JPS63260290A

JPS63260290A - カラ−画像高能率符号化方式

Info

Publication number: JPS63260290A
Application number: JP62094036A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiyama; 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1988-10-27
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH0634523B2

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）本発明はカラー画像信号（カラーテレビジョン信号）の
伝送や記録、信号処理において、信号をより少ない符号
量（データＩ）で効率的に符号化するカラー画像高能率
符号化方式に関するものである。

（従来の技術）従来より、カラー画像をより効率的に処理しようとした
場合、輝度（明るさ）の変化に対して色の変化は視覚上
検知され難く、そのためカラー画像信号を輝度信号と色
差信号とによって構成し、色差信号については帯域制限
を行なうのが一般的になっている。この技術はＮＴＳＣ
方式等でも使われており、色差信号の帯域は輝度信号の
帯域の１／４程度で良いとされている。

このように帯域制限された信号を符号化しようとした場
合、その帯域に合ったサンプルレートでサンプルすれば
良く、このことは高能率符号化においても同様である。

また、ディジタル信号処理においては水平方向のみなら
ず、ラインディレィを用いて垂直方向にフィルタをかけ
ることもできるので色差信号のデータ量はさらに少なく
することができる。

そこで、高能率符号化においては、Ｔｉ度信号と色差信
号とを時分割多重して、一つの符号化器で両方の信号を
符号化する手法が使われている。この場合、処理量は輝
度信号のみの場合と大差ないので合理的な符号器が構成
できる。ここで、データの圧縮率を最大にしようとする
と各信号のサンプル周波数はその帯域に対してサンプリ
ング定理を満足する範囲で最小にすることが望まれてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、輝度信号２色差信号の符号化において、色差
信号は輝度信号に対して１／４程度のサブサンプルとな
っており、再生においては、輝度信号のサンプルに対し
、サンプルが少ない分、補間されることになる。すなわ
ち、色差信号では１画素に相当する面積が輝度信号に対
してかなり広くなる。

また、色差信号は色成分と輝度成分との差をとっている
ために信号の最大振幅が輝度成分より増加しており、こ
れを輝度信号と同一の符号化器で符号化する場合には振
幅を圧縮することになり、その分輝度信号は荒く量子化
されることになる。

そのため、高能率符号化によって量子化雑音が生じた色
差信号は帯域的には問題なくても量子化雑音が輝度信号
以上に目立つようになる。これは、特に人物の肌色等で
問題となり、総合的な画質のバランスを劣化させること
になるｂそのため、色差信号に対しては、輝度信号より量子化雑
音がやや少なくなるようにすることが望まれるが、これ
は同一の符号化器で時分割処理しようとした場合、処理
が複雑になる。一方、色差信号の変化の程度は画像によ
っても大きく差があり、また、−画面中でも場所によっ
て差が大きい。

これを固定のデータ量を発生する処理で符号化した場合
、色差信号のデータは必要以上に多くなり、データ圧縮
上ムダとなっている。

そこで、本発明は上記した従来の技術力問題点を解決し
たカラー画像高能率符号化方式を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、輝度信号と色差
信号とによって構成されるカラー画像信号を、その輝度
信号は帯域に対しサンプリング定理を満足する最小の周
波数より必要以上に高くない周波数でサンプリングし、
かつ色差信号は前記最小の周波数より十分高い周波数で
サンプリングし、それらを時分割多重化して出力する時
分割多重化手段と、この時分割多重化されたカラー画像
信号を入力し、その入力サンプリング値を複数個で区切
りブロック化し、このブロック内の変化の程度に応じて
、高能率符号化され出力されるデータ量をブロック単位
で変える適応形高能率符号化を輝度信号と色差信号の区
別なく行なう符号化手段とを有することを特徴とするカ
ラー画像高能率符号化方式を提供するものである。

（作　用）上記した構成のカラー画像高能率符号化方式においては
、時分割多重化手段により色差信号のサンプル信号が輝
度信号のサンプル信号より変化の緩かなものとして得ら
れ、符号化手段により色差信号が輝度信号に対し、より
高いデータ削減率となり、かつ各信号成分の帯域におい
て色差信号の量子化雑音が輝度信号の量子化雑音より少
なくなる。

（実　施　例）本発明方式では、色差信号をオーバーサンプリングし、
時分割の符号化処理で信号の変化の程度によりブロック
ごとのデータ量が異なるタイプのものと組み合わせるこ
とにより、データ量の増加を抑えながら色差信号に対し
やヤＳ／Ｎを重視した形の処理をしている。

第１図は本発明方式の一実施例の構成を示すブロック図
である。ここで、処理は簡単な１次元のものとし、色差
信号の帯域制限も水平方向のみとしている。

第１図において、入力端子１．２．３からそれぞれ入力
された輝度信号Ｙと２種の色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−
Ｙ）は、まず、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４，５．５
によりそれぞれ帯域制限されるが、ここで、輝度信号Ｙ
はＬＰＦ４でＡ／Ｄ変換器６のサンプルクロックの周波
数（以下、サンプル周波数という）ｆｓ２の１７２近く
まで帯域を延ばしているのに対し、色差信号（Ｒ−Ｙ）
。

（Ｂ−Ｙ）はＬＰＦ５，５でＡ／Ｄ変換器７，７のサン
プル周波数ｆｓ１の１／２より大部低い方で制限してい
る。

第２図（ａ）はＬＰＦ４の特性を、第２図（ｂ）はＬＰ
Ｆ５の特性をそれぞれ示す。

具体的には、色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）のサンプ
ル周波数ｆｓ１は輝度信号Ｙのサンプル周波数ｆｓ２の
１／２程度とし、色差信号の帯域はその１／２の更に１
／２程度としている。すなわち、輝度信号と色差信号と
でサンプル周波数については２倍程度、帯域については
４倍程度の差をそれぞれつけることになる。

このように帯域制限された輝度信号と２種の色差信号は
、Ａ／Ｄ変換器６，７．７でそれぞれＡ／Ｄ変換され、
更に時分割処理されるためにＰ　Ｔ　Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓ
ｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　０ｕｔ）形のメモリ８゜８．８
にそれぞれ蓄えられる。そして、このメモリ８．８．８
より時分割制御器９で制御されるスイッチＳを介して時
分割に順次データが出力され、後段の高能率符号化器に
入力される。

この高能率符号化器は、画像をブロックで区切り、その
ブロック内の信号の変化の程度によって適応処理を行な
うもので、詳しくは本出願人の先の特許出願になる特願
昭６１−２０２１６４号「高能率符号化方式」、特願昭
６１−２９９３４１号「適応形データ削減方式」等で述
べられている。

第１図においては、まず、非適応符号化器１０では非適
応符号化として、２段階に規格化された信号が規格化デ
ータと画素量子化データとして取り出され、規格化デー
タはそのまま出力端子１１から出力され、更に適応処理
のモードを決めるために使われる。

一方、画素量子化データは、後に適応処理をするため、
モード情報を得るまでの間ＦＩＦＯ形のメモリ１２に蓄
えられ、他方そのモードを決めるために使われるので、
モード設定回路１３に供給される。

モード設定回路１３は、画像の変化の程度により、画像
量子化データの情報量をどの程度削減して良いか判断し
、その出力された情報はブロックごとに出力端子１５か
ら出力されると共に、この情報は適応形代表点統合回路
１４にも供給される。

また、メモリ１２から読み出された画素量子化データは
、適応形代表点統合回路１４においてブロックごとのモ
ードデータにより代表点統合の処理が行なわれ、異った
データ量で出力端子１６から出力される。ここで、画像
の変化の少ない部分は適応形代表点統合回路１４の出力
が“０”ビットとなり、すなわち、画素単位での量子化
データはなくなる。

この場合、規格化データのみを用いて復号することにな
るが、規格化データの母子化は、規格化されて量子化さ
れる画素量子化のものより比較的細かくなっているので
、解像度は下がるものの、」子化誤差は比較的少なくな
る。

このような処理において、帯域をサンプリングに対して
必要以上に狭くしている色差信号においては、輝度信号
に対して変化が少ないことになり、その大半が規格化デ
ータのみによって復号されることになる。この場合、画
素量子化データはなくなるので、色差信号は輝度信号よ
りデータ削減率が高くなり、オーバーサンプルによって
増加していたデータ量はあまり問題がなくなる。更に、
このような処理の場合、色の変化があまりない画像にお
いては色差信号のデータは特に少なくなり、輝度信号と
色差信号とのデータ量をそれぞれ独立に固定とした場合
に対してムダがなくなる。

ここで、この場合のデータ量の例を第３図（ａ）〜（ｄ
）に示す。第３図（ａ）は時分割入力を、第３図（ｂ）
は非適応符号化後を、第３図（Ｃ）は適応処理後で色差
率の場合を、第３図（ｄ）は同じく適応処理後で色差大
の場合をそれぞれ示す。

なお、ここで、モード設定は予め決められた基準に対し
ブロックごとに独立に設定すると、出力される画像全体
でのデータ量は変化するが、画像を観測して適切な基準
を画像ごとに決めることにより、全体データ回を一定と
することも可能である（このことは前記した特願昭６１
−．２９９３４１号で解説している）。

（発明の効果）以上の如く、本発明になるカラー画像高能率符号化方式
を用いることにより、帯域制限された色差信号は、実質
上輝度信号よりややＳ／Ｎが良くなる。これにより色成
分の大きな画素で量子化誤差が目立つ問題が解決されて
おり、画質バランスが良くなる。しかも、色差信号デー
タのデータ量は必要な分だけ適応的に削減されるので、
全体のデータ量の内の色差信号弁の割合は色差変化の少
ない画像では少なくなり、この場合、輝度信号のデータ
量が相対的に増加することになる。すなわち、色変化の
少ない画像では一定のデータ聞に対し、輝度信号の量子
化誤差がそれだけ少なくなる。

これは色変化の少ない場合、輝度変化の誤差が目立ちや
すくなると言った視覚特性に適合しており、画質バラン
スが優れたものとなっている。なお、逆に色変化の多い
ものは色が重視された処理となり、これらはその程度に
応じてスムーズに変化する。

また、これらの処理は、輝度信号と色差信号とで全く同
一の高能率符号化処理がされており、輝度信号と色差信
号とで状態を検出比較したり、処理を切換える必要はな
く、従って、出力されるデータもそれらを分けて扱う必
要もなくなる。これにより、これ以降の処理についても
、そのデータは単色の場合と同様となり、カラー化によ
る装置の複雑化は最小限となっている。

更にまた、本発明方式において色差信号はオーバーサン
プリングとなっているので、そこで使用されるフィルタ
の特性は急峻なものである必要はなく、簡単なフィルタ
で位相変化の問題なく実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式の一実施例の構成を示すブロック図
、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明方式の一実施例を構成
するＬＰＦの特性を示す図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本
発明方式の一実施例による処理の各段階でのデータ量を
示す図である。１．２．３・・・入力端子、４．５・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６．７・・
・Ａ／Ｄ変換器、８．１２・・・メモリ（ＦＩＦＯ）、９・・・時分割制
御器、１０・・・非適応符号化器、１１．１５．１６・
・・出力端子、１３・・・モード設定回路、１４・・・
適応形代表点統合回路、Ｓ・・・スイッチ。媚咽

Claims

【特許請求の範囲】輝度信号と色差信号とによって構成されるカラー画像信
号を、その輝度信号は帯域に対しサンプリング定理を満
足する最小の周波数より必要以上に高くない周波数でサ
ンプリングし、かつ色差信号は前記最小の周波数より十
分高い周波数でサンプリングし、それらを時分割多重化
して出力する時分割多重化手段と、この時分割多重化されたカラー画像信号を入力し、その
入力サンプリング値を複数個で区切りブロック化し、こ
のブロック内の変化の程度に応じて、高能率符号化され
出力されるデータ量をブロック単位で変える適応形高能
率符号化を輝度信号と色差信号の区別なく行なう符号化
手段とを有することを特徴とするカラー画像高能率符号
化方式。