JP2986039B2 - 多重チャネル画像圧縮システム用の統計的マルチプレクサ - Google Patents

多重チャネル画像圧縮システム用の統計的マルチプレクサ

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JP2986039B2 JP4357245A JP35724592A JP2986039B2 JP 2986039 B2 JP2986039 B2 JP 2986039B2 JP 4357245 A JP4357245 A JP 4357245A JP 35724592 A JP35724592 A JP 35724592A JP 2986039 B2 JP2986039 B2 JP 2986039B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高品位テレビジョン
（ＨＤＴＶ）等に使用されるディジタル圧縮システムに
関し、さらに詳しくは、複数のチャネルの圧縮ビデオデ
ータの多重化データストリームによる通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】一連のビデオ画像を適正に表現するのに
必要なデータの量を低減するために、種々の異なったデ
ィジタル圧縮システムが技術上周知である。そうしたシ
ステムの１例が、米国電気電子技術者協会の「放送に関
する会報」１９９０年１２月号（第３６巻第４号）に掲
載されたパイクの「ディジサイファー完全ディジタルの
チャネル互換性ＨＤＴＶ放送システム」という記事（Ｐ
ａｉｋ，”ＤｉｇｉＣｉｐｈｅｒ−Ａｌｌ Ｄｉｇｉｔ
ａｌ，ＣｈａｎｎｅｌＣｏｍｐａｔｉｂｌｅ，ＨＤＴＶ
Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ”ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎ
ｇ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９
９０）に提示されており、これを参照によってここに組
み込む。この記事に記載されているシステムには、画像
圧縮をさらに向上するために、動き補償も取り入れてい
る。このようなシステムを使用することによって、１０
０：１を越える圧縮比を達成することが可能になる。こ
れらのシステムで用いられるビデオ圧縮アルゴリズム
は、画像の統計的性質を利用する。しかし、時折、特定
の画像シーケンスにこれらの統計的性質が適用されない
事態が発生することがある。そのような場合、結果的に
得られる画像を視覚的に認識できるほど傷付けることな
く、定圧縮比を維持することはできない。一般に、圧縮
システムがより強力に、より高性能になるほど、画像品
質の変動は大きくなる。通常、こうしたシステムによっ
て向上するのは、平均圧縮比だけである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ビデオ画像の統計的性
質の変動を低減する１つの方法は、複数のビデオチャネ
ルを同時に符号化することである。再構築されたビデオ
信号の品質を一定にする場合、特定の圧縮アルゴリズム
を適用した後の信号を表現するのに必要なデータの量
は、確率変数で表わすことができる。したがって、ｎ個
のビデオチャネルを表現するのに必要な総データ量は、
ｎ個の確率変数の和となる。各ビデオチャネルが異なる
プログラム材料を伝送すると想定した場合、それぞれの
ビデオ信号に相関関係が無く、ビデオ信号の和の変動
は、信号チャネルを個別に圧縮したときに観察される変
動より、ずっと少なくなる。
【０００４】統計的マルチプレクサを設置して、複数の
ビデオチャネルを可変ビットレートディジタルビデオ圧
縮システムで処理すると、有益である。そのようなマル
チプレクサを使用することによって、再構築されるビデ
オ画像に視覚的に認識できるアーティファクトを生じる
ことなく、目標の圧縮比を容易に達成することができる
ようになる。このようなマルチプレクサは、データの伝
達が行われる通信チャネルの処理能力を越えることな
く、多重チャネルデータを伝送することができなければ
ならない。
【０００５】本発明は、上述の利点を備えた統計的マル
チプレクサを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、多重チ
ャネル画像圧縮システムを提供する。複数の符号器を用
いて、異なるビデオチャネルの画像データを圧縮する。
各符号器によって提供される品質のレベルを指定するた
めに、符号化レベル制御手段を結合して、それぞれの符
号器に符号化レベルコマンドを提供する。また、符号化
レベル制御手段に応答して符号器によって生成された符
号化画像データを、送信のために１つの合成信号に多重
化する手段を設置する。
【０００７】好適実施例では、符号化レベル制御手段
が、合成信号からのデータの蓄積量に応答して、蓄積デ
ータを通信チャネルの処理能力範囲内に維持するよう
に、符号化レベルコマンドを調整する。符号化レベルコ
マンドは、全ての符号器に同一の広域符号化レベルを指
定することができる。また、少なくとも１つの符号器に
作動的に対応付けられる手段を設置し、その符号器用の
局所符号化レベルを生成することができる。例えば、特
定のチャネルの画像品質が他のチャネルより重要である
と判断された場合など、局所符号化レベルは広域符号化
レベルとは異なることができる。
【０００８】さらに、合成信号から個々のチャネルの画
像データを回復するために、本発明に従って復号器を提
供する。こうした復号器は、合成信号を逆多重化して、
各符号器によって生成された符号化画像データを検索す
る手段から成る。また、対応する符号器によって生成さ
れた画像データを復号化するために、それぞれが逆多重
化手段に接続された複数の復号器を装備する。また、受
信データから符号化レベルコマンドを回復する手段を装
備する。個々の復号器は、受信した符号化レベルコマン
ドに応答して、符号化画像データを復号化する。
【０００９】復号器の好適実施例では、符号化レベルコ
マンドは、全ての符号器に同一の広域符号化レベルを指
定する。符号化レベルコマンドは、送信前に合成信号と
多重化され、復号器内のデマルチプレクサ（逆多重化装
置）によって回復される。そうしたければ、１つまたは
それ以上のビデオ符号器に対し、局所符号化レベルを生
成することができる。そのような符号器に作動的に対応
付けられた手段は、その符号器用の局所符号化レベルを
生成する。局所符号化レベルは、広域符号化レベルとは
異なることができる。対応する復号器に作動的に結合さ
れた手段が、その復号器用の局所符号化レベルを再生す
る。
【００１０】別の実施例では、符号化レベルコマンドを
送信前に合成信号と多重化せず、その代わりに、合成信
号に蓄積されたデータ量から符号化レベルコマンドを再
生する手段を復号器に設置する。
【００１１】図に示す実施例では、多重チャネル画像圧
縮システムの各符号器が、それぞれ別個のビデオチャネ
ルからの画像データの連続フレームを圧縮する。各フレ
ームの画像データを均等数のデータブロックに分割する
手段を装備する。これにより、各ビデオチャネルのデー
タブロックを、多数の符号器によって同時に処理するこ
とができるようになる。また、複数の符号器から生成さ
れた符号化画像データを、合成信号の送信前にパケット
に組み立てる手段を装備する。各パケットは、様々なビ
デオチャネルのそれぞれについて均等数のデータブロッ
クを含む。符号化レベルコマンドは、全ての符号器に同
一の広域符号かレベルを指定することができる。この場
合、符号化レベル制御手段は、復号器バッファに存在す
るデータブロック数を時間を追って決定する手段から成
る。また、この決定手段に応答して、現行の広域符号化
レベルコマンドを提供する手段を装備する。現行の広域
符号化レベルコマンドの計算に、その前の広域符号化レ
ベルを因子として組み込むこともできる。
【００１２】本発明による復号器は、複数の前記チャネ
ルのデータを運ぶ合成信号から、個々のチャネルの圧縮
された画像データを回復する。また、合成信号を逆多重
化して、複数の符号器のそれぞれによって生成された別
個の圧縮画像データを検索する手段を装備する。さら
に、対応する符号器によって生成された画像データを複
数の復号器を圧縮解除するために、それぞれが逆多重化
手段に接続された複数の復号器を設置する。符号化レベ
ルコマンドは、合成信号と共に受信したデータから回復
する。復号器は、回復された符号化レベルコマンドに応
答して、画像データを圧縮解除する。
【００１３】復号器によって回復された符号化レベルコ
マンドは、全ての符号器に同一の広域符号化レベルを指
定することができる。符号化レベルコマンドを回復する
手段は、合成信号から符号化レベルコマンドを分離する
デマルチプレクサで構成することができる。別の実施例
では、符号化レベルコマンドの回復手段を、合成信号の
データの蓄積量に応答して符号化レベルコマンドを再生
する手段で構成することができる。
【００１４】
【実施例】本発明は、可変ビットレートディジタルビデ
オ圧縮システムの統計的マルチプレクサを実現する。可
変ビットレートディジタルビデオ圧縮システムの１例
は、米国電気電子技術者協会の「通信に関する会報」１
９８４年３月号（第ＣＯＭ−３２巻第３号）に掲載され
たチェンおよびプラットの「シーン適応符号器」と題す
る記事（Ｃｈｅｎ ａｎｄＰｒａｔｔ，”Ｓｃｅｎｅ
Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｏｄｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，Ｖｏｌ．ＣＯＭ−３２，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ １
９８４）に見ることができる。他の圧縮システムが、
「ビデオ信号の変換符号化の方法およびシステム」と題
する大木の米国特許第４，８８７，１５６号、「ビデオ
信号用フレーム間符号化装置」と題する大木の米国特許
第４，６５１，２０６号、「制約された帯域幅で送信す
るビデオ信号の符号化方法」と題するウェルズらの米国
特許第４，８６２，２６４号、「テレビジョン信号の適
応予測符号化システム」と題する松本らの米国特許第
４，５４６，３８６号、「動画信号符号化システム」と
題する服部らの米国特許第４，８３７，６１８号、およ
び「画像圧縮符号化システム」と題する渡辺らの米国特
許第４，９８４，０７６号に開示されている。
【００１５】本発明のマルチプレクサはまず、複数の個
々のビデオ符号器の全てによって観測される広域符号化
レベルを設定する。各ビデオ符号器は、それぞれ異なる
ビデオチャネルの画像データを圧縮する。符号化レベル
は、ビデオ符号化によって生成された出力データから再
構築された後のビデオ信号の品質レベルを決定する。例
えば、各符号器は、送信されるデータ係数について、対
応する組の量子化器を選択することによって、広域符号
化レベルに応答することができる。こうして、符号化レ
ベルが高い再生精度を指定すると、符号器では微細量子
化器が使用される。この場合、量子化段階後に得られる
データの量は比較的大きく、その後のエントロピー符号
化後も大きいままで維持される傾向がある。データレー
トの短期変動を調整するために、レートバッファを装備
することができる。しかし、複数の符号器によって生成
されるデータの総量が、通信チャネルの処理能力を越え
続けると、広域符号化レベルは、本発明にしたがって、
画像品質を低下するように変化する。この方法により、
ビデオ符号器によって生成されるデータの量が減少す
る。一方、生成されるデータの量が通信チャネルの処理
容量より低い状態が続くと、画像品質を高めるように符
号化レベルが変化し、それによって利用可能なチャネル
帯域幅を効率的に利用することが可能になる。
【００１６】別の実施例では、各ビデオ符号器に対し、
局所符号化レベルを生成する。こうして、例えば、他の
チャネルより重要であると決定された特定のチャネル
を、設定された広域レベルより高い１つ以上のレベルで
動作させることができる。同様に、あまり重要でないチ
ャネルは、設定された広域レベルより低い１つ以上のレ
ベルで動作するように要求することができる。また、個
々のチャネルは、局所シーン特性に基づき、適切な関数
を用いて、広域符号化レベルに小さな調整を施すことが
できるように構成することができる。例えば、ビデオ領
域が非常に活動的な領域から成り、アーティファクトが
容易に気付かれないような場合、符号化レベルを安全に
幾分低い品質に調整することができる。比較的静かなビ
デオ領域の場合には、目立ちやすいアーティファクトの
発生を減少するために、符号化レベルをより高い品質に
調整することができる。実際には、広域レベルを調整し
たときに、生成される情報の量が適正に応答し続ける限
り、広域符号化レベルと局所符号化レベルとの間にどの
ような関係でも指定することができる。
【００１７】本発明による統計的マルチプレクサの利点
は、符号化レベルの変化の頻度が最小になることであ
る。ビデオチャネル数、およびレートバッファの大きさ
が充分に大きければ、広域符号化レベルが一定に維持さ
れる場合でも、復号器におけるデータのオーバフローま
たはアンダフローの確率は、ほぼ零にまで減少すること
ができる。同時に、システムによって得られるビデオ品
質の一貫性は向上する。図１は、本発明による統計的多
重化および逆多重化システムを、ブロック図の形で示
す。Ｎ個の独立したビデオ源から供給されるビデオ信号
を圧縮するために、Ｎ個の異なる符号器１０、１２、・
・・１４を装備する。ビデオ源の他に、各符号器は、中
央バッファ制御装置２２から供給される広域符号化レベ
ル信号も、入力として受け入れる。各符号器は、技術上
周知の通り、圧縮ビデオデータを可変サイズのブロック
にパッケージ化する。図５に示すように、各ブロック１
０６は、原ビデオ信号に含まれる画像フレーム（例：１
００、１０２、または１０４）の小部分を表わす。例え
ば、１つのブロックを、全て同一画像フレーム内で、そ
れぞれ特定数の画素を含む特定数の線に対応する圧縮ビ
デオデータと定義することができる。各ブロックは一定
の大きさの領域を表わすが、画像の幾つかの領域は他の
領域よりよく圧縮されるので、各ブロック内のデータの
量は異なる。
【００１８】図６は、送信のためにパケットに組み立て
られたブロック１０６を示す。図の実施例では、各パケ
ット１２０、１３０、１４０は、その後のデータに適用
される広域符号化レベル信号が先頭に来る。符号化レベ
ルは、個別パケットの場合よりもあまり頻繁に変更しな
いですみ、この代替フォーマットは、受信側に符号化レ
ベルを伝える場合にも使用することができる。したがっ
て、全ての各パケットの始まりに符号化レベルを付与す
る必要は無いかもしれない。
【００１９】パケット１２０、１３０、および１４０に
付与された符号化レベル１０８の後に、各パケットに割
り当てられた実際のデータブロックが続く。図から分か
るように、各パケットは、Ｍ個の全てのチャネルの同数
のデータブロックを含む。パケット１２０は、それぞれ
１１０、１１２、および１１４で示された、各チャネル
Ｃ１、Ｃ２、ＣＭの現行画像フレームの最初のブロック
Ｂ１を含む。パケット１３０は、Ｍ個の各チャネルの画
像フレームの第２ブロックを含む。パケット１４０は、
各チャネルの画像フレームのＮ番目のブロックを含む。
【００２０】図６に示す例の場合、各パケットは各チャ
ネルのデータブロックを１つづつ含んでいる。各パケッ
トが、それぞれのチャネルについて同数のデータブロッ
クを含む限り、別のパケットフォーマットに置換するこ
とができる。必要に応じて、パケット例えばパケットヘ
ッダまたはフッタに、追加の管理データを付加すること
ができる。
【００２１】例えば符号器１０など、符号器の１実施例
を説明するブロック図を図３に示す。ビデオ信号は端子
１１からブロック回路７０へ入力され、入力ビデオデー
タはここでデータブロックに集団化される。ビデオデー
タは、変換回路でブロック単位で変換される。変換後の
データブロックは可変レベル量子化器へ入力され、ここ
で、端子１３から符号化レベル信号を入力することによ
って、多数の組の量子化器の中から１つを選択すること
ができる。量子化された出力は、例えば周知のハフマン
符号化など、最適の統計的符号化方法を利用できる可変
長符号器７６に入力される。
【００２２】変換回路７２は、例えば離散余弦変換（Ｄ
ＣＴ）を使用して、各ブロックの画素を新しいブロック
の変換係数に変換することができる。次に、変換が各ブ
ロックのビデオデータに適用され、画像全体が変換され
るまでそれが続く。復号器では逆の変換が適用されて、
原画像が回復される。ＤＣＴは、画像領域を固定数の画
素から同数の変換係数に変換するだけである。画像を圧
縮するためには、ＤＣＴの重要な性質を利用しなければ
ならない。特に、典型的な画像の場合、信号エネルギー
の非常に大きな部分が、少数の変換係数に圧縮される。
【００２３】可変レベル量子化器７４で受信された変換
係数は量子化、あるいは「正規化」され、符号化効率を
高めるために小さな変化を画像に導入する。これは、Ｄ
ＣＴ係数を固定数のビットに短縮することによって、達
成される。この短縮化は、係数を左から右へ桁移動し、
レジスタの終りからはみ出る下位ビットを切り捨てるこ
とによって実行される。この方法により、係数の振幅も
また減少する。正規化は、変換係数の振幅を減少するこ
とによって、画像の圧縮可能性を向上する。
【００２４】結果を利用するために、可変数ビットをこ
れらの係数に割り当てるアルゴリズムが必要である。し
たがって、正規化処理とは異なり、情報保存であり、画
像を劣化しない可変長符号器７６によって、統計的符号
化技法を提供する。先に述べたように、可変長符号器７
６によってハフマン符号化を実現し、ビデオデータに可
変長符号語を割り当てることができる。符号語は、最大
発生確率で事象に短い符号語を割り当てる符号表変換テ
ーブルによって決定される。復号器は同一の符号表を維
持し、各符号語を実際の事象に突き合わせることができ
る。
【００２５】信号は、本発明の符号器によって実時間で
符号化されるので、ブロックが処理される速度は一定で
ある。また、多数の符号器１０、１２、１４（図１）が
同期化され、単独ブロックのデータがＮ個の各符号器に
よって同時に生成される。生成されたデータは、先入れ
先出し（ＦＩＦＯ）レジスタまたはバッファ１６、１
８、・・・２０に格納され、通信チャネルで送信する準
備が整うまでここに保存される。高速記憶装置または多
重書込みアクセス能力を持つ記憶装置の必要性を回避す
るために、それぞれのチャネルに別々のバッファを使用
する。しかし、当業者は、ほとんどの符号器が出力側に
内蔵レートバッファを含むことを理解されるであろう。
したがって、多重化のために、追加バッファを導入する
必要は無い。この開示例の場合、図１に示すバッファ１
６、１８、・・・２０も、レートバッファ機能を果た
す。
【００２６】各バッファから出力した圧縮ビデオデータ
は、ブロックマルチプレクサ２６で多重化される。ブロ
ックマルチプレクサ２６から出力した多重化後の圧縮ビ
デオデータは、オーバヘッドマルチプレクサ２８で、遅
延回路２４によって導入された適切な遅延の後でバッフ
ァ制御装置２２から出力した広域符号化レベル信号と結
合する。その結果得られる合成信号は、通信路を介し
て、受信データを復号化する装置を含む受信機に送信さ
れる。
【００２７】圧縮ビデオデータは、各ビデオバッファか
ら同時にＫ個のブロックを読み出すことによって送信さ
れる。Ｋ＝１は、必要なビデオバッファの大きさを最小
にするので、もっともありそうな選択であるが、当業者
は、何個でも整数個のブロックを選択することができる
ことを理解されるであろう。バッファから読み出すとき
は、ブロック境界を検出しなければならない。この能力
は、それぞれの符号化信号のＫブロックづつのグループ
のヘッドにブロック長を含めることによって得られる。
あるいは代替法として、ハイレベルデータリンク制御
（ＨＤＬＣ）プロトコルを用いて、ブロック境界を識別
することもできる。
【００２８】各符号器は、バッファ制御装置にブロック
サイズＫｉも転送しなければならない。ここで、ｉは符
号器番号である。この情報は、広域符号化レベルに変化
を加える必要がある場合、どのような変化を加えるかを
指定するために使用される。この符号化レベルは符号器
にフィードバックされ、先に述べたように、遅延後に符
号化後のビデオと多重化され、復号器へ送信される。
【００２９】別の実施例では、復号器は、復号器側に同
様のバッファ制御装置を複製することによって、符号化
レベルを決定することができる。しかし、このような実
施例では、チャネル捕捉プロセスや誤り回復プロセスが
複雑になる。
【００３０】復号器では、広域符号化レベルを送信信号
からオーバヘッドデマルチプレクサ３０によって抽出す
る。次に、遅延回路４０によって提供される遅延後に、
多数の復号器４２、４４、・・・４６で符号化レベルが
使用可能になる。オーバヘッドデマルチプレクサ３０か
ら出力した圧縮ビデオデータは、ブロックデマルチプレ
クサ３２によって再びそのブロック成分に分割される。
次に、各ブロックが、対応するビデオチャネルのバッフ
ァ３４、３６、・・・３８に格納される。復号器では、
符号器側と同一の方法でブロック境界を識別する。ブロ
ックの始め、または定期的チャネル走査パターンを使用
する場合にはそれより低い頻度で、チャネル情報も送信
しなければならない。
【００３１】本発明による復号器の１例を、図４に示
す。符号化されたビデオは、端子８０から可変長復号器
８４へ入力する。先に述べたように、可変長復号器はハ
フマン符号化を適用し、復号器で使用するのと同じ符号
表を維持している。可変長復号器８４の出力は、可変レ
ベル逆量子化器８６へ入力する。逆量子化プロセスは、
端子８２を介して符号化レベル信号入力によって制御さ
れる。
【００３２】広域符号化レベルは、対応する局所符号化
レベルを誘導するために、必要に応じて各復号器で処理
される。局所符号化レベルは、使用中の特定の圧縮アル
ゴリズムに特定的なデータ係数を逆量子化するために使
用される。広域符号化レベルから異なる局所符号化レベ
ルを誘導することなく、広域符号化レベルをそのまま使
用したそれぞれの符号器の場合、それに対応する復号器
もまた広域符号化レベルを使用することを理解すべきで
ある。この場合、そうした復号器は、独特な局所符号化
レベルを誘導する必要がない。
【００３３】逆量子化の後、係数は８８で（例えば逆Ｄ
ＣＴ変換を使用して）逆変換され、ブロックフォーマッ
トのデータを原入力ビデオフォーマットに変換するため
に、フォーマッタ９０へ入力される。
【００３４】バッファ制御装置２２（図１）による、符
号器での広域符号化レベルの計算は、図２に示す回路に
よって行われる。Ｎ個の符号器１０、１２、・・・１４
のそれぞれからのブロック長Ｋｉは、加算器５０で合計
され、次に減算器５２でＫＤだけ減分される。ここでＫ
Ｄは、ブロック時間間隔中にチャネルで送信されるビッ
ト数である。ブロック時間間隔は変化しないので、バッ
ファが空にならない限り、ＫＤは一定である。
【数１】とＫＤの差は、総バッファサイズの正味変化で
ある。現行バッファレベルを表わす数字は、加算器５４
および遅延回路５６を使用して、各ブロック間隔後にこ
の結果を蓄積することによって得られる。ルックアップ
テーブル５８も任意選択的に、遅延回路６０を介して前
の符号化レベルを受け取ることができる。そうすると、
新しい広域符号化レベルは、現行バッファレベルに基づ
いて、また前の広域符号化レベルが付与される場合はこ
れにも基づいて、ルックアップテーブル５８によって決
定される。ルックアップテーブルをプログラムするため
に使用される関数は、符号器および復号器のバッファが
満杯または空にならなりように、また同時に、不必要な
符号化レベルの変更を回避するように選択する。
【００３５】全ての符号器バッファが空になると、問題
が発生する。各チャネルは同時に処理され、また送信さ
れたブロックの数は全てのチャネルで同じであるので、
他の全てのバッファも空にならなければ、１つのバッフ
ァだけが空になることはできないことが理解されよう。
こうした状況が発生した場合、符号器はビデオデータの
送信を停止し、代わりに充填ビットを発行する。これ
は、復号器で検出され、廃棄される。バッファレベルが
充分に高くなると、ビデオデータの送信が再開される。
【００３６】どれか１つの符号器のバッファが満杯にな
ると、別の問題が発生する。そうした状態は、符号化レ
ベルを適応させることによって、あるいは望ましくはバ
ッファサイズが最悪の状態でも処理できる充分な大きさ
であることを保証することによって、防止しなければな
らない。最悪の状態は、まず符号化バッファへの入力と
復号器バッファからの出力との間の遅延に留意すること
によって、推測することができる。ブロックは一定速度
で符号器バッファに挿入されるので、遅延は時間的に変
化せず、具体的システムの設計中に指定することができ
る。そうすると、最悪の状態は、圧縮アルゴリズム、バ
ッファ制御装置の有効性、および圧縮された全ての画像
ブロックが符号器側で送信を待っているという前提によ
って決まる。
【００３７】復号器のバッファが満杯になると、別の誤
り状態が発生する。こうした状況は深刻であるが、容易
に防止される。１つの解決策は、符号器で復号器バッフ
ァの現在の大きさを計算し、オーバフローが発生するた
びに１ブロックを再送信することである。第２の解決策
は、レベルが危険なほど高くなる前に、符号化レベルを
調整することである。しかし、符号器側でも大量のデー
タが送信を待っている状態である場合は、符号化レベル
の変更の効果が、オーバフローの発生を回避するのに充
分な速さで起きないことがある。しかし、最も簡単な解
決策は、復号器に、最悪の状態でも処理できる充分なバ
ッファメモリを装備することである。これにより、符号
器で復号器側のバッファのレベルを監視する必要は無く
なる。
【００３８】復号器のバッファが空になると、別の誤り
状態が発生する。簡単に回復する方法が無いので、この
状態は防止しなければならない。したがって、バッファ
制御装置の最も重要な機能は、復号器の全てのバッファ
が少なくとも部分的に満たされた状態を維持するように
保証することである。これは、図２に示す実施例を用い
て達成することができる。
【００３９】それぞれの復号器バッファには、同じ数の
画像ブロック（±Ｋ）が含まれており、ブロックは一定
の速度でバッファから引き出されるので、符号化レベル
の調整を、個々のバッファのビット数にではなく、各復
号器バッファのブロック数に基づいて行うことがより効
果的である。こうして、バッファ制御装置２２は、符号
器バッフアの総データ量だけを計算し、それぞれの復号
器バッファのブロック数は計算しない。しかし、ルック
アップテーブル５８の適切なプログラミングによって、
どちらの関数でも実行することが可能である。
【００４０】現在の総符号化レベルを計算するとき、バ
ッファ制御装置２２は、Ｎ個の符号器バッファ１６、１
８、・・・２０のデータ量をｍで表わす。このデータ全
部を復号器バッファに送信するのに要する時間は、ｍ／
ｒとなる。ここで、ｒは通信チャネルのスループット
（処理能力）である。この時間間隔後の復号器バッファ
内のブロック数は、単にシステム内のブロックの総数Ｂ
と、同一時間間隔中に復号器バッファから引き出された
ブロック数の差である。復号器バッファからブロックを
除去する速度は、ｃで表わす。すると、時間間隔ｍ／ｒ
後の復号器バッファ内のブロック数は、
【数２】となる。したがって、この関係を補償するよう
にルックアップテーブル５８をプログラミングすること
によって、符号化レベルを、ｍ／ｒの時間間隔後にそれ
ぞれの復号器バッファに存在するブロック数の関数とし
て設定することが可能になる。
【００４１】ルックアップテーブルに追加入力を与える
ために、遅延回路６０を設けて、前の符号化レベルを遅
延させることができる。これによって、符号化レベルの
転送に追加制御を導入することが可能になり、制御装置
にヒステリシスを導入するのに役立つ。ヒステリシス
は、符号化レベルの頻繁な変動を防止するのに役立つ。
ここで、本発明が、各符号器および各復号器が中央バッ
ファ制御装置によって設定された広域符号化レベルに応
答することを理解すべきである。各符号器および各復号
器は、設定された符号化レベルに適したビデオ品質を達
成するために、事前に決定された規則に従って、圧縮処
理および圧縮解除処理を調整するように設計することが
できる。局所符号化レベルは、特定の符号器／復号器に
より高いまたはより低い品質を与えることができる。ま
た代替方法として、全ての符号器が、事前に決定された
規則にしたがって、広域符号化レベルから局所符号化レ
ベルを誘導するように設計することもできる。様々な符
号器の局所符号化レベルを、任意の時点における広域符
号化レベルと同一にすることも、異なるレベルにするこ
ともできる。
【００４２】本発明の特定の実施例では、各チャネルの
各画像フレームを一定数のブロック構成要素に分割す
る。様々なチャネルの対応するブロック構成要素は、同
時に処理される。圧縮データは、送信前にパケットに分
割され、各パケットは、様々なチャネルのそれぞれから
抽出したブロックを同数づつ含む。広域符号化レベル
は、符号器バッファに存在する全てのデータをチャネル
で転送するのにかかる時間によって、将来のある時点に
おける各復号器バッファ内のブロック構成要素の個数の
関数として生成される。
【００４３】以上に、本発明を特定の実施例に関連して
説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載する本発
明の精神および範囲から逸脱することなく、これに多く
の適応や変化を加えることができることを理解されるで
あろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多重チャネル画像圧縮システムの
ブロック図である。
【図２】図１に示すバッファ制御装置の詳細ブロック図
である。
【図３】本発明に係る符号器のブロック図である。
【図４】本発明に係る復号器のブロック図である。
【図５】データブロックに分割された複数の異なるチャ
ネルの画像フレームの線図である。
【図６】データブロックから組み立てられた一連のデー
タパケットの線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード・エイ・クラウス アメリカ合衆国カリフォルニア州サンデ ィエゴ、アリアン・ドライブ 2720−32 (72)発明者 ビンセント・リュウ アメリカ合衆国カリフォルニア州サンガ ブリエル、サンタ・イネズ・ストリート 8219 (72)発明者 ポール・シェン アメリカ合衆国カリフォルニア州サンデ ィエゴ、アダーマン・アベニュー10868 −167 (72)発明者 ヘンリー・デロバネシアン アメリカ合衆国カリフォルニア州ラ・ジ ョラ、ナンバー31、ビア・マリン3264 (56)参考文献 特開 平３−163979（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−89690（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79182（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38186（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−24889（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16491（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多重チャネル画像圧縮装置であって， 異なるビデオチャネルからの画像データの連続フレーム
    を圧縮するための複数の符号器と， 各ビデオチャネル用のデータブロックが前記複数の符号
    器により同時に処理可能なように，画像データの各フレ
    ームを同数のデータブロックに分割するための手段と， 各前記符号器に対し符号化レベルコマンドを与えるべく
    結合された符号化レベル制御手段であって，当該符号化
    レベル制御手段は前記各符号器に伴う画像データに与え
    られるべき所望の品質レベルに応答して前記符号化レベ
    ルコマンドを調節するところの手段と， 前記符号化レベル制御手段に応答して複数の符号器によ
    り与えられる符号化画像データを，各パケットが異なる
    ビデオチャネルからのデータブロックを同数だけ含むよ
    うな合成信号としての送信用パケットに組み立てるため
    の手段と， から成る装置。
  2. 【請求項２】 前記符号化レベルコマンドは，全ての
    前記符号器に対し同一であるような広域符号化レベルを
    特定する，ところの請求項１に記載の装置であって，当
    該符号化レベル制御手段は， 復号器バッファ内に存在するデータブロック数を時間を
    追って決定するための手段と， 前記決定手段に応答して，現在の広域符号化レベルコマ
    ンドを与えるための手段と， から成る装置。
  3. 【請求項３】 前記符号化レベルコマンドは，全ての
    前記符号器に対し同一であるような広域符号化レベルを
    特定する，ところの請求項１に記載の装置であって，当
    該符号化レベル制御手段は， 複数の符号器バッファ内に存在する総データ量を時間を
    追って決定するための手段と， 前記決定手段に応答して，現在の広域符号化レベルコマ
    ンドを与えるための手段と， から成る装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の装置であっ
    て，前記決定手段に応答する手段もまた，前記現在の広
    域符号化レベルコマンドを与えるべく先行の広域符号化
    レベルに応答する， ところの装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の装置であって，前記
    パケットは前記符号器の各々に伴う前記符号化レベルコ
    マンドから成る， ところの装置。
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