JPH0730892A - 直交変換符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上下マスク部に補強信号が多重されたＥＤＴ
Ｖ２信号に対して直交変換符号化処理を行う場合に、補
強信号の符号化の効率を向上させ歪を改善する。 【構成】 動き検出回路４０２では、画像信号のブロッ
クに対してはフィールド間の動きを検出して動き情報４
０３を”０”または”１”に設定し、補強信号のブロッ
クに対しては常に動き情報４０３を”１”に設定する。
設定された動き情報４０３をもとに直交変換の方法が選
択され、動き情報４０３が”０”の場合は、スイッチ４
０４、４０５をＦｒ側としてフレーム内直交変換回路で
直交変換が行われる。また、動き情報４０３が”１”の
場合は、スイッチ４０４、４０５をＦｉ側としてフィー
ルド内直交変換回路で直交変換が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上下マスク部に補強信
号が多重されたレターボックス形式のワイドアスペクト
テレビジョン信号に対して直交変換を行って符号化する
直交変換符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョンのワイド化が進む中
で、現行方式と両立性を有するワイドアスペクトテレビ
ジョン信号として第２世代ＥＤＴＶ信号（以下、ＥＤＴ
Ｖ２信号と記す）がある。ＥＤＴＶ２信号はレターボッ
クス形式で伝送され、図５に示すように有効走査線数４
８０ラインの１６：９ワイド順次走査信号１００を、走
査線変換により３／４に圧縮し、飛び越し走査化してメ
イン部１０１（１８０ライン／フィールド）に配置して
伝送する。上下マスク部１０２（各々３０ライン／フィ
ールド）には画質を改善するための各種補強信号が多重
されるが、伝送されなかったラインの画素を受像機側で
補間する場合に発生する折り返し歪を除去するために、
垂直時間補強信号（以下ＶＴ信号と記す）を作成して多
重する方法の一例を図６を用いて説明する。

【０００３】図６において、（○）は、飛び越し走査信
号として伝送される画素であり、（黒丸）は間引かれて
伝送されない画素である。ここで、ＶＴ信号として（黒
丸）の画素をそのまま伝送すると、電力が大きいために
現行受像機において妨害となる。したがって、同一フレ
ームのライン差分信号（以下ＬＤ信号と記す）（黒三
角）を作成する。ＬＤ信号は例えば図６における画素
ａ，ｂ，ｃを用いて（数１）のように作成される。

【０００４】

【数１】

【０００５】ＬＤ信号は上下マスク部に多重されるが、
３６０ライン分の補強信号を１２０ライン分の領域に多
重するため、水平帯域を１／３の１．４ＭＨｚに制限し
て１／３に時間軸圧縮し、３ライン分のＬＤ信号を上下
マスク部の１ラインに挿入する。さらに、レターボック
ス形式で現行受像機に表示した場合の妨害をできるだけ
小さくし、かつ同期信号に影響しないことを目的とし
て、（数２）に示すように、ＬＤ信号を１／ｋ倍し、所
定のレベルＤＣの上に多重してＶＴ信号として伝送す
る。

【０００６】

【数２】

【０００７】したがって、逆にＥＤＴＶ２デコーダで伝
送されなかったラインを復元する場合には、まず、（数
３）に示すように、伝送されたＶＴ信号から中心レベル
ＤＣを減算し、ｋ倍することによってＬＤ信号を得る。
次に、メイン部の信号から（数４）を用いフィールド内
補間信号ｘを作成しＬＤ信号と加算することにより、間
引かれた画素ｂが再生できる。

【０００８】

【数３】

【０００９】

【数４】

【００１０】なお、以上の説明では、フィールド内の差
分信号を用いてＶＴ信号を作成したが、他にフィールド
間の差分信号を用いてＶＴ信号を作成する方法もある。

【００１１】このように補強信号が多重されたＥＤＴＶ
２信号をディジタル化してテープやディスク等に記録す
る場合、そのまま記録すると十分な記録時間が得られな
いため、高能率符号化により視覚的に劣化が目だたない
ようにデータ量を削減する方法が用いられる。高能率符
号化の代表的な方法の一つとしてアダマール変換、離散
コサイン変換等の直交変換符号化がある。以下に、ＥＤ
ＴＶ２信号に対して直交変換符号化処理を行う従来の直
交変換符号化装置について説明する。

【００１２】図７は、従来の直交変換符号化装置のブロ
ック図である。図７において、２００はＥＤＴＶ２信号
の入力端子、２０１はＥＤＴＶ２信号をディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換回路、２０２はディジタル化され
たフィールド単位のＥＤＴＶ２信号をフレーム化し、フ
レーム単位で（８×８）画素のブロックにブロック化す
るブロック化回路、２０３は（８×８）の直交変換を行
う直交変換回路、２０４は量子化回路、２０５は可変長
符号化回路、２０６は可変長符号化されたデータの出力
端子である。以下に動作を説明する。

【００１３】端子２００から入力されたＥＤＴＶ２信号
は、Ａ／Ｄ変換回路２０１でディジタル信号に変換され
ブロック化回路２０２に入力される。ブロック化回路２
０２では、２フィールドから１フレームを構成してブロ
ック化を行う。

【００１４】図８は、ブロック化回路２０２におけるブ
ロック化の方法を示した図であり、フィールド単位でラ
イン順に入力された信号を、フレーム単位で水平方向８
画素、垂直方向８画素の（８×８）画素のブロックの信
号に変換して出力する。次に、直交変換回路２０３では
各ブロックに対して水平方向８次、垂直方向８次の（８
×８）次の２次元直交変換演算を行う。２次元直交変換
は、まず水平方向に８次の直交変換を行い次に垂直方向
に８次の直交変換を行うことにより実現される。

【００１５】図９は、直交変換回路２０３から出力され
る係数の順番を示した図であり、横方向が水平、縦方向
が垂直に対応しており、各係数に対する数字は係数の出
力順番を表している。図９より、ＤＣ成分を先頭にＡＣ
成分の水平、垂直の低域の係数から順にジグザグにスキ
ャンして出力される。量子化回路２０４では、ＡＣ成分
の最大値に応じて、２の整数倍の値で除算をすることに
より量子化を行う。量子化回路２０４で量子化された係
数は、可変長符号化回路２０５で予め定められた可変長
符号のテーブルにもとづいて可変長符号化される。ここ
で、一般に画像信号を直交変換した場合、水平、垂直の
低域の成分の係数値が大きく、高域にいくつれて小さく
なる傾向があるので、発生確率に合った形で可変長符号
のテーブルを作成することにとり、効率的に符号化を行
うことが可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構成では以下に示す課題を有している。

【００１７】画像信号に対して直交変換符号化処理を行
う場合、フィールド単位で処理するよりも例えばフレー
ム単位で処理する方が画素間の相関が強いため、変換後
のＡＣ成分の係数の分布に偏りが生じ、図９で示す順番
でジグザグに符号化を行うことにより、より効率良く符
号化を行うことができる。

【００１８】一方、補強信号は画質改善のための信号で
あり、画像信号と比較してフィールド間での相関が小さ
い。例えば、図１０は補強信号の一つであるＶＴ信号の
ブロックに対してフレーム単位の（８×８）の直交変換
を行った場合の、ＡＣ成分の平均の係数分布を表した図
である。画像信号の場合は水平、垂直の低域の成分の係
数値が大きく、高域にいくつれて小さくなる傾向がある
のに対して、図１０に示した補強信号の場合は、高域に
振幅の大きい係数が存在している。したがって、補強信
号に対して複数フィールド単位の直交変換を適用して
も、ＡＣ成分の係数の分布に画像信号の場合のような偏
りが見られず、符号化の効率は向上しないばかりか、逆
に悪くなる場合が発生する。

【００１９】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、上
下マスク部に補強信号が多重されたＥＤＴＶ２信号に対
して直交変換符号化処理を行う場合に、補強信号の符号
化の効率を向上させ、歪を抑えることが可能な直交変換
符号化装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、メイン部の画
像信号と上下マスク部の補強信号とから構成されたレタ
ーボックス形式のワイドアスペクトテレビジョン信号を
入力とし、前記ワイドアスペクトテレビジョン信号をブ
ロック化するブロック化手段と、前記ブロックに対し複
数フィールド単位で直交変換を行う第１の直交変換手段
と、前記ブロックに対しフィールド単位で直交変換を行
う第２の直交変換手段と、前記第１あるいは第２の直交
変換手段で直交変換して得られたデータを符号化する符
号化手段と、前記画像信号のブロックに対して前記第
１、第２の直交変換手段を適応的に選択して使用し、前
記補強信号のブロックに対して前記第２の直交変換手段
を使用することを制御する制御手段とを有することを特
徴とする直交変換符号化装置である。

【００２１】

【作用】本発明は前記した構成により、メイン部の画像
信号と上下マスク部の補強信号から構成されたＥＤＴＶ
２信号に対して、直交変換符号化処理を行うにあたっ
て、メイン部の画像信号に対しては、ブロックに応じて
複数フィールドを単位とした直交変換あるいはフィール
ド単位の直交変換を選択的に使用し、上下マスク部の補
強信号に対してはフィールド内の直交変換を使用する。
これによって、フィールド間で相関の大きい画像信号と
フィールド間での相関が小さい補強信号の各々に対して
効率よく符号化を行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説
明する。なお、実施例の構成要素において、同じ付号を
付したブロックについてはその説明を省く。

【００２３】図１は、本発明による第１の実施例の直交
変換符号化装置の構成を示した図である。図１におい
て、４００はブロック化回路、４０１は画像信号のブロ
ックと補強信号のブロックを識別するための識別情報、
４０２は動き検出回路、４０３は動きを判別するための
スレッショルド、４０４は動き情報、４０５は直交変換
入力を選択するスイッチ、４０６はフレーム内の直交変
換演算を行うフレーム内直交変換回路、４０７はフィー
ルド内の直交変換演算を行うフィールド内直交変換回
路、４０８はフレーム内直交変換回路４０５とフィール
ド内直交変換回路４０６の出力を選択するスイッチ、４
０９は動き情報４０４を直交変換による処理時間だけ遅
延させる遅延回路、４１０は遅延回路４０９で遅延され
た動き情報である。以上のように構成された本実施例の
動作を以下に説明する。

【００２４】ブロック化回路４００は、画像信号と補強
信号に対して共通のブロック化の処理を行う。すなわ
ち、図２に示すように、２枚のフィールドからフレーム
を構成し、フレーム内で水平方向８画素、垂直方向８画
素の（８×８）ブロックを構成する。ブロック化された
信号は識別情報４０１と共に動き検出回路４０２に入力
される。ここで、識別情報４０１はブロック単位に設定
され、画像信号のブロックに対しては”０”が、補強信
号のブロックに対しては”１”が設定される。動き検出
回路４０２では、識別情報４０１に応じて異なった処理
を行う。以下に、動き検出回路４０２の動作について説
明する。

【００２５】まず、識別情報が”０”の画像信号のブロ
ックに対しては、フィールド間での動きを検出する。つ
まり、図２に示すように、第１フィールド、第２フィー
ルドの対応する画素間の差をとってその総和を求め、総
和を絶対値化してこれをブロック内の動き量とする。そ
して、動き量をあらかじめ設定されたスレッショルド４
０３と比較し、動き量がスレショルド４０３以下のブロ
ックは、静止ブロックとして動き情報４０４を”０”に
設定し、動き量がスレショルド４０３を越えるブロック
は、動きブロックとして動き情報４０４を”１”に設定
する。また、識別情報４０１が”１”の補強信号のブロ
ックに対しては、動き情報４０４を常に”１”に設定す
る。

【００２６】次に、得られた動き情報４０４をもとにフ
レーム内直交変換とフィールド内直交変換とが選択され
る。まず、画像信号で静止ブロックの場合は、動き情報
４０４が”０”であり、スイッチ４０５をＦｒ側として
フレーム内直交変換回路４０６に信号が入力される。ま
た、補強信号のブロックあるいは画像信号で動きブロッ
クの場合は、動き情報が”１”であり、スイッチ４０５
をＦｉ側としてフィールド内直交変換回路４０７に信号
が入力される。つまり、画像信号のブロックにおいて、
フィールド間での動きが大きい場合は、フィールド間で
の画素間の相関が小さいため、フレーム化して直交変換
を行うよりも、フィールド内で直交変換を行う方が符号
化の効率が向上する。したがって、このようなブロック
に対してはフィールド内直交変換を選択する。また、フ
ィールド間で相関の小さい補強信号のブロックに対して
も同様にフィールド内の直交変換を選択する。以下に、
フレーム内直交変換回路４０６とフィールド内直交変換
回路４０７の動作を説明する。

【００２７】まず、フレーム内直交変換回路４０６で
は、前述したように水平方向８次、垂直方向８次の（８
×８）の２次元直交変換を行い、図９に示した順番で係
数を出力する。次に、フィールド内直交変換回路４０７
では、最初に第１フィールドと第２フィールドの和成分
と差成分とを求め、各々に対して水平方向８次、垂直方
向４次の（８×４）の２次元直交変換を行う。

【００２８】和成分と差成分を２次元直交変換した結果
得られた係数は、各々、図３（ａ）（ｂ）に示す順番で
出力される。図３において、横方向が水平、縦方向が垂
直に対応し、各係数に対する数字は係数の出力順番を表
しており、斜線部はＤＣ成分、その他はＡＣ成分であ
る。図３より、和成分、差成分交互に、水平、垂直の低
域の係数から順にジグザグにスキャンして出力される。

【００２９】以上の方法で直交変換された得られた係数
は、スイッチ４０８で選択されて、量子化回路２０４に
入力される。まず、動き情報が”０”のブロックに対し
てはスイッチ４０８をＦｒ側として、フレーム内直交変
換回路４０６の出力を選択し、動き情報が”１”のブロ
ックに対してはスイッチ４０８をＦｉ側として、フィー
ルド内直交変換回路４０７の出力を選択する。ここで、
直交変換演算で遅延が発生するため、動き情報４０４は
遅延回路４０９によって直交変換の処理時間だけ遅延さ
れて、スイッチ４０８に入力される。以後の、量子化回
路２０４、可変長符号化回路２０５の処理は、フレーム
内、フィールド内直交変換を行った場合ともに共通であ
り、量子化回路２０４では、ＡＣ成分の最大値に応じ
て、２の整数倍の値で除算をすることにより量子化を行
い、量子化された係数は、可変長符号化回路２０５で予
め定められた可変長符号のテーブルにもとづいて可変長
符号化される。

【００３０】図４（ａ）（ｂ）は、各々、実際に補強信
号の一つであるＶＴ信号のブロックに対して和成分、差
成分を求めた後、（８×４）の２次元直交変換を行った
場合の係数の分布の平均値を示したである。図４より、
補強信号に対してフィールド内の直交変換を行うことに
より、水平、垂直の低域の成分の係数値が大きく、高域
にいくつれて小さくなる傾向がある。つまり、図３に示
したような順番で符号化を行った場合、フレーム内直交
変換を行った場合と同様の可変長符号化を用いることに
より、効率的に符号化を行うことができる。

【００３１】以上説明したように本実施例によれば、画
像信号のブロックに対してはフィールド内の動きを検出
して適応的にフレーム内とフィールド内の直交変換を切
り換え、補強信号に対してはフィールド内の直交変換を
適用することにより、各々の信号に対して効率的に符号
化を行うことが可能である。

【００３２】なお、本実施例では画像信号のブロックに
対してフィールド内の動きを検出してフレーム内とフィ
ールド内の直交変換を切り換えたが、その割合はスレッ
ショルド値の設定によって自由に決定することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の直交変換符
号化装置によれば、上下マスク部に補強信号が多重され
たＥＤＴＶ２信号に対して直交変換符号化処理を行う場
合に、補強信号の符号化の効率を向上させ、歪を抑える
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の直交変換符号化装置の
構成を示したブロック図

【図２】フィールド間の差分をとる方法を示した説明図

【図３】フィールド内の直交変換を行った場合の、係数
の出力順番を示した説明図

【図４】ＶＴ信号に対してフレーム内の直交変換を行っ
た場合の係数の分布の平均値を示した図

【図５】ＥＤＴＶ２信号の説明図

【図６】ＶＴ信号の作成方法を示した説明図

【図７】従来の直交変換符号化装置の構成を示したブロ
ック図

【図８】フレーム内の水平８画素、垂直８画素からなる
ブロックの構成を示した説明図

【図９】直交変換回路２０３から出力される係数の順番
を示した説明図

【図１０】ＶＴ信号に対してフィールド内の直交変換を
行った場合の係数の分布の平均値を示した図

【符号の説明】

１００ 順次走査信号 １０１ メイン部 １０２ 上下マスク部 ２０４ 量子化回路 ２０５ 可変長符号化回路 ４００ ブロック化回路 ４０２ 動き検出回路 ４０４ 動き情報 ４０５ スイッチ ４０６ フレーム内直交変換回路 ４０７ フィールド内直交変換回路 ４０８ スイッチ ４０９ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メイン部の画像信号と上下マスク部の補強
   信号とから構成されたレターボックス形式のワイドアス
   ペクトテレビジョン信号を入力とし、前記ワイドアスペ
   クトテレビジョン信号をブロック化するブロック化手段
   と、前記ブロックに対し複数フィールド単位で直交変換
   を行う第１の直交変換手段と、前記ブロックに対しフィ
   ールド単位で直交変換を行う第２の直交変換手段と、前
   記第１あるいは第２の直交変換手段で直交変換して得ら
   れたデータを符号化する符号化手段と、前記画像信号の
   ブロックに対して前記第１、第２の直交変換手段を適応
   的に選択して使用し、前記補強信号のブロックに対して
   前記第２の直交変換手段を使用することを制御する制御
   手段とを有することを特徴とする直交変換符号化装置。
2. 【請求項２】補強信号は、飛び越し走査の信号から順次
   走査の信号を補間する際の補強信号であることを特徴と
   する請求項１記載の直交変換符号化装置。
3. 【請求項３】第１の直交変換手段は２枚のフィールドを
   合わせたフレーム単位で直交変換を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の直交変換符号化装置。