JPS60158785A - 画像信号帯域圧縮伝送方式 - 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】 （技術分野） 本発明は、テレビジョン信号など画像ｉ号の信号帯域を
圧縮して伝送する画像信号帯域圧縮伝送方式に関し、特
に、画像信号が表わす画像の動画像領域に対して、視覚
の特性を有効に利用することにより、静止画像領域に対
すると同様の高圧縮率の信号帯域圧縮を画′質の劣イヒ
を生ずることなく適用し得るようにしたものである。

（従来技術） 一般に、テレビジョン信号など画像信号の伝送に用いる
信号形式としては、輝度信号と色信号とを、周波数多重
する信号形式と時間軸圧縮多重する信号形式とがあるが
、伝送帯域および変調方式の点で有利な時間軸圧縮多重
（ＴＯＩ）方式の方が多く用いられる傾向にある。特に
、狭帯域伝送路による画像信号の伝送に対しては、この
時間軸圧縮多重方式をさらに発展させ、第１図に示すよ
うに、広帯域画像信号と狭帯域画像信号とを走査線交互
に伝送する信号形式が考えられている。

かかる信号形式における連続した２フレームにおける順
次の走査線上の広狭両帯域画像信号ＹＬ＋ＨＩＹＬの配
置の態様の例を第２図に示す・図示のとおりに、連続し
た２フレームにおける同一走査線によっては広帯域画像
信号ＹＬ＋Ｈと狭帯域画像信号ＹＬとが交互に伝送され
るので、フレームメモリを用いれば静止画像領域の画傅
信号は全く画質劣化のない伝送を行なうことができる。

一方、動画像領域の画像信号については、フィールド内
禎間により受像側にて広帯域画像成分を再生すれば、視
覚の特性により画像の斜め方向には、帯域制限の１箒が
少ないので、画質劣化は余り生じないようにすることが
できる。

しかして、この時間軸圧縮多重方式による帯域圧縮率は
狭帯域画像信号ＹＬの狭帯域化の程度に依存する。動画
像領域における画像信号狭帯域化の特性を第８図に示す
。図示の特性は、入力画像信号の最高周波数ＦＢに対し
て狭帯域画像信号の帯域を７Ｆｓとした例であり、斜線
陰影を施した部分が伝送可能の水平・垂直空間周波数領
域を表わす。

かかる時間軸圧縮多重方式における静止画像領域と動画
像領域との動作モードの切替えは、各フレームの各走査
線にて伝送される低域成分、すなわち、狭帯域画像信号
ＹＬのフレーム間差信号から得た動き検出信号によって
行なわれる。しかしながら、伝送路の帯域がざらに狭帯
域化された場合には、狭帯域画像、信号ＹＬの帯域をさ
らに削減して帯域圧縮率を上げることは可能ではあるが
、つぎのような問題が生ずる欠点がある。

すなわち、第１に、狭帯域画像信号ＹＩ、の帯域を零と
した第４図に示す特性例から判仝ように、垂直方向の帯
域制限が大きくなり、伝送可能空間周波数領域が水平方
向に片寄ってしまい、・、前述した視覚の特性を有効に
利用し得なくなる。弯た、第２に、各走査線期間にて伝
送される低域成分すなわち狭帯域画像信号ＹＬの帯域が
小さくなるために、動き検出信号を形成するに有意のフ
レーム間差信号の検出が困難となる、という問題が生ず
る欠点があった。

（発明の要点） 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、時間軸
圧縮多重伝送における帯域圧縮率を増大させても、視覚
の特性を有効に利用して良好な画質の画像を再生し得る
ようにした画像信号帯域圧縮伝送方式を提供することに
ある。

すなわち、本発明伝送方式は、入力画像信号から広帯域
、中帯域および狭帯域の各帯域制限画像信号をそれぞれ
形成し、それら各帯域制限画像信号を、所定の複数フレ
ーム毎に反復して、所定の順にて順次の走査線に交互に
割当てるとともに、前記入力画像信号が表わす画像の動
きを検出した結果により制御して、静止画像部分につい
ては前記各帯域制限画像信号をそのまま伝送し、動画像
部分については、画像の動きに応じ、水平空間周波数領
域の高域における前記各帯域制限画像信号の垂直空間周
波数成分を適応制御して伝送するようにしたことを特徴
とするものである。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

まず、本発明伝送方式による時間軸圧縮多重における順
次のフレーム毎の各走査線に対する広狭帯域画像信号割
当ての態様の例を第５図に示す。

・図示の実線および点線は、２：１インターレースにお
ける各フレームの第１および第２のフィールドの走査線
を表わす。また、実線に付記したＹＬ＋ＨＩＹ　／、Ｙ
　は、その走査線にて伝送する広帯域Ｌ＋ＨＩ、。

画像信号、中帯、域画像信号、狭帯域画像信号をそれぞ
れ表わし、各画像信号の帯域Ｆｓ（Ｌ＋Ｈ）　”Ｓ（Ｌ
＋Ｈ）’＋Ｆｓ（Ｌ）はつぎの関係を有して！る。すな
わち、ｎ工。

ｎ、を正の整数として、 Ｆｓ（Ｌ＋Ｈ）≧Ｆｓ（Ｌ＋Ｈ）’≧Ｆｓ（Ｌ）図から
判るように、各フィールド内における広巾と狭との各帯
域の８画像信号の伝送は順次の走査線毎に交互に反復し
て行なわれ、また、同一走査線については、順次のフレ
ーム間にて同様の伝送パターンをなしており、４７Ｌ；
−ムにて一周期をなしている。したがって、例えは、広
帯域画像信号Ｙ（Ｌ＋Ｈ）に着目すると、４フレ一ム周
期にて、一画面上のすべての走査線に割当てられること
になり、８個のフレームメモリを用いれば、静止画像に
ついては全く画質劣化のない伝送を行ない得ることにな
る。

上述した第５図示の信号形式に対するフィールド内の標
本化パターンの例を第６図に示す。図示の標本化パター
ンにおいては、第１走査線にて広帯域画像信号（ＬＳＩ
）を伝送し、第１＋１走査線にて中帯域画像信号（ＬＳ
Ｉ）’を伝送し、第１＋１走査線および第１＋３走査線
にて狭帯域画像信号（Ｉ、）を伝送し、以後このパター
ンを繰返す。

入力画像信号の最高周波数をＦＢとすると、広帯域画像
信号の信号帯域はＦｓ　ｓ標本化周波数ｆｓはｆ＝２Ｆ
ｓであり、中帯域および狭帯域の各画像信号の信号帯域
はそれぞれｎ、　＝　Ｂ　埜よびｎ０＝４として７ＦＢ
および７Ｆｓとなり、また、標本化周波数はそれぞれ７
ｆＢおよび７ｆ８となる。

かかる信号形式による本発明伝送方式にて伝送可能の水
平・垂直空間周波数領域を、従来方式につ−て示した第
８図に対比して第７図に示す。図示の特性曲線（２）が
一般の場合を示し、ＦＢ（ＩＪ＋Ｈ）’”’５（Ｌ）と
した特性曲線（１）は中帯域画像信号が狭帯域画像信号
と同一帯域を有する場合を示し、Ｆｓ（ＬＳＩ）’　＝
　Ｆａ（ＬＳＩ）とした特性曲線（８）は従来と同様の
広狭両帯域筒′像信号の一順次交互伝送の場合を示す。

すなわ°ち、中帯域画像信号（Ｌ＋）Ｉ）１の信号帯域
が広がるにつれて、矢印にて図示する方向に特性曲線が
移動するが、龜送苛能領域の制限は空間周波数の斜め方
向の成分に限られ′、視覚の特性に適合している。

つぎに、本発明伝送方式による画像信号伝送帯域圧縮の
態様を、従来方式と対比し、第８図および第９図を参照
して説明する。

第８図は従来方式による広狭両帯域画像信号の順次交互
伝送の例を示し、ｙ　、　ａ、　、　ｃ、はそれぞれ輝
度信号、広帯域色信号、狭帯域色信号を表わす。これら
の記号に付した添字Ｌ＋ＨおよびＬはそれぞれ広帯域お
よび狭帯域の別を表わし、また、図中の数字は画素数を
示している。図示の信号、形式においては、入力画像信
号の信号帯域を１５ＭＨ２とすると、伝送帯域は、第７
図示の特性曲線に従って、１１　ａｍｚとなる。図示の
構成による伝送信号の同期信号間隔によって決まる１周
期は、入力画像信号の２走査線周期に相当し、フレーム
メモリを用いて、静止画像領域については画質劣化のな
い画像信号伝送を行ない得るようにするために、フレー
ム単位で伝送信号の構成が変わるようにしである。

これに対し、本発明伝送方式においては、時間軸圧縮多
重伝送信号系列を第９図に示すように構成する。すなわ
ち、図示の信号系列においては、４フレームを１周期と
して４種類の伝送パターンを用いており、また、入力画
像信号の４走査線周期が１周期となっている。したがっ
て、８個のフレームメモリを用いれば、静止画像領域に
ついては画質劣化のない画像信号伝送をｉない得ること
になる。なお、図示の数字は、第８図におけると同様に
、画素数を表わし、図示の場合には、入力画像信号の信
号帯域１５　ＭＨｚに対して、ｎ　’　”　４＋ｎ、＝
２とした第７図示の特性曲線（２）゛に従い、伝送帯域
を８．５ＭＨ２まで圧縮することが可能となる。さらに
、中帯域画像信号（ＬＳＩ（）／の伝送？Ｊ域ヲ圧ｍ−
Ｌテｎ、　＝　ｎ、　＝　４としたときの’ｓ（ＬＳＩ
）’＝Ｉｉ′５（Ｌ）なる第７図示の特性曲線（１）に
従えば、伝送帯域を７．、、ｓ　ＭＨｚまで圧縮するこ
とができる。

つぎに、本発明画像信２号帯域圧縮伝送方式による画像
信号時間軸圧縮多重送受信装置の構成例を第１０図およ
び第１１′ｇＪにつき説明する。第１０図示の送信装置
において、入力信号は輝度信号Ｙ並びに広狭両帯域の色
信号Ｃ□およびＣ８である。

しかして、色信号０□、Ｃ８はいずれも輝廃信号Ｙに比
して格段に信号帯域が狭く、それだけ娠、電解像度の劣
化が許容されるので、線順次信号として伝送する。すな
わち、走査線数ノに関して第１２図に示す特性を有する
垂直低域フィルタｌａおよび１ｂにより色信号０１およ
びＯ３の垂直方向帯域を制限したうえで切替スイッチＳ
Ｗ□により交互に走査線を間引いて組合わせ線順次信号
とし、輝度信号Ｙとともに時分割多重回路２に供給する
。時分割多重回路２の出力は帯域圧縮を施す前に時間軸
圧縮多重信号のとおりに各成分信号を時分割多重した形
態をなす。その多重出力信号を供給したフレームメモリ
８ａと減算器６とによるフレーム間差信号を、低域、フ
ィルタ４ａを介して差信号処理回路５ａに供給し、本願
人の出願に係る特願昭５７−１５５７８８号および５７
−８８０１８号の各明細書に記載のとおりの゛差信号処
理を施して動き検出信号を取出す。

一方、時分割多重回路２からの原−フレーム信号を低域
フィルタ４ａ、および９ａに供給し、低域フィルタ４ａ
、の出力を狭帯域信号として切替スイッチＳＷ８の（９
）端子に供給する。各低域フィルタ４ａ２および９ａの
特性を第１８図および第１４図にそれぞれ示す。かかる
特性の低域フィルタ４ａ２の減算器６ｂによる入出力差
信号を第１４図示の特性を有する低域フィル月ｌａに門
給する。低域フィルタ４ａ、の入出力差をめる減算器６
ｂと夕を構成する。かかる低域フィルターｌａの出力を
垂直方向帯域を制限する垂直低域フィルタ１２ａに供給
し、そのフィルタ１２ａの出力を切替スイッチＳＷ、ｂ
に供給して、輝度信号と色信号との切替えを行なう。し
かして、色信号はすでに線順次信号の形態をなしており
′、輝度信−号とは垂直方向の解像度が異なるので、ス
イッチＳＷ、ｂによる切替えを行なう前に、第１６図（
ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すように輝度信号と色信
号と５対して互いに異なる特性を呈する垂直低域フィル
タ１２ａにより垂直方向帯域をそれぞれ制限する。なお
、各フィルタ特性につき図示するｔは走査線数を表わす
。切替えスイ゛ツチ５Ｗａｂの出力を加算器７ｅに供給
して低域フィルタ４ａのＰ波出力と加算合成する。

一方、低域フィルタ９ａの減算器６ａによる大過させる
高域フィルタのｐ波出力と′な°つており、かかる高域
−波出力を、輝度信号および色信号に対して第１６図（
ａ）および（ｂ）に示す特性、をそれぞれ呈する垂直低
域フィルタ１０　、ａに供給して垂直方向帯域を制限す
る。この垂直低域フィルタ１０ａからの輝度信号と色信
号とを切替えスイッチＳＷ、ａにより交互に切替えて加
算器７ｄに供給し、加算器７ｅからのＯ〜−Ｆｓ（Ｌ＋
Ｈ）なる帯域２ を有する同様の切替え出力信号と加算合成して０”ｓ（
Ｌ＋Ｈ）なる帯域の信号を形成し、混合器１３に供給す
る。一方、低域フイ゛ルタ９ａの出力を、そのまま中帯
域画像信号として切替スイッチＳＷ８の（ｆ）端子に供
給する。

混合器１８においては、垂直方向帯域を制限されていな
い広帯域画像信号を、縦続接続した８個のフレームメモ
リ３ａ、８ｂ、８ｃとそれぞれ組合わせた８個の加算器
７ａ、７ｂ、７０および一分数ａ８により形成したもの
をも（土よ）端子に供給してあり、（１２）端子に供給
した上述の垂直帯域制限画像信号と加重平均して広帯域
画像信号として出力端子（０）から取出し、切替えスイ
ッチＳＷ８の（ｅ）端子に供給する。この切替えスイッ
チＳＷ８の切替え動作のタイムチャートを第１７図に示
す。この混合器１８における垂直方゛向信号帯域の制限
および非制限の両画像信号の加重平均°は差信号処理回
路５ａからの動き検出信号により次式に従って制御され
る。すなわち、入力画像信号１□、１８．出力画像信号
Ｏおよび０≦に≦１なる係数の間に ０＝ｋｉ　＋（１−ｋ）ｉ。

なる関係をもたせ、係数にの値を静止画像領域について
は１＃とじ、激しい動きを呈する動画像領域については
′０″として、画像の動゛きに対して適応制御する。広
・中・狭各帯域の画像信号を所定の順に切替えて組合わ
せた切替えスイ゛ツチＳＷ８の出力信号をオン・オフス
イッチＳＷ、に供給し、帯域制限によって生じた不要部
分を削除した後に、時間軸変換器１４により時間軸を圧
縮して帯域圧縮した時間軸圧縮多重画像信号を取出す。

つぎに、第１１図示の受信装置においては、受信した上
述の時間軸圧縮多重画像信号を時間軸変換器１５に供給
して送信側とは逆の時間軸変換１、すなわち、時間軸伸
長を施す。その時間軸伸長出力を縦続接続した８個のフ
レームメモリ８ｄ。

Ｂｅ、ｓｆ、減算器ｅｃ、６ａ、ｅｅ、加算器？ｆ、７
ｈ、低域フィルタ４ｂ２　、９　ｂおよび切替えスイッ
チＳＷ　の（ｆ）端子に供給する。低域フィルタ４ｂ　
、９ｂ　、ｉｉｂ、垂直低域フィルターｏｂ　、１２ｂ
の構成および動作は送信側と全く同じであり、それぞれ
の加算出力を混合器１８゜１９．２０に供給し、垂直方
向に帯域制限を施されていない各フレームメモリ３ｄ、
、３ｅ、３ｆの出力画像信号とそれぞれカＵ重平均する
。すなわち混合器１８の入力は、フレームメモＩＪ　８
　ｆの出力およびスイッチＳＷ２゜の切替え出力と加算
５７ｈ翫の加算出力との加算器７ｇによる加算出力信号
であり、混合器１９の入力は、フレームメモリ８ｅの出
力およびスイッチ５ＷＱｏの切替え出力と時間軸変換器
１５の変換出力との加算器７ｆによる加算出力信号であ
り、さらに、混合器２００Å力は、フレームメモリ３ｄ
の出力および加算器７ｇの加算出力である。なお、各混
合器の動作は送信側混合器１８と同じである。それら各
混合器１８．１９．２０の混合出力は、切替スイッチｓ
ｗ、の（Ｏ）、（Ｃ１）ｉｅ）各端子に供給するスイッ
チＳＷ　の各端子は、ｉｌＢ図に示すタイミングにて出
力端子に接続される。なお、（ｆ）端子は入力時間軸圧
縮多重信号中の広帯域信号、（８）端子お′よび（０”
）端子）ま狭帯域信号、（ｄ）端子は中帯域信号の各期
間中、それぞれ出力端子に接続され、その結果、出力端
子から得られる再生広帯域信号は、色信号の走査絆補間
のために垂直低域フィルター６に供給し、そのフィルタ
ー６のＰ波出力を、２種類の色信号ｃ０．Ｏ，が各走査
線期間にて時間多重されるように切替スイッチＳＷ６に
より補間する。スイッチＳＷ６の切替え出力をＹＣ分離
回路１７に供給して輝度信号Ｙと色信号Ｃ工、０２とに
分離し、受像機の再生出力信号として取出す。なお、垂
直低域フィルター６の特性は第１２図に示した垂直低域
フィルターａ、Ｉｂの特性と同じである。

（効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、画像
信号の動画像領域に対して視覚の特性を有効に利用する
ことができ、また、静止画像領域に対しては画質劣化を
生ずることのない帯域圧縮率の高い伝送が可能となる。

さらに、実施例としては、３個のフレームメモリを用い
てフレーム差信号による動画像・静止画像各領域毎の伝
送モードの切替えを適応制御するように構成するので、
静止画像領域については全く画質劣化のない良好な画質
の再生画像が得られるＯ すなわち、本発明によれば、高能率の帯域圧縮を可能に
する格別の効果が得られるので、狭帯域伝送路による高
品位テレビジョン信号−の伝送、例えば衛星放送に有効
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は時間軸圧縮多重画像信号の信号波形の例を示す
波形図、 ＠２図は同じくその走査線パターンの例を示す線図、 第８図は従来の画像信号帯域圧縮伝送方式における信号
帯域制限の例を示す特融曲線図、第４図は同じくその信
号帯域制限の他の例を示す特性曲線図、 第５図は本発明画像信号帯域圧縮伝送方式における走査
線パターンめ例を示す線図、 第６図は同じく本発明伝送方式における標本化パターン
の例を示す線図、 第７図は同じく本発明伝送方式における信号帯域制限の
例を示す特性曲線図、 第８図は従来の画像伝送方式による時間軸圧縮多重画像
信号の構成例を示す線図、 第９図は本発明伝送方式による時間軸圧縮多重画像信号
の構成例を示す線図、 第１θ図は本発明方式による画像信号送信装置の構成例
を示すブロック線図、 第１１図は同じくその画像信号受信装置の構成例を示す
ブロック線図、 第１２図乃至第１４図は同じくその送受信装置における
垂直低域フィルタおよび低域フィルタ１の特性例をそれ
ぞれ示す特性曲線図１ 、　第１５図（ａ）、（ｔ））および第１６図（ａ）。 （ｂ）は同じくその垂直低域フィルタの特性の他の例を
それぞれ示す特性曲線図１ 第１７図は同じくその受信装置における切替スイッチの
切替えタイミングの例を示す信号波形図、第１８図は同
じくその切替スイッチの切替えタイミングの他の例を示
す信号波形図である。 １ａ＋　ｌｂ、　１０ａ、　ｌｏｂ、　１２ａ、　１２
ｂ、　１６　・・・垂直低域フィルタ、 ２・・・時分割多重回路、３ａ〜８ｆ・・・フレームメ
モリ４ａ１．４ａ２．　＋ｂｘ＋　４ｂ、、　９ａ、　
９ｂ＊　ｌｌａ、　ｌｌｂ　・＋・低域フィルタ ５ａ、　５ｂ・・・差信号処理回路 ６．６ａ〜６ｅ・・・減算器　７ａ〜７ｈ・・・加算器
８・・・−分数器 １８、１８．１９．２０・・・混合器 １４、１５・・・時間軸変換器　１７・・・ＹＣ分離回
路ＳＷ、〜ＳＷ、・・・切替スイッチ ＳＷ６・・・オン・オフスイッチ。 第１図 第２図 第３図 、ｆ’Ｓ　ｊＦｓｊ’ｓ　Ｆ５　ｒＨｚｌ第４−図 第５図 ｊ＋ｆ・Ｙｔ　ＹＬ＋Ｈ−鳳−］［ 第６図 第７図 Ｆｓｔｔ、）Ｆ５（Ｌ＋Ｈ）’　Ｆ５（Ｌ＋Ｈ）　ＣＨ
ｌ”Ｊ第１２図 第１３図 第１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　人力画像信号から広帯域、中帯域および狭帯域の各
   帯域制限画像信号をそれぞれ形成し、・。 それら各帯域制限画像信号を、所定の複数フレーム毎に
   反復して、所定の順にて順次の走査線に交互に割当てる
   とともに、前記入力画像信号が表わす画像の動きを検出
   した結果により制御して、静止画像部分については前記
   各帯域制限画像信号をそのまま伝送し、動画像部分につ
   いては、画像の動きに応じ、水平空間周波数領域の高域
   における前記各帯域制限画像信号の垂直空間周波数成分
   を適応制御して伝送するようにしたことを特徴とする画
   像信号帯域圧縮伝送方式。