JPS62166680A - 直交変換予測符号化方式 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はいわゆるＭＵＳＥ信号のようなＴＣ［（タイム
・コンブレスト・インチグレイジョン）信号を直交変換
予測符号化して伝送する直交変換予測符号化方式に関す
る。

８０発明の概要 本発明は、輝度信号と色信号とが時間軸多重され、色信
号は互いに異なる変調位相で変調された色差信号が線順
次の関係に配されて成るようなＴＣＩ信号に対して、直
交変換予測符号化処理を施して伝送する直交変換予測符
号化方式において、少なくとも色差信号については、同
じ変調位相で変調された信号間で予測符号化処理を施す
ことにより、色差信号の予測誤差の増大を防ぎ、圧縮率
の低下を防止するものである。

Ｃ１従来の技術 ビデオ信号等をディジタル信号に変換して伝送（あるい
は記録）するためには、一般に広帯域の伝送路（あるい
は大容量の記録媒体）が必要とされるが、元の信号がビ
デオ信号等の場合には、信号自体の統計的性質より一種
の冗長性を有しておリ、この冗長性を抑圧するような符
号化処理を施して能率良（信号を伝送（記録）すること
が可能である。このような符号化の代表的なものとして
フレーム相関等を利用した符号化や、差分ＰＣＭ等の予
測符号化、あるいはアダマール変換等の直交変換符号化
等が知られている。

ここで上記直交変換の一例としてのアダマール変換は、
例えば特公昭５３−１４９０９号公報に開示されるよう
に、離散的な信号の系列Ｘいｘ２、Ｘ、・・・をアダマ
ール行列によって変換（アダマール変換）することによ
り、変換された信号系列ｙｌ、ｙ２、ｙ、・・・を得る
ものである。この例では、出力信号系列の各成分（これ
らをシーケンシともいう）　ｙ＋、ｙｌ、ｙ、・・・の
個数は、入力信号系列の各成分Ｘ１％　Ｘ２、Ｘ、・・
・の個数に等しくなっている。このアダマール変換され
た各信号成分（シーケンシ）については、元のビデオ信
号等の統計的性質から特定の成分に電力が集中すること
が知られており、電力の大きな成分に多くのビットを割
り当て、電力の小さな成分に少ないビットを割り当てる
ことにより、いわゆる伝送ピントレートを低減するわけ
である。

次に、上記予測符号化の一例としての差分符合化は、現
在データと過去のデータに基づく予測データとの差をと
って、この差分データを伝送するものであり、いわゆる
ＤＰＣＭ等として知られている。

さらに近年においては、より高効率の符号化を実現する
ために、これらの符号化を組み合わせた差分−アダマー
ル変換符号化等のような直交変換予測符号化方式が研究
されてきている。これは、例えば、ビデオ信号のサンプ
ル値系列を一定の個数毎にブロック化し、このブロック
毎に上記アダマール変換等の直交変換を行い、変換され
た信号系列の各成分（シーケンシ）毎に差分処理等の予
測符号化処理を施すものである。

ところで、近年において、高品位テレビ画像を帯域圧縮
して伝送するために、いわゆるＭＵＳＥ方式等のような
、一種のＴＣＩ（タイム・コンブレスト・インチグレイ
ジョン）信号による伝送方式が知られている。これは、
ビデオ信号の画素を例えば１／４に間引くとともに、輝
度信号と色信号とを時間軸上で多重化しており、色信号
については、互いに異なる変調位相で変調された２系統
の色差信号が１ライン毎に交互に配されて成る色差線順
次信号となっているものである。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 ところで、このようなＴＣＩ信号をさらに圧縮して伝送
するために、差分−アダマール変換符号化処理等の直交
変換予測符号化処理を施す場合には、輝度信号と色信号
とを隣接ライン間で予測処理すると、線順次の色差信号
についての予測誤差が大きくなり、圧縮率が低下してし
まうという欠点がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、いわゆるＭｔＪＳＢ信号のようなＴＣＩ信号を、差分
−アダマール変換符号化等の直交変換予測符号化する場
合に、時間軸多重された輝度信号と色信号との各信号に
、それぞれ最適な予測符号化処理を施すことが可能な直
交変換予測符号化方式を提供することを目的とする。

Ｅ１問題点を解決するための手段 本発明の直交変換予測符号化方式は、ビデオ信号の１水
平期間内に帯域圧縮された輝度信号と色差信号とが時間
軸上で独立して配され、かつ色差信号は互いに異なる変
調位相で変調された色差信号が線順次の関係で配されて
成るようなＴＣＩ信号を、直交変換予測符号化して伝送
する直交変換予測符号化方式において、少なくとも上記
色差信号については、同じ変調位相で変調された信号間
で予測符号化処理することを特徴としている。

Ｆ０作用 予測符号化の際に、少なくとも色差信号については、そ
れぞれ同じ変調位相で変調された信号間で予測符号化処
理が施されるため、色差信号についての予測誤差の増大
が防止され、ビット圧縮率を改善できる。

Ｇ、実施例 第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック回路図で
ある。

この第１図において、入力端子１に供給される入力デー
タ信号は、例えば、第２図に示すようなフォーマットの
ＴＣＩ信号である。この第２図のＴＣＩ信号は、いわゆ
るＭＵＳＥ信号として知られるものであり、１ライン分
の信号内には、同期信号ｓｙの部分と、色差信号ＣＷ、
ＣＮの部分と、輝度信号Ｙの部分とが独立して、すなわ
ち時間軸多重されて配されている。ここで、色差信号Ｃ
ｗ、ＣＮは、それぞれ互いに異なる変調位相で変調され
たものであり、１ラインおきに、すなわち線順次の関係
で、例えばラインａ、ｚ４２・・・に色差信号Ｃｗが、
ライン／＋１、ｊ＋３・・・に色差信号ＣＮがそれぞれ
配されている。

この第２図の信号は、アダマール変換回路２に供給され
て、一定ワード数（例えば８ワード）毎にアダマール変
換され、同数のワードの出力信号系列が得られる。これ
らの例えば８ワードの出力信号系列の各成分、いわゆる
シーケンシ毎に、予測符号化処理回路１０による予測符
号化処理が施される。

すなわち、任意の１個の（例えばシーケンシｋに対応す
る）予測符号化処理回路１０は、減算器１１、非線形量
子化器１２、加算器１３および予測フィルタを有してい
る。この予測フィルタは、輝度信号用の予測器１４Ｙと
、色差信号用の予測器１４Ｃとを有し、予測器１４Ｙに
は１個の１ライン遅延回路１５Ｙが、また予測器１４Ｃ
には２個の１ライン遅延回路１５Ｃａ、１５Ｃｂが直列
に接続され、これらの２系統を切換選択するための切換
スイッチ１６が設けられている。

この予測符号化処理回路１０において、減算器１１に供
給された任意の変換出力データ、例えばシーケンシｋ（
ただしｋはＯ〜７の整数）のデータは、上記予測フィル
タからの予測データが減算されることによって予測誤差
データ信号となる。

予測フィルタは、輝度信号用の予測Ｂ１４Ｙ及び遅延回
路１５Ｙと、色差信号用の予測器１４Ｃ及び遅延回路１
５Ｃａ、１５Ｃｂとを有しており、予測器１４Ｙからの
出力データが遅延回路１５Ｙによって１ライン（ＩＨ１
１水平期間）だけ遅延されて予測データとなり、切換ス
イッチ１６の被選択端子ｙに供給されているのに対し、
予測器１４からの出力データは、遅延回路１５Ｃａ及び
１５Ｃｂによって２ライン（２Ｈ）だけ遅延されて予測
データとなり、切換スイッチ１６の被選択端子Ｃに供給
されている。この切換スイッチ１６は、現時点において
処理しようとする入力データ（シーケンシ）が、上記輝
度信号Ｙのアダマール変換出力か、上記色差信号Ｃｗ、
ＣＮのアダマール変換出力かに応じて、被選択端子ｙ、
ｃが切換選択されるものであり、この切換スイッチ１６
からの出力は、予測データとして減算器１１に送られる
とともに、加算器１３に送られている。

次に、減算器１１からは差分出力あるいは予測誤差デー
タは、非線形量子化器１２に送られて、いわゆる圧縮特
性を伴った量子化が行われる。すなわち非線形量子化器
１２は、一般に入力レベルが大きくなるほど量子化ステ
ップ幅が粗くなるような量子化処理を行うものであり、
このような非線形量子化器１２による量子化ビット数は
、上記各シーケンシに対応する各予測符号化処理回路毎
に適当に定められている。

非線形量子化器１２からの非線形量子化された差分ある
いは予測誤差データは、出力端子１９を介して取り出さ
れるとともに、加算器１３に送られている。この加算器
１３により上記予測フィルタの切換スイッチ１６からの
上記予測データと上記予測誤差データとが加算され、そ
の加算出力は、上記予測フィルタの予測器１４Ｙ及び予
測器１４Ｃに供給される。これは、いわゆるフィードバ
ック型の予測符号器あるいは差分処理回路として知られ
るものであり、予測フィルタおよび加算器１３により構
成される局部復号器あるいは積分器を、量子化器１２の
フィードバックループ中に入れることにより、量子化雑
音の累積を防止している。

なお、図示は省略しているが、非線形量子化器１２から
の出力を加算器１３に供給する際には、非線形量子化に
よる圧縮特性の逆関数の伸長特性を示すいわゆる代表値
設定回路を介していることは勿論である。

以上の構成によれば、色差信号Ｃｗ、ＣＭ　（のアダマ
ール変換されたデータ）については、２ライン前のデー
タに基づいて予測データが得られるため、同じ変調位相
で変調された色差信号（のアダマール変換されたデータ
）同士の間で、すなわち色差信号ＣＷ同士で、あるいは
色差信号ＣＮ同士で、それぞれ予測符号化処理が行われ
ることになる。したがって、隣接ライン間で予測符号化
処理する場合に較べて、色差信号の相関性が高いことよ
り予測精度が高まり（予測誤差を小さく抑えることがで
き）、圧縮率を改善できる。

ところで、このような予測符号化処理回路１０は、上記
各シーケンシ毎にそれぞれ設けられており、これらの各
予測符号化処理回路の出力端子から出力された各予測誤
差データは、それぞれそのまま並列的に、あるいは例え
ばバッファメモリやマルチプレクサ等により直列データ
に変換され、伝送路を介して伝送されたり、記憶手段等
に対して書込み、読出しされるわけである。このように
伝送され、あるいは記憶手段に対して書込み、読出しが
行われて得られた上記予測誤差データは、必要に応じて
デマルチプレクサ等を介し、受信側（記録の読出し側）
の各予測復号化処理回路にそれぞれ送られる。

すなわち、第３図に示された予測復号化処理回路２０は
、第１図の予測符号化処理回路１０に対応する例えばシ
ーケンシにのデータを取り扱うものであり、入力端子２
１には、上記出力端子１９からの伝送データが供給され
ている。

予測復号化処理回路２０の入力端子２１に供給されたデ
ータは、上記非線形量子化器１２による圧縮特性の逆関
数の伸長特性を示すいわゆる代表値設定回路２２に送ら
れた後、加算器２３に送られ、予測フィルタからの予測
データと加算されることによって、上記シーケンシにの
復号データが得られる。この予測フィルタは、上記予測
符号化処理回路１０の予測フィルタと同様な構成を有し
、輝度信号用の予測器２４Ｙと、色差信号用の予測８２
４Ｃとを有し、予測器２４Ｙには１個の１ライン遅延回
路２５Ｙが、また予測器２４Ｇには２個の１ライン遅延
回路２５Ｃａ、２５Ｃｂが直列に接続され、これらの２
系統を切換選択するための切換スイッチ２６が設けられ
ている。

この切換スイッチ２６は、上記予測符号化処理回路１０
の切換スイッチ１６と同様な動作を行うものであり、現
時点で復号化処理しようとする入力信号が上記輝度信号
のときには、被選択端子ｙが選択されて１ライン遅延さ
れたデータを予測データとして加算器２３に送り、上記
色差信号のときには、被選択端子Ｃが選択されて２ライ
ン遅延されたデータを予測データとして加算器２３に送
っている。

このような予測復号化処理が施されて得られた上記シー
ケンシにの復号データは、上記アダマール変換の逆変換
を行うアダマール逆変換回路６に送られて、他の予ＪＩ
Ｉ復号化処理回路からの各シーケンシの復号データとと
もにアダマール逆変換処理が施され、元の入力ビデオ信
号系列に対応する例えば８ワードの復号出力データとな
って、それぞれ出力端子７より取り出される。

ところで、実際のＭＵＳＥ信号等のＴＣＩ信号は、例え
ば第４図に示すような画像の間引きサンプリング（サブ
・サンプリング）が行われることによって得られている
。すなわち、この第４図において、実線は奇数フィール
ドの走査線、破線は偶数フィールドの走査線をそれぞれ
示し、１画面を２ｎ本の走査線で構成しており、図中、
○・・・第１フイールドの標本画素 口・・・第２フイールドの標本画素 ・・・・第３フイールドの標本画素 ■・・・第４フイールドの標本画素 をそれぞれ示している。

したがって、ＴＣＩ信号中の輝度信号Ｙについては、第
５図のＯ印に示すように、１ライン毎に１８０°ずつサ
ンプル位相がずれたものとなっている。この点を考慮す
れば、輝度信号（のアダマ−ル変換出力）についても、
２ライン周期、すなわち１ラインおきのデータ間で予測
符号化処理を行った方がデータ相関性を高くとれること
になる。

第６図は、このような輝度信号のライン毎のサンプル位
相の反転を考慮し、輝度、色差の両信号（のアダマール
変換出力）に対して、ｌラインおき（２ライン周期）の
信号間で予測符号化処理を行うようにした、本発明の第
２の実施例を示している。すなわち、この第６図におい
ては、予測器１４からの出力を２個の１ライン遅延回路
１５ａ、１５ｂで２ライン（２Ｈ）だけ遅延させて予測
データを得るような予測フィルタを用いており、輝度信
号、色差信号のいずれに対しても２ライン遅延された予
測データとの間で予測誤差が求められるようになってい
る。他の構成は、上述した第１図に示す第１の実施例と
同様であるため、図中対応する部分に同一の指示符号を
付して説明を省略する。

この第２の実施例によれば、輝度信号、色差信号の両者
について、予測符号化処理の際の信号の相関性が高くな
り、予測精度が向上して予測誤差が小さく抑えられ、圧
縮率の改善を図ることができる。

なお、第６図に示す第２の実施例に対する復号器構成は
、例えば第７図に示すようなものとなる。

この第７図の復号器において、予測フィルタは、予測器
２４と、２個のＬＨ遅延回路２５ａ、２５ｂとから成っ
ており、他の構成は、上記第３図の復号器と同様とすれ
ばよい。

ところで、色差信号については、第５図に示すように、
ＣＷｓ　ＣＮを対として、２ライン毎に４ライン周期で
サンプル位相が１８０°ずつずれており、変調位相のみ
ならずサンプル位相をも一致させて予測符号化するため
には、４ライン遅延データに基づいて予測データを求め
る必要がある。

そこで、第８図に示す本発明の第３の実施例のように、
色差信号用の予測器１４Ｃからの出力を、４Ｈ（４ライ
ン）遅延回路１７Ｃを介して切換スイッチ１６の被選択
端子Ｃに送るような予測フィルタを用いる。この予測フ
ィルタの輝度信号系については、予測器１４Ｙからの出
力を、２Ｈ（２ライン）遅延回路１７Ｙを介して切換ス
イッチの被選択端子ｙに送るようにしている。他の構成
及び動作は、上述した本発明の第１の実施例と同様であ
る。

この第３の実施例によれば、輝度信号について、同じサ
ンプル位相のデータ同士で予測符号化処理が行われるの
みならず、色差信号については、同じ変調位相でかつ同
じサンプル位相のデータ同士で予測符号化処理が行われ
るため、各信号の相関性は極めて高く、予測誤差を非常
に小さく抑えることができ、圧縮率を大幅に改善できる
。

なお、第８図に示す第３の実施例の構成に対する復号器
の構成は、第９図のようになり、この第９図の復号器に
おいて、予測フィルタは、輝度信号用の予測器２４Ｙ及
び２Ｈ遅延回路２７Ｙと、色差信号用の予測器２４Ｇ及
び４Ｈ遅延回路２７Ｃと、これらの信号系を切換選択す
るための切換スイッチ２６とより成っている。他の構成
は、上記第３図に示す復号器と同様である。

Ｈ６発明の効果 予測符号化処理の際の入力データと予測データとの相関
性は、色差信号については、同じ変調位相で変調された
信号に基づくデータを用いることにより高められ、予測
誤差を小さく抑えて、圧縮率を改善することができる。

また、輝度信号については、同じサンプル位相のデータ
を用いて予測誤差を小さくでき、さらに、色差信号につ
いては、予測符号化されるデータの変調位相のみならず
サンプル位相も一致させることにより、予測誤差をより
小さく抑えることができ、圧縮率の大幅な改善が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック回路図、
第２図はＴＣＩ信号のフォーマットの一例を示す図、第
３図は第１図の符号器構成に対する復号器構成の一例を
示すブロック回路図、第４図はＴＣＩ信号の帯域圧縮方
式の一例としての画像の間引きサンプリング（サブ・サ
ンプリング）を説明するための図、第５図はＴＣＩ信号
のサンプル位相を説明するための図、第６図は本発明の
第２の実施例を示すブロック回路図、第７図は第６図の
符号器構成に対する復号器構成の一例を示すブロック回
路図、第８図は本発明の第３の実施例を示すブロック回
路図、第９図は第８図の符号器構成に対する復号器構成
の一例を示すブロック回路図である。 ２−一一アダマール変換回路 １０−一一子測符号化処理回路 １１−ｍ−減算器 １２−ｍ−非線形量子化器 １４．１４Ｙ、１４Ｃ−−一子測器 １５．１５Ｙ・・・−−一遅延回路 １６−−−切換スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ビデオ信号の１水平期間内に、帯域圧縮された輝度信号
   と色差信号とが時間軸上で独立して配され、この色差信
   号は、互いに異なる変調位相で変調された色差信号が線
   順次の関係で配されて成るようなＴＣＩ信号を、直交変
   換予測符号化して伝送する直交変換予測符号化方式にお
   いて、 少なくとも、上記色差信号については、同じ変調位相で
   変調された信号同士で予測符号化処理することを特徴と
   する直交変換予測符号化方式。