(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルＶＴＲで再生されたディジタルデータを圧縮処理部で圧縮処理し、ダブルバッファを用いて圧縮された再生データをネットワークに送出するディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置において、
前記圧縮処理部におけるビデオ符号化レートをＲc、該Ｒcの近傍の度合いを示すパラメータをα、スループットのロスを許容できる範囲を表すパラメータをβ、バッファサイズをＢf、ならびに前記ディジタルＶＴＲのテープのオーバラン、巻き戻しおよびプリロールの合計時間をＴm とするとき、ネットワークの伝送レートＲt が、Ｒc−｛Ｒc／（１＋Ｒc／Ｂf×Ｔm）＋β｝≦Ｒt＜Ｒcの範囲に存在し、かつ該範囲を第１の範囲であるＲc−α＜Ｒt＜Ｒcと、第２の範囲である｛Ｒc／（１＋Ｒc／Ｂf×Ｔm）＋β｝≦Ｒt≦Ｒc−αに分けた時、前記伝送レートＲt が前記第１の範囲に存在する場合には、前記ビデオ符号化レートＲc が前記ネットワークの伝送レートＲt 以下の大きさになるように補正するようにしたことを特徴とするディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置。
【請求項２】
請求項１のディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置において、
前記伝送レートＲt が前記第２の範囲に存在する場合には、前記ビデオ符号化レートＲc が大きくなる方向に補正するようにしたことを特徴とするディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置。
【請求項３】
請求項１または２のディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置において、
該ディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置は、再生データを信号圧縮する信号圧縮処理部と、該信号圧縮処理部の量子化部に量子化幅の制御信号を送る符号化制御部とを具備し、
該符号化制御部は、ユーザの指定する伝送時間、画質、および映像コンテンツの性質等を含む諸条件により量子化幅Ｑを求め、該量子化幅Ｑを、該量子化幅Ｑを基にして得られたビデオ符号化レートＲc が前記請求項１または２の補正をされるような量子化幅Ｑ´に補正して出力するようにしたことを特徴とするディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置に関し、特に伝送スループットを良好にしたディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルフォーマットのＶＴＲを国際間などの遠隔地でダビングする場合、従来は磁気テープ等の記録媒体を輸送することにより行っていた。しかしながら、この方法では時間がかかるため、より高速な処理が求められるようになり、ネットワークによる伝送が考えられるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタルＶＴＲで再生されたディジタルデータをネットワークを介して遠隔地に送る場合、高速動作を実現するために、ダブルバッファ方式を採用することが提案されている。このダブルバッファ方式のダビングデータ送信装置は、図８に示されているように、ディジタルＶＴＲ５１と、該ディジタルＶＴＲ５１から再生されたディジタルデータを圧縮する圧縮装置５２と、該圧縮装置５２によって圧縮されたデータを一旦記憶し、次いでこれを読出して出力する動作を交互に行うダブルバッファ５３と、該ダブルバッファ５３から読み出されたデータをネットワーク５７に送出するネットワークインタフェース（ＩＦ）５４とから概略構成されている。ダブルバッファ５３は、第１のバッファ５３ａと第２のバッファ５３ｂとから構成されており、切替器５５に接続されたバッファにはデータが記憶され、切替器５６に接続されたバッファからは逆に読み出される。切替器５５と５６は、同期して、交互に切り替えられる。
【０００４】
しかしながら、このダブルバッファ方式のダビングデータ送信装置においては、本発明者の研究の結果、バッファ５３ａ、５３ｂへの書込み（符号化速度）とバッファ５３ａ、５３ｂからの掃出し（ネットワーク速度）の両速度の組合わせによっては、ネットワーク５７をデータが流れない空白時間が生じて、伝送スループットが低下するという問題を生じることが判明した。
【０００５】
この発明の目的は、前記した従来技術の問題点を除去し、伝送スループットの劣化を抑制することのできるディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、この発明は、ディジタルＶＴＲで再生されたディジタルデータを圧縮処理部で圧縮処理し、ダブルバッファを用いて圧縮された再生データをネットワークに送出するディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置において、前記圧縮処理部におけるビデオ符号化レートをＲc、該Ｒcの近傍の度合いを示すパラメータをα、スループットのロスを許容できる範囲を表すパラメータをβ、バッファサイズをＢf、ならびに前記ディジタルＶＴＲのテープのオーバラン、巻き戻しおよびプリロールの合計時間をＴm とするとき、ネットワークの伝送レートＲt が、Ｒc−｛Ｒc／（１＋Ｒc／Ｂf×Ｔm）＋β｝≦Ｒt＜Ｒcの範囲に存在し、かつ該範囲を第１の範囲であるＲc−α＜Ｒt＜Ｒcと、第２の範囲である｛Ｒc／（１＋Ｒc／Ｂf×Ｔm）＋β｝≦Ｒt≦Ｒc−αに分けた時、前記伝送レートＲt が前記第１の範囲に存在する場合には、前記ビデオ符号化レートＲc が前記ネットワークの伝送レートＲt 以下の大きさになるように補正するようにした点に第１の特徴がある。また、本発明は、前記伝送レートＲt が前記第２の範囲に存在する場合には、前記ビデオ符号化レートＲc が大きくなる方向に補正した点に第２の特徴がある。
【０００７】
この発明の特徴によれば、前記のビデオ符号化レートＲｃ  の補正により、ダブルバッファへの書込み（符号化速度）とダブルバッファからの掃出し（ネットワーク速度）の両速度の組合わせにより、ネットワークをデータが流れなくなる空白時間を除去または軽減することができるようになり、伝送スループットが低下するのを防止または低減できるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。まず、本発明の原理を、図６を参照して説明する。図６は、横軸をネットワーク伝送レートＲｔ  とし、縦軸を伝送スループットＲｅ  とする図であり、本発明者の研究によって得られたものである。図におけるＲｃ  はビデオ符号化レート、Ｂｆ  はバッファサイズ、Ｔｍ  はＴｍ  ＝ＴＯ  ＋Ｔｉ  ＋Ｔｅ  である。Ｔｍ  は、後述の図７から明らかになるように、ディジタルＶＴＲの再生を一旦停止した後、次の再生に移る時に、停止前後の再生データが連続性を保つのに必要な時間であり、ＴＯ  は停止時のオーバラン時間、Ｔｉ  は巻き戻し時間、Ｔｅ  は正常な読みだし速度まで立ち上げるに要するプリロール時間である。また、直線ａはネットワーク伝送レートＲｔ  が０からビデオ符号化レートＲｃ  まで増加すれば伝送スループットＲｅ  が比例的に増加する理想曲線を表している。
【０００９】
本発明者の研究によれば、ネットワーク伝送レートＲｔ  が０＜Ｒｔ  ＜Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ  ｝の時は、伝送スループットＲｅ  はネットワーク伝送レートＲｔ  に等しく前記直線ａと良く一致するが、Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ  ｝≦Ｒｔ  ＜Ｒｃ  の時は、曲線ｂのように伝送スループットＲｅ  は劣化し、Ｒｔ  ≧Ｒｃ  になると伝送スループットＲｅ  はビデオ符号化レートＲｃ  に等しくなることが分かった。
【００１０】
なお、前記Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ  ｝≦Ｒｔ  ＜Ｒｃ  の時に伝送スループットＲｅ  が劣化する理由は、図７に示されているように、バッファの読みだしが書込みの終了待ちとなり、ネットワークにデータが流れない空白時間ＷＴが生じるためである。図７は、上段から順次、ディジタルＶＴＲ５１の磁気テープの動き（プレー、オーバラン、巻き戻し、プリロール等）、第１のバッファ５３ａの書込み（ライト）、読みだし（リード）、第２のバッファ５３ｂの書込み（ライト）、読みだし（リード）のタイミングチャートを示している。
【００１１】
まず、ｔ０  〜ｔ１  時間に第１のバッファ５３ａにデータが書込まれるとすると、ｔ１  時点で前記切替器５５は第２のバッファ５３ｂに接続され、前記切替器５６は第１のバッファ５３ａに接続される。そして、ｔ１  〜ｔ３  の間に該データは読み出され、一方ｔ１  〜ｔ２  の期間に第２のバッファ５３ｂにデータが書き込まれる。時刻ｔ２  で第２のバッファ５３ｂへのデータの書込みが終了すると、ディジタルＶＴＲ５１の磁気テープは再生を一旦停止される。この時、磁気テープは慣性によりオーバランするのと、次の再生時に所定のテープ速度に立ち上げるに要するプリロール時間を見越した時間分だけ巻き戻しをする。換言すれば、磁気テープの再生を一旦停止すると、最低で前記時間Ｔｍ  ＝ＴＯ  ＋Ｔｉ  ＋Ｔｅ  が必要になる。以上の動作を繰り返していくと、第１のバッファ５３ａの２回目の読みだし終了後から、第２のバッファ５３ｂの２回目の読みだし開始までの間に、第１、第２のバッファ５３ａ、５３ｂからデータの読み出されない時間、すなわちネットワークにデータが流れない空白時間ＷＴが発生する。これが、前記したＲｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ  ｝≦Ｒｔ  ＜Ｒｃ  の時に伝送スループットＲｅ  が劣化する理由である。
【００１２】
次に、前記伝送スループットＲｅ  の劣化を防止または低減するようにした本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明のディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置の概略の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図において、１はディジタルＶＴＲ、２はダビングデータ送信装置、３はオペレータによるデータの入力部である。ダビングデータ送信装置２は、図示されているように、ＪＰＥＧ，ＭＰＥＧ等の信号圧縮処理部１１、ダブルバッファ１２、ネットワークインタフェース部１３、符号化制御部１４、および制御部１５から構成されている。
【００１４】
前記ネットワークインタフェース部１３はダブルバッファ１２から読み出された圧縮データをネットワーク（例えば、ＡＴＭ）へ送出すると共に、ネットワーク伝送レートＲｔ  を符号化制御部１４に出力する。符号化制御部１４は後述の説明から明らかになるように、入力部３から入力されたユーザが指定したパラメータ（例えば、伝送時間、最低画質）と、前記ネットワークインタフェース部１３からのネットワーク伝送レートＲｔ  と、信号圧縮処理部１１からの符号化状態・画像性質データ（例えば、アクティビティ、前フレームの発生情報量）とから、伝送スループットＲｅ  が良好な量子化幅Ｑ´を決定し、前記信号圧縮処理部１１に出力する。信号圧縮処理部１１は量子化幅Ｑ´が大きくなると符号化レートＲｃが小さくなり、逆に量子化幅Ｑ´が小さくなると符号化レートＲｃが大きくなることは明らかである。また、前記制御部１５は、ダブルバッファ１２の切替器の切り替えを制御すると共に、ディジタルＶＴＲ１のテープの駆動を制御する。
【００１５】
次に、前記信号圧縮処理部１１の一具体例を、図２を参照して説明する。図２はＪＰＥＧの概略の構成を示し、ディジタルＶＴＲ１で再生されたディジタルデータａをＤＣＴ変換するＤＣＴ変換部２１と、該ＤＣＴ変換された信号を量子化する量子化部２２と、可変長符号化部２３と、発生情報量計測部２４とから構成されている。前記ＤＣＴ変換部２１は柄の細かさ等を表現するアクティビティＡｃ  を出力する。また、発生情報量計測部２４は前フレームの発生情報量Ｉｐｒｅ  を出力する。一方、量子化部２２は前記符号化制御部１４から量子化幅Ｑ´を受け、該量子化幅Ｑ´に従って量子化を実行する。
【００１６】
次に、前記符号化制御部１４の一具体例を、図３を参照して説明する。符号化制御部１４は図示されているように、ユーザ指定パラメータ入力部３１と、送出速度入力部３２と、符号化状態・画像性質入力部３３と、量子化幅決定部３４とから構成されている。ユーザ指定パラメータ入力部３１には前記入力部３から、伝送時間を決める全体の発生情報量Ｉ０  、最低画質を決める最大量子化幅Ｑｍａｘ  が入力され、ユーザ指定パラメータ入力部３１はこれらのパラメータを量子化幅決定部３４に送出する。送出速度入力部３２にはネットワークインタフェース部１３からのネットワーク伝送レートＲｔ  が入力され、送出速度入力部３２はこれを量子化幅決定部３４に送出する。また、符号化状態・画像性質入力部３３には、信号圧縮処理部１１よりアクティビティＡｃ  と前フレームの発生情報量Ｉｐｒｅ  が入力され、符号化状態・画像性質入力部３３はこれらのパラメータを量子化幅決定部３４に送出する。なお、信号圧縮処理部１１がＭＰＥＧの場合には、前記符号化状態・画像性質入力部３３に動きの大きさ情報が加わることになる。
【００１７】
次に、量子化幅決定部３４の処理の一例を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００１８】
図４のステップＳ１では、Ｑ＝ｑ（Ａｃ  ，Ｉｐｒｅ  ，Ｉ０  、Ｑｍａｘ  ）から、量子化幅Ｑを決定する。ここに、Ｑはネットワーク条件を考慮せずに決定される量子化幅であり、ｑは各種条件、例えば前記Ａｃ  ，Ｉｐｒｅ  ，Ｉ０  、Ｑｍａｘ  等により量子化幅を求める関数である。なお、関数ｑは既知である。
【００１９】
ステップＳ２では、符号化レートＲｃ  がＲｃ  ＝ｆ（Ｑ）により求められる。ここに、ｆは量子化幅より符号化レートを決定する関数であり、既知のものを用いることができる。
【００２０】
ステップＳ３では、Ｒｃ  −α＜Ｒｔ  ＜Ｒｃ  が成立するか否かの判断がなされる。ここに、αは図６に示されているように、Ｒｃ  の近傍の度合いを示すパラメータであり、該Ｒｔ  が図６のＺ領域に属しているか否かが判断される。該ステップＳ３の判断が肯定になると、ステップＳ４に進み、前記量子化幅決定部３４から出力される量子化幅Ｑ´が下式により決定される。
Ｑ´＝Ｑ＋ΔＱ１  （Ｒｃ  −Ｒｔ  ）
ここに、ΔＱ１  は前記ステップＳ２で求められた符号化レートＲｃ  をネットワーク伝送レートＲｔ  以下とするのに必要な量子化幅変更差分値を与える関数である。ステップＳ５では、該量子化幅Ｑ´が出力される。なお、該量子化幅Ｑ´により決定される符号化レートＲｃ  ´は、Ｒｃ  ´＝ｆ（Ｑ´）となる。
【００２１】
前記ステップＳ３の判断が否定になった時には、ステップＳ６に進み、下式の判断がなされる。
Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ｝＋β＜Ｒｔ  ≦Ｒｃ  −α
すなわち、Ｒｔ  が図６のＹ領域に属しているか否かが判断される。ここに、βはスループットのロスを許容できる範囲を表すパラメータである。この判断が肯定の場合にはステップＳ７に進み、前記量子化幅決定部３４から出力される量子化幅Ｑ´が下式により決定される。
Ｑ´＝Ｑ−ΔＱ２  ［Ｒｔ  −Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ｝−β］
ここに、ΔＱ２  は前記ステップＳ２で求められた符号化レートＲｃ  を大きくするのに必要な量子化幅変更差分値を与える関数である。ステップＳ８では、該量子化幅Ｑ´が出力される。なお、該量子化幅Ｑ´により決定される符号化レートＲｃ  ´は、Ｒｃ  ´＝ｆ（Ｑ´）となる。
【００２２】
前記ステップＳ６が否定の時には、Ｒｔ  は図６のＸまたはＶ領域に属しているから、スループットのロスは小さいので、ステップＳ９にて、Ｑ´＝Ｑとする。ステップＳ１０では、該量子化幅Ｑ´が出力される。
【００２３】
以上のように、図４で決定された量子化幅Ｑ´を用いて信号圧縮処理部１１にて量子化を行うと、前記ダブルバッファを用いたことによるネットワークにデータが流れない空白時間ＷＴを除去または低減でき、スループットを向上することができるようになる。
【００２４】
次に、前記量子化幅決定部３４の他の処理例を図５のフローチャートを参照して説明する。この処理例は、符号化レートを中心にして、制御を行ったものである。図５のステップＳ１１では、Ｒｃ＝ｒ（Ａｃ  ，Ｉｐｒｅ  ，Ｉ０  、Ｑｍａｘ  ）から、符号化レートＲｃ  を決定する。ここに、ｒは各種条件より、符号化レートを決める関数である。
【００２５】
ステップＳ１２では、Ｒｃ−α＜Ｒｔ  ＜Ｒｃが成立するか否かの判断がなされる。この判断は前記ステップＳ３と同じである。この判断が肯定になると、ステップＳ１３に進み、下式により量子化幅決定部３４から出力される量子化幅Ｑ´が決定される。
Ｑ´＝ｆ−１（Ｒｃ  ）＋ΔＱ１  （Ｒｃ  −Ｒｔ  ）
ここに、関数ΔＱ１  は、前記ステップＳ４の関数と同じである。ステップＳ１４では、該量子化幅Ｑ´が量子化幅決定部３４から出力される。
【００２６】
ステップＳ１２の判断が否定の時には、ステップＳ１５に進む。該ステップＳ１５は前記ステップＳ６と同じである。ステップＳ１５の判断が肯定になると、ステップＳ１６に進んで、下式により量子化幅Ｑ´が求められる。
Ｑ´＝ｆ−１（Ｒｃ  ）−ΔＱ２  ［Ｒｔ  −Ｒｃ  ／｛１＋（Ｒｃ  ／Ｂｆ  ）×Ｔｍ｝−β］
そして、ステップＳ１７では、該量子化幅Ｑ´が量子化幅決定部３４から出力される。
【００２７】
一方、ステップＳ１５の判断が否定の場合には、ステップＳ１８に進み、量子化幅Ｑ´がＱ´＝ｆ−１（Ｒｃ  ）から求められ、ステップＳ１９にて、該量子化幅Ｑ´が量子化幅決定部３４から出力される。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、符号化制御部１４で、Ｑ＝ｑ（Ａｃ  ，Ｉｐｒｅ  ，Ｉ０  、Ｑｍａｘ  ）から求められた量子化幅をそのまま信号圧縮処理部１１に出力するのではなく、該量子化幅Ｑに基づいて算出した符号化レートＲｃ  とネットワーク伝送レートＲｔ  との大きさの関係から該量子化幅Ｑを補正して信号圧縮処理部１１に出力するようにしたので、伝送効率の劣化を抑制することができるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ビデオ符号化レートＲｃ  を決定するための要素として、ネットワーク伝送レートＲｔ  を入れ、該ビデオ符号化レートＲｃ  を請求項１または２のように補正するようにしたので、ネットワークをデータが流れなくなる空白時間を除去または軽減することができるようになり、伝送スループットが低下するのを防止または低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号圧縮処理部の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の符号化制御部の一例を示すブロック図である。
【図４】前記符号化制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】前記符号化制御部の動作の他の例を示すフローチャートである。
【図６】ダブルバッファを用いた装置におけるネットワーク伝送レートＲｔ  と、伝送スループットＲｅとの関係を示す図である。
【図７】ディジタルＶＴＲのテープ動作と、第１、第２バッファの書込み、読み出し動作のタイミングチャートである。
【図８】従来のディジタルＶＴＲのダビングデータ送信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ディジタルＶＴＲ、２…ダビングデータ送信装置、３…入力部、１１…信号圧縮処理部、１２…ダブルバッファ、１３…ネットワークＩＦ部、１４…符号化制御部、１５…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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