JPH09130263A - データ通信装置、符号化装置及び復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データの圧縮率を通信回線の伝送レートによ
り制限されることなく、圧縮率を任意に設定可能とす
る。 【解決手段】 画像と音声のデータを圧縮する圧縮手段
７とこの圧縮データを多重化したデータを記録し、この
記録したデータを通信回線の伝送レートで再生する第１
記録再生手段９とを有する符号化装置Ａと、通信回線よ
り回線インターフェースＣを経て入力されるデータを通
信回線の伝送レートで記録し、この記録したデータを伸
長手段１４の必要とするレートで再生する第２記録再生
手段１０と、この第２記録再生手段１０の再生データを
伸長して元に戻す伸長手段１４とを有する復号化装置Ｂ
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信側でデータを
圧縮し、この圧縮データを通信回線を介して送り、受信
側で圧縮データを伸長する通信システムにおけるデータ
通信装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ電話やテレビ会議においては、１
９９２年１２月国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ、
現ＩＴＵ−Ｔ）において成立に至ったＨ．２６１勧告に
対応した画像圧縮装置と、同じくＣＣＩＴＴにおいて１
９８８年４月成立に至ったＧ．７２２等の勧告に従った
音声圧縮装置を使用するのが一般的である。そして、こ
れらテレビ電話やテレビ会議のデータ通信装置は、従来
において図８のような構成をとるのが一般的である。

【０００３】図８において、データ通信装置は、符号化
装置５０と復号化装置６０と回線インターフェース７０
とから成る。符号化装置５０の撮像装置５１は光電変換
によって得た画像データをＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式な
どの所定の方式で出力し、この出力はＡ／Ｄ変換器５２
でディジタル信号に変換された後、画像圧縮部５３に供
給される。画像データは、ここで標本化、情報源符号化
などの処理を経て圧縮され、必要ならば誤り訂正符号な
ども付加される。

【０００４】この画像圧縮部５３について図９を用いて
説明する。図９に示すように、画像圧縮部５３は、図示
しない制御部から入力端子８０を介して供給される制御
信号及び符号化制御器８１の制御に基づいて、図示しな
い信号源から入力端子８２を介して供給される画像デー
タを情報源符号器８３で符号化処理し、このデータをビ
デオ信号多重化符号器８４で多重化処理し、一旦送信バ
ッファ８５に蓄える。その後伝送符号器８６で符号化処
理し、出力端子８７を介して出力する。

【０００５】上記符号化制御器８１の動作を図１３を用
いて説明する。画像と音声を伝送する一般的な通信装置
では、タイムフレームの単位フレーム内（一定時間
内）、例えば１０ミリ秒内に発生する画像データと音声
データを図１３の（ｈ）のように多重化して伝送する。

【０００６】このときタイムフレーム内のデータの情報
量は毎回一定にする必要がある。このため符号化制御器
８１は図１３のフレーム２の例のように、入力画像の動
きが激しく、発生する情報量が増加傾向にある場合は画
像の圧縮率を上げ、発生する情報量を抑える方向に情報
源符号器８３を制御する。逆に図１３のフレーム１の例
のように入力画像の動きが少なく、発生する情報量が少
ない場合には画像の圧縮率を下げ、情報の発生量が多く
なるように情報源符号器８３を制御する。さらに、入力
画像の動きが全く無いような場合は圧縮率を限界まで下
げても発生する情報量が既定値に満たない事がある。こ
のような場合はビデオ信号多重化符号器８４に対してス
タッフィングビットと呼ばれる無意味なデータＡを発生
させるよう制御し、このスタッフィングデータを送信バ
ッファ８５に出力してアンダーフローを防止するように
制御する。

【０００７】図８に戻り、集音装置５４からの音声デー
タの出力はＡ／Ｄ変換器５５に供給され、ここでディジ
タルデータに変換された後、音声圧縮部５６に供給さ
れ、ここで圧縮される。これらの、圧縮された音声デー
タと画像データは多重化器５７で多重化され回線インタ
ーフェース７０に供給され、入出力端子７１より図示し
ない通信回線へ送出され、この通信回線を介して相手先
へ伝送される。

【０００８】この音声圧縮部５６について図１０を用い
て説明する。図１０において、音声圧縮部５６はＣＣＩ
ＴＴ Ｇ．７２２勧告に従って実現した場合の構成例で
ある。入力端子８８を介して図示しない情報源より入力
される音声信号は、送信直交ミラーフィルター８９に供
給され、ここで高域成分と低域成分に分離される。その
後高域成分は高域ＡＤＰＣＭ符号器９０に、低域成分は
低域ＡＤＰＣＭ符号器９１に各々供給され、別々に符号
化される。符号化された高域と低域のデータは多重化器
９２に供給され、ここで多重化され出力端子９３を介し
て出力される。

【０００９】再び図８に戻り、相手先から入出力端子７
１を介して入力されるデータは回線インターフェース７
０を介して分離回路６１へ導かれ、ここで音声、画像、
制御等の各データに分離処理される。この後、画像デー
タは画像伸長部６２に、音声データは音声伸長部６５に
供給される。画像データは画像伸長部６２で伸長され、
Ｄ／Ａ変換器６３でアナログデータに変換され、表示装
置６４に導かれる。一方、音声伸長部６５の出力はＤ／
Ａ変換器６６でアナログ信号に変換されてスピーカ６７
に供給される。

【００１０】上記画像伸長部６２について図１１を用い
て説明する。図１１において、図示しない制御部から入
力端子９４を介して供給される制御信号の制御に基づい
て、図示しない信号源から入力端子９５を介して供給さ
れる画像データを伝送復号器９６で復号化処理した後、
このデータを一旦受信バッファ９７に蓄える。その後ビ
デオ信号多重化復号器９８で復号化処理し、情報源復号
器９９でもとの画像データに戻して出力端子１００を介
して出力される。

【００１１】上記音声伸長部６５について図１２を用い
て説明する。図１２において、音声伸長部６５はＧ．７
２２勧告に従って実現した場合の例である。図示しない
信号源から入力端子１０１を介して供給される音声デー
タは分離器１０２で高域成分と低域成分に分離され、高
域成分は高域ＡＤＰＣＭ復号器１０３に、低域成分は低
域ＡＤＰＣＭ復号器１０４にそれぞれ供給される。高域
ＡＤＰＣＭ復号器１０３及び低域ＡＤＰＣＭ復号器１０
４で復号化された各音声データは直交ミラーフィルタ１
０５で合成され、出力端子１０６を介して出力される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の画像通信装置においては、以下に示すような不都合
が有った。

【００１３】（１）通信回線の伝送レートと多重化部の
出力レートとを等しくしなければならないため、画質や
音質が通信回線の伝送レートで制限されてしまい、圧縮
率を任意に設定することができなかった。

【００１４】（２）動きの激しい画像が入力されると、
一般の画像圧縮部では画像間の時間的相関を利用して圧
縮を行っているため、発生する情報量が増加することに
なる。この増加分をそのまま送信すると通信回線のオー
バーフローとなるため、一般的には画像品質を落とすべ
く圧縮率を上げて発生する情報量を抑える手段が用いら
れる。つまり、入力される画像の内容（動きの度合）に
より、画質が変化してしまうことになる。

【００１５】（３）動きの全くないような入力画像で
は、画像圧縮部出力の情報量が極端に少なくなる。その
ような場合回線のアンダーフローを防止するため、一般
的にはスタッフィングと呼ばれる無意味なデータを送出
する。これは通信回線の利用効率を下げることになる。

【００１６】そこで、本発明は、データの圧縮率を通信
回線の伝送レートにより制限されることがなく圧縮率を
任意に設定できると共に、常に適正な情報量での伝送が
可能で、且つ、スタッフィングデータを伝送する必要も
ないデータ通信装置を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の構成は、データを圧縮処理する圧縮手段と、
この圧縮手段からの出力データを記録し、この記録した
データを通信回線の伝送レートで再生する第１記録再生
手段とを有し、この第１記録再生手段の再生データを前
記通信回路へ送出する符号化装置と、前記通信回路から
のデータをその伝送レートで記録し、この記録したデー
タを再生する第２記録再生手段と、この第２記録再生手
段の再生データを伸長処理する伸長処理手段とを有する
復号化装置とを備えたものである。

【００１８】従って、第１記録再生手段の再生時の再生
レート、及び、第２記録再生手段の記録時の記録レート
は、通信回線の伝送レートに一致させなければならない
が、第１記録再生手段の記録は圧縮手段の出力に応じた
レートで行えば良く、又、第２記録再生手段の再生は伸
長手段の必要とするレートで読み出すことによって行え
ば良い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１から図８には一実施形態が示さ
れ、このデータ通信装置はテレビ会議やテレビ電話等の
画像音声情報を配信する情報端末装置として適用され
る。

【００２０】図１にはデータ通信装置の概略回路ブロッ
ク図が示されている。図１において、データ通信装置
は、画像・音声を圧縮、多重化する符号化装置Ａと、多
重化されたデータを分離し、音声データと画像データを
デコードする復号化装置Ｂと、符号化装置Ａからの出力
データを入出力端子ｔ₁より通信回線（図示せず）へ出
力し、又、通信回線を介して入出力端子ｔ₁より入力さ
れる入力データを復号化装置Ｂへ出力する回線インター
フェースＣとを備える。

【００２１】上記符号化装置Ａは以下のように構成され
ている。即ち、撮像位置１は光電変換によって得た画像
データをＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式などの所定の方式で
Ａ／Ｄ変換器２に出力する。Ａ／Ｄ変換器２は画像デー
タをディジタル化して画像圧縮部３に出力する。画像圧
縮部３はディジタル化された画像データに標本化、情報
源符号化などの処理を経て圧縮し、必要ならば誤り訂正
符号などを付加する。この画像圧縮部３の詳しい構成は
下記する。

【００２２】集音装置４の出力する音声データは、Ａ／
Ｄ変換器５に供給され、ここでディジタル化された後、
音声圧縮部６に出力される。音声圧縮部６は音声データ
を圧縮するもので、この詳しい構成は下記する。この音
声圧縮部６と上記画像圧縮部３とによって圧縮手段７が
構成されている。

【００２３】多重化器８には画像圧縮部３からの画像デ
ータと音声圧縮部６からの音声データとが供給され、多
重化器８は画像データと音声データとを時分割多重化す
る。この多重化データは第１記録再生装置９に出力され
る。この第１記録再生装置９は多重化器８の出力レート
に従って多重化データを記録媒体に記録し、この記録し
た多重化データを通信回線の伝送レートで再生する。こ
の第１記録再生装置９の詳しい構成は下記し、この第１
記録再生装置９より再生された多重化データは回線イン
ターフェースＣを経て通信回線へと出力される。

【００２４】上記復号化装置Ｂは以下のように構成され
ている。即ち、第２記録再生装置１０には回線インター
フェースＣからの多重化データが導かれ、第２記録再生
装置１０は通信回線の伝送レートで多重化データを記録
媒体に記録し、この記録した多重化データを下記する伸
長手段１４の必要とするレートで再生する。この第２記
録再生装置１０の詳しい構成は下記し、この第２記録再
生装置１０より再生された多重化データは分離回路１１
に供給される。分離回路１１は多重化データを画像、音
声、制御等の各データに分離処理し、画像データを画像
伸長部１２に、音声データを音声伸長部１３にそれぞれ
出力する。

【００２５】画像伸長部１２と音声伸長部１３とで伸長
手段１４が構成される。画像伸長部１２は画像データを
伸長し、この詳しい構成は下記する。音声伸長部１３は
音声データを伸長し、この詳しい構成は下記する。画像
伸長部１２で伸長された画像データはＤ／Ａ変換器１５
でアナログに変換され、このアナログの画像データは表
示装置１６に供給される。音声伸長部１３で伸長された
画像データはＤ／Ａ変換器１７でアナログに変換され、
このアナログの音声データはスピーカ１８に供給され
る。

【００２６】図２には上記画像圧縮部３の回路ブロック
図が示されている。図２において、入力端子ｔ₂には図
示しない制御部からの制御信号が供給され、この制御信
号及び符号化制御器３ａの制御に基づいて画像圧縮部３
の各回路は制御される。入力端子ｔ₃にはＡ／Ｄ変換器
２からの画像データが供給され、この画像データは情報
源符号器３ｂに出力されている。情報源符号器３ｂは符
号化制御器３ａの圧縮率制御信号に基づき画像データを
符号化処理する。符号化制御器３ａは、従来の如くタイ
ムフレーム内のデータの情報量を一定とするよう圧縮率
を大きく可変するのではなく、ほぼ一定の画質を維持す
るよう圧縮率を小さく可変する（図７の（ｅ）を参
照）。即ち、図７の（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すよう
に、動きの激しい部分は情報量を多くし、逆に動きの少
ない部分の情報量を削減するよう制御する。

【００２７】情報源符号器３ｂで符号化処理された画像
データは、ビデオ信号多重化符号器３ｃに供給され、ビ
デオ信号多重化符号器３ｃは画像データを多重化処理し
て送信バッファ３ｄに出力する。送信バッファ３ｄは画
像データを一時的に記憶して伝送符号器３ｅに出力す
る。この送信バッファ３ｄのデータ占有量情報は符号化
制御器３ａに出力され、符号化制御器３ａはこのデータ
占有量情報をみて、圧縮率を若干可変する。送信バッフ
ァ３ｄの出力は伝送符号化器３ｅに供給され、伝送符号
化器３ｅは符号化処理して出力端子ｔ₄に出力する。

【００２８】図３には音声圧縮部７の回路ブロック図が
示されている。図３において、この音声圧縮部７はＣＣ
ＩＴＴ Ｇ．７２２勧告に従って実現した場合の例であ
る。入力端子ｔ₅にはＡ／Ｄ変換器５からの音声データ
が供給され、この音声データは送信直交ミラーフィルタ
ー７ａに供給され、ここで高域成分と低域成分に分離さ
れる。高域成分は高域ＡＤＰＣＭ符号器７ｂに、低域成
分は低域ＡＤＰＣＭ符号器７ｃに各々供給され、別々に
符号化される。符号化された高域と低域の各データは多
重化器７ｄに供給され、ここで多重化されて出力端子ｔ
₆より出力される。

【００２９】図４には画像伸長部１２の回路ブロック図
が示されている。図４において、入力端子ｔ₇には図示
しない制御部からの制御信号が供給され、この制御信号
に基づいて各回路を制御する。入力端子ｔ₈には分離器
１１からの画像データが供給され、この画像データは伝
送復号器１２ａに出力される。伝送復号器１２は画像デ
ータを復号化処理し、このデータを一旦受信バッファ１
２ｂに蓄える。受信バッファ１２ｂより出力された画像
データはビデオ信号多重化復号器１２ｃで復号化処理さ
れ、情報源復号器１２ｄでもとの画像データに戻されて
出力端子ｔ₉より出力される。

【００３０】図５には音声伸長部１３の回路ブロック図
が示されている。図５において、音声伸長部１３はＧ．
７２２勧告に従って実現した場合の例である。入力端子
ｔ₁₀には分離器１１（図１参照）からの音声データが供
給され、この音声データは分離器１３ａに出力される。
この分離器１３ａは音声データの高域成分と低域成分と
を分離し、高域成分は高域ＡＤＰＣＭ復号器１３ｂに、
低域成分は低域ＡＤＰＣＭ復号器１３ｃにそれぞれ供給
される。高域ＡＤＰＣＭ復号器１３ｂ及び低域ＡＤＰＣ
Ｍ復号器１３ｃに復号された各音声要素データは直交ミ
ラーフィルタ１３ｄで合成されて音声データとされ、こ
の音声データが出力端子ｔ₁₁より出力される。

【００３１】図６には第１記録再生手段９又は第２記録
再生手段１０の回路ブロック図が示されており、第１記
録再生手段９と第２記録再生手段１０とは同じ回路ブロ
ック構成を有している。図６において、第１記録再生手
段９（第２記録再生手段１０）は、制御回路９ａ（１０
ａ）と記録媒体であるメモリ９ｂ（１０ｂ）とカウンタ
９ｃ（１０ｃ）とから構成されている。制御回路９ａ
（１０ａ）には入力端子ｔ₁₂を介して図示しない外部制
御部からの制御信号が供給され、制御回路９ａ（１０
ａ）は書き込み時には書き込みモード信号を、読み出し
時には読み出しモード信号をメモリ９ｂ（１０ｂ）に出
力する。このメモリ９ｂ（１０ｂ）は、例えばファース
トインファーストアウトメモリにて構成され、メモリ９
ａ（１０ａ）には画像データが入力端子ｔ₁₃を介して供
給されている。又、制御回路９ａ（１０ａ）は書き込み
時には入力画像データの入力レートに同期したクロック
をカウンタ９ｃ（１０ｃ）に出力し、読み出し時には所
望のレートに同期したクロックをカウンタ９ｃ（１０
ｃ）に出力する。カウンタ９ｃ（１０ｃ）は上記クロッ
クをカウントしてアドレスデータを増加又は減少させ、
このアドレスデータをメモリ９ｂ（１０ｂ）に出力す
る。即ち、メモリ９ｂ（１０ｂ）は書き込み時にはこの
アドレスデータに従って画像データを記憶し、読み出し
時にはこのアドレスデータに従って記憶された画像デー
タを読み出す。

【００３２】上記構成において、符号化装置Ａでは音声
データは上述のＧ７２２などの一般的な音声圧縮では入
力される音声の内容によらずほぼ一定となり、音声圧縮
部６からはタイムフレーム当たり一定のデータ量が出力
される。又、画像圧縮部３では、画像データがほぼ一定
の圧縮率によって圧縮されるため、圧縮後の情報量は一
定ではない。即ち、動きの激しい部分は情報量が多くな
り、逆に動きの少ない部分は情報量が少なくなり、タイ
ムフレーム当たりのデータ量が大きく異なる。このよう
に発生された音声データと画像データは多重化器８で多
重化され、多重化器８の出力レートで第１記録再生手段
９に記憶される。そして、第１記録再生手段９に記憶さ
れた多重化データは通信回線の伝送レートで読み出され
て出力される。従って、画像圧縮部３及び音声圧縮部６
は通信回線の伝送レートの制約を受けずに、自由なコー
ティングレートに設定できる。従って、第１記録再生手
段９の容量を充分大きく設定することにより、高画質の
画像及び音声を伝送レートの低い回線で時間をかけて送
ることができる。例えばＭＰＥＧ２（伝送レート：６Ｍ
ｂｐｓ）のデータを電話回線（伝送レート：２８．８Ｋ
ｂｐｓ以下）で送ることができる。

【００３３】また、上述の如く画像圧縮に際して動きの
激しい部分は情報量が多くなり、動きのない場面などで
送出する情報量を下げても、送信バッファ３ｄへのデー
タ入力量が相対的に多くなるため、スタッフィングデー
タを付加する必要がなく、効率の良い伝送が可能とな
る。

【００３４】復号化装置Ｂでは、相手側から通信回線を
経て送られて来る多重化データが第２記録再生装置１０
に一旦記録され、この記録された多重化データは、デー
タの中に含まれる時間情報に基づき、例えばタイムフレ
ーム信号や音声信号が一定レートになるよう読み出しレ
ートが制御される。すると、この第２記録再生装置１０
からは適正レートの画像データと音声データが再生され
る。

【００３５】上記実施の形態においては、第１，第２記
録再生手段９，１０の記録媒体をメモリ９ｂ，１０ｂに
て構成したが、装置本体に対して着脱自在な記録媒体に
て構成しても良い。即ち、磁気ディスク等の不揮発性記
録媒体を用いれば、他の装置で記録したデータを利用で
きるようになり、応用範囲が広がる。

【００３６】上記実施の形態において、音声と画像を多
重化したデータを一旦第１記録再生手段９に記録するた
め、第１記録再生手段９の容量が許す限り、過去のデー
タを蓄積しておくことが可能となる。従って、この機能
を監視装置に利用すれば、外部からの呼出信号を受信し
た場合に、第１記録再生手段９に記録された過去のデー
タを再生して伝送するシステムを構築できる。

【００３７】上記実施の形態では、データ通信装置を双
方向通信用のものとして構成したが、符号化装置Ａの
み、又は、復号化装置Ｂのみとして一方向通信用のもの
として構成しても良い。

【００３８】尚、符号化装置Ａや復号化装置Ｂの一部ま
たは全部を計算機のソフトウェア処理で置き換えるな
ど、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な構成を取り
得ることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、デー
タを圧縮処理する圧縮手段と、この圧縮手段からの出力
データを記録し、この記録したデータを通信回線の伝送
レートで再生する第１記録再生手段を有し、この第１記
録再生手段の再生データを前記通信回路へ送出する符号
化装置と、前記通信回路からのデータをその伝送レート
で記録し、この記録したデータを再生する第２記録再生
手段と、この第２記録再生手段の再生データを伸長処理
する伸長手段とを有する復号化装置とを備えたので、送
出する画像の品質、つまり画像や音声の圧縮率を通信回
線の伝送レートにより制限される事なく広範囲に設定す
る事が可能となる。また、動きの激しい部分では送出す
る情報量を多くすることにより、動きの度合に関係な
く、良好な画質で動画を伝送することが可能となる。逆
に動きのない場面などでは、送出する情報量を下げるこ
とが可能で、スタッフィングビットなどの無意味なデー
タを送る必要がないため回線の有効利用が可能となる。
さらに、この通信装置を監視目的に使用した場合、記録
再生手段の容量の範囲で、過去に溯って映像、音声を伝
送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】データ通信装置の回路ブロック図（実施の形
態）。

【図２】画像圧縮部の回路ブロック図（実施の形態）。

【図３】音声圧縮部の回路ブロック図（実施の形態）。

【図４】画像伸長部の回路ブロック図（実施の形態）。

【図５】音声伸長部の回路ブロック図（実施の形態）。

【図６】記録再生手段の回路ブロック図（実施の形
態）。

【図７】データ処理の説明図（実施の形態）。

【図８】データ通信装置の回路ブロック図（従来例）。

【図９】画像圧縮部の回路ブロック図（従来例）。

【図１０】音声圧縮部の回路ブロック図（従来例）。

【図１１】画像伸長部の回路ブロック図（従来例）。

【図１２】音声伸長部の回路ブロック図（従来例）。

【図１３】データ処理の説明図（従来例）。

【符号の説明】

Ａ…符号化装置 Ｂ…復号化装置 ７…圧縮手段 ９…第１記録再生手段 １０…第２記録再生手段 １４…伸長手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを圧縮処理する圧縮手段と、この
   圧縮手段からの出力データを記録し、この記録したデー
   タを通信回線の伝送レートで再生する第１記録再生手段
   とを有し、この第１記録再生手段の再生データを前記通
   信回路へ送出する符号化装置と、 前記通信回路からのデータをその伝送レートで記録し、
   この記録したデータを再生する第２記録再生手段と、こ
   の第２記録再生手段の再生データを伸長処理する伸長手
   段とを有する復号化装置と、 を備えたことを特徴とするデータ通信装置。
2. 【請求項２】 データを圧縮処理する圧縮手段と、 この圧縮手段からの出力データを記録し、この記録した
   データを通信回線の伝送レートで再生する第１記録再生
   手段とを有し、 この第１記録再生手段の再生データを前記通信回線へ送
   出することを特徴とする符号化装置。
3. 【請求項３】 通信回線からのデータをその伝送レート
   で記録し、この記録したデータを再生する第２記録再生
   手段と、 この第２記録再生手段の再生データを伸長処理する伸長
   手段と、 を有することを特徴とする復号化装置。
4. 【請求項４】 前記第１記録再生手段及び前記第２記録
   再生手段の双方、又は、いずれか一方の記録媒体を、装
   置本体に対して着脱自在な記録媒体にて構成したことを
   特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。