JPS6320984A - テレビジョン信号帯域圧縮装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテレビジョン信号の帯域圧縮方式に関するもの
である。

（従来の技術） 従来のテレビジョン信号を帯域圧縮する方式として例え
ばハイビジョンの伝送に開発されたＭＵＳＥ方式等があ
る。

ここでまず、本発明を理解し易くするために、帯域圧縮
の原理について、図面により説明する。

第４図（＾）〜（Ｄ）は従来行われているものと本発明
とを対比して帯域圧縮の原理を示す説明図である。

第４図（Ａ）は横軸が時間周波数ｆ（Ｉ（ｚ）　、縦軸
が垂直空間周波数υ（本）である。信号がテレビジョン
のフィールド周波数ｆｓｓ走査線ν、木の２＝１飛越走
査（インターレース）信号であると、（ｆｓ／２．シ、
／２）の所に飛越走査による標本化周波数の搬送波（キ
ャリア）■”が現われるため、原点〜（０，νｓ／２）
〜Ｉ””　（ｆ、／２．０）で囲まれた領域のｌ／２の
面積しか伝送できないので通常は同図アの領域に帯域制
限された信号を伝送している。

しかし、受信側で飛越走査信号を順次走査信号に変換す
る方式等の（合のように、上述した面積に制限されなけ
ればならないのは伝送路だけであるので、伝送路では第
４図（Ｂ）に示すように画像の動きに適応してつ＋イま
たは工＋イの領域のどちらかに時空間的に帯域制限し、
受信側ではこの信号を適応的に復元して、システム全体
としてつ＋イ＋工の領域を伝送可能にすることが行われ
ている。（例、特願昭５１３−２２４３９８号、テレビ
ジョン信号変換方式）。

一方、第４図（Ｃ）は縦軸は垂直空間周波数はυ（本）
、横軸は水平空間周波数μ（ＭＨｚ）である。

（μ８／２．シｓ／２）の周波数を持つキャリアＳ１で
信号をサンプリングすると、第４図（＾）と同様に原点
〜（０，シ、／２）〜Ｓ゛〜（μ！１／２．０）で囲ま
れた領域の１７２の面積しか利用できないので通常は力
＋りの領域に空間的に帯域制限してからキャリアＳ８で
サンプリングする。このときサンプリングによりりの領
域の成分はキの領域に折り返えるので信号はμ５／４以
下の水平空間周波数帯域に帯域制限してキと力の領域の
みを伝送しても、受信側ではりと力の領域の成分に正し
く復元できる。

このようにしてμｓ／２の水平空間周波数帯域を持つ信
号をμＣ−μｓ／４の伝送周波数帯域に帯域圧縮できる
。

第４図（Ｂ）の方法と（Ｃ）の方法を組み合わせると、
さらに信号の帯域圧縮が可能である。すなわち、第４図
ＣＤ）において、画像に適応してあらかじめす＋スの領
域、または、す＋シの領域のどちらかに空間的に帯域制
限してからキャリアＳ°でサンプリングし、サンプリン
グされた信号を伝送周波数帯域μ。＝μＳ／４に帯域制
限して伝送する。

このとき、上述の空間的帯域制限がす＋シの領域であれ
ばす＋シの領域がそのまま伝送される。また、す＋スの
領域であればシの領域にスの領域が折り返えされてす＋
（折り返されたス）の領域が伝送される。

受信側ではこの信号を適応的に復元すれば、システム全
体として伝送周波数帯域μ。・μ８／４の伝送路です＋
シ＋スの領域が伝送可能である。

以上が本発明における帯域圧縮の原理である。　　　゛
空間的帯域制限の切り換えは、例えば、画像信号から水
平周波数帯域の高域成分、すなわちスの領域に含まれる
成分の量を検出し、スの領域に含まれる成分が多いとき
はす＋スの領域を選択し垂直周波数帯域の高域成分、す
なわちシの領域に含まれる成分が多いときはす＋シの領
域を選択するようにすれば良い。

第５図（Ａ）はキャリアＳ８によりサンプリングする場
合の様式（パターン）の例を示している。

走査線ごとに、サンプリングされる位置が、サンプリン
グ点の間隔のｌ／２だけずれるようにしている。

テレビジョン信号の伝送には一般に２：ｌインターレー
ス信号が用いられるが、この信号におけるサンプリング
のパターンを第５図（Ｂ）に示す。

図において実線を奇数フィールドとすれば、点線は偶数
フィールドの信号である。つまりフィールドごとに標本
化周波数の搬送波の位相を反転してサンプリングするこ
とに相当する。

この方法は、フィールドオフセットサンプリングとして
知られており、第５図（Ｃ）に示すように信号を３次元
時空間周波数領域で表現した場合、このサンプリングを
行うキャリアＳ１のスペクトルは３個所に現れる。この
場合に、ｆ−ν平面上のキャリアＳ１のスペクトルは２
：１インターレースによるキャリア■１と同一位置に現
われる。

第６図（Ａ）〜（０）は帯域圧縮による伝送領域の配置
図である。

第４図（Ｄ）におけるす＋スの領域に空間的に帯域制限
するろ波器は第６図（Ａ）の斜線で示した領域の通過帯
域を持つ。この通過帯域を持つろ波器は順次走査ならば
実現できるが、２：ｌインターレース信号ではインター
レースによるキャリアＩ８があるため実現できない。

第６図（Ｂ）に斜線で示した領域の通過帯域のろ波器で
あれば実現できる。この通過帯域は時間方向空間周波数
がｆｓ／４でしゃ断されているので画像信号の動き成分
は切り落とされる。

従って、インターレース信号では画像信号の動きを検出
し、動き成分がある場合は第４図（Ｄ）のシあるいはス
の領域の信号成分の多少にかかわらず、第４図（０）の
す＋シの領域に帯域制限すれば良い。これは第６図（Ｃ
）のように帯域制限することに相当する。つまり、単純
に水平空間周波数の伝送帯域μＣのろ波器を通せばよい
。

なお、第６図（Ｂ）に示した通過帯域を、動き検出に有
利な第６図（［１）のように変形することも可能である
°。すなわち、この場合には、水平空間周波数がμｍ以
下の帯域ではｆ−ν平面の全領域が通過帯域となるので
、この帯域から動き検出を行なえば動き検出が容易であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述してきた原理説明を要約すると、従来から、　ＭＵ
ＳＥなどをはじめとして、テレビジョン信号をオフセッ
トサンプリングして帯域圧縮をする方式が行われていた
が、これらの方式では空間的な伝送可能の領域は標本化
周波数信号Ｓ“の垂直空間周波数νｓ／２と水平空間周
波数μ８／２で囲まれた領域の１７２以下の面積に制限
されていた。

そこで、本発明の目的は伝送信号成分に対応する空間周
波数領域の使用の仕方を画像に適応して、切り換えて使
うことにより上述の１’／２以下の面積制限を緩め、伝
送可能な領域を広げることができるテレビジョン信号帯
域圧縮方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明では、テレビ
ジョン信号の帯域圧縮方式において、垂直空間周波数の
高い領域と水平空間周波数の高い領域のどちらか、ある
いは両方に含まれる画像信号の成分の有無を検出し、そ
の結果に基づいて伝送路の帯域内で、かつ、垂直空間周
波数の高い領域に画像信号に含まれる伝送路の伝送帯域
外の成分を挿入するか否かを適応的に切換えるようにす
る。

すなわち、本発明は飛越走査によるテレビジョン信号を
、そのフィールド周期毎に位相を変えてサンプリングす
ることにより、帯域圧縮するテレビジョン信号帯域圧縮
方式において、垂直方向空間周波数の低周波数帯域ろ波
器と、水平方向空間周波数の低周波数帯域ろ波器と、垂
直および水平方向空間周波数のいずれの低周波数帯域の
ろ波器にも共通の通過周波数帯域の中から垂直方向高周
波数帯域成分の量を検出する手段と、共通の通過周波数
帯域の中から水平方向高周波数帯域成分の量を検出する
手段と、画像の動き成分の量を検出する手段とを具え、
動き成分または垂直方向高周波数帯域成分の量が大きい
ときは水平方向低周波数帯域ろ波器をテレビジョン信号
の帯域制限に使用し、水平方向高周波数帯域成分の量が
大きいときは垂直方向低周波数帯域ろ波器を帯域制限に
使用することを特徴とする。

〔作用〕

従って、本発明によれば、テレビジョン信号を所定の狭
い周波数帯域の伝送路により帯域圧縮して伝送する場合
において、該テレビジョン信号の成分が、垂直空間周波
数の高い領域と、水平空間周波数の高い領域とに含まれ
ているかどうかを判定し、適応的にろ波器を切り換えて
帯域圧縮して伝送することにより原画像信号の高い周波
数領域の成分まで正しく復元することができる。

（実施例〕 以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細かつ具体的
に説明する。

第１図（Ａ）およびＣＢ）は本発明による一実施例の伝
送領域を示す配置図である。

テレビジョン信号としては、例えば走査線の数νが１１
２５本フィールド周波数ｆが６０）１ｚの２：ｌインタ
ーレース信号で２４ＭＨｚの帯域を持つものとする。

第１図（Ａ）において、Ａ＋Ｃの領域が第６図（Ｂ）の
通過域に、Ａ＋Ｈの領域が第６図（Ｃ）の通過域に相当
する。

この信号をｕ　ｓ／２　ＭＨｚが２４ＭＨｚ、Ｖ、本が
１１２５／２木の標本化周波数の搬送波信号Ｓ８でフィ
ールド周期毎に位相を変えてサンプリングするフィール
ドオフセットサンプリングを行えば、第１図（Ａ）にお
けるＣの領域がＢの領域に折り返る。

このようにして、静止画像に対しては伝送帯域１２１１
１Ｈｚ（μｓ／４に相当）で第１図（Ａ）　におけるＡ
十Ｂ＋Ｃの領域を画像に適応させて伝送することが可能
である。

しかもこの場合に、ＢおよびＣの領域の信号成分を検出
するかわりに、それぞれ点線で示したＤおよびＥ領域の
信号成分を検出するようにしても、一般に画像のスペク
トラムは空間周波数領域で自然な広がりを持つので、帯
域制限の切換えにおいて大°きな誤りを生じることは少
ない。このようにすると、ＤおよびＥの領域は常に伝送
されるＡ領域の中にあるので、切換えのための信号を殊
更に多重しなくても受信側では伝送されてきた信号のＢ
およびＣの領域を正しく復元することができる。

また、動き検出は第１図（Ｂ）において、フレーム間の
相関でｆ　ｓ／４の１５Ｈｚ付近に現われる成分として
よく知られているように、図中の点線で示すＨの領域の
成分の有無で検出できる。

この場合に、空間的な帯域制限が第１図（Ａ）のＡ＋Ｂ
の領域、すなわち第６図（Ｃ）に相当する場合は第１図
ＣＢ）におけるＧ領域が通過帯域となるのでＨ領域から
動き検出ができる。

上述の帯域制限がＡ＋Ｃの領域の場合は第６図（Ｂ）か
ら第１図（Ｂ）におけるＦの領域が通過帯域となる。Ｆ
の領域は標本化周波数、信号Ｓ“（Ｉ”）により折り返
されてＦ′の領域にも成分を生じるが、ＦとＦ′とを合
わせても動き検出に利用するＨの領域の１７２シか利用
できないので、受信側では動き検出の感度が多少低下す
るが、この程度は動き検出回路に工夫を加えることによ
り容易に埋め合わすことができる。　　　゛ 第２図（Ａ）および（Ｂ）は本発明による一実施例の構
成を示すブロック図である。

第２図（Ａ＞はエンコーダの一実施例のブロック図であ
る。

第２図（Ａ）において、１および５は伝送路の帯域内に
制限するための低域ろ波器（ＬＰＦ）　、２は時空間ろ
波器、３は切換器、４は開閉器、６は動き検出回路、７
は垂直空間周波数の高い領域成分を検出するＤ領域検出
回路、８は水平空間周波数の高い領域成分を検出するＥ
領域検出回路、９は判定回路である。

帯域制限の領域を選択するためＬＰＦＩと時空間ろ波器
２とを切換える切換器３は第１図のＤおよびＥの領域に
ある信号成分の多少を検出する各領域検出回路７および
８からの出力信号ＹおよびＺのほかに、動き検出回路６
で求められた画像の動きの有無を示す′ＭＪき検出回路
６からの出力信号Ｘにもとづいて判定回路９の出力信号
により切り換えが行われる。

もし、画像の動き成分が大きければＤおよびＥ領域検出
回路７および８からの出力信号ＹおよびＺの値にかかわ
らず切換器３はＬＰＦＩ側に倒れる。

時空間ろ波器２は第６図ＣＢ）すなわち第１図（Ａ）に
おけるＡ＋Ｃの領域を通過帯域とする２次元時空間ろ波
器である。また、Ｄ領域検出回路７．Ｅ　′領域検出回
路８のろ波器は３次元の時空間ろ波器である。これらの
ろ波器の構成はよく知られているので省略する。同様に
動き検出回路６の構成もよく知られているものである。

判定回路９での判定は例えば次のように行われる。まず
、上述したように動き検出回路６からの動き成分Ｘの量
が適当なある値より大きければ、Ｄ領域検出回路７から
の成分ＹおよびＥ領域検出回路８からの成分Ｚにかかわ
らず切換器３はＬＰＦＩ側に接続される。動き成分Ｘの
量が小さく、かつ、Ｙ＜２の場合、またはＺが適当なあ
る値より大きい場合、またはＹが適当なある値より小さ
い場合は時空間フィルタ２側に接続される。Ｘ、　Ｙお
よび２が上述の条件と逆になる場合はＬＰＦＩ側に接続
される。この切換は画素ごとに行われる。

切換器３で切換えられた信号は、開閉器４でキャリアＳ
１によりフィールドオフセットサンプリングされ、ＬＰ
Ｆ５で伝送路の伝送ｆ域μＣに制限されて伝送信号とし
て送り出される。

第２図（Ｂ）はデコーダの一実施例のブロック図である
。第２図（Ｂ）において、１１および１３は伝送路帯域
の信号を通過させる低域ろ波器（ＬＰＦ）　、　１２は
フィールドオフセットサンプリングするための開閉器、
１４は時空間ろ波器、１５は切換器、１６は動き検出回
路、１７は垂直空間周波数の高い領域を検出するＤ領域
検出回路、１８は水平空間周波数の高い領域を検出する
Ｅ領域検出回路、１９は判定回路である。

伝送されてきた信号は雑音を除去するためのＬＰＦＩＩ
で伝送路の伝送帯域μ。に帯域制限されたのち開閉器１
２でキャリアＳ１によりフィールドオフセットサンプリ
ングされる。ＬＰＦ１３〜判定回路１９により構°成さ
れ、画像信号に含まれる成分により適応的に作動する帯
域制限回路で、画像信号に適応した帯域制限がなされ、
もとの画像信号が復元される。ＬＰＦ１３〜判定回路１
９の動作はエンコーダにおける場合と全く同様である。

第３図（Ａ）および＜８）は本発明による他の実施例の
伝送領域を示す配置図である。

第３図（Ａ）は第６図（Ｄ）の帯域制限を利用した場合
の伝送領域の他の実施例の配置図である。

図では２０Ｍ）Ｉｚの帯域の信号をＩＩ　ｓ／２−２４
Ｍ）ＩｚのキャリアＳ８でサンプリングすることにより
１２ＭＨｚの伝送帯域に圧縮しているが、μ、−４Ｍ）
Ｉｚ以下の帯域ではフィールド周波数ｆ、走査線数νに
ついて全域が通過帯域となっているので、この、帯域を
利用すれば受信側でも送信側と同様な感度で動き検出を
行うことができる。また、Ｄ領域の位置が第１図（Ａ）
の場合と異っているが、第１図（＾）と同様な位置とし
てももちろん良い。第３図（Ａ）の位置の領域を用いる
方が回路の実現が容易であることが考えられる。

第３図（Ｂ）は第６図（１１）の帯域制限を利用した場
合の伝送領域のその他の実施例の配置図である。

μｓ−３７Ｍ）ＩｚのキャリアＳ１でサンプリングする
ことにより、３０Ｍ）Ｉｚの帯域を持つ信号を１８．５
ＭＨｚ（μ８／２）の帯域に圧縮して伝送できる。

μ、−３７ＭＨｚとすることはエンコーダ、デコーダを
クロック周波数７４ＭＨｚのデジタル回路で構成する場
合に有利である。もちろんキャリアｓ１のμＳを３７Ｍ
Ｈｚより下げれば同じ３０ＭＨｚの信号帯域をさらに狭
い伝送帯域で伝送できる。

本発明は以上に示した走査線の数が１１２５本。

フィールド周波数が６０Ｈｚ、　２：１のインターレー
スによるテレビジョン信号だけでなく他の方式のテレビ
ジョン信号、例えば走査線数が５２５本、フィールド周
波数が６０）１ｚ、　２：１インタ一レース信号、ある
いは、走査線数が６２５木、フィールド周波数が５０Ｈ
ｚ、　２：１のインターレース信号等の帯域圧縮伝送に
も利用できる。

また、本発明をさらに他の帯域圧縮法、例えばＭｔｌＳ
Ｅ等で行っている時間周波数領域のすき間に、高い領域
の成分信号を折り返す方法などを併用すればさらに帯域
圧縮率を上げることができる。

〔発明の効果〕

以上から明らかなように、本発明によれば、従来のオフ
セットサンプリングによるテレビジョン帯域圧縮方式で
は標本化周波数撤退波信号の垂直空間周波数と水平空間
周波数とで囲まれた領域の１７２の面積までしか伝送で
きなかったものが、空開局波数領域を画像の信号成分に
適応して使いわけることにより上述の面積の最大３／４
まで伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明による一実施例の伝
送領域を示す配置図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は本発明による一実施例の構
成を示すブロック図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は本発明による他の実施測成
圧縮原理を示す説明図、 第５図（＾）〜（Ｃ）はオフセットサブサンプリングの
説明図、 第６図（Ａ）〜（Ｄ）はＩＵｄｆ域圧縮による伝送領域
を示す配置図である。 １．５，１１．１３・・・低域ろ波器（ＬＰＦ）、２．
１４・・・時空間ろ波器、 ３．１５・・・切換器、 ４．１２・・・開閉器、 ６．１６・・・励き検出回路、 ７．１７・・・Ｄ領域検出回路、 ８．１８・・・Ｅ領域検出回路、 ９．１９・・・判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 飛越走査によるテレビジョン信号を、その フィールド周期毎に位相を変えてサンプリングすること
   により、帯域圧縮するテレビジョン信号帯域圧縮方式に
   おいて、 垂直方向空間周波数の低周波数帯域ろ波器 と、 水平方向空間周波数の低周波数帯域ろ波器 と、 前記垂直および水平方向空間周波数のいずれの低周波数
   帯域のろ波器にも共通の通過周波数帯域の中から垂直方
   向高周波数帯域成分の量を検出する手段と、 前記共通の通過周波数帯域の中から水平方向高周波数帯
   域成分の量を検出する手段と、 画像の動き成分の量を検出する手段と を具え、 前記動き成分または前記垂直方向高周波数帯域成分の量
   が大きいときは前記水平方向低周波数帯域ろ波器をテレ
   ビジョン信号の帯域制限に使用し、前記水平方向高周波
   数帯域成分の量が大きいときは前記垂直方向低周波数帯
   域ろ波器を前記帯域制限に使用することを特徴とするテ
   レビジョン信号帯域圧縮方式。