JPH02188082A - 画像通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１既　　要〕 動画像を含む画像信号の可変レートデータ化及び回線の
多重化効果を利用した画像通信システムに関し、 回線の使用効率を高めつつ、高品質の画像データを少な
いメモリ容量を用いて複数の端末装置へ転送することを
目的とし、 入力画像信号に対する画像フレーム毎に可変レートデー
タ及びその有効データフラグを出力する可変レート符号
器と、可変レート復号器を有する複数の端末装置３ｊと
、前記有効データフラグに応答して前記可変レートデー
タ及びそのフレーム識別情報を蓄積すると共に、前記端
末装置３ｊ（ｊはｉの内の１又は２以上のいずれかを表
す。）からの画像要求に応答して当該画像要求対応の可
変レートデータ及びその端末識別情報を多重化出力する
データベースと、前記端末装置３Ｊからの画像要求を多
重化して前記データベースへ転送する一方、前記データ
ベースの多重化出力を受信し、その端末識別情報に応答
して可変レートデータを対応端末装置へ転送する多重化
分離とから構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、動画像を含む画像信号の可変レートデータ化
及び回線の多重化効果を利用した画像通信システムに関
する。

画像伝送システムでは、複数の端末へそこからの要求に
応答して任意の時刻に動画像をも伝送し得ることが要求
される。そのような画像伝送システムにおいても、画像
品質の劣化、通信コスト等に存在する問題を解決する必
要がある。

〔従来の技術］ 従来の技術で、動画像データファイルの動画像データを
端末装置からの要求に応答してオンラインでその端末装
置へ伝送するビデオレスポンスシステム（ＶＲ３）を構
築することも出来る。その第一の方法は画像信号をアナ
ログ信号のまま記憶装置（メモリ）に記憶しておき、端
末装置からの要求に応答して対応するメモリに蓄積され
ている画像信号をアナログ回線を通して端末装置へ伝送
する方法である。第二の方法は画像信号をアナログ／デ
ィジクル変換し、そのディジタル信号を画像要求端末装
置へ伝送する方法である。

しかし、これらの方法は、画像信号の伝送に数ＭＨｚの
広帯域のアナログ回線を各端末装置まで敷設するか、又
は１００Ｍビット／秒程度の高速ディジタル回線を敷設
する必要がある。従って、そのような敷設の下で、ネッ
トワークを構築するのには問題がある。

その解決策として、画像信号の帯域圧縮符号化の下で信
号処理されたディジタル画像信号をｌ５ＤＮ又は高速デ
ィジタル回線を介して画像要求端末画像へ伝送する第三
の方法でビデオレスポンスシステムを構築することも又
出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この第三の方法でビデオレスポンスシステムを
構築する場合にも、次のような問題が、なお残る。公知
の帯域圧縮符号化で画像信号を符号化して出力される情
報量は入力動画像信号によって変わって来るので、その
ような帯域圧縮符号化されたディジタル画像信号を固定
速度のディジタル回線を介して伝送しようとする場合に
は、帯域圧縮符号化されたディジタル画像信号の信号速
度が固定の伝送速度を上回らないように、そのディジタ
ル回線へ出力しようとする伝送画像の品質を変えながら
画像信号に対して上述帯域圧縮符号化の処理を施す必要
がある。例えば、帯域圧縮符号化方式として、フレーム
間の差分値を符号化する符号化方式の場合には、動きの
大きい動画像データする情報量は多くなるので、固定速
度で首尾良く伝送させるために、画面の解像度を下げて
得られる低画質の画像信号、又はコマ落としの処置を施
した画像信号を符号化して伝送し、伝送情報量を一定の
速度に抑えるようにする必要がある。

このような伝送品質の低下を少なくして、画像信号を端
末装置へ伝送するためにはより高速なディジタル回線、
またより高価な符号化、復号化装置を設けなければなら
ないし、又そのために画像データを蓄積するのに必要な
メモリに大容量のものを使用しなければならない。これ
は通信コストの増大を意味する。

本発明は、斯かる問題点に鑑みて創作されたもので、回
線の使用効率を高めつつ、高品質の画像データを少ない
メモリ容量を用いて複数の端末装置へ転送し得る画像通
信システムを提供することをその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は画像信号を伝送画像品質を一定にして帯域圧縮
符号化を行ない、符号化情報をそのまま出力するように
したものである。これにより、伝送画像が従来の固定レ
ート符号化のように品質が変わることなく一定品質の画
像を伝送することができる。一般に画像信号を帯域圧縮
符号化した時に発生する情報量はフレーム毎に多かった
り少なかったりする。各フレーム毎に伝送品質を一定に
するのに必要な最低限の情報だけを伝送することが、上
記の可変レート符号化の手法によって実現できるので、
メモリも（ｌフレームで発生する情報量の最大値）×フ
レーム数の容量を持たなくとも、それより少ない１フレ
ーム当たりの情報量の全フレームに対する平均値に対応
した容量だけを持てばよい。また伝送速度も、多数のこ
のような画像データをまとめて送ることで統計的な多重
化効果により、最大伝送速度でなくｌチャネル当たりの
平均伝送速度が確保される回線速度で伝送できる。

第１図は本発明の原理ブロック図を示す。この図に示す
ように、本発明は、入力画像信号に対する画像フレーム
毎に伝送画像品質を一定にして帯域圧縮符号化した可変
レートデータ及びその有効データフラグを出力する可変
レート符号器（１）を備える。又、複数の端末装置３ｊ
（ｉ＝１，２゜・・・、Ｎ）は、可変レート復号器を有
する。

前記有効データフラグに応答して前記可変レートデータ
及びそのフレーム識別情報を蓄積すると共に、前記端末
装置ｆｆ３＝（ｊはｉの内の１又は２以上のいずれかを
表す。）からの画像要求に応答して当該画像要求対応の
可変レートデータ及びその端末識別情報を多重化出力す
るデータベース（５）を備える。

又、前記端末装置３ｊからの画像要求を多重化して前記
データベース（５）へ転送する一方、前記データベース
（５）の多重化出力を受信し、その端末識別情報に応答
して可変レートデータを対応端末装置へ転送する多重化
分離装置（７）を備える。

〔作　用〕

可変レート符号器１で可変レートデータに符号化された
入力画像信号はその有効データフラグと共にデータベー
ス５へ転送される。有効データフラグに応答するデータ
ベース５は供給されて来るフレーム識別情報とこれに続
く可変レートデータとを各可変レートデータ毎に順次に
蓄積する。この蓄積を各入力画像信号毎に行なう。

そのデータベース５に対してｌ又は２以上の端末装置か
ら発せられた画像要求は多重化分離装置７において多重
化され、データベース５へ転送される。その画像要求に
応答したデータベース５は当該画像要求対応の端末識別
情報及び可変レートデータを多重化分離装置７へ転送す
る。多重化分離装置７は転送されて来た端末識別情報に
応答して当該端末識別情報と対形式にある可変レートデ
ータを該端末識別情報で指定される端末装置へ転送し、
復号してそこでの表示に供する。

この可変レート符号化及び回線の多重化効果により、回
線の有効利用の向上が図れるし、少ないメモリ容量を用
いて高品質の画像データを複数の端末装置へ転送するこ
とが出来る。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を示す。この図において、１
は可変レート符号器で、その出力はデータベース５へ接
続されている。データベース５の出力は回線２５を介し
て端末インタフェース２６（第１図の多重化分離装置７
に対応する。）に接続されている。端末インタフェース
２６には、複数の端末装置３１．・・・、３Ｎが接続さ
れている。データベース５はメモリ２２、メモリインタ
フェース２３及び伝送路インタフェース２４で構成され
る。メモリ２２のアクセス単位は、例えばワード単位で
ある。端末装置３１＋　　・・・、　　３Ｎの各々は可
変レート復号器２７、モニタ２８、コンソール２９で構
成される。

可変レート符号器２１は第３図に示すように、減算器３
２、量子化器３３、加算器３４、フレームメモリ３５、
可変長符号化回路３７及びバッファメモリ３９で構成さ
れている。

可変レート復号器２７は第４図に示すように、バッファ
メモリ４２、可変長復号化回路４５、加算器４６及びフ
レームメモリ４７で構成されている。

上述構成システムの動作を以下に説明する。

入力画像データ（第６図の（１）、（２）参照）はその
フレーム毎に、減算器３２、量子化器３３、加算器３４
及びフレームメモリ３５においてフレーム間差分符号さ
れる。このフレーム間差分符号化されたデータは可変長
符号化回路３７へ入力され、そこにおいて差分値に応じ
て可変長の符号化データ、又はランレングス符号に変換
される（第６図の（３）参照）。変換されたデータはフ
レーム毎に一定のメモリ書込みデータ単位（例えば、ワ
ード）でバッファメモリ３９に書き込まれる。バ・ンフ
ァメモリ３９の読出しはそこへ供給される読出しクロッ
クによって生ぜしめられる。メモリ２２の続出し速度は
、後述するようにして決められる値とされる。そのため
の読出しクロックは１フレ一ム時間で同時に伝送すべき
チャネル数分のフレームの画像データの情報量を読み出
し得るに十分な速度のクロックである。その読出しにお
いて、１フレ一ム分のデータの読出しが終了したことを
示す有効データフラグが又、バッファメモリ３９から出
力される（第６図の（４）参照）。

このようにして、バッファメモリ３９から出力されて来
るデータは、第５図に示すように、有効データフラグに
応答してフレーム毎に可変レートデータがメモリ２２の
予め決められた領域に順次に書き込まれる。その書込み
の際に、フレーム識別ワード（ユニークワード）（第１
図のフレーム識別情報に対応）が各フレームの先頭に書
き込まれる（第５図のＦｉｌ、Ｆ１２、Ｆ１３、・・・
）。これにより、メモリ２２に動画像ファイルが生成さ
れる。そして、同様な他の画像についての書込みがメモ
リ２２に対して行なわれる。その書込みにおいて、各画
像毎に、後述するような画像識別情報が又、フレーム識
別ワードに書き込まれる。

その動画像ファイルの読出しは、動画像ファイルのデー
タを読み出したい１又は２以上の端末装置３Ｊ　（ｊは
１．２、・・・、Ｎの内の１又は２以上の端末装置を表
す。）からの画像要求信号（前記画像識別情報を含む。

）に応答して開始される。画像要求信号は端末インタフ
ェース２６へ送られる。端末インタフェース２６はそれ
ら各端末装置からの画像要求信号を多重化して伝送路イ
ンタフェース２４、そしてメモリインタフェース２３を
介してメモリ２２へ転送する。

そのメモリ２２は、画像要求信号に応答して端末装置３
４からの画像要求信号内の画像識別情報（第７図のＡＩ
、Ａ２、・・・；Ｂｌ、Ｂ２、・・；Ｃ１、Ｃ２、・・
・）対応の画像データを読み出す。画像データの続出し
は、第７図に示すように、可変レートデータを１フレー
ム毎に行なう。第７図は、端末装置３ｊが３つの端末装
置（第７図では、それらの端末装置をそれぞれ、端末１
、端末２、端末３として示しである。）で、それらの３
つの端末装置からの画像要求信号が画像Ａ、Ｂ、Ｃに対
するものであった場合の例を示している。その読出しが
開始されると、先づ、可変レートデータＡの１フレーム
目のデータが読み出され（第７図の（１）、（２）の左
側半分参照）、２フレーム目の先頭にあるフレーム識別
ワードを読み出したとき可変レートデータＡのデータの
読出しを中止する。可変レートデータＢ及び可変レート
データＣについても、同様とする（第７図の（４）、（
６）の左側半分参照）。各可変レートデータの１フレ・
−ム目についての上述のような読出し終了後、２フレー
ム目（第７図の（１）、（２）、（４）、（６）の右側
半分参照）、そして３フレーム目へと、各可変レートデ
ータの読出しを順次に行なって行く。その各可変レート
データの読出しに際して、その最初に読み出されるフレ
ーム識別ワード内の空きスロットに、いずれの端末装置
宛の可変レートデータであるかを示す端末識別データを
挿入する。

このようにして読み出された可変レートデータ及びフレ
ーム識別ワードはメモリインタフェース２３、そして伝
送路インタフェース２４を介して回線２５へ送出する（
第７図の（１）参照）。この回線２５の伝送レートは、
後述するようにして決められた値である。そして、回線
２５を介してその可変レートデータを受信した端末イン
タフェース２６は、フレーム識別ワード及び可変レート
データを検出し、フレーム識別ワードの端末識別データ
で指定される端末装置毎へ当該可変レートフレーム及び
フレーム識別ワードを転送する（第７図の（１）、（２
）、（４）、（６）参照）。

このようにして、端末インタフェース２６からデータを
受信する画像要求端末装置では、端末識別データに応答
してその１画像フレーム分のデータをその可変レート復
号器２７のバッファメモリ４２へ書き込む。その書込み
完了時に、そのデータがバッファメモリ４２から読み出
されて可変長符号化回路４５において差分値が再生され
る。そして、再生された差分値に応答する加算器４６及
びフレームメモリ４７によって画像データが再生される
（第７図の（３）、（５）、（７）参照）。

上述のようなデータベースから端末装置へのデータ転送
に必要なメモリ２２の読出し速度及び回線２５の伝送速
度は次のようにして決められる。

動画像ファイルに対して同時に通信可能な端末装置数の
設計値をＮとし、動画像データの１フレーム当たりの平
均情報量をＢ〔ビット〕とすると、ｌフレーム時間（１
／３０秒）内にＢ−Ｎ（ビット）を読み出せる速度、即
ちＢ−Ｎ１０．０３３（ビット／秒）を上述の速度とす
る。端末装置からの画像要求に対してメモリ２２からそ
れらの端末装置へ転送しなければならない情報量が上述
のようにして決められる速度以内にあるならば、メモリ
２２に蓄積されている可変レートの画像データはそのま
ま、要求端末装置へ伝送することが出来、画像データを
各端末装置へ蓄積、分配することが出来る。しかし、Ｎ
画像データの１フレ一ム分のデータ量の総和がＢ−Ｎ以
上になった場合には、Ｎ画像データを１フレ一ム時間内
に伝送し得ないことになるが、その時はその伝送されて
来ないデータ分、即ち各端末装置の可変レート復号器２
７のバッファメモリ４２に存在しない復号化すべきデー
タ分に対しては前フレーム（前画面）をモニタ２８に出
力・するという低品質の画像出力制御を行なうと言う対
策を施す。

このような高品質の画像信号の伝送において、回線の使
用効率の向上も図れる。それは、次の理由による。差分
符号化方式において、符号化された可変レートのデータ
を伝送するために、単一のチャネルに割り当てられるべ
き伝送レートと該伝送レートの発生頻度とは第８図の（
Ａ）に示すような関係に立つ。本発明のように、その回
線に複数の画像信号を伝送しようとするときには、その
統計的多重化効果により、伝送レートと発生頻度との分
布は第８図の（Ｂ）に示すように、ｌチャネル当たり必
要な伝送レートは平均値ｒの方へ集まる。この第８図に
示すところから判るように、回線速度を１チヤネル当た
りに必要な最大速度で設計しなくとも良い（第８図（Ｂ
）の差参照）。

これは、チャネル当たりの回線の使用効率の向上となる
。

又、固定レート符号化においては、可変レート符号化と
同じ程度の画像品質を維持しようとすると、それに必要
な１フレーム当たりの固定ビットとして、前記Ｂビット
よりもαビット多く必要になる。つまり、固定レート符
号化は可変レート符号化よりも、α／ＢＸ；１００（％
〕だけ大きなメモリ容量を必要とする。それは又、それ
だけ高速のディジタル回線が伝送のために必要になるこ
とを意味する。

なお、上記実施例において、フレーム識別情報内に画像
識別情報及び端末識別情報を含む構成例について説明し
たが、本発明はこれに限定されずに、他の構成であって
もよい。

〔発明の効果〕

以上述べたところから明らかなように本発明によれば、
可変レート符号化とその可変レートデータの伝送多重化
効果を用いているから、回線の使用効率を高めつつ、高
品質の画像データを少ないメモリ容量を用いて画像要求
端末装置へ伝送することが出来る。従って、そのために
必要な通信コストも低廉化となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を示す図、 第３図は可変レート符号器を示す図、 第４図は可変レート復号器を示す図、 第５図はデータベースのメモリへのデータ蓄積形式を示
す図、 第６図は可変レート符号器のタイムチャートを示す図、 第７図はデータベースへのアクセス例を示す図、第８図
は伝送レート−発生頻度曲線図である。 第１図乃至第４図において、 １は可変レート符号器、 ３、は端末装置、 ５はデータベース、 ７は多重化分離装置である。 データベースー−−ｌτニー−１ 本発明の一芙例 第２図 ｉ？、、発明の斥埋ブロックｌ 第１図 可変し一ト乃号婬。 第３図 ＪＬ　し−）イＬ号器 第４図 子“−夕代一スのメ８す＼のデ゛−タ１籟ｎ＞ｒ第５図 で隻し一トを号狸、のタイムチャート 第６図 作　遂−シ−トー悔ザ生−タ吹度曲慶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力画像信号に対する画像フレーム毎に可変レー
   トデータ及びその有効データフラグを出力する可変レー
   ト符号器（１）と、 可変レート復号器を有する複数の端末装置３＿ｉ（ｉ＝
   １、２、・・・、Ｎ）と、 前記有効データフラグに応答して前記可変レートデータ
   及びそのフレーム識別情報を蓄積すると共に、前記端末
   装置３＿ｊ（ｊはｉの内の１又は２以上のいずれかを表
   す。）からの画像要求に応答して当該画像要求対応の可
   変レートデータ及びその端末識別情報を多重化出力する
   データベース（５）と、 前記端末装置３＿ｊからの画像要求を多重化して前記デ
   ータベース（５）へ転送する一方、前記データベース（
   ５）の多重化出力を受信し、その端末識別情報に応答し
   て可変レートデータを対応端末装置へ転送する多重化分
   離装置（７）とから構成される画像通信システム。