JP2544351B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、通信方式、更に詳しく言えばテレビ信号な
どの信号を伝送する通信方式に係り、特に、信式を忠実
にかつ経済的に伝送する目的に好適な通信方式に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、テレビ信号や音響信号のように時間的に連続な
信号を符号化して経済的に伝送する通信方式として、時
間的に連続的な信号を時間的に情報量密度が変化する信
号に符号化して送信側と受信側に設けた緩衝記憶装置を
介して伝送する方式が知られている。しかしながら、こ
れらの方式では、研究実用化報告第26巻第１号（1977
年）第１〜６頁に説明されているテレビ信号用のフレー
ム間符号化方式の例の場合のように、緩衝記憶装置の容
量が有限なため、送信側の緩衝記憶装置の溢れが生じな
いように、緩衝記憶装置の充足率が高くなると符号化の
忠実度を下げて符号化された信号の情報量密度を強制的
に下げるようにしている。そのため、送信側の緩衝記憶
装置の充足率が高くなる条件（たとえば、上記フレーム
間符号化方式では、テレビ画面での大面積の動きが連続
する場合）が生じると伝送の忠実度が劣化するという問
題がある。

したがつて、本発明の目的は、時間的に連続な信号を
時間的に情報量密度が変化する信号に符号化しても上記
の忠実度の劣化が生じることがなく、経済性と忠実度を
共に満足させられる通信方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、上記の目的を達成するために、送信側で
は、入力信号あるいは入力信号を時間的に情報量密度が
変化する信号に符号化した信号をデイジタル記録し、デ
イジタル記録の再生速度を情報量密度が変化する信号に
符号化された信号が伝送路に欠落無く流入するように制
御している。受信側では、伝送された信号あるいはこれ
を復号した信号を欠落無く記録するように記録速度を制
御してデイジタル記録し、このデイジタル記録を再生す
ることにより入力信号を得ている。

〔作用〕

上記の本発明の構成においては、デイジタル記録の再
生速度並びに記録速度を自由に制御できるので、入力信
号を時間的に情報量密度が変化する信号に符号化して
も、伝送路の容量に応じた速度で符号化された信号を伝
送路に与え、かつ、伝送路から受けとることができる。
したがつて、符号化された信号の情報量密度の一時的な
増加を抑えるために符号化の忠実度を低下させる必要も
無くなる。なお、このような速度制御にアナログ記録を
用いると速度変化により信号の忠実度が維持できないの
でデイジタル記録を用いる必要がある。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図において、時間的に連続な信号を発生する信号源１
からの信号は、デイジタル記録装置２により記録され
る。信号源１は、たとえば、テレビ信号の場合テレビカ
メラ，音響信号の場合マイクロホンと増幅器などであ
る。デイジタル記録装置２は、信号を一定の速度で時間
的に情報量密度が変化しない信号に符号化して記録する
装置であり、たとえば、信号をAD変換してそのまま記録
する装置であつて良い。

デイジタル記録装置２で記録された記録媒体はデイジ
タル再生装置３でデイジタルの形で再生され、再生され
た信号４はクロツク信号５と共に符号器６に与えられ
る。符号器６は、再生されたデイジタル信号４をクロツ
クパルス５により調歩されながら時間的に情報量密度が
変化する信号に符号化して、符号化された信号７を符号
の発生を示す書込み指令パルス８と共に緩衝記憶装置９
に与える。緩衝記憶装置９は、符号出力７を書込み指令
パルス８により記憶すると共にデイジタル（符号）伝送
路10からの読出し指令パルス11により記憶した符号出力
７を記憶した順に伝送路入力符号12として出力する。緩
衝記憶装置９は、また、その充足率を示す充足率信号13
を出力しデイジタル再生装置の速度制御入力に入力し、
充足率が小さい場合に再生速度を大きくし、充足率が大
きい場合に再生速度を小さくするように制御する。

上記送信側に対して受信側では、伝送路10により伝送
路入力符号12が伝送された伝送路出力符号13が伝送路10
からの書込み指令パルス14により緩衝記憶装置15に記憶
される。緩衝記憶装置15は、復号器16からの読出し指令
パルス17により復号器16に復号器入力符号18として読出
される。復号器16は、デイジタル記録装置19からのクロ
ツクパルス20により調歩されて送信側のデイジタル再生
装置３の再生された信号４と同じ信号に復号器入力符号
18を復号して復号器出力信号21としてデイジタル記録装
置19に入力し、デイジタル記録させる。デイジタル記録
装置19の記録速度は、緩衝記憶装置15の充足率信号22を
デイジタル記録装置19の速度制御入力に入力し、充足率
が小さい場合に記録速度を小さくし、充足率が大きい場
合に記録速度を大きくするように制御している。

デイジタル記録装置19で記録された記録媒体は、デイ
ジタル再生装置23により一定の速度で再生され、入力信
号源１が発生したものと同じ時間的に連続した信号を受
信装置24に与える。受信装置24は、たとえば、テレビ信
号の場合テレビモニタ、音響信号の場合スピーカーなど
である。デイジタル再生装置23は、信号を一定の速度で
時間的に情報量密度が変化しない信号に符号化した信号
を記録した媒体を再生できるもので、たとえば、信号を
AD変換してそのまま記録した媒体を再生するものであつ
て良い（受信装置24が他のデイジタル記録装置である場
合は、デイジタル信号のまま再生する装置であつて良
い）。

上記により、第１図の実施例の構成と動作を概略説明
した。以下でさらに要点を詳しく説明する。第１図の符
号器６と復号器16としては、信号源１に対応していれ
ば、これまでに提案されている入力信号を時間的に情報
量密度が変化する信号に変換する符号化方式すべてのも
のを使うことが可能である。たとえば、テレビ信号の場
合、符号器と復号器にそれぞれフレームメモリを備え符
号器のフレームメモリの内容と入力信号を比較して異な
つている部分だけ符号器のフレームメモリを書き換え、
同時に、異なつている部分の入力信号の標本値にフレー
ムメモリのアドレスを付加して符号出力として復号器に
送り復号器のフレームメモリも書き換えて入力信号を復
号する条件付画素書き変え符号化方式（いわゆるフレー
ム間符号化の一種）を用いることができる。上記符号化
方式の場合、符号化された信号は、画面に動きが無いと
きには発生せず、画面に動きが有るときに発生する。し
たがつて、その符号化の出力信号は、時間的に情報量密
度が変化している。さらに、画面の動きが少ない信号に
ついては、復号器に送る符号（情報量）が少なくなり、
入力信号を直接送るよりも送る情報量を大幅に減らすこ
とができる。また、画像の変化の有無を入力信号のAD変
換による量子化と同じ細かさで行えば、復号側で完全に
入力信号と同じ信号を復号することができ、いわゆる情
報保存符号化を行なうことができる。上記の条件付画素
書き変え符号化方式の例のように、入力信号を時間的に
情報量密度が変化する信号に符号化することにより、伝
送路の容量を大幅に減らすことができ伝送を経済的に行
なえ、かつ、情報保存符号化も可能なので忠実度を完く
劣化させずに信号を伝送することも可能になる（忠実度
をある程度劣化させることを許容すれば、伝送すべき情
報量をさらに一層少なくできる）。

また、緩衝記憶装置９と15は、半導体集積回路による
記憶回路、たとえば、いわゆるFirst−In−First−Out
記憶回路などを用いて構成できる。緩衝記憶装置９と15
の容量は、デイジタル再生装置３と符号器６やデイジタ
ル記録装置19と復号器16の応動の遅れに相当する情報量
以上の容量であれば良い。デイジタル記録装置２と19及
びデイジタル再生装置３と23は、テープや円盤などを媒
体とする磁気記録や光記録などによつて構成することが
できる。デイジタル再生装置３とデイジタル記録装置19
に必要な再生速度あるいは記録速度の制御は、速度制御
入力によりテープ走行速度を変えたり、円盤の回転速度
を変えたりすることなどにより行なうことができる。

送信側における符号化とデイジタル再生装置３の速度
制御の関係を詳述すると以下のようになる。符号器６
は、デイジタル再生装置３をデイジタル記録装置２の記
録と同じ一定の速度で再生した場合、時間的に情報量密
度が変化する符号化された信号出力７を出力し、出力７
の情報量密度が大きくなりかつこれが持続すると緩衝記
憶装置９が溢れ、伝送される情報が欠落する。第１図で
は、符号器６の出力の情報量密度が増大して伝送路10に
読出される情報量密度よりも大きくなり、緩衝記憶装置
９の充足率が増大するとデイジタル再生装置３の再生速
度が下げられ符号器６への信号入力速度が下がり符号器
出力７の情報量密度も低下して緩衝記憶装置９の溢れが
防止される。逆に、符号器出力７の情報量密度が伝送路
10に読出される情報量密度よりも小さくなつて緩衝記憶
装置９の充足率が低下すると、デイジタル再生装置３の
再生速度が増大させられ、符号器出力７の情報量密度が
増大し、緩衝記憶装置９が空になり伝送路10が無駄に使
われるのを防止する。なお、デイジタル再生装置３が機
械的な機構を持ちそのため再生速度に制限が有り緩衝記
憶装置９が空になることを防止できない場合には、デイ
ジタル再生装置３からまたは符号器６から信号には影響
を与えない符号（ダミー符号）を出力して緩衝記憶装置
９が空になるのを防止し、かつ、伝送路10や受信側での
誤動作を防止できる。また、これまでの説明では、緩衝
記憶装置９の充足率によるデイジタル再生装置３の速度
制御が、充足率に変化に応じて連続的に行なわれるよう
にされているが、特開昭58−189809に記載されている信
号記録再生装置のように緩衝記憶装置９を二つの記憶回
路で構成し片方の記憶回路が読出されて空になつた時に
デイジタル再生装置３を動作させ空になつた記憶回路を
満杯になるまで書き込み、もう一方の記憶回路の内容を
対送路10に読み出すし、これを二つの記憶回路に役割り
を交代させながら続けるというオンオフ方式の速度制御
も用い得る。

受信側における復号化とデイジタル記録装置19の速度
制御の関係は、本来情報量密度が時間的に変化している
信号に符号化した信号を一定の情報量密度にならして受
信して復号するため復号された信号の情報量密度が時間
的に変化してしまうので速度制御が必要になるという点
で送信側と対称な関係になる。すなわち、送信側では、
緩衝記憶装置９の書き込み速度を制御するようにデイジ
タル再生装置３の再生速度を制御していたのに対して、
受信側では、緩衝記憶装置15の読出し速度を制御するよ
うにデイジタル記録装置19の記録速度を制御している。
したがつて、送信側で説明したオンオフ制御の場合に
は、他方の記憶回路が満杯になつたときデイジタル記録
装置19を動作させることになる。なお、やはり送信側で
説明したダミー符号を用いる場合には、復号器16または
デイジタル記録装置19にダミー符号を取り除く機能を持
たせる必要がある。

なお、以上の説明では明確にしなかつたけれども、第
１図の実施例の通信方式では、デイジタル伝送路10の容
量すなわち伝送速度が時間的に一定である必要はなく、
時間的に変動しても良い。これは、伝送路10の容量の時
間的変化が相対的に見れば符号化された信号の情報量密
度の時間的変化と等価であるからである。

また、第１図の実施例の緩衝記憶装置９と15の位置は
他に移すこともできる。その場合には、緩衝記憶装置９
をデイジタル再生装置３と符号器６の間に移し、符号器
６を調歩させるクロツクパルスは伝送路10から供給する
ようにする。受信側については、緩衝記憶装置15を復号
器16とデイジタル記録装置19の間に移し、復号器16調歩
するクロツクパルスは伝送路10から供給するようにす
る。なお、この緩衝記憶装置の位置の変更は、送信側あ
るいは受信側単独でも可能である。

次に、本発明の他の実施例を第２図により説明する。
第２図において、信号源１からの信号は、符号器25によ
り情報量密度が時間的に変化する信号に符号化して符号
化された信号26を符号の発生を示す書込み指令パルス27
と共に緩衝記憶装置27に与える。符号器25を調歩するク
ロツクパルスは、入力が時間時に連続な信号なので一定
周期で良く符号器25の内部で発生している。緩衝記憶装
置27に記憶された符号化された信号は、デイジタル記録
装置28からの読出し指令パルス29によりデイジタル記録
装置28の入力符号30として読出され、デイジタル記録装
置28に記録される。デイジタル記録装置28の記録速度
は、緩衝記憶装置27の充足率を示す充足率信号31を速度
制御入力として、充足率が大きい場合には記録速度を大
きくし、充足率が小さい場合には記録速度が小さくなる
ように制御する。この制御により、符号器26により符号
化された情報量密度が時間的に変化する信号は欠落する
ことなくデイジタル記録装置28に記録される。

デイジタル記録装置28により記録された記録媒体は、
デイジタル再生装置32により再生され再生された符号33
が書込み指令パルス34により緩衝記憶装置35に記憶され
る。記憶された符号は、デイジタル伝送路10からの読出
し指令パルス36により書き込まれた順に読出されて伝送
路入力符号37として伝送路10に入力される。緩衝記憶装
置35の充足率を示す充足率信号38は、デイジタル再生装
置38の再生速度制御入力に入力され、その再生速度を充
足率を大きいときには小さく、充足率が小さいときには
大きくなるように制御する。この制御により、記録媒体
に記録された符号、すなわち符号器25により時間的に情
報量密度が変化する信号に符号された信号は欠落無く伝
送路10に入力される。

伝送路10により伝送路入力符号37が伝送された伝送路
出力符号53は、伝送路10からの書込み指令パルスに39に
より緩衝記憶装置40に書込まれる。緩衝記憶装置40に書
き込まれた符号は、デイジタル記録装置41からの読出し
指令パルス42により読出され記録装置入力符号43として
デイジタル記録装置41に記録される。デイジタル記録装
置41の記録速度は、緩衝記憶装置40の充足率を示す充足
率信号44を速度制御入力として、充足率が大きい場合に
大きく、充足率が小さい場合に小さくなるように制御さ
れる。この制御により、伝送路10により伝送された符号
は欠落無くデイジタル記録装置41に記録される。

デイジタル記録装置41により記録された記録媒体は、
デイジタル再生装置45により再生され、再生された符号
46は、書込み指令パルス47と共に緩衝記憶装置48に与え
られ記憶される。緩衝記憶装置48に記憶された符号は、
復号器49からの読出し指令パルス50により読出され、復
号器入力符号51となる。復号器49は、符号器25の出力26
と同じ時間的に情報量密度が変化する符号に変換された
信号である入力符号51を元の時間的に連続な信号に復号
して受信装置24に与える。受信装置24がアナログ入力で
あれば、復号器49はアナログ信号までへの復号を行な
う。復号器49を調歩するクロツクパルスは、復号された
時間的に連続な信号に対応した一定周期のパルスで良
く、復号器49の内部で発生できる。復号器49の出力を時
間的に連続するために復号器49の入力の情報量密度が時
間的に変動するように、復号器49からの読出し指令パル
ス50が緩衝記憶装置48の読出しを制御している。緩衝記
憶装置48への入力の制御は、緩衝記憶装置48の充足率を
示す充足率信号52をデイジタル再生装置45の速度制御入
力として、その再生速度を充足率が大きいときに小さ
く、充足率が小さいときに大きくなるように制御して、
緩衝記憶装置48が溢れたり空にならないようにしてい
る。

第２図の実施例において、デイジタル伝送路10の容量
（伝送速度）が時間的に一定の場合は、デイジタル再生
装置32とデイジタル記録装置41の動作速度をデイジタル
伝送路10の伝送速度に合わせれば、緩衝記憶装置35と40
は不要となる。また、符号器25,緩衝記憶装置27とデイ
ジタル記録装置28及びデイジタル再生装置45,緩衝記憶
装置48と復号器49としては、特開58−189809に詳述され
ている信号記録装置及び信号再生装置を用いることがで
きる。なお、緩衝記憶装置27と48の位置は、クロツクパ
ルス等の制御信号の変更により、緩衝記憶装置27を信号
源１と符号器25との間に、緩衝記憶装置45を復号器46と
受信装置24の間に移すことも可能である。

第１図と第２図の実施例の得失を比較すると次のよう
になる。第１図の実施例では、動作速度可変の高価なデ
イジタル再生装置とデイジタル記録装置は伝送路10の端
だけに有れば良く、安価な固定速度のデイジタル記録装
置２とデイジタル再生装置23でより広範囲に信号の収
集，分配ができる。一方、使用する記録媒体の量は、記
録再生が情報圧縮無しで行なわれるため多くなる。第２
図の実施例では、上記の関係が逆になる。なお、第１図
の実施例と第２の実施例は、互いに送信側あるいは受信
側を入れ換えて構成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、時間的に連続
した信号を情報量の少ない情報量密度が時間的に変化す
る信号に符号化して欠落なく伝送できるので、同時性を
必要としない信号の伝送に適用して、その経済性と忠実
度の大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す図面、第２図
は、本発明の他の実施例の構成を示す図面である。 １……信号源、2,19,28,41……デイジタル記録装置、3,
23,32,45……デイジタル再生装置、6,25……符号器、9,
15,27,35,40,48……緩衝記憶装置、16,49……復号器、2
4……受信装置。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報がディジタル記録された記録媒体をデ
   ィジタル的に再生するディジタル再生装置（３）と、再
   生されたディジタル信号を時間的に情報量密度が変化す
   る信号に符号化する符号器（６）と、該符号化された信
   号を伝送路（10）に出力する出力手段（９）と、上記符
   号化された信号を該伝送路から受信する受信手段（15）
   と、該受信手段から上記符号化された信号を入力してデ
   ィジタル信号に復号する復号器（16）と、該復号された
   ディジタル信号をディジタル記録する記録装置（19）と
   を有し、 上記再生装置（３）は上記出力手段（９）からの制御信
   号に従って再生速度が変化し、 上記記録装置（19）は上記受信手段（15）からの制御信
   号に従って記録速度が変化する ことを特徴とする通信装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記出力
   手段からの制御信号は、前記伝送路の容量に応じた速度
   で上記符号化された信号が前記伝送路に出力されるよう
   に、前記再生装置の再生速度を制御することを特徴とす
   る通信装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記出力
   手段は第１の緩衝記憶装置からなり前記符号化された信
   号を該第１の緩衝記憶装置に一旦記録してから前記伝送
   路に出力し、前記出力手段からの制御信号は、該第１の
   緩衝記憶装置の充足率に応じて前記再生装置の再生速度
   を制御することを特徴とする通信装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項または第３項におい
   て、前記受信手段は第２の緩衝記憶装置からなり前記復
   号されたディジタル信号を該第２の緩衝記憶装置に一旦
   記録してから前記記録装置に出力し、該第２の緩衝記憶
   装置の充足率に応じて、前記記録装置の記録速度を制御
   することを特徴とする通信装置。