JPH07111649A - 送信チャネルを介して複数のテレビジョン信号を送信する装置 - Google Patents
送信チャネルを介して複数のテレビジョン信号を送信する装置Info
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Abstract
して複数のテレビジョン信号を送信するための装置を提
供する。 【構成】 各テレビジョン信号のビットレートを該信号
の複数のテレビジョン信号の結合複雑性に対する複雑性
に依存して調整する調整回路(5)を有する複数のテレ
ビジョン信号を同時に送信するための装置である。この
装置は、ディジタルビデオ放送システムの品質を向上さ
せる。また、画質を維持すると同時に、所定のチャネル
を介して特定の信号の送信が可能であることが発見され
た。光記録におけるこの装置の使用は、より長い再生時
間の可能性を提供する。
Description
複数のテレビジョン信号を送信するための装置に関す
る。また、本発明は、テレビジョン信号を記憶するため
の装置及び該信号を再生するための装置にも関する。
システムに関して、単一ディジタル送信チャネルを介し
て同時に複数のテレビジョン信号を送信することが考え
られる。この目的のために使用される装置は、各テレビ
ジョン信号をビットストリームに符号化するための該テ
レビジョン信号用のエンコーダ、各ビットストリームの
ビットレートを制御するための制御手段及びこれらビッ
トストリームをチャネルビットストリームに結合するた
めの手段を有する。
規格が各テレビジョン信号の符号化を行うために適して
いる。この目的のために使用されるエンコーダは、ISO/
IECCJTC1/SC29/WG11/N0400 "Test Model 5", April 199
3に記載されている。この既知のMPEG2エンコーダ
は、当該テレビジョン信号に対してビットストリームを
形成し、該ビットストリームのビットレートは目標値に
基づいて制御される。例えば、複雑な画像シーンが発生
する場合等の上記目標値が実現されない危険性がある場
合は、この画像は、より少ないビットが画像当たり発生
するようにより粗く量子化される。実際、この結果とし
て前記符号化されたテレビジョン信号の画像品質は、シ
ーンからシーンに変化するどころか、顕著に低くなるか
もしれない。
のテレビジョン信号を送信する場合、使用できるチャネ
ルビットレートは複数のビットレートに分割され、これ
らビットレートの一つが各テレビジョン信号に割当てら
れる。この割当てられるビットレートは予め固定され
る。前記各送信されるテレビジョン信号に関して、ここ
で、複雑な画像シーンの画像品質が劣化を受ける可能性
は依然保持している。
実現される送信チャネルを介して複数のテレビジョン信
号を送信するための装置を提供することを目的とする。
記制御手段が各信号のビットレートを該信号の前記複数
のテレビジョン信号の結合複雑性に対する複雑性に依存
して制御することを特徴とする。
のテレビジョン信号の送信において、全てのテレビジョ
ン信号が同時に複雑ではないことの認識に基づいてい
る。例えば、2つのテレビジョン信号A及びBが送信さ
れる場合、且つある所定の瞬間に信号Aはそれほど複雑
ではないシーンを有し、信号Bは非常に複雑なシーンを
有する場合、信号Bは信号Aのビットレートを犠牲にし
て一時的により高いビットレートで送信されるであろ
う。このビットレートの動的割振りの処理はこれより
先”結合ビットレート制御”として参照される。
独型のエンコーダにおいて、各エンコーダは前記ビット
レートの所定の目標値を実現するために該エンコーダ自
身の制御手段を持つ。これに基づく装置の実施例は、対
応するテレビジョン信号の複雑性に依存して各制御手段
にビットレート目標値を供給するための共通の調整回路
を有する。この複雑性は、例えば、付加的なエンコーダ
の形態の事前分析回路により計測可能である。またこの
複雑性は、前述のテレビジョン信号の過去の画像を符号
化するのに用いられたビット数及び平均ステップサイズ
から演算しても良い。この可能性は、上述のような演算
がMPEGエンコーダにおいて既に可能である利点を有
している。
前記複数のテレビジョン信号の結合複雑性に依存して各
エンコーダに対する結合制御値を形成することを特徴と
する。この実施例において、各ビットストリームのビッ
トレートが当該信号の複雑性を直接表している。それ
故、前記複雑性を個別に計測する必要がない。
顕著に低い画像品質の発生の危険性を減少することが発
見された。従って、前記送信されるテレビジョン信号の
画像品質はおおよそ向上する。しかしながら、結合ビッ
トレート制御はまた、画像品質を維持すると同時に前記
同一の送信チャネルを介してより多くのテレビジョン信
号を送信する可能性を提供する。5個のテレビジョン信
号を、5Mbit/sの定ビットレートを持つ4個のテ
レビジョン信号と同一の画像品質で20Mbit/sチ
ャネルを介して送信することが可能であることが発見さ
れた。
深い可能性は、テレビジョンプログラムを等しい長さの
複数の部分に分割することにより、及び結合ビットレー
ト制御により光ディスク上に単一チャネルビットストリ
ームとしてこれらの部分を同時に記憶することにより得
られる。テレビジョン信号は、上記記憶されたチャネル
ビットストリームを繰り返し読取ることにより、及びそ
の都度異なる部分を複合化することにより再生される。
この場合、より長い再生時間またはより高い画像品質が
実現される。
号を送信するための装置を示す。2つのテレビジョン信
号TV1及びTV2を送信するための装置が実施例として
選択されている。テレビジョン信号TV1はエンコーダ
1に供給される。このエンコーダは、ピクセルのブロッ
クを一連の係数に変換する離散コサイン変換器10を有
している。得られた係数は量子化器11において所定の
ステップサイズで量子化され、次いでこの量子化された
係数は可変長符号化回路12において符号化される。得
られたコード語はバッファ13に供給される。画像から
画像に変動するこれら作り出されるビット数は、ビット
レート制御回路14に供給され、該ビット数に応じて、
画像当たりの供給されるビットの平均数が目標値T1に
等しくなるように量子化器11のステップサイズが制御
される。このようなビットレート制御回路は本質的に既
知である。対応する方法で、テレビジョン信号TV2は
エンコーダ2において処理される。このエンコーダも、
変換器20、量子化器21、可変長エンコーダ22、バ
ッファ23及びビットレート制御回路24を有してい
る。目標値T2は上記制御回路24に供給される。これ
ら2つのビットストリームはマルチプレクサ3におい
て、T=T1+T2ビット/画像に対応するチャネルビッ
トレートを持つ単一チャネルビットストリームに結合さ
れる。このチャネルビットストリームは送信チャネル4
に供給される。
レート調整回路5が設けられている。この回路は、現在
の画像シーンの複雑性を表す両テレビジョン信号に関す
る複雑性の値(X1は前記第1のテレビジョン信号に関
し、X2は前記第2のテレビジョン信号に関する)を決
定し、これら複雑性に比例して前記2つのテレビジョン
信号に使用できるチャネルビットレートTを分配する。
複雑性の値X1及びX2は、各テレビジョン信号に事前分
析を受けさせることにより得られる。この目的のため
に、前記調整回路5は、前記2つの各々のテレビジョン
信号に対して事前分析回路51及び52を有している。
このような事前分析回路は、例えば、画像変換器、固定
ステップサイズを持つ量子化器及び可変長エンコーダ並
びに各画像に関してここで得られるビット数をカウント
するカウンタを有している。この実施例においては、前
述のビット数は前記複雑性の値Xを構成する。前記2つ
の複雑性の値X1及びX2は加算装置53において共に加
算される。次いで、各テレビジョン信号の相対的な複雑
性が除算器54及び55において決定される。この目的
のために、これら除算器は式(1)及び式(2)を各々
演算する。
器56及び57により、使用できるチャネルビットレー
トT(ビット/画像)に前記テレビジョン信号の相対的
な複雑性を乗算することにより演算される。ここで、上
記各目標値に対して式(3)及び式(4)が成り立つ。
番目のエンコーダに供給される目標値Tn(n=1、...、N)
に関して以下の式が成り立つ。
信号の複雑性に比例してビットレートを割当てる。この
場合、画像品質は全ての信号に対して略々等しく得られ
る。しかしながら、他の例においては、当該テレビジョ
ン信号に対して明瞭な画像品質を割当てることも可能で
ある。これは、所定の方法において、前記信号の相対的
な複雑性に影響を与えることにより実現される。この場
合、前記除算器54及び55は、例えば、式(6)及び
式(7)の演算が各々実行される。ここで、α1及びα2
は定数である。
に関して、異なるビットレートが得られる。
る。この実施例において、前記エンコーダ1及び2は、
MPEGエンコーダであると仮定する。既知のように
(例えば、ISO-IEC DIS 11172 "Coding of moving pict
ures and associated audio fordigital storage media
up to about 1.5 Mbit/s"参照)、MPEG標準規格に
おけるテレビジョン信号はグループ・オブ・ピクチャー
ズ(Group Of Pictures:GOPs)の形態で送信され
る。各GOPは、I画像(Intraframe coded picture:I
picture)、多数のP画像(Predictively coded pictu
res:P pictures)及び多数のB画像(Bidirectionally
predictive coded pictures:B pictures)を有してい
る。簡単化のために、エンコーダ1及び2における動き
補償予測画像を形成するための通常の予測ループは図2
において示されていない。本発明によると、前記調整回
路5はここでは、送信されるべきN個のテレビジョン信
号の各々の複雑性Xnを演算するための演算手段58及
び59を有している。図1に示される事前分析回路に対
する他の例として、ここでは、前記複雑性の値は、当該
過去の画像の符号化に費やされたビット数S及び該画像
の量子化に用いられた平均ステップサイズを表す量子化
パラメータQを参照して決定される。S及びQの値は共
に各エンコーダにより前記調整回路に供給される。前述
のISO論文"MPEG2Test Mpdel 5"の第10章では、S
及びQの積が当該テレビジョン信号の複雑性の代表的な
尺度であることが記載されている。各画像の形式(I、
P及びB)に関してこの積を個別に決定することによ
り、式(8)、式(9)及び式(10)のように3つの
複雑性の値XI、XP及びXBが各テレビジョン信号TVn
(n=1,2)に関して得られる。
1)又は式(12)のように前記量子化値の影響を前記
複雑性の値に強調することが特に好ましい。ここで、イ
ンデックス*は画像(I、P及びB)の形式を示す。
の形式に対して、式(13)、式(14)及び式(1
5)により各信号の相対的な複雑性を決定するための加
算装置53並びに除算器54及び55を有している。
像の形式に対して、前記結合信号の次の映像に関する全
ビット数Tを演算するための演算手段50を有してい
る。単独型のMPEG2デコーダに類似して("MPEG2 T
est Mpdel 5"の第10章参照)、式(16)、式(1
7)及び式(18)の演算を実行することが可能であ
る。ここで、nP及びnBは前記GOPにおいてまだ符号
化されしなければならないP及びB画像の数を表し、K
P及びKBは特定のシステム定数である。
おいて、XI、XP及びXBは、前記I、P及びB画像が
結合してスーパーピクチャ(superpicture)を形成する
ように、当該テレビジョン信号の結合複雑性を表してい
る。この結合複雑性の値は、式(19)、式(20)及
び式(21)または式(22)、式(23)及び式(2
4)により構成することが可能である。
各エンコーダから、該エンコーダで費やされたビット数
S及び平均ステップサイズQを入力する。
おいて、Rは結合(jointly)GOPs(スーパーGO
P:superGOP)に割当てられた残りのビット数である。
Rの初期値は、スーパーGOP当たりの利用できるビッ
ト数である。単独型のエンコーダに関して、これはGに
より示される。本発明による装置においては、初期値は
N×Gである。Rは、各スーパーピクチャの符号化の後
に各費やされたビット数SI、SP及びSBにより減少さ
れる。
テレビジョン信号の相対的な複雑性に比例してN個のエ
ンコーダにスーパーピクチャに関する前記目標値Tを分
配するための乗算器56及び57を有している。この式
は以下のように表される。
各画像(I、P及びB)の形式に関して目標値TI1、T
P1及びTB1を入力する。更に自己制御的な方法におい
て、前記エンコーダの制御回路14はこの目標値を達成
するであろう。対応する方法において、デコーダ2は目
標値TI2、TP2及びTB2を入力する。このようにして、
各エンコーダに関して、供給される前記目標値は、対応
する前記テレビジョン信号の相対的な複雑性が他のテレ
ビジョン信号に関連して依存することが成り立つ。
される調整回路5の他の実施例を示している。同一の参
照番号はこの場合同一の機能を表している。図2の参照
番号50で示される前記演算手段がここでは、2つの同
一の演算手段501及び502に分割されている点で、
前記調整回路は図2に示される調整回路とは異なってい
る。これら演算手段は、各テレビジョン信号に対して、
全てのチャネルビットレートが該信号に対して使用でき
るように、次回の画像に対するビット数を演算する。前
述の式(16)、式(17)及び式(18)がこの演算
に使用される。ここで、XI、XP及びXBは、前記結合
信号の代わりに、対応する前記テレビジョン信号の複雑
性の値を表している。ここで、演算されたビット数は図
3においてT1’及びT2’により示される。これらビッ
ト数T1’及びT2’は、乗算器56及び57により対応
する前記テレビジョン信号の相対的な複雑性に乗算され
る数である。この相対的な複雑性は、図2において説明
したのと同様に、加算装置53並びに除算器54及び5
5による同一の方法で得られる。
を示している。この実施例は、結合制御回路60の量子
化器11及び21が、各エンコーダに対して等しい平均
ステップサイズを入力する(所望ならば、このステップ
サイズは、活動性に依存して、画像内のマクロブロック
からマクロブロックに変化させても良い)点で先に記載
の実施例とは区別される。この制御回路は、前記チャネ
ルビットレートに対応する目標値Tを入力し、前記各エ
ンコーダにより結合して作り出されるビット数の関数と
して平均量子化ステップサイズを制御する。このビット
数は加算器61により供給される。上記制御回路は、図
1及び図2の参照番号14及び24で各々示される単独
型のエンコーダの既知の制御回路と同様の構造を持ち、
故に、更に如何なる説明も必要としないであろう。各エ
ンコーダに対するステップサイズがこの実施例において
等しい(Q1=Q2=Q)ため、各信号の複雑性(即ち、
Xn=Sn×Q)は費やされたビット数Snにより直接表
される。それ故、上記複雑性の個別の計測は不要であ
る。以下の式から明白なように、各信号に対するビット
レートもこの実施例においては該信号の複雑性に比例す
る。
子化を行うために、画像品質は両信号に対して等しい。
明瞭な画像品質が各テレビジョン信号に対して望ましい
ならば、前記制御回路60により発生されるステップサ
イズを、互いに所定の固定比を持つ2つの異なるステッ
プサイズに分割しても良い。
して、N個のテレビジョン信号の現在のビットレート
を、各画像に関するまたは各GOPに関する適切なパラ
メータの形態で受信デコーダに送信することが可能であ
る。既に、MPEG標準規格はこの可能性を提供してい
る。
り、各テレビジョン信号の画像品質は向上する。これ
は、放送システムに関して重要な利点である。また、結
合ビットレート制御は、特定の信号を送信する可能性も
備えている。例えば、2つの単独型の5Mbit/sテ
レビジョンエンコーダの代わりに、9Mbit/sの結
合ビットレートを持つ2つの集中制御されるエンコーダ
を、10Mbit/sのチャネルに結合すると同時に画
像品質を維持することが可能である。残りの1Mbit
/sを介して、例えば、特定のデータ信号を送信するこ
とが可能である。理論的考察及び実際の経験から、より
多くのテレビジョンプログラム、例えば4個のプログラ
ムの代わりに5個のプログラム、または20個のプログ
ラムの代わりに27個のプログラムを送信すると同時に
画像品質を維持することが可能であることが更に証明さ
れている。
録に関する装置に対しても興味深い可能性を提供してい
る。図5は、記録媒体上にテレビジョンプログラムを記
憶するための装置を示している。この装置は、上記テレ
ビジョンプログラムを等しい長さの2つの部分A及びB
に分割するための手段100を有している。この手段
は、例えば、上記プログラムの第1の半部及び第2の半
部を各々再生する2つのビデオレコーダにより構成して
も良い。これら2つの部分A及びBは装置101に供給
される。以上で説明した方法において、装置101は前
記2つの部分の単一チャネルビットストリームA+Bを
形成し、該チャネルビットストリームは光ディスク10
2上に記憶される。図6は、上記光ディスクの再生に関
する対応装置を示している。ディスク102から読取ら
れるチャネルビットストリームA+Bは、最初にビット
ストリームAを選択し、該ビットストリームAをMPE
G2デコーダ104に供給するセレクタ103に供給さ
れる。複合化された信号は画像モニタ105上に表示さ
れる。制御回路106の制御の下で、前記同一のチャネ
ルビットストリームが次いで、前記部分Aが完了した後
に再び読取られる。しかしながら、ここでは、ビットス
トリームBが選択され複合化される。読取りヘッドのリ
セットの間(実際には略々0.8秒)に、部分Aの最後
の画像を静止画像として表示しても良い。これが面倒で
あるならば、バッファを上記期間に橋渡し(bridging)
のために使用しても良い。この記録における結合ビット
レート制御の応用は、(略々)2倍の速度のディスク回
転及びより複雑なディスク制御を必要とする。しかしな
がら、このことは、より良い画像品質またはより長い再
生時間により相殺されるであろう。
を送信するための装置の第1の実施例を示す。
を示す。
するための装置を示す。
のための装置を示す。
プレクサ 4…送信チャネル 5…調整回路 10、20…離散コサイン変換器 11、21…量
子化器 12、22…可変長エンコーダ 13、23…バ
ッファ 14、24…制御回路 51、52…事
前分析回路 53…加算装置 54、55…除
算器 56、57…乗算器 58、59…演
算手段 50…演算手段 501,502…演算手段 60…制御回路 61…加算器 100…分割手段 101…演算手
段 102…光ディスク 103…セレク
タ 104…デコーダ 105…モニタ 106…制御手段 X1、X2…複雑性 T、T1、T2、T1’、T2’…目標値
Claims (10)
- 【請求項1】 所定のチャネルビットレートを持つ送信
チャネルを介して複数のテレビジョン信号を送信する装
置であって、各テレビジョン信号をビットストリームに
符号化するエンコーダ(1,2)と、各ビットストリー
ムの前記ビットレートを制御する制御手段(14,2
4,5)と、前記ビットストリームをチャネルビットス
トリームに結合する手段(3)とを有する装置におい
て、 前記制御手段が、各信号のビットレートを該信号の前記
複数のテレビジョン信号の結合複雑性に対する複雑性に
依存して制御することを特徴とする所定のチャネルビッ
トレートを持つ送信チャネルを介して複数のテレビジョ
ン信号を送信する装置。 - 【請求項2】 前記各エンコーダ(1,2)に対応する
制御手段(14,24)が設けられた請求項1に記載さ
れた装置において、 対応する前記テレビジョン信号の複雑性(X1,X2)に
依存して前記各制御手段にビットレート目標値(T1,
T2)を供給する共通調整回路(5)を有することを特
徴とする所定のチャネルビットレートを持つ送信チャネ
ルを介して複数のテレビジョン信号を送信する装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の装置において、 前記調整回路(5)に、各テレビジョン信号の前記複雑
性を決定する事前解析回路(51,52)が設けられて
いることを特徴とする所定のチャネルビットレートを持
つ送信チャネルを介して複数のテレビジョン信号を送信
する装置。 - 【請求項4】 請求項2に記載の装置において、 前記調整回路(5)に、テレビジョン信号の前記複雑性
を、該テレビジョン信号の過去の画像を符号化するのに
用いられたビット数(S)及び平均ステップサイズ
(Q)から決定する手段(58,59)が設けられてい
ることを特徴とする所定のチャネルビットレートを持つ
送信チャネルを介して複数のテレビジョン信号を送信す
る装置。 - 【請求項5】 請求項2乃至4の何れか一項に記載の装
置において、 前記調整回路(5)が、前記複数の信号に対して使用で
きるビット数(T)に、前記信号の前記総合複雑性に対
する相対的な複雑性(Xn/ΣXn)を乗算する乗算器
(56,57)を有することを特徴とする所定のチャネ
ルビットレートを持つ送信チャネルを介して複数のテレ
ビジョン信号を送信する装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載の装置において、 前記制御手段(60,61)が、前記複数のテレビジョ
ン信号の結合複雑性に依存して各エンコーダに対する結
合制御値を形成することを特徴とする所定のチャネルビ
ットレートを持つ送信チャネルを介して複数のテレビジ
ョン信号を送信する装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至6の何れか一項に記載の装
置において、 前記エンコーダが、MPEG(Moving Picture Image C
oding Experts Group)エンコーダであることを特徴と
する所定のチャネルビットレートを持つ送信チャネルを
介して複数のテレビジョン信号を送信する装置。 - 【請求項8】 前記信号を等しい長さの複数の部分に分
割する手段(100)と、記憶媒体(102)上に前記部分を
同時に記憶する手段(101)とを有し、これら手段は請
求項1乃至7の何れか一項に記載の装置により構成され
ることを特徴とするテレビジョン信号を記憶する装置。 - 【請求項9】 チャネルビットストリームの形態でテレ
ビジョン信号を記憶する記憶媒体において、 上記記録されたチャネルビットストリームは、複数の同
時に発生する信号を有し、各信号のビットレートは該信
号の当該複数の信号の結合複雑性に対する複雑性に依存
することを特徴とするテレビジョン信号を記憶する記憶
媒体。 - 【請求項10】 記憶媒体からのテレビジョン信号を再
生する装置において、 複数の同時に発生する信号を有し、各信号のビットレー
トは該信号の当該信号の結合複雑性に対する複雑性に依
存する記憶されたチャネルビットレートを繰返し読取る
手段(106)と、 上記読取られたチャネルビットストリームから前記同時
に発生する信号の所定の一つを選択し且つ復号化する手
段(103,104)とを有することを特徴とする記録媒体か
らのテレビジョン信号を再生する装置
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