊＳｚ　＋Ａ２ここで、Ｎ１及びＮ２はナイキストフィルタであって、それぞれ次の関係を満たす。

Ｎ　（ｆｓｃ＋ｆ）＝ｌ−Ｎ　（ｆｓｃ−ｆ）ここで、Ｓｌ及びＮ２は、ｆｓｃに関して対称的な応答を有するフィルタであって、それぞれ次の関係、すなわちＳ　（ｆｓｃ＋ｆ）　＝Ｓ　（ｆｓｃ−ｆ）を満たすが、ここでＡ、及びＡ２は応答が搬送波周波数に関して反対称であるフィルタである。すなわちＡ　（ｆｓｃ＋ｆ）　＝　−Ａ　（ｆｓｃ−ｆ）冬作３及び４は、スプリッタにおける再標本化動作がアセンブラにおける標本化と同位相であるならば、輝度− クロミナンス間クロストークの信号が標本化位相と直角になるので、この再標本化動作がこのクロストークを排除することを保証する。これらの基準を満たすことに加えて、これらのフィルタは又、組合せ信号がＰＡＬ信号に厳密に似るように、クロミナンス領域においてすき取り（ｃｏｍ−ｂｉｎｇ）作用を持たなければならない。特に、ｆｓｃにおいてフィルタＦ２は、Ｕ±Ｖクロミナンス信号を正規のＰＡＬクロミナンスに変換するために、線遅延器（連続したフィールド線におけるｌ／２．１／２の係数）に加わるフィルタに等価である垂直応答を持つべきである。ウニストンアセンブラ及びスプリッタの更なる詳細は１９９２年９月９日に公表された我々の英国特許明細書２２５３５３８に見いだされ得る。

図２に図解されたようなこの発明による符号器の採択実施例においては、上述のウニストンクリーンＰＡＬの実現例における２ｆｓｃの代わりに、３ｆＳＣの標本化レートにより支持され得る帯域幅への初期プレフィルタリングの後に、輝度信号は３ｆｓｃで標本化される。これは現在利用可能にされた、より広い輝度帯域幅を反映している。ディジタル化、プレフィルタリング及び標本化の動作は明確さのために図２から省略されており、従って図２の上方部分は単に図１のフィルタＦ１．Ｆ２及び加算器３０に取って代わる素子を示しており且つ図２の下方部分は図１のフィルタＦ３及びＦ４に取って代わる素子を示している。単純な実施例においては、プレフィルタリングは純粋に水平的（すなわち、−次元）であり、３　ｆ　ｓｃ／　２の遮断周波数を持つ低域フィルタからなっている。しかしながら、２ｆｓｃにおける通常のウニストンクリーンＰＡＬについて行われ得るように、多次元フィルタを使用して通過帯域の空間・時間的形状を変更することも又可能である。この技法は周知であって、しばしばサブナイキスト標本化又はスペクトル折返しと呼ばれており、それのウニストンクリーンＰＡＬについての使用の一例は、Ｊ。０　ドルーツリー外の論文「地上ＰＡＬ　ＴＶ送信の両立可能な改良」、よりＣ°９０、ＩＥＥ会議出版物　３２７号、６０〜６４ページ所載（ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ”Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　ＰＡＬ　ＴＶ　ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ”　ｂｙ−１C０，Ｄｒ− ｅｗｅｒｙ　ｅｔ　ａｌ、、　Ｉ　ＢＣ’　９０、Ｉ　ＥＥ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎ１３２７、ｐａｇｅｓ６０−６４）に与えられている。採択実施例においては、３ｆｓｃ標本化格子は、フィールド内で五の目形であって、４フィールド繰返し周期を持りており、通常のウニストンクリーンＰＡＬにおいて使用される２ｆｓｃ標本化パターンの水平圧縮板に似ているが、他の形状の通過帯域の使用を可能にするために（同じ標本化レートを持たせて）他の格子を使用することもできる。

入力１３０で受信された３ｆｓｃの標本化輝度信号は、輝度サブパントスブリフタ１０２において二つの信号に分割され、その一方はｆｓｃまでの信号のスペクトルの低周波数部分を表しており、他方はｆｓｃから３ｆｓｃ／２までの高い方の周波数を表している。これら二つの信号はそれぞれ２ｆｓｃ及びｆｓｃで標本化される。

この周波数分割は、適当により低い標本化周波数で再標本化されることのできる二つの周波数帯域に信号を分割することを可能にする、いわゆる「サブバンド」フィルタを用いて達成されることができる。すなわち、スプリッタ１０２においては信号は低周波数符号器１０４に加えられるが、この符号器はまず標本化周波数を２倍し、次に低域フィルタ機能を加え、そして最後に標本化周波数を３で除算する。同様に、高周波数符号器１０６は高域フィルタ機能を３ｆｓｃ入力に加えて、次に標本化周波数を３で除算する。これらのフィルタの特性は、標本化信号がその後アップ標本化され、フィルタされて、次に互いに加算されたときに原初信号が正確に再生されるようなものである。そのようなフィルタに関する更なる情報については、例えばＥ、　Ｄ　ピアソン編「画像処理」、マグロ−ヒル社、１９９０年発行（Ｐｅａｒｓｏｎ、　Ｄ、　Ｅ、　（Ｅｄ、　）　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、　ＭｃＧｒａｖ　ｆｌｉｌｌ、　１９X０　）を参照せよ、副標本化前に信号を別々の周波数帯域に分割するために使用されるフィルタは解析はナリシス）フィルタと呼ばれている。アップ標本化後にその信号を再現するために使用されるフィルタは合成（シンセシス）フィルタと呼ばれている。輝度サブバンド分割フィルタは水平−次元フィルタであってもよく、到来する色差信号Ｕ及びＶは組み合わされて、通常のウニストンＰＡＬ符号器うにｆｓｃで変調される代わりに、プレフィルタされてｆｓｃで標本化される。これらの動作は図２には示されていないが、図１についての類推によって理解されるであろう。輝度信号についてと同様に、プレフィルタリングは単に一次元でもよく、又はサブナイキスト標本化技法を用いてクロミナンス信号のスペクトル量の形状を最適化するようにしてもよい。−次元フィルタリングの場合では、ｆ　ｓｃ／２の水平帯域幅が得られる。

入力ｌｏｔにおいて受信された標本化クロミナンス信号及び標本化高周波数輝度信号は、それぞれｆｓｃで標本化されていて、次に我々が［逆サブバンド符号化」と名付づけた技法を用いてクロミナンス・ＨＦ輝度組合せ器１０８において２ｆＳＣで一つの信号へと組み合わされる。二の技法は前に言及したサブバンド符号化の原理に基づいている。サブバンド符号化が信号をその後再び組み合わされる二つの別々の信号に分割するために使用されることができるのに対して、逆サブバンド符号化は二つの別々の信号を、下で説明されるように、これらがその後完全に分離されるような方法で組み合わすために使用されることができる。「逆サブバンド符号器」はそれゆえに「サブパンＦｍ合せ器」と同じであり、且つ「逆サブバンド復号器」は「サブバンドスプリッタ」と同じである。

逆サブバンド符号化の原理は図３に示された二つのカスケード接続サブバンド符号器・復号器対を考察することによって容易に理解されるであろう。図３は第１のサブバンド符号器・復号器対２００及び第２のサブバンド符号器・復号器対２０２を示している。第１対２００は低域フィルタ２０６及び高域フィルタ２゜８に結合された入力２０４を含んでいる。これらのフィルタのそれぞれはそれぞれのダウン標本化器（サンプラ）２１０．２１２に接続されており、そして次にこれらの標本化器はそれぞれのアップ標本化器２１４，２１６に結合されている。

アップ標本化器２１４は低域フィルタ２１８を通して加算器２２０の一方の入力に結合されており、且つアップ標本化器２１６は高域フィルタ２２２を通して加算器２２０に結合されている。第２対は同じであり、図３においては接尾字Ａを付加された同じ参照数字を持っている。

各サブバンド復号器が符号器の入力における信号の完全な再現を与えると仮定すれば、明らかに第２のサブバンド符号器への入力信号（ｂ）は第１のものへの入力における信号（ａ）と同じでなければならない。それゆえに、第１のサブバンド復号器における低周波数路にあるアップ標本化器２１４の入力における信号（ｃ）は次の符号器の同じ分岐にあるダウン標本化２１２１　ＯＡの出力における信号（ｄ）に等しいということになる。同様の議論によって、点ｅ及びｆにおける信号は同じでなければならない。我々は信号（Ｃ）及び（ｅ）を組み合わせて（ｂ）を作るアップ標本化器２１４，２１６及びフィルタ２１８．２２２を逆サブバンド符号器と呼び、又組合せ信号（ｂ）を二つの信号（ｄ）及び（ｆ）に分割するフィルタ２０６Ａ、２０８Ａ及びダウン標本化器２１ＯＡ、２１２Ａを逆サブバンド復号器と呼んだ。これら二つは一緒に逆サブハント符号器・復号器対２３０を形成している。ウニストンアセンブラ及びスブリフタがそれら自体逆サブバンド符号器及び復号器の一形式であることに注目するのはおもしろい。

図２に戻って、クロミナンス信号は逆サブバンド符号器への低周波数入力に供給されるが、この符号器は、クロミナンス信号がスペクトルの下方半部を占めている、２ｆｓｃで標本化された信号を生成する。組合せ器１０８におけるこの逆サブバンド符号器は低周波数復号器１１０及び高周波数復号器１１２を含んでいる。

低周波数復号器１１０は、図３における構成部分２１４，２１８に対応していて、標本化周波数を２倍して、次に低周波数フィルタ機能を適用する。高周波数輝度信号は高周波数入力に供給され、これはこの信号をスペクトルの上方半部に置く。

高周波数輝度信号は、この過程の前に、（一つおきの標本を反転させることによって）インバータ１１４において周波数反転させられる。これはサブバンド復号化過程自体が信号の周波数反転を行うためであるが、しかし高輝度周波数が最終信号のスペクトルにおける最高周波数を占めるようにしてお（（すなわち、最終的な周波数反転がない）ことが望ましい。これは最終的符号化信号を帯域制限する効果が最高の輝度周波数だけに影響を与えることができることを保証する。高周波数復号器１１２は標本化レートを２倍にして、次に高域フィルタ機能を与える。復号器１１０，１１２の出力は加算器１１６において加算される。

帯域の下方半部におけるクロミナンス情報及び帯域の上方半部における高輝度周波数を含んでいる組合せ器１１Ｂからの組合せ信号は、ウニストンＰＡＬアセンブラ１２０の一方の入力に加えられて、こ二で、その標本化周波数が回路１２２において２倍にされ、回路１２４においてＥｓｃで変調され、そしてフィルタＦ２の人力に送られる。アセンブラ自体の動作は通常のウニストンクリーンＰＡＬの出力は加算器１２８において加算される。

輝度スペクトルを分割するために使用されたサブバンド符号化過程の性質のために輝度帯域に少量のエイリアシングが存在していることを除いて、通常のウニストンＰＡＬ信号に非常に類似している。高輝度周波数は主として３ｆｓｃ／２（６゜６ＭＨｚ）より上の信号の領域を占めており、クロミナンス信号は主としてこの周波数より下にある。輝度信号及びクロミナンス信号を組み合わすために使用された逆サブバンド過程の性質のために、クロミナンス信号には少量のエイリアス輝度情報が存在し、逆も又同じである。

この符号化信号を表現している４ｆｓｃで標本化されたディジタル信号は、ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）及びアナログ後置フィルタを用いてアナログ信号に変換されることができる。結果として生じるアナログ信号を復号化の目的のためにその後０周波数から２ｆｓｃまでの平坦な周波数応答を維持しながらディジタル化することを可能にするために、符号器におけるＤＡＣの後の後置フィルタ及び復号器におけるアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）の前の前置フィルタの組合せ効果がナイキストフィルタであることが必要である。そのような状況でのナイキストフィルタの使用は、ＡＤＣにおける標本化により引き起こされたエイリアシンクがＤＡＣにより生成されたそれを搬送することを可能にし、周知の技法である。ＤＡＣ及びＡＤＣにおける標本化の位相も又同じでなければならない。これは、各場合の標本化周波数が通常のＰＡＬ信号におけるようにことごとくの線の開始時に利用可能な色副搬送波周波数から得られているので、達成するのが容易である。フィルタ積が、例えば符号器から復号器への信号路における損失のために、正確にはナイキストでない場合には、符号器からの４ｆｓｃ１本化信号と復号器への入力における４ｆｓｃ信号との間には若干の損失が生じる。ゎずかな損失の高周波数への効果は、−次元フィルタリング技法が輝度前置及び後置フィルタにおいて使用されるならば、損失が高輝度周波数だけについて生じるので、重大ではない。しかしながら、多次元フィルタ及びスペクトル折返し技法が使用されたならば、チャネルが４ｆｓｃ標本に対して本質的に透明な経路を与えることがより重大である。

約５．５ＭＨｚより下の周波数にだけ感じる通常のＰＡＬ復号器は、この信号から、少量の輝度エイリアシングを除いてはウニストンＰＡＬ信号から生成されるようなものと本質的に同じ画像を生成する。これは輝度のサブバンド分割を行うために使用されるフィルタの注意深い設計によって最小化されることができる。

加えて、クロミナンス領域に現れる上方輝度帯域からのエイリアスのある情報のためにクロスカラーにおけるわずかな増大があるかもしれない。これはクロミナンス及び高周波数輝度を組み合わすために使用される逆サブバンドフィルタの注意深い設計によって最小化されることができる。

この発明を具体化したＰＡＬ復号器は、３ｆｓｃで標本化された輝度信号及びｒＳＣで標本化されたクロミナンスを再生するために符号器において実施されたものとは逆の処理を行う。それの動作は図２から容易に理解される。図２の下方に示された拡張ウニストンＰＡＬ復号器は、入力１３２で４ｆｓｃＰＡＬ信号を受けるように結合されたフィルタＦ３及びＦ４を備えたウニストンＰＡＬスプリッタ１３０を含んでいる。フィルタＦ３の出力は、標本化器１３４において２ｆｓｃで標本化されて２ｆｓｃの低周波数輝度出力を与える。フィルタＦ４の出力は復調器１３６においてｆｓｃで復調されて、その出力はクロミナンス及び高周波数輝度を分割するスプリッタ１４０に加えられる。この目的のために、スプリッタ１４０は、入力信号を低域フィルタし次に２のファクターでダウン標本化して、ｆｓｃで標本化された復号化Ｕ／Ｖ出力を与える回路１４２を含んでいる。それは又、２ｆｓｃ入力を高域フィルタして次に２のファクターでダウン標本化する回路１４４を含んでいる。この信号は回路１４６において周波数反転させられる。

サブバンド組合せ５１５０はスプリッタ１３０からの輝度信号を受けて、回路１５２において３のファクターにより標本化レートを増大し、その結果を低域フィルタし、次に標本化レートを半分にして、標本化レートを３ｆｓｃに変換する。

スプリッタ１４０におけるインバータ１４６がらの信号は組合せ５１５０における回路１５４に加えられ、この回路は標本化レートを３のファクターにより増大してその結果を高域フィルタする。回路１５２．１５４の：Ｈｓｃ出方は、高及び低周波数輝度成分を含んでおり、加算器１５６において加算されて、３ｆｓｃで標本化された復号化輝度出力を生成する。

ウェストンスプリッタフィルタＦ３及びＦ４並びに標本化６１３４及び復調器１３６は符号器におけるフィルタＦ１及びＦ２に送られた２ｆｓｃ１本を再生する。

フィルタＦ４からの信号は、符号器における対応するサブバンド復号化過程とは逆の動作を行うサブバンド符号器（すなわち、逆サブバンド復号器）を用いてクロミナンス及び高周波数輝度情報に分割される。高周波数輝度信号は、アップ標　。

水化及びこれに続（適当なサブバンド合成フィルタによって高周波数を表現した３ｆｓｃで標本化された信号に変換される。低周波数輝度信号は類似の方法で低周波数を表現した：Ｈｓｃで標本化された信号に変換される。これら二つの信号は一緒に加算されて完全な標本化輝度信号を再生する。標本化輝度及びクロミナンス信号は次に所要の出力標本化レートが合わせて後置フィルタされる。これらのフィルタは、単純な一部元フィルタでもよく又は前に説明されたようなサブナイキスト標本化技法を利用した多次元フィルタでもよい。

復号化信号は、符号化信号の種々の部分を分離するために使用されたフィルタの特性のために、クロスカラー及びクロス輝度がない。輝度及びクロミナンス解像度は、対応する前置フィルタ及び後置フィルタによって定義され、−次元フィルタの単純な場合には、輝度については：Ｈｓｃ／２及びクロミナンスについてはｆ　ｓｃ／　２の水平解像度限界に対応する。前に説明されたように、これらの数字は、サブナイキスト標本化の技法を用いることにより空間・時間的周波数領域の種々の部分の間で解像度を変換することによって拡張されることができる。

大卯刑この発明による符号器及び復号器が実現されることのできる幾っがの方法があり、選ばれる構成は信号の種々の部分について使用される標本化レートとフィルタの設計とに依存する。

この発明による符号器及び復号器は正確に図２に示されたように、すなわちｆｓｃ、２　ｆｓｃ、３　ｆｓｃ及び４ｆｓｃなとのクロックレートで動作する回路部の種々の部分により、実現されることができるであろう。しかしながら、多くの状況においては、単一のクロックレートで動作する回路構成を用いて符号器及び復号器を実現する方が容易である。符号化信号の全帯域幅が２ｆｓｃである上述の方法の採択実施例については、４ｆｓｃのレートですべての回路構成を動作させるのが好都合であるが、それは、システムが２ｆｓｃ以下の水平輝度解像度に対して設計されているかぎり、このレートが符号化信号を表現するための十分な帯域幅を与え且つ又入力及び出力信号のために十分であるからである。

図５は４ｆｓｃのクロックレートで動作する符号器の構成図を示している。後続の段落は図５の符号器のこの実現例の動作を要約している。図２の符号器を図５に示された形式で実現する際に使用されるディジタル信号処理の技法はこの分野においては周知であるので簡単に記述されているだけであり、図５の詳細な本文説明はこの技術に通じた者にとってはこの図に与えられた詳細事項のゆえに必要でない。

図５においては次の省略形が使用されている。

３：１ｃｈｈ−低及び高周波数の間の６６％：３３％分割のために適当な高域サブバンド解析フィルタを用いて低水平周波数を符号化する。

３：２ｃｌｈ−上と同様であるが、低域解析フィルタを泪いて行う。

１　：　２ｄｈｈ−低及び高周波数の間の５０％：５０％分割のために適当な高域サブバンド合成フィルタを用いて高水平周波数を復号化する。

１：２ｄｌｈ−上と同様であるが、低域合成フィルタを用いて行う。（３：１及び３：２フイルタは、３ｆｓｃで標本化され従つて埋込み零を持っているデータについて動作するので、それぞれ２だけオーバサンプリングされる）ＶＡＳ　−Ｖ軸スイッチ（線番号に依存して１又は−１により乗算されてＵに加えられたＶクロミナンス信号）Ｓａｍｐｌｅ　−線交番水平位相について０．　１．　０．　１　−により連続した標本を乗算する。

アナログ入力信号（輝度Ｙ１色差信号Ｕ及びＶ）は２ｆｓｃの帯域幅に合わせて低域フィルタされ且つ４ｆｓｃのレートで標本化されたものと仮定されている。

ＬＦ　ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ　Ｃ０ＤＥの標識のあるブＣｔ７りは４ｆｓｃで動作する８位相フイルタと等価であって、８位相のうちの四つは２ｆｓｃ標本化動作のためにＯである。すなわち、それは四つの異なった位相を持っている。、このブロックは次の動作を行うために必要な動作を含んでいる。すなわち、１）　３のファクターによるアップサンプリング、低域フィルタリング及び２のファクターによるダウンサンプリングによって、入力信号を６ｆｓｃの標本化レートに変換する（これは二つの標本化周波数間で変換を行うための周知の方法である）２）　３ｆｓｃでの標本化により支持可能である通過帯域を与えるためにプレフィルタを行う。

３）　フィールド内で五の目形である格子において一つおきの標本を零に設定することによって信号を３ｆｓｃで標本化する。

４）　低域サブバンド解析フィルタを用いてこの信号をフィルタし且つ２ｆｓｃで再標本化を行う。この過程は２のファクターによるアップサンプリング、フィルタリング及び次に３のファクターによるダウンサンプリングとこれに続く結果として生じる４ｆｓｃデータ流における一つおきの標本の零への設定によって実施される。サブバンド解析フィルタはそれゆえに、３ｒｓｃへの標本化動作により挿入された零を含んでいるオーバサンプリングされたデータについて動作しているので、２のファクターによってオーバサンプリングされる。

このブロックは、その入力信号及び出力信号が両方共４ｆｓｃでブロックされているので、係数がこのブロックにおける諸過程の組合せ効果をエミュレートするために必要とされる方法で標本ごとに留り換えられる、４ｆｓｃ／２で動作する単一のディジタルフィルタによって置き換えられることが可能である。そのようなフィルタが八つの異なった組の係数を持っていて、そのうちの四つがすべて零であることを示すことができる。この係数の組は４の２群、すなわち、線の最初の標本が２ｆｓｃ格子の標本点にある線において使用される一方の群、及び最初の標本が２ｆｓｃ格子にない線において使用される他方の群、として考察できる。それゆえに係数組は次のパターンにおいて使用される。

こ二で各行はテレビジョンフィールドにおける一つの線を表し且つ数字は４ｆｓｃ標本化信号におけるその標本に対して使用される係数組を表している。係数組２゜４．５及び７は、実施されている過程の最終段階である五の目形２ｆｓｃ標本化過程のために、すべて零である。典型的な実現例においては、各非零係数組は２０〜３０の係数からなることができる。これらの係数は、組合せ過程を構成しているフィルタの係数を組み合わせることによって計算されることができる。

これを行う一つの方法は、コンピュータを用いて組合せ過程のモデルを作り且つ結果として生じる組合せのインパルス応答を、使用された標本化構造に関するインパルスの位置の関数として、測定することである。

ＨＦ　ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ　Ｃ０ＤＥと標識付けされたブＣｌフクは４ｆｓｃで動作する１６位相フイルタと等価であって、その八つの位相は２ｆｓｃ標本化動作のために零であり、且つ残りの８位相のうちの四つはマイナスの他方の四つに等しい。すなわち、それは四つの異なった位相を持っている。このブロックは同じ段階ｌ）〜３）と、これに続く前に説明された高域サブバンド解析フィルタ及びダウン標本化器による動作を行う。それは次に（高周波数輝度信号が最終的な反転を受けないことを保証するために必要とされる）水下周波数反転及び高域逆サブバンド符号化動作を実施する。結果として生じるレート２ｆｓｃの標本が４ｆｓｃデータ流における正しい位置にあることを保証するために、信号は２のファクターによりアップ標本化され、そして係数が両方共１である２タツプ水平フイルタでフィルタされる。これは隣接した標本位置における２ｆｓｃ標本を複製する。即ち、２ｆｓｃ標本化過程は次に、上述の輝度信号処理において使用されたものと同じ標本化位相において各対の標本の一つを零に設定する。ウニストンＰＡＬアセンブラ及びスブリフタの正しい動作のためには正しい位相の使用が不可欠である。このブロックにおけるすべての過程は、前のブロックに関すると同様に係数が標本レートで変更される単一のディジタルフィルタを用いて実現されることができる。

ＵＶ　ｔｏ　ＣＨＲと標ぷ付けされたブロックは、４ｆｓｃの標本化レートでディジタル化される二つの色差信号Ｕ及び■がら組合せクロミナンス信号を形成する。

それの動作は前に言及した参照文献に記述された通常のウニストンクリーンＰＡＬ符号化に従っており、従ってここでは簡単に要約されるだけである。各信号は、組合せクロミナンス信号が形成されるとき、垂直側（サブ）標本化の前に垂直（又は垂直・時間的）前置フィルタにがけられる。組合せの前に、各信号は小さい遅延を導入するためにフィルタされる。これの目的は、正規のＰＡＬ復号器を用いて復号化された画像における輝度及びクロミナンス成分の正しい相対的水平位置決定を保証することであり、ウニストンアセンブラにおけるフィルタは、ウニストン復号器では除去されるが正規のＰＡＬ復号器では除去されない輝度及びクロミナンス間のわずがな差分遅延を導入する。組合せ器は一つぉきのフィールド線におけるＵ＋Ｖの重み付き和及び他方の線におけるＵ−Ｖの重み付き和を形成する。

ＣＨＲＣ０ＤＥと標識付けされたブロックは４ｆｓｃで動作する８位相フイルタと等価であって、８位相のうちの四つは２ｆｓｃ標本化動作のために零であり且つ残りの四つのうちの二つは他の二つに等しい。すなわち、それは二つの異なった位相を持っている。このブロックは４ｆｓｃで標本化された組合せクロミナンス信号を取って、一つおきの標本が零である４ｆｓｃのレートでの標本を発生する。

非零標本は２ｆｓｃで標本化された信号のクロミナンス部分を表現している。このブロックは、符号化されるべきクロミナンス標本を得るために前置フィルタ及び関連のｆｓｃの標本化器を実現する。これらの標本は逆サブバンド符号器の低域合成フィルタにかけられて、２ｆｓｃ出方信号における低周波数成分を形成する。前のように、このブロックは多数組の係数を持った４ｆｓｃで動作する単一のフィルタによって実現されることができる。

〜Ｖ　Ｃ０ＤＥと標識付けされたブロックは従来技術のウニストンクリーンＰＡＬ符号化に従ってウニストンクリーンＰＡＬアセンブラを実現する。各フィルタは典型的にはアパーチャが二つの連続したフィールド線を受け入れる二次元フィルタからなっており、従って各フィルタは線遅延器を含んでいる。符号化信号は、４ｆｓｃの標本化レードで発生され、そして既に記述されたようにＤＡＣ及び後置フィルタを用いてアナログ形式に変換されることができる。この信号の副搬送バースト及びシンクパルスの加算を必要とし、線及びフィールド帰線消去が最終ＰＡＬ信号を形成する。

図６は４ｆｓｃの標本化レートで動作する復号器を示している。それは、図５の符号器について記述したのと同じ方法で図２における復号器のブロック図から与えられる。図６は、各フィルタが必要とする位相数を示している。

図６においては次の省略表記が使用されている。

２：１ｃｌｈ−低及び高周波数間の等外分割のために適当な低域サブバンド解析フィルタを用いて低水平周波数を付け化する。

２：１ｅｈｈ−上と同様であるが、高域解析フィルタを用いる。

２１３ｄｌｈ−低及び高周波数間の６６％　３３％分割のために適当な低域サブバンド合成フィルタを用いて低水平周波数を復号化する。

１：３ｄｈｈ−Ｊ−と同様であるが、高域合成フィルタを用いる。

（１３及び２３フイルタは、３ｆｓｃで標本化され従って埋込み零を持っているデータについて動作するので、それぞれ２にょリオーバサンプリングされる。）ＶＡＳ　−Ｖ軸スイッチ（線番号に依存してｌ又は−ｌにより乗算された■クロミナンス信号）ｓａｍｐｌｅ−線交番水平位相について０．　１．　０．　１　により連続した標本を乗算する。

ｕｐ、　ｄｏｗｎ　−所与の比により水平方向にスーパサンプリング（零を挿入）又はサブサンプリングする。

図６において、ＬＦ　ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ　ＤＥＣＯＤＥと標識付ｔｆ　サｈタフロックは４ｆｓｃで動作する８位相フイルタと等価であって、８位相のうちの四つは異なった順序における他の四つに等しい。すなわち、それは四つの異なった位相を持っている。ＨＦ　ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ　ＤＥＣＯＤＥと標識付けされたブロックは４ｆｓｃで動作する１６位相フイルタと等価であって、位相のうちの八つはマイナスの他の八つに等しい。すなわち、それは八つの異なった位相を持ってイル。（ＨＬｌ、−１ＣＨＲＤＥＣＯＤＥと標識付けされたブロックは４ｆｓｃで動作する４位相フイルタと等価である。すなわち、それは四つの異なった位相を持つている。動作の残りは上の図５の論述から明らかであろう。

図５及び６に示された符号器及び復号器は市販で入手可能な集積回路を用いて構成されることができる。例えば、一つ以上のＳ　Ｇ　Ｓ　−Ｔｈｏｍｓｏｎ　Ａ　１１０デイジタルフイルタを用いて各フィルタの各位相を実現し、且つマルチブレ２−サを用いて適当な位相を選択することができる。

代替実施例この発明は２ｆｓｃの帯域幅を有する符号化信号であって、サブナイキスト標本化技法が前置及び後置フィルタにおいて使用されない状況においては、３ｆｓｃ／２の輝度帯域幅及びＥ　ｓｃ／　２のクロミナンス帯域幅を与えるものに関して説明されてきた。しかしながら、この発明が、これらの帯域幅に対して他の数字を用いて、サブバンド及び逆サブバンドフィルタが種々の信号を分割し且つ構成する比率を変更することによって適用され得ることは理解されるであろう。例えば、ゎずか５　ｆ　ｓｃ／　３のチャネル帯域幅が利用可能であるとしたならば、この発明は、８　ｆ　ｓｃ／　３で入力輝度信号を標本化してこれを２ｆｓｃで標本化された低周波数信号及び２　ｆ　ｓｃ／　３で標本化された高周波数信号に分割することによって、４ｆｓｃ／３の輝度帯域幅及びｒ　ｓｃ／　３のクロミナンス帯域幅を与えるために使用されることができるであろう。

このシステムの別の可能な実施例は、採択実施例の輝度及びクロミナンス標本化レートを使用しているか、ＣＣＩＲ勧告（Ｒｅｃｏｍ＋＋ｅｎｄａｔｉｏｎ）　６０１に従って、１３．５ＭＨｚで標本化された輝度信号における標本がら直接３ｆｓｃ輝度標本を得ている。３ｆｓｃの標本化レートはほぼ３Ｘ４．４３＝１３．３ＭＨｚであるので、有効線の長さはすべての標本を収容するために１３．５　／　１３．３のファクターにょつて且つ又前述のＣＣＩＲ勧告に存在する有効線の各端に保護帯域を維持するために７２０／７０２の更なるファクターによって延長される必要がある。これは通常のＰＡＬシステムに対する５２μ秒に比較して５４．２μ秒の有効線時間を生じることになる。二つの標本化レート間のインタフェースは、ヒタチ（Ｈｉｔａｃｈｉ）ＨＭ５３０５１Ｐのような市販で入手可能な二重ポート先入れ先出しバッフ１を用いて容易に達成されることができる。類似の方法がクロミナンス信号について使用可能であり、この信号はＣＣＩＲ勧告６０１において６．７５　ＭＨｚで標本化される。２のファクターによるアップサンプリング、低域フィルタリング及び３のファクターによるダウンサンプリングによって、わずかに延長された有効線におけるｒ　ｓｃ／　２での標本化のための正しいクロミナンス標本密度が得られる。このわずかに延長した有効線時間を有するビデオ信号を伝達することのできる機器に関連して使用されたときには、この方法は１３．５ＭＨｚで標本化されたディジタル輝度１３号が透明に伝達されることを可能にし、且つ又輝度前置及び後置フィルタ並びにアナログ−ディジタル変換器が必要とされないので符号器及び復号器を簡単化する。クロミナンスの透明な伝送は拡張ウニストンクリーンＰＡＬシステムにおける有意に低目のクロミナンスの水平及び垂直帯域幅のために可能ではないけれども、この方法は依然としてクロミナンスと関連した符号器及び復号器ハードウェアを簡単にする。

この発明に従って符号化された信号の振幅はＰＡＬ信号に対して与えられた正規の範囲を越えることが可能であるが、それは、高周波数輝度信号が、ＰＡＬ信号における黒からピークの白までの範囲である７００ｍＶの範囲をそれ自体持っている低周波数信号の振幅に等しい最大振幅を持つように期待され得るからである。それゆえに、組合せ信号を形成して信号が制限されたときに引き起こされる誤差の効果を低減する前に、高周波数成分の振幅を低減することが有利であろう。

非線形減衰器を用いて高周波数信号の振幅が高い信号レベルに対してはより大きいファクターにより低減されるようにすることも又可能である。これは、復号化画像において有意の雑音障害を受けることなく、信号の振幅を低減するための周知の方法である。そのような減衰器の使用は、クロミナンス領域にわずかに侵入するエイリアスのある高周波数輝度信号の振幅を低減することになるので、通常のＰＡＬ復号器を用いて復号化された信号におけるクロスカラーの出現を減少させるのにも役立つであろう。

変更例図２の符号器及び復号器は図７の符号器及び図８の復号器で示されたように変更できる。

図７に言及すると、クロミナンス信号は逆すブパンパ符号器の低周波数入力に供給され、この符号器は２ｆｓｃで標本化された信号を生成し、クロミナンス信号はそのスペクトルの下方半部を占める。高周波数輝度信号は高周波数入力に供給され、これはこの信号をスペクトルの上方半部に置く。高周波数輝度信号はこれらの動作によって周波数反転した状態になる。すなわち、最高の輝度周波数はクロミナンス信号の上方端に隣接し、且つ最低の輝度周波数は帯域の上部にあるようになる。これの欠点は最終の符号化信号に及ぼす低域フィルタの効果が低い方の輝度周波数を高い方のものよりも厳しく減衰させることになることである。それゆえに、高周波数輝度信号をクロミナンスとの組合せ前に周波数反転させてスペクトルか最終的周波数反転を受けないようにすることが有利であろう。これは逆サブバンド符号器より前に高周波数輝度信号の一つおきの標本を反転させることによって達成されることができ、ｆ　ｓｃ／　２での変調と等価である。逆処理は復号器において適用される必要があるので、ｆ　ｓｃ／　２の同じ位相のものか使用されることはもちろん不可欠である。この信号のための位相基準は、例えば線、シンクパルスへの参照によって得ることができる。しかしながら、これらのパルスのビデオ信号に関する位置が変わることのあるビデオテープ編集のような応用例においては、周波数反転の使用は不適当であろう。そのような環境においては、符号化信号に及ぼす低域フィルタの効果はこの明細書において外の場所で記述されたような多次元サブバンドフィルタリング技法の使用によってより厳しくないようにされることができる。

帯域の下方半部におけるクロミナンス情報及び帯域の上方半部における高輝度周波数を含む組合せ信号はｆｓｃで変調されてウニストンアセンブラにおけるフィルタＦ２の入力に送られる。アセンブラ自体の動作は通常のウニストンクリーンＰＡＬにおけると全く同じである。結果として生じる拡張ウニストンクリーンＰＡＬ信号のスペクトルは上述の図４に示されている。

図２に関して上に記されたように、この符号化信号を表現している４ｆｓｃで標本化されたディジタル信号はディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）及びアナログ後置フィルタを用いてアナログ信号に変換されることができる。零周波数から２ｆｓｃまでの平坦な周波数応答を維持しなから復号化を行う目的で、結果として生じるアナログ信号をその後ディジタル化することが可能であるためには、符号器におけるＤＡＣの後の後置フィルタ及び復号器におけるアナログ−ディジタル（ＡＤＣ）の前の前置フィルタの組合せ効果がナイキストフィルタであることが必要である。これを達成することができる一つの方法はフィルタをＤＡＣ後置フィルタとＡＤＣ前置フィルタとの間で等しく分割することであり、この場合には各フィルタは平方根ナイキストと呼ばれる。そのような状況におけるナイキストフィルタの使用はＡＤＣにおける標本化により引き起こされたエイリアシングがＤＡＣにより発生されたそれを相殺することを可能にし、周知の技法である。

ＤＡＣ及びＡＤＣにおける標本化の位相も又同じでなければならないが、これは各場合における標本化周波数か通常のＰＡＬ信号におけるようにことごとくの線の開始時にバーストにおいて得られる色副搬送波周波数から導出されているので達成するのが容易である。平方根ナイキスト応答への良好な近似がアナログフィルタを用いて達成され得るが、別の方法としては４ｆｓｃで標本化された信号が、ディジタル半ナイキストフィルタを用いて、例えば８ｆｓｃヘオーバサンプリングされることができる。このオーバ標本化信号は次に、仕様がはるかに厳しくないアナログフィルタを通して、８ｒｓｃで動作するＤＡＣに送られるが、これは周知の方法である。フィルタ積が、例えば符号器から復号器への信か路における損失又はフィルタ自体における不完全さのために、正確にナイキストではない場合には、符号器からの４ｆｓｃ標本化信号と復号器への入力における４ｆｓｃ信号との間には若干の損失が生じることになる。これらの損失が復号化信号に及ぼす効果はシステムにおける種々のフィルタの設計に依存しており、潜在的損失を改善する方法は後程論述される。

約５．５ＭＨｚより下の周波数に感じるだけである通常のＰＡＬ復号器は、通常のウニストンＰＡＬ信号から生成するようなものと本質的に同じ画像をその信号から生成するが、但しこの画像は少量のエイリアシングを伴っている。これは輝度のサブバンド分割を行うために使用されるフィルタの注意深い設計によって低減されることができる。加えて、クロミナンス領域に現れる上方輝度帯域からのエイリアスのある情報のために非常に少量のクロスカラーがあるかもしれない。

これはクロミナンス及び高周波数輝度を組み合わせるために使用される逆サブバンドフィルタの注意深い設計によって実質」−除去されることができる。

図８に図解されたＰＡＬ復号器は、符号器において実施された処理とは逆の処理を行って輝度及びクロミナンス信号を再生する。それの動作は図８から容易に理解されるであろう。ウエストンスブリフタフィルタＦ３及びＦ４並びに関連の標本化器及び復：Ａ器は符号器におけるフィルタＦｌ及びＦ２に送られた２ｆｓｃ標本を再生する。Ｆ４からの信号はサブバンド符号器（すなわち逆す−ブ竺ンド復号器）を用いてクロミナンス及び高周波数輝度情報に分割され、このサブバンド符号器は符号器における対応するサブバンド復号化過程とは逆の動作を行う。

高周波数輝度信号は適当な高域サブバンド合成フィルタに送られる。低周波数輝度信号は対応する低域サブバンド合成フィルタに送られる。これら二つの信号は一緒に加算されて完全な輝度信号を再生する。標本化輝度及びクロミナンス信号は次に所要の出力標本化レートに合わせて後置フィルタされるが、これらのフィルタは弔純な一部元フィルタでもよく又は前に説明されたようなサブナイキスト標本化技法を利用した多次元フィルタでもよい。

復号化信号は符号化信号の種々の部分を分離するために使用されたフィルタの特性のためにクロスカラー及びクロス輝度がない。輝度及びクロミナンス解像度は、対応する前置フィルタ及び後置フィルタによって定義され、−次元フィルタの単純なフィルタの場合には輝度について：Ｈｓｃ／２及びクロミナンスについてｆｓｃ／２の水平解像度限界に対応する。前に説明されたように、これらの数字はサブナイキスト標本化の技法を用いることによって空間・時間的周波数領域の種々の部分の間の解像度を換えることによって拡張されることができる。

フィルタの設計における考慮事項４ｆｓｃの標本化レート並びに３／２ｆｓｃ及びｆ　ｓｃ／　２の帯域容量を有する符号化ディジタル信号に関連してこの発明を記述してきたが、そのようなシステムのためのフィルタの設計の若干の態様が次に考慮される。特に、４ｆｓｃでの輝度信号の標本化及び等帯域分割のために適当なサブバンドフィルタの使用に基づいた符号器及び復号器のためのフィルタの設計が論述される。

輝度帯域を分割するために使用されるサブバンドフィルタが完全な再現のためのアセンブラ及びスブリフタフィルタに関連して前に記載された四つの関係に従い、且つ更に低域及び高域サブバンドフィルタが３　ｆ　ｓｃ／　２ないし２ｆｓｃの領域（高周波数サブバンドのサブ標本化によって支持されない領域）において１及びＯの利得を有する場合には、輝度のための符号化及び復号化過程の透明性は前置フィルタ及び後置フィルタの設計にだけ依存する。しかしながら、これは、符号化信号が低域フィルタリングのようなひずみを受ける場合にはもはや真実ではない。実際、そのようなフィルタリングは高周波数輝度信号のスペクトルが上に説明されたように符号化信号において反転させられている場合にはｆｓｃのすぐ上の輝度周波数の損失を引き起こすことがある。

低域フィルタの符号化信号に及ぼす効果の厳しさを低減するために、二次元フィルタを用いて輝度スペクトルを分割することが可能である。図９はｆｓｃを越える水平周波数を持った低垂直周波数か低周波数サブバンドにおいて搬送されることを可能にするためにそのようなフィルタを用いてスペクトルが分割され得る様子を示している。そのようなサブバンドフィルタはアセンブラ及びスプリッタフィルタＦｌ−Ｆ４を設計するために使用されたのと同じ方法を用いて設計されることができるが、それはこれらのフィルタがそれ自体−形式の二次元サブバンドフィルタであるからである。垂直周波数応答は１４４サイクル／有効画像高（一つの飛越しフィールド内で得られる最高の垂直解像度）に関して鏡映になっているが、これはフィルタが一つのフィールド内でだけ機能するためであり、このことはすべてのフィールド内フィルタについて真実である。

図９に示された形式のフィルタが輝度信号を分割するために使用されているこの発明に従って符号化された信号を考える。この符号化信号が前に記述されたように反転した高輝度周波数で形成されているならば、符号化信号における最高周波数で移動する輝度周波数は７２〜２１６サイクル／画像高の範囲の垂直周波数においてｆｓｃの領域において原初信号のそれに対応していることが証明され得る。

それゆえに高周波数における符号化信号に対する損失は復号化信号のスペクトルのこの領域に影響を及ぼすだけである。

図９に示された種類の二次元輝度サブバンド分割を用いることに対する更なる利点は符号器の順及び逆面立性を改善することにある。これは通常のＰＡＬ復号器を用いてこの発明に従って符号化された信号を復号化することによって得られる信号の性質、及びこの発明による復号器を用いて正規のＰＡＬ信号を復号化するときに得られる性質である。これは低域サブバンド解析フィルタの通過帯域の形状がアセンブラフィルタＦ１のそれに厳密に一致する場合に特に事実である。

この状況においては、Ｆｌは低域サブバンド解析フィルタによるプレフィルタリング及びアセンブラにおける２ｆｓｃでの標本化に続いて整合した後置フィルタとして機能する。〜それゆえに、低域サブバンドフィルタの通過帯域内のｆｓｃより上の輝度周波数を含む、低周波数路により伝送されたすべての周波数は、正規のＰＡＬ信号において行われるであろうように、信号スペクトルの同じ部分において移動する。実際、輝度サブバンド解析及び合成フィルタはアセンブラ及びスブリフタにおいて使用されたフィルタＦ１〜Ｆ４と同じであるように選ばれることができる。Ｆｌ及びＦ３の垂直位相特性は等しくて反対であり、それゆえ相殺され、従って符号化画像における輝度信号に対する一様な群遅延を保証するので、Ｆｌの代わりにＦ３を低域解析フィルタとして使用するのが有利である。

変更例の実現図５及び６に関して上に記述された実現例は、輝度サブバンドフィルタが信号の、スペクトルの下方３分の２及び上方３分の１への不等分分割を行うために設計されており、且つ３ｆｓｃで標本化された輝度信号が符号器において明白に生成されるときには適当である。次の実施例は、輝度サブバンドフィルタが等分分割を行うために設計されており、且つ３ｆｓｃで実際に標本化された輝度信号が決して存在していない場合に適当である。

等分帯域分割を行う輝度サブバンドフィルタに基づいた符号器を実現するためには、上に記述されたものと比較してより簡単な回路構成が必要とされる。図７に言及すると、図示されたフィルタのそれぞれは４ｆｓｃの標本化レートで動作する固定ディジタルフィルタとして実現されることができる。標本化及び変調過程は単に、適当な標本を零に設定し、標本を反転させ、又は標本を適当なものとして不変更で通すことによって実現されることができる。フィルタはハリス（■ａｒｒｉｓ）Ｈ５Ｐ　４３１６８のような集積回路を用いて実現されることができるであろうが、この回路はフィルタ係数の対称性、入力標本における零の存在及び出力の副（サブ）標本化を利用して、それが収容している乗算器を有効に使用することができる。例えば、これらの回路の一つは、フィルタが対称的であり且つ人力様゛本の半分が零であるか゛又は半分の出力標本が捨てられるならば、３１タツプを有する水平フィルタを実現することができる。図７の符号器におけるフィルタを、３１以下のタップを有するように設計して、符号器又は復号器が非常に有効に実現されるようにすることが可能である。

クロミナンス及び高周波数輝度信号を結合するために使用されたサブ／＜′Ｊド合成フィルタはｆｓｃで標本化された二つの信号を組み合わせて２ｆｓｃで標本化された信号を生成している。これらのフィルタは隣接したフィルタ係数の間に零係数を挿入することによって４ｆｓｃで実現されることができる。別の方法として、より低い標本化レートを利用して、上に説明されたようなフィルタリング回路構成の有効な利用を可能にすることができる。

図８による復号器は符号器か関連して記述されたのと同じ技法を用いて実現されることができる。

ＮＴＳにの発明はＰＡＬ符号化システムに関連して説明されたけれども、この発明が我々の英国特許２０４５５７７Ｂ　（米国特許４３２２７３９）に記述されたように、ＮＴＳＣ副搬送波の補正形式のもの、クロミナンス信号を形成するための適当な装置、並びに適当な周波数帯域にわたって動作するアセンブラ及びスプリッタを用いて、ＮＴＳＣ符号化システムにも又適用可能であることは理解されるであろう。

特表千７−５０６２３２　（１０）水平周波数ＲＧｃｌ、　、　＝　ＰＣＴ／ＧＢ　９３１００８７０フロントページの続き（７２）発明者　クロール、マイケル・ジョージイギリス国ウェスト・サセックス　アール

Claims

【特許請求の範囲】

１．（ａ）零から色副搬送波周波数までの範囲における複合信号周波数に優勢に現われる低周波数輝度情報を表現している信号、（ｂ）色副搬送波周波数から所定のより高い周波数までの複合信号周波数に優勢に現われるクロミナンス情報を表現している信号、及び（ｃ）前記の所定のより高い周波数から上方限界までの複合信号周波数に優勢に現われる高輝度周波数を表現している信号、からなる複合ヒデオ出力信号を与えるために輝度及びクロミナンス入力ヒデオ信号を符号化する符号化方法であって、輝度入力ヒデオ信号をサブバンド解析フィルタリングして低周波数輝度信号及び高周波数輝度信号にする段階、高周波数輝度信号及びクロミナンス入力ヒデオ信号をサブバンド合成フィルタリングして組合せ高周波数信号を形成する段階、並びに低周波数輝度信号及び組合せ高周波数信号を位相離隔符号化して複合ヒデオ出力信号を与える段階、を含んでいる符号化方法。
２．クロミナンス信号及び高周波数輝度信号の帯域幅がそれぞれ副搬送波周波数の半分に実質上等しく、従って信号全体の帯域幅が副搬送波周波数の２倍に実質上等しい、請求項１に記載の方法。
３．高周波数輝度信号がクロミナンス信号との組合せの前に減衰させられる、請求項１に記載の方法。
４．減衰が非線形である、請求項３に記載の方法。
５．輝度入力信号がサブナイキスト標本化周波数を用いて標本化される、請求項１に記載の方法。
６．クロミナンス入力信号がサブナイキスト標本化周波数を用いて標本化される、請求項１に記載の方法。
７．輝度入力信号が約１３．５ＭＨｚの周波数で標本化された輝度信号の標本から得られる、請求項１に記載の方法。
８．輝度入力信号が、すべての標本を収容するために符号化信号において有効線の時間を延長することによって色副搬送波周波数の２倍を超えるレートで標本化された輝度信号の標本から得られる、請求項１に記載の方法。
９．複合ヒデオ出力信号がＰＡＬ両立可能な信号であり、且つ位相離隔符号化が位相離隔ＰＡＬ符号化からなっている、請求項１に記載の方法。
１０．複合ヒデオ出力信号がＮＴＳＣ両立可能な信号であり、且つ位相離隔符号化が位相離隔ＮＴＳＣ符号化からなっている、請求項１に記載の方法。
１１．サブバンド解析及び合成フィルタリングが二次元フィルタリングからなっていて、これにより色副搬送波周波数より大きい水平周波数を有する低垂直輝度周波数が低周波数輝度信号において移動することが可能になる、請求項１に記載の方法。
１２．高周波数輝度信号が組合せ高周波数信号を形成する前に周波数反転させられる、請求項１に記載の方法。
１３．（ａ）零から色副搬送波周波数までの範囲における複合信号周波数に優勢的に現われる低周波数輝度情報を表現している信号、（ｂ）色副搬送波周波数から所定のより高い周波数まての複合信号周波数に優勢に現われるクロミナンス情報を表現している信号、及び（ｃ）前記の所定のより高い周波数から上方限界までの複台信号周波数に優勢的に現われる高輝度周波数を表現している信号、からなる複合ヒデオ出力信号を与えるために輝度及びクロミナンス入力ヒデオ信号を符号化する符号化装置であって、輝度入力ヒデオ信号を受けるための輝度信号入力手段（１００）、クロミナンス入力ヒデオ信号を受けるためのクロミナンス信号入力手段（１０１）、輝度入力ヒデオ信号をフィルタリングして第１出力側で低周波数輝度信号を且つ第２出力側で高周波数輝度信号を与えるために輝度信号入力手段に結合されたサブバンド解析フィルタ手段（１０２）、クロミナンス入力ヒデオ信号及び高周波数輝度信号をフィルタリングしてその出力側で組合せ高周波数信号を与えるためにクロミナンス信号入力手段とサブバンド解析フィルタ手段の第２出力側に結合されたサブバンド合成フィルタ手段（１０８）、並びに低周波数輝度信号及び組合せ高周波数信号を符号化して複合ヒデオ出力信号を与えるためにサブバンド解析フィルタ手段の第１出力とサブバンド合成フィルタ手段の出力とに結合された位相離隔符号化手段（１２０）、を備えている符号化装置。
１４．（ａ）零から色副搬送波周波数までの範囲における複合信号周波数に優勢的に現われる低周波数輝度情報を表現している信号、（ｂ）色副搬送波周波数から所定のより高い周波数までの複合信号波数に優勢的に現われるクロミナンス情報を表現している信号、（ｃ）前記の所定のより高い周波数から上方限界までの複合信号周波数に優勢的に現われる高輝度周波数を表現している信号、からなる複合ヒデオ入力信号を復号化して輝度及びクロミナンス出力信号を与えるための復号化方法であって、複合ヒデオ入力信号を位相離隔復号化して低周波数輝度信号及び組合せ高周波数信号を与える段階、組合せ高周波数信号をサブバンド解析フィルタリングして高周波数輝度信号及びクロミナンス出力信号を与える段階、並びに低周波数輝度信号及び高周波数輝度信号をサブバンド合成フィルタリングして全帯域輝度出力信号を与える段階、を含んでいる復号化方法。
１５．（ａ）零から色副搬送波周波数までの範囲における複合信号周波数に優勢的に現われる低周波数輝度情報を表現している信号、（ｂ）色副搬送波周波数から所定のより高い周波数までの複合信号周波数に優勢的に現われるクロミナンス情報を表現している信号、及び（ｃ）前記の所定のより高い周波数から上方限界までの複合信号周波数に優勢的に現われる高輝度周波数を表現している信号、からなる複合ヒデオ入力信号を復号化して輝度及びクロミナンス出力信号を与えるための復号化装置であって、複合ヒデオ入力信号を受けるための入力手段（１３２）、第１出力側で低周波数輝度信号を且つ第２出力側で組合せ高周波数信号を与えるために前記の入力手段に結合された位相離隔復号化手段（１３０）、第１出力側で低周波数輝度信号を且つ第２出力側でクロミナンス出力信号を与えるために前記の位相離隔復号化手段の第２出力側に結合されたサブバンド解析フィルタ手段（１４０）、並びに全帯域幅輝度出力信号を与えるために前記の位相離隔復号化手段の第１出力側と前記のサブバンド解析フィルタ手段の第１出力側とに結合されたサブバンド合成フィルタ手段（１５０）、を備えている復号化装置。