(57)【要約】本発明は、複数のビデオ信号を多重化するための方法と装置に関する。本発明によればビデオ信号は情報に関して低減され、１つのビデオ信号に結合され、次いでこのビデオ信号は圧縮器によって圧縮される。このことは圧縮のための回路を節約する。
2004521555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビデオ信号を多重化する方法において、
前記ビデオ信号を該ビデオ信号の情報に関して低減し、１つのビデオ信号に結合し、該ビデオ信号を圧縮器（１７）によって圧縮することを特徴とする、複数のビデオ信号を多重化する方法。
【請求項２】
複数のビデオ信号を多重化する方法において、
該ビデオ信号のテレビジョン画像を交互にメモリ（３２）に記憶し、後にビデオ信号のテレビジョン画像をシリアルにブロックで該メモリ（３２）から読み出し、圧縮器（３３）によって圧縮することを特徴とする、複数のビデオ信号を多重化する方法。
【請求項３】
複数のビデオ信号のシーケンスの第１のテレビジョン画像を圧縮器（５２）によって圧縮し、中間イメージとしてメモリ（５３）に記憶し、後にシーケンスの連続するイメージをそれぞれのビデオ信号と関連する中間イメージに依存して交互に前記圧縮器（５２）によって圧縮することを特徴とする、複数のビデオ信号を多重化する方法。
【請求項４】
複数のビデオ信号のシーケンスの第１のテレビジョン画像を圧縮器（７２）によって圧縮し、中間データとしてメモリ（７８）に記憶し、後にシーケンスの連続するイメージをそれぞれのビデオ信号と関連する中間イメージに依存して交互に第２の圧縮器（７９）によって圧縮することを特徴とする、複数のビデオ信号を多重化する方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法を実施する圧縮器（１７）が設けられている、複数のビデオ信号をシリアルディジタルデータ流に変換するマルチプレクサ（１０）において、
部分イメージ発生器（９）がビデオ信号情報を低減する回路（１５）と、複数のビデオ信号を１つのビデオ信号に結合する別の回路（１６）とを包含することを特徴とする、マルチプレクサ（１０）。
【請求項６】
請求項２記載の方法を実施する圧縮器（３３）が設けられている、複数のビデオ信号をシリアルディジタルデータ流に変換するマルチプレクサ（３０）において、
メモリ（３２）が入力切替装置（３１）と圧縮器（３３）との間に配置されており、該メモリ（３２）は交互にディジタル化されたビデオ信号を書き込み、ディジタル化されたビデオ信号をシリアルにブロックで読み出すための手段（３８、３９）を有することを特徴とする、マルチプレクサ（３０）。
【請求項７】
前記メモリ（３２）は２つの部分メモリ（３８、３９）を有する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
請求項３記載の方法を実施する圧縮器（５２）が設けられている、複数のビデオ信号をシリアルディジタルデータ流に変換するマルチプレクサ（５０）において、
該圧縮器（５２）は複数のビデオ信号のイメージ用のメモリ（５３）を有することを特徴とする、マルチプレクサ（５０）。
【請求項９】
請求項４記載の方法を実施する圧縮器（７２）が設けられている、複数のビデオ信号をシリアルディジタルデータ流に変換するマルチプレクサ（７０）において、
該圧縮器（７２）は中間イメージを生成する第１の中間イメージ圧縮器（７７）と、複数のビデオ信号の中間イメージを記憶するメモリ（７８）と、動き圧縮用の第２の動き圧縮器（７９）との直列回路を包含することを特徴とする、マルチプレクサ（７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビデオ信号を圧縮器を用いて多重化する方法に関する。
【０００２】
ビデオ信号をディジタル方式で伝送できるようにするために、規格がＩＳＯ／ＩＥＣによって規定されており、また映像圧縮、音声圧縮及びマルチメディア多重のためのＭＰＥＧ２規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８として定められている。この規格から出発して、ＥＰ  ０  ８５５  ８４０  Ａ１は、ディジタル信号マルチプレクサ及びディジタル信号デマルチプレクサを有するシステムをより詳細に説明している。このシステムのマルチプレクサでは、最初の複数のディジタルビデオ信号が多重化されて１つの多重化されたディジタル信号が形成され、このディジタル信号がシステムのデマルチプレクサに送信される。ディジタルビデオ信号は放送プログラム用の全てのテレビジョン信号である。各プログラムは択一的にチャネルとも称される。各ディジタルビデオ信号はディジタルオーディオ信号かデータ信号を包含するか、または両方を包含する。ビデオソースから到来するディジタル信号はマルチプレクサにおいて符号化され、パックされ、多重化されて、シリアルデータ流として送信区間へと伝送される。伝送セクションの反対側では、テレビジョンチャネルの信号がシリアルデータ流からフィルタリングされる。しかしながらここではマルチプレクサが詳細には説明されておらず、また圧縮の過程も明記されていない。
【０００３】
したがって本発明の課題は、圧縮の方法を明記することである。マルチプレクサはメモリと制御部の単純なコンピュータ構造を有するべきである。
【０００４】
この課題は、並記された請求項１から４の特徴によって解決される。本発明の第１の実施形態によれば、ビデオ信号はこのビデオ信号の情報に関して低減され、その後１つのビデオ信号に結合され、次いでビデオ信号は圧縮器によって圧縮される。このことは圧縮のための回路を節約する。
【０００５】
本発明の第２の実施形態によれば、ビデオ信号のテレビジョン画像は交互にメモリに記憶され、テレビジョン画像はシリアルにブロックでメモリから読み出され、圧縮器によって圧縮される。高いビデオ圧縮レートを達成するために、連続するイメージ間の可能な限り高い相関が必要である。しかしながらこのことは、ただ１つのカメラだけが圧縮器に接続されている場合にのみ可能である。多数のカメラが入力切替装置を介して接続されている場合には、他のカメラに切り替えた後のイメージは、先行のイメージとは全く異なるものとなる。この場合圧縮率は非常に低く、結果として高いデータフローである。この問題は、ブロック内の１つのチャネルの連続するイメージの記憶とそれに続く圧縮により回避される。
【０００６】
本発明の第３の実施形態によれば、多数のビデオ信号の１つのシーケンスの最初のテレビジョン画像がその都度圧縮器によって圧縮され、中間イメージとしてメモリに格納され、その後シーケンスの後続のイメージはそれぞれのビデオ信号と関連づけられた中間イメージに依存して交互に圧縮器によって圧縮される。したがって種々のビデオ信号または種々のチャネルのテレビジョン画像は、一方で高圧縮レートを関連づけられた中間画像への時間遅延されたアクセスにより達成できるにもかかわらず、交互に圧縮器に到達する。
【０００７】
本発明の第４の実施形態によれば、圧縮器からの多数のビデオ信号のシーケンスのテレビジョン画像は、圧縮された中間イメージとしてメモリに記憶され、連続するイメージが関連する中間イメージに依存して交互に第２の圧縮器によって圧縮される。このプロセス修正は、第１の段階での第１の圧縮器において行われる１つのイメージの圧縮及び第２の段階での第２の圧縮器において行われる動き圧縮による２段階圧縮を提案する。この圧縮は多数のビデオ信号またはビデオチャネルについて２つの圧縮器によって交互に実施される。第２の圧縮器または動き圧縮器においては、チャネルの後続のイメージと比較すべき先行のイメージが時間遅延されてメモリから読み出されるので、各ケースにおいて圧縮すべき後続のイメージについて高圧縮レートを達成することができる。
【０００８】
単純な実施形態では、圧縮器を用いてビデオ信号をシリアルディジタルデータ流に変換するためのマルチプレクサは、ビデオ信号情報を低減するように設計されている回路と、多数のビデオ信号を１つのビデオ信号に結合するように設計されている別の回路とを有する部分イメージ発生器を包含する。したがってただ１つのビデオ信号のみが圧縮される。
【０００９】
別の単純な実施形態ではメモリが入力切替装置と、複数のビデオ信号を１つのシリアルディジタルデータ流に変換するためのマルチプレクサ内の圧縮器との間に配置されており、このメモリはディジタル化されたビデオ信号を交互に書き込み、ディジタル化されたビデオ信号を連続的にブロックで読み出すための手段を包含する。ブロック圧縮したがって高データレートをメモリを用いることにより達成することができる。
【００１０】
単純な実施形態においては、メモリは２つのメモリ部分を有する。データが第１のメモリ部分に書き込まれる一方で、データは第２のメモリ部分から読み出される。この処理は、２つのメモリ部分について交互に繰り返される。
【００１１】
別の単純な実施形態においては、複数のビデオ信号を１つのシリアルデータ流に変換するためのマルチプレクサ内の圧縮器が複数のビデオ信号のイメージ用のメモリを有する。圧縮器は中間結果をメモリに記憶し、データを数回処理する。このことは高圧縮レートの達成を可能にする。
【００１２】
別の単純な実施形態においては、複数のビデオ信号を１つのシリアルデータ流に変換するためのマルチプレクサ内の圧縮器が、中間イメージを生成するように設計されている第１の中間イメージ圧縮器と、中間イメージを記憶するためのメモリと、動き圧縮のための第２の圧縮器または動き圧縮器との直列装置を有する。
【００１３】
本発明をより良く理解するために、実施形態を図面と関連させてより詳細に説明する。ここで図１は、４つのカメラによって生成されたテレビジョン画像を低減し、各テレビジョン画像を多重化されたフォーマットで１つのテレビジョン画像の１つの象限における部分イメージとして出力するマルチプレクサの回路のブロック図であり、図２Ａは４つのカメラによって生成されたテレビジョン画像が中間記憶される中間メモリとチャネル毎のイメージを圧縮する圧縮器とを備えたマルチプレクサの回路のブロック図であり、図２Ｂは中間メモリの上流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示し、図２Ｃは中間メモリの下流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示し、図３Ａは４つのカメラによって生成されて圧縮されたテレビジョン画像と圧縮設定とが記憶されている中間メモリ及び圧縮器を備えたマルチプレクサの回路のブロック図であり、図３Ｂは圧縮器の上流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示し、図４は中間イメージ圧縮器と中間イメージメモリと動き圧縮器とが直列に接続されているマルチプレクサの回路のブロック図である。
【００１４】
図１は、以下ではマルチプレクサとも称する多重化装置１０の部分イメージ発生器９と信号ケーブル５から８を介して接続されている４つのテレビジョンカメラ１から４を示す。ここでは部分イメージ発生器９は、信号ケーブル５から８のための４つの接続部１１から１４を有する。画像はカメラ１から４を用いて撮られる。カメラ１から４は画像用の電気信号を発生し、この信号はビデオ信号として信号ケーブル５から８を介して部分イメージ発生器９に出力される。テレビジョンカメラ１から４はビデオソースとして動作し、放送プログラムにおけるテレビジョン信号として使用されるディジタルビデオ信号を形成する。各プログラムは択一的に、チャネル、テーブルまたはフレームとも称される。各ディジタルビデオ信号はディジタルオーディオ信号かデータ信号を包含するか、または両方を包含する。部分イメージ発生器９はビデオ信号情報を低減する低減回路１５及び多数のビデオ信号を１つのビデオ信号に結合するための結合回路１６を包含する。部分イメージ発生器９からの信号は圧縮器１７に供給され、この圧縮器１７は信号を圧縮する。圧縮された信号は圧縮器１７によってスイッチ１８を介して送信器１９したがって伝送区間２０に供給されるか、記録用のディジタルビデオレコーダ２１に供給される。
【００１５】
マルチプレクサ１０の機能は以下の通りである。カメラ１から４によって発生された４つのテレビジョン信号は、部分イメージ発生器９の低減回路１５において情報のブランキングによりそのサイズが４分の１に低減されて、部分イメージ発生器９の結合回路１６において１つのテレビジョン信号に結合される。したがって４つのカメラ１から４によって撮られたテレビジョン画像を、１つのテレビジョン画像のそれぞれの１つの象限において画面上に同時に映すことができる。１つのテレビジョン画像のテレビジョン信号は、部分イメージ発生器９から圧縮器１７に供給され、圧縮器１７においてＭＰＥＧ２圧縮に応じて圧縮される。
【００１６】
この処理の不利な点は、情報が４つの部分イメージを１つの画像に再結合する際に失われているので、プログラムの再生にあたりイメージが不鮮明に再生されてしまうことである。
【００１７】
図２Ａは、入力切替装置３１及び中間メモリ３２及び圧縮器３３を備えたマルチプレクサ３０を示す。入力切替装置３１は４つのカメラのための４つの接続部３４から３７を有し、４つのテレビジョン信号は入力切替装置３１に送信される。４つ全てのテレビジョン画像は、それぞれが４×１０のテレビジョン画像のためのメモリスペースを備えた２つの部分メモリ３８及び３９を包含する中間メモリ３２に伝送される。中間メモリはバッファシフトレジスタとして動作する。４つ全てのカメラからの１０の連続するテレビジョン画像それぞれを、一時的に２つの部分メモリ３８及び３９の内の１つに記憶することができる。
【００１８】
マルチプレクサ３０の機能は以下の通りである。入力切替装置３１は到来するテレビジョン画像を同期させ、イメージを第１の部分メモリ３８に伝送し、１つのチャネルのイメージが終わる毎に切替が行われるので、イメージは交互に伝送される。第１の部分メモリ３８が充足されると、２つの部分メモリ間での切替が行われ、第２の部分メモリ３９が入力切替装置３１からのテレビジョン画像でもって充足される。第２の部分メモリ３９が充足されている間に、第１の部分メモリが空にされる。このことは、第１の部分メモリ３８はイメージ、１つのチャネルの１０のテレビジョン画像をその都度連続的に、したがってシリアルにブロックで圧縮器３３に出力するということを意味している。圧縮器３３はイメージを圧縮する。イメージは各チャネル毎に圧縮器３３にシリアルに到達するので、高圧縮レートを達成することができる。各１０番目のイメージ、すなわちイメージ番号１、１１、２１などは中間イメージであり、この中間イメージから圧縮を順方向または逆方向に行うことができる。
【００１９】
図２Ｂは、入力切替装置３１から部分メモリ３８及び３９に供給されるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレーム４０を示す。イメージはメモリ３２に交互に書き込まれる。小数点前の第１の自然数はカメラを表し、小数点の後の第２の自然数は対応するカメラによって送出されたイメージのシーケンスを表す。
【００２０】
図２Ｃは、部分メモリ３８または３９のうちの１つから圧縮器３３に出力されるテレビジョン画像が存在するフレーム４１におけるテレビジョン画像のシーケンスを示す。したがって各部分メモリ３８及び３９は、第１のチャネルの１０のイメージ、次いで第２のチャネルの１０のイメージ、次いで第３のチャネルの１０のイメージ、最後に第４のチャネルの１０のイメージをシリアルにブロックで圧縮器３３に出力する。
【００２１】
図３Ａは、入力切替装置５１と、圧縮器５２と、ファーストイン、ファーストアウト、ＦＩＦＯで書き込まれた値を読み出す中間メモリ５３とを備えたマルチプレクサ５０を示す。入力切替装置５１は４つのカメラのための４つの接続部５４から５７を有し、これらの接続部５４から５７は４つのテレビジョン信号を入力切替装置５１に供給する。圧縮器５２の出力信号はスイッチ５８に供給される。圧縮器５２はデータを処理し、データをメモリ５３に記憶し、記憶された同一のデータは更なる処理のために再び圧縮器５２に伝送される。
【００２２】
図３Ｂはフレーム５９を示し、このフレーム５９に関連させてマルチプレクサ５０の機能を説明する。入力切替装置５１は到来するビデオ信号を同期させ、これらの信号を圧縮器５２に供給する。先ず第１のカメラからの第１の画像、次いで第２のカメラからの第１の画像、次いで第３のカメラからの第１の画像、次いで第４のカメラからの第１の画像が圧縮器５２に供給される。続いて第１のカメラからの第２の画像、第２のカメラからの第２の画像、第３のカメラからの第２の画像、第４のカメラからの第２の画像がこれに続く。圧縮器５２は第１のカメラからの第１の画像を圧縮し、この圧縮されたイメージを出力信号としてスイッチ５８及びメモリ５３にも伝送する。次に第２のカメラからの第１の画像が圧縮器５３において圧縮され、出力信号としてスイッチ５８に伝送され、それと同時にメモリ５３に書き込まれる。第３のカメラからの第１の画像も圧縮され、スイッチ５８に出力され、且つメモリ５３に書き込まれる。同様のことが第４のカメラからの第１の画像にも行われる。第２のサイクルの開始時には、第１のカメラからの圧縮された第１の画像がメモリ５３から圧縮器５２にロードされ、入力切替装置５１から圧縮器５２に供給された第１のカメラからの第２の画像と比較される。ＭＰＥＧ２圧縮は圧縮器５２においてイメージ比較に基づき行われる。相応の設定（setting）がメモリ５３に記憶され、同時にスイッチ５８に出力される。同様のことが第２、第３及び第４のカメラからの第２の画像についても行われる。第３のサイクルは第１、第２、第３及び第４のカメラからの第３の画像について行われる。１つのカメラからの１０または１２の画像が終わる度に新しい中間イメージがセットされ、この中間イメージから圧縮を順方向または逆方向に行うことができる。
【００２３】
図４は、入力切替装置７１及び圧縮器７２を備えたマルチプレクサ７０である。入力切替装置７１は、４つのテレビジョン信号を入力切替装置７１に出力する４つのカメラのための４つの接続部７３から７６を有する。４つ全てのテレビジョン画像からの信号が、フレーム５９のように、圧縮器７２に伝送される。圧縮器７２は第１の中間イメージ圧縮器７７、中間メモリ７８及び第２の動き圧縮器７９を有し、ＭＰＥＧ２圧縮器として動作し、典型的には１つのカメラからの各１０番目または１２番目のイメージを圧縮し、内部フレーム（intra-frame）または単にＩフレーム（I-Frame）として公知である圧縮された中間イメージすなわちＪＰＥＧ圧縮された１つのイメージが形成される。ＭＰＥＧ２処理では、Ｉフレームは中間イメージとして規則的な間隔をおいて送信され、有利には１０または１２のイメージが伝送された後に送信される。中間イメージを用いることにより、最後の１０番目または１２番目のイメージの後の送信区間に誤りがあった場合には、開始イメージとしての新しい中間イメージを使用することも可能である。クロスフェージング（cross-fading）においても、新しい中間イメージが開始イメージとして送信される。先行のイメージまたは先行のＩフレームに関する変化だけが、ＪＰＥＧ圧縮、別の中間イメージの方法に加えて、ディジタルビデオレコーダまたは伝送セクションにおける高データレートを達成するために記憶される。１つのイメージにおける変化は典型的には、対象が移動した場合にのみ生じる。したがってデータ量またはデータレートを低減することができる。これらのＩフレームの間では、データは移動されたイメージセグメントについて伝送されるだけである。したがってＭＰＥＧ処理においては、修正されたイメージセグメントを識別するデータのみが伝送される。入力切替装置７１は恒常的に４つ全てのカメラからの全ての画像を第１の圧縮器７２に供給し、この圧縮器７２は各カメラについて１０または１２のイメージの後に、またはクロスフェージングの後にＩフレームを形成する。Ｉフレームは一時的に中間メモリ７８に記憶され、クロスフェージングが生じない場合には１０または１２のイメージの周期にわたりこの中間メモリ７８に保持される。さらに、後続のイメージのための圧縮設定も一時的に記憶される。したがってメモリ７８は、各カメラにつき１つである４つの圧縮されたテレビジョン画像及び圧縮設定を記憶できるように設計されている。１０または１２のイメージを用いるＭＰＥＧ２処理を想定する場合には、Ｉフレームはカメラの各１０番目または１２番目のイメージ、すなわち順次のイメージ番号１、１１、２１、３１...または１、１３、２５、３７...のイメージについて形成される。Ｉフレームおよび圧縮設定は恒常的に、１０または１２のイメージの周期にわたり第２の圧縮器７９に供給され、同時に各カメラの全ての中間イメージ２から１０、１２から２０、２２から３０または２から１２、１４から２４、２６から３６...は動き圧縮器７９までループされる。第２の圧縮器７９はＩフレームを新しいイメージと該当するカメラの圧縮設定に関して比較し、Ｉフレームの間におけるイメージについての先行のイメージまたはＩフレームを考慮した変化を識別するデータのみを形成する。１つのＩフレームは各カメラのそれぞれ１０または１２のイメージにつきスイッチ８０に供給され、また合間ではこれらのデータは先行のイメージまたはＩフレームに関する１つのイメージの変化を包含する別のイメージに関連する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】４つのカメラによって生成されたテレビジョン画像を低減し、各テレビジョン画像を多重化されたフォーマットで１つのテレビジョン画像の１つの象限における部分イメージとして出力するマルチプレクサの回路のブロック図である。
【図２Ａ】４つのカメラによって生成されたテレビジョン画像が中間記憶される中間メモリとチャネル毎のイメージを圧縮する圧縮器とを備えたマルチプレクサの回路のブロック図である。
【図２Ｂ】中間メモリの上流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示す。
【図２Ｃ】中間メモリの下流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示す。
【図３Ａ】４つのカメラによって生成されて圧縮されたテレビジョン画像と圧縮設定とが記憶されている中間メモリ及び圧縮器を備えたマルチプレクサの回路のブロック図である。
【図３Ｂ】圧縮器の上流側におけるテレビジョン画像のシーケンスを備えたフレームを示す。
【図４】中間イメージ圧縮器と中間イメージメモリと動き圧縮器とが直列に接続されているマルチプレクサの回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、２、３、４  カメラ、  ５、６、７、８  信号ケーブル、  ９  部分イメージ発生器、  １０、３０、５０、７０  マルチプレクサ、  １１、１２、１３、１４、３４、３５、３６、３７、５４、５５、５６、５７、７３、７４、７５、７６  接続部、  １５  低減部、  １６  結合回路、  １７、３３、５２、７２  圧縮器、  １８、５８、８０  スイッチ、  １９  送信器、  ２０  送信セクション、  ２１  ディジタルビデオレコーダ、  ３１、５１、７１  入力切替装置、  ３２、５３、７８  中間メモリ、  ３８、３９  部分メモリ、  ４０、４１、５９  フレーム、  ７７  中間イメージ圧縮器、  ７９  動き圧縮器
【国際公開パンフレット】
2004521555.tif 000003
2004521555.tif 000004
2004521555.tif 000005
2004521555.tif 000006
2004521555.tif 000007
2004521555.tif 000008
2004521555.tif 000009
2004521555.tif 000010
2004521555.tif 000011
2004521555.tif 000012
2004521555.tif 000013
2004521555.tif 000014
2004521555.tif 000015
2004521555.tif 000016
2004521555.tif 000017
【国際調査報告】
2004521555.tif 000018
2004521555.tif 000019
2004521555.tif 000020