JP2892358B2

JP2892358B2 - 遅延形情報転送方式

Info

Publication number: JP2892358B2
Application number: JP63251897A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　元; 浩一郎石川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH02100533A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、音楽や動画像等の時間的に連続して発生す
る情報を伝送回線を介して遠隔地に転送するための情報
転送方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は、音楽や動画像等の時間的に連続して発生す
る情報を遠隔地に転送するための情報転送方式の例を示
す図である。

同図において、51で示すように、音楽や動画像等の入
力情報源の符号化を行なった後、回線に対する52で示す
送信制御を経て、回線53上を転送され、受信側の受信制
御54を経て、55で示すように復号化されて出力される。
音楽や動画像等の時間連続情報を符号化した場合、情報
発生量は、第２図に例を示すように、平均値は比較的小
さいが、最大ピーク値が瞬間的に大きくなることが多
く、時間的に大きく変動する。

この理由は、ある時刻の入力信号の値が、その近傍の
時刻の信号の値と似ている場合は、予測精度が高まり、
符号化後の情報発生量が著しく少なくなるが、時間的な
変化が大きい場合は、近傍の時刻の信号値からの予測が
当たらないため、情報発生量が極端に増えてしまうこと
に起因する。

従来、このような時間的に大きく変動する、音楽や動
画像等の、時間連遅情報の転送方式としては、第３図
（ａ）、（ｂ）に示すような２種の方式が実現されてい
る。

同図において、56,60は情報源の符号化、57はレート
バッファ、58は一定レート回線、59,63は復号化、61は
バースト化、62は可変レート回線を示している。

これらの内（ａ）は、回線の伝送レートが一定の固定
値の場合に適用される方式であり、入力された時間連続
情報を情報源符号化する際、情報発生量が一定レートに
なるように符号化制御を行なう。

この符号化制御の方法としては、第４図（ａ）、
（ｂ）に示すような２種の方法が実現されている。

同図（ａ）は、信号の時間的な分解能を重視した制御
方法であり、符号化後の情報発生量が、一定の伝送レー
トよりも増えそうな場合、符号化後の信号のS/Nや空間
的な分解能を犠牲にして、個々の時刻の情報発生量を抑
制する。

すなわち、第４図（ａ）中の斜線部の情報量だけ、符
号量発生量を抑制し、一定レートに抑える。この方法で
は、音楽や動画像等の入力信号の時間的な変化が大きい
場合には、その時刻の音質や画像品質が著しく劣化す
る。

第４図（ｂ）は、信号の時間的な分解能を犠牲にし
て、符号化後の信号のS/Nや空間的な分解能を重視した
制御方法であり、ある時刻の符号化後の情報発生量が一
定の伝送レートよりも増えた場合、あふれた情報量を、
その発生時刻以降の時間を使って伝送し、そのあふれた
情報量が転送されている間は、新しい符号化情報が発生
しないように制御を行なう。

すなわち、第４図（ｂ）中に示したように、時刻５、
６、11の点線部で示した、あふれ情報ａ、ｂ、ｃを、そ
れぞれ引き続く時刻６、７、８、12に伝送する（図中の
ａ′,b′,c′に相当）。

この際、あふれ情報を送信している時刻７、８、12に
おける信号のサンプリングの省略等の制御を行ない、符
号化情報の発生を抑制し、本来発生するはずだった、斜
線部の情報の転送を省略する。

このため、この方法では、音楽や動画像等の入力信号
の時間的な変化が大きい場合には、その時刻以降の、あ
ふれ情報を転送している間の時間は、新しい情報が転送
されないため、動画像の動きが止まったように見える等
の時間的な分解能に関する品質劣化を生ずる。

一方、第３図（ｂ）の方法は、回線の伝送レートが大
容量で余裕がある場合または可変レートの場合に適用さ
れる方式であり、入力された時間連続情報を情報源符号
化し、第２図のような符号化情報発生量を、そのまま可
変レートで転送する。

この方式では、音楽や動画像等の入力信号の時間的な
変化が大きくても、その変化に対応するだけの情報発生
量を転送できるため、情報発生量の最大ピーク値が伝送
レートとして許容されている範囲内であれば、音質や画
像品質に関して、時間的に変動するような劣化を生じな
いように符号化制御することができる。

すなわち、一定品質を保証するように符号化制御する
ことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記、第３図（ａ）に示した、固定レート符号化方式
と、第３図（ｂ）に示した可変レート符号化方式を同一
平均レートで比較した場合、第５図に示すように、総合
品質は可変レート符号化の方が優れた評価を示す。

このように、可変レート符号化による情報伝送方式
は、品質面では優れているが、符号化情報発生量の最大
ピーク値に対応するためには、余裕のある大容量伝送回
転が必要であり、経済的な実現が難しいという問題点が
あった。

本発明は、このような従来の欠点に鑑み、固定レート
の小容量伝送回線を用いて、音楽や動画像等の時間的に
連続した情報を転送する際に、符号化情報発生量が時間
的に変化しても、時間的に変動するような品質劣化を生
じないで、一定品質を保証するような情報転送方式を実
現することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の目的は、前記特許請求の範囲
に記載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、送信側に、音楽や動画像等の時
間的に連続して発生する情報の入力手段と、入力された
情報源の符号化手段と、現時刻より一定時間（一定時間
＝Ｔは、符号化情報を転送する単位時間;Uの倍数）前か
ら現時刻までに発生した符号化情報を蓄える容量を持つ
一時蓄積メモリであって、伝送レートを越えていない符
号化情報は、発生より前記一定時間（Ｔ）経過後まで蓄
積し、伝送レートを越え、あふれた部分の符号化情報
は、発生よりＵ以上「2T−Ｕ」以内蓄える送信用一時蓄
積メモリ部と、蓄積する符号化情報を前記一定時間
（Ｔ）観察し、蓄積された符号化情報の内、回線の情報
伝送レートを越えて発生した情報を、当該情報発生の時
系列に関係なく前記一定時間内のタイムスロットに挿入
するための振り分ける処理により、回線の情報伝送レー
トを越えて発生した前記情報を、前記タイムスロットに
挿入し、発生時刻から一定時間（Ｔ）経過後に送信され
るあふれない符号化情報とともに一定レートで回線を介
して送信する手段とを設けるとともに、受信側に回線を
介して受信した符号化情報の内の、あふれない部分の符
号化情報は、一定時間＝Ｔ時間蓄積され、あふれた部分
の符号化情報は、Ｕ以上「2T−Ｕ」以内蓄える受信一時
蓄積メモリ部と、同一時刻に受信されたあふれない符号
化情報とあふれた符号化情報の内のあふれない部分の符
号化情報が受信用一時蓄積メモリに蓄積された時刻から
丁度一定時間＝Ｔだけ遅れ、あふれた部分の符号化情報
は、Ｕ以上「2T−Ｕ」以内遅れ、同一時刻に発生した符
号化情報を本来の発生順序に並べ戻す順序制御手段と、
情報の復号化手段と、復号化された情報を順次、連続的
に出力させる手段とを設けたことを特徴とする遅延形情
報転送方式である。

〔作用〕

本発明の情報転送方式は、前課題を解決するための前
記手段により、音楽や動画像等の時間的に連続して発生
する情報を符号化した場合の、時間的に大きく変動する
情報を平準化、平均化して送信し、受信側において順序
を元に戻すとともに、復合化して出力することにより、
符号化情報発生量が時間的に変化しても、その変化に起
因する品質劣化を生じさせないで、一定品質を保証する
ような固定レート情報転送を実現したものである。この
ため、経済的な低速の固定レート伝送回線を用いて、大
容量伝送回線を用いた可変レート符号化と同様のピーク
値変動に対応し得る品質を実現できる。

〔実施例〕

第６図は、本発明の一実施例を示すブロック図であっ
て、１は情報源符号化部、２は送信側の一時蓄積メモ
リ、３は一定レート送信・事前事後転送順序制御部、４
は一定レート回線、５は受信側の一時蓄積メモリ、６は
受信情報順序制御部、７は復号化部、８は固定時間遅延
制御部を表わしている。

同図について、その動作を説明すると、まず音声や動
画像等の、時間的に連続して発生する入力信号が情報源
符号部１に入力され、予備符号化等の符号化処理によっ
て、符号化情報に変換される。該符号化情報は、第２図
に示されるような、平均値は比較的小さいが、最大ピー
ク値が瞬間的に大きくなることが多く、時間的に変動す
るデータとなる。

このような情報を送信側の一時蓄積メモリ２に一定時
間分（Ｔ＝T1＋T2）、逐次、蓄える。符号化情報を転送
する単位時間をＵとすると、Ｔ、T1、T2は、Ｔ＝ｔ×
Ｕ、T1＝t1×0.5×Ｕ、T2＝t2×0.5×Ｕ（ｔ、t1、t2:1
以上の整数）である。

すなわち、あふれ情報が一時蓄積メモリ２に全て蓄積
される状態に着目すると、あふれ情報は、あふれ情報が
発生した時刻（転送開始基本時刻）よりT1時間前からT2
時間後までに発生した情報と共に一次メモリ２に蓄積さ
れる。このことは、あふれ情報が一時蓄積メモリ２に全
て蓄積される状態では、一時蓄積メモリに現時刻から現
時刻より一定時間＝Ｔの間に発生した符号化情報を蓄積
することを意味する。第７図にT1、T2、Ｔの関係を示
す。第７図では、符号化情報を転送する単位時間:Uを１
としている。また、あふれ情報と共に事後転送される情
報の発生した最終時刻を経過すると、あふれた部分の符
号化情報（図７の網掛けのある部分）のうちの一部は、
一時蓄積メモリ２から取り出され、対応するあふれない
符号化情報と一体となり、転送される。あふれた部分の
符号化情報の蓄積時間は、Ｕ以上「2t−１」Ｕ（U:符号
化情報を転送する単位時間）以内である。

上記の一時蓄積メモリ２の状態を第７図により説明す
る。6.5から7.5のあふれ情報と共に事後転送される情報
の発生した最終時刻＝11.5が現時刻の場合には、一時蓄
積メモリ２には、6.5から7.5のあふれ情報と共に事前転
送される情報の発生ａした最早時刻（＝2.5）から6.5か
ら7.5のあふれ情報と共に事後転送される情報の発生し
た最終時刻（＝11.5）までに発生した情報が蓄積され
る。12.5が現時刻の場合には、第７図の横軸の3.5から1
2.5までの範囲の符号化情報が一時蓄積メモリ２には蓄
積される。後者の場合には、第７図の横軸の2.5から3.5
の範囲にある網掛け部分は一時蓄積メモリ２から取り出
されている。

次に、一定レート送信・事前事後転送順序制御部３
は、この情報源符号化部において発生した情報を、発生
順序に従って、一定レート回線４を介して一定レートで
順次転送する。ここで、一定レート回線４の伝送レート
は、符号化情報発生量の時間平均値（時間平均値＝伝送
する全符号化情報量／伝送時間）よりも大きい値とす
る。

回線を介した情報の転送は、符号化情報があふれない
場合には、一定時間＝Ｔだけ遅延して転送し、符号化情
報があふれた場合の平均的なケースで、以下の考え方で
行なう。

あふれない情報（図７の網掛けのない部分の情報）
は、一定時間＝Ｔ時間遅れて、転送する。

あふれ情報（図７の網掛けのある部分の情報）は、転
送開始基本時刻＋（Ｔ−T1）時間前から転送を開始さ
れ、転送開始基本時刻＋Ｔ＋T2までに終了するように転
送される。

この転送の考え方は、符号化情報があふれた場合の平
均的なケースであり、具体的には、一定レート送信・事
前事後転送順序制御部３は、以下の手法により情報送信
の順序制御を行い、瞬間的に大きなピーク値が生じる符
号化情報を、時間的に一定レートに平坦化・平均化し、
一定レートでも効率的な事前転送ができるようにする。

（ａ）情報発生量の事前把握符号化情報の発生量は、発生した符号化情報が一時蓄
積メモリに蓄積された時刻から一定時間＝Ｔ経過後ま
で、一時蓄積メモリの状態を把握する。言い換えると、
現時刻には、現時刻から現時刻より一定時間＝Ｔ前の間
に発生した符号化情報の発生量の推移を知ることができ
る。

第７図において、現時刻を11.5と仮定すると、時刻2.
5から現時刻11.5に発生した符号化情報の発生量の推移
を知ることができる。また、このことは、現時刻11.5に
おいて、転送開始基本時刻（＝７）よりT1時間前（＝2.
5）から転送開始基本時刻（＝７）までの事前に発生し
た符号化情報の発生量の推移と、転送開始基本時刻＝７
から転送開始基本時刻＝７よりT2時間後（＝12.5）まで
の事後に発生した符号化情報の発生量の推移を知ること
ができることを意味する。

これにより、情報転送中のあふれ情報量や、転送あふ
れ情報の発生予想時刻を正確に、事前に把握する。

（ｂ）情報の事前転送（転送開始基本時刻より前に発生
した情報と共に転送されるあふれた部分の情報の転送）情報発生量が転送レートの値よりも低い状態にある場
合、この伝送レートの余裕を使って、（ａ）項で把握し
たあふれ情報を、転送順序と関係なく、事前に、先行し
て転送する。

あるいは、FIFO（fast in fast out）形式で、情報発
生の順に、伝送レートを目いっぱい使って、一時蓄積メ
モリ３中の符号化情報を詰めて、先行して転送する。

伝送レートを越えて符号化情報が発生した（符号化情
報があふれる）場合、あふれ情報と共に事後転送される
情報の発生した最終時刻に、一時蓄積メモリには前記最
終時刻より一定時間＝Ｔ時間前までの情報が蓄積されて
いる。あふれ情報の一部は、転送開始基本時刻よりT1時
間前から転送開始基本時刻までに発生した情報と共に転
送され、転送開始基本時刻＋（Ｔ−T1）時間前から転送
を開始することができる。

（ｃ）情報の事後転送（転送開始基本時刻より後に発生
した情報と共に転送されるあふれた部分の情報の転送）転送中の符号化情報発生量が伝送レートの値を越えて
あふれた場合、（ｂ）項の事前転送に加えて、転送あふ
れ情報の発生時刻（転送開始基本時刻）より一定時間＝
Ｔ時間経過後から転送開始基本時刻＋Ｔ＋T2までに、あ
ふれ情報を転送する。この転送に際しては、各時刻にお
ける情報発生量と伝送レートの余裕を使うか、あるいは
FIFO形式で、情報発生の順番に従って、一時蓄積メモリ
３中の符号化情報を詰めて転送する。あふれ符号化情報
が発生した場合、転送開始基本時刻から転送開始基本時
刻のT2時間後までに発生した符号化情報と共にあふれた
部分の符号化情報を転送する。

（ｄ）情報の転送順序入れ替え転送あふれ情報の事前転送や事後転送を行なう際、本
方式では発生順序を一定時間（Ｔ＝T1＋T2）分、常時蓄
積しており、あふれない情報は、一定時間＝Ｔ時間遅れ
て、転送し、あふれ情報は、転送開始基本時刻＋（Ｔ−
T1）時間前から転送を開始され、転送開始基本時刻＋Ｔ
＋T2までに終了するように転送されないといけない。こ
のような条件を満足させるため、転送順序を逐次、必要
に応じて入れ替えしながら、この条件を満足させるよう
に、情報転送を行なう。

このようにして、送信された情報は、受信側の一時蓄
積メモリ５に蓄えられる。あふれない情報は、一定時間
＝Ｔ時間蓄積され、あふれる情報は、Ｔ−T2以上Ｔ＋T1
以内（Ｕ以上「2T−Ｕ」以内）蓄積される。受信側の一
時蓄積メモリ５の容量は、「転送レート×Ｔ」以上あれ
ば十分である。転送開始基本時刻が属する単位時間に発
生した情報は、あふれない情報が受信側の一時メモリ５
に蓄積開始後からＴ時間以内には蓄積を終了する。次
に、受信情報順序制御部６において、転送の際に入れ替
えられた順番が、本来の符号替情報発生順に並べ替えら
れる。

発生順に並べ替えられた符号化情報は、複合化部７に
おいて複合化され、固定時間遅延制御部８において、複
合化された信号が、出力される。

第７図は、符号化情報の転送あふれ情報の、本発明に
よる転送方式の例を説明する図であって、あふれ情報の
発生時刻（転送開始基本時刻）、事前転送、事後転送、
あふれ情報と共に事前転送される情報の発生した最早時
刻、あふれ情報と共に事後転送される情報の発生した最
終時刻の関係を示したものである。転送レートを越えて
発生したあふれ情報部分（図中の斜線を施した部分）
が、事前転送および事後転送される様子を示している。

第８図は、転送あふれ情報の、本発明による転送方式
の他の例を説明する図であって、あふれ情報部分の事前
転送、事後転送、および転送順序入れ替えの様子を示し
ている。

すなわち、同図において、ａ→ａ″,b₁→b₁″,c→
ｃ″は情報の事前転送を示しており、b₂→b₂″は情報の
事後転送を、また、ｄ→ｄ″は情報の転送順序の入れ替
えを示している。

本発明の転送方式では、情報蓄積時間Ｔ＝T1＋T2の選
択により、転送あふれの平滑化、平均化の有効性が左右
されるため、T1,T2を決める際には、符号化情報の発生
頻度、ピーク値の分布、等の情報発生特性を基に、余裕
を持った値を選択する必要がある。ピーク値の発生頻度
が非常にばらついた特性の場合には、最悪条件を基にし
て、情報蓄積時間を選択するようにすれば良い。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、音楽や動画像
等の、時間的に連続して発生する情報を符号化した場合
の、時間的に大きく変動する時間を、あふれ情報の転送
開始基本時刻の一定時間＝Ｔ後にたいする事前転送およ
び事後転送により、現時刻から現時刻より一定時間＝Ｔ
前の間に発生した符号化情報を一時蓄積メモリに蓄えら
れる容量を一時蓄積メモリの容量として平準化、平均化
して送信し、さらに、固定遅延時間（Ｔ）送らせて、受
信側において順序を元に戻すとともに、復合化して出力
することができるため、符号化情報発生量が時間的に変
化しても、その変化に起因する品質劣化を生じさせない
で、一定品質を保証するような固定レート情報転送を実
現できる。このため、大容量伝送回線を用いて可変レー
ト符号化と同様にの品質を、転送情報量の時間平均量は
は同じという条件下で、低速の固定レート回線を用いて
実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な時間連続の転送方式の例を示す図、第
２図は時間的に連続する情報を符号化した場合の情報発
生量の時間変化の例を示す図、第３図は従来の時間連続
情報の情報転送方式の例を示す図、第４図は従来の一定
レート符号化情報転送制御方法の例を示す図、第５図は
従来の符号化情報の転送方式の品質比較図、第６図は、
本発明の情報転送方式の実施例のブロック図、第７図は
本発明のあふれ情報の転送方式の例を説明する図であ
る。なお、第７図において転送開始基本時刻は、あふれ
情報の発生時刻（あふれ情報発生の時間帯の中点の時
刻）である。また、第８図は、本発明のあふれ情報の、
他の転送方式の例を説明する図である。１……情報源符号化部、２……送信側の一時蓄積メモ
リ、３……一定レート送信・事前事後転送順序制御部、
４……一定レート転送回線、５……受信側の一時蓄積メ
モリ、６……受信情報順序制御部、７……復号化部、８
……固定時間遅延制御部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側に、音楽や動画像等の時間的に連続
して発生する情報の入力手段と、入力された情報源の符
号化手段と、現時刻より一定時間（一定時間＝Ｔは、符
号化情報を転送する単位時間:Uの倍数）前から現時刻ま
でに発生した符号化情報を蓄える容量を持つ一時蓄積メ
モリであって、伝送レートを越えていない符号化情報
は、発生より前記一定時間（Ｔ）経過後まで蓄積し、伝
送レートを越え、あふれた部分の符号化情報は、発生よ
りＵ以上「2T−Ｕ」以内蓄える送信用一時蓄積メモリ部
と、蓄積する符号化情報を前記一定時間（Ｔ）観察し、
蓄積された符号化情報の内、回線の情報伝送レートを越
えて発生した情報を、当該情報発生の時系列に関係なく
前記一定時間内のタイムスロットに挿入するための振り
分ける処理により、回線の情報伝送レートを越えて発生
した前記情報を、前記タイムスロットに挿入し、発生時
刻から一定時間（Ｔ）経過後に送信されるあふれない符
号化情報とともに一定レートで回線を介して送信する手
段とを設けるとともに、受信側に回線を介して受信した
符号化情報の内の、あふれない部分の符号化情報は、一
定時間＝Ｔ時間蓄積され、あふれた部分の符号化情報
は、Ｕ以上「2T−Ｕ」以内蓄える受信用一時蓄積メモリ
部と、同一時刻に受信されたあふれない符号化情報とあ
ふれた符号化情報の内のあふれない部分の符号化情報が
受信用一時蓄積メモリに蓄積された時刻から丁度一定時
間＝Ｔだけ遅れ、あふれた部分の符号化情報は、Ｕ以上
「2T−Ｕ」以内遅れ、同一時刻に発生した符号化情報を
本来の発生順序に並べ戻す順序制御手段と、情報の復号
化手段と、復号化された情報を順次、連続的に出力させ
る手段とを設けたことを特徴とする遅延形情報転送方
式。