JPS63191488A - 画像伝送装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、実時間の画像伝送を行う画像伝送装置に関
する。

（従来の技術） 画像情報をディジタル回線を介して伝送する場合には、
符号化を行うのが一般的である。しかも、経済的観点か
ら、符号化の際には、画像情報の圧縮が一つの要求事項
になる。

これを受けて、従来の画像情報伝送装置の符号化手段は
、種々のものがあったが、対象とする回線の伝送速度は
、特定の値に限定したもの、又は、一定の範囲に限定さ
れた装置しかなかった。

これは回線の伝送速度に応じ、符号化装置へ相占する事
項が要求されているためである。すなわち、低伝送速度
の符号化装置においては、圧縮効率が重視され、一方、
高伝送速度の符号化装置においては、処理速度が重視さ
れているからである。

例えば、低伝送速度での符号化装置では、処理速度は低
くくてよいにもかかわらず、符号化効率は高くなければ
ならない。逆に、高伝送速度での符号化装置では、符号
化効率は低（くて良いにもかかわらず、処理速度は高く
なければならない。

このため、従来の画像情報伝送装置では、上述のように
対象とする伝送速度を限定する。現状の技術によれば、
伝送速度の最大と最小の比は１〜６である。次に、この
伝送速度に応じ、符号化装置を、上記事項を考慮し、設
計することになる。

すなわち、低伝送速度での符号化装置では、符号化効率
を重視し、高伝送速度での符号化装置では、処理速度を
重視したものとなる。

このような状況において、低伝送速度での符号化装置に
より、高伝送速度に対応、すなわち、高ビツトレート動
作を実現しようとすると、処理動作が追随できないため
、動作不能となってしまった。逆に、高伝送速度での符
号化装置により、低伝送速度に対応、すなわち、低ピッ
トレー°ト動作を行うと、圧縮効率が低いため、極端な
画質劣化を生じる。特に、動画像を扱うと、符号化装置
としての機能が全く果せなかった。

従って、例えば、伝送速度が６４　Ｋｂｐｓから１．５
Ｍｂｐｓまでの範囲で符号化を行うためには、第８図（
ａ）のように、少くとも２個の異なる符号化装置を用い
る必要があり、設備上の負担が大きがった。

又、画像通信ネットワークを構成する際１こも、第８図
（ｂ）のように、ネットワーク上に異なる種類の符号器
が点在するため、接続手順が複雑になったり、画像通信
に先立って、相手側の装置の種類を確認しなければなら
なかった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術においては、伝送速度に応じた要
求事項を同時に満たすことができず、広範囲な伝送速度
に対応し得る画像伝送装置が得られなかった。このため
、取り扱い上、設備負担工種々の欠点があった。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を除去し、
広範囲の伝送速度に対応し得る画一伝送装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、低速から高速までの伝送速度に対応する画
像伝送装置において、伝送速度に応じて（う〉 画面の解像度と、所定時間内での画面数の最小値設定を
変化させるに際し、 伝送速度に対する画面数の最小値の設定の減少の割合を
、解像度の減少の割合よりも大きく設定するものである
。

（作用） この発明の画像伝送装置は、低伝送速度から高伝送速度
まで扱うので、選択された速度により回線に送出する情
報量が変化する。例えば、伝送速度が低下したなら、情
報量も低下し、伝送速度が上昇すると、情報量も上昇す
る。

この発明では、画像を規定する要素のうち、画素数や量
子化の精度等によって決まる解像度と、所定時間内での
画面数の最小値いわゆる駒落し量とに注目し、伝送速度
に対し、解像度と駒°落し量とを比例的に変化させるの
ではなく、低伝送速度でも解像度の減少は、ある一定値
に留め、画面数の最小値をより大きな割合で減少、すな
わち、駒落し量を増加させる。

これにより、駒落し量の増加により画像の動きは、やや
ぎこちないが、画質は保たれて、画質劣化がない。

［実施例］ 次に、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

この一実施例での画像伝送装置は６４　Ｋｂｐｓがら１
．５Ｍｂｐｓまでの２４段階の伝送速度を単一のハード
ウェア構成で実現している。

この実施例での画像伝送装置は、画像情報をディジタル
信号で扱っている。すなわち、入力端子（１１）入力さ
れた画像情報はアナログ信号であり、Ａ／Ｄ変換器（１
３）でディジタル信号に変換される。

もちろん、画像情報がディジタル信号で供給される時に
は、Ａ／Ｄ変換器（■３）は不要である。

Ａ／Ｄ変換器（１３）の出力は、サブサンプ°リング手
段（１５）に供給される。サンプリング手段（１３）の
出力は、フレームメモリ（１７）に供給される。フレー
ムメモリ（１７）から読み出されたデータは、２次元コ
サイン変換演算回路（■９）に供給される。この回路（
１９）の出力は、量子化器（２１）と共に、プロツり選
択部（２３）へ送られる。量子化器（２１）の出力は、
バッファ（２５）に供給される。バッファ（２５）の出
力は、送信手段（２７）に供給される。又、送信手段は
、回線の伝送速度により、その能力が選択される。

ここでは、伝送速度選択手段（２９）において、伝送速
度が２４段階（６４Ｋｂｐｓ　””　１．５Ｍｂｐｓ）
に切り換えられる。同時に、どの伝送速度を選択しかの
情報は、制御信号変換手段（３１）に供給される。制御
信号変換手段（３１）では、伝送速度に応じ、種々の制
御信号を発生し、ブロック選択手段（２３）、量子化器
（２１）、フレームメモリ（１７）、サブサンプリング
手段（１５）に供給する。

次に、動作について説明する。入力端子（１１）に供給
される画像情報は、ある定められた解像度に従って得ら
れている。この情報が、ディジタル化され、サブサンプ
リング手段（１５）において、サブサンプリングを受け
る。ここでのサブサンプリングは、相手先に伝送する画
像の解像度に応じて行われる。しかも、この実施例では
、伝送速度に対して、非線形な割合でサブサンプリング
を行う。

例えば、サブサンプリング間隔を、第２図に示されるよ
うに設定する。すなわち、伝送速度が３８４　Ｋｂｐｓ
以上では、画素を入力に同期してΔＴ毎に出力するのに
対し、伝送速度が３８４　Ｋｂｐｓ未満では、２ΔＴ毎
に出力する。すなわち、３８４Ｋｂｐｓ　　　以上では
、入力画像をそのまま出力し、３８４　Ｋｂｐｓ未満で
は一つ置きに出力する。これは、一つづつ間引くことに
なる。

具体例を余すと、入力画像１フレームを５００ｘ５００
画素であるとすると、３８４　Ｋｂｐｓ未満では、２５
０ｘ２５０画素となる。

ここで、留意するのは、サブサンプリング間隔と伝送速
度の関係である。前述したように、伝送速度が高〜低で
ある領域を扱うとき、問題となるのは、符号化効率と処
理速度である。伝送速度が６４　Ｋｂｐｓと　１．５Ｍ
ｂｐｓとは、その比が約２４である。

よって１．５Ｍｂｐｓの時の情報量に対し６４　Ｋｂｐ
ｓの時には、情報量も２４分の１とならなければならな
い。

よって、サンプリング（間引き）に関しても、６４　Ｋ
ｂｐｓでは、２４分の１とするのが通常である。

しかし、この実施例では、このように、比例的に情報量
を落とすのではなく、伝送速度に対して非線形的に、特
に、低伝送速度では間引き量を飽和させている。これは
、比例的に減少させると、画質の劣化が著じるしいから
である。ただし、このままでは、情報量の点で問題があ
るが、これは以下に述べるように、駒落しで対応してい
る。

サブサンプリング手段（１５）で、間引きの施された信
号は、フレームメモリ（１７）にて、第３図に示される
ように駒落しがなされる。すなわち、このフレームメモ
リ（１７）には、フレーム単位で信号の書き込み゛、読
み出しが行われるが、３８４　Ｋｂｐｓ以上では、入力
された全フレームを、フレームメモリ（■７）に書き込
み、読み出しを行う。これに対し、伝送速度が、６４Ｋ
ｂｐｓ以下では３フレームにつき１フレームのみを、フ
レームメモリ（１７）に書き込んでいく。６４　Ｋｂｐ
ｓより大きく、３８４　Ｋｂｐｓ未満では、２フレーム
につき、１フレームのみをフレームメモリ（１７）に書
き込んでいく。この駒落し量（り） も、伝送速度に対して、非線形的に変化させている。

次に、適応的に駒落しのなされた信号は、２次元コサイ
ン変換演算回路（１９）にて、コサイン変換される。こ
の回路（１９）は、例えば、１９８６年ＴＶ学会全国大
会予稿集６−１４ｒコサイン変換回路」に示されるもの
を用いればよい。ここでは、例えば、入力画素を８ｘ８
画素のブロックに分けて、コサイン変換を施している。

コサイン変換を受けた信号は、量子化器（２１）にて、
量子化が施され、伝送に供される。しかし、この実施例
ではコサイン変換を施した信号を全て伝送に供するので
はなく、コサイン変換後の情報量が所定閾値以上のもの
だけ伝送することにしている。すなわち、コサイン変換
を施した空間内で、情報伝送の有無を変化させているの
である。コサイン変換により、情報量は圧縮されるが、
上記のように、変換空間内での制御により、圧縮が更に
向上する。

この実施例では、ここでのブロック選択の基準に用いる
閾値を、伝送速度により制御させてる。

すなわち、伝送速度が高ければ、該閾値を低くし、伝送
速度が低ければ、該閾値を高くするのである。

例えば、第４図に示されるように、ブロックを選択する
。ここでは、コサイン変換後の空間において、ブロック
を第４図（ａ）のように分割する。これは画像の成分の
うち低周波数のものが、左上に分布し、以下周波数が上
昇するに従い、同図に示されるように左上から右下に、
帯状に分布するので、これに応じて、同図のように分割
するのである。

このようにブロック分割をした時に、ブロック選択の基
準の閾値を低くすると、同図（ｂ）のような領域が伝送
される。一方、閾値を高くすると、同図（ｅ）のような
領域が伝送されることになる。

具体的には例えば１．５Ｍｂｐｓの伝送では第４図（ａ
）で■から■の領域のうち必要な部分が選択されるが、
３８４　Ｋｂｐｓでは■から■、６４　Ｋｂｐｓでは■
から■の部分が選択される。

一方、伝送が許容されたブロックの信号は量子化器（２
１）にて、量子化される。ここでは入力信号を何ビット
で表現するかが制御される。すなわち、伝送速度が高け
れば、ビット数を多くし、伝送速度が低ければ、ビット
数を少くする。例えば、第４図（ａ）で同じ領域■につ
いて１．５Ｍｂｐｓの伝送では、３０ビツトを用いるの
に対し、３８４Ｋｂｐｓでは２０ビツト、６４Ｋｂｐｓ
では１５ビツトという設定を行う。

ここで、上述した量子化の変更及びブロック選択の基準
の変更は、解像度に直接影響を与える。

そこで、この実施例では、これらの諸量及びサブサンプ
リングの量は、解像度（画質）に影響を与えることを考
慮し、特に、低伝送速度でも、一定値以上に保つように
制御している。この様子を示したのが、第５図である。

量子化器（２１）で量子化された信号は、バッファ（２
５）に供給される。バッファ（２５）は、ＲＡ　Ｍ　（
３Ｂ）と、アドレス制御部（３５）とから成る。ここで
、量子化器（２１）からの出力を指示する信号が、アド
レス制御部（３５）に供給される。これを受けてアドレ
（ＩＬ） ス制御部（３５）では、アドレスを発生する。ＲＡＭ（
３３）は、このアドレスに従って、量子化器（２１）の
出力を順次記憶していく。

ただし、この実施例では、ＲＡＭ（３Ｂ）の最大容量を
、伝送速度により変化させている。これを第１表に示す
。

第１表 このように、バッファ（２５）　（ＲＡ　Ｍ　（３３）
）の最大容量を変化させると、以下の効果を奉する。

伝送速度に応じて、伝送する情報（符号）量は変化する
。例えば、伝送速度が高ければ、情報量は多くなり、伝
送速度が低ければ、情報量は少くなる。この時に、バッ
ファ（２５）の最大容量を一定に設定したいとすると、
当然、情報量が最大の時を想定して、最大容量を決定す
る必要がある。

よって、バッファ（２５）の最大容量は、高伝送速度に
対して最適に設定される。

この容量設定時に、低伝送速度での伝送を行うと、バッ
ファ（２５）が満杯になる迄に、かなりの時間がかかる
。すなわち、バッファ蓄積量による制御の遅れが生じ、
動画を送っているにもかがゎらず、数秒間も静止画が継
続するという事態に至ってしまった。

これに対し、本実施例では、バッファ（２５）の最大容
量を、伝送速度に応じて減少させているので、伝送の時
間遅れが生ぜず、しかも、バッファ蓄積量による有意ブ
ロック選択等のスレッショルドの制御もスムーズに行わ
れる。

バッファ（２５）の最大容量は、伝送速度に応じて変化
させているが、第１表に示されるように、伝送速度に比
例させなくても良い。

これは、低ビツトレートになる程、駒落しが大きく行わ
れるため、符号の発生量に変動が出て来るためであり、
高ビットレートではバッファメモリの割合が、やや小さ
い設定にすることができるためである。

なお、以上の説明において、バッファ（２５）は、ＲＡ
　Ｍ　（３３）により構成する必要はない。

ＲＡ　Ｍ　（３３）に蓄えられた信号がその可変最大容
量に達すると、アドレス制御部（３５）から出力を指示
する信号が送信手段（２７）に供給される。送信手段（
２７）が送信可であるなら、アドレス制御部（３５）は
、ＲＡ　Ｍ　（３３）に記憶した信号を、記憶した順序
に読み出していく。読み出された信号は、順次、送信手
段（２７）に供給され、ディジタル回線に送出される。

次に、バッファ（２５）の可変最大容量を可変設定する
具体的構成について説明する。

前述のように、この実施例の装置では６４　Ｋｂｐｓか
ら　１．５Ｍｂｐｓまでの伝送速度が２４段階で選択さ
れる。この選択は、例えばスイッチで構成された伝送速
度選択手段（２９）にてなされる。この手段（２９）か
らは、選択された伝送速度が例えば５ビツトの情報とし
て制御信号変換手段（３１）に供給される。制御信号変
換手段（３１）は、変換テーブルである。すなわち、伝
送速度選択手段（２９）からの特定伝送速度を示す信号
から、バッファ（２５）の最大容量を示す値を出力する
のである。例えば、伝送速度として６４　Ｋｂｐｓが選
択されたとすると、制御信号変換手段（３１）からは、
アドレス制御部（３５）に対して、８にビットという最
大容量値が出力される。

同様に、伝送速度が６４　Ｋｂｐｓより大きく、３８４
Ｋｂｐｓ以下のとき、４８にビットという最大容量値が
出力される。３８４　Ｋｂｐｓより大きく、　１．５Ｍ
ｂｐｓのとき、１２８にビットという最大容量値が出力
される。ここで、バッファ（２５）の最大容量値は第１
表に示される６　４　Ｋｂｐｓ、　　３８４　Ｋｂｐｓ
、　　１．５Ｍｂｐｓの間で、それぞれリニアに変化さ
せても良い。

このような最大容量値を受けてアドレス制御部（３５）
では、アドレスの制御を行う。すなわち、指定された最
大容量値を受けて、ＲＡ　Ｍ　（３３）に書き込み番地
との比較を行っていく。そして、書き込み領域が、最大
容量値に達したなら、書き込みを中止する。なおこのバ
ッファは常に送信手段（２７）への読み出しが行われて
いる。

一方、制御信号変換手段（３１）ではアドレス制御部（
３５）ばかりでなく、サブサンプリング手段（１５）、
フレームメモリ（１７）、量子化器（２１）、ブロック
選択手段（２３）に対する制御信号も作成する。例えば
、サブサンプリング手段（１５）に対しては、伝送速度
に対して間引き量を指示する。前述の説明では、第２図
に示されるようにサブサンプリング間隔の制御として説
明した。フレームメモリ（１５）に対しては、第３図に
示されるように駒落し量を制御信号として供給する。量
子化器（２１）に対しては、量子化ビット数を指示する
。又、ブロック選択手段（２３）に対しては、伝送速度
に対し、ブロック選択の基準に用いる閾値についての情
報を送る。

以上のように、この実施例の画像受信装置では、伝送速
度に応じで、構成要素各部の動作、特性を制御している
。しかもその制御は、構成要素毎に、伝送速度に対して
非線形に制御しているのである。

すなわち、解像度を司どる機能構成要素に対しては、伝
送速度に対して、比例的に能力を低下させるのではなく
、低伝送速度でも一定値以上を保つようにし、一方、時
間軸方向の情報量は伝送速度に比例する値以上に、情報
量を低下させるのである。

これにより、低伝送速度では、動きがややぎこちなくな
るが、解像度は良好に保たれる。

ここで、この実施例での画像伝送装置によるネットワー
ク形成時について言及する。あるポイントでの装置をあ
る速度で利用する場合、伝送速度選択手段（２９）にて
、回線の伝送速度が選択される。この装置は、有意な画
像信号の送受を行うに先立ち、自装置で選択させた伝送
速度を相手方の画像受信装置に送る。伝送、受信装置間
で、伝送速度について確認がなされた後、画像信号の送
受を行う。又、通常は、画像伝送装置、画像受信装置が
一体とあって、各ポイントに設けられることが通常であ
る。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

この実施例では、コサイン変換が施された信号（以下、
変換信号と呼ぶ。）に対して、そのまま量子化を施し、
伝送するのではなく、ある時刻の変換信号と一時刻前（
１サンプリングタイム前）の変換信号との差分を取り、
これに対して量子化を施すので、符号化効率が高くなる
のである。

なお、差分を取るに際し、逆量子化器（６１）、加算器
（６２）、フレームメモリ（６３）、減算器（６４）を
用いる。すなわち、量子化器（２１）の出力を、逆量子
化器（６１）で量子化を解き、加算器（６２）において
、２時刻前のコサイン変換信号との和を取る。これによ
り、フレームメモリ（６３）には、１時刻前の変換信号
が得られる。ここで、「時刻」は、減算器（θ３）での
減算を行う時刻を基準とする。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

この実施例では情報圧縮に動き予測データを用い、より
効率良く差分符号化を行うものである。

すなわち、フレームメモリ（１７）の出力を用いて、動
き補償回路（７９）において、１時刻前の画像信号（ｌ
？） す図、第８図は従来技術を示す図である。

から動きベクトル（ＭＶ）が検出される。更に、この回
路（７９）においては、これらのデータから動き予測デ
ータを得る。減算器（８１）では、フレームメモリ（１
７）の出力と上記動き予測データの差分を取る。この差
分がコサイン変換回路り１９）、量子化器（２１）で符
号化される。

一方、量子化器（２１）の出力は、逆量子化器（７１）
、逆コサイン変換回路（７３）により、符号化される前
の差分信号に変換される。この信号が、フレームメモリ
（７７）に蓄えられた信号と加算されて、１時刻前の画
像信号となる。

［発明の効果］ この発明によれば、低伝送速度から高伝送速度までを扱
う画像伝送装置において、低伝送速度でも画質の維持さ
れた画像の伝送が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係わる画像伝送装置の
概要を示す図、第２図乃至第５図は、第１図に示す装置
各部での動作を説明するだめの図、第６図及び第７図は
、この発明の他の実施例を示１５−−−−サブサンプリ
ング手段 １７−−−−フレームメモリ １９−−−−２次元コサイン変換演算回路２１−−−一
量子化器 ２１−−−−ブロック選択手段 ２５−−−−バッファ ２９−−−一伝送速度選択手段 （（理人弁理土　則近憲佑 同　　　竹花害久男 手　　続　　補　　正　　書　（方式）６２．５．２２ 昭和　　年　　月　　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に符号化を施す符号化手段と、この符号
   化手段により得られた情報を回線に送出する送出手段と
   を備える画像伝送装置において、前記回線での伝送速度
   に応じて、一画面を構成する画像の解像度と、所定時刻
   間に送出する画面数の最小値を変化させるに際し、 前記伝送速度の減少に対する前記画面数の最小値の減少
   の割合を前記解像度の減少の割合よりも大きく設定して
   成ることを特徴とする画像伝送装置。
2. （２）前記回線での伝送速度に応じて符号出力のバッフ
   ァメモリの容量を変更することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像伝送装置。