(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号を圧縮する圧縮処理装置と、変調方式と誤り符号化率とに応じた複数のモードで動作する変調装置と、を用いて、デジタルデータを伝送するデータ伝送方法において、
前記変調装置に設定された前記モードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力として前記伝送レートを判定し、当該伝送レートに基づき前記圧縮処理装置における最適な圧縮データレートと圧縮モードを算出し、自動的に設定するものであり、前記圧縮モードには、クロマフォーマットと水平画素サンプル数を互いに異ならせた２つのモードがあることを特徴とするデータ伝送装置における圧縮モード設定方法。
【請求項２】
入力された映像信号を圧縮する圧縮処理装置と、変調方式と誤り符号化率とに応じた複数のモードで動作する変調装置と、を有し、デジタルデータを伝送するデータ伝送装置において、
前記圧縮処理装置に、前記変調装置に設定されたモードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力として前記伝送レートを判定する伝送レート判定手段と、判定した当該伝送レートに基づき最適な圧縮データレートと圧縮モードを算出し、自動的に設定する圧縮データレート・圧縮モード設定手段とを設け、前記圧縮モードには、クロマフォーマットと水平画素サンプル数を互いに異ならせた２つのモードがあることを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項３】
前記データ伝送装置は、ＦＰＵ装置であり、
前記圧縮データレート・圧縮モード設定手段は、判定した前記伝送レートから、パケット化におけるオーバヘッド及び補助パケットに必要となるレートを考慮して前記圧縮データレートを算出するとともに、
第一閾値と、該第一閾値より小さい第二閾値を有し、算出した前記圧縮データレートが前記第一閾値より大きいときには第一のクロマフォーマットとともに第一の水平画素サンプル数を設定し、前記圧縮データレートが第一閾値以下で第二閾値より大きいときには第一のクロマフォーマットとともに第一の水平画素サンプル数より少ない第二の水平画素サンプル数を設定し、前記圧縮データレートが第二閾値以下のときには第一のクロマフォーマットより情報量の少ない第二のクロマフォーマットとともに前記第二の水平画素サンプル数を設定することを特徴とする、請求項２記載のデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を圧縮して伝送する場合に必要とする圧縮装置において、データを伝送する変調装置のモードに自動的に適応したモードを設定可能とする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ信号を圧縮して伝送するシステムにおいて、世界標準のＭＰＥＧ２圧縮方式が広く利用されようとしている。  その一例として、日本では、２０００年末にＢＳデジタル放送が開始し、２００３年に地上波デジタル放送開始の予定である。  これらのデジタル放送においては、報道映像や素材映像を伝送するためのＦＰＵ(Field Pickup Unit）もデジタル化されるため、ＭＰＥＧ２圧縮方式の利用が必須となっている。
デジタルＦＰＵの送信側２−１０の構成を図２に示す。  送信側２−１０は、圧縮処理部２−３を含む圧縮処理装置２−２と、変調部２−６を含む変調装置２−５からなる。  映像信号２−１は、圧縮処理部２−３に入力され、圧縮されたデータ２−４が変調部２−６に入力される。  変調部２−６では、データ２−４を、４相位相偏移変調(ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying)方式、１６値直交振幅変調(１６ＱＡＭ：16 Quadrature Amplitude Modulation)、３２ＱＡＭ方式、６４ＱＡＭ方式等の変調方式を用いて変調し、誤り符号化処理をして、伝送データ２−７としてマイクロ波伝送する。
ここで、変調部２−６は、運用形態、あるいは運用する地形において、多くのモード２−９を設定可能になっている。  特にＦＰＵは可搬型であることから、見通しが良く伝送に適した場所から、逆に見通しが悪く伝送し難い場所等、様々な場所にその時に応じて設置して使用する。
【０００３】
図３に２種類の変調装置におけるモード設定の一例を示す。  この変調装置の違いは、データを伝送するためのブロック構造などの違いに依存して、市場にはこのような複数変調装置が存在することになる。  まず、変調方式として、６４ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，ＱＰＳＫ等が選択可能である。
この並びで、６４ＱＡＭからＱＰＳＫに移るほど、悪条件の地形でも長い距離の伝送が可能だが、伝送可能なデータの伝送レートは低くなる。  また、図３の例では、各変調方式で誤り符号化処理をして、より長い距離の伝送を可能としているが、これも誤り符号化率が大きくなれば、伝送可能なデータの伝送レートは低くなる。  運用者は、運用形態や地形あるいは、天候などに応じて、変調装置のモードを適宣設定する必要がある。  つまり、伝送レートは適宜変化することになる。
一方、圧縮処理装置２−２は多種多様な変調装置、つまり図３とは異なるモード設定を持つ変調装置などとも接続する可能性があるため、圧縮処理装置として圧縮データレート２−８を任意に設定可能になっている。  この設定は、データ２−４のデータレートに関係する。  従って、従来運用者は、変調装置のモード２−９を適宜設定した後、そのモードで規定された伝送レートに応じた圧縮データレート２−８を設定し、運用する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術では、運用者は、変調装置のモード２−９を適宜設定した後、そのモードで規定された伝送レートに応じた圧縮データレート２−８を設定して、運用する必要があった。  このモード２−９は、通常、１０種類以上あり、それに応じた圧縮データレート２−８を設定しなければならないことは、運用上非常に不便であった。  更に、設定の種類が多いことから、必然的に設定ミスをする危険も確率が高く、緊急な災害時や、生中継等に運用する場面が多いＦＰＵにおいて、上記問題は、致命的である。
本発明は、上記問題に鑑み、変調装置のモードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力し、それに応じた圧縮データレートを自動設定可能とし、変調装置に対するモード設定のみで、運用可能な圧縮処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、デジタルデータを伝送する圧縮処理装置と変調装置を有するデータ伝送装置において、前記変調装置の設定モードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力として前記伝送レートを判定し、当該伝送レートに基づき前記圧縮処理装置における最適な圧縮データレートと圧縮モードを算出し、設定するものである。
また、デジタルデータを伝送する圧縮処理装置と変調装置を有するデータ伝送装置において、前記圧縮処理装置に、前記変調装置の設定モードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力として前記伝送レートを判定する伝送レート判定手段と、判定した当該伝送レートに基づき最適な圧縮データレートと圧縮モードを算出し、設定する圧縮データレート・圧縮モード設定手段を有する構成としたものである。
本発明では、変調装置の設定モードで規定される伝送レートに従ったクロックを入力として伝送レートを判定し、その判定結果に応じて、圧縮処理装置の圧縮データレート及び圧縮モードが最適に自動設定されるため、運用者は、変調装置に対するモード設定のみで、ＦＰＵの運用が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による圧縮処理装置及び変調装置の構成を図１に示し説明する。まず、図１の構成について説明する。  映像信号１−１は、圧縮処理部１−３に入力され、圧縮処理部１−３の出力であるデータ１−４は、変調装置１−１０の変調部１−１１に入力される。  変調部１−１１には、変調方式、誤り符号化率などのモード１−１２を設定するための情報が入力され、これにより各モードが設定される。  変調部１−１１からは、変調部１−１１で伝送可能な伝送レートに従ったクロック１−９が、圧縮処理装置１−２の伝送レート判定部１−８に入力される。
伝送レート判定部１−８からの出力であるデータ１−７は、圧籍データレート・圧縮モード設定部１−６に入力される。  圧縮処理部１−３は、圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６からのデータ１−５で、圧縮データレートと圧縮モードが設定される。
【０００７】
次に、本発明の動作について説明する。
図１の構成において、運用者は、変調部１−１１のモード１−１２（変調方式、誤り符号化率）を、運用状況に応じて設定する。  変調部１−１１は、設定されたモードで規定される伝送レートに従ったクロック１−９を、伝送レート判定部１−８に出力する。
例えば、図３に示した例のモードを有する変調装置だとすれば、選択された変調方式と誤り符号化率に関係した、図３に記載されている伝送レートの周波数に合ったクロック１−９となる。  このレートは、変調部１−１１に入力されるデータ１−４に求めるレートである。  基本的には、入力データ１−４がこのレートより高いと、変諏部１−１１はデータのオーバーフローを発生して破綻する。また、データ１−４がこのレートより低いと、変調部１−１１はデータのアンダーフローを発生して破綻する。
伝送レート判定部１−８では、前記クロック１−９を入力し、データ１−４に求められるレートを判定する。  そして判定した結果をデータ１−７により圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６に出力する。
圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６は、データ１−７から適切な圧縮データレートを算出し、圧縮処理部１−３の圧縮データレートと圧縮モードを、データ１−５により設定する。  ここで、圧縮データレートとは、映像信号１−１を圧縮したデータのレートである。  この圧縮データ１−４は、ＭＰＥＧ−２規格で規定されているＰＥＳパケット及びＴＳパケットにパケット化され、さらに複数の補助パケット（ＭＰＥＧ−２規格で規定されているＰＡＴ、ＰＭＴ、ＰＣＲなど）が付加されて、データ１−４として出力される。
従って、圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６は、データ１−７が示すレートから、上記パケット化におけるヘッダのオーバヘッドや、補助パケットに必要となるレートを考慮して、圧縮データレートを算出し設定する。
【０００８】
また、圧縮処理部１−３でも、一般的に複数の処理モードを有する。  例えば、映像信号１−１がＨＤＴＶを対象とした場合の代表的なモードとして、以下の２つのモードが考えられる。
（１）クロマフォーマット：  ４：２：０または、４：２：２
（２）水平画素サンプル数：  １９２０画素または１４４０画素
クロマフォーマットは、４：２：２の方が映像信号１−１の色情報を極力劣化なく処理できるモードであるが、一般的に圧縮データレートが３０Ｍｂｉｔ／ｓ以下では、総合的には４：２：０の方が圧縮による歪みが少ないとされている。これは、４：２：０の方が４：２：２より、圧縮対象とする色の情報量が少ないためであり、低ビットレートでは圧縮対象の情報量が少ない方が、総合的に圧縮劣化が少なくなるからである。
同様に、水平画素のサンプル数も、４５Ｍｂｉｔ／ｓ以下の低ビットレートでは、１９２０画素サンプルより、１４４０画素サンプルの方が、総合的に良いとされている。  なお、このサンプル数の違いは、当然映像信号の水平方向の周波数特性に影響する。  即ち、この場合のサンプル数の違いは１４４０／１９２０であるから、１４４０サンプルの場合、１９２０サンプルに対し３／４に周波数特性が下がることにはなるが、圧縮対象のデータ量が少なくてすむために、４５Ｍｂｉｔ／ｓ以下では１４４０サンプルの方が良好である。
この様に、圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６は、データ１−７から算出した、圧縮レートに従って圧縮処理部１−３のモードも最適なモードに設定する。  この一例を以下に示す。
（ａ）圧結データレート＞４５Ｍｂｉｔ／ｓ  の場合：
クロマフォーマット＝４：２：２、  水平画素サンプル数＝１９２０画素
（ｂ）４５Ｍｂｉｔ／ｓ≧圧縮データレート＞３０Ｍｂｉｔ／ｓ  の場合：
クロマフォーマット＝４：２：２、  水平画素サンプル数＝１４４０画素
（ｃ）３０Ｍｂｉｔ／ｓ≧圧縮データレートの場合：
クロマフォーマット＝４：２：０、  水平画素サンプル数＝１４４０画素
以上のように、最適に設定された圧縮データレートと圧縮モードにより、圧縮処理部１−３は処理をし、変調部１−１１が求めるレートに従ったデータ１−４を出力可能となる。
【０００９】
次に、前記伝送レート判定部１−８と、圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６の、より具体的な構成例を図４で示す。
図４では、伝送レート判定部１−８は、カウンタ１−８-1と、ラッチ１−８-2から構成される。  圧縮データレート・圧縮モード設定部１−６は、ＣＰＵ１−６-1と基準クロック発生器１−６-2から構成される。
まず、ＣＰＵ１−６-1は、ラッチアクセス信号１−６-3を一瞬アクティブにする。  これによりラッチ１−８-2は、カウンタ１−８-1のカウンタ値１−８-3をラッチし、その後カウンタ１−８-1は、そのカウンタ値がゼロにクリアされる。
ＣＰＵ１−６-1は、基準クロック発生器１−６-2からのクロック１−６-4により、前回ラッチアクセス信号１−６-3を一瞬アクティブにした時間から、所定時間の後、再び一瞬アクティブにする。  そして、前回同様にラッチ１−８-2は、カウンタ１−８-1のカウンタ値１−８-3をラツチし、その後カウンタ１−８-1は、カウンタ値がゼロにクリアされる。
ここで、ＣＰＵ１−６-1は、レート判定したデータ１−７により、ラッチされたカウンタ値を入力する。  このデータ１−７が示す値は、前記の所定時間の間に、カウンタ１−８-1がクロック１−９によりカウントアッブした値である。  つまり、クロック１−９のレート（周波数）は、ＣＰＵ１−６-1が以下の演算をすることで算出できる。
クロック１−９のレート＝（データ１−７の値／所定時間）
即ち、クロック１−９のレートは、伝送レートを示すため、ＣＰＵ１−６-1はこの算出結果から、圧縮データをパケット化するためのヘッダによるオーバーヘッドのレートと、付加される補助パケットのレートを減算し、圧縮データレートを求め、データ１−５により圧縮データレートを設定する。
次に、その圧縮データレートが前述の（ａ）、(ｂ)、(Ｃ)のどの範囲であるかを判定し、その範囲において適切なモード（クロマフォーマット、水平画素サンプル数など）を設定する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明では、変調装置のモードで規定される伝送レートに従ったクロックに応じて圧縮データレートを自動設定可能とした圧縮処理装置の構成とすることにより、変調装置と圧縮装置により構成されるデジタルＦＰＵを運用する運用者は、運用形態や設置された地理的状況、または天候などにより、変調装置のモードを変更する度に、圧縮処理装置の圧縮データレートや最適な圧縮処理モードなどを再設定する必要なく、非常に容易にかつ設定ミスの心配なく、確実な運用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタルＦＰＵ送信側の構成を示すプロック図
【図２】従来技術によるデジタルＦＰＵ送信側の構成を示すブロック図
【図３】変調装置のモード例を説明するための図
【図４】本発明の伝送レート判定部、圧縮データレート・圧縮モード設定部の具体例を示すブロック図
【符号の説明】
１−３：圧縮処理部、１−６：圧縮データレート・圧縮モード設定部、１−８：伝送レート判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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