JPH08172625A

JPH08172625A - ビデオ信号発生方法と受像機

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Publication number: JPH08172625A
Application number: JP3078242A
Authority: JP
Inventors: Scott C Knauer; シーノウアースコット; Kim N Matthews; エヌ．マシューズキム; Arun N Netravali; ナラヤンネトラバリアラン; Eric D Petajan; ディペタジャンエリック; Robert J Safranek; ジェイサフラネクロバート; Peter H Westerink; エイチウェスターリンクピーター
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1996-07-02
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: US5040062A; JP2665068B2

Abstract

(57)【要約】【目的】映像の質を低下させること無く、符号化した
ビデオ信号の冗長度を抽出削除することにより、ビデオ
信号の帯域幅を縮小する。【構成】伝送されるべき信号の一部はアナログ信号或
いは連結された複数のパルス振幅符号化信号（Ａ信号）
の形態で作成され、伝送されるべき信号の他の部分はデ
ジタルの形態（Ｄ信号）で作成される。このＤ信号は、
伝送容量の残り部分をＡ信号のために残して、伝送され
た信号の特定の部分にあてがわれる。普通に作成された
デジタル信号がデジタル部分を完全に占めていないとき
は、増強作用が、アナログ信号の選択されたもの即ちサ
ンプルがＡ信号から切り取られ、デジタル的に符号化さ
れ、Ｄ信号に加えられるときに生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高解像度テレビジョンに
関し、特に、高解像度テレビジョンに関するビデオ信号
を符号化及び復号化する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願は同一日付けで出願された５件の
関連出願の一部である。

【０００３】ビデオ信号は、一般的にはビデオ・カメラ
から出力される。ビデオ信号の帯域幅は極めて広く、そ
の結果、この技術分野の当業者は映像の質をあまり低下
させること無くビデオ信号の帯域幅を縮小する試みを行
なってきた。代表的には、帯域幅を縮小するために、ビ
デオ信号を符号化し、符号化したビデオ信号の冗長度を
抽出して削除することが為されている。

【０００４】様々な手法がこの技術分野で使用されてい
る。それらには静止映像に良好な適応性を持つものも有
り、他方、動映像に良好な適応性を持つものも有る。動
映像の帯域幅を縮小する手法の一つに、一般に動補償予
測符号化と言われているものが有る。

【０００５】従来の動補償予測符号化方法では、各ビデ
オ・フレームが最初に、「８画素×８画素」ブロックの
ような、数個の画素から成る正方形ブロックに区劃され
る。各ブロックが順に符号化され、この結果得られた符
号化信号列が通信チャンネルを介して復号化回路へ伝送
される。この通信チャンネルは記憶手段そのものであっ
てもよく、或いは記憶手段を含むものでもよい。

【０００６】区劃ステップに続いて、この符号化ステッ
プでは、その画素ブロック内の画素が前のフレームと較
べて顕著に変化したか否かに関する判定が行なわれる。
顕著に変化していなかった場合には、前のフレームから
の画素ブロックの画素を単に繰り返させるだけで、最新
の画素ブロックに対する画素を得ることができる。この
手法は「条件補充」として知られている。

【０００７】画素が前フレームから顕著に変化している
場合には、その画素ブロック内で起きている動きの最良
予測を判定する試みが行なわれる。この試みは、最新画
素ブロックを、前フレーム内の対応画素ブロックを様々
に微小変移させたものと次々に比較する「ブロック突き
合わせ動き予測」手法によって頻繁に行なわれる。

【０００８】この最良な一致を生じる動きは、フレーム
間の画素ブロック映像における動きの最良予測であると
見做され，「動ベクトル」と呼ばれるこの変移量が選択
されて復号化回路へ伝送される。

【０００９】もちろん、この「最良予測」は、最新画素
ブロック中の映像と前フレーム内の画素ブロックを変移
させた画素ブロック中の映像と間で最小の差信号を生じ
る予測である。この差信号は誤差信号を構成する。この
誤差信号が十分に小さいときは、或る標識信号が復号化
回路へ伝送され、復号化回路は前フレームからの変移さ
れた画素ブロックの画素を単に繰り返し、その結果、変
移した最新画素ブロックに対する画素を生じる。

【００１０】このような画素ブロックは、「動き補償」
されていると表現される。しかし、若し二つの画素ブロ
ック間に顕著な誤差異が有る場合には、この誤差異が符
号化されて復号化回路へ伝送され、その結果、最新画素
ブロックの画素はより正確に復元することができる。こ
の誤差信号の符号化は、代表的には「離散的予弦変換
（ＤＣＴ）」手法によって実行される。これはエネルギ
ー手法である。

【００１１】上記手順によって生成される符号化情報の
量は変動的なものである。例えば、その映像の一様な変
移即ち動きとは対応しない映像変化は、或る画素ブロッ
クとそれを変移した最良の複製画素ブロックとの偏差を
記述するために強固な符号化を必要とするであろうこと
が十分認められる。

【００１２】他方で、その映像が連続するフレーム間で
変化していないときは、符号化される必要がある情報の
量は極小である。このように潜在的に広い範囲に変動す
る伝送に必要な符号化の量に順応するために、代表的な
符号化回路はその出力端にバッファーとして働くメモリ
ーを持っている。

【００１３】しかしながら、バッファーは万能薬ではな
い。或る所定の伝送速度に対して、過度な量のデータが
生成されるとき、常にＦＩＦＯ（先入れ先出し）がオー
バフローする危険が有る。ＦＩＦＯがオーバフローする
と、伝送チャンネルがそのＦＩＦＯに新しいデータを挿
入するのに十分な空きを作ることができるまで、符号化
は停止しなければならない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この技術分野における
上記教示の全ては、テレビジョン信号の帯域幅を縮小す
る見地で符号化及び復号化に関係するが、どれも伝送す
る準備をするために、信号のフォーマッティングに明ら
かに関係していない。

【００１５】即ち、高解像度テレビジョンでは、帯域幅
及びフォーマッティングの問題の両方が解決されなけれ
ばならず、それらの困難は、所望の信号抑圧が更に大き
く、且つ元の映像のより正確な写像に対する要求が益々
切迫してきているので、従来のテレビジョン信号に関す
る場合より更に大きい。

【００１６】

【課題を解決するための手段】小さな伝送帯域幅を特徴
とする高解像度テレビジョンは、信号中の冗長分を多量
に除去し、残された信号を効率的に符号化し、この符号
化された信号をこの信号に適用される標準と最も両立性
が有る方法で伝送することによって得られる。伝送容量
が限られているために、符号化されて伝送された情報を
有効なスペースに収容するように調整することが必須で
ある。本発明の原理によれば、伝送されるべき信号の一
部はアナログ信号或いは連結された複数のパルス振幅符
号化信号（Ａ信号）の形態で作成され、伝送されるべき
信号の他の部分はデジタルの形態（Ｄ信号）で作成され
る。このＤ信号は、伝送容量の残り部分をＡ信号のため
に残して、伝送された信号の特定の部分にあてがわれ
る。普通に作成されたデジタル信号がデジタル部分を完
全に占めていないときは、増強作用が、アナログ信号の
選択されたもの即ちサンプルがＡ信号から切り取られ、
デジタル的に符号化され、Ｄ信号に加えられるときに生
じる。これによって、受像機において総合的に良好な映
像再生が得られる。更に、切り取られたサンプルが、Ａ
信号からの削除がこのシステムに最大の恩恵を与えるも
のの中から選択される。例えば、本発明の一つの実施例
においては伝送ノイズの無感化が、小さな振幅のサンプ
ルを大きな振幅のサンプルにするために組み合わせ、極
めて大きなサンプルを切り取り、それらをＤ信号に加
え、その結果得られたより小さなダイナミック・レンジ
の信号を伝送処理中に増幅することによって、増強され
る。

【００１７】

【実施例】図１は通常のテレビジョン走査線を示す。そ
の映像は、一時に一つの映像走査線を走査することによ
って作成される。各走査線２１には水平帰線２２が続
き、フレームの最後の走査線には、帰線期間中に挿入さ
れた垂直同期パルスを有する垂直帰線２３が続いてい
る。

【００１８】従来のテレビジョンは「飛び越し走査」の
概念を有するが、ここでは、それは重要なことではな
い。しかし、高解像度テレビジョンのアスペクト比は１
６：９の比とすることがが期待されており、従来テレビ
ジョンのアスペクト比とは相違している。

【００１９】図２は本発明の原理による伝送機の概略図
を示す。動き補償回路１１０は、受信フレーム及びバッ
ファー１６０内のフレームに応答する。この動き補償回
路１１０は、フォーマッティング回路１７０及び中継回
路１５０へ与えられる低周波数係数（ＬＬ係数）及び動
ベクトルを作成する。

【００２０】中継回路１２０は、それに与えられた信号
の領域変換（基本的には、時間領域から周波数領域への
変換）を実行し、その結果を符号化回路１３０へ与え
る。

【００２１】符号化回路１３０は、合同して中継回路１
２０において生成された信号を表わす離散的な振幅の誤
差信号及びベクトル指標信号の形態の大幅に組みが縮減
された信号を作成し、これらの信号ストリームをフォー
マッティング回路１７０及び組み合わせ回路１５９へ伝
送する。符号化回路１３０で作成された信号は、有効な
伝送容量を元の映像を確実に再生するために最も重要な
情報で満たすように選択され且つ配列される。

【００２２】伝送機の帰還部では、組み合わせ回路１５
９が符号化回路１３０の上記誤差信号及びベクトル指標
信号に応答する。この組み合わせ回路１５９は、符号化
回路１３０で選択され且つ配列された上記低周波数係数
を回復する機能を有する。この組み合わせ回路１５９の
出力は、中継回路１２０の入力信号を可能な限り最も良
好に再構成する機能を有する再構成回路１６１へ与えら
れる。

【００２３】再構成回路１６１の出力は、加算回路１８
０においてそのフレームの動き補償予測信号と加算さ
れ、この和がバッファー１６０に記憶される。この動き
補償予測信号は、バッファー１６０と上記動きベクトル
信号とに応答する中継回路１５０の中で作成される。

【００２４】フォーマッティング回路１７０は、符号化
回路１３０及び動き補償回路１１０によって供給される
情報とそのフレームの関連する音声情報とを組み合わ
せ、利用者によって使用されている伝送媒体に適合した
フォーマットの信号を作る。

【００２５】本発明の一態様によれば、符号化回路１３
０によって作成された上記誤差信号はそのフレームの水
平走査期間にはまり込みように構成され、その期間に有
るようにフォーマッティングされる。フォーマッティン
グ回路１７０へ与えられた他の信号の全てがそのフレー
ムの帰線期間で符号化される。

【００２６】図２の伝送機に対応する受像機が図３に示
されている。この受像機は、上記音声信号、動き補償回
路１１０の上記ＬＬ係数と動ベクトル、及び符号化回路
１３０の出力信号を回復する分離回路１９０を有する。

【００２７】符号化回路１３０の出力信号に対応する信
号は、組み合わせ回路１６３へ与えられる。組み合わせ
回路１５９の如く、組み合わせ回路１６３は符号化回路
１３０で選択され且つ符号化された上記低周波数係数を
回復する。その出力は、中継回路１２０の入力信号を可
能な限り最も良好に再構成する再構成回路１５５へ与え
られる。

【００２８】同時に、動き補償回路１１０で作成された
動ベクトルは、これら動ベクトルに従ってバッファー１
６５の出力を変更する中継回路１６４へ与えられる。そ
の結果は、再構成回路１５５及び中継回路１６４の出力
信号を加算しその結果をバッファー１６５へ与える加算
回路１８５へ与えられる。

【００２９】バッファー１６５はこの受像機のＬ（−）
Ｌ（−）ビデオ・フレーム情報（これは上記ＬＬ係数に
よって表される部分を差し引いた映像である）を記憶し
ている。再構成回路１５５及び加算回路１８５での処理
と同時に、分離回路１９０のＬＬ係数は、この受像機の
ＬＬ映像を作成する再構成回路１８８へ与えられる。

【００３０】このＬＬ映像は、最終の受像機のフレーム
を構成するために、加算回路１８６内で上記Ｌ（−）Ｌ
（−）映像に加算される。このフレームが処理されて映
像表示され、関連する音声信号が処理されて音声に変換
される。

【００３１】動き補償回路１１０の具体的回路は図４に
示されている。この回路では、受信フレームはバッファ
ー１０２と、サブサンプリング回路１１５へ接続されて
いる二次元ロー・パス・フィルター（ＬＰＦ）１０３と
に接続されている。

【００３２】二次元ＬＰＦ１０３は、従来構成のＬＰＦ
１０４と、データを再配列するためのバッファー１０５
と、このバッファー１０５に応答する従来構成のＬＰＦ
１０６と、そのデータを再び再配列するためのバッファ
ー中継回路とを有する。

【００３３】従って、二次元ＬＰＦ１０３は、サブサン
プリング回路１１５内でサブサンプリングされてフォー
マッティング回路１７０へ与えられる二次元低域周波数
係数（ＬＬ係数）を作成する。二次元ＬＰＦ１０３のサ
ブサンプリングされた出力はまた、上記ＬＬ係数と対応
するＬＬ映像を作成する再構成回路１０８へ与えられ
る。

【００３４】これらＬＬ係数及びＬＬ映像が作成されて
いる間に、与えられた映像フレームはバッファー１０２
内で遅延される。この遅延された映像及び上記ＬＬ映像
は減算回路１０９へ与えられ、この減算回路１０９は低
域空間周波数が欠落している映像（即ち、Ｌ（−）Ｌ
（−）映像）を発生するために、上記与えられた映像か
ら上記ＬＬ映像を減算する。

【００３５】減算回路１０９の上記Ｌ（−）Ｌ（−）フ
レーム出力は、バッファー１１１と、動きベクトル発生
回路１１２及び加算回路１１４へ与えられる。上記Ｌ
（−）Ｌ（−）フレームはバッファー１１１に記憶され
るので、前に記憶されたＬ（−）Ｌ（−）フレームはバ
ッファー１１１から抜き取られて動きベクトル発生回路
１１２へ与えられる。

【００３６】動きベクトル発生回路１１２は、その映像
の重なりを持たない画素ブロックに作用する。これらの
画素ブロックはどのようなサイズであってもよいが、発
明者らが本明細書で説明している高解像度テレビジョン
の実施例に関して採用したサイズは、３６画素×３２画
素（３２行の各行中に３６画素が含まれる）である。

【００３７】選択された各画素ブロックに対して、その
画素ブロックと隣り合う選択された画素ブロックが前の
画素ブロック（バッファー１１１内で見出だされた画素
ブロック）内で、考察中の画素ブロックと最も近似する
画素ブロックが探し求められる。このようにして、或る
動ベクトルが得られ、考察中の画素ブロックと最も近似
するバッファー１１１内の映像の領域を指示する。

【００３８】単一画素の精度を求めるサーチ・プロセス
は完全に公知である。特性を改善するために、本発明に
おける動ベクトルは１／２画素の精度にまで計算され
る。この精度は先ず１画素の精度に至る動ベクトルを作
成し、次いで、サブ画素動ベクトルを特定することが要
求されているか否かを判定するために、前の画素ブロッ
クの行及びそれらの行中の画素との間の動きベクトルに
よって指示されている隣接画素ブロックに補間すること
によって得られる。

【００３９】図５は、説明用の例として、フレームＫ中
の画素ブロック領域３１及びフレームＫ＋１中の画素ブ
ロック領域３０を示している。これら二個のフレームを
観察して分かるように、フレームＫ＋１中の画素ブロッ
ク領域３０は、フレームＫ中の画素ブロック領域３１に
関して上方へ二画素分、右方へ三画素分だけ移動されて
いるフレームＫ中の画素ブロック領域３１と対応するこ
とを明瞭に示すことによって極めて正確に表示されてい
る。

【００４０】動きベクトル発生回路１１２の動きベクト
ルは図４の中継回路１１３へ与えられる。この中継回路
１１３の別の入力には、バッファー１６０の出力が与え
られる。上述した如く、バッファー１６０の出力は前の
Ｌ（−）Ｌ（−）フレームが受像機において既知である
のでこのフレームを表している。

【００４１】動きベクトルは、予測された動き補償Ｌ
（−）Ｌ（−）フレームを形成するために、中継回路１
１３内でバッファー１６０の映像と比較される。一般的
には、この予測されたフレームは上記Ｌ（−）Ｌ（−）
フレームを忠実に表わしてはいない。ほとんど常にこの
予測されたフレームには誤差が有る。

【００４２】これら誤差の位置と度合いを確かめるため
に、中継回路１１３の動き補償Ｌ（−）Ｌ（−）フレー
ムが減算回路１１４へ与えられ、この減算回路１１４に
よって上記Ｌ（−）Ｌ（−）フレーム信号自体と比較さ
れる。減算回路１１４の出力は動き補償された予測誤差
信号のフレームである。これら信号は、中継回路１２０
へ与えられる。

【００４３】中継回路１２０は、情報を周波数領域へ写
像する。このような写像には多くの方法が有るが、本発
明の方法では、図６に示す如く、１６個の有限インパル
ス応答フィルター（ＦＩＲフィルター）が含まれる。特
に、中継回路１２０の入力は８個の「水平」フィルター
１２１へ与えられる。各ＦＩＲフィルターは６４個の画
素に亘る規模を持ち、選ばれた周波数帯域内に有る信号
の強度を表わす係数を作成する。

【００４４】これらＦＩＲフィルターは、ＦＩＲフィル
ターへの入力画素がフレームの同じ水平走査線上の連続
する画素から取り出され、且つ連続する係数がこのＦＩ
Ｒフィルターを水平方向に移し変えることによって得ら
れるので、「水平」フィルターと呼ばれている。

【００４５】上記水平方向の移動は８画素分為される。
作成された各係数は、６４画素の区画を有する隣接画素
ブロックの中心に位置する画素と関連付けら、従って、
Ｍ個の画素を有する走査線の走査によって、８個のＦＩ
ＲフィルターのそれぞれにおいてＭ／８個の係数が作ら
れる（なお、走査線の端部では何らかの処理、例えばＦ
ＩＲフィルターに必要とされる分を満たすために画素を
作る等の処理が為されるものと仮定する）。

【００４６】８個のＦＩＲフィルターによって評価する
周波数帯域が、ＦＩＲフィルター内に組み入れられてい
る係数によって、選択即ち制御される。「水平」フィル
ターの出力は、バッファー１２２の助けによって適切に
再配列されて、「水平」フィルターと同様なものとする
ことができ且つ同様な方法で信号を処理する８個の「垂
直」フィルター１２３へ与えられる。

【００４７】全体的効果としては二次元フィルター動作
の効果が創出される。画素ブロックを対象とする二次元
フィルター動作は、例えば、１９８９年５月９日に発行
された米国特許第４，８２９，４６５号に見出だすこと
ができる。

【００４８】中継回路１２０の出力は、図７に示される
如く、６４個のサブバンド・フレームの集合と見ること
ができる。各サブバンド・フレームは、Ｎ／８個の係数
行及び行当たりＭ／８個の係数を有する規模のサブバン
ドを規定する。なお、Ｎ及びＭは、映像フレームの行数
及び行当たりの画素数である。

【００４９】また、図７を見て分かるように、サブバン
ド内の対応する係数は、ベクトル３５のようなベクトル
を形成するように、グループ化することができる。この
ようなベクトルの成分は全て、共通な一組の動き補償さ
れた予測誤差信号（動き補償回路１１０の信号）に由来
している。

【００５０】別形態として、各サブバンド内の係数のグ
ループ（例えば行当たり４個の画素を持つ２行の係数ブ
ロック）を、ベクトルの成分を形成するように組み合わ
せることができる。これはベクトル３６によって図示さ
れている。本発明によれば、ベクトル３６のようなベク
トルが採用されるときは、上記６４個のサブバンド・フ
レームは、ＭＮ／５１２個のベクトルによって表わすこ
とができる。

【００５１】６４個のサブバンド・フレームに含まれて
いる情報を伝達するのに、効率がより高い方法及びより
低い方法が有ることが認められている。もちろん、低効
率な方法よりは高効率な方法を選択する方が努力を要す
る。また、幾らかの雑信号が混ざり組むことが有り、且
つ映像の品質を甚だしく損なうことなく幾らかの周波数
領域の情報が無視されることが有ることも認められてい
る。

【００５２】これらの認識に基づいて、符号化回路１３
０は、上記６４個のサブバンド・フレームに含まれてい
る最も重要な映像情報を識別し、この情報を有効伝送容
量中に詰め込む機能を有する。この機能は三段階で達成
される。

【００５３】このような三段階アプローチの第一段階で
は、或る情報を伝送し且つ或る情報を単に無視する選択
が為される。第二段階では、制約された信号目録から伝
送するために任意な選定を行なうことによって、伝送さ
れるべき情報が近似される。この目録を制約することに
よって、デジタル伝送に必要な容量が低くなる。第三段
階では、その情報がこの有効伝送容量内に詰め込まれ
る。

【００５４】これまで「伝送容量」なる記載を行なった
が、これは、この時点では有効伝送容量が何であるかを
説明するために意味をなしている。

【００５５】図１において、水平走査期間、水平帰線期
間および垂直帰線期間は全て、テレビジョン・スクリー
ンの動作に直接関連している。これらは、スクリーンを
受信されたフレーム情報と同期させるための何らかの手
段が有るかぎり、必ずしもテレビジョン受像機への情報
伝送と関連する必要は無い。ゆえに、同期が必要なこと
を条件として、それらの期間の合計に相当する時間の期
間がフレーム情報の伝送に完全に当たられる。

【００５６】地域的な伝送環境では、各テレビジョン・
チャンネルに特定の帯域幅が割り当てられる。一般的に
は、伝送機部分においてテレビジョン信号が帯域制限さ
れて、搬送波上に変調（振幅変調）される。テレビジョ
ン・チャンネル間の干渉をできるだけ少なくするため
に、「禁止」保護周波数帯が隣接テレビジョン・チャン
ネルを分離し、ここでは信号が存在しない。

【００５７】この「禁止」周波数帯は、ベースバンド信
号の帯域制限が絶対的なものではなく、且つ伝送機には
必ず非線形性が有るために、必要とされる。低レベルの
干渉でさえ、このような干渉が干渉チャンネル中にゴー
ストを生じるので、往々にして好ましくない。人間の視
覚には、これらのパターンに対して極めて高い視認力が
有る。

【００５８】干渉を減少させる必要性は、水平走査期間
中で最も大きい。反対に、帰線期間中では極めて大きな
干渉を許容することができる。このような期間では干渉
が生じることは何であれ皆、干渉信号が同期喪失を起こ
さないことを保証する点だけに制限される必要が有る。

【００５９】本発明の一態様によれば、干渉は、水平走
査期間中に伝送される情報の帯域幅を割り当てられてい
るチャンネルの周波数帯域に制限することによって、容
認可能な低レベルに維持される。帰線期間中では、伝送
された情報の帯域幅が「禁止」周波数帯中へ広がること
を許容することができる。

【００６０】とりわけ、本発明の原理によれば、水平走
査期間中に、割り当てられた信号帯域幅内に収容される
ように選択されている動き補償された予測誤差係数が伝
送される。他の情報は全て、帰線期間中に伝送される。

【００６１】誤差信号中のエネルギーは、真正映像から
の予測映像の偏りを表わしているから、この動き補償さ
れた予測誤差係数によって表わされているエネルギーを
できるだけ多く伝送することが望ましい。伝送機が受像
機へ伝えることができる最大量のエネルギーは、搬送波
の振幅の最大の振れに相当する。

【００６２】このような最大搬送波振幅によって、受像
機には正電圧レベル及び負電圧レベルの高い振れが生じ
る。受像機電圧の最大実効値レベル掛けるそのレベルが
維持されている期間によって表わされる積は、図８中に
領域９９によって示される。

【００６３】信号強度が考慮されないときは、できるだ
け多くの動き補償された予測誤差係数を領域９９の期間
中に詰め込むことが目標とされる。この動き補償された
予測誤差係数は、その値がアナログであり、アナログ値
を持つサンプルによって表わすことができ、且つそれら
サンプルは階段状のアナログ信号を形成するように連結
することができる。

【００６４】水平走査期間中に詰め込むことができるサ
ンプル数は、変調アナログ信号の許容帯域幅及び受像機
がそれら信号を時間領域信号に変成する能力によって、
制限される。このような情況の下では、領域９９の利用
度は図８に曲線９８によって示されているようになるで
あろう。とりわけ、この利用度は、アナログ・サンプル
の実効値を表わす曲線９８以下の領域によって示され
る。

【００６５】上記から、より効率的な利用度を持つ伝送
モデルは曲線９８の下の領域を増加させ、その上の領域
を減少させることによって得ることができる。これは誤
差信号を適切に符号化することによって達成することが
できる。

【００６６】従って、その結果得られる信号は、図８中
に曲線９７によって示されている信号のようになるであ
ろう。曲線９７を持つ信号中の各レベルは一つ以上の信
号パルスを表わしている。幾つかの信号を組み合わせて
一つの信号を形成する処理は、「多から一」の写像であ
る。

【００６７】例えば、デジタル化された信号の組み合わ
せは全く簡単である。一対の同一符号の信号は、最高許
容振幅の平方根のような選択された値より低い振幅値を
有し、従って、この一対の信号は一個のデジタル化信号
を形成するために組み合わせることができる。

【００６８】この結果得られる単一信号の値は、図９に
示された表のような探索表によって指示することができ
る。例えば、第一の信号が値１１を持ち、第二の信号が
値３を持っているときは、図９の表に従って作成された
組み合わせ信号は値４１を持つ。

【００６９】パルス振幅変調フォーマットに変換された
とき、高さ４１のパルスは、このパルスが二個の信号が
組み合わされた信号であることを示す指標信号とともに
受像機へ伝送される。このような指標信号及び値４１を
受信すると、この受像機は同様な探索表にアクセスして
そこから二個の振幅変調パルスを取り出す。

【００７０】「一から多」の写像によって、特定レベル
を持った信号が得られるときには、伝送ノイズの要因が
必ず有るので、上記の場合の如く、符号化アルゴリズム
に多くの注意が払われなければならない。特に、この符
号化アルゴリズムは、伝送レベルから僅かな偏りを持つ
受信信号がその伝送レベルを構成していた信号から顕著
な相違を持つ信号への復号を行なわないものでなければ
ならない。

【００７１】図９の探索表の符号化がそのように構成さ
れていることは注目することができる。例えば、レベル
１１の振幅変調パルスが伝送されていた場合にレベル１
０の振幅変調パルスを受信したときは、レベル１１の振
幅変調パルスの復号されたレベルに誤差を生じず、且
つ、レベル１０の振幅変調パルスの復号されたレベルを
１だけ変化させる。

【００７２】レベル１５の振幅変調パルスが伝送されて
いた場合にレベル１６の振幅変調パルスが受信されたと
きは、レベル１６の振幅変調パルスの復号されたレベル
に誤差を生じず、且つ、レベル１５の振幅変調パルスの
復号されたレベル１だけの誤差を生じる。

【００７３】上記のことは、伝送機からのパルス振幅変
調信号の全部をできるだけ大きくする目標を持っている
「多から一」の写像を述べている。実際に、大きなデジ
タル信号を二以上の小さいデジタル信号に符号化する
「一から多」の写像によって、同様な結果が得られる。

【００７４】この符号化アルゴリズムは、その復号化処
理がその構成パルスを単に組み合わせるだけの処理であ
ることができるので、全く簡単なものであることができ
る。この「一から多」の写像は、この写像が信号のダイ
ナミック・レンジを縮小してより効果的な利得制御機構
を可能にするので、領域９９の利用度を改善する。

【００７５】図９の構成は二個のデジタル信号を組み合
わせる方法を示しているが、三個（或いはそれ以上）の
デジタル信号を、同様な方法で図９の考えに従う（対応
した次元の）表を用いて組み合わせることができる。

【００７６】予測誤差信号の組み合わせ及び分離が使用
されないときは、領域９９内で伝送することができる振
幅変調パルスの最大数は、（伝送帯域幅によって）決ま
った数である。予測誤差信号の組み合わせ及び分離が使
用されるときは、伝送することができる振幅変調パルス
の最大数は、制限されない。

【００７７】むしろ、その最大数は（或る形態の写像の
効果が他の形態の写像によって無効にはなるが）信号の
特性に依存している。更に、様々な映像の伝送の経験に
よって、組み合わせることができるデジタル信号の百分
率に関して幾つかの指標を与えられ、この百分率が組み
合わせて受像機へ伝送することができる信号の最大数の
指標を与える。

【００７８】図２の伝送機、及び、一つの方法によって
多くの周波数領域情報を有効伝送容量内に詰め込む重要
な仕事の説明に戻ると、この情報詰め込みは三段階で実
施される。

【００７９】このような三段階アプローチの第一段階で
は、或る情報を伝送し且つ或る情報を単に無視する選択
が為される。第二段階では、制約された信号目録から伝
送するために任意な選定を行なうことによって、伝送さ
れるべき情報が近似される。この目録を制約することに
よって、デジタル伝送に必要な容量が低くなる。第三段
階では、その情報がこの有効伝送容量内に詰め込まれ
る。

【００８０】図１０は上記三段階アプローチのための符
号化回路１３０の詳細なブロック・ダイヤグラムを表わ
している。

【００８１】その選択段階に対しては、発明者等は図７
のサブバンド・フレームをベクトル３６によって評価す
ることを選択している。特に、各ベクトル成分の８個の
係数中のエネルギーを組み合わせて（これら８個の係数
はサブバンド中の２×４のアレイを有する）、その組み
合わされた値をしきい値と比較することが選択され、そ
れにより、その比較結果を反映しているバイナリー信号
が作成された。

【００８２】重なりを持たない形態のサブバンド・フレ
ームを介する段階的に並べることによって、１及び０の
成分値を持つ一組のベクトルが生じる。図１０におい
て、バッファー１３１は、６４個のサブバンド係数を記
憶し、数組の８個の係数を出力し、且つそれらをレジス
ター１３２に記憶させる。

【００８３】組み合わせ回路１３３は、８個の係数のエ
ネルギーを測定し、それらの結果を減算回路１３４へ与
える。減算回路１３４は、組み合わせ回路１３３の信号
がそのしきい値より大きいときは１の出力を作成し、そ
うでないときは０の出力を作成する。このバイナリー出
力はバッファー１３５に記憶される。

【００８４】バッファー１３５は６４個のビット・ベク
トルを記憶する。各ベクトルは６４個のサブバンド中に
有る８個の係数のブロックと関連している。それらサブ
バンドのバッファー１３５内に記憶されている１は、こ
の１を生成した係数が伝送されるべきであり、バッファ
ー１３５内に記憶されている０は、この０を生成した係
数が伝送されるべきでないことを示唆している。

【００８５】重なりを持たない形態のサブバンド・フレ
ームを段階的に並べることによって、１及び０の成分値
を持つ一組のベクトルが生じる。図１０において、バッ
ファー１３１は、６４個のサブバンド係数を記憶し、数
組の８個の係数を出力し、且つそれらをレジスター１３
２に記憶させる。

【００８６】組み合わせ回路１３３は、８個の係数のエ
ネルギーを測定し、それらの結果を減算回路１３４へ与
える。減算回路１３４は、組み合わせ回路１３３の信号
がそのしきい値より大きいときは１の出力を作成し、そ
うでないときは０の出力を作成する。このバイナリー出
力はバッファー１３５に記憶される。

【００８７】バッファー１３５は６４個のビット・ベク
トルを記憶する。各ベクトルは６４個のサブバンド中に
有る８個の係数のブロックと関連している。それらサブ
バンドのバッファー１３５内に記憶されている１は、こ
の１を生成した係数が伝送されるべきであり、バッファ
ー１３５内に記憶されている０は、この０を生成した係
数が伝送されるべきでないことを示している。

【００８８】減算回路１３４へ与えられたしきい値は一
定値でもよく、或いは可変的な値であることもできる。
このしきい値は、不十分な数の係数が伝送のために選択
されるような高い値に設定されるべきではない。そのよ
うな高い値のしきい値が設定されると、それによって幾
らかの伝送容量が使用されなくなってしまう。

【００８９】このしきい値はまた、取り扱うことができ
る有効伝送容量より多い係数が伝送のために選択される
ような低い値に設定されるべきではではない。このよう
な選択は必ずしも処理装置に負担を負わさないであろ
う。

【００９０】図８は上記しきい値が適応性を持つ値に設
定されることを可能にする手段を提供する。プロセッサ
ー回路１３８は、バッファー１３１内の係数へのアクセ
スを有する。このプロセッサー回路１３８は、伝送容量
を認識して、それら係数を（それら係数のエネルギーに
基づいて）選別し、選別されたリストから伝送されるで
あろう振幅変調パルスの数を計数する。

【００９１】伝送容量が利用し尽くされたとき、最後に
受け容れられた係数のエネルギー・レベルが適用される
しきい値になる。選択された係数が伝送されないとき不
使用な伝送容量が生じるであろうことを判定する際に
は、伝送されている情報を識別するのに必要な別の情報
を伝送するための伝送容量より、無視することができる
情報を伝送するために多くの伝送容量が取られるとの仮
定が為されている。

【００９２】この仮定は、そのような識別を行なう情報
パケットの数（この数は、完全に上記しきい値によって
制御される）Ｋと、このような各情報パケットを識別す
るのに必要な容量Ｃとが、それらの積ＫＣによって表さ
れる容量（これは何が伝送されているかを識別するのに
必要な容量である）が、無視された情報を伝送しないこ
とによる不使用容量より小さい状態となるようなもので
ある場合は、正しい仮定である。このことは、Ｃをでき
る限り多く縮小することが重要であることを示唆してい
る。

【００９３】伝送されている係数及び伝送されていない
係数を識別するのに最も簡単な方法は、バッファー１３
５にある６４個の１と０とのビット・ベクトルを伝送す
ることである。Ｃをできる限り多く縮小することが重要
であるので、発明者等は可能な組み合わせの数を２64か
ら２8（２５６）へ減らしても映像の品質が維持される
ことを見出だした。数が縮小された一組の可能な組み合
わせによって、単に８ビットを用いて６４ビットの各可
能な組み合わせを決定することができる。

【００９４】この６４ビットから８ビットへの写像は、
２５６個のエントリーを有するコードブック表を作成す
ることによって達成される。各エントリーは６４ビット
の組み合わせのうちの一つ（一個のコードブック・ベク
トル）を保持している。

【００９５】このようなコードブックが使用されると
き、賢明な方法でバッファー１３５に含まれている組み
合わせの各々をその組み合わせを最も良く表わしている
コードブック・ベクトルで置換することが必要になる。
これは符号化回路１３０の上記第二ステップである。

【００９６】バッファー１３５内にある１と０との特定
の組み合わせを検討するとき、別な１と０との組み合わ
せを特定する何らかのコードブック・ベクトルを選択す
ることが、明らかにしきい値より低い値を持つ少なくと
も幾つかの係数を伝送することとなる。即ち、バッファ
ー１３５内にある１を生成した幾つかの高レベルの係数
は伝送されずに０を生成した幾つかの低レベルの係数が
伝送されることとなろう。

【００９７】さらに、可能なベクトルの組みの全体を限
られた組みのベクトルで置換することを決定すると、こ
のレベルの最適化においては、コードブック・ベクトル
からの、ａ）それが置換するベクトルと最も似ており、
且つ、ｂ）最も多く組み合わされた予測誤差係数のエネ
ルギーを伝送するベクトルを伝送することが有益である
と思われる。

【００９８】図１０において、ブロック１３６は、各々
が６４ビットを持つ２５６個のベクトルのコードブック
を有する。プロセッサー１３７は、このコードブック・
ブロック１３６と、バッファー１３５と、バッファー１
３１とに応答する。

【００９９】本発明の一つの方法及び上記の有益な選択
によって、プロセッサー１３７は、バッファー１３５内
にある１と０とのベクトルに対応しているバッファー１
３１内の情報を識別し、このバッファー１３５のベクト
ル内にある１の数を確認し、コードブック・ブロック１
３６から、仮に、同じ数の１を持つベクトルを一時に一
つづつ選択する。

【０１００】次いで、もしその仮に選択されたベクトル
が最後に選択されたものであれば、プロセッサー１３７
は、伝送されるであろう全係数が組み合わされたエネル
ギーを評価し、その最も大きい組み合わされたエネルギ
ーを持つ組の係数を伝送するであろうその仮に選択され
たベクトルを最終的に選択する。

【０１０１】この選択されたコードブック・ベクトル及
びバッファー１３１からの選択された係数は、情報詰め
込み回路１４０へ与えられる。情報詰め込み回路１４０
は、高い再生品質を持つビデオ・フレームを作成するた
めに選別された情報が持つ重要度によって情報を選別
し、且つ、制約されたチャンネル容量の内でできるだけ
多くの重要情報を伝送する機能を有する。

【０１０２】この情報詰め込み機能は、情報詰め込み回
路１４０で、次の四つの列、即ち、コードブック・ベク
トル識別子列、幾つかの選択された係数を含む列、画素
ブロック識別子列、及び重要度量列（例えば、そのベク
トル内の１による伝送を行なうために選択されたサブバ
ンド中の全エネルギー）を有する表を作ることによって
達成される。

【０１０３】幾つかの選択された係数を表示する第二列
は、付随機能として正確にコードブックの機能を奏す
る。例えば、１６個のコードブック・ベクトルのコード
ブックに対しては、そのベクトル識別子を００００から
１１１１の範囲の４ビット数とすることができる。例え
ば、ベクトル識別子００００は、ベクトル０１００１１
０００１１１００００に対応する。

【０１０４】このことは、ベクトル識別子は００００が
上記表の第一列に見出だされるときは何時でも、この表
の第二列が数４８（ベクトル０１００１１０００１１１
００００中にある１の数×８、なお、８はそのサブバン
ド・グループ内にある画素数である）を持つことを意味
している。

【０１０５】情報詰め込み処理は、「重要度」列上で選
別を行なうことにより情報詰め込み回路１４０内で進行
する。下記の表１に示すように、第一エントリーは、５
６個の選択された誤差係数を有するコードブック・ベク
トル１００１に属している。このエントリーは、７３１
のエネルギー・レベルを持つ画素ブロック２３に対する
ものである。

【０１０６】第二エントリーは、２４個の選択された誤
差係数を有するコードブック・ベクトル１１００に属し
ている。このエントリーは、６２３のエネルギー・レベ
ルを持つ画素ブロック５１１に対するものである。第三
エントリーは、３個の（異なる）選択されたサブバンド
を有するコードブック・ベクトル０００１に属してい
る。このエントリーは、１９０のエネルギー・レベルを
持つ画素１２７に対するものである。

【０１０７】後続する他のエントリー（表には示されて
いない）は、より低いエネルギー・レベルを持ってい
る。

【０１０８】

【表１】

【０１０９】上記の選別処理及びその選別されたリスト
の上段からの選択処理に加えて、情報詰め込み回路１４
０は、（図９のとおりに）誤差信号の大きさによる示唆
が有るとき、上記した信号組み合わせ機能を実行する。

【０１１０】選別された表からの選択、選択された係数
（第二列）の数の追跡、「多から一」並びに「一から
多」の写像の実行、及びこれらの写像に従って行なう選
択情報の増大によって、情報詰め込み回路１４０は、選
別された表から選択されたエントリーが関わっているチ
ャンネル容量の跡をたどることができる。

【０１１１】当てがわれた容量（即ち、振幅変調パルス
の数）が利用し尽くされると、この選別された表からの
選択処理は終了する。

【０１１２】二個以上の振幅変調パルスを単一のスロッ
トに詰め込む上記概念は、図８の領域９９によって表わ
されているような有効容量をより旨く利用することによ
って特性を改善する。

【０１１３】アドレス可能で、且つノイズの影響をうけ
ない別の態様の領域９９が有る。（伝送機と受像機との
間を結ぶ）伝送媒体によって導入されるノイズは伝送さ
れた信号のレベルとは独立しているので、明らかにでき
る限り大きい信号を伝送することが勧められる。このこ
とは、本発明において伝送機及び受像機に制御可能な利
得特性（ＣＧＦ）を導入することによって達成すること
ができる。

【０１１４】上記において示唆されているように、「一
から多」の写像方法は、大きな信号が中間の信号に分割
されるので、ＣＧＦ方法と相互に旨く作用して総合的に
信号のスパイクを縮小する。極めて大きい信号が無いこ
とによって、大きなＣＧＦ信号を乗算回路１５４へ与え
ることが可能になり、その結果、領域９９の大部分が信
号エネルギーで占められることとなる。

【０１１５】他方では、「多から一」の写像方法は、こ
の写像方法が小振幅のサンプルの近傍で大振幅のサンプ
ルを生成するので、（上記ＣＧＦ動作の障害となるよう
に）信号のスパイクを増大するであろう。事実、生成さ
れた信号の幾らかは極めて大きな信号であろう。このこ
とによって、ジレンマが生じる。

【０１１６】小振幅の信号はノイズ無感化を増強するた
めに組み合わされるが、しかしこの組み合わされた信号
が非常に大きいときは、許容することができる小さな利
得制御係数のためにノイズ無感化が損害を受ける。

【０１１７】伝送信号の帰線期間に含まれるべき付加信
号に利用することができるスペースが有るときは、極め
て大きな予測誤差サンプルが自然に生じようと、或いは
「多から一」の写像によって発生されようと、このジレ
ンマはこの極めて大きな予測誤差サンプルを削除し、こ
の削除された予測誤差サンプルを多分帰線期間の間にデ
ジタル形態で伝送することによって解決される。

【０１１８】もちろん、その予測誤差サンプルの振幅及
び「アドレス」の両方を伝送する必要があるであろう。
更に、大きな振幅の誤差信号を水平走査期間中での検討
から削除することによって、制御可能利得特徴（ＣＧ
Ｆ）回路ブロックが、実質的にノイズ無感化を改善して
結果として総合的な恩恵を生じる大きな利得特徴を発生
することができる。

【０１１９】実際には、これまでに説明された伝送機及
び受像機は、既に周波数成分を水平走査期間から除去
し、それらを帰線期間に挿入する概念を使用している。
即ち、ＬＬ係数が帰線期間に挿入されている。

【０１２０】これらＬＬ係数は、比較的に取り出すのが
容易な一つのグループとして取り出され、暗黙の想定の
結果がＬＬ係数の全部が大きく従って重要であるとのこ
とであるとき、この方法を取る決定を考えることができ
る。

【０１２１】この方法における肯定的な要因は、ＬＬ係
数の全部が存在し従って係数を識別するために容量を割
く必要がないことを示す。この方法における否定的な要
因は、ＬＬ帯域に対するカットオフ周波数の選択には明
確な法則が無いことを示す。

【０１２２】これは従って、カットオフ周波数の選択に
よって、伝送されたＬＬ信号の数が比較的に小さくな
り、ＬＬ帯域に含まれていないＬＬ係数の数が比較的に
大きくなることを示唆している。

【０１２３】幾つかの応用面では、結局、伝送された映
像の可変性が終始一貫して高い振幅であるＬＬ係数が極
めて少ない結果に終わることが有る。このような応用面
では、ＬＬ帯域の概念全体を省くことが意味をなす。

【０１２４】他の応用面では、ＬＬ成分は広く用いられ
ており、このような応用面では、両方の方法に対する余
地が有る。帰線期間中の或る容量はＬＬ帯域に用意さ
れ、或る容量は空間周波数領域予測誤差信号の中のピー
クに委ねられる。

【０１２５】写像、制御可能な利得特徴、水平走査期間
からの大振幅予測誤差信号の除去に関する上記方法によ
って、予測誤差信号にノイズ無感化を与えることが容易
になる。しかし、バースト誤り，フェーディング、マル
チ・パス受信を考慮するために別のノイズ無感化が与え
られる必要が有る。

【０１２６】デジタルの世界では、フェーディング及び
バースト誤りの訂正方法は、典型的には信号を或る伝送
期間に分散し、挿入されている誤り訂正符号に依存して
その信号を復元する。伝送信号に挿入、即ち符号化され
ている誤り訂正符号は、伝送のれる必要が有る情報量を
増大するが、しかしこの「過重情報」は一般的に価値が
有る。

【０１２７】マルチ・パス受信は、デジタル伝送では通
常関係が無く、とにかくそれらは有効信号として（誤っ
て）受け入れられるか、またはもし付随した訂正の誤り
訂正方法が十分しっかりしたものであればこの付随した
訂正を用いて、受信において誤りであることが示され
る。

【０１２８】更に興味の有る問題は、マルチ・パス受信
がありふれており、制約されたチャンネル容量のために
大量の「過重情報」を伝送することができない非デジタ
ル地域伝送において為すべきことである。

【０１２９】本発明によれば、スクランブルを使用する
ことによって、動作が改善される。スクランブルを用い
て、バースト誤り，フェーディング、及びマルチ・パス
受信による「ゴースト」が、スクランブルされた期間に
亘って分散される。

【０１３０】受信信号が受像機内でスクランブルを解読
されると、バースト誤り，フェーディング、及びマルチ
・パス受信は分散したノイズになる。このようなノイズ
自体は、テレビジョン画像の全面に分散した梨子地状ノ
イズ（雪片状ノイズ）として現われ、障害は「ゴース
ト」や集中した画面領域での画質低下より極めて少な
い。

【０１３１】最後に、伝送ノイズの影響を最小にする全
ての努力にも拘らず、ノイズが情報を受像機へ伝送する
途中で必然的に導入されるであろうことを予期しなけれ
ばならない。即ち、必然的にバッファー１６５内の情報
がバッファー１６０中の情報とは相違してしまうことを
予期しておかなければならない。

【０１３２】この問題は、伝送された誤差信号中に実映
像の一部を挿入し、且つ、バッファー１６５中に記憶さ
れている映像の対応する一部を受像機において捨てる周
知な技法によって克服される。この技法は「信号漏出」
として知られている。

【０１３３】挿入されたこの漏出は、固定したものであ
ることもでき、或いは適応性の有するものであることも
できる。「適応型漏出」（これは何らかの変数の機能を
持つ分数量の漏出である）が「固定型漏出」よりましで
あると信じる利用が有る。

【０１３４】予測誤差サンプルが概して小さな振幅のも
のであるときは、動き補償された信号は何らの訂正無し
でもかなり正確であると結論することができる。

【０１３５】この事実の第一の重要性は、受像機の予測
映像は実映像から余り異なるものではなく、従って漏出
信号を注入する理由はほとんど無いことである。

【０１３６】この事実の第二の重要性は、小さな振幅の
予測誤差信号によって高い利得係数が得られ、この高い
利得係数によってノイズ無感性が増強され、それによっ
て結果として得られた映像が正確になり、それ故、誰も
漏出信号に再び頼る必要が無いことである。

【０１３７】従って、予測誤差信号が小さいときは、小
さな漏出係数が使用される。このことの必然的結果とし
て、予測誤差信号が大きいときは、前のフレームとの相
関は小さく、ノイズが取り込まれる可能性が高く、ノイ
ズの影響が受像機のバッファー内にとどまるのを減らす
ことが望ましい。従って、大きな漏出係数が使用され
る。

【０１３８】もちろん、大きな漏出係数から小さな漏出
係数への変化は単一のステップで為されるべきではな
い。最後に、１の漏出係数が前に受信されたノイズの全
ての履歴を消去するために与えられる。

【０１３９】図１１及び図１２は、写像、予測誤差信号
の選択的除去、スクランブル、ＣＧＦ及び信号漏出の各
手法を有する伝送機及び受像機のブロック・ダイヤグラ
ムを示す。

【０１４０】伝送機においては、予測誤差信号の選択的
除去が符号化回路１３０内で行われる。これを行なうた
めのハードウェアは極めて簡単であり、図１０の実施例
では、この回路１３０はプロセッサー１３７と情報詰め
込み回路１４０との間に介挿される簡単な振幅依存型経
路指令回路（点線ブロックＫ）を有する。

【０１４１】この経路指令回路はこれらの信号の振幅が
或る設定されたしきい値より小さいときは信号を情報詰
め込み回路１４０へ通過させる。その振幅がその設定さ
れたしきい値より大きいときは、それら信号を符号化し
た信号が代わって線１９５を介してフォーマッティング
回路１７０へ与えられる。

【０１４２】上記ＣＧＦ機能は、情報詰め込み回路１４
０により伝達された振幅変調パルスを、基本的に遅延線
として構成されるバッファー１５２へ与えることによっ
て達成される。情報詰め込み回路１４０の出力に応答す
るプロセッサー１５３はまた、一定の間隔でこの遅延線
構成のバッファー内の最も大きな振幅変調パルスを判定
する。

【０１４３】この情報に基づいて、或る増倍係数が選択
され、第二入力をバッファー１５２から受ける乗算回路
１５４へ与えられる。この増倍係数は上記ＣＧＦ作用の
制御信号であり、この係数はまた受像機へ伝送するため
にフォーマッティング回路１７０へ送られる。

【０１４４】最後に、スクランブルの特徴が導入され
る。別のスクランブル手法を使用することができるが、
最も簡単手法の一つは、疑似乱数発生器を使用するもの
である。この手法によれば、伝送機は、シフト・レジス
ター２００及びこのシフト・レジスター２００の選択さ
れた段に接続されている排他的論理和ゲート２０１を有
する。

【０１４５】シフト・レジスター２００の長さ及び排他
的論理和ゲート２０１と接続されている段は、長さＫの
疑似乱数列を発生するために選択される。なおＫはフレ
ーム内の伝送サンプルの数である。各垂直同期信号で、
このシフト・レジスター２００はそれが確実に同期状態
に維持されるように初期化される。

【０１４６】スクランブルは、乗算回路１５４の出力信
号を逐次アドレス・カウンター２０３を使用してバッフ
ァー２０２へ挿入し、シフト・レジスター２００の並列
出力を使用してこのバッファー２０２からデータを引き
出すことによって達成される。

【０１４７】伝送機の帰還経路には、バッファー２０２
の出力に応答するスクランブル解読回路１９１が有る。
このスクランブル解読回路１９１の具体構成は、以下の
受像機の設計に関連して呈示される。しかしながら、ス
クランブル解読回路１９１が履行する動作はスクランブ
ル回路が履行する動作とは逆であることを述べることで
足りよう。

【０１４８】スクランブル解読回路１９１の出力はデバ
イダー１５１へ与えられる。デバイダー１５１もまた、
プロセッサー１５３によってフォーマッティング回路１
７０へ与えられている増倍係数に応答する。その結果
は、バッファー／プロセッサ−１９２へ送られ、ここで
符号化回路１３０によって削除されたサンプルが再び差
し込まれる。

【０１４９】バッファー／プロセッサ−１９２の出力
は、符号化回路１３０のベクトル情報を用いて中継回路
１２０の周波数成分を（可能な限り最も良好に）再生す
る情報組み合わせ回路１５９へ与えられる。これらの周
波数成分は中継回路１６１で、中継回路１２０で為され
た変換と逆に変換され、それらの結果は加算回路１８０
へ与えられる。

【０１５０】同時に、動き補償回路１１０の動きベクト
ルが中継回路１５０へ与えられる。これらのベクトルの
助けによって、中継回路１５０は、バッファー１６０の
情報を変更し、その結果を加算回路１８５へ与える。加
算回路１８５で生成された和信号はバッファー１６０に
記憶される。

【０１５１】実際には、中継回路１５０はバッファー１
６０と直接接続されていない。これら二回路の間にはデ
バイダー１８９が挿入されている。デバイダー１８９は
デバイダー１５６の信号漏出を評価する機能を有する。
デバイダー１５６は、動き補償回路１１０へ与えられた
フレーム情報に応答する。

【０１５２】デバイダー１５６は、その入力に与えられ
た信号の分数量をその出力へ伝送する。この信号の分数
量は加算回路１５７により、動き補償回路１１０により
中継回路１２０へ伝えられる動き補償された信号に加算
される。加算回路１５７は動き補償回路１１０と中継回
路１２０との間に挿入されている。発明者等がデバイダ
ー１５６内で用いている分数値は１／３２である。

【０１５３】適応型漏出が使用されているとき、予測誤
差信号強度の測定量が発生される必要が有る。これは、
伝送機内において，動き補償回路１１０からの予測誤差
信号に応答する漏出プロセッサ−１９６で達成される。
漏出プロセッサ−１９６はデバイダー１５６ヘ与えられ
る除数レベル及びデバイダー１８９及びフォーマッティ
ング回路１７０へ与えられるする補除数レベルを発生す
る機能を有する。

【０１５４】除数レベルを発生するために取ることがで
きる方法に別のものが幾つか有り、他の技能者がそれら
の中から選ぶことができる。

【０１５６】例えば、漏出プロセッサ−１９６は、この
漏出プロセッサ−１９６へ与えられる空間予測誤差信号
中のエネルギー、即ちその信号の変化の測定を発生する
ことができる。発生された測定はフレーム全体に対する
ものであることも、或いはそのフレーム内の小部分（画
素ブロック）に対するものであることもできる。

【０１５７】漏出プロセッサ−１９６内で発生される測
定がフレーム内の画素ブロック）に対するものであると
きは、この回路は画素ブロック間の境界の悪影響を防止
するために、その発生された除数レベルを徐々に変化す
るように調節される。

【０１５８】漏出プロセッサ−１９６はまた、中継回路
１２０と極めて似た構成を有し、周波数空間予測誤差信
号を発生する中継回路を有することができる。このよう
な中継回路を有することによって、発生された除数レベ
ルは特定の周波数帯域に感度を持つことができる。

【０１５９】特に、高周波数のサブバンドが多いとき
は、多くのノイズが視聴者によって我慢されており、従
って、より低い漏出係数が勧められることが見出だされ
た。この目的のため、中継回路を漏出プロセッサ−１９
６内に有することが重要であろう。

【０１６０】図１２は図１１の伝送機に適合する受像機
を示している。分離回路１９０は上記ＬＬ係数、伝送機
の動き補償回路１１０で創成された動きベクトル、コー
ドブック・ブロック１３６（写像情報を含むこともあ
る）の予測誤差信号、デジタル的に符号化された予測誤
差信号、パルス振幅変調符号化された予測誤差信号及び
ＣＧＦ増倍係数を選り分ける手段を有する。

【０１６１】パルス振幅変調符号化された予測誤差信号
は、疑似乱数雑音発生回路２０５、パルス振幅変調符号
化された予測誤差信号に応答するバッファー２０６及び
カウンター２０７を有するスクランブル解読回路へ与え
られる。

【０１６２】このスクランブル解読回路の構成は、情報
が疑似乱数雑音発生回路２０５の制御の下でバッファー
２０６へ挿入され且つカウンター２０７の制御の下で引
き出される点を除き、図１１のスクランブル回路の構成
と同様である。この逆の動作がスクランブル解読機能を
行なう。

【０１６３】ＣＧＦ作用をもとどおりにするために、バ
ッファー２０６の出力及び選択されたＣＧＦ増倍係数が
デバイダー１５８へ与えられる。デバイダー１５８は、
図１１の乗算回路１５４の作用の補数演算を行なう。デ
バイダー１５８の出力は、バッファー／プロセッサー２
０８へ与えられる。

【０１６４】バッファー／プロセッサー２０８は、動き
補償回路１３０内で削除され、別々に伝送され、且つ分
離回路１９０で選り分ける、上記デジタル的に符号化さ
れた予測誤差信号に応答する。バッファー／プロセッサ
ー２０８は、消失している予測誤差信号を、復帰させる
ための適切な時間に、消失している予測誤差サンプルを
持たない信号中へ挿し込む機能を有する。

【０１６５】ベクトル指標及びバッファー／プロセッサ
ー２０８の出力は情報組み合わせ回路１６３へ与えら
れ、この情報組み合わせ回路１６３の出力は中継回路１
５５へ与えられる。情報組み合わせ回路１６３は、上記
コードブック・ベクトル指標と組み合って、予測誤差信
号の周波数成分を再生する。

【０１６６】中継回路１５５は情報を空間領域へ変換す
る。この中継回路１５５の出力は加算回路１８５へ与え
られ、加算回路１８５の出力はバッファー１６５へ与え
られる。

【０１６７】バッファー１６５の出力はデバイダー１６
６へ与えられ、デバイダー１６６は中継回路１６４へ信
号を供給する。この中継回路１６４はまた分離回路１９
０の動きベクトルに応答し、その出力は加算回路１８５
への第二入力を形成する。

【０１６８】回路ブロック１５８、１６３、１５５、１
８５、１６５、１６６及び１６４の機能は、それぞれ、
回路ブロック１５１、１５９、１６１、１８０、１６
０、１８９及び１５０の機能と同等である。

【０１６９】図３の受像機における如く、バッファー１
６５の出力、即ち、受信されたＬ（−）Ｌ（−）フレー
ムは加算回路１８６へ与えられ、ここでこの受信された
Ｌ（−）Ｌ（−）フレームは中継回路１８８で創成され
たＬＬフレームに加算される。

【０１７０】付言すれば、デバイダー１５８が予測誤差
信号の振幅のみに影響を与えることに注目することがで
きる。もしそのような要望が有ればデバイダー１５８を
組み合わせ回路１６３の前に配置するよりむしろ、組み
合わせ回路１６３の後に配置することができることが、
技能者であれば確実に認識できるであろう。

【０１７１】上記の方法は、動き補償された予測誤差信
号を振幅変調パルスのフォーマットで伝送するが、本発
明の原理は他のモードの伝送にも同様な効力をもって適
用することができる。特に、実験結果によれば、ほんの
２００，０００個ばかりの誤差信号を伝送することによ
って極めて良い結果が得られることがわかる。

【０１７２】明らかに、これらの誤差信号をデジタル的
に符号化し、このような符号化形態で結果として生じる
帯域幅を取り扱うことができる伝送媒体を介して伝送す
ることができる。

【０１７３】例えば、ケーブルを介してこの情報をデジ
タル的に伝送することによって、伝送機における高周波
部（何れにしても、図１には示されていない）の全体及
び受像機における高周波部の必要性が除かれる。また、
予測誤差信号を水平走査期間に挿入し、ベクトル情報を
帰線期間に挿入する信号の構成には拘泥する必要な無
い。

【０１７４】本発明の原理は、高解像度テレビジョンに
適する伝送機及び受像機の構成を記述するなかで、上記
説明によって示されている。既に示された例示的実施例
の詳細な構成は、説明の簡単化のために丹念には考究さ
れていない。図面で与えられている設計を満たす回路ブ
ロックの全部は、過度な実験無しで従来の設計で作るこ
とができる。

【０１７５】実際に、伝送機及び受像機の回路ブロック
の多くは同等な機能を奏し、且つ従来の構成要素を用い
て同等な方法で構成することができる。

【０１７６】本発明の精神及び範囲内に有る他の実施例
を作ることができる。例えば、（中継回路１２０におい
て）動き補償回路１１０で作成された誤差信号を再構成
し、且つ（符号化回路１３０において）幾つかの結果と
して得られた周波数係数を捨てることによって、（主観
的に）より良好な特性が得られることが実験によって結
論付けられている。

【０１７７】実際に、時間領域でさえ誤差信号は一般的
に小さい。有効帯域幅が広く、且つそれともあるいは、
符号化方法が十分に効果的であるときは、誤差信号自体
の符号化を検討することも可能である。極く小さな誤差
信号は無視して、大きな誤差信号を符号化することがで
きるであろうし、何らかの平均処理さえ含むこともでき
る。

【０１７８】例えば、（画素の誤差レベルが余りにも低
いために）無視されているが、選択され符号化された画
素に隣接している画素は、しきい値のちょうど下の値を
持っているものと想定することができる。周波数領域へ
変換しまた時間領域へ戻す変換の必要性を無くすること
は、明らかに伝送機及び受像機のコストに積極的な効果
を持っている。

【０１７９】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、小
さな伝送帯域幅を特徴とする高解像度テレビジョン装置
を得ることができる。

【０１８０】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のテレビジョン走査線の配列を示す説明図
である。

【図２】ビデオ伝送機の信号符号化回路部分を示すブロ
ック・ダイヤグラムである。

【図３】図２のビデオ伝送機によって作成された信号と
適合する受像機を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図４】図２のビデオ伝送機中の動き補償回路を示すブ
ロック・ダイヤグラムである。

【図５】動き補償の概念を説明する図である。

【図６】図２のビデオ伝送機中の二次元変換回路の一例
を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図７】図２のビデオ伝送機中で作成されるサブバンド
及びこれらのサブバンド信号を規定するベクトルを示す
説明図である。

【図８】パルス振幅変調信号及びこの信号による有効伝
送容量を示す図である。

【図９】二個のサンプルを一個のサンプルに符号化する
のに有効な符号化検索表の一部を示す図である。

【図１０】図２のビデオ伝送機中の符号化回路の一回路
例を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図１１】リーク及び制御可能な利得の特徴を有する伝
送機を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図１２】図２のビデオ伝送機と適合する受像機を示す
ブロック・ダイヤグラムである。

【符号の説明】

２１水平走査線２２水平帰線２３垂直帰線３０画素ブロック３１画素ブロック３５ベクトル３６ベクトル９７曲線９８曲線９９領域１０２バッファー１０３二次元ＬＰＦ１０４ＬＰＦ１０５バッファー１０６ＬＰＦ１０７バッファー１０８中継回路１０９減算回路１１０動き補償回路１１１バッファー１１２動きベクトル発生回路１１３中継回路１１４加算回路１１５サブサンプリング回路１２０中継回路１２１水平フィルター１２２バッファー１２３垂直フィルター１３０符号化回路１３１バッファー１３２レジスター１３３組み合わせ回路１３４減算回路１３５バッファー１３６コードブック・ブロック１３７プロセッサー１３８プロセッサー１４０情報詰め込み回路１４１組み合わせ回路１４２スイッチ回路１４３恩恵測定回路１４４選択回路１４９情報詰め込み回路１５０中継回路１５１デバイダー１５２バッファー１５３プロセッサー１５４乗算回路１５５中継回路１５６デバイダー１５７加算回路１５８デバイダー１５９組み合わせ回路１６０バッファー１６１中継回路１６３組み合わせ回路１６４中継回路１６５バッファー１６６デバイダー１７０フォーマッティング回路１８０加算回路１８５加算回路１８６加算回路１８８中継回路１８９デバイダー１９０分離回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】削除 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】ビデオ信号発生方法と受像機

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

フロントページの続き (72)発明者キムエヌ．マシューズアメリカ合衆国 08873 ニュージャージィ、サマーセット、チェリーウッドドライブ 91 (72)発明者アランナラヤンネトラバリアメリカ合衆国 07090 ニュージャージィ、ウェストフィールド、バイロンコート 10 (72)発明者エリックディペタジャンアメリカ合衆国 07041 ニュージャージィ、ミルバーン、キプレスストリート 25 (72)発明者ロバートジェイサフラネクアメリカ合衆国 07974 ニュージャージィ、ニュープロビデンス、フェアモント 20 (72)発明者ピーターエイチウェスターリンクアメリカ合衆国 07041 ニュージャージィ、ミルバーン、キプレスストリート 25

Claims

【特許請求の範囲】ビデオ信号発生方法と受像機

【請求項１】映像を観察するビデオ・カメラのフレーム
期間に対するビデオ信号を発生する方法において、前記フレーム期間のうちの走査線部分の間で伝送するた
めのフレームの複数のビデオ・サンプルを発生するステ
ップと、短縮された複数のビデオ・サンプルを生成するために、
前記発生ステップで前記フレーム期間のうちの前記走査
線部分の間で伝送することができるサンプル数を超える
複数のビデオ・サンプルを生成するときに、前記複数の
ビデオ・サンプルから選択されたしきい値を超えるサン
プルを削除するステップと、前記短縮された複数のビデオ・サンプルを前記フレーム
期間のうちの走査線部分の間で伝送するために整えるス
テップと、前記削除されたサンプルをフレーム期間のうちの他の期
間の間で伝送するために整えるステップとを有すること
を特徴とするビデオ信号発生方法。
【請求項２】前記しきい値は、固定された数の信号サン
プルの削除を生じるように選択されることを特徴とす
る、請求項１記載の方法。
【請求項３】前記しきい値は、フレーム期間のうちの前
記走査線部分の間で伝送することができるサンプル数を
超える前記複数のビデオ・サンプルの数と実質的に等し
い数の信号サンプルの削除を生じるように選択されるこ
とを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】削除されたサンプルを整える前記ステップ
は、前記サンプルをデジタル的に符号化するステップを
有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】前記サンプルを符号化する前記ステップ
は、前記サンプルの大きさとアドレスを符号化するステ
ップを有することを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】前記アドレスは、フレームの起点に関わっ
ていることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】前記アドレスは、最後に削除されたビデオ
・サンプルのアドレスに関わっていることを特徴とす
る、請求項５記載の方法。
【請求項８】前記短縮された複数のビデオ・サンプルを
フレーム期間のうちの走査線部分の間で伝送するために
整える前記ステップは、サンプル当たりのベースで前記
サンプルの位置をスクランブルするステップを有するこ
とを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】更に、前記ビデオ・カメラによって観察さ
れた映像の二次元低周波数成分を表わすＬＬ周波数係数
を発生するステップを有し、フレームの複数のビデオ・
サンプルを発生する前記ステップは前記低周波数成分を
欠いている前記ビデオ・カメラによって観察された映像
から前記ビデオ・サンプルを発生することを特徴とす
る、請求項１記載の方法。
【請求項１０】フレームの複数のビデオ・サンプルを発
生する前記ステップは、予測誤差信号を発生することを
特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１１】更に、前記予測誤差信号に前記ビデオ・
カメラによって観察された映像を表わしている信号の分
数量を加えるステップを有することを特徴とする、請求
項１０記載の方法。
【請求項１２】前記分数量は、前記予測誤差信号の関数
であることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】帰線期間と、この帰線期間に関連する垂
直同期パルスと、この垂直同期パルスに関して時間調整
された水平走査期間とを有する信号に応答してビデオ・
フレームを表示する受像機において、前記水平走査期間の間に予測誤差信号を受信し、前記帰
線期間の間に動ベクトルを受信し、前記帰線期間の間に
符号化された予測誤差信号を受信する手段と、総合的な予測誤差信号を形成するために、前記符号化さ
れた予測誤差信号を前記予測誤差信号に挿入する組み合
わせ手段と、前記ビデオ・フレームの少なくとも一部を表わしている
最新の一組の信号を記憶するためのフレーム・バッファ
ーと、前記フレーム・バッファーに記憶されている前記最新の
一組の信号を前記動きベクトルと組み合わせるための中
継手段と、前記総合予測誤差信号に応答して前記中継手段の出力信
号を増大する手段と、前記増大手段の出力信号を前記フレーム・バッファーに
記憶する手段とを有することを特徴とする受像機。
【請求項１４】前記受信手段は、前記ビデオ・フレーム
の二次元低周波数成分を表わすＬＬ係数を受信するとす
る手段を有し、この受像機が、更に前記ＬＬ係数を空間
領域信号に変換する手段と、この空間領域信号を前記ビ
デオ・フレームを発生するために前記フレーム・バッフ
ァーの出力信号に加える手段とを有することを特徴とす
る、請求項１３記載の受像機。
【請求項１５】前記受信手段が、誤差信号符号化情報を
受信する手段を有し、且つこの受像機が更に前記総合予
測誤差信号と前記誤差信号符号化情報とを組み合わせる
ために前記受信手段と前記増大手段との間に介挿された
組み合わせ手段を有することを特徴とする、請求項１３
記載の受像機。
【請求項１６】前記総合予測誤差信号が空間周波数係数
を表わし、前記増大手段が前記与えられた予測誤差信号
を空間領域信号に変換する変換手段を有することを特徴
とする、請求項１３記載の受像機。
【請求項１７】前記予測誤差信号が空間周波数係数を表
わし、前記増大手段が前記与えられた予測誤差信号を空
間領域信号に変換する変換手段を有することを特徴とす
る、請求項１５記載の受像機。
【請求項１８】前記受信手段と前記増大手段との間に、
前記増大手段へ与えられた予測誤差信号の振幅を改変す
るための手段が含まれていることを特徴とする、請求項
１３記載の受像機。
【請求項１９】前記中継手段は、前記フレーム・バッフ
ァーに記憶されている最新の信号の１以下である一部を
前記動きベクトル信号と組み合わせることを特徴とす
る、請求項１３記載の受像機。
【請求項２０】前記中継手段は、前記前記フレーム・バ
ッファーに記憶されている前記最新の一組の信号の分数
量を前記動きベクトルと組み合わせ、この分数量は前記
受信手段によって受信された分数量係数に対応すること
を特徴とする、請求項１３記載の受像機。
【請求項２１】前記誤差信号符号化情報は、前記予測誤
差信号に含まれているサブバンドを識別するための符号
化情報を有することを特徴とする、請求項１５記載の受
像機。
【請求項２２】前記受信手段が、誤差信号符号化情報を
受信する手段を有し、且つこの受像機が更に、予測誤差
信号を受信する前記手段と前記増大手段との間に介挿さ
れ、前記利得改変手段に従って前記予測誤差信号の振幅
を改変する利得改変手段を有することを特徴とする、請
求項１７記載の受像機。
【請求項２３】前記増大手段は、前記予測誤差信号を空
間周波数領域から空間領域へ変換する手段を有すること
を特徴とする、請求項１５記載の受像機。
【請求項２４】前記増大手段は、前記誤差予測信号への
「一から多」写像を実行する手段を有することを特徴と
する、請求項１５記載の受像機。
【請求項２５】前記増大手段は、前記誤差予測信号への
「多から一」写像を実行する手段を有することを特徴と
する、請求項１５記載の受像機。
【請求項２６】前記分数量が、前記予測誤差信号の周波
数成分と関連していることを特徴とする、請求項１１記
載の方法。
【請求項２７】前記分数量が、前記予測誤差信号の高い
周波数成分と関連していることを特徴とする、請求項１
１記載の方法。