JPH0686261A - 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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JPH0686261A
JPH0686261A JP4357245A JP35724592A JPH0686261A JP H0686261 A JPH0686261 A JP H0686261A JP 4357245 A JP4357245 A JP 4357245A JP 35724592 A JP35724592 A JP 35724592A JP H0686261 A JPH0686261 A JP H0686261A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の符号器(10、12・・・14)を用
いて画像データを圧縮する、多重チャネル画像圧縮シス
テムを提供する。品質のレベルを指定するために、それ
ぞれの符号器に符号化レベルコマンドを与える。符号化
レベルコマンドに応答して、符号器によって生成された
符号化画像データは、送信のために多重化されて(2
6)、複合信号となる。符号化レベルコマンドは、複合
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(48)の処理能力の範囲内に維持するよ
うに調整される。符号化レベルコマンドは、全ての符号
器に同一の汎用符号化レベルを指定することができる
が、符号器は汎用符号化レベルから局所符号化レベルを
誘導して、異なる符号化品質を提供することができる。
圧縮画像データから画像を復元するために、復号装置
(30−46)を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高精細度テレビジョン
(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−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(Pa
ik, "DigiCipher - AllDigital, Channel Compatible,
HDTV Broadcast System", IEEE Transactionson Broad
casting , Vol. 36, No. 4, December 1990 )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、100:1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つの複合信号に多重
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、複合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汎用符号化レベルを指
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汎用符号化
レベルとは異なることができる。
【0008】さらに、複合信号から個々のチャネルの画
像データを復元するために、本発明に従って復号器を提
供する。こうした復号器は、複合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復元する手段を装
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汎用符号化レベルを指
定する。符号化レベルコマンドは、送信前に複合信号と
多重化され、復号器内のデマルチプレクサ(逆多重化装
置)によって復元される。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、汎用符号化レベルとは
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
送信前に複合信号と多重化せず、その代わりに、複合信
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、複合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
一の汎用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、現行の汎用符号化
レベルコマンドを提供する手段を装備する。現行の汎用
符号化レベルコマンドの計算に、その前の汎用符号化レ
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
ルのデータを運ぶ複合信号から、個々のチャネルの圧縮
された画像データを復元する。また、複合信号を逆多重
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、複合信号と共に受信したデータから復元
する。復号器は、復元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】復号器によって復元された符号化レベルコ
マンドは、全ての符号器に同一の汎用符号化レベルを指
定することができる。符号化レベルコマンドを復元する
手段は、複合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復元手段を、複合信号の
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 and Pratt, "Scene Adaptive Coder", IE
EE Transactions on Communications , Vol. COM-32, N
o. 3, March 1984)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汎用符号化
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、汎用符号
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、汎用符号化レベルは、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、設定された汎用レベルより高い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、設定された汎用レベルより低い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、汎用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、汎用レベルを調整し
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、汎用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、汎用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から供給される汎用符号化レベ
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
される汎用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14
0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、
原画像が復元される。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から出力した汎用符号化レベル信号と結
合する。その結果得られる複合信号は、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k i 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、汎用符号化レベルに
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、汎用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】汎用符号化レベルは、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。汎用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、汎用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
もまた汎用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
号器での汎用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KD
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、新しい汎
用符号化レベルは、現行バッファレベルに基づいて、ま
た前の汎用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
器バッファ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汎用符号化レベルに応
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、汎用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汎用符
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。汎用符号化レベル
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

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データを圧縮する複数の符号器と、 前記複数の符号器から生成された圧縮画像データを蓄積
    するバッファ手段と、 各符号器によってもたらすべき品質のレベルを指定する
    ために、前記符号器のそれぞれに符号化レベルコマンド
    を出力するように接続した符号化レベル制御手段であっ
    て、前記バッファ手段に蓄積された圧縮画像データの量
    に応答して、蓄積データが前記バッファ手段のデータ格
    納能力の範囲内に維持されるように、前記符号化レベル
    コマンドを調整する符号化レベル制御手段と、 前記符号化レベル制御手段に応答して、前記符号器によ
    って生成された符号化画像データを多重化して、送信の
    ための複合信号を生成する手段と、 から成る多重チャネル画像圧縮システム。
  2. 【請求項2】 前記符号化レベルコマンドが、前記符
    号器の全てに同一である汎用符号化レベルを指定するこ
    とを特徴とする、請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】 さらに、 前記符号器の少なくとも1つに作動的に対応付けられ、
    前記汎用符号化レベルとは異なる局所符号化レベルをこ
    の符号器用に生成する手段と、 から成る、請求項2記載のシステム。
  4. 【請求項4】 請求項1のシステムで使用する復号装
    置において、前記復号装置が、 前記複合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と、 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、それぞれを前記逆多重化手段に接続した複
    数の復号器と、 受信したデータから前記符号化レベルコマンドを復元す
    る手段と、 から成り、 復元され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ことを特徴とする復号装置。
  5. 【請求項5】前記符号化レベルコマンドが、前記符号器
    の全てに同一である汎用符号化レベルを指定すること
    と、 前記符号化レベルコマンドを、送信前に、前記復号信号
    と多重化することと、 前記復元手段が、前記複合信号から前記符号化レベルコ
    マンドを復元するためのデマルチプレクサから成ること
    と、 を特徴とする、請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】 さらに、 前記符号器の少なくとも1つに作動的に対応付けられ、
    前記汎用符号化レベルとは異なる局所符号化レベルをこ
    の符号器用に生成する手段と、 前記少なくとも1つの符号器に対応する復号器に作動的
    に対応付けられ、この復号器用に前記局所符号化レベル
    を再生する手段と、 から成る、請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記復元手段が、 前記複合信号からのデータ蓄積量に応答して、前記符号
    化レベルコマンドを再生する手段、 から成ることを特徴とする、請求項4記載の装置。
  8. 【請求項8】様々なビデオチャネルからの連続的フレー
    ムの画像データを圧縮するための複数の復号器と、 各フレームの画像データを同数のデータブロックに分割
    し、各ビデオチャネルのデータブロックを前記複数の符
    号器で同時に処理できるようにする手段と、 各符号器によってもたらされる品質のレベルを指定する
    ために、前記符号器のそれぞれに符号化レベルコマンド
    を出力するように接続した符号化レベル制御手段と、 前記符号化レベル制御手段に応答して、複数の符号器に
    よって生成された符号化画像データを、複合信号として
    送信するためにパケットに組み立てる手段であって、各
    パケットが様々なビデオチャネルのそれぞれのデータブ
    ロックを同数づつ含むように組み立てる手段と、 から成る多重チャネル画像圧縮システム。
  9. 【請求項9】前記符号化レベルコマンドが、前記符号器
    の全てに同一である汎用符号化レベルを指定すること
    と、前記符号化レベル制御手段が、 復号器のバッファに存在するデータブロックの数を時間
    を追って決定する手段と、 前記決定手段に応答して、現在の汎用符号化レベルコマ
    ンドを出力する手段と、から成ることを特徴とする、請
    求項8記載のシステム。
  10. 【請求項10】前記符号化レベルコマンドが、前記符号
    器の全てに同一である汎用符号化レベルを指定すること
    と、前記符号化レベル制御手段が、 複数の符号器のバッファ内の総データ量を時間を追って
    決定する手段と、 前記決定手段に応答して、現在の汎用符号化レベルコマ
    ンドを出力する手段と、から成ることを特徴とする、請
    求項8記載のシステム。
  11. 【請求項11】 前記決定手段に応答する手段が、前
    の汎用符号化レベルにも応答して、前記現在の汎用符号
    化レベルコマンドを出力することを特徴とする、請求項
    9または10のいずれかに記載のシステム。
  12. 【請求項12】 複数の前記チャネルのデータを運ぶ
    複合信号から、個々のチャネルの圧縮画像データを復元
    するための復号装置において、前記復号装置が、 前記複合信号を逆多重化して、複数の符号器のそれぞれ
    から生成された個別の圧縮画像データを検索する手段
    と、 対応する符号器によって生成された画像データを圧縮解
    除するために、それぞれを前記逆多重化手段に接続した
    複数の復号器と、 前記複合信号と共に受信したデータから符号化レベルコ
    マンドを復元する手段と、 から成り、 前記符号化レベルコマンドの計算によって、前記符号器
    からの圧縮データ画像の蓄積量をバッファのデータ格納
    能力の範囲内に維持すること、 を特徴とする復号装置。
  13. 【請求項13】前記符号化レベルコマンドが、前記符号
    器の全てに同一である汎用符号化レベルを指定すること
    と、 前記符号化レベルコマンドを前記復号信号と多重化する
    ことと、 前記復元手段が、複合信号から前記符号化レベルコマン
    ドを復元するためのデマルチプレクサから成ること、 を特徴とする、請求項12記載の復号装置。
  14. 【請求項14】 前記復元手段が、 前記複合信号からのデータの蓄積量に応答して、前記符
    号化レベルコマンドを再生する手段、 から成ることを特徴とする、請求項12記載の復号装
    置。
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