home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ InfoMagic Standards 1994 January / InfoMagic Standards - January 1994.iso / ccitt / 1988 / troff / 3_6_02.tro < prev    next >
Text File  |  1991-12-12  |  29KB  |  1,114 lines
  1. .rs
  2. .\" Troff code generated by TPS Convert from ITU Original Files
  3. .\"                 Not Copyright ( c) 1991 
  4. .\"
  5. .\" Assumes tbl, eqn, MS macros, and lots of luck.
  6. .TA 1c 2c 3c 4c 5c 6c 7c 8c
  7. .ds CH
  8. .ds CF
  9. .EQ
  10. delim @@
  11. .EN
  12. .nr LL 40.5P
  13. .nr ll 40.5P
  14. .nr HM 3P
  15. .nr FM 6P
  16. .nr PO 4P
  17. .nr PD 9p
  18. .po 4P
  19.  
  20. .rs
  21. \v | 5i'
  22. .LP
  23. \fB2\fR \fBCodecs not requiring separate television standards conversion 
  24. when used on interregional connections\fR 
  25. .sp 1P
  26. .RT
  27. .LP
  28.     \fBA codec for 525\(hyline, 60 fields/s and 1544 kbit/s transmission
  29. for intra\(hyregional use\fR \fBand capable of interworking with the codec of
  30. \(sc 1\fR 
  31. .sp 2P
  32. .LP
  33. 2.1
  34.     \fIIntroduction\fR 
  35. .sp 1P
  36. .RT
  37. .PP
  38. Section 2 indicates the changes and additions which must be made
  39. to the text of \(sc\ 1 in order to define the version of the codec for use with
  40. 525\(hyline, 60\ fields/s television standards and transmission at 1544\ 
  41. kbit/s. The two versions are capable of interworking via a re\(hymultiplexing 
  42. unit which can convert the Recommendation\ G.704, \(sc\ 2.1 compatible 
  43. frame structure on one side to the Recommendation\ G.704 , \(sc\ 2.3 compatible 
  44. frame structure (with 6\ time 
  45. slots empty) on the other side.
  46. .PP
  47. The two versions of the codec are identical in most respects, the
  48. important differences (apart from the obvious ones arising from different 
  49. input and output signals) being confined to the digital pre\(hy and post\(hyfilters 
  50. and the signals for the control of the buffers. Moreover, the detailed 
  51. algorithms of 
  52. the pre\(hy and post\(hyfilters do not need to be specified to permit interworking. 
  53. Only an outline of their mode of operation together with the few necessary 
  54. specifications are therefore provided.
  55. .RT
  56. .sp 2P
  57. .LP
  58. 2.2\fR 
  59.     \fIBrief specification\fR 
  60. .sp 1P
  61. .RT
  62. .sp 1P
  63. .LP
  64. 2.2.1 
  65.     \fIVideo input/output\fR 
  66. .sp 9p
  67. .RT
  68. .PP
  69. The video input and output are standard 525\(hyline, 60\ fields/s
  70. colour or monochrome television signals. The colour signals are in component
  71. form. Colour and monochrome operation are fully compatible.
  72. .RT
  73. .sp 1P
  74. .LP
  75. 2.2.2
  76.     \fIDigital output/input\fR 
  77. .sp 9p
  78. .RT
  79. .PP
  80. The digital output and input are at 1544\ kbit/s, compatible with
  81. the frame structure of Recommendation\ G.704.
  82. .RT
  83. .sp 1P
  84. .LP
  85. 2.2.3 
  86.     \fISampling frequency\fR 
  87. .sp 9p
  88. .RT
  89. .PP
  90. The video sampling frequency and 1544\ kbit/s network clock are
  91. asynchronous.
  92. .RT
  93. .sp 1P
  94. .LP
  95. 2.2.4
  96.     \fICoding techniques\fR 
  97. .sp 9p
  98. .RT
  99. .PP
  100. Conditional replenishment coding supplemented by adaptive digital filtering, 
  101. differential PCM and variable\(hylength coding are used to achieve low 
  102. bit\(hyrate transmission. 
  103. .RT
  104. .sp 1P
  105. .LP
  106. 2.2.5
  107.     \fIAudio channel\fR 
  108. .sp 9p
  109. .RT
  110. .PP
  111. An audio channel using 64 kbit/s is included. At present, coding is A\(hylaw 
  112. according to Recommendation\ G.711, but provision is made for future use 
  113. of more efficient coding. 
  114. .RT
  115. .sp 1P
  116. .LP
  117. 2.2.6
  118.     \fIMode of operation\fR 
  119. .sp 9p
  120. .RT
  121. .PP
  122. The normal mode of operation is full duplex.
  123. .RT
  124. .sp 1P
  125. .LP
  126. 2.2.7
  127.     \fICodec\(hyto\(hynetwork signalling\fR 
  128. .sp 9p
  129. .RT
  130. .PP
  131. An optional channel for codec\(hyto\(hynetwork signalling is
  132. included.
  133. .RT
  134. .sp 1P
  135. .LP
  136. 2.2.8
  137.     \fIData channels\fR 
  138. .sp 9p
  139. .RT
  140. .PP
  141. Optional 2 \(mu 64 kbit/s and 1 \(mu 32 kbit/s data channels are
  142. available. These are used for video if not required for data.
  143. .bp
  144. .RT
  145. .sp 1P
  146. .LP
  147. 2.2.9
  148.     \fIForward error correction\fR 
  149. .sp 9p
  150. .RT
  151. .PP
  152. Optional forward error correction is available. This is required
  153. only if the long\(hyterm error rate of the channel is worse than\ 1 in\ 
  154. 10\u6\d. 
  155. .RT
  156. .sp 1P
  157. .LP
  158. 2.2.10
  159.     \fIAdditional facilities\fR 
  160. .sp 9p
  161. .RT
  162. .PP
  163. Provision is made in the digital frame structure for the future
  164. introduction of encryption, a graphic mode and multipoint facilities.
  165. .RT
  166. .PP
  167. 2.2.11
  168. When the coder buffer is empty and the decoder buffer full, the
  169. coder delay is 31\ \(+-\ 5\ ms and the decoder delay is 176\ \(+-\ 31\ ms
  170. .FS
  171. These are
  172. typical figures. The delays depend upon the detailed implementation
  173. used.
  174. .FE
  175. .
  176. .sp 9p
  177. .RT
  178. .sp 1P
  179. .LP
  180. 2.3
  181.     \fIVideo interface\fR 
  182. .sp 9p
  183. .RT
  184. .PP
  185. The normal video input is a 525\(hyline, 60\ fields/s signal in
  186. accordance with CCIR Report\ 624. When colour is being transmitted, the input
  187. (and output) video signals are in component form. The luminance and
  188. colour\(hydifference components, E`\dY\u, (E`\dR\u\ \(em\ E`\dY\u) and 
  189. (E`\dB\u\ \(em\ E`\dY\u) are as defined in CCIR Report\ 624. The video 
  190. interface is as recommended 
  191. in CCIR Recommendation\ 567.
  192. .RT
  193. .sp 2P
  194. .LP
  195. 2.4
  196.     \fISource coder\fR 
  197. .sp 1P
  198. .RT
  199. .sp 1P
  200. .LP
  201. 2.4.1
  202.     \fILuminance component or monochrome\fR 
  203. .sp 9p
  204. .RT
  205. .sp 1P
  206. .LP
  207. 2.4.1.1
  208.     \fIAnalogue\(hyto\(hydigital conversion\fR 
  209. .sp 9p
  210. .RT
  211. .PP
  212. The signal is sampled to produce 256 picture samples per active
  213. line (320\ samples per complete line). The sampling pattern is orthogonal and
  214. line, field and picture repetitive. For the 525\(hyline input, the sampling
  215. frequency is 5.0\ MHz, locked to the video waveform.
  216. .PP
  217. Uniformly quantized PCM with 8 bits/sample is used.
  218. .PP
  219. Black level corresponds to level 16 (00010000).
  220. .PP
  221. White level corresponds to level 239 (11101111).
  222. .PP
  223. PCM code words outside this range are forbidden (the codes being used for 
  224. other purposes). For the purposes of prediction and interpolation, the 
  225. final picture element in each active line (i.e.\ picture element\ 255) 
  226. is set to level\ 128 in both encoder and decoder. 
  227. .PP
  228. In all arithmetic operations, 8\(hybit arithmetic is used and the bits
  229. below the binary point are truncated at each stage of division.
  230. .RT
  231. .sp 2P
  232. .LP
  233. 2.4.1.2
  234.     \fIPre\(hy and post\(hyfiltering\fR 
  235. .sp 1P
  236. .RT
  237. .sp 1P
  238. .LP
  239. 2.4.1.2.1
  240.     \fISpatial filtering\fR 
  241. .sp 9p
  242. .RT
  243. .PP
  244. A digital filter reduces the 242\(12\ active lines\(hyper\(hyfield of the
  245. 525\(hyline signal to 143\ lines\(hyper\(hyfield, the same number as in 
  246. the 625\(hyline 
  247. version of the codec. In the decoder, the digital post\(hyfilter uses
  248. interpolation to restore the signal to 525\(hylines per picture.
  249. .RT
  250. .sp 1P
  251. .LP
  252. 2.4.1.2.2
  253.     \fITemporal filtering\fR 
  254. .sp 9p
  255. .RT
  256. .PP
  257. A 
  258. recursive temporal pre\(hyfilter
  259. with non\(hylinear transfer
  260. characteristics is used in the coder to reduce noise in the signal and
  261. increase coding efficiency. The frame store used in this filter can also be
  262. used as the storage element of a frame interpolator with variable coefficients 
  263. which is used to reduce the transmitted frame rate to a value less than 
  264. that of the input video signal. In 525\(hyline to 525\(hyline transmission, 
  265. the transmitted frame frequency is locked to the video clock and is approximately 
  266. 29.67\ Hz 
  267. (29.97\ Hz times 3057/3088) instead of the nominal video rate of 29.97\ Hz. In
  268. 525\(hyline to 625\(hyline transmission, the transmitted frame frequency is
  269. nominally 25\ Hz and is locked to the channel clock.
  270. .bp
  271. .PP
  272. Because the (television) frames are leaving the coder more slowly than 
  273. they are entering, the coding process is suspended for one frame every 
  274. \fIN\fR th 
  275. input frame. \fIN\fR is approximately 100\ for 525\(hyline to 525\(hyline 
  276. operation and 
  277. approximately 6\ for 525\(hyline to 625\(hyline operation.
  278. .PP
  279. In the decoder, the digital post\(hyfilter incorporates a frame store in 
  280. some versions of the 625\(hyline codec where it is used in the line interpolation 
  281. process. In the 525\(hyline version, in addition to its use for line 
  282. interpolation, it is used as a temporal interpolator with variable
  283. coefficients to provide an extra output frame during those periods when the
  284. decoding is temporarily suspended.
  285. .RT
  286. .sp 2P
  287. .LP
  288. 2.5
  289.     \fIVideo multiplex coding\fR 
  290. .sp 1P
  291. .RT
  292. .sp 1P
  293. .LP
  294. 2.5.1
  295.     \fIBuffer store\fR 
  296. .sp 9p
  297. .RT
  298. .PP
  299. The size of the buffer store is defined at the transmitting end
  300. only and is 160\ kbits. Of this, 96\ kbits is used for smoothing the video 
  301. data in the face\(hyto\(hyface mode and the remainder is used to accomodate 
  302. the action of the frame interpolator (see \(sc\ 2.5.1.1 below) and the 
  303. requirements of the 
  304. graphics mode.
  305. .PP
  306. At the receiving end, the buffer must be at least this length but in some 
  307. implementations of the decoder, it may be longer. 
  308. .RT
  309. .sp 1P
  310. .LP
  311. 2.5.1.1
  312.     \fIBuffer control\fR 
  313. .sp 9p
  314. .RT
  315. .PP
  316. The amount to which the transmitting buffer is filled is used to
  317. control various coding algorithms (subsampling,\ etc.) and is signalled 
  318. to the decoder to enable it correctly to interpret the received signals. 
  319. In the 
  320. 525\(hyline codec, the transmission rate is less than the video input rate and
  321. hence the buffer tends to fill more rapidly than would be determined by the
  322. movement in the picture, only to empty again when the interpolator suspends 
  323. the coding process. 
  324. .PP
  325. To avoid incorrect changes in coding algorithms, the 
  326. buffer\(hystate  signal
  327. is modified to take account of the progressively changing
  328. coefficients of the interpolator in the pre\(hyfilter. The buffer then 
  329. operates as though the data is coming from a video source whose frame rate 
  330. is uniform and the same as the transmitted frame rate. 
  331. .RT
  332. .sp 1P
  333. .LP
  334. 2.6
  335.     \fITransmission coding\fR 
  336. .sp 9p
  337. .RT
  338. .PP
  339. The transmission coder assembles the video, audio, signalling and optional 
  340. data channels into a 1544\ kbit/s frame structure which is compatible with 
  341. Recommendation\ G.704. 
  342. .RT
  343. .sp 1P
  344. .LP
  345. 2.6.1
  346.     \fISerial data\fR 
  347. .sp 9p
  348. .RT
  349. .PP
  350. See \(sc 1.6.1.
  351. .RT
  352. .sp 1P
  353. .LP
  354. 2.6.2
  355.     \fIAudio\fR 
  356. .sp 9p
  357. .RT
  358. .PP
  359. See \(sc 1.6.2.
  360. .RT
  361. .sp 1P
  362. .LP
  363. 2.6.3
  364.     \fITransmission framing\fR 
  365. .sp 9p
  366. .RT
  367. .PP
  368. The frame structure, compatible with Recommendation\ G.704 and also compatible 
  369. with that of the 625\(hyline version in \(sc\ 1, is given in \(sc\ 2 of 
  370. Recommendation\ H.130.
  371. .RT
  372. .sp 1P
  373. .LP
  374. 2.6.3.1
  375.     \fIGeneral\fR 
  376. .sp 9p
  377. .RT
  378. .PP
  379. See \(sc 1.6.3.1.
  380. .RT
  381. .sp 1P
  382. .LP
  383. 2.6.3.2
  384.     \fIUse of certain bits in each octet in the odd frames of time\fR 
  385. \fIslot 2\fR 
  386. .sp 9p
  387. .RT
  388. .PP
  389. The use of certain of the bits in time slot 2 (odd) differs
  390. slightly from that given for the codec in \(sc\ 1. The differences are as
  391. follows:
  392. .RT
  393. .LP
  394.     \fIBit 1\ \(em\ For clock justification\fR 
  395. .LP
  396.     This bit is disregarded in 525\(hyline decoders.
  397. .bp
  398. .LP
  399.     To permit interworking with the 626\(hyline codecs of \(sc 1, the
  400. 525\(hyline coders must transmit a fixed bit\(hypattern which is used to
  401. control the frequency of the video clock in 625\(hyline decoders. The
  402. exact form of the repetitive pattern need not be specified but it
  403. must contain seven \*Qones\*U and four \*Qzeros\*U in 11\ bits, e.g.:
  404. .sp 1P
  405. .ce 1000
  406. 1\ 0\ 1\ 1\ 0\ 1\ 0\ 1\ 1\ 0\ 1
  407. .ce 0
  408. .sp 1P
  409. .LP
  410.     \fIBit 2\ \(em\ To signal buffer state\fR 
  411. .LP
  412.     The degree to which the encoder buffer is filled, after correction
  413. for the interpolator (see \(sc\ 2.5.1.1), is measured in increments of 1\ K
  414. (1\ K\ =\ 1024\ bits), and signalled using an 8\(hybit binary code. When
  415. working to a 525\(hyline decoder, the buffer state is sampled every
  416. 3057\ channel\(hyclock periods. When working to a 625\(hyline decoder, the
  417. buffer state is sampled 10\ times during every 525\(hyline field period.
  418. When the buffer input is suspended for a frame period, the buffer
  419. sampling is stopped. The sampled values of the buffer state are stored
  420. prior to transmission. The store may hold between zero and 23\ values
  421. which have been modified to take account of the interpolator
  422. coefficients at the times of sampling. The modified sample values are
  423. read out [as bit\ 2 of TS2 (odd)] at a uniform rate; the most
  424. significant bit (MSB) in frame\ 1 of the multiframe, the second MSB
  425. in frame\ 2,\ etc.
  426. .LP
  427.     \fIBit 3.7\ \(em\ Fast update request\fR 
  428. .LP
  429.     On receipt of this bit set to 1, the transmitter buffer is forced
  430. to decrease its full and stabilise to a modified state of less than
  431. 6\ K by preventing coded picture elements from entering the buffer.
  432. Bit\ A is set to\ 1 in the next FST. The two following fields are
  433. treated as complete moving areas and the encoder uses an arrangement
  434. for control of the sub\(hysampling modes to make the buffer overflow
  435. condition unlikely.
  436. .sp 2P
  437. .LP
  438. \fB3\fR \fBA codec for 525\(hylines, 60 fields/s and 1544 kbit/s transmission 
  439. for intra\(hyregional use\fR 
  440. .sp 1P
  441. .RT
  442. .sp 1P
  443. .LP
  444. 3.1
  445.     \fIIntroduction\fR 
  446. .sp 9p
  447. .RT
  448. .PP
  449. A 1.5 Mbit/s interframe codec described under \(sc\ 3, is capable of
  450. transmitting and receiving a single NTSC video signal and audio signal 
  451. using an adaptive predictive coding technique with 
  452. motion\(hycompensated
  453. prediction
  454. , 
  455. background prediction
  456. and 
  457. intraframe
  458. prediction
  459. .
  460. .PP
  461. The aim of this codec is to effectively transmit video telephone and video 
  462. conferencing signals which have relatively small movements. The video 
  463. interface of the codec is a 525\(hyline, 60\ fields/s standard analogue 
  464. television signal corresponding to the \*QClass\ \fIa\fR \*U standard of 
  465. Recommendation\ H.100. 
  466. .RT
  467. .sp 1P
  468. .LP
  469. 3.2
  470.     \fIOutline of codec\fR 
  471. .sp 9p
  472. .RT
  473. .PP
  474. The essential parts of the codec block diagram are shown in
  475. Figure\ 7/H.120. The coder consists of three basic functional blocks, that 
  476. is, pre\(hyprocessing, video source coding and transmission coding. 
  477. .PP
  478. In the pre\(hyprocessor, the input analogue NTSC video signal is
  479. digitized and colour decoded into one luminance component and two chrominance 
  480. components. These three components are time division multiplexed into a 
  481. digital video form, whose noise and unnecessary signal components are removed 
  482. by the 
  483. pre\(hyfilter.
  484. .PP
  485. In the video source coder, the digital video signal is fed to the
  486. predictive coder where interframe and intraframe predictive coding
  487. techniques are fully utilized for minimizing prediction errors  to be
  488. transmitted. The prediction error signal is next entropy\(hycoded using its
  489. statistical properties to reduce redundancies. Since the coded error
  490. information is generated in irregularly spaced bursts, a buffer is used. 
  491. If the buffer becomes full, the number of prediction error quantizing levels 
  492. and/or 
  493. picture elements to be coded is reduced to prevent any overflow.
  494. .PP
  495. In the transmission coder, coded video and audio signals are first
  496. encrypted on an optional basis. The coded video signal is then forward error
  497. correction coded and scrambled. The three signals, coded video, coded audio 
  498. and optional data signals are multiplexed into a 1544\ kbit/s digital format 
  499. with a frame structure as defined in Recommendation\ H.130. 
  500. .PP
  501. The decoder carries out a reverse operation.
  502. .bp
  503. .RT
  504. .LP
  505. .rs
  506. .sp 30P
  507. .ad r
  508. \fBFigure 7/H.120, p.\fR 
  509. .sp 1P
  510. .RT
  511. .ad b
  512. .RT
  513. .sp 2P
  514. .LP
  515. 3.3
  516.     \fIBrief specification\fR 
  517. .sp 1P
  518. .RT
  519. .sp 1P
  520. .LP
  521. 3.3.1
  522.     \fIVideo input/output\fR 
  523. .sp 9p
  524. .RT
  525. .PP
  526. NTSC signals are used for the video input/output signal, with
  527. monochrome signals being additionally applicable.
  528. .RT
  529. .sp 1P
  530. .LP
  531. 3.3.2
  532.     \fIDigital output/input\fR 
  533. .sp 9p
  534. .RT
  535. .PP
  536. The interface conditions for the digital output/input signal
  537. satisfy Recommendation\ G.703 specifications. The signal transmission rate is
  538. 1544\ kbit/s.
  539. .RT
  540. .sp 1P
  541. .LP
  542. 3.3.3
  543.     \fISampling frequency\fR 
  544. .sp 9p
  545. .RT
  546. .PP
  547. The video sampling frequency is four times the colour sub\(hycarrier frequency 
  548. (\fIf\fR\d\fIS\fR\\d\fIC\fR\u) and asynchronous with the 1544\ kHz network 
  549. clock.
  550. .RT
  551. .sp 1P
  552. .LP
  553. 3.3.4
  554.     \fITime division multiplexed  (TDM) digital video format\fR 
  555. .sp 9p
  556. .RT
  557. .PP
  558. An NTSC signal is separated into a luminance component (Y) and two chrominance 
  559. components (C\d1\uand\ C\d2\u). A time division multiplexed signal 
  560. composed of\ Y and time\(hycompressed\ C\d1\uand\ C\d2\uis employed in 
  561. the source 
  562. coding as the standard digital video format.
  563. .bp
  564. .RT
  565. .sp 1P
  566. .LP
  567. 3.3.5
  568.     \fICoding algorithm\fR 
  569. .sp 9p
  570. .RT
  571. .PP
  572. Adaptive predictive coding
  573. supplemented by 
  574. variable
  575. word\(hylength coding
  576. is used to achieve low bit rate transmission. The
  577. following three predictions are carried out adaptively on a 
  578. pel
  579. \(hyby\(hypel  basis:
  580. .RT
  581. .LP
  582.     a)
  583.     motion\(hycompensated interframe prediction for a still or
  584. slowly moving area,
  585. .LP
  586.     b)
  587.     background prediction for an uncovered background area,
  588. and
  589. .LP
  590.     c)
  591.     intraframe prediction for a rapidly moving area.
  592. .PP
  593. Prediction errors for video signals and motion vectors are both
  594. entropy\(hycoded using the following two techniques:
  595. .LP
  596.     i)
  597.     variable word\(hylength coding for non\(hyzero errors, and
  598. .LP
  599.     ii)
  600.     run\(hylength coding for zero errors.
  601. .sp 1P
  602. .LP
  603. 3.3.6
  604.     \fIAudio channel\fR 
  605. .sp 9p
  606. .RT
  607. .PP
  608. An audio channel using 64 kbit/s is included. The audio coding
  609. algorithm complies with Recommendation\ G.722.
  610. .RT
  611. .sp 1P
  612. .LP
  613. 3.3.7
  614.     \fIData channel\fR 
  615. .sp 9p
  616. .RT
  617. .PP
  618. An optional 64 kbit/s data channel is available, which is used for video 
  619. if not required for data. 
  620. .RT
  621. .sp 1P
  622. .LP
  623. 3.3.8
  624.     \fIMode of operation\fR 
  625. .sp 9p
  626. .RT
  627. .PP
  628. The normal mode of operation is full duplex, with other modes,
  629. e.g.\ the one\(hyway broadcasting operation mode, also taken into account.
  630. .RT
  631. .sp 1P
  632. .LP
  633. 3.3.9
  634.     \fITransmission error protection\fR 
  635. .sp 9p
  636. .RT
  637. .PP
  638. A BCH error correcting code is used along with a demand refreshing method 
  639. to prevent uncorrected errors from degrading the picture quality. 
  640. .RT
  641. .sp 1P
  642. .LP
  643. 3.3.10
  644.     \fIAdditional facilities\fR 
  645. .sp 9p
  646. .RT
  647. .PP
  648. Provision is made in the digital frame structure for the future
  649. introduction of such facilities as encryption, graphics transmission and
  650. multipoint communication.
  651. .RT
  652. .sp 1P
  653. .LP
  654. 3.3.11
  655.     \fIProcessing delay\fR 
  656. .sp 9p
  657. .RT
  658. .PP
  659. The coder plus decoder delay is about 165 ms without that of a
  660. pre\(hyfilter and a post\(hyfilter.
  661. .RT
  662. .sp 1P
  663. .LP
  664. 3.4
  665.     \fIVideo interface\fR 
  666. .sp 9p
  667. .RT
  668. .PP
  669. The video input/output signal of the codec is an analogue NTSC
  670. signal (System\ M) in accordance with CCIR Report\ 624.
  671. .RT
  672. .sp 2P
  673. .LP
  674. 3.5
  675.     \fIPre\(hy and post\(hyprocessing\fR 
  676. .sp 1P
  677. .RT
  678. .sp 1P
  679. .LP
  680. 3.5.1
  681.     \fIAnalogue\(hyto\(hydigital and digital\(hyto\(hyanalogue conversion\fR 
  682. .sp 9p
  683. .RT
  684. .PP
  685. An NTSC signal band\(hylimited to 4.5 MHz is sampled at a rate of
  686. 14.3\ MHz, four times the colour sub\(hycarrier frequency (\fIf\fR\d\fIS\fR\\d\fIC\fR\u), 
  687. and converted to an 8\(hybit linear PCM signal. The sampling clock is locked 
  688. to the 
  689. horizontal synchronization of the NTSC signal. Since the sampling frequency 
  690. is asynchronous with the network clock, the justification information is 
  691. coded and transmitted from the coder to the decoder. 
  692. .PP
  693. The digital video data is expressed in two's complement form. The
  694. input level to the A/D converter is defined as follows:
  695. .RT
  696. .LP
  697.     \(em
  698.     sinc tip level (\(em40 IRE) corresponds to \(em124 (10000100);
  699. .LP
  700.     \(em
  701.     white level (100 IRE) corresponds to 72 (01001000).
  702. .LP
  703.     (IRE: Institute of Radio Engineers)
  704. .bp
  705. .PP
  706. As a national option, a pad can be inserted before the A/D
  707. converter if a level fluctuation should be taken into account at analogue
  708. transmission lines connecting terminal equipment and codec.
  709. .PP
  710. At the decoder, the NTSC signal is reproduced by converting the 8\(hybit 
  711. PCM signal to an analogue signal. 
  712. .RT
  713. .sp 1P
  714. .LP
  715. 3.5.2
  716.     \fIColour decoding and encoding\fR 
  717. .sp 9p
  718. .RT
  719. .PP
  720. The digitized NTSC signal is separated into the luminance component (Y) 
  721. and the carrier band chrominance component (C) by digital filtering. The 
  722. two baseband chrominance signals (C\d1\uand\ C\d2\u) are obtained by digitally
  723. demodulating the separated carrier band chrominance component. The effective
  724. sampling frequency after colour decoding is converted to 7.2\ MHz
  725. (2\ \fIf\fR\d\fIS\fR\\d\fIC\fR\u) and 1.2\ MHz (1/3\ \fIf\fR\d\fIS\fR\\d\fIC\fR\u) 
  726. for the luminance 
  727. signal and chrominance signals respectively.
  728. .PP
  729. The replica of the NTSC signal is obtained by digitally modulating the 
  730. C\d1\uand\ C\d2\usignals and adding to the Y\ signal at the decoder. 
  731. .PP
  732. Filter characteristics for colour decoding and encoding are left to
  733. each hardware implementation since they do not affect interworking between
  734. different design codecs. Examples of recommended characteristics are described 
  735. in Annex\ E. 
  736. .RT
  737. .sp 1P
  738. .LP
  739. 3.5.3
  740.     \fITDM signal\fR 
  741. .sp 9p
  742. .RT
  743. .PP
  744. A time division multiplexing (TDM) signal is constructed from the separated 
  745. component signals. 
  746. .PP
  747. First, the C\d1\uand C\d2\usignals are time\(hycompressed to 1/6. Next, 
  748. each of the time compressed C\d1\uand\ C\d2\usignals, with their horizontal 
  749. blanking parts removed, is inserted into the Y\ signal horizontal blanking
  750. interval on alternate lines. C\d1\uis inserted on the first line of the 
  751. first field and on every other line following throughout the frame, while\ 
  752. C\d2\uis 
  753. inserted on the second line of the first field and on every other line
  754. following throughtout the frame.
  755. .PP
  756. Active samples for the Y signal are 384 samples/line and
  757. 64\ samples/line for the C\d1\uand C\d2\usignals. The TDM signal is constructed 
  758. with these active samples and 7\ colour burst samples (B), which are inserted 
  759. into the top of the TDM signal.
  760. .PP
  761. As shown in Figure 8/H.120, the C\d1\uand C\d2\usignal sampling points 
  762. coincide with that of the Y\ signal on every sixth sample. The C\d1\uand 
  763. C\d2\usignals of only the odd lines are transmitted to the decoder. 
  764. .PP
  765. At the decoder, each component signal is again demultiplexed from the TDM 
  766. signal, and time\(hyexpansion processing of 6\ times is carried out for 
  767. the 
  768. C\d1\uand C\d2\usignals.
  769. .PP
  770. \fINote\fR \ \(em\ When a pad is inserted before the A/D converter as described 
  771. in \(sc\ 3.5.1, pre\(hyemphasis (de\(hyemphasis) with a compensating gain 
  772. for the\ C\d1\u, \d2\uand colour burst signals is recommended at the source 
  773. coder input 
  774. (decoder output) to obtain better picture reproduction in coloured parts.
  775. .RT
  776. .sp 1P
  777. .LP
  778. 3.5.4
  779.     \fIPre\(hy and post\(hyfiltering\fR 
  780. .sp 9p
  781. .RT
  782. .PP
  783. In addition to conventional anti\(hyaliasing filtering prior to
  784. analogue\(hyto\(hydigital conversion, the following two filtering processes 
  785. should be used as pre\(hyfiltering for source coding: 
  786. .RT
  787. .LP
  788.     a)
  789.     temporal filtering to reduce random noise included in the
  790. input video signal;
  791. .LP
  792.     b)
  793.     spatial filtering to reduce aliasing distortion in
  794. subsampling.
  795. .PP
  796. At the decoder, the following three filtering processes should be used 
  797. as post\(hyfiltering in addition to conventional low pass filtering after 
  798. digital\(hyto\(hyanalogue conversion:
  799. .LP
  800.     i)
  801.     spatial filtering to interpolate the omitted picture
  802. elements in subsampling;
  803. .LP
  804.     ii)
  805.     spatio\(hytemporal filtering to interpolate the omitted fields
  806. in field repetition;
  807. .LP
  808.     iii)
  809.     temporal filtering to reduce noise generated in the course
  810. of source coding.
  811. .PP
  812. Although these filtering processes are important for improving
  813. reproduced picture quality, their characteristics are independent of
  814. interworking between different design codecs. Hence, pre\(hy and post\(hyfiltering 
  815. is left to each hardware implementation. 
  816. .bp
  817. .LP
  818. .rs
  819. .sp 40P
  820. .ad r
  821. \fBFigure 8/H.120, p.\fR 
  822. .sp 1P
  823. .RT
  824. .ad b
  825. .RT
  826. .sp 2P
  827. .LP
  828. 3.6
  829.     \fISource coding\fR 
  830. .sp 1P
  831. .RT
  832. .sp 1P
  833. .LP
  834. 3.6.1
  835.     \fIConfiguration of source coder and decoder\fR 
  836. .sp 9p
  837. .RT
  838. .PP
  839. The video source coder and decoder configuration of this codec is outlined 
  840. in Figure\ 9/H.120. 
  841. .PP
  842. The predictive encoder converts the input video signal \fIx\fR into the
  843. prediction error signal\ \fIe\fR , using the motion vector\ \fIv\fR . This 
  844. conversion is 
  845. controlled by the coding mode\ \fIm\fR .
  846. .PP
  847. The variable word\(hylength (VWL) coder codes\ \fIe\fR and \fIv\fR into the
  848. compressed data\ \fIC\fR using the variable length coding method. The transmission 
  849. buffer memory (BM) smoothes out the irregularly spaced data\ \fIC\fR . 
  850. The coding mode\ \fIm\fR is also coded. 
  851. .bp
  852. .PP
  853. The 
  854. frame memory parity information
  855. \fIp\fR is used to check the identity of coder and decoder frame memory 
  856. contents. If any parity error is 
  857. detected, frame memories of both coder and decoder are reset by the demand
  858. refresh information (DR) and the demand refresh confirmation information
  859. (DDR).
  860. .PP
  861. At the decoder, the variable word\(hylength (VWL) decoder decodes \fIe\fR ,
  862. \fIv\fR , \fIm\fR and\ \fIp\fR , and the predictive decoder reproduces 
  863. the video 
  864. signal\ \fIx\fR `.
  865. .RT
  866. .LP
  867. .rs
  868. .sp 37P
  869. .ad r
  870. \fBFigure 9/H.120, p.\fR 
  871. .sp 1P
  872. .RT
  873. .ad b
  874. .RT
  875. .sp 2P
  876. .LP
  877. 3.6.2
  878.     \fIPredictive coding\fR 
  879. .sp 1P
  880. .RT
  881. .sp 1P
  882. .LP
  883. 3.6.2.1
  884.     \fICoding modes\fR 
  885. .sp 9p
  886. .RT
  887. .PP
  888. Five coding modes as summarized in Table 3/H.120 are provided. All of the 
  889. samples are coded and transmitted in normal mode, while half of the 
  890. samples are omitted in subsampling mode. In field repetition mode, one 
  891. or more consecutive fields are omitted (called multi\(hyfield repetition, 
  892. see Note\ 1). If field repetition mode and subsampling mode are used in 
  893. combination, only a 
  894. quarter or less of the original picture elements are coded and transmitted.
  895. .bp
  896. .PP
  897. Subsampling is carried out in a quincunx way, namely by transmitting only 
  898. odd\(hynumbered pels on odd\(hynumbered lines and even\(hynumbered pels 
  899. on 
  900. even\(hynumbered lines in each block\(hyline (see Note\ 2).
  901. .PP
  902. In field repetition mode, either the odd or even fields are omitted. For 
  903. the omitted fields, both the prediction error\ \fIe\fR and the motion vector\ 
  904. \fIv\fR are set to\ 0. 
  905. .PP
  906. \fINote\ 1\fR \ \(em\ If odd fields and even fields are mixed after field
  907. omission, a severe picture degradation takes place. Hence, 1\ out of 2, 3 out
  908. of\ 4 or\ 5 out of\ 6 field omission is recommended.
  909. .PP
  910. \fINote\ 2\fR \ \(em\ Each block\(hyline consists of 8 lines as defined in
  911. \(sc\ 3.6.2.5.
  912. .RT
  913. .LP
  914. .sp 1
  915. .ce
  916. \fBH.T. [T7.120]\fR 
  917. .ce
  918. TABLE\ 3/H.120
  919. .ce
  920. \fBCoding modes\fR 
  921. .ps 9
  922. .vs 11
  923. .nr VS 11
  924. .nr PS 9
  925. .TS
  926. center box;
  927. cw(66p) | cw(36p) | cw(78p) .
  928. Coding modes    Abbreviation    Operation
  929. _
  930. .T&
  931. cw(12p) | lw(54p) | cw(36p) | lw(78p) .
  932. 1    Normal    NRM    Full sampling
  933. _
  934. .T&
  935. cw(12p) | lw(54p) | cw(36p) | lw(78p) .
  936. 2    Field repetition    FRP    One or more fields omission
  937. _
  938. .T&
  939. cw(12p) | lw(54p) | cw(36p) | lw(78p) .
  940. 3    Subsampling    SBS    2: 1 per omission
  941. _
  942. .T&
  943. cw(12p) | lw(54p) | cw(36p) | lw(78p) .
  944. 4    Stop    STP    Suspension of coding
  945. _
  946. .T&
  947. cw(12p) | lw(54p) | cw(36p) | lw(78p) .
  948. 5    Refresh    RFS    Renewal of frame memory
  949. _
  950. .TE
  951. .nr PS 9
  952. .RT
  953. .ad r
  954. \fBTableau 3/H.120 [T7.120], p.\fR 
  955. .sp 1P
  956. .RT
  957. .ad b
  958. .RT
  959. .LP
  960. .sp 5
  961. .sp 1P
  962. .LP
  963. 3.6.2.2
  964.     \fIAdaptive prediction\fR 
  965. .sp 9p
  966. .RT
  967. .PP
  968. Prediction functions are adaptively selected on a pel\(hyby\(hypel basis 
  969. as shown in Figure\ 10/H.120. The selection is carried out so as to minimize 
  970. probable prediction errors. This is accomplished using the two prediction
  971. status signals, which are determined by prediction reference signals, for 
  972. the preceding pels located on the previous and the present lines. 
  973. .PP
  974. When subsampling and/or field repetition are operated, omitted pels
  975. are interpolated in the prediction loop.
  976. .PP
  977. The notations defined for the i\(hynumbered pel are as follows:
  978. .RT
  979. .LP
  980.     \fIX\fR\d\fIi\fR\u | 
  981.     local decoder output,
  982. .LP
  983.     \fIY\fR\d\fIi\fR\u | 
  984.     interpolator output,
  985. .LP
  986.     \fIM\fR\d\fIi\fR\u | 
  987.     motion compensated 
  988. interframe prediction
  989. value,
  990. .LP
  991.     \fIB\fR\d\fIi\fR\u | 
  992.     background prediction
  993. value,
  994. .LP
  995.     \fII\fR\d\fIi\fR\u | 
  996.     intraframe prediction
  997. value,
  998. .LP
  999.     * | 
  1000.     logical product, and
  1001. .LP
  1002.     + | 
  1003.     logical sum.
  1004. .bp
  1005. .LP
  1006. .rs
  1007. .sp 32P
  1008. .ad r
  1009. \fBFigure 10/H.120, p.\fR 
  1010. .sp 1P
  1011. .RT
  1012. .ad b
  1013. .RT
  1014. .sp 1P
  1015. .LP
  1016. 3.6.2.2.1
  1017.     \fIMotion\(hycompensated interframe prediction/background\fR 
  1018. \fIprediction\fR 
  1019. .sp 9p
  1020. .RT
  1021. .PP
  1022. Prediction status signal \fIS\fR\d1\u\fI\fI\d\fIi\fR\u | for pel \fIi\fR 
  1023.  | is determined as 
  1024. \v'6p'
  1025. .RT
  1026. .ad r
  1027. .ad b
  1028. .RT
  1029. .LP
  1030. where prediction reference signal \fIR\fR\d1\u(\fIi\fR ) is
  1031. \v'6p'
  1032. .ad r
  1033. .ad b
  1034. .RT
  1035. .PP
  1036. Based on \fIS\fR\d1\u\fI\fI\d\fIi\fR\u, prediction signal \fIX\fR\d1\u\fI\fI\d\fIi\fR\u | 
  1037. is given as 
  1038. \v'6p'
  1039. .ad r
  1040. .ad b
  1041. .RT
  1042. .PP
  1043. If pel \fIi\fR  | is either omitted due to subsampling and/or field
  1044. repetition or forced intraframe coded or in burst\ \fIB\fR , its
  1045. corresponding\ \fIR\fR\d\fIi\fR\u\ (\fIi\fR ) is set to\ 0 regardless of
  1046. equation\ (3\(hy2).
  1047. .bp
  1048. .sp 1P
  1049. .LP
  1050. 3.6.2.2.2
  1051.     \fIInterframe prediction/intraframe prediction\fR 
  1052. .sp 9p
  1053. .RT
  1054. .PP
  1055. Prediction status signal \fIS\fR\d2\u\fI\fI\d\fIi\fR\u | for pel \fIi\fR 
  1056.  | is determined as 
  1057. \v'6p'
  1058. .RT
  1059. .ad r
  1060. .ad b
  1061. .RT
  1062. .LP
  1063. where prediction reference signal \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR ) is
  1064. \v'6p'
  1065. .ad r
  1066. .ad b
  1067. .RT
  1068. .PP
  1069. Based on \fIS\fR\d2\u\fI\fI\d\fIi\fR\u, prediction signal \fIX\fR\d2\u\fI\fI\d\fIi\fR\u | 
  1070. is given as 
  1071. \v'6p'
  1072. .ad r
  1073. .ad b
  1074. .RT
  1075. .PP
  1076. If pel (\fIi\fR \ \(em\ 1) is omitted due to subsampling, \fIR\fR\d2\u(\fIi\fR 
  1077. \ \(em\ 2) is used instead of \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR \ \(em\ 1). On the 
  1078. other hand, if pel\ (\fIi\fR \ \(em\ 455) is omitted, \fIR\fR\d2\u(\fIi\fR 
  1079. \ \(em\ 454)\ 
  1080. *
  1081. \ \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR \ \(em\ 456) is used instead of \fIR\fR\d2\u\ 
  1082. (\fIi\fR \ \(em\ 455). If pel \fIi\fR is forced intraframe\(hycoded, its 
  1083. corresponding \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR ) is set to\ 1 regardless of equation\ 
  1084. (3\(hy5). 
  1085. .PP
  1086. \fI\fR If pel \fIi\fR  | is omitted due to field repetition, its corresponding
  1087. \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR ) is set to\ 0 regardless of equation\ (3\(hy5). 
  1088. When pel\ \fIi\fR is not 
  1089. forced\(hyintraframe coded, \fIR\fR\d2\u\ (\fIi\fR ) in burst \fIB\fR \ 
  1090. is set to\ 0. 
  1091. .RT
  1092. .sp 1P
  1093. .LP
  1094. 3.6.2.3
  1095.     \fIBackground generation\fR 
  1096. .sp 9p
  1097. .RT
  1098. .PP
  1099. The background prediction value is generated scene adaptively
  1100. as
  1101. \v'6p'
  1102. .RT
  1103. .ad r
  1104. .ad b
  1105. .RT
  1106. .LP
  1107. where
  1108. \v'6p'
  1109. .ad r
  1110. .ad b
  1111. .RT
  1112. [Formula Deleted]
  1113. .LP
  1114.