(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した前記輝度レベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、１画面の明るさの平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出する輝度絶対値パラメータ検出部と、
前記ブロック毎に現画面の前記映像信号と１画面前の前記映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、１画面前と現画面との差分値の平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出する輝度変化パラメータ検出部と、
前記ブロック毎に前記映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、前記累算した高周波成分のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出する高周波成分パラメータ検出部と、
前記輝度絶対値パラメータと前記輝度変化パラメータと前記高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第１の乗算値を算出する第１の乗算部と、
前記第１の乗算部により算出された第１の乗算値が大きくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、前記第１の乗算部により算出された第１の乗算値が小さくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるフィルター部と、を備える
画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記フィルター部は、前記第１の乗算値を１画面にわたって平均して得られる制御パラメータに基づいて、前記映像信号に対してかけるローパスフィルターの強さを変える
画像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像処理装置において、
前記輝度絶対値パラメータ検出部は、
指定された期間内における前記各画素の輝度レベルを累算し、第１の累積総和出力を計算する第１の累積総和計算部と、
前記第１の累積総和計算部から供給される前記第１の累積総和出力を前記各画素の輝度のレベルに応じて０〜１の値に変換し、前記輝度絶対値パラメータを取り出す第１の係数計算部と、を備え、
前記輝度変化パラメータ検出部は、
１画面前の前記各画素の輝度と現画面の前記各画素の輝度の差分値を求めて前記映像信号の輝度変化を検出する差分計算部と、
指定された期間内の前記各画素の前記差分値を累算し、第２の累積総和出力を計算する第２の累積総和計算部と、
前記第２の累積総和計算部から供給される前記第２の累積総和出力を前記各画素の差分値のレベルに応じて０〜１の値に変換し、前記輝度変化パラメータを取り出す第２の係数計算部と、を備え、
前記高周波成分パラメータ検出部は、
前記映像信号の高周波成分を検出するハイパスフィルター部と、
指定された期間内の前記各画素の前記高周波成分を累算し、第３の累積総和出力を計算する第３の累積総和計算部と、
前記第３の累積総和計算部から供給される前記第３の累積総和出力を前記高周波成分のレベルに応じて０〜１の値に変換し、前記高周波成分パラメータを取り出す第３の係数計算部と、を備える
画像処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理装置において、
前記輝度絶対値パラメータの係数は、低レベル側の閾値未満、又は、高レベル側の閾値以上の場合に０に設定され、前記低レベル側の閾値以上、かつ、前記高レベル側の閾値未満の場合に０〜１の間で設定される
画像処理装置。
【請求項５】
請求項３記載の画像処理装置において、
前記輝度変化パラメータの係数は、低レベル側の閾値未満、又は、高レベル側の閾値以上の場合に０に設定され、前記低レベル側の閾値以上、かつ、前記高レベル側の閾値未満の場合に０〜１の間で設定される
画像処理装置。
【請求項６】
請求項３記載の画像処理装置において、
前記高周波成分パラメータの係数は、高レベル側の閾値未満の場合に１に設定され、前記高レベル側の閾値以上、かつ、前記所定の値未満の場合に係数を０〜１の間で設定され、前記所定の値以上の場合に０に設定される
画像処理装置。
【請求項７】
請求項３記載の画像処理装置において、
前記画面は、フィールド又はフレームである
画像処理装置。
【請求項８】
映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した前記輝度レベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、１画面の明るさの平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出するステップと、
前記ブロック毎に現画面の前記映像信号と１画面前の前記映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値を前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、１画面前と現画面との差分値の平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出するステップと、
前記ブロック毎に前記映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、前記累算した高周波成分のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出するステップと、
前記輝度絶対値パラメータと前記輝度変化パラメータと前記高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第１の乗算値を算出するステップと、
前記第１の乗算値が大きくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、第１の乗算値が小さくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるステップと、を有する
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ｃｏｄｉｎｇＥｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）−２方式を用いて映像信号を圧縮する際に使用して好適な画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関する。詳しくは、画像圧縮装置及び画像圧縮方法において映像信号を圧縮する際に生じるいわゆるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減できるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＭＰＥＧ−２方式を用いる画像圧縮において、伝送のビットレートが不足するときには、圧縮過程で映像信号の高周波成分のデータを削除することが行われる。ところがこのように高周波成分が削除されると、例えば画像のエッジ部分にいわゆるモスキートノイズと呼ばれる障害が発生する。そこでこのような障害に対する対策としては、例えば伝送のビットレートを上げる方法と、画像の高周波成分を削減して圧縮時に削除される高周波成分を予め減らしておく方法とが考えられる。
【０００３】
しかし伝送のビットレートを上げることにはシステム上の限界値があるため、通常はローパスフィルター等により元の画像の高周波成分を削減する方法が採られる。そしてこのようなローパスフィルター等を用いる方法では、さらに画像の先鋭度の低下を防ぐために、ノイズの出やすい箇所に適応的にフィルターを掛けることも行われている。ところがこのように適応的にフィルターを掛ける手段として、例えば圧縮の際により多くのビットの発生する箇所により強くフィルターを掛ける方法では、特に高周波成分の多い場所ほどローパスフィルターが強く掛かることになって見た目の先鋭度が落ちてしまう。
【０００４】
すなわち例えば本願出願人が先に提案した特開平９−２９８７５３号公報に開示された技術では、ＭＰＥＧ−２方式における動き補償によるビット削減を行う際に、削減量の少ない箇所、つまり動き補償し難い箇所により強くフィルターを掛けている。しかしこの方法では、高周波成分の多い場所ほどローパスフィルターが強く掛かることになって見た目の先鋭度が落ちてしまう。また、画像の動きの激しい場所では、本来ならモスキートノイズが発生しても目立たないものであるが、上述の方法では差分データが大きく出るために不要なローパスフィルターが強く掛かってしまうことになる。
【０００５】
さらに、上述の動き補償によるビット削減を行う際の削減量の少ない箇所を検出する場合に、上述の公報に開示された技術では、例えばＭＰＥＧ−２で行われる動き補償と同等の回路を独立に設けて行っている。しかしながらこのような動き補償には非常に大規模な回路が必要とされるものであり、このため例えばこの装置を集積回路（ＩＣ）化する際には、集積されるゲート数が極めて多くなって容易に集積回路化を実現することができないものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったというものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した輝度レベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、１画面の明るさの平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出し、ブロック毎に現画面の映像信号と１画面前の映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値のレベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、１画面前と現画面との差分値の平均が２つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出し、ブロック毎に映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、累算した高周波成分のレベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出し、輝度絶対値パラメータと輝度変化パラメータと高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第１の乗算値を算出し、第１の乗算値が大きくなるのに応じて、映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、第１の乗算部により算出された第１の乗算値が小さくなるのに応じて、映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるものであって、これによれば、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明は、画像を所定の画像ブロックに分割してその画像ブロックごとにデータ圧縮を行う画像圧縮装置であって、入力端に設けられて画像を形成する入力映像信号の高域を制限するためのローパスフィルターと、入力映像信号を分割の画像ブロックごとに処理して少なくとも輝度絶対値及び／または輝度変化及び／または高周波成分のパラメータを作成するパラメータ作成手段と、この作成されたパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御する制御手段とを設けてなるものである。
【０００９】
ところで例えばＭＰＥＧ−２による圧縮画像を観察すると、いわゆるモスキートノイズの発生の仕方として、
・非常に明るい場所、非常に暗い場所ではモスキートノイズは見え難い。
・動きのない場所、動きの激しい場所ではモスキートノイズは見え難い。
ことが判明した。また、高周波成分の多い場所ではローパスフィルターを掛けると感覚的に実際以上に画面が鈍った感じを与え易い。
【００１０】
そこで本発明においては、入力映像信号の特定の大きさを持ったブロック（例えば垂直方向４画素、水平方向１６画素）について、
・画面の明るさの平均が中間値である。
・前画面との差分値の平均が中間値である。
・高周波成分の平均がある値以下である。
の３つの条件を満たす場合にのみ、適応的にローパスフィルターを掛けるようにする。これによればローパスフィルターの特性が条件に応じて最適に制御され、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【００１１】
なお、上述の３つの条件によるパラメータでローパスフィルターの制御係数を計算していると、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう。これは、高周波成分の多い場所でフィルターが強く掛かるものではないが、それ以外の場所でも広いエリアでフィルターが掛かるとやはり画面の先鋭感が落ちてしまう。そこで本発明においては、さらにパラメータの１画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるようなリミッター処理を付加する。
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明を適用した画像圧縮装置の一実施形態の要部の構成を示すブロック図である。なお、図１は画像圧縮装置の入力端に設けられるプリフィルターの構成を示し、この構成の後段には、図示されていないが画像圧縮のための回路が設けられるものである。そしてこの図１において、まず入力端子１に供給される映像信号はローパスフィルター２を通じて出力端子３に取り出されている。
【００１３】
それと共に、入力端子１に供給される映像信号が輝度絶対値パラメータの検出回路４を形成する例えば累算総和計算回路４１に供給される。そしてこの累算総和計算回路４１では、例えば指定された期間内の各画素の輝度レベルが累算される。さらにこの累算総和出力がそのレベルに応じて０〜１の値に変換する係数計算回路４２に供給される。これによりこの係数計算回路４２からは、０〜１の値に変化する輝度絶対値パラメータが取り出される。
【００１４】
また、入力端子１に供給される映像信号が輝度変化パラメータの検出回路５を形成する例えば差分回路５１に供給される。この差分回路５１では、１フィールド前の信号との輝度の差分値が求められて、映像信号の輝度変化が検出される。そしてこの差分値が例えば累算総和計算回路５２に供給されて、指定された期間内の各画素の差分値が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて０〜１の値に変換する係数計算回路５３に供給される。これによりこの係数計算回路５３からは０〜１の値に変化する輝度変化パラメータが取り出される。
【００１５】
また、入力端子１に供給される映像信号が高周波成分パラメータの検出回路６を形成する例えばハイパスフィルター６１に供給される。このハイパスフィルター６１では、映像信号の高周波成分が検出される。そしてこの高周波成分が例えば累算総和計算回路６２に供給されて、指定された期間内の映像信号の高周波成分が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて０〜１の値に変換する係数計算回路６３に供給される。これによりこの係数計算回路５３からは０〜１の値に変化する高周波成分パラメータが取り出される。
【００１６】
さらにこれらの検出回路４〜検出回路６からの各パラメータが乗算器７に供給され、この乗算器７で互いに掛け合わされた乗算値がフィルターリミッター回路８を形成する例えば乗算器８１に供給される。また、この乗算器８１からの乗算値が累算総和計算回路８２に供給されて指定された期間内の乗算値が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて０〜１の値に変換する係数計算回路８３に供給される。そしてこの係数計算回路８３の出力が乗算器８１に供給される。これによりこの乗算器８１からの乗算値が所定の範囲に制限される。
【００１７】
そしてこのフィルターリミッター回路８の乗算器８１からの乗算値が上述のローパスフィルター２の制御端子に供給される。これによってこの図１の回路においては、入力映像信号が処理されて少なくとも輝度絶対値及び／または輝度変化及び／または高周波成分のパラメータが作成され、この作成されたパラメータを用いて入力映像信号の高域を制限するためのローパスフィルターの特性が制御される。
【００１８】
従ってこの実施形態において、入力映像信号を分割のブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【００１９】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【００２０】
なお、上述の実施形態で、輝度変化パラメータの検出回路５に設けられる差分回路５１での差分値の計算は、１フィールド前の信号との差分で計算するものであるが、単純なフィールド間の差分計算では画像の垂直位置が変わってしまうので、垂直方向のフィルターを用いて画像位置を合わせた上で差分値を求めることとする。また本発明をカメラシステム等に適用した場合で、内部にノイズリダクション回路を持っているときには、そこで差分データの計算を行っているので、その結果を利用することもできるものである。
【００２１】
さらに以下には、具体的な回路を用いて上述の図１の回路を実現する場合の実施形態を説明する。なお以下の説明では、映像信号の処理を例えば垂直４画素ブロック単位で行うと共に、ハイパスフィルター及びローパスフィルターとして共に２次元フィルターを使用する場合の構成を示している。そこで図２には、上述のプリフィルターの全体の構成が示される。なおこの図２は、上述の図１と同様に画像圧縮装置の入力端に設けられるプリフィルターの構成を示し、この構成の後段には図示されていないが画像圧縮のための回路が設けられるものである。
【００２２】
この図２において、例えば前段装置（図示せず）からの入力輝度（入力Ｙ）、入力クロマ（入力Ｃ）、上述の差分データ、マスタークロック（ＭＣＫ）、垂直同期（ＶＤ）、水平同期（ＨＤ）、フィールド判別（ＦＬＤ）等の信号の供給される入力端子１０１〜１０７が設けられる。そしてこの内の入力端子１０１〜１０３に供給される入力輝度（入力Ｙ）、入力クロマ（入力Ｃ）、及び差分データの各信号がメモリーコントロール回路１１０を通じてランダムアクセスメモリー（以下、ＲＡＭと略称する）１１１に記憶される。
【００２３】
このＲＡＭ１１１には、例えば５水平期間（５Ｈ）の記憶容量が設けられる。そしてこのＲＡＭ１１１からメモリーコントロール回路１１０を通じて、例えば遅延されていない輝度信号（Ｙ0HDL）、１水平期間（１Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ1HDL）、２水平期間（２Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ2HDL）、３水平期間（３Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ3HDL）、４水平期間（４Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ4HDL）、５水平期間（５Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ5HDL）と、差分データ、及び４水平期間（４Ｈ）遅延されたクロマ信号（Ｃ4HDL）が取り出される。
【００２４】
さらにこのＲＡＭ１１１からメモリーコントロール回路１１０を通じて取り出された１〜４水平期間（１〜４Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ4HDL）が輝度絶対値パラメータの計算回路１１２に供給される。また、差分データが輝度変化パラメータの計算回路１１３に供給される。さらに０〜５水平期間（０〜５Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ5HDL）が高周波成分パラメータの計算回路１１４に供給される。そしてこれらの計算回路１１２〜１１４からの信号が積算処理回路１１５を通じてリミッター処理回路１１６に供給される。
【００２５】
また、上述の３〜５水平期間（３〜５Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ3HDL〜Ｙ5HDL）がローパスフィルター処理回路１１７に供給される。そしてこの処理回路１１７では、上述の供給された輝度信号が２次元のローパスフィルター１１８に供給され、このローパスフィルター１１８の出力と４水平期間（４Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ4HDL）とがそれぞれ乗算器１１９、１２０に供給される。さらに上述のリミッター処理回路１１６からの信号が乗算器１１９、１２０に供給され、これらの乗算器１１９、１２０からの信号が加算器１２１で加算される。
【００２６】
これによってローパスフィルター１１８の出力信号と元の信号とがリミッター処理回路１１６からの信号に応じて任意に加算され、周波数特性の任意に制御された信号が形成される。そしてこの信号がローパスフィルター処理回路１１７の出力信号として取り出される。さらに上述の入力端子１０４〜１０７に供給されたマスタークロック（ＭＣＫ）、垂直同期（ＶＤ）、水平同期（ＨＤ）、フィールド判別（ＦＬＤ）の各信号がそれぞれタイミングコントロール回路１２２に供給されて、上述の各回路の動作タイミングの制御が行われる。
【００２７】
そして上述のローパスフィルター処理回路１１７の出力信号が出力輝度（出力Ｙ）の出力端子１２３に供給されると共に、上述のＲＡＭ１１１からメモリーコントロール回路１１０を通じて取り出された４水平期間（４Ｈ）遅延されたクロマ信号（Ｃ4HDL）が出力クロマ（出力Ｃ）の出力端子１２４に取り出される。また、タイミングコントロール回路１２２から取り出される垂直同期（ＶＤ）、水平同期（ＨＤ）、フィールド判別（ＦＬＤ）の各信号がそれぞれ出力端子１２５〜１２７に取り出される。
【００２８】
次に、図２のプリフィルターを構成する各回路について詳細に説明する。まず図３には、上述の輝度絶対値パラメータの計算回路１１２の詳細を示す。この図３において、上述の１〜４水平期間（１〜４Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ4HDL）が入力端子２０１〜２０４に供給される。さらに垂直同期（ＶＤ）及び水平同期（ＨＤ）の各信号が入力端子２０５、２０６を通じてタイミングパルス発生回路２０７に供給されて、例えば水平方向に１６画素で形成されるブロックの開始位置及び終了位置を示す制御信号が形成される。
【００２９】
そしてこの入力端子２０１〜２０４に供給された輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ4HDL）が加算器２０８に供給される。この加算器２０８では、上述のタイミングパルス発生回路２０７からのブロックの開始位置を示す制御信号で値がクリアされ、その後の供給される輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ4HDL）が互いに加算されると共に、この加算値が水平方向に１６画素の期間に亙って累算される。そしてこの加算結果がラッチ回路２０９に供給され、上述のタイミングパルス発生回路２０７からのブロックの終了位置を示す制御信号でラッチが行われる。
【００３０】
さらにこのラッチ回路２０９にラッチされた加算結果が除算処理回路２１０に供給されて平均値が求められる。なおこの場合に、加算された値の個数は６４個であるので、例えば加算値が２進数で得られている場合にはこの値を６ビット下位にシフトすることで式〔÷６４〕の除算を行うことができる。そしてこの除算処理された値が他の回路とのタイミングを調整する所定のディレイ回路２１１に供給され、例えば４水平期間遅延された時点を基準としてタイミングの調整された値が輝度絶対値パラメータとして出力端子２１２に取り出される。
【００３１】
なお図４には、上述の輝度絶対値パラメータの計算回路１１２の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。この図４において、水平同期（ＨＤ）信号に対して１〜４水平期間（１〜４Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ4HDL）の各画素データ（Ｄ00、Ｄ01、Ｄ02・・・）が図示のように供給される。ここでこれらの画素データは、それぞれ同じサフィックスの各データが垂直方向の４画素に相当しているものである。そしてこれらの画素データの１６個ごとにブロック開始位置パルスが形成される。
【００３２】
さらにこれらの画素データが各画素のタイミングごとに加算器２０８で加算されて加算器出力が取り出される。なおこの加算器出力は、上述のブロック開始位置パルスから所定時間遅延された左側の破線矢印のタイミングでクリアされると共に、各画素のタイミングごとに順次前の値に累算されたものである。これによってクリアされた後の１６画素目のタイミングで６４個の画素の値の合計が加算器出力に取り出される。そしてこの加算器出力がラッチ回路２０９に供給され、図中の右側の破線矢印のタイミングでラッチ出力が取り出される。
【００３３】
このようにして、例えば１画面の中で垂直方向４画素、水平方向１６画素のブロックを構成する６４個の画素の輝度の値を合計したラッチ出力が形成される。そしてこの値に対して、上述の除算処理回路２１０での式〔÷６４〕の除算（ビットシフト）が行われて輝度の平均値が取り出され、さらにこの平均値がディレイ回路２１１に供給されて他の回路とのタイミングを調整するために所定時間遅延されて、例えば上述の図１に示した累算総和計算回路４１に相当する回路からの輝度絶対値パラメータとして出力端子２１２に取り出されるものである。
【００３４】
また図５には、上述の輝度変化パラメータの計算回路１１３の詳細を示す。この図５において、上述の差分データが入力端子３０１に供給される。この差分データとしては、例えば上述のカメラシステム等に適用される場合には、ノイズリダクション回路（図示せず）等での計算結果を利用することができる。さらに垂直同期（ＶＤ）及び水平同期（ＨＤ）の各信号が入力端子３０２、３０３を通じてタイミングパルス発生回路３０４に供給されて、例えばブロックの端部を示す制御信号と、水平方向のアドレスが形成される。
【００３５】
そしてこの入力端子３０１に供給された差分データが加算器３０５に供給される。それと共にタイミングパルス発生回路３０４からの制御信号が加算器３０５に供給されて、水平方向の各画素ごとに供給される差分データがブロック内の１６画素分について加算される。また、この加算結果が例えば水平方向のブロックの数の相当する４５個のデータ保存回路３１０〜３５４に供給される。それと共にタイミングパルス発生回路３０４からの水平方向のアドレスがデータ保存回路３１０〜３５４に供給される。
【００３６】
これによって、各ブロックごとの加算器３０５からの加算結果が順次各データ保存回路３１０〜３５４に保存される。さらにこれらのデータ保存回路３１０〜３５４では、各水平期間ごとに対応するブロックにおける加算器３０５からの加算結果が累算される。こうして各データ保存回路３１０〜３５４では、それぞれ例えば４水平期間ごとに、上述の例えば１画面の中で垂直方向４画素、水平方向１６画素のブロックを構成する６４個の画素の差分データを合計した計算結果の値が形成される。
【００３７】
さらにこれらのデータ保存回路３１０〜３５４に形成された加算結果がセレクト回路３０６に供給される。またこのセレクト回路３０６には上述のタイミングパルス発生回路３０４からの制御信号及び水平方向のアドレスが供給される。これにより、このセレクト回路３０６からはデータ保存回路３１０〜３５４に形成された各ブロックの加算結果が順次取り出される。そしてこの加算結果が例えばビットシフトによって式〔÷６４〕の除算を行うと共に、タイミングを調整する除算・ディレイ調整回路３０７に供給される。
【００３８】
これによって、例えば１画面の中で垂直方向４画素、水平方向１６画素のブロックを構成する６４個の画素の差分データを合計した加算結果が形成される。そしてこの値に対して、除算・ディレイ調整回路３０７では、例えば式〔÷６４〕の除算により平均値が求められると共に、他の回路とのタイミングを調整するために遅延が行われる。こうして各ブロックごとの差分データが平均化され、例えば４水平期間遅延された時点を基準としてタイミングの調整された値が輝度変化パラメータとして出力端子３０８に取り出される。
【００３９】
なお図６には、上述の輝度変化パラメータの計算回路１１３の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。この図６において、水平同期（ＨＤ）信号に対して差分データが図示のように供給される。この差分データが順次加算器３０５で加算されると共に、この加算器３０５は例えば水平方向の１ブロックに相当する１６画素ごとにクリアされる。これによってこのクリアの直前には、それぞれ１ブロックを構成する１水平期間分の１６画素の差分データが加算され、この加算器出力が図中に破線矢印で示すように取り出される。
【００４０】
この加算器出力が順次データ保存回路３１０〜３５４に保持される。またこれらのデータ保存回路３１０〜３５４では、それぞれ保持された値が各水平期間ごとに順次累算されると共に、例えば垂直方向の１ブロックに相当する４水平期間ごとに０クリアされる。これによって各データ保存回路３１０〜３５４には、それぞれ垂直方向４画素、水平方向１６画素のブロックを構成する６４個の画素の差分データを合計した加算結果が形成され、これらの加算結果が図示のようにラッチ出力１、ラッチ出力２・・・として出力される。
【００４１】
そして例えば各ブロックを形成する４番目の水平期間において、各データ保存回路３１０〜３５４には、水平方向に並んだ１列の４５個の各ブロックの差分データを合計した加算結果が形成され、これらの各ブロックの加算結果が順次セレクト回路３０６で選択されて、図示のようにセレクタ出力として取り出される。さらにこの値に対して、上述の除算・ディレイ調整回路３０７での除算及び遅延が行われて、例えば上述の図１に示した累算総和計算回路５２に相当する回路からの輝度変化パラメータとして出力端子３０８に取り出されるものである。
【００４２】
また図７には、上述の高周波成分パラメータの計算回路１１４の詳細を示す。この図７において、０〜５水平期間（０〜５Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ5HDL）が入力端子４０１〜４０６に供給される。さらに垂直同期（ＶＤ）及び水平同期（ＨＤ）の各信号が入力端子４０７、４０８を通じてタイミングパルス発生回路４０９に供給されて、例えば水平方向に１６画素で形成されるブロックの開始位置及び終了位置を示す制御信号が形成される。
【００４３】
そして上述の入力端子４０１〜４０３に供給される輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ2HDL）が垂直方向のハイパスフィルター４１０に供給される。さらに入力端子４０２〜４０４、４０３〜４０５及び４０４〜４０６に供給される輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ3HDL）、（Ｙ2HDL〜Ｙ4HDL）及び（Ｙ3HDL〜Ｙ5HDL）がそれぞれ垂直方向のハイパスフィルター４１１、４１２及び４１３に供給される。そしてこれらのハイパスフィルター４１０〜４１３では、それぞれ供給される３水平期間の信号を用いて垂直方向のハイパスフィルター処理が行われる。
【００４４】
また入力端子４０２に供給される輝度信号（Ｙ1HDL）が水平方向のハイパスフィルター４１４に供給される。さらに入力端子４０３、４０４、４０５に供給される輝度信号（Ｙ2HDL、Ｙ3HDL、Ｙ4HDL）がそれぞれ水平方向のハイパスフィルター４１５、４１６、４１７に供給される。そしてこれらのフィルター４１４〜４１７では、それぞれ水平方向の３画素を順次取り出し計算処理することで水平方向のハイパスフィルターの処理が行われる。なおここで水平方向、垂直方向の処理を別々に行うのは、例えば入力画像が水平または垂直な直線であった場合でも高周波成分を取り出せるようにするためである。
【００４５】
そしてこれらのハイパスフィルター４１０〜４１７からの信号が加算処理回路４１８に供給され、タイミングパルス発生回路４０９からの制御信号に従って、例えば各ブロックごとに垂直方向４画素、水平方向１６画素の６４個のハイパスフィルター出力を合計した加算結果が形成される。また、この加算結果が除算処理回路４１９で例えば式〔÷６４〕の除算が行われて平均値が求められ、この平均値が例えば上述の図１に示した累算総和計算回路６２に相当する回路からの高周波成分パラメータとして出力端子４２０に取り出される。
【００４６】
このようにして上述の出力端子２１２、３０８及び４２０には、それぞれ例えば図１に示した累算総和計算回路４１、５２及び６２に相当する回路からの輝度絶対値パラメータ、輝度変化パラメータ及び高周波成分パラメータが取り出される。そしてこれらのパラメータに対しては、さらにそのレベルに応じた重み付けが行われる。ここでこれらの重み付けは、例えば図１に示した係数計算回路４２、５３、６３に相当する回路で、パラメータを０〜１の値に変換する際に、その変換のパターンをレベルに応じて設定することによって行われる。
【００４７】
すなわち図８は、上述の積算処理回路１１５の詳細を示す。なおこの回路は、例えば上述の図１に示した係数計算回路４２、５３、６３及び乗算器７に相当するものである。この図８において、上述の出力端子２１２からの輝度絶対値パラメータが入力端子５０１に供給される。また、出力端子３０８からの輝度変化パラメータが入力端子５０２に供給される。さらに出力端子４２０からの高周波成分パラメータが入力端子５０３に供給される。そしてこれらの入力端子５０１〜５０３からの信号がそれぞれ係数計算回路５０４〜５０６に供給される。
【００４８】
また、例えば入力端子５０７には輝度絶対値パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値（Ｖth）の計算回路５０８と低レベル側の閾値（Ｖth）の計算回路５０９とに供給され、計算された値が係数計算回路５０４に供給されて、例えば図９のＡに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸（０〜２５６）にして、縦軸に示す値０〜１の輝度絶対値係数への変換が行われ、輝度絶対値パラメータは例えば値Ａ１を頂点としてＡ２〜Ａ３の範囲でのみ有効とされる。
【００４９】
さらに入力端子５１０には輝度変化パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値（Ｖth）の計算回路５１１と低レベル側の閾値（Ｖth）の計算回路５１２とに供給され、計算された値が係数計算回路５０５に供給されて、例えば図９のＢに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸（０〜２５６）にして、縦軸に示す値０〜１の輝度変化係数への変換が行われ、輝度変化パラメータは例えば値Ｂ１を頂点としてＢ２〜Ｂ３の範囲でのみ有効とされる。
【００５０】
また、入力端子５１３には高周波成分パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値（Ｖth）の計算回路５１４に供給され、計算された値が係数計算回路５０６に供給されて、例えば図９のＣに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸（０〜２５６）にして、縦軸に示す値０〜１の高周波成分係数への変換が行われ、高周波成分パラメータは任意の高い値の範囲が削除され、高周波成分が所定の値以上存在する場合に無効とされる。
【００５１】
さらにこれらの係数計算回路５０４〜５０６で０〜１の値に変換されたパラメータが積算処理回路５１５に供給されて互いに乗算され、乗算された値がこの回路のパラメータ出力として出力端子５１６に取り出される。なお、上述の構成では回路を簡略化するために変換パターンを直線で構成しているが、例えばリードオンリーメモリー等による変換テーブルにそれぞれの変換値を記憶させて、詳細な設定を行うことも可能である。このようにして、例えば図１に示したローパスフィルター２の特性を制御するための合成パラメータが形成される。
【００５２】
ところで上述の３つの条件によるパラメータでローパスフィルターの制御係数を計算していると、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう。これは、高周波成分の多い場所でフィルターが強く掛かるものではないが、それ以外の場所でも広いエリアでフィルターが掛かるとやはり画面の先鋭感が落ちてしまう。そこでこの実施形態においては、さらにパラメータの１画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるようなリミッター処理を付加する。
【００５３】
すなわち図１０には、上述のリミッター処理回路１１６の詳細を示す。この図１０において、上述の出力端子５１７に取り出された合成パラメータが入力端子６０１に供給され、この入力端子６０１に供給された合成パラメータが積算処理回路６０２を通じて出力端子６０３に取り出される。それと共に、入力端子６０１に供給された合成パラメータが１フィールド分の係数加算回路６０４に供給され、この加算結果が加算結果の保存と除算回路６０５に供給される。また、この除算回路６０５には入力端子６０６からの垂直タイミングが供給される。
【００５４】
これによって、供給された合成パラメータの１フィールドの平均値が求められる。さらにこの除算回路６０５で求められた平均値がリミッター係数の計算回路６０７に供給される。またこの計算回路６０７には、入力端子６０６からの垂直タイミングと入力端子６０８からのリミッター設定値が供給される。そしてこの計算回路６０７からは、通常は値１にされると共に、例えば除算回路６０４で求められた平均値が所定値以上になったときには値１より小さくなるようにしたリミッター係数が出力される。
【００５５】
さらにこの計算回路６０７からのリミッター係数が積算処理回路６０２に供給される。そして上述の入力端子６０１に供給された合成パラメータにこのリミッター係数が積算されることによって、例えば除算回路６０５で求められた平均値が所定値以上になったときに出力端子６０３に取り出される制御パラメータが小さくされる。こうして例えば上述の図１に示したフィルターリミッター回路８のようにパラメータの１画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるリミッター処理が行われる。
【００５６】
また図１１には、ローパスフィルター処理回路１１７の詳細を示す。この図１１において、入力端子７０１〜７０３に供給される輝度信号（Ｙ3HDL〜Ｙ5HDL）が垂直方向のローパスフィルター７０４を通じて水平方向のローパスフィルター７０５に供給される。そしてこのローパスフィルター７０５からの信号がフィルターコントロール部７０６を形成する乗算器７０７に供給される。また入力端子７０２に供給される輝度信号（Ｙ4HDL）が遅延時間を調整するディレイ回路７０８を通じて乗算器７０９に供給される。
【００５７】
一方、上述の出力端子６０３に取り出される制御パラメータが入力端子７１０に供給される。この入力端子７１０に供給される制御パラメータがＲＡＭ７１１に供給される。また垂直同期（ＶＤ）と水平同期（ＨＤ）とが入力端子７１２、７１３を通じてタイミングパルス発生回路７１４に供給され、この発生回路７１４で発生されたアドレス、クロック及びリード／ライト信号がＲＡＭ７１１に供給される。これによってＲＡＭ７１１では、入力端子７１０に供給される制御パラメータが順次所定のアドレスに記憶される。
【００５８】
そしてこのＲＡＭ７１１から読み出される制御パラメータと、入力端子７１０に供給される制御パラメータがセレクタ７１５に供給され、このセレクタ７１５での選択が発生回路７１４からの信号で切り換えられる。これによって、例えば上述のブロックを構成する最初の水平期間には入力端子７１０からの制御パラメータが取り出され、その後の３水平期間はＲＡＭ７１１から読み出される制御パラメータが取り出される。このようにして各ブロックごとに所望の制御パラメータがセレクタ７１５から取り出される。
【００５９】
さらに、このセレクタ７１５から取り出される制御パラメータが乗算器７０７に供給されると共に、この制御パラメータが値の反転（ＩＮＶ）及び値１の加算（＋１）を行う演算回路７１６を通じて乗算器７０９に供給される。そしてこれらの乗算器７０７、７０９からの信号が加算器７１７で加算される。これによってこの加算器７１７からの信号は、制御パラメータの値に応じて垂直、水平方向のローパスフィルター７０４、７０５を通じた信号と元の輝度信号の割合が変化され、制御パラメータが値１より小さくなるとフィルター効果が減少される。
【００６０】
このようにして、入力端子７１０に供給される制御パラメータに応じてローパスフィルター７０４、７０５によるフィルター効果が制御される。そしてこの制御されたフィルター処理の行われた輝度信号が出力端子７１８に取り出される。こうしてこの回路において、例えば上述の図１に示したローパスフィルター２のように、制御パラメータに応じて入力映像信号の高域を制限するための特性の制御が行われて、例えば上述の特定の大きさを持ったブロックについて、所定の条件を満たす場合にのみ、適応的にローパスフィルターを掛けられる。
【００６１】
なお、図１２には全体のタイミングチャートを示す。すなわち上述の装置において、例えば垂直同期（ＶＤ）及び水平同期（ＨＤ）が図示のように形成され、入力輝度信号（Ｙ0HDL）からはそれぞれ図示のように水平期間（１〜５Ｈ）遅延された輝度信号（Ｙ1HDL〜Ｙ5HDL）が形成され、これらの輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ5HDL）と１フィールド前の輝度信号（Ｙ′）とから上述の各パラメータが形成される。そして例えば輝度絶対値パラメータは、輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ3HDL）を用いて５番目の水平期間（４ＨＤ）以降の４水平期間ごとに形成される。
【００６２】
また、入力輝度信号（Ｙ0HDL）と１フィールド前の輝度信号（Ｙ′）とから差分データが形成され、この差分データの４水平期間分ずつを用いて、例えば輝度変化パラメータが５番目の水平期間（４ＨＤ）以降の４水平期間ごとに形成される。さらに高周波成分パラメータは、輝度信号（Ｙ0HDL〜Ｙ5HDL）を用いて５番目の水平期間（４ＨＤ）以降の４水平期間ごとに形成される。そしてこれらの輝度絶対値／輝度変化／高周波成分の３パラメータが積算されて、任意のリミッター処理された積算結果が形成される。
【００６３】
さらにこの積算結果が５番目の水平期間以降の４水平期間ごとに取り出され、このコントロール係数がＲＡＭコントロールに従ってＲＡＭに書き込み（ＷＲＩＴＥ）がされると共に、このＲＡＭは残りの３水平期間に読み出し（ＲＥＡＤ）がされて、４水平期間のブロックごとに変化するローパスフィルターのコントロール係数が形成される。そしてこの形成されたコントロール係数に従って、上述の輝度信号（Ｙ4HDL）とローパスフィルタ出力が加算されて、所望のローパスフィルタ処理が適応的に掛けられた映像出力が取り出される。
【００６４】
従ってこの実施形態においても、入力映像信号を分割のブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【００６５】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【００６６】
なお上述の図５に示した輝度変化パラメータの計算回路１１３において、入力端子３０１に供給される差分データの値は絶対値化されている必要がある。これは例えばブロックの半分が黒で半分が白であったような画面が次のフィールドで反転したような場合には、本来なら非常に大きな変化であるにもかかわらず、符号付きの差分データでは正負の数値になって加算すると値０になってしまうためである。従って入力端子３０１に符号付きの差分データが供給される場合には、入力端子３０１の次に絶対値変換回路を設ける必要がある。
【００６７】
また、同様の理由で図７に示した高周波成分パラメータの計算回路１１４においても、積算器ｂ、ｃからの積算値が加算絶対値化処理回路ｄに供給されて、値の絶対値化が行われる。これも、例えばブロック内に立ち上がりと立ち下がりのエッジが同等にあった場合に、高周波成分が非常に多いのにもかかわらず加算結果が小さくなってしまうのを防ぐためである。
【００６８】
こうして本願の発明によれば、
・モスキートノイズの目立ちやすい箇所にのみ適応的にローパスフィルターを掛けているので、より効果的にモスキートノイズを軽減することができる。
・高周波成分の多いところは基本的にフィルター処理が行われないため、ローパスフィルターを掛けているにも関わらず見た目の先鋭感が損なわれない。
・リミッターを持つことにより、どのような画面の場合でもローパスフィルターが強めに掛かることがなく、画面の先鋭感が損なわれることがない。
・ＭＰＥＧ−２による画像圧縮に使用する場合に、動きベクトルの計算処理を必要としないため、比較的小規模な回路構成で実現できる。
などの効果を奏することができる。
【００６９】
なお本発明は、上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【００７０】
【発明の効果】
従って本発明によれば、入力映像信号を所定の画像ブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができるものである。
【００７１】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の輝度レベルの絶対値を検出した値を含み、輝度レベルの絶対値を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、モスキートノイズの見え難い非常に明るい場所及び非常に暗い場所でフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【００７２】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の前の画面からの変化を検出した値を含み、前の画面からの変化を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、モスキートノイズの見え難い動きのない場所及び動きの激しい場所でフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【００７３】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の高周波成分のレベルを検出した値を含み、高周波成分のレベルを検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、高周波成分の多い場所ではローパスフィルターを掛けると感覚的に実際以上に画面が鈍った感じを与え易い問題を解決することができるものである。
【００７４】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の輝度レベルの絶対値を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値と、画像ブロックごとの映像信号の前の画面からの変化を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値と、画像ブロックごとの映像信号の高周波成分のレベルを検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値とを含み、これらのパラメータを合成した値に応じてローパスフィルターの特性を制御することによって、これらの条件のときにフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【００７５】
さらに請求項６の発明によれば、パラメータを合成した値にそのレベルに応じた重み付けを施して前記ローパスフィルターの特性を制御することによって、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう問題を解決することができるものである。
【００７６】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像圧縮装置の要部の一実施形態の構成図である。
【図２】本発明の適用される画像圧縮装置を具体的な回路を用いて実現する場合の実施形態の構成図である。
【図３】その輝度絶対値パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図４】その説明のための図である。
【図５】その輝度変化パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図６】その説明のための図である。
【図７】その高周波成分パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図８】そのパラメータの計算処理回路の一実施形態の構成図である。
【図９】その説明のための図である。
【図１０】そのリミッター処理回路の一実施形態の構成図である。
【図１１】そのローパスフィルター処理回路の一実施形態の構成図である。
【図１２】全体の処理の説明のための図である。
【符号の説明】
１…入力端子、２…ローパスフィルター、３…出力端子、４…輝度絶対値パラメータの検出回路、４１，５２，６２，８２…累算総和計算回路、４２，５３，６３，８３…係数計算回路、５…輝度変化パラメータの検出回路、５１…差分回路、６…高周波成分パラメータの検出回路、６１…ハイパスフィルター、７，８１…乗算器、８…フィルターリミッター回路
【図１】
0004438161.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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