JP3555457B2

JP3555457B2 - テレビジョン信号の符号化装置および復号化装置

Info

Publication number: JP3555457B2
Application number: JP20671798A
Authority: JP
Inventors: 田清之磯
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000041185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルテレビジョン放送において、広告や警報等の文字情報をスーパーインポーズして提供するテレビジョン信号の符号化装置および復号化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン放送において、臨時ニュースなどの文字情報は本来の番組である原画像に対し、放送局側で字幕画像をスーパーインポーズして放送し、受信側でそのスーパーインポーズされた画像をそのまま画面に表示している。そのため、受信者がＶＴＲ（ビデオ・テープ・レコーダ）等に放送内容をタイマー予約により録画した場合などには、録画された画像を再生する時点ではほとんど必要のない臨時ニュース等に関する字幕情報までもが同時にＶＴＲに記録されていた。現在でもアナログテレビジョン放送においては垂直帰線消去期間を使用する文字多重放送といった手段によって、受信者が文字情報を選択表示できる方法はある。この方式を利用し、臨時ニュースなどの情報は視聴者が選択的に表示できるという方式が、例えば特開平６−２３７４２３号公報によって提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この方式は、臨時ニュースなどの情報は文字多重情報などのデータとして垂直帰線消去期間に重畳して送り、この重畳された情報を受信側で必要に応じ復元し、それらを原画像に対し、スーパーインポーズするという手法を採っている。しかし、全ての復号化装置がこの機能を有するという条件を満足することは困難であり、そのため放送局側が全ての受信者に情報を知らせることが必要であると判断した場合には、自ずと放送局側は予め原画像に臨時ニュースなどの字幕をスーパーインポーズする方式を選択することになる。そのため、前記のケースでは、受信側で字幕をスーパーインポーズする前の原画像を再現し、それをＶＴＲに録画できるようにすることは困難である。
【０００４】
したがって、本発明は、ディジタルテレビジョン放送において、臨時ニュース等の字幕がスーパーインポーズされている画像を伝送する場合に、通常の復号化装置との互換性を保ちつつ、受信者の選択に応じて復号化装置で字幕をスーパーインポーズする前の原画像が得られ、ＶＴＲ等に原画像のみを録画できるようにするための符号化装置および復号化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明はテレビジョン信号の符号化装置に関し、原画像に字幕画像をスーパーインポーズして主画像を生成する字幕合成手段と、原画像の中から字幕画像領域に対応する部分を抽出して部分画像を生成する領域抽出手段と、主画像を符号化して主画像符号を生成する主画像符号化手段と、部分画像を符号化して部分画像符号を生成する部分画像符号化手段と、主画像符号および部分画像符号を多重化して送信データを生成する符号多重化手段とを備えたものである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のテレビジョン信号の符号化装置において、画面における部分画像の開始座標は主画像符号化手段における主画像の有効符号化領域の開始座標を基準として８画素単位で指定され、部分画像のサイズも８画素単位で指定されることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に係る発明はテレビジョン信号の復号化装置に関し、原画像に字幕画像をスーパーインポーズし符号化した主画像符号、および原画像の中から字幕画像挿入領域のみを抽出し符号化した部分画像符号を含む受信データの中から主画像符号および部分画像符号を分別する符号分別手段と、分別によって得られた主画像符号を復号して主画像を生成する主画像符号復号手段と、分別によって得られた部分画像符号を復号して部分画像を生成する部分画像符号復号手段と、復号された主画像に復号された部分画像をスーパーインポーズして原画像を再生し画像出力信号を出力するスーパーインポーズ手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のテレビジョン信号の復号化装置において、主画像符号復号手段、部分画像符号復号手段、およびスーパーインポーズ手段が単一の画像復号手段によって構成され、画像復号手段は符号分別手段によって分別された主画像符号の復号および部分画像符号の復号を時分割で処理することを特徴とするものである。
【０００９】
衛星や地上波、ケーブルなどの伝送路を用いたディジタル放送では、単一受託放送事業者が多チャネルの放送を行うことが容易に可能である。そこで、上記の問題を解決する手段として、字幕をスーパーインポーズする前の画像、すなわち原画像を圧縮符号化したデータを生成し、字幕スーパーインポーズ後の主画像を圧縮符号化したデータと多重化して伝送するものとする。これによって、受信側は送られてきたデータのうち、原画像を選択すると、字幕のない画像を得ることができる。
【００１０】
しかし、原画像そのままの全領域を圧縮符号化し伝送するためには、主画像とほぼ同じ情報量が必要とされ、限られた伝送帯域のもとで原画像と主画像の両者を同時に伝送するのは双方の伝送品質を大幅に低下させることにつながる。このため、原画像のうち、これから字幕をスーパーインポーズしようとする領域のみを部分画像として符号化し、主画像の符号データと多重化して伝送する。受信側では、主画像を復号し、その上に、復号した部分画像を重ね合わせることによって原画像を得ることが可能になる。
【００１１】
本発明によれば、部分画像は原画像全領域よりは情報量が減少するため、限られた帯域で伝送することにより、主画像の伝送のみの場合と比較し、主画像の品質をあまり損なうことなく、圧縮符号化し伝送することができる。また、受信側では、主画像と部分画像を合成して原画像を生成し、これをＶＴＲに録画するなどのために利用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、送信側の符号化装置１０と受信側の復号化装置３０とを、伝送路２０を介して結合した状態を示すものである。符号化装置１０は、部分画像合成制御信号１５１、字幕画像信号１５２、原画像信号１５３、および部分画像座標信号１５４を入力とし所定の信号処理をして送信データ１５９を生成する。送信データ１５９は送信側から伝送路２０を介して受信側へ伝送され、受信データ３５１として復号化装置３０に入力される。復号化装置３０は受信データ３５１に所定の信号処理を施して所望の画像出力信号３５８を生成する。
【００１３】
図２は符号化装置１０の内部構成を示すものであり、以下、図５をも参照して内部構成および作用を説明する。臨時ニュース等の放送をしたり、広告を入れたり、コピーガードを意味するロゴ等を入れたり、更には災害時に警報を流したりする時、送信側では部分画像合成制御信号１５１をアクティブにし、符号化装置１０内においてスイッチ１０１を閉じる。これにより、字幕合成部１０２には字幕画像信号１５２および原画像信号１５３が入力され、ここで原画像５０１に字幕画像５０２を合成した主画像５０３を表す主画像信号１５５が生成される。この主画像信号１５５はＭＰＥＧなどの圧縮符号化装置として構成される主画像符号化部１０３で符号化され、ここから主画像符号１５６として符号多重化部１０８に送られる。また、原画像信号１５３は矩形領域抽出部１０４にも入力され、ここで、合成される字幕画像より広い矩形の領域が部分画像５０４として抽出される。なお、この抽出する部分画像５０４は部分画像座標信号１５４に係る部分画像座標で指定される。合成後の画像の境界を目立たなくするため、部分画像５０４の開始座標は主画像符号化部１０３での主画像の有効符号化領域の開始座標より、ＭＰＥＧで用いられるＤＣＴ（離散コサイン変換）の最小単位である８×８ピクセルの正方領域の倍数である画素数で指定する。部分画像５０４のサイズについても同様に８×８ピクセルの正方領域の倍数である画素数で指定する。部分画像５０４を表す部分画像信号１５７は、部分画像符号化部１０５で、主画像符号化部１０３と同様に、ＭＰＥＧなどの圧縮符号化方式を用いて符号化される。符号化によって得られた部分画像符号１５８は、部分画像合成制御信号１５１をアクティブにすることによって閉じられるスイッチ１０６を介して符号多重化部１０８に送られる。更に部分画像座標１５４も部分画像合成制御信号１５１によって閉じられるスイッチ１０７を介して符号多重化部１０８に入力される。符号多重化部１０８は、入力された部分画像合成制御信号１５１、主画像符号１５６、部分画像符号１５８、および部分画像座標信号１５４に基づいて、多重化された送信データ１５９を生成する。実際には、ここに図示していない音声信号やデータなどの情報も符号多重化部１０８で多重化されることになる。
【００１４】
図３は伝送路２０の内部構成を示すものである。伝送路２０は送信端に変調装置２０１を、また受信端に復調装置２０２を備えている。符号化装置１０で生成された送信データ１５９は変調装置２０１で変調され、ここから伝送線２０３を介して直接に、又は地上波２５１又は衛星波２５２の形で受信側に伝送され、復調装置２０２で受信され、ここで復調され受信データ３５１として復号化装置３０に送出される。地上波２５１による送信の場合、変調装置２０１によって変調された送信データ１５９は送信アンテナ２０４から電波として発射され、受信アンテナ２０５で受信され復調装置２０２に入力される。また、衛星波２５２による送信の場合、変調装置２０１によって変調された送信データ１５９は送信アンテナ２０６から電波として発射され、受信アンテナ２０７で受信され復調装置２０２に入力される。
【００１５】
図４は復号化装置３０の内部構成を示すものである。以下、復号化装置３０の内部構成および作用を、図６をも参照しながら説明する。復号化装置３０はその入力端に符号分別部３０１を備え、ここで受信データ３５１から、主画像符号１５６に対応する主画像符号３５２、部分画像符号１５８に対応する部分画像符号３５３、部分画像座標信号１５４に対応する部分画像座標３５４、および部分画像合成制御信号１５１に対応する部分画像合成制御信号３５５を分離する。主画像符号３５２、部分画像符号３５３および部分画像座標３５４は、復号化装置３０内に備えられた画像復元部４０に入力され、ここで画像を復元し画像出力信号３５８を出力する。部分画像合成制御信号３５５は制御部３０２に入力され、その出力信号は画像復元部４０に制御信号として入力される。制御部３０２は部分画像合成制御信号３５５がアクティブの場合、受信者が操作部３０３の操作を通して原画像を出力させるモード制御信号３５６を制御部３０２へ送出し、制御部３０２を介して原画像選択信号３５７を画像復元部４０に入力させる。画像復元部４０は原画像選択信号３５７を受信することによって、字幕がスーパーインポーズされた主画像あるいは原画像を復元して画像出力信号３５８を出力する。この画像出力３５８は例えばＶＴＲの録画等に使用することができる。
【００１６】
画像復元部４０について、図６をも参照しながら更に詳細に説明する。画像復元部４０は主画像符号復号部４０１とは別に部分画像符号復号部４０２を備えている。主画像符号復号部４０１はＭＰＥＧ等の圧縮方式で圧縮された主画像符号３５２を復号して復号化主画像４５０を生成する。一方、部分画像符号復号部４０２は、同様にＭＰＥＧ等の圧縮方式で圧縮された部分画像符号３５３を復号し、部分画像座標３５４で部分画像の位置を指定する。得られた復号化部分画像４５１は原画像選択信号３５７により原画像が選択された場合、スイッチ４０３を介してスーパーインポーズ部４０４に送られる。スーパーインポーズ部４０４は復号化主画像４５０の上に復号化部分画像４５１をスーパーインポーズすることにより原画像５０５（＝５０１）を復元し画像出力信号３５８を出力する。
【００１７】
そして、この画像出力信号３５８をＶＴＲ等で録画することにより、字幕のない原画像を録画することができる。また、同時に、主画像符号復号部４０１から出力される復号化主画像４５０をＴＶ画面（表示装置）へ出力することにより、リアルタイムで見る場合には、臨時ニュースなどの字幕が入った画像を見ることができる。なお、通常の復号装置の場合は、主画像符号のみを復号して出力しているので、表示装置で見る場合には、従来と同じ画像を見ることになり、送信データは従来装置との互換性も維持している。
【００１８】
図７は画像復元部４０に対する別の構成例を示すものであり、以下、その作用を、図８を参照しながら説明する。この画像復元部４０ａでは主画像復号部と部分画像復号部の２つの復号部が物理的に分離されておらず、ここでは単一の画像復号部４０５を備え、各画像の復号を時分割で処理する。この時分割処理はソフトウェアの手法によって実現する。そのため、画像復元部４０ａは単一の画像復号部４０５と復元画像を一時記憶するメモリ４０６とから構成される。
【００１９】
図７に示す画像復元部４０ａにおいては、まず主画像符号３５２が画像復号部４０５に取り込まれ、主画像（図５：主画像５０３参照）が復号される（図８：ステップ８０１）。その復号された主画像はメモリ４０６に書き込まれる（ステップ８０２）。次に、原画像選択信号３５７の状態を調べ（ステップ８０３）、原画像の復元が選択された場合は次の処理ステップ８０４に進む。主画像の復元が選択された場合は最初のステップ８０１に戻り、図示していない映像同期信号とのタイミングを合わせ、次の主画像の処理に移行する。ステップ８０４では、データに部分画像符号３５３が含まれているか否かを調べ、含まれている場合は、それらを復号し（ステップ８０５）、復号した部分画像５０４のデータを部分画像座標信号３５４に従ってメモリ４０６に上書きする。これらの動作は１フィールドや１フレームといった映像同期信号に同期して繰返し実行される。
【００２０】
メモリ４０６に書き込まれた部分画像データは図示していない映像同期信号に同期して読み出され、画像出力信号３５８を生成する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、限られた伝送帯域で、画質劣化を最小限に抑えた形で、送信側で原画像に字幕をスーパーインポーズすることによって得られた主画像の形で受信側に送信されてきた受信データから受信側でスーパーインポーズ以前の原画像を復元することができ、受信者の録画処理に際して不要な字幕を消去し所望の原画像のみを録画したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による符号化装置および復号化装置を伝送路で結合した状態を示す全体構成図。
【図２】図１における符号化装置の内部構成を示すブロック図。
【図３】図１における伝送路の内部構成を示すブロック図。
【図４】図１における復号化装置の内部構成を示すブロック図。
【図５】図２の符号化装置の画像処理過程を、画像例を参照して説明する説明図。
【図６】図４の復号化装置の画像処理過程を、図５の画像例を参照して説明する説明図。
【図７】図４の画像復元部に対する別の実施の形態を示すブロック図。
【図８】図７の画像復元部の作用を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１０符号化装置
１０２字幕合成部
１０３主画像符号化部
１０４矩形領域抽出部
１０５部分画像符号化部
１０８符号多重化部
１５１部分画像合成制御信号
１５２字幕画像信号
１５３原画像信号
１５４部分画像座標信号
１５９送信データ
２０伝送路
２０１変調装置
２０２復調装置
３０復号化装置
３０１符号分別部
３５１受信データ
３５７原画像選択信号
３５８画像出力信号
４０画像復元部
４０ａ画像復元部
４０１主画像符号復号部
４０２部分画像符号復号部
４０４スーパーインポーズ部
４０５画像復号部
４０６メモリ

Claims

原画像に字幕画像をスーパーインポーズして主画像を生成する字幕合成手段と、原画像の中から字幕画像領域に対応する部分を抽出して部分画像を生成する領域抽出手段と、前記主画像を符号化して主画像符号を生成する主画像符号化手段と、前記部分画像を符号化して部分画像符号を生成する部分画像符号化手段と、前記主画像符号および部分画像符号を多重化して送信データを生成する符号多重化手段とを備えたテレビジョン信号の符号化装置。
請求項１に記載のテレビジョン信号の符号化装置において、画面における前記部分画像の開始座標は前記主画像符号化手段における主画像の有効符号化領域の開始座標を基準として８画素単位で指定され、前記部分画像のサイズも８画素単位で指定されるテレビジョン信号の符号化装置。
原画像に字幕画像をスーパーインポーズし符号化した主画像符号、および原画像の中から字幕画像挿入領域のみを抽出し符号化した部分画像符号を含む受信データの中から主画像符号および部分画像符号を分別する符号分別手段と、分別によって得られた主画像符号を復号して主画像を生成する主画像符号復号手段と、分別によって得られた部分画像符号を復号して部分画像を生成する部分画像符号復号手段と、復号された主画像に復号された部分画像をスーパーインポーズして原画像を再生し画像出力信号を出力するスーパーインポーズ手段とを備えたテレビジョン信号の復号化装置。
請求項３に記載のテレビジョン信号の復号化装置において、前記主画像符号復号手段、部分画像符号復号手段、およびスーパーインポーズ手段が単一の画像復号手段によって構成され、前記画像復号手段は符号分別手段によって分別された主画像符号の復号および部分画像符号の復号を時分割で処理する、テレビジョン信号の復号化装置。