KR0135078B1

KR0135078B1 - 디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR0135078B1
Application number: KR1019880009374A
Authority: KR
Inventors: 에이치. 윌킨슨 제임스
Original assignee: 오가 노리오; 소니 가부시키가이샤
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1998-04-22
Also published as: GB2207832B; JPS6436287A; FR2618970A1; AU661670B2; KR890003142A; US4922329A; DE3825936C2; GB8817999D0; AU1132692A; GB2207832A; DE3825936A1; FR2618970B1; JP2638822B2

Abstract

본 발명의 디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치는, 소정의 대역폭을 가지는 제1 및 제2의 콤포넌트 색신호 및 콤포넌트 휘도신호를 가지는 디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치에 있어서, 상기 대역폭의 대략 상측의 주파수와 제1의 캐리어신호의 위상이 매 라인마다 반전되도록 4필드 시퀀스를 가지는 제1의 캐리어신호를 제1의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제1의 변조된 색신호를 발생하는 제1의 수단과, 상기 제1의 캐리어신호와 실질적으로 동일한 주파수와 제2의 캐리어신호의 위상이 매 필드마다 반전되도록 2필드 시퀀스를 가지는 제2의 캐리어신호를 제2의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제2의 변도된 색신호를 발생하는 제2의 수단과, 휘도신호를 제1 및 제2의 변조된 색신호와 결합하여 콤포넌트 휘도신호의 상기 소정이 대역폭과 실질적으로 동등한 전대여폭이 감소된 결합콤포넌트 비디오신호를 발생하는 수단과로 이루어 지고, 상기 제1 및 제2의 변조된 색신호는 제1 및 제2의 캐리어신호의 주파수를 초과하는 주파수 콤포넌트는 실질적으로 가지지 않는다.

Description

디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치 및 그 방법

제1도는 콤포넌트 비디오신호에 있어서의 휘도콤포넌트 및 색콤포넌트에 각각 필요한 대역폭을 나타낸 주파수스펙트럼도.

제2도는 휘도콤포넌트 및 색콤포넌트를 결합하여 콤포넌트신호를 형성한 상태를 나타낸 주파수스펙트럼도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 엔코더의 블록도.

제4도는 색차(色差)콤포넌트에 관한 변조위상을 나타낸 약선도.

제5도는 디지탈비디오신호의 3차원 표시 및 그 제3의 각 투영도를 나타낸 약선도.

제6도는 부호화된 디지탈비디오신호의 각 콤포넌트의 위치를 나타낸 (v-t) 투영도.

제7도는 각 콤포넌트를 분리하기 위한 코움필터의 각각의 주파수레스폰스 및 필터계수를 나타낸 약선도.

제8도는 2개의 색차콤포넌트를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스를 나타낸 약선도.

제9도는 적응형(適應型) 디코더의 블록도.

제10도는 적응형 디코더에 사용되는 셀렉트필터의 블록도.

제11도는 셀렉트필터의 동작설명에 사용하는 약선도.

제12도는 셀렉트필터의 주파수레스폰스를 나타낸 약선도.

본 발명은, 디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치 및 그 방법에 관한 것이다.

(4 : 2: 2) CCIR601 부호화표준방식에서는, 13.5MHz의 대역폭이 휘도콤포넌트(Iuminance component)용의 6.75MHz와 각 색콤포넌트(chrominance component)용의 3.375MHz에 할당된다. 이 전대역폭을 1/로 하기 위해서, 휘도콤포넌트 및 색콤포넌트의 할당대역폭을 절반으로 하는 것이 제안되었다. 이와 같이, 대역폭을 감소한 색콤포넌트는, 적정한 질을 나타내지만, 휘도콤포넌트는, 그 최고 주파수가 3.375MHz로 되므로 대역폭이 부족하다. 양질의 재생을 하기 위해서는, 최소한 5MHz가 필요하다.

본 발명의 목적은, 전송 대역폭을 1/2로 저감할 수 있고, 그래도 충분한 휘도신호의 대역폭을 확보할 수 있는 디지탈콤포넌트 비디오신호의 부호화장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 소정의 대역폭을 가지는 제1 및 제2의 콤포넌트 색신호 및 콤포넌트 휘도신호를 가지는 디지탈 콤포넌트 비디오신호의 부호화장치에 있어서, 상기 대역폭의 대략 상측의 주파수와 제1의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제1의 변조된 색신호를 발생하는 제1의 수단과, 상기 제1의 캐리어신호와 실질적으로 동일한 주파수와 제2의 캐리어신호의 위상이 매 필드마다 반전도도록 2필드 시퀀스를 가지는 제2의 캐리어신호를 제2의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제2변조된 색신호를 발생하는 제2의 수단과, 휘도신호를 제1 및 제2의 변도된 색신호와 결합하여 콤포넌트 휘도신호이 상기 소정의 대역폭과 실질적으로 동등한 전대역폭이 감소된 결합콤포넌트 비디오신호를 발생하는 수단과로 이루어 지고, 상기 제1 및 제2의 변조된 색신호는 제1 및 제2의 캐리어신호의 주파수를 초과하는 주파수 콤포넌트는 실질적으로 가지지 않는다.

휘도콤포넌트와 변조된 색콤포넌트신호는, 주파수인터리브(inter leave)의 관계를 가지고 있다. 따라서, 양자는, 코움필터(comb filter)로 분리된다. 색콤포넌트에 관한 캐리어신호가 휘도신호의 대역폭의 밖에 있으므로, 휘도 및 색콤포넌트의 분리가 매우 용이하다. 2개의 색콤포넌트는, 시간적으로 분리할 수 있다.

제1 및 제2의 색차콤포넌트는, 모두 휘도콤포넌트에 대하여 주파수인터리브하는 관계를 가지고 있다. 이와 동시에, 제1의 색차콤포넌트는, 코움필터에 의하여 분리할 수 있다. 이 경우 코움필터로서, 필드 및 라인방향의 상관을 이용한 것과 라인방향의 상관만을 이용한 것의 2종류의 사용이 가능하게 되고, 색의 급격한 변화에 적응하여 2종류의 코움필터를 선택적으로 전환하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 일실시예에서는, (4:2:2) 콤포넌트디지탈 비디오신호가 (4:0:0)의 콤포넌트형타로 변환된다. 콤포넌트 색신호를 변조하는 캐리어신호는, 휘도성분의 대역폭의 밖의 주파수를 가진 것으로 된다.

제1도는, 콤포넌트 비디오신호에 있어서 휘도콤포넌트신호 및 색콤포넌트신호에 필요한 대역폭을 나타낸 도면이다. 휘도콤포넌트 Y는, 상한주파수 6.75MHz의 대역폭을 필요로 하고, 색콤포넌트 C는, 상한주파수 3.375MHz의 대역폭을 필요로 한다.

제2도는, 전술한 휘도콤포넌트 Y 및 색콤포넌트 C를 결합하여 얻어진 콤포넌트신호의 주파수스페트럼이다. 2개의 색콤포넌트는, 약 6.75MHz 주파수로 변조되어 있다. 또, 휘도 및 변조된 색콤포넌트의 스펙트럼 성분이 인터리브된 관계로 되고, 불필요한 간섭이 최소로 되어 있다. 이 인터리브는, NTSC방식에 사용되는 것과 동일한 것이다.

제2도의 부화화방식과 PAL이나 NTSC와의 기본적 차이는, 색콤포넌트의 캐리어신호가 휘도콤포넌트의 대역폭의 밖에 있는 것이다. 그러므로, 휘도 및 색의 분리가 매우 용이하다.

제3도는, 본 발명의 일실시예에 있어서의 엔코더의 블록도이다. 제3도에 있어서, 1)로 나타낸 입력단자에 휘도콤포넌트 Y가 공급되고, (2)로 나타낸 입력단자에 B-Y성분인 색차콤포넌트 CB가 공급되고, (3)으로 나타낸 입력단자에 R-Y성분인 색차콤포넌트 CR가 공급된다.

휘도콤포넌트 Y가 스케일링회로(4)를 통해 가산회로(5)에 공급된다. 색차콤포넌트 CB가 스케일링 및 변조회로(6)를 통해 가산회로(8)에 공급된다. 색차콤포넌트 CR가 스케일링 및 변조회로(7)를 통해 가산회로(8)에 공급된다. 가산회로(8)의 출력신호가 가산회로(5)에 공급되고, 가산회로(5)로부터 출력단자(11)가 도출된다. 스케일링은, 가산처리의 결과, 출력신호의 진폭이 증대되는 것을 억제하기 위해 행해진다. 스케일링 및 변조회로(6)에는, 단자(9)로부터 샘플링마다 반전하는 동시에, 2필드 시퀀스의 위상변화를 가지는 캐리어신호가 공급된다. 마찬가지로, 스케일링 및 변조회로(7)에는, 단자(10)로부터 샘프링마다 반전하는 동시에, 4필드 시퀀스의 위상변화를 가지는 캐리어신호가 공급된다.

색차콤포넌트 CB 및 CR는, 이들 캐리어신호를 변조한다. 휘도신호에 대한 합성의 극성(極性)이 제4A도 및 제4B도에 나타낸 것으로 되도록 한 디지털변조가 행해진다. 제4도에 있어서, +는 (Y+C)를 나타내고, -는 (Y-C)를 나타내고 있다.

이 제4A도 및 제4B도로부터 알 수 있는 바와 같이, 색콤포넌트 CR에 대한 캐리어신호는, 필드마다 반전하는 2필드 시퀀스의 신호이다. 또, 색콤포넌트 CR에 대한 캐리어신호는, 라인마다 반전하는 4필드 시퀀스의 신호이다.

여기서, 3개의 콤포넌트 Y, CB 및 CR의 상호관계를 보는 가장 일반적인 방법은, 제5A도에 나타낸 바와 같은 디지털비디오신호의 나이퀴스트한계(Nyquist limit)의 3차원 표시와 제5B도에 나타낸 그 제3의 각 투영도의 도움을 받는 것이다. 3개의 축은, 수직(v), 수평(h) 및 시간(t)이다. 파선 ±fc은, NTSC방식에 있어서의 색부반송파(色副搬送波)의 위치에 대략 일치한다. 전술한 비디오부호화방식에 관한 한, +fc와 -fc 사이의 대역폭의 부분은, 휘도콤포넌트 Y만을 포함한다. +fc와 수평나이퀴스트주파수 +fN와의 사이 및 -fc와 -fN와의 사이의 대역폭의 부분은, 3개의 콤포넌트가 포함되어 있다.

제6도는, 전술한 디지털비디오신호의 휘도 및 색콤포넌트의 위치를 나이퀴스트주파수의 근방에서 나타낸(v-t)면의 투영도이다. 휘도콤포넌트 Y는, 원점 0의 주위에 위치하고, 색콤포넌트 CB는 코너에 집중되고, 색콤포넌트 CR는 사선의 중간에 집중되어 있다.

제6도에 나타낸 바와 같은 콤포넌트 Y, CB 및 CR의 분리는, 코움필터에 의하여 행해진다. 제7도는, 각 콤포넌트를 분리할 수 있는 코움필터의 주파수레스폰스와, 간단한 필터계수의 예를 나타내고 있다.

제7A도는, 휘도콤포넌트 Y를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스 및 필터계수를 나타낸다. 제4A도 및 제4B도에 나타내는 캐리어신호의 위상관계에 대하여, 제7A도에 나타내는 필터계수를 적용하면, 색차콤포넌트 CB 및 CR가 캔슬되고, 휘도콤포넌트 Y가 분리된다. 제7B도는, 색차콤포넌트 CB를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스 및 필터계수를 나타낸다. 이 코움필터에 의하면, 휘도콜포넌트 Y 및 색차콤포넌트 CR가 캔슬되고, 색차콤포넌트 CB가 분리된다. 제7C도는, 색차콤포넌트 CR를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스 및 필터계수를 나타낸다.

또, 색차 CB의 캐리어신호가 라인마다 반전하지 않고, 한편, 색차콤포넌트 CR의 캐리어신호가 라인마다 반전하고 있는 것을 이용하여, 2개의 색차콤포넌트를 분리할 수 있다. 제8A도 및 제8B도는, 수직방향만의 코움필터(라인코움필터)를 타나낸다. 제8A도는, 색차콤포넌트 CB를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스를 나타내고, 제8B도는, 색차콤포넌트 CR를 분리하기 위한 코움필터의 주파수레스폰스를 나타낸다. 제7도 및 제8도에 있어서 사선의 영역의 큰 출력신호가 생기는 영역(통과영역)이다. 제8도에 나타낸 라인코움필터는, 휘도신호의 고역성분에 의해, 약간의 크로스컬러(cross color)가 생긴다. 그러나, 제7도에 나타낸 코움필터와 달리, 다른 필드의 데이터를 사용하고 있지 않다.

전술한 2개의 타입의 코움필터의 구성이 있으므로, 디코더로서 적응형의 구성을 생각할 수 있다. 즉, 필드 또는 프레임의 상관이 강한 경우에는, 제7도에 나타낸 코움필터를 사용한 복호(復號)를 행하고, 필드 또는 프레임의 상관이 깨진 경우에는, 제8도에 나타낸 라인코움필터를 사용한다.

제9도는, 적응형의 디코더의 일예의 구성을 나타낸다. 제9도에 있어서, (21)로 나타낸 입력단자에 예를 들면 자기테이프로부터 재생되고, 에러정정, 에러수정 등의 재생측의 처리가 행해진 부호화시노가 공급된다. 이 입력부호화신호가 디지털로패스필터(LPF)(22) 및 지연회로(이)(23)에 공급된다. 지연회로(23)는, 디지털로패스필터(22)에서 생기는 지연량과 동등한 지연량을 가진다. 디지털로패스필터(22)의 출력신호로서 휘도신호가 얻어진다. 디지털로패스필터(22) 및 지연회로(23)의 출력신호가 감산회로(24)에 공급된다. 감산회로(24)의 출력에는, 하이패스 성분이 얻어진다. 또, 디지털로패스필터(22)의 출력신호가 보상용 지연회로(25)를 통해 가산회로(26)에 공급된다.

감산회로(24)의 출력단자에는, 지연회로(27), (28), (29), (30), (31), (32)가 종속접속으로 접속되어 있다. 지연 회로(27), (29), (30) 및 (32)의 지연량은, 1H(1수평주기)이다. 지연회로(28) 및 (31)의 지연량은, 261H(525시스템) 또는 311H(625시스템)이다. 감산회로(24)의 출력단자 및 지연회로(27), (28), (29), (30), (31), (32)의 출력단자는 제9도와 같이 선택적으로 코움필터(40), (41), (42), (43) 및 (44)에 접속된다.

코움필터(40)는 제7A도에 나타낸 바와 같은 특성을 갖는 휘도콤포넌트 Y를 분리하기 위한 코움필터이다. 코움필터(41)는, 제7B도에 나타낸 바와 같은 색차콤포넌트 CB를 분리하기 위한 코움필터이다. 코움필터(42)는, 제8A도에 나타낸 바와 같은 색차콤포넌트 CB를 분리하기 위한 특성을 갖는 코움필터이다. 코움필터(43)는, 제7C도에 나타낸 바와 같은 색차콤포넌트 CR를 분리하기 위한 특성을 갖는 코움필터이다. 코움필터(44)는, 제8B도에 나타낸 바와 같은 색차콤포넌트 CR를 분리하기 위한 특성을 갖는 라인코움필터이다. 이들 코움필터(40), (41), (42), (43), (44)의 출력신호가 PROM(50), (51), (52), (53), (54)에 각각 공급된다.

PROM(50)의 출력신호9휘도콤포넌트 Y의 고역성분)가 가산회로(26)에 공급되고, 보상지연회로(25)를 통한 저역성분과 가산된다. 가산회로(26)의 출력신호가 복호된 휘도콤포넌트 Y로서 출력단자(61)에 취출된다.

PROM(51) 및 PROM(52)의 출력신호가 가산회로(55)에 공급되고, PROM(53) 및 PROM(54)의 출력신호가 가산회로(56)에 공급된다. PROM(50)∼(54)은, 5개의 코움필터(40)∼(44)의 출력신호를 전환하는 경우에, 원하는 전환특성을 부여하기 위해 배설되어 있다. 전환특성의 하나는, 단순한 스위치전환이며, 보다 복잡한 전환특성은, 크로스페이드(cross fade)이다. PROM(50)∼(54)에 의해 전환특성을 제어하기 위해 후술하는 셀렉트필터(45)가 배설되어 있다.

가산회로(55)의 출력시호가 스케일링 및 복조회로(57)에 공급된다. 단자(58)로부터 복조용(復調用)의 캐리어신호가 공급된다. 출력단자(620에는, 복호된 색차콤포넌트 CB가 얻어진다. 가산회로(56)의 출력신호가 스케링일 및 복조회로(59)에 공급된다. 단자(60)로부터 복조용의 캐리어신호가 공급된다. 출력단자(63)에는, 복호된 색차콤포넌트 CR가 얻어진다.

제10도는, 셀렉트필터(45)의 일예이다. 제10도에 있어서, (71)로 나타낸 입력단자에 지연회로(72), (73), (74), (75)가 종속접속되어 있다. 지연회로(72) 및 (75)의 지연량이 1H이며, 지연회로(73) 및 (74)의 지연량이 262H(525시스템) 또는 312(625시스템)이다. 지연회로(72)의 출력신호와 지연회로(74)의 출력신호가 감산회로(76)에 공급된다. 이 감산회로(76)의 출력신호가 필터 1의 출력신호이다. 또, 입력신호 및 지연회로(75)의 출력신호가 감산회로(77)에 공급된다. 감산회로(77)의 출력신호가 필터 2의 출력신호이다.

감산회로(76)의 출력신호가 절대치화회로(78)에 공급되고, 절대치화회로(78)의 출력신호가 가산회로(80)에 공급된다. 마찬가지로, 감산회로(77)의 출력신호가 절대치화회로(79)에 공급되고, 절대치화회로(79)의 출력신호가 가산회로(80)에 공급된다. 가산회로(80)로부터 출력단자(81)가 도출되어 있다.

제11도는, 필터 1 및 필터 2의 각각이 처리의 대상으로 하는 데이터를 나타낸다. 필터 1 및 필터 2의 양자는, 복호하려고 하는 필드의 전후의 필드에 각각 포함되는 동일의 변조위상의 데이터의 차분(差分)을 형성하는 것이다. 이들 필터 1 및 필터 2의 출력신호는, 움직임 등에 의해 급격한 색의 변화가 생기고 있는가 여부를 나타내고 있다. 급격한 색의 변화가 있을 때에는, 필터 1 및 필터 2의 각각의 출력신호의 진폭이 커진다. 이 경우에는, 코움필터(41), (43) 보다, 코움필터(42) 및 (44)의 출력신호의 쪽이 바람직하므로, 셀렉트필터(45)는, 이들 출력신호를 선택하는 제어신호를 발생한다.

제12A도 및 제12B도는, 필터 1 및 필터 2의 각각의 주파수레스폰스를 나타내고 있다. 제12도에 있어서, 사선으로 나타낸 영역이, 대레벨의 출력신호가 발생하는 영역이다. 필터 1 및 필터 2의 양자를 사용할 필요는 없고, 그 한쪽을 사용하면 된다. 제9도에 나타낸 적응형 디코더에 있어서도, 필터 1만이 사용되고 있다.

본 발명에 의하면, 콤포넌트디지탈 비디오신호를 콤포넌트 비디오신호의 형태로 부호함함으로써, 전송에 필요한 대역폭을 1/2로 압축할 수 있다. 또, 본 발명에서는, 제1의 색차콤포넌트와 제2의 색차콤포넌트와의 변조의 형태를 연구함으로써, 라인 및 필드 상관을 이용한 코움필터와 라인 상관만을 이용한 코움필터와의 양자에 의해 2개의 색차콤포넌트의 분리가 가능하게 되고, 적응형의 디코더를 구성하는 것이 가능하게 된다.

Claims

소정의 대역폭을 가지는 제1 및 제2의 콤포넌트 색신호 및 콤포넌트휘도신호를 가지는 디지털콤포넌트 비디오신호의 부호화장치에 있어서, 상기 대역폭의 대략 상측의 주파수와 제1의 캐리어신호의 위상이 매 라인마다 반전되도록 4필드 시퀀스를 가지는 제1의 캐리어신호를 제1의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제1의 변조된 색신호를 발생하는 제1의 수단과, 상기 제1의 캐리어신호와 실질적으로 동일한 주파수와 제2의 캐리어 신호의 위상이 매 필드마다 반전되도록 2필드 시퀀스를 가지는 제2의 캐리어신호를 제2의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제2변조된 색신호를 발생하는 제2의 수단과, 휘도신호를 제1 및 제2의 변조된 색신호와 결합하여 콤포넌트 휘도신호의 상기 소정의 대역폭과 실질적을 동등한 전대역폭이 감소된 결합콤포넌트 비디오신호를 발생하는 수단과로 이루어 지고, 상기 제1 및 제2의 변조된 색신호는 제1 및 제2의 캐리어신호의 주파수를 초과하는 주파수 콤포넌트는 실질적으로 가지지 않는 것을 특징으로 하는 디지털콤포넌트 비디오신호의 부화화장치.
제1항에 있어서, 상기 소정의 대역폭의 상측의 주파수가 실질적으로 6.75MHz인 것을 특징으로 하는 부호와장치.
제1항에 있어서, 상기 제1의 콤포넌트 색신호가 청색차신호(B-Y)로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
제1항에 있어서, 상기 제2의 콤포넌트 색신호가 적색차신호(R-Y)로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
소정의 대역폭을 가지는 제1 및 제2의 콤포넌트 색신호 및 콤포넌트 휘도신호를 가지는 디지털콤포넌트 비디오신호의 부호화방법에 있어서, 상기 대역폭의 대략 상측의 주파수와 제1의 캐리어신호의 위상이 매 라인마다 반전되도록 4필드 시퀀스를 가지는 제1의 캐리어신호를 제1의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제1의 변조된 색신호를 발생하고, 상기 제1의 캐리어신호와 실질적으로 동일한 주파수와 제2의 캐리어신호의 위상이 매 필드마다 반전되도록 2필드 시퀀스를 가지는 제2의 캐리어신호를 제2의 콤포넌트 색신호로 변조하여 제2의 변조된 색신호를 발생하고, 휘도신호를 제1 및 제2의 변조된 색신호와 결합하여 콤포넌트 휘도신호의 상기 소정의 대역폭과 실질적으로 동등한 전대역폭이 감소된 결합콤포넌트 비디오신호를 발생하고, 상기 제1 및 제2의 변조된 색신호는 제1 및 제2의 캐리어신호의 주파수를 초과하는 주파수 콤포넌트는 실질적으로 가지지 않는 것을 특징으로 하는 디지털콤포넌트 비디오신호의 부호화방법.
제5항에 있어서, 상기 소정의 대역폭의 상측의 주파수가 실질적으로 6.75MHz인 것을 특징으로 하는 부호화방법.