JPH04222186A - ビデオ信号獲得方法とビデオフレーム受信装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高解像度テレビジョンに
関し、特に、高解像度テレビジョンに関するビデオ信号
を符号化及び復号化する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願は同一日付けで出願された５件の
関連出願の一部である。

【０００３】ビデオ信号は、一般的にはビデオ・カメラ
から出力される。ビデオ信号の帯域幅は極めて広く、そ
の結果、この技術分野の当業者は映像の質をあまり低下
させること無くビデオ信号の帯域幅を縮小する試みを行
なってきた。代表的には、帯域幅を縮小するために、ビ
デオ信号を符号化し、符号化したビデオ信号の冗長度を
抽出して削除することが為されている。

【０００４】様々な手法がこの技術分野で使用されてい
る。それらには静止映像に良好な適応性を持つものも有
り、他方、動映像に良好な適応性を持つものも有る。動
映像の帯域幅を縮小する手法の一つに、一般に動補償予
測符号化と言われているものが有る。

【０００５】従来の動補償予測符号化方法では、各ビデ
オ・フレームが最初に、「８画素×８画素」ブロックの
ような、数個の画素から成る正方形ブロックに区劃され
る。各ブロックが順に符号化され、この結果得られた符
号化信号列が通信チャンネルを介して復号化回路へ伝送
される。この通信チャンネルは記憶手段そのものであっ
てもよく、或いは記憶手段を含むものでもよい。

【０００６】区劃ステップに続いて、この符号化ステッ
プでは、その画素ブロック内の画素が前のフレームと較
べて顕著に変化したか否かに関する判定が行なわれる。 顕著に変化していなかった場合には、前のフレームから
の画素ブロックの画素を単に繰り返させるだけで、最新
の画素ブロックに対する画素を得ることができる。この
手法は「条件補充」として知られている。

【０００７】画素が前フレームから顕著に変化している
場合には、その画素ブロック内で起きている動きの最良
予測を判定する試みが行なわれる。この試みは、最新画
素ブロックを、前フレーム内の対応画素ブロックを様々
に微小変移させたものと次々に比較する「ブロック突き
合わせ動き予測」手法によって頻繁に行なわれる。

【０００８】この最良な一致を生じる動きは、フレーム
間の画素ブロック映像における動きの最良予測であると
見做され，「動ベクトル」と呼ばれるこの変移量が選択
されて復号化回路へ伝送される。

【０００９】もちろん、この「最良予測」は、最新画素
ブロック中の映像と前フレーム内の画素ブロックを変移
させた画素ブロック中の映像と間で最小の差信号を生じ
る予測である。この差信号は誤差信号を構成する。この
誤差信号が十分に小さいときは、或る標識信号が復号化
回路へ伝送され、復号化回路は前フレームからの変移さ
れた画素ブロックの画素を単に繰り返し、その結果、変
移した最新画素ブロックに対する画素を生じる。

【００１０】このような画素ブロックは、「動き補償」
されていると表現される。しかし、若し二つの画素ブロ
ック間に顕著な誤差異が有る場合には、この誤差異が符
号化されて復号化回路へ伝送され、その結果、最新画素
ブロックの画素はより正確に復元することができる。こ
の誤差信号の符号化は、代表的には「離散的予弦変換（
ＤＣＴ）」手法によって実行される。これはエネルギー
手法である。

【００１１】上記手順によって生成される符号化情報の
量は変動的なものである。例えば、その映像の一様な変
移即ち動きとは対応しない映像変化は、或る画素ブロッ
クとそれを変移した最良の複製画素ブロックとの偏差を
記述するために強固な符号化を必要とするであろうこと
が十分認められる。

【００１２】他方で、その映像が連続するフレーム間で
変化していないときは、符号化される必要がある情報の
量は極小である。このように潜在的に広い範囲に変動す
る伝送に必要な符号化の量に順応するために、代表的な
符号化回路はその出力端にバッファーとして働くメモリ
ーを持っている。

【００１３】しかしながら、バッファーは万能薬ではな
い。或る所定の伝送速度に対して、過度な量のデータが
生成されるとき、常にＦＩＦＯ（先入れ先出し）がオー
バフローする危険が有る。ＦＩＦＯがオーバフローする
と、伝送チャンネルがそのＦＩＦＯに新しいデータを挿
入するのに十分な空きを作ることができるまで、符号化
は停止しなければならない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この技術分野における
上記教示の全ては、テレビジョン信号の帯域幅を縮小す
る見地で符号化及び復号化に関係するが、どれも伝送す
る準備をするために、信号のフォーマッティングに明ら
かに関係していない。即ち、高解像度テレビジョンでは
、帯域幅及びフォーマッティングの問題の両方が解決さ
れなければならず、それらの困難は、所望の信号抑圧が
更に大きく、且つ元の映像のより正確な写像に対する要
求が益々切迫してきているので、従来のテレビジョン信
号に関する場合より更に大きい。

【００１５】

【課題を解決するための手段】低伝送バンド幅を特徴と
する高精細テレビシステムは、信号中の多くの冗長信号
を除去し、残りの信号を効率よく符号化し、この符号化
された信号を適応できる基準に最も両立できる方法で伝
送する。伝送容量は限られているので、利用可能なスペ
ース内に納める為に、符号化情報と伝送情報を加工する
必要がある。本発明の一つの特徴によれば、伝送される
べき信号のグループは、コードブックベクトルにマップ
化される。このコードブックベクトルの識別子は、コー
ドブックベクトルに対応する信号のグループのこれらの
信号と共に伝送される。伝送信号の全体数が利用可能な
容量を越えないことを保証するために、信号は選択され
た重要パラメータで分類される。分類分けしたリストか
らの信号は、伝送用に重要度の降下順に並べて割り当て
られ、そして、それは、容量を使いきるまで、行われる
。伝送用に割り当てられない信号は、廃棄される。

【００１６】本発明の他の特徴によれば、信号のグルー
プを表すよう選択されたコードブックベクトルは、受信
機に最も利点が有るように、信号語毎に受信機に伝送さ
れるベクトルを識別することにより、選択される。本発
明の別の特徴によれば、信号のグループを表すよう選択
されたコードブックベクトルは、信号の最低数の伝送に
より、受信機に選択されたしきい値以下のエラーしか発
生させないベクトルを識別することにより、選択される
。

【００１７】

【実施例】図１は通常のテレビジョン走査線を示す。そ
の映像は、一時に一つの映像走査線を走査することによ
って作成される。各走査線２１には水平帰線２２が続き
、フレームの最後の走査線には、帰線期間中に挿入され
た垂直同期パルスを有する垂直帰線２３が続いている。

【００１８】従来のテレビジョンは「飛び越し走査」の
概念を有するが、ここでは、それは重要なことではない
。しかし、高解像度テレビジョンのアスペクト比は１６
：９の比とすることがが期待されており、従来テレビジ
ョンのアスペクト比とは相違している。

【００１９】図２は本発明の原理による伝送機の概略図
を示す。動き補償回路１１０は、受信フレーム及びバッ
ファー１６０内のフレームに応答する。この動き補償回
路１１０は、フォーマッティング回路１７０及び中継回
路１５０へ与えられる低周波数係数（ＬＬ係数）及び動
ベクトルを作成する。

【００２０】中継回路１２０は、それに与えられた信号
の領域変換（基本的には、時間領域から周波数領域への
変換）を実行し、その結果を符号化回路１３０へ与える
。

【００２１】符号化回路１３０は、合同して中継回路１
２０において生成された信号を表わす離散的な振幅の誤
差信号及びベクトル指標信号の形態の大幅に組みが縮減
された信号を作成し、これらの信号ストリームをフォー
マッティング回路１７０及び組み合わせ回路１５９へ伝
送する。符号化回路１３０で作成された信号は、有効な
伝送容量を元の映像を確実に再生するために最も重要な
情報で満たすように選択され且つ配列される。

【００２２】伝送機の帰還部では、組み合わせ回路１５
９が符号化回路１３０の上記誤差信号及びベクトル指標
信号に応答する。この組み合わせ回路１５９は、符号化
回路１３０で選択され且つ配列された上記低周波数係数
を回復する機能を有する。この組み合わせ回路１５９の
出力は、中継回路１２０の入力信号を可能な限り最も良
好に再構成する機能を有する再構成回路１６１へ与えら
れる。

【００２３】再構成回路１６１の出力は、加算回路１８
０においてそのフレームの動き補償予測信号と加算され
、この和がバッファー１６０に記憶される。この動き補
償予測信号は、バッファー１６０と上記動きベクトル信
号とに応答する中継回路１５０の中で作成される。

【００２４】フォーマッティング回路１７０は、符号化
回路１３０及び動き補償回路１１０によって供給される
情報とそのフレームの関連する音声情報とを組み合わせ
、利用者によって使用されている伝送媒体に適合したフ
ォーマットの信号を作る。

【００２５】本発明の一態様によれば、符号化回路１３
０によって作成された上記誤差信号はそのフレームの水
平走査期間にはまり込みように構成され、その期間に有
るようにフォーマッティングされる。フォーマッティン
グ回路１７０へ与えられた他の信号の全てがそのフレー
ムの帰線期間で符号化される。

【００２６】図２の伝送機に対応する受像機が図３に示
されている。この受像機は、上記音声信号、動き補償回
路１１０の上記ＬＬ係数と動ベクトル、及び符号化回路
１３０の出力信号を回復する分離回路１９０を有する。

【００２７】符号化回路１３０の出力信号に対応する信
号は、組み合わせ回路１６３へ与えられる。組み合わせ
回路１５９の如く、組み合わせ回路１６３は符号化回路
１３０で選択され且つ符号化された上記低周波数係数を
回復する。その出力は、中継回路１２０の入力信号を可
能な限り最も良好に再構成する再構成回路１５５へ与え
られる。

【００２８】同時に、動き補償回路１１０で作成された
動ベクトルは、これら動ベクトルに従ってバッファー１
６５の出力を変更する中継回路１６４へ与えられる。そ
の結果は、再構成回路１５５及び中継回路１６４の出力
信号を加算しその結果をバッファー１６５へ与える加算
回路１８５へ与えられる。

【００２９】バッファー１６５はこの受像機のＬ（−）
Ｌ（−）ビデオ・フレーム情報（これは上記ＬＬ係数に
よって表される部分を差し引いた映像である）を記憶し
ている。再構成回路１５５及び加算回路１８５での処理
と同時に、分離回路１９０のＬＬ係数は、この受像機の
ＬＬ映像を作成する再構成回路１８８へ与えられる。

【００３０】このＬＬ映像は、最終の受像機のフレーム
を構成するために、加算回路１８６内で上記Ｌ（−）Ｌ
（−）映像に加算される。このフレームが処理されて映
像表示され、関連する音声信号が処理されて音声に変換
される。

【００３１】動き補償回路１１０の具体的回路は図４に
示されている。この回路では、受信フレームはバッファ
ー１０２と、サブサンプリング回路１１５へ接続されて
いる二次元ロー・パス・フィルター（ＬＰＦ）１０３と
に接続されている。

【００３２】二次元ＬＰＦ１０３は、従来構成のＬＰＦ
１０４と、データを再配列するためのバッファー１０５
と、このバッファー１０５に応答する従来構成のＬＰＦ
１０６と、そのデータを再び再配列するためのバッファ
ー中継回路とを有する。

【００３３】従って、二次元ＬＰＦ１０３は、サブサン
プリング回路１１５内でサブサンプリングされてフォー
マッティング回路１７０へ与えられる二次元低域周波数
係数（ＬＬ係数）を作成する。二次元ＬＰＦ１０３のサ
ブサンプリングされた出力はまた、上記ＬＬ係数と対応
するＬＬ映像を作成する再構成回路１０８へ与えられる
。

【００３４】これらＬＬ係数及びＬＬ映像が作成されて
いる間に、与えられた映像フレームはバッファー１０２
内で遅延される。この遅延された映像及び上記ＬＬ映像
は減算回路１０９へ与えられ、この減算回路１０９は低
域空間周波数が欠落している映像（即ち、Ｌ（−）Ｌ（
−）映像）を発生するために、上記与えられた映像から
上記ＬＬ映像を減算する。

【００３５】減算回路１０９の上記Ｌ（−）Ｌ（−）フ
レーム出力は、バッファー１１１と、動きベクトル発生
回路１１２及び加算回路１１４へ与えられる。上記Ｌ（
−）Ｌ（−）フレームはバッファー１１１に記憶される
ので、前に記憶されたＬ（−）Ｌ（−）フレームはバッ
ファー１１１から抜き取られて動きベクトル発生回路１
１２へ与えられる。

【００３６】動きベクトル発生回路１１２は、その映像
の重なりを持たない画素ブロックに作用する。これらの
画素ブロックはどのようなサイズであってもよいが、発
明者らが本明細書で説明している高解像度テレビジョン
の実施例に関して採用したサイズは、３６画素×３２画
素（３２行の各行中に３６画素が含まれる）である。

【００３７】選択された各画素ブロックに対して、その
画素ブロックと隣り合う選択された画素ブロックが前の
画素ブロック（バッファー１１１内で見出だされた画素
ブロック）内で、考察中の画素ブロックと最も近似する
画素ブロックが探し求められる。このようにして、或る
動ベクトルが得られ、考察中の画素ブロックと最も近似
するバッファー１１１内の映像の領域を指示する。

【００３８】単一画素の精度を求めるサーチ・プロセス
は完全に公知である。特性を改善するために、本発明に
おける動ベクトルは１／２画素の精度にまで計算される
。この精度は先ず１画素の精度に至る動ベクトルを作成
し、次いで、サブ画素動ベクトルを特定することが要求
されているか否かを判定するために、前の画素ブロック
の行及びそれらの行中の画素との間の動きベクトルによ
って指示されている隣接画素ブロックに補間することに
よって得られる。

【００３９】図５は、説明用の例として、フレームＫ中
の画素ブロック領域３１及びフレームＫ＋１中の画素ブ
ロック領域３０を示している。これら二個のフレームを
観察して分かるように、フレームＫ＋１中の画素ブロッ
ク領域３０は、フレームＫ中の画素ブロック領域３１に
関して上方へ二画素分、右方へ三画素分だけ移動されて
いるフレームＫ中の画素ブロック領域３１と対応するこ
とを明瞭に示すことによって極めて正確に表示されてい
る。

【００４０】動きベクトル発生回路１１２の動きベクト
ルは図４の中継回路１１３へ与えられる。この中継回路
１１３の別の入力には、バッファー１６０の出力が与え
られる。上述した如く、バッファー１６０の出力は前の
Ｌ（−）Ｌ（−）フレームが受像機において既知である
のでこのフレームを表している。

【００４１】動きベクトルは、予測された動き補償Ｌ（
−）Ｌ（−）フレームを形成するために、中継回路１１
３内でバッファー１６０の映像と比較される。一般的に
は、この予測されたフレームは上記Ｌ（−）Ｌ（−）フ
レームを忠実に表わしてはいない。ほとんど常にこの予
測されたフレームには誤差が有る。

【００４２】これら誤差の位置と度合いを確かめるため
に、中継回路１１３の動き補償Ｌ（−）Ｌ（−）フレー
ムが減算回路１１４へ与えられ、この減算回路１１４に
よって上記Ｌ（−）Ｌ（−）フレーム信号自体と比較さ
れる。減算回路１１４の出力は動き補償された予測誤差
信号のフレームである。これら信号は、中継回路１２０
へ与えられる。

【００４３】中継回路１２０は、情報を周波数領域へ写
像する。このような写像には多くの方法が有るが、本発
明の方法では、図６に示す如く、１６個の有限インパル
ス応答フィルター（ＦＩＲフィルター）が含まれる。特
に、中継回路１２０の入力は８個の「水平」フィルター
１２１へ与えられる。各ＦＩＲフィルターは６４個の画
素に亘る規模を持ち、選ばれた周波数帯域内に有る信号
の強度を表わす係数を作成する。

【００４４】これらＦＩＲフィルターは、ＦＩＲフィル
ターへの入力画素がフレームの同じ水平走査線上の連続
する画素から取り出され、且つ連続する係数がこのＦＩ
Ｒフィルターを水平方向に移し変えることによって得ら
れるので、「水平」フィルターと呼ばれている。

【００４５】上記水平方向の移動は８画素分為される。 作成された各係数は、６４画素の区画を有する隣接画素
ブロックの中心に位置する画素と関連付けら、従って、
Ｍ個の画素を有する走査線の走査によって、８個のＦＩ
ＲフィルターのそれぞれにおいてＭ／８個の係数が作ら
れる（なお、走査線の端部では何らかの処理、例えばＦ
ＩＲフィルターに必要とされる分を満たすために画素を
作る等の処理が為されるものと仮定する）。

【００４６】８個のＦＩＲフィルターによって評価する
周波数帯域が、ＦＩＲフィルター内に組み入れられてい
る係数によって、選択即ち制御される。「水平」フィル
ターの出力は、バッファー１２２の助けによって適切に
再配列されて、「水平」フィルターと同様なものとする
ことができ且つ同様な方法で信号を処理する８個の「垂
直」フィルター１２３へ与えられる。

【００４７】全体的効果としては二次元フィルター動作
の効果が創出される。画素ブロックを対象とする二次元
フィルター動作は、例えば、１９８９年５月９日に発行
された米国特許第４，８２９，４６５号に見出だすこと
ができる。オーバラップブロックは、ブロック境界構造
を減少させるために、用いられる。

【００４８】中継回路１２０の出力は、図７に示される
如く、６４個のサブバンド・フレームの集合と見ること
ができる。各サブバンド・フレームは、Ｎ／８個の係数
行及び行当たりＭ／８個の係数を有する規模のサブバン
ドを規定する。なお、Ｎ及びＭは、映像フレームの行数
及び行当たりの画素数である。

【００４９】また、図７を見て分かるように、サブバン
ド内の対応する係数は、ベクトル３５のようなベクトル
を形成するように、グループ化することができる。この
ようなベクトルの成分は全て、共通な一組の動き補償さ
れた予測誤差信号（動き補償回路１１０の信号）に由来
している。

【００５０】別形態として、各サブバンド内の係数のグ
ループ（例えば行当たり４個の画素を持つ２行の係数ブ
ロック）を、ベクトルの成分を形成するように組み合わ
せることができる。これはベクトル３６によって図示さ
れている。本発明によれば、ベクトル３６のようなベク
トルが採用されるときは、上記６４個のサブバンド・フ
レームは、ＭＮ／５１２個のベクトルＶ１、Ｖ２、・・
ＶＭＮ／５１２によって表わすことができる。

【００５１】６４個のサブバンド・フレームに含まれて
いる情報を伝達するのに、効率がより高い方法及びより
低い方法が有ることが認められている。もちろん、低効
率な方法よりは高効率な方法を選択する方が努力を要す
る。また、幾らかの雑信号が混ざり組むことが有り、且
つ映像の品質を甚だしく損なうことなく幾らかの周波数
領域の情報が無視されることが有ることも認められてい
る。

【００５２】これらの認識に基づいて、符号化回路１３
０は、上記６４個のサブバンド・フレームに含まれてい
る最も重要な映像情報を識別し、この情報を有効伝送容
量中に詰め込む機能を有する。この機能は三段階で達成
される。

【００５３】このような三段階アプローチの第一段階で
は、或る情報を伝送し且つ或る情報を単に無視する選択
が為される。第二段階では、制約された信号目録から伝
送するために任意な選定を行なうことによって、伝送さ
れるべき情報が近似される。この目録を制約することに
よって、デジタル伝送に必要な容量が低くなる。第三段
階では、その情報がこの有効伝送容量内に詰め込まれる
。この利用可能な伝送容量を効率よく活用することを「
詰め込みタスク」と称する。

【００５４】これまで「伝送容量」なる記載を行なった
が、これは、この時点では有効伝送容量が何であるかを
説明するために意味をなしている。

【００５５】図１において、水平走査期間、水平帰線期
間および垂直帰線期間は全て、テレビジョン・スクリー
ンの動作に直接関連している。これらは、スクリーンを
受信されたフレーム情報と同期させるための何らかの手
段が有るかぎり、必ずしもテレビジョン受像機への情報
伝送と関連する必要は無い。ゆえに、同期が必要なこと
を条件として、それらの期間の合計に相当する時間の期
間がフレーム情報の伝送に完全に当たられる。

【００５６】地域的な伝送環境では、各テレビジョン・
チャンネルに特定の帯域幅が割り当てられる。一般的に
は、伝送機部分においてテレビジョン信号が帯域制限さ
れて、搬送波上に変調（振幅変調）される。テレビジョ
ン・チャンネル間の干渉をできるだけ少なくするために
、「禁止」保護周波数帯が隣接テレビジョン・チャンネ
ルを分離し、ここでは信号が存在しない。

【００５７】この「禁止」周波数帯は、ベースバンド信
号の帯域制限が絶対的なものではなく、且つ伝送機には
必ず非線形性が有るために、必要とされる。低レベルの
干渉でさえ、このような干渉が干渉チャンネル中にゴー
ストを生じるので、往々にして好ましくない。人間の視
覚には、これらのパターンに対して極めて高い視認力が
有る。

【００５８】干渉を減少させる必要性は、水平走査期間
中で最も大きい。反対に、帰線期間中では極めて大きな
干渉を許容することができる。このような期間では干渉
が生じることは何であれ皆、干渉信号が同期喪失を起こ
さないことを保証する点だけに制限される必要が有る。

【００５９】本発明の一態様によれば、干渉は、水平走
査期間中に伝送される情報の帯域幅を割り当てられてい
るチャンネルの周波数帯域に制限することによって、容
認可能な低レベルに維持される。帰線期間中では、伝送
された情報の帯域幅が「禁止」周波数帯中へ広がること
を許容することができる。

【００６０】とりわけ、本発明の原理によれば、水平走
査期間中に、割り当てられた信号帯域幅内に収容される
ように選択されている動き補償された予測誤差係数が伝
送される。他の情報は全て、帰線期間中に伝送される。

【００６１】誤差信号中のエネルギーは、真正映像から
の予測映像の偏りを表わしているから、この動き補償さ
れた予測誤差係数によって表わされているエネルギーを
できるだけ多く伝送することが望ましい。伝送機が受像
機へ伝えることができる最大量のエネルギーは、搬送波
の振幅の最大の振れに相当する。

【００６２】このような最大搬送波振幅によって、受像
機には正電圧レベル及び負電圧レベルの高い振れが生じ
る。受像機電圧の最大実効値レベル掛けるそのレベルが
維持されている期間によって表わされる積は、図８中に
領域９９によって示される。

【００６３】信号強度が考慮されないときは、できるだ
け多くの動き補償された予測誤差係数を領域９９の期間
中に詰め込むことが目標とされる。この動き補償された
予測誤差係数は、その値がアナログであり、アナログ値
を持つサンプルによって表わすことができ、且つそれら
サンプルは階段状のアナログ信号を形成するように連結
することができる。

【００６４】水平走査期間中に詰め込むことができるサ
ンプル数は、変調アナログ信号の許容帯域幅及び受像機
がそれら信号を時間領域信号に変成する能力によって、
制限される。このような情況の下では、領域９９の利用
度は図８に曲線９８によって示されているようになるで
あろう。とりわけ、この利用度は、アナログ・サンプル
の実効値を表わす曲線９８以下の領域によって示される
。

【００６５】上記から、より効率的な利用度を持つ伝送
モデルは曲線９８の下の領域を増加させ、その上の領域
を減少させることによって得ることができる。これは誤
差信号を適切に符号化することによって達成することが
できる。

【００６６】従って、その結果得られる信号は、図８中
に曲線９７によって示されている信号のようになるであ
ろう。曲線９７を持つ信号中の各レベルは一つ以上の信
号パルスを表わしている。幾つかの信号を組み合わせて
一つの信号を形成する処理は、「多から一」の写像であ
る。

【００６７】例えば、デジタル化された信号の組み合わ
せは全く簡単である。一対の同一符号の信号は、最高許
容振幅の平方根のような選択された値より低い振幅値を
有し、従って、この一対の信号は一個のデジタル化信号
を形成するために組み合わせることができる。

【００６８】この結果得られる単一信号の値は、図９に
示された表のような探索表によって指示することができ
る。例えば、第一の信号が値１１を持ち、第二の信号が
値３を持っているときは、図９の表に従って作成された
組み合わせ信号は値４１を持つ。

【００６９】パルス振幅変調フォーマットに変換された
とき、高さ４１のパルスは、このパルスが二個の信号が
組み合わされた信号であることを示す指標信号とともに
受像機へ伝送される。このような指標信号及び値４１を
受信すると、この受像機は同様な探索表にアクセスして
そこから二個の振幅変調パルスを取り出す。

【００７０】「一から多」の写像によって、特定レベル
を持った信号が得られるときには、伝送ノイズの要因が
必ず有るので、上記の場合の如く、符号化アルゴリズム
に多くの注意が払われなければならない。特に、この符
号化アルゴリズムは、伝送レベルから僅かな偏りを持つ
受信信号がその伝送レベルを構成していた信号から顕著
な相違を持つ信号への復号を行なわないものでなければ
ならない。

【００７１】図９の探索表の符号化がそのように構成さ
れていることは注目することができる。例えば、レベル
１１の振幅変調パルスが伝送されていた場合にレベル１
０の振幅変調パルスを受信したときは、レベル１１の振
幅変調パルスの復号されたレベルに誤差を生じず、且つ
、レベル１０の振幅変調パルスの復号されたレベルを１
だけ変化させる。

【００７２】レベル１５の振幅変調パルスが伝送されて
いた場合にレベル１６の振幅変調パルスが受信されたと
きは、レベル１６の振幅変調パルスの復号されたレベル
に誤差を生じず、且つ、レベル１５の振幅変調パルスの
復号されたレベル１だけの誤差を生じる。

【００７３】上記のことは、伝送機からのパルス振幅変
調信号の全部をできるだけ大きくする目標を持っている
「多から一」の写像を述べている。実際に、大きなデジ
タル信号を二以上の小さいデジタル信号に符号化する「
一から多」の写像によって、同様な結果が得られる。

【００７４】この符号化アルゴリズムは、その復号化処
理がその構成パルスを単に組み合わせるだけの処理であ
ることができるので、全く簡単なものであることができ
る。この「一から多」の写像は、この写像が信号のダイ
ナミック・レンジを縮小してより効果的な利得制御機構
を可能にするので、領域９９の利用度を改善する。

【００７５】図９の構成は二個のデジタル信号を組み合
わせる方法を示しているが、三個（或いはそれ以上）の
デジタル信号を、同様な方法で図９の考えに従う（対応
した次元の）表を用いて組み合わせることができる。

【００７６】予測誤差信号の組み合わせ及び分離が使用
されないときは、領域９９内で伝送することができる振
幅変調パルスの最大数は、（伝送帯域幅によって）決ま
った数である。予測誤差信号の組み合わせ及び分離が使
用されるときは、伝送することができる振幅変調パルス
の最大数は、制限されない。

【００７７】むしろ、その最大数は信号の特性に依存し
ている。更に、様々な映像の伝送の経験によって、組み
合わせることができるデジタル信号の百分率に関して幾
つかの指標を与えられ、この百分率が組み合わせて受像
機へ伝送することができる信号の最大数の指標を与える
。

【００７８】図２の伝送機と詰め込みタスクの説明に戻
ると、図１０は上記三段階アプローチのための符号化回
路１３０の詳細なブロック・ダイヤグラムを表わしてい
る。

【００７９】その選択段階に対しては、発明者等は図７
のサブバンド・フレームをベクトル３６によって評価す
ることを選択している。特に、各ベクトル成分の８個の
係数中のエネルギーを組み合わせて（これら８個の係数
はサブバンド中の２×４のアレイを有する）、その組み
合わされた値をしきい値と比較することが選択され、そ
れにより、その比較結果を反映しているバイナリー信号
が作成された。

【００８０】重なりを持たない形態のサブバンド・フレ
ームを段階的に並べることによって、１及び０の成分値
を持つ一組のベクトルが生じる。図１０において、バッ
ファー１３１は、６４個のサブバンド係数を記憶し、数
組の８個の係数を出力し、且つそれらをレジスター１３
２に記憶させる。

【００８１】組み合わせ回路１３３は、８個の係数のエ
ネルギーを測定し、それらの結果を減算回路１３４へ与
える。減算回路１３４は、組み合わせ回路１３３の信号
がそのしきい値より大きいときは１の出力を作成し、そ
うでないときは０の出力を作成する。このバイナリー出
力はバッファー１３５に記憶される。

【００８２】バッファー１３５は６４個のビット・ベク
トルを記憶する。各ベクトルは６４個のサブバンド中に
有る８個の係数のブロックと関連している。それらサブ
バンドのバッファー１３５内に記憶されている１は、こ
の１を生成した係数が伝送されるべきであり、バッファ
ー１３５内に記憶されている０は、この０を生成した係
数が伝送されるべきでないことを示している。

【００８３】減算回路１３４へ与えられたしきい値は一
定値でもよく、或いは可変的な値であることもできる。 このしきい値は、不十分な数の係数が伝送のために選択
されるような高い値に設定されるべきではない。そのよ
うな高い値のしきい値が設定されると、それによって幾
らかの伝送容量が使用されなくなってしまう。

【００８４】このしきい値はまた、取り扱うことができ
る有効伝送容量より多い係数が伝送のために選択される
ような低い値に設定されるべきではではない。このよう
な選択は必ずしも処理装置に負担を負わさないであろう
。

【００８５】図８は上記しきい値が適応性を持つ値に設
定されることを可能にする手段を提供する。プロセッサ
ー回路１３８は、バッファー１３１内の係数へのアクセ
スを有する。このプロセッサー回路１３８は、伝送容量
を認識して、それら係数を（それら係数のエネルギーに
基づいて）選別し、選別されたリストから伝送されるで
あろう振幅変調パルスの数を計数する。

【００８６】伝送容量が利用し尽くされたとき、最後に
受け容れられた係数のエネルギー・レベルが適用される
しきい値になる。

【００８７】選択された係数が伝送されないとき不使用
な伝送容量が生じるであろうことを判定する際には、伝
送されている情報を識別するのに必要な別の情報を伝送
するための伝送容量より、無視することができる情報を
伝送するために多くの伝送容量が取られるとの仮定が為
されている。

【００８８】この仮定は、そのような識別を行なう情報
パケットの数（この数は、完全に上記しきい値によって
制御される）Ｋと、このような各情報パケットを識別す
るのに必要な容量Ｃとが、それらの積ＫＣによって表さ
れる容量（これは何が伝送されているかを識別するのに
必要な容量である）が、無視された情報を伝送しないこ
とによる不使用容量より小さい状態となるようなもので
ある場合は、正しい仮定である。このことは、Ｃをでき
る限り多く縮小することが重要であることを示唆してい
る。

【００８９】伝送されている係数及び伝送されていない
係数を識別するのに最も簡単な方法は、バッファー１３
５にある６４個の１と０とのビット・ベクトルを伝送す
ることである。

【００９０】Ｃをできる限り多く縮小することが重要で
あるので、発明者等は可能な組み合わせの数を２６４か
ら２８（２５６）へ減らしても映像の品質が維持される
ことを見出だした。数が縮小された一組の可能な組み合
わせによって、単に８ビットを用いて６４ビットの各可
能な組み合わせを決定することができる。

【００９１】この６４ビットから８ビットへの写像は、
２５６個のエントリーを有するコードブック表を作成す
ることによって達成される。各エントリーは６４ビット
の組み合わせのうちの一つ（一個のコードブック・ベク
トル）を保持している。

【００９２】このようなコードブックが使用されるとき
、賢明な方法でバッファー１３５に含まれている組み合
わせの各々をその組み合わせを最も良く表わしているコ
ードブック・ベクトルで置換することが必要になる。 これは符号化回路１３０の上記第二ステップである。

【００９３】バッファー１３５内にある１と０との特定
の組み合わせを検討するとき、別な１と０との組み合わ
せを特定する何らかのコードブック・ベクトルを選択す
ることが、明らかにしきい値より低い値を持つ少なくと
も幾つかの係数を伝送することとなる。即ち、バッファ
ー１３５内にある１を生成した幾つかの高レベルの係数
は伝送されずに０を生成した幾つかの低レベルの係数が
伝送されることとなろう。

【００９４】さらに、可能なベクトルの組みの全体を限
られた組みのベクトルで置換することを決定すると、こ
のレベルの最適化においては、コードブック・ベクトル
からの、ａ）それが置換するベクトルと最も似ており、
且つ、ｂ）最も多く組み合わされた予測誤差係数のエネ
ルギーを伝送するベクトルを伝送することが有益である
と思われる。

【００９５】図１０において、ブロック１３６は、各々
が６４ビットを持つ２５６個のベクトルのコードブック
を有する。プロセッサー１３７は、このコードブック・
ブロック１３６と、バッファー１３５と、バッファー１
３１とに応答する。

【００９６】本発明の一つの方法及び上記の有益な選択
によって、プロセッサー１３７は、バッファー１３５内
にある１と０とのベクトルに対応しているバッファー１
３１内の情報を識別し、このバッファー１３５のベクト
ル内にある１の数を確認し、コードブック・ブロック１
３６から、仮に、同じ数の１を持つベクトルを一時に一
つづつ選択する。

【００９７】次いで、もしその仮に選択されたベクトル
が最後に選択されたものであれば、プロセッサー１３７
は、伝送されるであろう全係数が組み合わされたエネル
ギーを評価し、その最も大きい組み合わされたエネルギ
ーを持つ組の係数を伝送するであろうその仮に選択され
たベクトルを最終的に選択する。

【００９８】この選択されたコードブック・ベクトル及
びバッファー１３１からの選択された係数は、情報詰め
込み回路１４０へ与えられる。

【００９９】コードブックの一部をなすベクトルの選択
は、所望のベクトルの代わりにコードブックベクトルを
置換することにより導入されるエラーを最小化するに、
行われる。単一のコードブックベクトルも使用可能であ
るが、経験によれば、より高い性能は、像の異なるタイ
プに対しては、異なるベクトルをの組を用いることによ
り、達成される。異なるコードブックを使用することに
より、受信機のコストを幾分か増加させ、伝送チャネル
に若干の負荷を課し、伝送機のコストと処理負荷を増加
させる。

【０１００】これらのコストが許容できる場合は、伝送
機は、図１０と同一の複数の符号化機１３０を有する、
ただし、パッキングブロック１４０が除かれている。複
数の符号化機１３０は、それ自身のコードブックベクト
ルを有する。この複数の符号化機１３０は、共通に入力
した信号で並列に動作し、送信されるべき予測エラー信
号の最適の組を獲得する。

【０１０１】ある所定の速度（例：フレーム速度）で動
作していると、パッキングブロック１４０は、符号化機
１３０で提供された信号を評価し、最適の組を選択する
。その後、それは、フォーマッタに予測エラー信号の組
と選択された符号化機１３０のＩＤを伝送する。伝送チ
ャネルに係る負荷は、送信されるべき必要なビツトは５
ビット程度のＩＤコードなので、非常に小さい。

【０１０２】受信機では、結合機１６３は、予測エラー
信号とコードブックＩＤを受信する。それは、複数のコ
ードブックを有し、適用されるコードブックは、このＩ
Ｄで選択される。

【０１０３】多数の伝送容量が利用可能な応用例におい
ては、伝送機の符号化機１３０は各信号部分（フレーム
または複数のフレーム）に対し、最適のコードブツクベ
クトルを実際に生成する手段を有し、実際のコードブッ
クを受信機に伝送する。この受信機は、コードブックを
シンストールし、それを後続の予測エラー信号に適用す
る。これを実行するアルゴリズムは公知であるが、「最
適の」コードブックを得るに必要な処理時間は非常にか
かるため、それを得て、（より少ないビットを）受信機
とより速く交信する中間的な手段が採用される。

【０１０４】すなわち、伝送機は、あるコードブックの
組でスタートし、複数のコードブックの中のベストのも
のを最適化する（または単に改善する）。その後、最適
のコードブックのＩＤのみが受信機に伝送され、それを
改善する必要な修正がなされる。受信機はそれに応じて
動作する。それは、単一のコードブックか、受信したコ
ードブック識別子に基づいて選択された複数のコードブ
ックか、コードブック情報を受信する手段か、後者の２
つの組み合わせかを有している。

【０１０５】すなわち、ある伝送容量が利用可能な応用
例では、伝送機は、特定のコードブックとそのコードブ
ックからの派生物を識別する情報を送信する。受信機は
、そのような情報を獲得し、適当なコードブックを選択
し、それを受信した情報に応じて修正し、この修正され
たコードブックを予測エラー信号に適応する。

【０１０６】情報詰め込み回路１４０は、高い再生品質
を持つビデオ・フレームを作成するために選別された情
報が持つ重要度によって情報を選別し、且つ、制約され
たチャンネル容量の内でできるだけ多くの重要情報を伝
送する機能を有する。

【０１０７】この情報詰め込み機能は、情報詰め込み回
路１４０で、次の四つの列、即ち、コードブック・ベク
トル識別子列、幾つかの選択された係数を含む列、画素
ブロック識別子列、及び重要度量列（例えば、そのベク
トル内の１による伝送を行なうために選択されたサブバ
ンド中の全エネルギー）を有する表を作ることによって
達成される。

【０１０８】幾つかの選択された係数を表示する第二列
は、付随機能として正確にコードブックの機能を奏する
。例えば、１６個のコードブック・ベクトルのコードブ
ックに対しては、そのベクトル識別子を００００から１
１１１の範囲の４ビット数とすることができる。例えば
、ベクトル識別子００００は、ベクトル０１００１１０
００１１１００００に対応する。

【０１０９】このことは、ベクトル識別子は００００が
上記表の第一列に見出だされるときは何時でも、この表
の第二列が数４８（ベクトル０１００１１０００１１１
００００中にある１の数×８、なお、８はそのサブバン
ド・グループ内にある画素数である）を持つことを意味
している。

【０１１０】情報詰め込み処理は、「重要度」列上で選
別を行なうことにより情報詰め込み回路１４０内で進行
する。

【０１１１】下記の表１に示すように、第一エントリー
は、５６個の選択された誤差係数を有するコードブック
・ベクトル１００１に属している。このエントリーは、
７３１のエネルギー・レベルを持つ画素ブロック２３に
対するものである。

【０１１２】第二エントリーは、２４個の選択された誤
差係数を有するコードブック・ベクトル１１００に属し
ている。このエントリーは、６２３のエネルギー・レベ
ルを持つ画素ブロック５１１に対するものである。

【０１１３】第三エントリーは、３個の（異なる）選択
されたサブバンドを有するコードブック・ベクトル００
０１に属している。このエントリーは、１９０のエネル
ギー・レベルを持つ画素１２７に対するものである。

【０１１４】後続する他のエントリー（表には示されて
いない）は、より低いエネルギー・レベルを持っている
。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】上記の選別処理及びその選別されたリスト
の上段からの選択処理に加えて、情報詰め込み回路１４
０は、（図９のとおりに）誤差信号の大きさによる示唆
が有るとき、上記した信号組み合わせ機能を実行する。

【０１１７】選別された表からの選択、選択された係数
（第二列）の数の追跡、「多から一」並びに「一から多
」の写像の実行、及びこれらの写像に従って行なう選択
情報の増大によって、情報詰め込み回路１４０は、選別
された表から選択されたエントリーが関わっているチャ
ンネル容量の跡をたどることができる。

【０１１８】当てがわれた容量（即ち、振幅変調パルス
の数）が利用し尽くされると、この選別された表からの
選択処理は終了する。

【０１１９】符号化回路１３０の上記した符号化、選択
、及び情報詰め込み方法は、もちろん、単に説明のため
のものである。図１１は別の方法を表わしている。

【０１２０】図１１において、符号化回路１３０への入
力は、（図１０における如く）バッファー１３１へ与え
られる。６４個のサブバンド（ベクトル３６）の各々か
らの８個の画素を持つグループがバッファー１３１によ
ってアクセスされて、６４個のベクトルの成分の各々に
おけるエネルギーを測定する組み合わせ回路１４１へ与
えられる。

【０１２１】この情報は２５６個のコードブック・ベク
トル・スイッチ回路１４２へ与えられる。各スイッチ回
路１４２は、単にコードブック・ベクトル中の１と対応
する成分のエネルギーを通過させる。従って、コードブ
ック・ベクトルＰに関わるスイッチ回路１４２の出力は
、もしこのコードブック・ベクトルＰが使用されていた
とすれば伝送されたであろうエネルギーの度合いを与え
る。

【０１２２】一見して、最大のエネルギーを伝送するこ
とが最良であり、１を多数有するコードブック・ベクト
ルを選択することが勧められることでであろうと思われ
る。

【０１２３】しかしながら、エネルギーの純粋な測定は
逆に指示することができる。選択されたコードブック・
ベクトル中に有る１の全体の数は一定であるので、更に
旨い方法は選択されたコードブック・ベクトル中に有る
各１によって与えられる恩恵を最大にすることであろう
。

【０１２４】後者の測定を選択して、図１１の各スイッ
チ回路１４２は、その後の恩恵測定回路１４３に続いて
いる。この恩恵測定には、コードブック・ベクトル中の
１当たりの平均エネルギーの測定、或いはその他の測定
がある。

【０１２５】選択を最適化するために、２５６個の恩恵
測定回路１４３の出力は選択回路１４４へ与えられる。 この選択回路１４４は、そのコードブック・ベクトル中
に有る各１当たりの最大の恩恵を与えるコードブックを
選択する。この最大恩恵はまた、８個の予測誤差係数を
持つ伝送された各組み当たりの最大恩恵である。

【０１２６】選択回路１４４の出力は、情報詰め込み回
路１４０と極めて類似している情報詰め込み回路１４９
へ与えられる。即ち、情報詰め込み回路１４９は、選択
されたコードブック・ベクトルをそれらの恩恵を測定す
ることによって選別し、選別されたリストの上段から選
択し、「多から一」及び「一から多」の写像を適切に実
行し、伝送容量が利用し尽くされるまで伝送されるべき
信号を累積する。

【０１２７】あるいは、より包括的な最適化は、伝送さ
れるベクトルの全体の組を考慮することによりなされる
。特定のベクトルＶｉをコードブックベクトルのコード
ブックＣｉが送信されると、Ｃｉが正確にＶｊに応答し
ないと、ひずみＤｉｊが導入される。目的は、勿論、ベ
クトルＶｊの代わりにコードＣｉを送信することである
。これにより、全体のひずみを最小化し、伝送されるサ
ブバンドサンプルの数の全体予定数内にとどまるように
する。ひずみは、いくつかの方法で表すことができ、例
として、以下の定義が用いられる。

【数１０】

【数１１】

【０１２８】明らかに、予定の容量の最も効率的な使用
は、最小数の１を含んでいるコードブックベクトルＣを
用いることである。その理由は、各１は、１の位置に応
じて２Ｘ４のサンプルブロックを伝送する呼びを表すか
らである。このコードブックは、同一の最小数の１を有
する複数のベクトルを含んでもよい。

【０１２９】これらのベクトルの１つの取り出しとイン
デックス１のそれへの任意の割当を実行すると、そのＣ
Ｉベクトルが基準となる。ベクトルＶｊを表すために、
他のコードブックベクトルＣｉを取り出す利点は、ＢＥ
ＮＥＦＩＴｉｊは、Ｄ１ｊ−Ｄｉｊである。そのような
ベクトルの取り出しのコストは、ＣＯＳＴｊは、ｃｊー
ｃ１である。ここで、ｃｊは、ベクトルＣｊ内の１の数
である。

【０１３０】ケース１の場合、タスクを最小化する。

【数１２】

【数１３】 ここで、Ｋは送信されるサンプルの数である。

【０１３１】非線形プログラミング技術のいずれでもこ
の問題を解くのに使用できる。図１１の装置のアプロー
チは、コスト当たりの利点の比率と、この比率の分類と
、リストのトップからの選択を得るのにも使用される。

【０１３２】ケースＩＩの方法は、ＨＤＴＶにより良い
方法である。その理由は、高品質の符号化では、最悪の
ケースエラーは、あまりないからである。最悪のケース
エラーを扱うためにこの方法がよいことに対する説明は
、図１１の「パーベクトル」アプローチと上記のより全
体的アプローチとを組み合わせることによりなされる。 すなわち、テーブルは、各ＮＭ／５１２ベクトルＶに対
し、ひずみの分類エントリーでもって以下のように構成
される。

【０１３３】ＮＭ／５１２ベクトルの最適組の選択は、
以下の２つのステップを意味する。すなわち、１）分類
されたリストの開始点で最大ひずみの行を選択する、２
）容量が許せば、そのひずみを廃棄し、ステップ１に戻
る。使用される容量は、表２の左の最大ひずみを生成す
るベクトルＣに応答するベクトルの１の数である。

【表１】

【０１３４】このプロセスの最も直感的な解釈は、概念
的な観点から、ＮＭ／５１２レジスタを有することであ
り、ここで、各レジスタは、上記の表の分類された行の
１つを記憶する２５６個のセルを有する。各セルは、ベ
クトルＣのＩＤと、そのベクトル内の１の数と、その行
のそのベクトルに関連したひずみを有する。そのレジス
タのひずみ出力は、最大適応ひずみを識別するセレクタ
回路に入力され、同時に、レジスタの１の出力は、和算
回路に入力される。

【０１３５】この和算回路が、その容量が利用可能であ
る旨指示すると、クロックパルスは、レジスタに入力さ
れ、レジスタからそのセルをシフトさせる。このプロセ
スは、和算回路が容量がもう存在しないと指示するまで
、繰り返される。最上位セルのＣベクトルのＩＤは、伝
送されるべきＣコードブックベクトルを表す。

【０１３６】ＮＭ／５１２が大きいと、これらのレジス
タを形成するのは容易ではないので、このプロセスは、
２５６個のレジスタを生成し、そして、各レジスタに上
記の表２の列の１つを記憶させることにより、逆にする
。これを実現する為には、表２の行は分類される必要は
ない。この装置は、図１４に図示されており、レジスタ
１９３は、ひずみ値のＮＭ／５１２個のセルと、１の対
応する数と、コードベクトルＣの識別子を有する。

【０１３７】図１４の装置の選択プロセスは、データが
フィードバックされ、レジスタに再度挿入されるにつれ
て、各レジスタ１９３のデータをしきい値ブロック１９
４に入力することにより、進められる。しきい値ブロッ
ク１９４の機能は、２５６個のセルの組を受信し、各セ
ットからそのひずみが適応されたしきい値以下の１の最
小数を有するセルを選択することである。この選択され
たセルは、レジスタ１９５に入力される。レジスタ１９
５の内容は、現在の候補を形成する。

【０１３８】この選択がなされると、選択されたセルの
１の数は、各レジスタ１９３内ＮＭ／５１２個のセルを
介してしきい値ブロック１９４にちくせきされる。そし
て、各サイクルの終わりに、１の蓄積された数が伝送容
量を越えたか否かの決定がなされる。必要以上と予想さ
れるしきい値レベルで開始すると、少なくとも第１パス
上で、１の数は容量を越えない。この容量を越えないと
、しきい値は低すぎる可能性がある。このサイクルを低
いしきい値で繰り返すと、レジスタ１９５の内容は、レ
ジスタ１９６にシフトする。

【０１３９】しきい値がこれ以上減らない場合は、レジ
スタ１９６の内容は、ベクトルＣの最適組を有している
。このしきい値の選択は、各反復毎に半分の不確実性の
範囲をカットする従来のサーチ技術による。これにより
、反復数は、ｌｏｇｎのオーダになる。ここで、ｎはひ
ずみの範囲である。

【０１４０】二個以上の振幅変調パルスを単一のスロッ
トに詰め込む上記概念は、図８の領域９９によって表わ
されているような有効容量をより旨く利用することによ
って特性を改善する。

【０１４１】アドレス可能で、且つノイズの影響をうけ
ない別の態様の領域９９が有る。（伝送機と受像機との
間を結ぶ）伝送媒体によって導入されるノイズは伝送さ
れた信号のレベルとは独立しているので、明らかにでき
る限り大きい信号を伝送することが勧められる。このこ
とは、本発明において伝送機及び受像機に制御可能な利
得特性（ＣＧＦ）を導入することによって達成すること
ができる。

【０１４２】上記において示唆されているように、「一
から多」の写像方法は、大きな信号が中間の信号に分割
されるので、ＣＧＦ方法と相互に旨く作用して総合的に
信号のスパイクを縮小する。極めて大きい信号が無いこ
とによって、大きなＣＧＦ信号を乗算回路１５４へ与え
ることが可能になり、その結果、領域９９の大部分が信
号エネルギーで占められることとなる。

【０１４３】情報を受像機へ伝送する途中で必然的に導
入されるノイズのために、ＣＧＦ作用にも拘らず、結局
、バッファー１６５中の情報がバッファー１６０中の情
報とは相違してしまうことを予期しておかなければなら
ない。

【０１４４】この問題は、伝送された誤差信号中に実映
像の一部を挿入し、且つ、バッファー１６５中に記憶さ
れている映像の対応する一部を受像機において捨てる周
知な技法によって克服される。この技法は「信号漏出」
として知られている。

【０１４５】図１２及び図１３は、信号漏出機能及びＣ
ＧＦ機能を有する伝送機及び受像機のブロック・ダイヤ
グラムを示す。ＣＧＦ機能は、（符号化回路１３０の中
の）情報詰め込み回路１４０により伝達された振幅変調
パルスを、基本的に遅延線として構成されるバッファー
１５２へ与えることによって達成される。

【０１４６】この情報に基づいて、或る増倍係数が選択
され、第二入力をバッファー１５２から受ける乗算回路
１５４へ与えられる。この増倍係数は上記ＣＧＦ作用の
制御信号であり、この係数はまた受像機へ伝送するため
にフォーマッティング回路１７０へ送られる。

【０１４７】上記ＣＧＦ作用は、プロセッサー１５３の
増倍係数及び乗算回路１５４の出力に応答するデバイダ
ー１５１内で評価される。その結果は、符号化回路１３
０のベクトル情報を用いて中継回路１２０の（できる限
り最良な）周波数成分を再生する組み合わせ回路１５９
へ送られる。

【０１４８】これらの周波数成分は、中継回路１２０内
で実施された変換を逆変換するために、中継回路１６１
内で再構成され、その結果が加算回路１８５へ与えられ
る。同時に、動き補償回路１１０の動きベクトルが中継
回路１５０へ与えられる。情報詰め込み回路１４０の出
力に応答するプロセッサー１５３はまた、一定の間隔で
この遅延線構成のバッファー内の最も振幅変調パルスを
判定する。

【０１４９】これらのベクトルの助けによって、中継回
路１５０は、バッファー１６０の情報を変更し、その結
果を加算回路１８５へ与える。加算回路１８５で生成さ
れた和信号はバッファー１６０に記憶される。

【０１５０】実際には、中継回路１５０はバッファー１
６０と直接接続されていない。これら二回路の間にはデ
バイダー１８９が挿入されている。デバイダー１８９は
デバイダー１５６の信号漏出を評価する機能を有する。 デバイダー１５６は、動き補償回路１１０へ与えられた
フレーム情報に応答する。

【０１５１】デバイダー１５６は、その入力に与えられ
た信号の分数量をその出力へ伝送する。この信号の分数
量は加算回路１５７により、動き補償回路１１０により
中継回路１２０へ伝えられる動き補償された信号に加算
される。加算回路１５７は動き補償回路１１０と中継回
路１２０との間に挿入されている。発明者等がデバイダ
ー１５６内で用いている分数値は１／３２である。

【０１５２】信号漏出を評価するデバイダー１８９もま
た、その入力に与えられた信号の分数量をその出力へ伝
送する。デバイダー１５６内で用いている分数値が１／
３２であるとき、デバイダー１８９内の分数値は３１／
３２である。

【０１５３】図１３は図１２の伝送機に適合する受像機
を示している。分離回路１９０は上記ＬＬ係数、伝送機
の動き補償回路１１０で創成された動きベクトル、コー
ドブック・ブロック１３６（写像情報を含むこともある
）の予測誤差信号、及びＣＧＦ像倍係数を選り分ける手
段を有する。

【０１５４】ＣＧＦ像倍係数は、図１２の乗算回路１５
４の作用の補数演算を行なうデバイダー１５８へ与えら
れる。デバイダー１５８の出力は組み合わせ回路１６３
へ与えられ、組み合わせ回路１６３の出力は中継回路１
５５へ与えられる。この中継回路１５５の出力は加算回
路１８５へ与えられ、加算回路１８５の出力はバッファ
ー１６５へ与えられる。

【０１５５】バッファー１６５の出力はデバイダー１６
６へ与えられ、デバイダー１６６は中継回路１６４へ信
号を供給する。この中継回路１６４はまた分離回路１９
０の動きベクトルに応答し、その出力は加算回路１８５
への第二入力を形成する。

【０１５６】回路ブロック１５８、１６３、１５５、１
８５、１６５、１６６及び１６４の機能は、それぞれ、
回路ブロック１５１、１５９、１６１、１８０、１６０
、１８９及び１５０の機能と同等である。

【０１５７】図３の受像機における如く、バッファー１
６５の出力、即ち、受信されたＬ（−）Ｌ（−）フレー
ムは加算回路１８６へ与えられ、ここでこの受信された
Ｌ（−）Ｌ（−）フレームは中継回路１８８で創成され
たＬＬフレームに加算される。

【０１５８】付言すれば、デバイダー１５８が予測誤差
信号の振幅のみに影響を与えることに注目することがで
きる。もしそのような要望が有ればデバイダー１５８を
組み合わせ回路１６３の前に配置するよりむしろ、組み
合わせ回路１６３の後に配置することができることが、
技能者であれば確実に認識できるであろう。

【０１５９】上記の方法は、動き補償された予測誤差信
号を振幅変調パルスのフォーマットで伝送するが、本発
明の原理は他のモードの伝送にも同様な効力をもって適
用することができる。特に、実験結果によれば、ほんの
２００，０００個ばかりの誤差信号を伝送することによ
って極めて良い結果が得られることがわかる。

【０１６０】明らかに、これらの誤差信号をデジタル的
に符号化し、このような符号化形態で結果として生じる
帯域幅を取り扱うことができる伝送媒体を介して伝送す
ることができる。

【０１６１】例えば、ケーブルを介してこの情報をデジ
タル的に伝送することによって、伝送機における高周波
部（何れにしても、図１には示されていない）の全体及
び受像機における高周波部の必要性が除かれる。また、
予測誤差信号を水平走査期間に挿入し、ベクトル情報を
帰線期間に挿入する信号の構成には拘泥する必要な無い
。

【０１６２】本発明の原理は、高解像度テレビジョンに
適する伝送機及び受像機の構成を記述するなかで、上記
説明によって示されている。既に示された例示的実施例
の詳細な構成は、説明の簡単化のために丹念には考究さ
れていない。図面で与えられている設計を満たす回路ブ
ロックの全部は、過度な実験無しで従来の設計で作るこ
とができる。

【０１６３】実際に、伝送機及び受像機の回路ブロック
の多くは同等な機能を奏し、且つ従来の構成要素を用い
て同等な方法で構成することができる。

【０１６４】本発明の精神及び範囲内に有る他の実施例
を作ることができる。例えば、（中継回路１２０におい
て）動き補償回路１１０で作成された誤差信号を再構成
し、且つ（符号化回路１３０において）幾つかの結果と
して得られた周波数係数を捨てることによって、（主観
的に）より良好な特性が得られることが実験によって結
論付けられている。

【０１６５】実際に、時間領域でさえ誤差信号は一般的
に小さい。有効帯域幅が広く、且つそれともあるいは、
符号化方法が十分に効果的であるときは、誤差信号自体
の符号化を検討することも可能である。極く小さな誤差
信号は無視して、大きな誤差信号を符号化することがで
きるであろうし、何らかの平均処理さえ含むこともでき
る。

【０１６６】例えば、（画素の誤差レベルが余りにも低
いために）無視されているが、選択され符号化された画
素に隣接している画素は、しきい値のちょうど下の値を
持っているものと想定することができる。周波数領域へ
変換しまた時間領域へ戻す変換の必要性を無くすること
は、明らかに伝送機及び受像機のコストに積極的な効果
を持っている。

【０１６７】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、小
さな伝送帯域幅を特徴とする高解像度テレビジョン装置
を得ることができる。

【０１６８】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のテレビジョン走査線の配列を示す説明図
である。

【図２】ビデオ伝送機の信号符号化回路部分を示すブロ
ック・ダイヤグラムである。

【図３】図２のビデオ伝送機によって作成された信号と
適合する受像機を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図４】図２のビデオ伝送機中の動き補償回路を示すブ
ロック・ダイヤグラムである。

【図５】動き補償の概念を説明する図である。

【図６】図２のビデオ伝送機中の二次元変換回路の一例
を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図７】図２のビデオ伝送機中で作成されるサブバンド
及びこれらのサブバンド信号を規定するベクトルを示す
説明図である。

【図８】パルス振幅変調信号及びこの信号による有効伝
送容量を示す図である。

【図９】二個のサンプルを一個のサンプルに符号化する
のに有効な符号化検索表の一部を示す図である。

【図１０】図２のビデオ伝送機中の符号化回路の一回路
例を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図１１】図２のビデオ伝送機中の符号化回路の他の回
路例を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図１２】リーク及び制御可能な利得の特徴を有する伝
送機を示すブロック・ダイヤグラムである。

【図１３】図２のビデオ伝送機と適合する受像機を示す
ブロック・ダイヤグラムである。

【図１４】図２の伝送機内の符号化機の別の実施例のブ
ロック図である。

【符号の説明】

２１　　水平走査線 ２２　　水平帰線 ２３　　垂直帰線 ３０　　画素ブロック ３１　　画素ブロック ３５　　ベクトル ３６　　ベクトル ９７　　曲線 ９８　　曲線 ９９　　領域 １０２　　バッファー １０３　　二次元ＬＰＦ １０４　　ＬＰＦ １０５　　バッファー １０６　　ＬＰＦ １０７　　バッファー １０８　　中継回路 １０９　　減算回路 １１０　　動き補償回路 １１１　　バッファー １１２　　動きベクトル発生回路 １１３　　中継回路 １１４　　加算回路 １１５　　サブサンプリング回路 １２０　　中継回路 １２１　　水平フィルター １２２　　バッファー １２３　　垂直フィルター １３０　　符号化回路 １３１　　バッファー １３２　　レジスター １３３　　組み合わせ回路 １３４　　減算回路 １３５　　バッファー １３６　　コードブック・ブロック １３７　　プロセッサー １３８　　プロセッサー １４０　　情報詰め込み回路 １４１　　組み合わせ回路 １４２　　スイッチ回路 １４３　　恩恵測定回路 １４４　　選択回路 １４９　　情報詰め込み回路 １５０　　中継回路 １５１　　デバイダー １５２　　バッファー １５３　　プロセッサー １５４　　乗算回路 １５５　　中継回路 １５６　　デバイダー １５７　　加算回路 １５８　　デバイダー １５９　　組み合わせ回路 １６０　　バッファー １６１　　中継回路 １６３　　組み合わせ回路 １６４　　中継回路 １６５　　バッファー １６６　　デバイダー １７０　　フォーマッティング回路 １８０　　加算回路 １８５　　加算回路 １８６　　加算回路 １８８　　中継回路 １８９　　デバイダー １９０　　分離回路

【０００５】

【表２】

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　映像を観測するビデオカメラのフレー
   ム間隔用にビデオ信号を獲得する方法において、前記フ
   レーム間隔の間伝送用にフレームの複数のビデオサンプ
   ルを獲得するステップと、前記獲得ステップにおいて、
   前記フレーム間隔で伝送できるサンプルの数以上に複数
   のビデオサンプルが生成されたときは、伝送される際、
   前記フレーム間隔のほぼ所定部分を占有する伝送される
   べき前記サンプルのサブセットを選択するステップと、
   伝送用に前記サンプルのサブセットを条件付けるステッ
   プとからなることを特徴とするビテオ信号獲得方法。
2. 【請求項２】　　前記選択ステップでは、前記サンプル
   のサブセツトから得られた映像の空間解像度にしか影響
   しない方法でサンプルを選択することを特徴とする請求
   項１の方法。
3. 【請求項３】　　前記選択ステップでは、前記ビデオサ
   ンプルが表す像の忠実な再生に重要な前記サンプルの所
   定の属性の順にフレームのビデオサンプルを選択するこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】　　前記選択ステップでは、エネルギの降
   下順にフレームのビデオサンプルを選択することを特徴
   とする請求項１の方法。
5. 【請求項５】　　映像を観測するビデオカメラのフレー
   ム間隔用にビデオ信号を獲得する方法において、フレー
   ムの複数のビデオサンプルを獲得するステップと、前記
   ビデオサンプルを、Ｋ個の成分信号ベクトルを形成する
   各Ｋ個のサンプルのグループにグループ分けするステッ
   プと、Ｋ個の２値成分のＭ個のコードブックベクトルの
   コードブックから、コードブツクベクトルを前記グルー
   プの各々に関連付けるステップと、サンプルのパケット
   の組を生成するために、各信号ベクトルの、前記各信号
   ベクトルと関連付けられたコードブックベクトルの１に
   対応する前記信号ベクトルでの前記サンプルを、サンプ
   ルのパケットとして、伝送用に条件付きで割り当てるス
   テツプと、前記サンプルのパケットの組が、前記フレー
   ム間隔で伝送できるサンプルの数以上に複数のビデオサ
   ンプルを有するときは、伝送される際、前記フレーム間
   隔のほぼ所定部分を占有する伝送されるべき前記サンプ
   ルのサブセットを選択するステップと、伝送用に前記サ
   ンプルのサブセットを条件付けるステップとからなるこ
   とを特徴とするビテオ信号獲得方法。
6. 【請求項６】　　Ｋ個のサンプルの各グループに対し、
   前記関連付けるステップでは、サンプルは、その振幅が
   所定のしきい値を越えるグループであると識別し、その
   １が識別されたサンプルと最もよく一致するコードブッ
   クベクトルを関連付け用に選択することを特徴とする請
   求項５の方法。
7. 【請求項７】　　前記関連付けるステップは、コードブ
   ックベクトルがグループと関連付けられたとき、伝送さ
   れるサンプル当たり最も大きなエネルギに対応するコー
   ドブックベクトルを選択することを特徴とする請求項５
   の方法。
8. 【請求項８】　　前記関連付けるステップは、所与の数
   の伝送サンプルに対し、全体歪が最小となるようなサン
   プルのパケットを伝送することになるコードブックベク
   トルを選択することを特徴とする請求項５の方法。
9. 【請求項９】　　前記関連付けるステップは、所与の数
   の伝送サンプルに対し、平均歪が最小となるようなサン
   プルのパケットを伝送することになるコードブックベク
   トルを選択することを特徴とする請求項５の方法。
10. 【請求項１０】　　前記関連付けるステップは、所与の
    数の伝送サンプルに対し、最大歪が最小となるようなサ
    ンプルのパケットを伝送することになるコードブックベ
    クトルを選択することを特徴とする請求項５の方法。
11. 【請求項１１】　　前記条件付けるステップは、フイー
    ドフォワードゲイン制御のステップを有することを特徴
    とする請求項４の方法。
12. 【請求項１２】　　前記条件付けるステップは、サンプ
    ルのサブセットを複数のクラスタに分割するステップと
    、前記各クラスタ用に倍数係数を獲得するステップと、
    前記倍数係数を前記クラスタに適応するステップと、伝
    送用に、この得られた倍数係数を条件付けるステップと
    を有することを特徴とする請求項４の方法。
13. 【請求項１３】　　前記条件付けるステップは、前記サ
    ンプルの位置をサンプル毎のベースでスクランブルする
    ステップを有することを特徴とする請求項４の方法。
14. 【請求項１４】　　前記選択ステップでは、エネルギの
    降下順にフレームのサンプルのパケットを選択すること
    を特徴とする請求項５の方法。
15. 【請求項１５】　　コードブック内に含まれるべきＭ個
    のベクトルの組を獲得するステップを更に有することを
    特徴とする請求項５の方法。
16. 【請求項１６】　　コードブック内に含まれるべきＭ個
    のベクトルの組を繰り返し獲得するステップと、伝送用
    に獲得されたＭ個のベクトルの組に関する条件設定情報
    を送るステップとを更に有することを特徴とする請求項
    ５の方法。
17. 【請求項１７】　　コードブック内に含まれるべきＭ個
    のベクトルの組をフレームの固定数毎に獲得するステッ
    プと、伝送用に獲得されたＭ個のベクトルの組に関する
    条件設定情報を送るステップとを更に有することを特徴
    とする請求項５の方法。
18. 【請求項１８】　　コードブック内に含まれるべきＭ個
    のベクトルの組を、フレームの固定数毎に複数のコード
    ベクトルの組の候補の助けを借りて、獲得するステップ
    と、伝送用に獲得されたＭ個のベクトルの組に関する条
    件設定情報を送るステップとを更に有することを特徴と
    する請求項５の方法。
19. 【請求項１９】　　像を観測するビデオカメラのフレー
    ム間隔用にビデオ信号を獲得する方法において、フレー
    ムの複数のビデオサンプルを獲得するステップと、前記
    ビデオサンプルを、Ｋ個の成分信号ベクトルを形成する
    各Ｋ個のサンプルのグループにグループ分けするステッ
    プと、Ｋ個の２値成分のＭ個のコードブックベクトルの
    Ｎ個のコードブックの各々に対して、潜在的な予測エラ
    ー信号の組を獲得するステップと、前記潜在的な予測エ
    ラー信号の１つを選択するステツプと、選択された予測
    エラー信号の伝送と潜在的な予測エラー信号の選択され
    た組を獲得するコードブックの識別子を条件付けるステ
    ップとからなることを特徴とするビテオ信号獲得方法。
20. 【請求項２０】　　リトレース間隔を有する信号と、前
    記リトレース間隔に関連した垂直同調パルスと、前記同
    調パルスに関してタイミングをとった線スキャン間隔に
    応答してビデオフレームを表示する受信機において、前
    記線スキャン間隔の間、予測エラー信号を受信する第１
    手段と、前記リトレース間隔の間、動ベクトル信号とコ
    ードブックベクトル情報とを受信する第２手段と、前記
    予測エラー信号とコードブックベクトル情報とに応答し
    て、空間情報信号を前記予測エラー信号から獲得する第
    ３手段と、前記空間情報信号と前記動ベクトル信号とに
    応答して、前記動ベクトルを前記空間情報信号と組み合
    わせる第４手段と、前記第３手段の出力信号に応答して
    、前記ビデオフレームを獲得する第５手段とを有するこ
    とを特徴とするビデオフレーム受信装置。
21. 【請求項２１】　　前記第３手段は、前記コードブック
    ベクトル情報を解釈するベクトルのコードブックを有す
    ることを特徴とする請求項２０の装置。
22. 【請求項２２】　　前記第３手段は、複数のベクトルの
    コードブックと、前記コードブックベクトル情報を解釈
    する前記複数のコードブックの１つを選択する制御信号
    を受信する手段とを有することを特徴とする請求項２０
    の装置。
23. 【請求項２３】　　前記第３手段は、コードブックベク
    トル情報を受信する手段と、前記コードブックベクトル
    情報を解釈するために、受信したコードブックベクトル
    情報を適用する手段とを有することを特徴とする請求項
    ２０の装置。
24. 【請求項２４】　　前記第３手段は、コードブックベク
    トル情報を受信する手段と、前記コードブックベクトル
    情報の解釈用に、修正されたベクトルのコードブックを
    得るために、複数のベクトルのコードブツクの中から選
    択された１つを修正する手段とを有することを特徴とす
    る請求項２０の装置。