JP3681391B2 - チャネルビット速度とともに自動的に変化する有効サイズを有するエンコーダバッファ - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は一般に、可変な有効伝送ビット速度を有する伝送システム全体に亘って定時遅延制約を有する圧縮デジタル情報の伝送に関するものであり、より詳しくはこのようなシステムのバッファメモリの管理及び可変ビット速度の制御に関するものである。
２．関連技術の説明
近年、電気的又は光学的伝送ライン上のデジタルビデオ信号を家庭及び職場に有効に送信することができる創成システムに大きな関心が寄せられている。用途のうちの一つでは、顧客の請求に対してビデオ映画を送信する。他の用途としては、関連の家庭用テレビジョンの用途がある。いわゆるデジタル情報スーパハイウェイコンセプトは、今日の電話信号がそうであるようにビデオ信号を有効に送信することができるという概念を含む。このために、ビデオデータを、宛先に伝送する前に圧縮（通常符号化と称される。）し、次いで表示用の宛先で圧縮解除（通常復号化と称される。）する必要がある。図１は代表的な従来のシステムを示す。デジタルビデオ入力信号１０はエンコーダ１２によって圧縮され、通信ネットワーク１４によって宛先サイトに送信され、デコーダ１６によって圧縮解除されて、出力デジタルビデオ信号１８を発生させる。
ビデオ情報をリアルタイム送信するに当たり、連続的なビデオフレームのそれぞれに対する符号化情報を、必要な場合には符号化に利用するとともに宛先で表示することができるように要求されている。必要な際にビデオフレームの符号化情報がデコーダで利用できない場合、ビデオフレーム（又はフレームの一部）を表示用に作りだすことができず、ビデオの質が低下する。一旦ビデオシーケンスの表示が受信器で開始されると、エンコーダの圧縮プロセスとデコーダの圧縮解除プロセスとの間で時間遅延が確立される。この時間遅延は、フリーズフレーム又はスキップフレームが存在すべきでない場合には一定のままである。ここではこれを、定時間遅延制約と称する。
定時間遅延を、ビット速度流の変化を予期するとともにこの変化を緩衝して調節することにより形成することができる。バッファを部分的に充填して、予期されるビット速度流変化を調節するのに要求されるビット信号を許容すなわち配送できるようにする必要がある。適切な時間遅延が導き出され、その結果ビット信号が表示用のデコーダに解放される前に、バッファが所望に応じて部分的に適切に充填され始める。
ビット速度流の原因の一つはエンコーダそれ自体にある。（ムービングピクチャーエクスパートグループ(Moving Picture Experts Group)によって作りだされ、広く受け入れられているＭＰＥＧ−１及びＭＰＥＧ−２規格に用いられるアルゴリズムを含む）有効な圧縮（すなわち符号化）アルゴリズムは、定圧縮比でデジタル情報を圧縮（すなわち符号化）しない。このタイプのシステムでは、各画素、ビデオ信号の各ブロック、各マクロブロック又は各フレームが同一のビット数の信号に圧縮されない。したがって、この種のエンコーダにより時間単位に発生する信号のビット数は時間とともに変化する。このようなアルゴリズムを使用した結果生じる圧縮比（すなわち出力ビット数に対する入力ビット数の比）は代表的には、デジタル情報の成分を圧縮するに従って変化する。一様でない出力ビット流を発生させるこのタイプのエンコーダでは、「可変速度の符号化」が行われる。ＭＰＥＧ規格に従う任意のリアルタイムビデオ信号伝送を行うに当たり、ＭＰＥＧ圧縮（すなわち符号化）アルゴリズムによってビット信号を発生させる速度でこの変化を調節する機能を有する必要がある。代表的にはこれを、エンコーダ及びデコーダにバッファメモリ（すなわち図１におけるバッファ２０及び２２）を設けることにより行う。このようなシステムでは、（このような可変速度の符号化がある場合でも）エンコーダバッファにビット信号を一定速度で供給する。したがってこのタイプのエンコーダを定出力速度エンコーダと称する。
ビット速度流変化の第２の原因は通信システムにある。実際には、定出力速度エンコーダに対してさえ、通信システムは通常種々の形式で多重化され、実際にはエンコーダバッファにおいて（個々のビットの信号よりはむしろ）ビット群の信号を一様な速度で通過させる。しかしながらこれは必ずしも、一様な速度で通信システムに到来するビット群の信号が通信システムによって一様な速度で宛先に配送されることを意味するものではない。通信システムがパケットを用いる場合すなわち通信システムで任意の再多重化又はデジタルストリームの切替がある場合常に、データ群は送信時間中可変遅延を経験し、データ群はエンコーダバッファにバースト形式で到達する。
代表的な送信システムを図１に示す。エンコーダバッファ２０はデータストリームＳ₁のソースとなる。マルチプレクサ２４は、パケットスケジューリングアルゴリズムに従って複数のソースデータストリームＳ₁〜Ｓ₃を多重化して、一つの多重化ビットストリームＤ₁を発生させる。次に、このビットストリームは、代表的には複数の再多重化又はパケット切替ノード２６，２８及びデコーダ１６に作用するデマルチプレクサ３０を含む通信機構１４全体に亘って送信される。ビットストリームＤ₁は、デマルチプレクサ３０に至るまでの間同一の多重化形式のままではない。再多重化又はパケット切替段２６では、例えば一つ又はそれ以上の追加のビットストリームＤ₂がその上に追加される。また、この段からの出力が二つ又はそれ以上の出力ビットストリームＤ₃，Ｄ₄に分割され、（図示したＳ₂のように）一つ又はそれ以上のデマルチプレクサされた個々のデータストリームがその上に出力される。Ｓ₁データストリームは多重化出力ビットストリームＤ₃に含まれると仮定され、この多重化出力ビットストリームＤ₃は他の再多重化又はパケット切替ノード２８に到来する。追加のビットストリームＤ₅，Ｄ₆がこの段で加算され、ビットストリームＤ₇〜Ｄ₉が発生する。ビットストリームＤ₉はデータストリームＳ₁を含むとともにデマルチプレクサ３０に到来すると仮定され、これによりデータストリームＳ₁を再び発生させる。
重要なのは、出力データストリームＳ₁が、通信ネットワークに到来した同一データのパケットを同一の順序で含む間、Ｄ₁がＤ₃に変換され、かつ、Ｄ₃がＤ₉に変換される際個々のパケットの関連のロケーションが変更されるので、一般にパケットの時間間隔が変更されるということである。特定の種類の送信ネットワークは重要ではない。しかしながら重要なのは、上記送信機構の種類のものが必然的に、再多重化又はパケット切替を調節するバッファメモリを含むことを理解することである。データパケットは、関連の変位が発生する間データパケットを保持するバッファメモリが存在しない場合、互いに関連して変位を開始することができない。図２において、この緩衝は一般にバッファ３２のように表される。このネットワークの緩衝のメモリ量は符号化システムの通常のモデルには考慮されない。
エンコーダ及びデコーダのバッファメモリに加えて通信システムそれ自体がバッファメモリを含む場合、定時間遅延制約を満足するにはさらに複雑な事態が発生する。（オーバーフローによりデータが損失し、スキップフレームエラーが発生するので、）エンコーダバッファ及びデコーダバッファはオーバーフローを許容することができず、また、アンダーフローによりフリーズフレームエラーが発生するので、デコーダバッファは（少なくとも）アンダーフロー（すなわち記憶された信号のビット数が圧縮解除に必要とされるときに記憶されたビット数を有しないこと）を許容することができない。
エンコーダが作動する平均ビット速度を全時間に亘って変えることができる場合、定時間遅延制約を保証するにはより複雑な状態となる。このようなエンコーダを、「可変出力速度」エンコーダと称する。このタイプのエンコーダは、例えば結合ビット速度制御すなわち統計的な多重化を支持するために用いられる。ネットワークの現在稼働中の通信リンクすなわちチャネルの一部を終了させるよりむしろ必要な場合にはこれらに割り当てられた送信帯域幅を劣化させる（すなわち減少した帯域幅で継続する）のを許容する方が一般的により良好であるので、これらのシステムは好適である。また、帯域幅（すなわち各リンクすなわちチャネルに割り当てられたビット速度）を増大又は減少させることができる場合、より精巧なネットワーク管理を実行することができる。
少なくとも適切なサイズのバッファメモリでない追加のバッファメモリを設けるだけでは可変出力速度の符号化を調節できない。エンコーダが作動する平均ビット速度での変化は、通信システムがこのエンコーダを割り当てる通信チャネル速度の対応する変化を要求する。しかしながら、二つのビット速度変化の同期は、非同期をカバーする十分な緩衝がある場合には必要とされない。
ＭＰＥＧ規格は、可変出力速度の符号化を調節するようには設計されていない。さらに、このＭＰＥＧ規格はデコーダをより詳細に特定している。このような特定はデコーダバッファのサイズを含む。この理由は、代表的なシステムでは非常に多数のデコーダ及び非常に少数のエンコーダを予測しているからである。例えば、要求されるビデオシステムでは、各顧客の家庭又は職場にデコーダが存在し、要求されるビデオサービスの提供者には一つのエンコーダのみが存在する。バッファメモリは非常に高価であるために、必要な数より多くのバッファメモリを各デコーダに配置することができない。したがって、ＭＰＥＧ委員会はＭＰＥＧ−１規格及びＭＰＥＧ−２規格のデコーダバッファメモリのサイズを特定し、これらの規格が広く受け入れられた。例えばＭＰＥＧ−２規格は、デコーダバッファを１．７５ＭＢと特定し、１５ＭＢまで通信速度が許容される。このバッファサイズは１．５ＭＢの通信速度で約１．２秒の記憶に等しく、１５ＭＢの通信速度では約０．１２秒の記憶しかない。
ＭＰＥＧ委員会がデコーダを非常に詳しく特定（及び定ビット速度システムと仮定）した間、エンコーダは、（当然特定の方法で圧縮したデータを発生させる必要がある点を除いて）ほとんど特定されないままであった。可変ビット速度の動作が、ＭＰＥＧ−１規格又はＭＰＧＥ−２規格に従うデコーダを使用するビデオ通信システムに好適である場合、デコーダと関連することなく、かつ、ＭＰＥＧ規格で特定された固定デコーダバッファのサイズを変えることなくビット速度の変化をいずれかの方法で調節するように設計する必要がある。
発明の要約
本発明の目的は、圧縮ビデオ情報に割り当てられた可変な伝送ビット速度を有する通信ネットワーク上の送信用のビデオ情報を圧縮すなわち符号化するシステム及び宛先で圧縮解除するバッファすなわち固定サイズの復号化受信器を提供することである。
本発明の他の目的は、チャネルのビット速度を圧縮ビデオ信号の変化を伝送するのに用いる場合常にデコーダと関連させることのないシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、ＭＰＥＧ規格に従うとともに、伝送ネットワーク上で用いることができる可変平均伝送ビット速度のエンコーダを提供することである。
本発明の他の目的は、可変伝送ビット速度を有する伝送ネットワーク全体に亘って圧縮ビデオ情報を配送するシステムを提供することである。
これらの目的及び特徴を、エンコーダバッファの有効（すなわち論理）サイズを伝送ビット速度Ｒとともに変化させるとともに、伝送速度Ｒが非常に高いためにデコーダバッファがオーバーフロー又はアンダーフローしないと仮定できない場合常にエンコーダバッファの最小充填レベルを維持する本発明によって達成することができる。符号化速度を、エンコーダバッファの充填レベルを範囲内で維持するように変える。
好適例では、論理エンコーダバッファは、ＲΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍに維持されたサイズを有する。ここでＲを、可変な平均伝送ビット速度とし、ΔＴを、伝送された信号の符号化プロセスと復号化プロセスとの間の固定遅延とし、Ｒ（１−ｍ₁）を、通信システムが平均速度Ｒで達成する最小瞬時伝送速度とし、Ｍを、通信システムの緩衝しうる最大メモリ数とする。エンコーダバッファがＲΔＴ（１＋ｍ₂）より小さいサイズを有する場合、エンコーダバッファの充填レベルは、デコーダバッファがＲΔＴ（１−ｍ₂）より小さい場合の量に等しい最小レベルより上に維持される。
これを達成するために、エンコーダは、通信システムの適切なチャネル速度コントローラからの伝送速度Ｒの将来の変化を受信する論理エンコーダバッファサイズコントローラを含む。この論理エンコーダバッファサイズコントローラは、デコーダバッファサイズ、通信システムのバッファメモリ量、場合によっては伝送速度の任意の顕著な瞬時変動サイズのような所定のシステムパラメータも既知である。
【図面の簡単な説明】
図１は、リアルタイムで符号化ビデオ信号を伝送する従来のシステムのブロックダイヤグラムである。
図２は、エンコーダをより詳細に示したリアルタイムで符号化ビデオ信号を伝送する従来のシステムの他のブロックダイヤグラムである。
図３は、本発明によるリアルタイムでビデオ信号を符号化及び伝送するシステムのブロックダイヤグラムである。
図４は、図３の実施例のエンコーダバッファサイズコントローラの流れ図である。
詳細な説明
伝送の平均ビット速度を変えることができ、符号化と復号化との間の定時間遅延制約がある伝送システム全体に亘る任意の種類のデジタル情報を伝送するのに本発明を使用することができる間、このような可変ビット速度伝送システム全体に亘って圧縮形態でビデオデータ（及びそれに伴うオーディオデータ）を伝送するのに本発明は特に有効である。したがって本発明を本発明のビデオ用途の文脈中で説明するが、記載された本発明はビデオデータ及び音声データの伝送に限定されるものではなく、種々のデジタル情報を伝送するのにも使用することができるのを理解することができる。
従来、リアルタイムビデオ信号符号化システムは定ビット速度ソースとしてモデル化されており、この場合実際の瞬時符号化ビット速度の任意の変化（即ち可変速度符号化）は、エンコーダ及びデコーダでバッファにより操作されている。このようなシステムでは、ビット信号をエンコーダバッファに供給し、このビット信号は定速度でデコーダバッファに到来する。エンコーダバッファ及びデコーダバッファに接続する伝送システムは一般に、定帯域幅チャネルとして（すなわち定ビット速度で動作するものとして）モデル化されている。伝送システム内での緩衝は相当無視されている。これは、ＭＰＥＧ規格を形成するのに用いられたモデルである。
どのようにしてエンコーダによりエンコーダバッファがオーバーフロー又はアンダーフローしないようにするかをＭＰＥＧ規格が特定しない間、これを仮定するために通常、エンコーダにある種の制御ループを設けていた。このような制御ループはエンコーダバッファの充填が増大するのを感知し、ビット信号がエンコーダバッファに伝送される速度を低下させて、エンコーダバッファのオーバーフローを防止する。エンコーダバッファが空になり始めたことを制御ループが感知すると、エンコーダバッファに供給されるビット信号の速度を増大させて、エンコーダバッファのアンダーフロー（すなわち欠乏）を防止する。
フレーム速度がビデオ信号に対して一定であり、かつ、圧縮比が直接の制御下でないので、エンコーダバッファに供給されるビット信号の速度を変えるのに通常、要求されるビット数以上又は以下で各画素を表すことにより各フレームを表すビット数を変えている。単一デジタル値に対応する相違する画素振幅レベルの範囲は量子化サイズと称され、これは量子化サイズコントローラによって動的に決定される。量子化器及び量子化サイズコントローラは代表的なビデオ信号エンコーダの一部である。これらにより、圧縮されるビデオ信号の量子化サイズを制御することができる。例えば、通常のビデオ信号は、（８ビットで表された）２５６レベルのうちの一つとして各画素の振幅を表す。低量子化サイズでは、各画素は、（理論的には２５６レベルの入力量子化と同数の）複数の相違する振幅レベルによって表される。しかしながら高量子化サイズでは、ありうる振幅レベルの数が減少され、その結果各画素の振幅を低量子化サイズにおける場合より少ないビット数で表すことができる。量子化器は必然的に、入力信号に対する２５６のありうる振幅レベルを、圧縮された信号に対する２５６より少ない数のあり得る振幅レベルに写像する。ＭＰＥＧ−１規格は３１に至るあり得る量子化サイズまで許容し、ＭＰＥＧ−２規格は１００に至るあり得る量子化サイズまで許容する。
図２は、エンコーダバッファがアンダーフロー又はオーバーフローしないようにするために用いられる量子化方法を機能的に図示する。エンコーダバッファ２０の状態は、緩衝充填検出器３４によって決定される。この決定を、種々の方法で行うことができ、一般には算出すなわち感知することができる。図２において、緩衝充填検出器は、ライン３５を介してエンコーダバッファに入る信号のビット数及びライン３６を介してエンコーダバッファを出る信号のビット数を計測することにより緩衝充填を決定する。出ていく信号の全ビット数より少ない入っていく信号の全ビット数がエンコーダバッファでの信号の全ビット数となる。エンコーダバッファでの信号の全ビット数はこの場合、エンコーダバッファのサイズによって除算される（すなわちサイズは、オーバーフローなしにエンコーダバッファに供給することができる信号の全ビット数となる。）。
緩衝充填値は量子化コントローラ３８に送られる。この量子化コントローラ３８は、予め決定されたアルゴリズムを使用して、複数の相違する量子化レベルのうちのいずれがバッファのあり得る充填状態のそれぞれに対して量子化器４０によって使用されるかを決定する。アルゴリズムでは一般に、バッファが充填されるに従って、量子化器４０はより高い量子化レベルを用いるようになる。このことは、より各入力値を表すのに少ないビット数の信号が使用されることを意味する。例えば図２に示すように、ビデオ信号の画素の振幅を、２５６レベルのうちの一つ（すなわち振幅情報の８ビット）としてエンコーダに対する入力部に表すことができる。（通常最低量子化と称される）最密量子化はこの情報の全てを保持することができ、したがって２５６のあり得る振幅のレベルを発生させることもできる。振幅の２５６／Ｑレベルを有するような量子化器４０の出力部を確認することができる。Ｑが大きくなるにしたがって、振幅のあり得るレベルの数が少なくなり、より少ないビット数でこれを表すことができる。バッファの充填値が大きくなると、エンコーダバッファは、Ｑを増大させることによりオーバーフローしないようにする。一般に、これは線形関数ではない。また、バッファの充填値が減少すると、エンコーダバッファはＱを減少させることによりアンダーフローしないようにする。これも一般には線形関数ではなく、二つの関数が相違するおそれがある（すなわち、特定の充填値に対する量子化レベルは、充填値が増大又は減少するか否かに依存する。）。
次いで、量子化されたデータ４２はデジタル圧縮器４４によって受信され、圧縮された結果４６はエンコーダバッファ２０に入力される。
ＭＰＥＧモデルでは、エンコーダバッファの出力部を概念的にはデコーダバッファの入力部に接続する。したがってＭＰＥＧモデルは、エンコーダとデコーダとの間に存在するおそれのある再多重化及びパケット切替を考慮しない。またこれは定ビット速度動作を仮定する。したがってＭＰＥＧモデルは、チャネルビット速度が変化するおそれのある場合には適切でない。ここで、可変速度の符号化、パケット伝送、再多重化及びパケット切替の場合に定時間遅延制約に従う間、どのような制約がデコーダバッファのアンダーフロー及びオーバーフローを防止するのに満足させる必要があるのかを解析することにより新たなモデルを展開する。次いで、これらの制約に従う本発明の実施例を説明する。
発明の理論
時間の単位を１パケットスロット時間Ｔとする。この時間Ｔ中、マルチプレクサ１４は、多重化するソースのうちの一つから１パケットのデータを送信する。特定のソースから生じるパケットは、マルチプレクサに対するスケジューリングアルゴリズムによりこの特定ソースに割り当てられるパケットスロットに送信される。代表的には、種々のソースに対する伝送スロットの割り当てを、各ソースに固定データ速度を割り当てることにより行う。次いで、個々のソースは、個々のソースがその配置でこの規定されたデータ速度の量を有すると仮定して、その出力バッファ（エンコーダであるソースに対してはエンコーダバッファ）の状態を制御する。全てのソースを考慮するデータ速度制御を実行することによって同様に行うこともできる。この場合、エンコーダは、その瞬時には要求しない他のソースからデータ帯域幅を借りることができる。いずれの場合も、エンコーダには、エンコーダバッファがアンダーフロー及びオーバーフローしないようにする責任があるとと仮定する。
ｉ番目の時間単位と仮定すると、エンコーダはエンコーダバッファにｂ_iビットの信号が入力すると仮定する。この時間周期中、マルチプレクサ１４はｐδ_eiビットの信号を取り出す。ここで、スケジューラがスロットにこの特定のエンコーダを割り当てた場合にはδ_ei＝１とし、それ以外の場合にはδ_ei＝０とする。ｐをパケットのペイロードすなわち１パケットに入るエンコーダバッファからの信号のビット数とする。
エンコーダがエンコーダバッファにビット信号を挿入するときとデコーダがデコーダバッファからこのビット信号ビットを取り出すときとの間の遅延を、Δの時間単位とする。デマルチプレクサでは、エンコーダバッファはｉ番目の時間単位でｐδ_diビットの信号を受信する。この場合も、デコーダバッファがデマルチプレクサからパケット信号を受信した場合にはδ_di＝１とし、それ以外の場合にはδ_di＝０とする。再多重化がない場合、δ_ei＝δ_diである。この場合には本来、二つの相違するクロックにより測定される時間瞬時が等しいので、符号化システムクロック及び復号化システムクロックがロックしていると仮定する。時間ｎＴ後のエンコーダバッファ中の信号のビット数は、

となる。
エンコーダがビット信号を発生させた後、デコーダは、エンコーダにより発生させたこのビット信号をΔ時間単位復号化する。したがって、デコーダはｉ＋Δ番目のスロットにｂ_iビットの信号を復号化する。時間（ｎ＋Δ）Ｔでのデコーダバッファの状態はしたがって、

となる。
等式（ＥＱ２）で等式（ＥＱ１）を置換すると、

である。
エンコーダにより、エンコーダバッファがアンダーフローもオーバーフローもしなくなる。エンコーダバッファのサイズをＢ_eとすると、
０≦（ＥＢ）_n≦Ｂ_e （ＥＱ４）
となる。
等式（ＥＱ３）及び（ＥＱ４）から、

となる。
サイズＢ_dのデコーダバッファがアンダーフローもオーバーフローもすべきでない場合、以下の等式を満足する必要がある。

可変速度動作
二つの興味のある特定の場合を調べる。一定の非バーストビット速度モード（一定の非バーストは冗長に聞こえるが、定速でエンコーダバッファにビット信号を供給した場合の動作のモードを言及するためにここではこれを使用する。）では、時間ｔにエンコーダバッファに供給される信号のビット数はＲｔとなる。ここでＲを出力速度とする。しかしながら離散パケットの場合には、マルチプレクサは全時間で全エンコーダに対してこれを満足することができず、瞬時速度が変化する。最小瞬時速度がＲ（１−ｍ₁）であり、かつ、最大瞬時速度がＲ（１＋ｍ₂）である状態とするとこにより、瞬時チャネル速度の変化の範囲を定める。ｍ₁＝ｍ₂＝ｍの場合、この制約は、瞬時速度が最大１００ｍ％変わることができることを意味する。残された決定すべき事項は、どのようにして瞬時速度を規定するかである。等式（ＥＱ６）は、Δ時間単位にソースから送信される信号のビット数の範囲を定める。ここでΔＴを遅延とする。したがって、遅延に等しい時間周期中にエンコーダバッファに供給され、遅延によって除算されたビット信号に等しくすべき瞬時速度を規定する。したがってこれは、時間周期全体に亘る平均速度となる。その結果、マルチプレクサ上での制約は次のようになる。Δ時間単位では、ソースに割り当てられた信号のビット数を少なくともＲ（１−ｍ₁）ΔＴとする必要があり、かつ、Ｒ（１＋ｍ₂）を超えない必要がある。
再多重化を伴う多重化ビットストリーム
ここで、一つのビットストリームを形成するために多重化される複数のソースを有する場合を考えることとする。しかしながらこのビットストリームは、エンコーダとデコーダとの間で再多重化する段階を経る。リンク中のマルチプレクサ／デマルチプレクサ／リマルチプレクサの総数をＪとする。当然、リンクの最初を符号化サイトのマルチプレクサとし、Ｊ番目を復号化サイトのデマルチプレクサとし、残りのＪ−２をリマルチプレクサとする。Ｊ＝２の場合、リマルチプレクサは存在しない。また、関心のあるソースは定出力速度Ｒで動作すると仮定する。考察しているソースに属する時間ｎのｊ番目のリマルチプレクサによる出力信号のビット数にＢ_oj（ｎ）を付す。時間ｎの同一ソースからｊ番目のリマルチプレクサに入力する信号のビット数にＢ_ij（ｎ）を付す。したがって、等式（ＥＱ６）は

これにより、次のようになる。Ｂ_eは、最後のΔ時間単位（すなわちΔＴ秒）にエンコーダバッファから取り出された信号のビット数から全てのリマルチプレクサで緩衝された信号のビット数を減算したビット数以下となり、このビット数はＢ_d以下となる。
既に説明したように、（全てのマルチプレクサを含む）システムで緩衝することができる信号の最大ビット数をＭとすると、次のようになる。
このようなエンコーダバッファのサイズは、
Ｂ_e＋Ｍ＝ＲΔＴ（１−ｍ₁） （ＥＱ８）
Ｂ_e＝ＲΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍ （ＥＱ９）
全てのマルチプレクサで緩衝される信号の最小ビット数を０とする場合、デコーダバッファのサイズは、
Ｂ_d＝ＲΔＴ（１＋ｍ₂） （ＥＱ１０）
となる。
等式（ＥＱ９）及び（ＥＱ１０）の他の表現は次のようになる。
Ｂ_d＝Ｂ_e＋ＲΔＴ（ｍ₁＋ｍ₂）＋Ｍ （ＥＱ１１）
したがってＢ_eは可変速度の符号化の結果要求されるデコーダバッファの量であり、ＲΔＴ（ｍ₁＋ｍ₂）はチャネル中の変化の結果要求されるバッファの量であり、Ｍはリマルチプレクサでの緩衝の結果として要求される。リマルチプレクサで緩衝される信号の最小ビット数が零より大きくかつＭ_minに等しい場合、デコーダで要求される追加の緩衝はＭではなくＭ−Ｍ_minに等しくなる。換言すれば、デコーダで要求される追加の緩衝は、リマルチプレクサでの最大緩衝を補償するためではなく、リマルチプレクサでの緩衝量の変化を調節するためのものである。
この場合、遅延はＢ_d／｛Ｒ（１＋ｍ₂）｝となる。また、デコーダバッファのサイズがＭ，ｍ₁及びｍ₂とともに単調に増大する間、遅延はｍ₂とともに単調に減少する。この場合、既に説明したように、エンコーダバッファのサイズは定ビット速度の場合に比べて大きくなる。
可変出力速度ソース
ここで、出力速度が区分的に一定に時間とともに変化するエンコーダを考察する。これは、大抵の可変出力速度エンコーダに対して正確なモデルである。考察する時間周期全体に亘る速度をＲとし、Ｒ_newを次の時間周期に対する新たな出力速度とする。既に説明したように、等式（ＥＱ９）及び（ＥＱ１０）において、Ｒ（１−ｍ₁）を最小瞬時チャネル速度とし、Ｒ（１＋ｍ₂）をこのソースに割り当てられた最大瞬時チャネル速度とし、この場合瞬時速度は、遅延に等しい時間周期全体に亘って計算される。したがって、チャネルの瞬時速度はＲ（１−ｍ₁）とＲ（１＋ｍ₂）との間で変化することができる。
あるアプローチでは、Ｒ（１−ｍ₁）の範囲からＲ（１＋ｍ₂）に広げて、瞬時速度変化だけでなく区分的な瞬時変化もカバーするようにする。等式（ＥＱ７）は次の二つの等式になる。
Ｂ_e≦ＲΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍ （ＥＱ１２）
ＲΔＴ（１＋ｍ₂）≦Ｂ_d （ＥＱ１３）
したがって、チャネル速度がＲ（１−ｍ₁）とＲ（１＋ｍ₂）との間で変化することができる場合、エンコーダバッファのサイズをデコーダバッファのサイズの少なくとも（１＋ｍ₂）／（１−ｍ₁）倍とする必要がある。したがって、エンコーダバッファは、最小速度に対する最大速度の比によりデコーダバッファより小さくする必要がある。最小速度が２Ｍｂｐｓであり、かつ、最大速度が１５Ｍｂｐｓである（ＭＰＥＧ−２メインプロファイルメインレベルに対する最大速度）場合、このことはエンコーダバッファをデコーダバッファの１／７．５倍とする必要があることを意味する。ＭＰＥＧではデコーダバッファを１．８ＭＢに特定しているので、エンコーダバッファのサイズは０．２４ＭＢすなわち２４０ＫＢとなる。エンコーダバッファのサイズは符号化ビデオ信号に大きな影響を及ぼすので、これは許容できない。
このようにＲ（１−ｍ₁）の範囲をＲ（１＋ｍ₂）に広げて、出力速度の大きな区分的な変化を有効にカバーすることができないので、他のアプローチが必要とされる。本発明によれば、エンコーダバッファの有効サイズを可変にすることによりこれを行う。したがって、エンコーダバッファの物理サイズと論理サイズとの間の区別を導き出す。Ｂ_epと称するエンコーダバッファの物理サイズは、エンコーダに物理的に組み入れた最大のバッファメモリ量となる。それに対してエンコーダバッファの論理サイズは、エンコーダが実際に使用する物理エンコーダバッファの一部であり、これは既にＢ_eと称した。この場合、Ｂ_eが動的に可変であるという点が相違する。本発明によれば、後に説明するように、エンコーダに、物理バッファサイズより小さい論理バッファサイズを設定して、デコーダバッファがアンダーフロー又はオーバーフローするのを防止する。エンコーダには、論理エンコーダバッファが絶対アンダーフロー又はオーバーフローしないようにする責任がある。
ソースが作動する出力速度の範囲の変化は、遅延を変えることなくＲを新たな値Ｒ_newに変える、好ましくはｍ₁，ｍ₂又はその両方を変えることを意味する。Ｒ_newがＲより大きい場合を考える。Ｒ_newが取りうる最大値は、デコーダバッファの物理サイズから決定され、等式（ＥＱ１３）から次のようになる。
Ｒ_max＝Ｂ_d／ΔＴ（１＋ｍ₂） （ＥＱ１４）
しかしながら、エンコーダが、これを超える出力速度に増大させることを所望し、遅延を一定に維持したままにする場合、追加の緩衝をエンコーダ側で実行することにより行うことができる。これは、エンコーダバッファが所定の最小ビット数Ｂ_min未満にならないようにすることにより行うことができる。したがって、等式（ＥＱ４）を変形すると、
Ｂ_min≦（ＥＢ）_n≦Ｂ_e （ＥＱ１５）
となる。
その結果、デコーダのアンダーフロー及びオーバーフローを回避するようにする必要がある修正した等式（ＥＱ６）は、

となる。
したがって、等式（ＥＱ１３）を変形すると、
ＲΔＴ（１＋ｍ₂）≦Ｂ_d＋Ｂ_min （ＥＱ１７）
となる。
この場合、操作できる最大出力速度は
Ｒ_max＝（Ｂ_d＋Ｂ_min）／ΔＴ（１＋ｍ₂） （ＥＱ１８）
となる。
（有効論理バッファを）増大及び減少させることができる論理エンコーダバッファの部分はこの場合Ｂ_e＋Ｂ_minとなる。しかしながら、エンコーダバッファの物理バッファＢ_epの量が制限されない場合、等式（ＥＱ１２）が妨げられない間Ｂ_eを増大させることができ、したがって有効論理バッファのサイズを以前と同一に保持する。この場合、
Ｂ_e−Ｂ_min＝ＲΔＴ（−ｍ₁−ｍ₂）−Ｍ＋Ｂ_d （ＥＱ１９）
となる。
エンコーダ及びデコーダの論理サイズは次のようになる。
Ｂ_e＝ＲΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍ （ＥＱ２０）
Ｂ_d＝ＲΔＴ（１＋ｍ₂）−Ｂ_min （ＥＱ２１）
等式（ＥＱ２１）を変形すると、
Ｂ_d＝Ｂ_e−Ｂ_min＋ＲΔＴ（ｍ₁＋ｍ₂）＋Ｍ （ＥＱ２２）
となる。ここで、Ｂ_e−Ｂ_minを可変速度の符号化に要求される緩衝の量とし、ＲΔＴ（ｍ₁＋ｍ₂）は、チャネル速度を変える結果要求され、Ｍを、リマルチプリクサの緩衝を調節するのに要求される緩衝の量とする。Ｂ_minを、この増大する出力速度で同一遅延を維持するためにエンコーダで行われる必要がある緩衝の量とする。したがって、予め規定された遅延を、遅延を一定に維持するのに要求される追加の緩衝をエンコーダ側で行うことにより、より高い出力速度でかつ予め規定された遅延で動作することができる。しかしながら、論理エンコーダバッファのサイズはエンコーダバッファのサイズより小さいままである。したがって、チャネルの可変速度動作により生じた任意の増大した緩衝をエンコーダにシフトさせることができない。等式（ＥＱ２２）でＲΔＴ（ｍ₁＋ｍ₂）を付したこの増大した緩衝をエンコーダで行う必要がある。新たな速度での動作は、エンコーダを、エンコーダバッファが常にＢ_minビット有するような状態にした後のみに開始することができる。
等式（ＥＱ１８）から、遅延と、ビット速度に対して許容された最大値とが関連することが容易にわかる。例えば、所定のエンコーダバッファのサイズ及びデコーダバッファのサイズでは、これらバッファは、遅延に等しい時間周期全体に亘って送信されるビット信号を保持する必要があるので、遅延が大きくなると、最大出力速度は低くなる。現在の遅延、エンコーダのバッファのサイズ及びデコーダのバッファのサイズを満足することができる値を超えて速度を増大させる必要がある場合、遅延を減少させる必要がある。その結果デコーダ側のフレームが減少する。
他の可変のパラメータを、等式（ＥＱ２０）によって与えられた値に等しく設定することができるエンコーダバッファの論理サイズとする。これによりバッファの論理サイズを増大させることができるので、これは好適である。しかしながらここでバッファのサイズを動的に変えはじめる場合、重要なのはＢ_e及びＢ_dが時間関数ということである。例えば等式（ＥＱ１６）では、Ｂ_eは時間ｎＴにおけるエンコーダバッファのサイズとなり、Ｂ_dは時間（ｎ＋Δ）Ｔにおけるデコーダバッファのサイズとなる。新たな出力速度での動作はこの新たなデコーダバッファのサイズの値で開始し、その間全ての時間において等式（ＥＱ１６）を満足するようにする。ｍ₂が減少するおそれがない間、ｍ₂を同様に増加させることができる。
Ｒ_newがＲより小さい場合を考える。ＲをＲ_newまで減少させるために、エンコーダバッファの論理サイズを、等式（ＥＱ２０）から明らかなようにＲ_newΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍまで減少させる必要がある。エンコーダバッファのビット数がＲ_newΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍより小さい間これを行うことができる。そうでない場合、エンコーダはエンコーダバッファをこの状態にしようと試みる。一旦この状態が生じると、エンコーダバッファの論理サイズはＲ_newΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍに設定される。この際エンコーダは同一遅延で動作を継続し、その間この新たなサイズのエンコーダバッファはアンダーフローもオーバーフローもしないようになる。これにより、デコーダバッファもアンダーフロー又はオーバーフローしないようになる。エンコーダバッファを所望の状態にするのは困難でない。通常、エンコーダバッファが所望の状態にある場合、新たな出力速度に直ぐに切り替えることができる。バッファが所望の状態でない場合、エンコーダバッファのビット数が以下の関数を満足することを意味する。
Ｒ_newΔＴ(1-ｍ₁)-M≦EB≦Ｒ_oldΔＴ(1-ｍ₁)-M （ＥＱ２３）
この状態は、Ｒ_newとＲ_oldが相当相違する場合には増大する。エンコーダバッファを所望の状態にする方法のうちの一つでは、新たに減少した速度と仮定するビット数をエンコーダに発生させる。エンコーダバッファの充填値が漸進的に少なくなった結果古いより高速のこのバッファからビット信号が伝送される。バッファが所望の状態に到達すると、伝送が新たな速度で開始し、論理バッファのサイズも新たな値に減少する。ここでマルチプレクサは、等式（ＥＱ１６）がエンコーダバッファのサイズの新たな値を満足するようにする必要がある。ｍ₁が減少するおそれがない間、ｍ₁を同様に増加させることができる。
可変出力速度の符号化を操作するこの方法により、低速で小さいバッファを使用する間、エンコーダは高速で大きなエンコーダバッファを使用することができ、したがって良質な映像及び小さい遅延を許容する。これは、エンコーダバッファに対する小さい固定値すなわち高遅延の動作全体に亘って好適である。エンコーダバッファのサイズのあり得る差を示すために、２Ｍｂｐｓから１５Ｍｐｂｓまでの範囲で動作するエンコーダを考える。エンコーダバッファのサイズを１．７５Ｍｂｉｔ（ＭＰＥＧ−２メインプロファイルメインレベル）とする場合、バッファのサイズを固定して解決するためのエンコーダバッファのサイズは０．２３３Ｍｂｉｔである。この際の遅延は０．１２２秒である。ここで説明した可変のエンコーダバッファのサイズ及び同一の０．１２２秒の遅延を用いると、エンコーダバッファの論理サイズは２Ｍｂｐｓで動作する場合には０．２３３Ｍｂｉｔのままであるが、１５Ｍｐｂｓで動作させる場合にはエンコーダバッファの論理サイズを全体で１．７５Ｍｂｉｔとすることができる。全速度に対して全デコーダバッファを使用したい場合、１５Ｍｐｂｓで動作させる場合には遅延が０．９１８秒、Ｂ_minが１１．３８Ｍｂｉｔ、Ｂ_eが１３．１３Ｍｂｉｔとなり、その結果遅延を発生させるには主にエンコーダ側にバッファを設ける。ここで提案した解決では、エンコーダを区分的な定ビット速度モードで動作させることが要求される。これまで説明していない特定のエンコーダのチャネル速度がＲ_minとＲ_maxとの間で変化する場合、エンコーダバッファは、デコーダバッファのサイズのＲ_min／Ｒ_max倍とする必要がある。
好適実施例の説明
図３は、本発明によるビデオ通信システムのブロックダイヤグラムである。本例のエンコーダは可変速度の圧縮データ伝送を調節する。その理由は、論理エンコーダバッファはデコーダバッファのサイズより小さいサイズを保持するからである。デコーダバッファは少なくとも等式（ＥＱ２２）で与えられた大きさを有する必要がある。デコーダバッファのサイズを（例えばＭＰＥＧ規格に従う必要があるために）特定のサイズに制限する場合、等式（ＥＱ２２）の他のパラメータを選定して（ＥＱ２２）の右辺をその左辺より大きくする。
エンコーダの端部では、エンコーダバッファの論理サイズをバッファサイズコントローラ５０によって制御する。エンコーダバッファの論理サイズを、二つの項−Ｂ_min及びＢ_eで規定する。Ｂ_eを論理バッファのサイズとする。Ｂ_minは論理バッファの最小占有状態を規定する。換言すれば、論理エンコーダバッファは少なくとも常にＢ_minビットを含む。論理エンコーダバッファの有効サイズ（すなわちＢ_e−Ｂ_min）をバッファ充填検出器３４によって使用して、量子化器４０の量子化サイズを決定する量子化器３８によって使用されるエンコーダバッファの充填値を決定する。重要なことは、検出器３４により充填量を算出すると、（Ｂ_min＝０でない場合）物理エンコーダバッファや論理バッファは充填されていないが、充填及び空にすることができる論理エンコーダバッファの部分（すなわちＢ_minを取り除いた後の残りの部分）が充填されている、ということである。
エンコーダ４８又は通信システム５４は、エンコーダ４８の伝送速度を変えるよう要求することができる。いずれか一方が変化を要求すると常に、他方は、速度を変える前に報告され及び同意する必要がある。マルチプレクサコントローラ５２を、通信ネットワーク５４の制御点とする。コントローラ５２はマルチプレクサ２４を管理し、エンコーダ４８のバッファサイズコントローラ５０と通信する。伝送速度変化がエンコーダ４８又はマルチプレクサコントローラ５２によって望ましい場合、これら二つのコントローラは通信の対話（すなわちハンドシェーク）の準備を行い、一方は他方に伝送速度を変えるように要求する。他方が同意した時及び場合には、伝送速度を変える。図４は、マルチプレクサコントローラ５２により伝送ビット速度を変えるのを要求されたときにバッファサイズコントローラ５０で生じる工程の流れ図である。一般に、バッファサイズコントローラは新たなパラメータＢ_min及びＢ_eを算出するが、Ｂ_minが満足されたことを確認するまで変化に同意しない。
ここで図４を参照すると、バッファサイズコントローラ５０は、ビット速度をＲ_newに変える要求を経路６０を介して受信する。ブロック６２において、提案された新たなビット速度Ｒ_newにより、実際のデコーダバッファサイズＢ_d以下の（現在の遅延ΔＴ及びｍ₂の現在の瞬時ビット速度の上向き変化での）最小の要求されたデコーダバッファサイズとなったか否か決定する。これは等式（ＥＱ１３）によって課された制約である。実際のデコーダバッファサイズが、提案されたＲ_newで十分大きい場合、理論エンコーダバッファの最小占有状態をブロック６４で零に設定する。そうでない場合、ブロック６６においてＢ_minを不足分に等しく設定する。ブロック６８において、新たな論理バッファサイズＢ_eを決定し、ブロック７０において、このＢ_eを、エンコーダバッファの物理サイズＢ_epと比較する。
エンコーダバッファの物理サイズが非常に小さいために、提案された新たなビット速度Ｒ_newで要求される新たな論理バッファサイズを実現できない場合、（一つ又はそれ以上のスキップフレームをデコーダで発生させて生じる）時間遅延を減少させる必要があり、そうしない場合提案された新たなビット速度Ｒ_newを実現することができない。バッファサイズコントローラは、提案されたビット速度の変化を許容することができないすなわちスキップすべきフレームを発生させるということを、マルチプレクサコントローラ５２に知らせることができる。マルチプレクサコントローラ５２は代表的には複数のソースに多重化するので、他の利用できる代案を有する。しかしながら、提案されたビット速度変化をエンコーダ４８によって（すなわち設計的な選択としてできるだけ簡単に）実行する必要がある場合、図４において物理エンコーダバッファがＲ_newで十分大きくないときには遅延を減少させる。これをブロック７２で示す。
（最初に又は時間遅延を減少させた後に）物理バッファサイズが十分大きい場合（又は時）、ブロック７４において、エンコーダバッファのビット数を、以前にブロック６６で決定された新たなＢ_minの値及び新たな論理バッファサイズＢ_eと比較する。エンコーダバッファのビット数が新たなＢ_min制約を満足するのに十分でない場合、又は新たなＢ_min制約を満足するのにエンコーダバッファに非常に多くのビット数が存在する場合、ブロック７６において、エンコーダバッファのビット数を新たな制約の範囲内になるまで調整する。
これを、バッファ充填検出器に記憶される論理バッファサイズを新たな値に変えることにより、新たなビット速度を許容するマルチプレクサコントローラに報告する前にバッファサイズコントローラで達成することができる。満足されないＢ_min制約である場合、バッファサイズコントローラは論理バッファのサイズを新たな値まで瞬時に増大し、この新たに増大した値を充填検出器３４に供給する。これにより充填検出器はバッファの充填不足状態を感知（実際には算出）し、量子化器コントローラ３８はそれに応じて量子化サイズを調整して、量子化器４０から圧縮器４４及びエンコーダバッファ２０に順に進むビット速度を増大させる。Ｂ_min状態を満足するとき、ブロック７４でこの状態を感知し、ブロック７８に進む。
それに対して、Ｂ_e制約に従わない場合、バッファサイズコントローラは論理バッファのサイズを瞬時に新たなＢ_e値に減少させる。充填検出器が過充填状態を感知し、量子化コントローラはそれに応じて量子化サイズを調整して、量子化器から圧縮器及びエンコーダバッファ２０に順に進むビット速度を減少させる。新たなＢ_e制約を満足するとき、ブロック７４でこの状態を感知し、ブロック７８に進む。
当然、ブロック７６でエンコーダバッファの充填状態が新たな制約の範囲内でないことを示す場合特に、ビット速度値を新たな値に急に変えないようにすることができ、可能な場合にはそうするのが好適である。ビット速度が急に変化すると量子化サイズが急に変化し、新たな充填制約に従わない場合、この変化は大きく（すなわち量子化サイズの範囲でできるだけ大きく又はできるだけ小さく）なり、バッファの充填をできるだけ制約範囲内にする。ブロック７６でバッファ充填制約に従わない場合特に、大抵の状況ではバッファサイズコントローラにより徐々にＲの値をＲ_newに変えるのが好適である。
ブロック７８では、Ｂ_min及びＢ_eの新たな値はバッファサイズコントローラ５０によって満たされる。既に説明したように、これは所望なら徐々に行われる。これらの新たな値が満たされるとき（すなわち新たな値への漸進的な変化中の数点で）、Ｒ_newへの出力ビット速度の変化はバッファサイズコントローラ５０により是認される（ブロック８０）。この是認はマルチプレクサコントローラ５２及びマルチプレクサ２４に順に搬送され、これらでこの是認が満足される。当然、理論的にはマルチプレクサ２４による新たな速度への変化を同様に漸進的なものとすることができる。
マルチプレクサ２４は、相違するソースに属するパケットスロットを決定するデータスケジューリング技術に基づいて、相違するソースからデータを取り出し、これらのデータを多重化する。データスケジューラにより、速度Ｒ_iで動作するソースｉに対してデコーダバッファがオーバーフロー又はアンダーフローしないようにし、かつ、Ｒ_iΔ_iＴ（１−ｍ₁）とＲ_iΔ_i（１＋ｍ₂）との間の遅延（ここでこの時間窓を移動窓とする。）のビット数に等しい時間周期全体に亘って伝送することによりΔ_iＴ遅延するようにする。ｍ₁及びｍ₂の適切な値は０．０２である。
本発明の特定の実施例を図示及び説明したが、本発明の技術を含む多数の他の実施例を当業者によって容易に構成することができる。さらに、本発明の範囲内で上記実施例の幾多の変更及び変形が可能であるのは明らかであり、これについては請求の範囲で規定している。

Claims (9)

1. 入力信号を宛先に伝送する入力信号伝送装置であって、
   この入力信号を可変符号化速度で連続符号化デジタル信号に変換するエンコーダと、
   前記連続符号化デジタル信号を受信及び一時的に記憶するエンコーダバッファとを具え、
   前記エンコーダバッファが、前記エンコーダバッファのバッファ充填値を、エンコーダバッファサイズを参照して決定する充填検出手段と、前記エンコーダの前記可変符号化速度に対する値を、前記バッファ充填値に応答して制御するビットレート制御手段とを具え、
   前記連続符号化デジタル信号を可変ビットレートＲで前記エンコーダバッファから受信し、かつ、前記連続符号化デジタル信号を宛先に供給する通信システムと、
   前記連続符号化デジタル信号を前記通信システムから受信し、かつ、前記連続符号化デジタル信号を、前記入力信号に対応するとともに前記入力信号に対して固定遅延ΔＴを有する出力信号に変換する、前記宛先のデコーダとを更に具える入力信号伝送装置において、前記エンコーダが、前記可変ビットレートＲとともに増大する有効バッファサイズを決定するバッファサイズコントローラを具え、前記充填検出手段が、前記有効バッファサイズを受信するとともに前記バッファ充填値を前記有効バッファサイズを参照して決定するように配置され、前記通信システムがマルチプレクサコントローラを有し、このマルチプレクサコントローラ及び前記バッファサイズコントローラが、前記可変ビットレートＲの値の所望の変化で互いに通信することを特徴とする入力信号伝送装置。
2. 一定の時間遅延制約ΔＴを有する通信システム上で入力信号を宛先に伝送する方法であって、
   この入力信号を可変符号化速度で連続符号デジタル信号に符号化するステップと、
   前記連続符号化デジタル信号を、エンコーダバッファで受信及び一時的に記憶するステップと、
   前記変換するステップが、前記エンコーダバッファのバッファ充填値を、エンコーダバッファサイズを参照して決定するとともに、前記エンコーダの前記可変符号化速度に対する値を、前記バッファ充填値に応答して制御し、
   通信システム上の前記連続符号化デジタル信号を、可変ビットレートＲで前記エンコーダバッファから宛先に送信するステップとを更に具える方法において、
   前記可変ビットレートＲとともに増大する有効バッファサイズを決定するステップと、
   前記バッファ充填値を、前記有効バッファサイズを参照して決定するステップとを具え、
   前記通信システムがマルチプレクサコントローラを有し、このマルチプレクサコントローラ及び前記バッファサイズコントローラが、前記可変ビットレートＲの値の所望の変化で互いに通信することを特徴とする方法。
3. 前記エンコーダバッファが、前記有効バッファサイズ以上の物理サイズを有することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記通信システムが、Ｍの全有効最大緩衝容量を有し、前記可変ビットレートＲを平均ビットレートとし、前記通信システムが、最小瞬時速度Ｒ（１−ｍ₁）から最大瞬時速度Ｒ（１−ｍ₂）まで変化する瞬時ビットレートを有し、前記エンコーダバッファが、ＲΔＴ（１−ｍ₁）−Ｍの有効サイズを有し、ｍ₁及びｍ₂を正の数とすることを特徴とする請求項２記載の方法。
5. ｍ₁及びｍ₂を０．０２とすることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記レートの制御が、前記エンコーダバッファが最小ビット数Ｂ_min未満の充填に到達するように前記符号化速度を変更することを特徴とする請求項２記載の方法。
7. 前記制御するステップにおいて、前記エンコーダバッファが、デコーダバッファのサイズがＲΔＴ（１＋ｍ₂）未満である量の最大ビット数未満の充填に到達するように、前記可変符号化速度の値を変更することを特徴とする請求項４記載の方法。
8. 前記バッファ制御が、Ｒが変化する際に制限内でエンコーダバッファを充填するためにＲの変化する前に前記バッファサイズを有効に変更することを特徴とする請求項２記載の方法。
9. 一定の時間遅延制約ΔＴを有する通信システム上で入力信号を宛先に伝送する入力信号伝送装置であって、
   この入力信号を可変符号化速度で連続符号デジタル信号に符号化するエンコーダと、
   前記連続符号化デジタル信号を、エンコーダバッファで受信及び一時的に記憶し、一時的に記憶した信号を、可変ビットレートＲで通信システムに供給するエンコーダバッファと、
   前記エンコーダが、前記エンコーダバッファのバッファ充填値を、エンコーダバッファサイズを参照して決定するバッファ充填検出手段と、前記エンコーダの前記可変符号化速度に対する値を、前記バッファ充填値に応答して制御するビットレート制御手段とを具え、
   通信システム上の前記連続符号化デジタル信号を、可変ビットレートＲで前記エンコーダバッファから宛先に送信する手段とを更に具える入力信号伝送装置において、前記エンコーダが、前記可変ビットレートＲとともに増大する有効バッファサイズを決定するバッファサイズコントローラを具え、
   前記バッファ充填検出手段が、前記有効バッファサイズを受信するとともに前記バッファ充填値を前記有効バッファサイズを参照して決定するように配置され、前記通信システムがマルチプレクサコントローラを有し、このマルチプレクサコントローラ及び前記バッファサイズコントローラが、前記可変ビットレートＲの値の所望の変化で互いに通信することを特徴とする入力信号伝送装置。

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