JPH03289231A - 時分割多重伝送方式 - 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） テレビ電話、ケーブルビジタン（ＣＡＴＶ）等のニュー
メディアの発展に伴い、あるいはテレビ信号の中継等の
ために、映像信号及び音声信号を光伝送することが行わ
れるようになった。

そして、従来、映像信号及び音声信号をＰＣＮ符号化等
により直線符号化して光伝送する場合、第５図に示すよ
うにしていた。すなわち、映像信号は同期信号を含んだ
コンポジット信号のまま８〜１０ビツトの量子化ビット
数で符号化する。映像信号量子化に伴うサンプリング周
波数はビート雑音の発生を無くすため、映像信号の水平
同期信号或いはカラーサブキャリア信号に同期している
場合が多い。

いわゆる、ロックコーディングである。また、音声信号
は一般的には伝送りａツクに同期した周波数でサンプリ
ングし、ディジタル化する。このようにして得たこれら
ディジタル化された映像信号及び音声信号は各々時間軸
圧縮され、第５図に示すように、伝送路フレームが付加
された形で時分割多重される。

第５図は、あくまでも模式的に示したフレーム構成であ
り、実際には伝送路符号化が行われたり、マルチフレー
ム構成になったりするので、図示のものよりも複雑な構
成となる。

そして、伝送りロックと映像サンプリング周波数が同期
していない場合ではスタッフィングにより、同期化を行
った後、多重化する。

（発明が解決しようとする課１１） 映像信号と音声信号を光伝送する場合、映像信号と音声
信号はそれぞれ別個に、且つ、それぞれ別のサンプリン
グ周波数のクロックでサンプリングしてディジタル化し
、各々時間軸圧縮してから伝送路フレームが付加された
形で時分割多重して伝送する。

すなわち、映像信号はビート雑音の発生を無くすため、
映像信号の水平同期信号に同期させてサンプリングする
ようにし、音声信号は伝送りロックに同期した周波数で
サンプリングする。また、音声信号に比べ、映像信号は
情報量が多いので、高い分解能を得るためにも高いサン
プリング周波数でサンプリングし、音声信号は映像信号
に比べて情報量は少ないので、低いサンプリング周波数
でサンプリングする。そして、水平同期信号を含めた映
像信号の１水平同期期間のうち、水平同期信号の発生区
間を音声信号のデータ伝送に割り当て、残りの区間を映
像信号のデータ伝送に使用する。

このように、映像信号と音声信号は独立に扱っているた
めに、映像信号の他にこれと区別して音声信号を多重化
する領域を設ける必要があり、フレーム構成が複雑にな
るばかりか、映像信号のみを伝送するように構成されて
いるシステムにおいて、音声信号を追加して伝送しよう
と云う場合、新たな伝送フォーマットを構築しなければ
ならず、システムの大幅な変更が必要となると云う問題
点があった。

また、近年のように、音声多重放送やステレオ放送等が
行われるが、このような多チャネル分の音声信号を送る
場合に、音声１チャネル分の音声信号を伝送するような
フレーム構成としであるシステムでは、同様に新たな伝
送フォーマットを構築しなければならない。

つまり、従来の方式では映像信号を伝送するにあたり、
音声信号チャネルを増やそうとすると大幅なシステム変
更を必要とし、柔軟性に欠けると云う欠点がある。

そこで、この発明の目的とするところは、映像信号のみ
を伝送するシステムにおいても、伝送フォーマットの変
更を要することなく、音声信号等の映像信号以外のデー
タ信号を付加して伝送できるようにし、以て、システム
の変更を最小限にとどめることができるようにした時分
割多重伝送方式を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する
。すなわち、コンポジット映像信号と映像信号以外のデ
ータ信号とを多重して伝送する伝送方式おいて、前記コ
ンポジット映像信号を直線符号化し、垂直同期信号部分
を除く水平同期信号部分または水平帰線区間または垂直
帰線区間の信号の符号化ビットのうち、信号の符号化に
寄与しない所定の上位ビットを用い、ここに前記コンポ
ジット映像信号以外のデータ信号を時分割多重し、伝送
することを特徴とする。

（作　用） コンポジット映像信号は水平および垂直帰線消去区間で
はこの区間に送る各種信号は信号種別に応じてそれぞれ
定まる一定のレベルとなる。そのため、コンポジット映
像信号をＰＣＭ符号等により直線符号化したときに、水
平および垂直帰線消去区間ではＭＳＢから数ビットが符
号化に使われない。そこで、本発明はこの不使用のビッ
トを利用して音声等のデータ伝送に使用する。すなわち
、符号化されたディジタルコンポジット映像信号のうち
、実質的に情報のない部分に音声等のデータ信号をディ
ジタル的に多重する。

本方式は前記コンポジット映像信号を映像同期信号に同
期化して直線符号化し、垂直同期信号以外の水平同期信
号部分または水平帰線区間または垂直帰線区間の信号の
符号化ビットのうち、信号の符号化に寄与しない所定の
上位ビットを用い、ここに前記コンポジット映像信号以
外のデータ信号を時分割多重し、伝送する。

このように、コンポジット映像信号を符号化したときに
、水平及び垂直帰線消去区間ではＭＳＢから数ビットが
符号化に使われないことを利用して音声信号等の情報を
ここに多重し、伝送する。

本発明はコンポジット映像信号を符号化した際に、符号
化に使用されないビットを用いて、ここに音声信号等の
情報を多重して伝送するようにしたから、もとの映像信
号データには何等、手を加えずに済み、従って、信号処
理が簡単に済む他、システムの変更を最小限にとどめる
ことができ、また、映像信号１チヤネルの伝送容量しか
ないようなディジタル伝送回線であっても、音声信号等
のデータ信号を多重して伝送することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。初めに本発明の詳細な説明する。

本発明は、符号化されたディジタル映像信号のうち、実
質的に映像情報のない部分に音声信号をディジタル的に
多重することにより、伝送フォーマットを変更しないで
、多くの音声チャネルを伝送できるようにするものであ
る。

その原理を第３図を用いて説明する。

第３図はコンポジット映像信号とその符号化の様子を示
した図であり、第３図（ａ）に示すようにコンポジット
映像信号の映像信号３１間（隣接するフィールド）にお
ける水平帰線消去区間３２は、水平同期信号３４の発生
位置を挾んで、その前の領域がフロントポーチ８３であ
り、後の領域がバックポーチ８５であって、この図のよ
うな構成をとる。

バックポーチ３５の領域内ではカラーバースト信号３Ｂ
が発生される。

図かられかるように、水平帰線消去区間３２内では映像
信号３１は存在せず、信号レベルは定まった値となって
いる。第３図（ｂ）はこのコンポジット映像信号を量子
化して得たデータを示す図であり、ここに模式化して示
す量子化ビットのうち、図の黒い部分は有効量子化ビッ
トであり、ＭＳＢ（最上位ビット）に近い白い部分は量
子化に用いられていないビット、すなわち、情報のない
ビットを示している。

量子化は１４０　ＩＲＥ　　（同期信号レベル４０　Ｉ
ＲＥ。

映像信号レベル１００　ＩＲＥ　）十過負荷レベル（２
０〜４０　ＩＲＥ）を最大幅として行われることが一般
的である。フロントポーチ３３、バックポーチ３５のレ
ベルは量子化の最大レベルを１６０１ＲＥとすれば、４
０／１６０になり、ＭＳＢ以外のビットは量子化に用い
られる。一方、量子化の最大レベルを１８０　ＩＲＥと
すれば、４０７１８０になり、（ＭＳＢ−１）ビットも
情報のないビットとなる。

また、カラーバースト信号３Ｂのピークレベルは６０７
１８０であり、ＭＳＢ以外のビットは量子化に用いられ
る。水平同期信号３４のレベルは、基本的には最小レベ
ルであるが、零レベルともならないので、有効ビット数
は量子化ビット数から５ビット程度引いた値となる。

従って、５ビット程度は情報のないビットである。

以上の説明のように、水平帰線消去区間３２の各信号レ
ベルは一定であり、第３図（ｂ）の量子化ビットのうち
の白い部分は映像情報がないので、この領域をデータ伝
送に旨く使用すると、映像信号伝送領域に音声信号等を
多重して伝送することが可能である。

水平同期信号３４は周期的に発生するが、第４図に示す
ように垂直帰線消去期間３２は垂直同期信約５ビットに
音声信号等の情報をのせることはできない。但し、垂直
帰線区間は映像信号のない部分が多いので、この部分を
利用してＭＳＢ１ビットあるいは２ビツトを用いて情報
を伝送することが可能である。

このような原理を利用してデータを伝送する伝送システ
ムの構成を次に説明する。

第１図に本発明の一実施例における送信部のブロック構
成国を、また、第２図に受信部の構成例をブロック図で
示す。

図において、１は映像符号化回路であり、入力されたコ
ンポジット映像信号をＰＣＭ符号化して出力するもので
ある。２は同期信号発生回路であり、前記入力映像信号
をもとにして各種同期信号およびクロックを発生する回
路である。

３は音声符号化回路３であり、入力された音声信号をＰ
ＣＭ符号化して出力するものである。

４は映像音声多重化回路であり、映像符号化回路１およ
び音声符号化回路３の出力を受けてこれらを多重するも
のであり、映像信号の垂直および水平帰線区間の一部に
、音声信号を時分割多重して出力するものである。

５は伝送路符号化回路であり、映像音声多重化回路４の
出力をフレーム発生回路６からのフレーム信号を含め、
符号化して出力する回路である。

伝送路フレーム発生回路６は音声信号を多重した位置を
示すフレーム信号を発生する回路であり、同期信号発生
回路２の出力をもとにフレーム信号を発生するものであ
る。７は電気−光変換回路であり、電気信号を光信号に
変換して伝送路に送出するものである。以上が送信部の
構成例である。

次に受信部の構成を説明する。第２図において、８は光
受信回路（光−電気変換回路）であり、伝送されてきた
光信号を電気信号に変換する回路である。９は伝送路復
号化回路であり、光受信回路８の受信して出力する電気
信号を、元の映像音声多重信号に復号する回路である。

ＩＯは伝送路フレーム同期回路であり、光受信回路８が
受信して出力す、る電気信号をもとに、復号に必要なフ
レーム信号発生する回路である。１２は映像音声フレー
ム同期回路であり、伝送路復号化回路９の出力する映像
音声多重信号を、元のコンポジット映像信号データと音
声信号データの分離に必要なフレーム信号および各種ク
ロックを発生する回路である。

１１は映像音声分離回路であり、映像音声フレーム同期
回路１２の出力するフレーム信号をもとに、伝送路復号
化回路９の出力をディジタル映像信号とディジタル音声
信号に分離する回路である。

１３は映像復号回路であり、映像音声フレーム同期回路
１２の出力するフレーム信号をもとに、映像音声分離回
路１１の出力するディジタル映像信号を、元のコンポジ
ット映像信号に復調して出力する回路である。１４は音
声復号回路であり、映像音声フレーム同期回路１２の出
力するフレーム信号をもとに、映像音声分離回路１ｔの
出力するディジタル音声信号を、元のアナログ音声信号
に復調して出力する回路である。以上が受信部の構成例
である。

このような構成の本装置の作用を説明する。

初めに送信系の動作を説明する。

本装置においては、入力されたコンポジット映像信号は
、映像符号化回路１でＰＣＭ符号化される。また同時に
、入力コンポジット映像信号は同期信号発生回路２にも
与えられ、同期信号発生回路２はロックコーディングを
行うために、入力コンポジット映像信号をもとにして各
種同期信号およびクロックを発生させる。

一方、入力された音声信号は同期信号発生回路２の出力
する同期信号に同期して動作する音声符号化回路３によ
り、ＰＣＭ符号化される。音声信号は多重化される容量
に見合った情報量であれば複数チャネルの信号であって
も構わない。

映像符号化回路１および音声符号化回路３の出力は映像
音声多重化回路４に送られ、ここで映像信号の垂直およ
び水平帰線区間の一部に、音声信号が時分割多重される
。この映像音声多重化回路４における多重化方法につい
ては、別途詳細に述べる。

次に映像音声多重化回路４にて時分割多重されて出力さ
れた信号は伝送路符号化回路５におくられ、ここで伝送
に適した符号等に変換され、さらに電気−光変換回路７
にて光信号に変換されてから伝送路に出力される。尚、
ここでは光伝送を例にとって説明したが、同紬伝送ある
いは無線伝送でも構わない。

次に受信系の動作について説明する。伝送されてきた光
信号は光−電気変換回路８にて電気信号に再生され、伝
送路復号化回路９にてもとの映像音声多重信号に復号さ
れる。復号に必要なフレーム信号は伝送路フレーム同期
回路ＩＯにて発生する。映像音声分離回路１１では映像
音声フレーム同期回路１２の出力するフレーム信号およ
び各種クロック信号を用いて伝送路復号化回路９からの
信号をディジタルコンポジット映像信号とディジタル音
声信号に分離する。

そして、分離された信号のうち、ディジタルコンポジッ
ト映像信号については映像復号回路１３に送られ、ここ
でディジタルコンポジット映像信号のうち、音声信号が
書かれていた部分はデータを零に書き直してから映像復
号回路１３に送出する。

データ分離や書き直し等の動作に必要な各種信号は映像
音声フレーム同期回路ｔ２にて発生したちのを使用する
。

また、映像音声分離回路１１から出力されるディジタル
映像信号は映像復号化回路１３により、もとのコンポジ
ット映像信号に復調され、コンポジット映像信号として
出力される。

一方、映像音声分離回路１１にて分離出力されたディジ
タル音声信号は音声復号化回路１４により、もとのアナ
ログ音声信号に復調され、音声信号として出力される。

次に映像音声多重化回路４の多重化方式について２つの
実施例を説明する。

第１の例は、水平帰線消去期間のＭＳＢ１ビットを用い
て音声信号を伝送する方式であり、この方式の場合、垂
直帰線消去区間も同じ繰り返し周期でＭＳＢ１ビットに
音声信号を書き込む。

映像信号のサンプリング周波数はＮＴＳＣ方式のコンポ
ジットビデオ信号におけるカラーサブキャリア周波数の
４倍とし、音声信号のサンプリング周波数は４８ｋＨｚ
　、量子化ビット数を１６ビツトとする。また、ＮＴＳ
Ｃ方式では水平帰線消去区間は１Ｏ１９μｓ、１ライン
は６３．６μｓであるから、確保可能な音声チャネル数
をｎとすると４８Ｘ　１０３Ｘ　１６Ｘ　ｎ　＜　３．
５８Ｘ　１０６Ｘ　４Ｘ　（１０，９／　６３．８）　
　　　　　・・・（（）なる関係が得られ、これにより
、ｎ　＜　３．２０となり、高品質な音声信号を３チャ
ネル分程度、確保でき、従って、このチャネル分、音声
信号伝送が可能である。

第２の例は、水平同期信号部分の５ビツトを用いて音声
信号を伝送するもので、垂直帰線消去区間には音声デー
タはのせないものとする。１フレームは３３４ｍ５．垂
直帰線区間は２．２　＠ｓ径程度水平同期信号は４．５
μｓ程度であるので、伝送可能な音声チャネル数ｎを試
算すると、 ４８ＸｌＯ’　ｘ１６Ｘ　ｎ　＜３．５８Ｘ１０’　ｘ
４　Ｘ　（４，５／ｅ３．６）　ｘ　（（３ａ、３−２
．２　）　／：ｌｓ、３）　ｘ　５　　・・・（２）な
る関係より、ｎ　＜　６．１６となり、高品質な音声信
号を６チヤネル程度、伝送可能な容量があることがわか
る。この方式では垂直帰線消去区間は音声信号を多重し
ないので、この区間をブロックする必要があり、第１の
例に比べて多重分離方式が複雑となる。

音声信号を分離するには送信側において、多重した位置
を示すフレーム信号を伝送する必要があり、この信号は
音声データに付加して伝送するのが一般的であるが、音
声データ容量をフルに使うためには、伝送路符号の符号
則違反を強制的に発生させることにより、フレーム信号
を伝送することが可能である。

すなわち、音声信号を多重した位置を示すフレーム信号
を発生させる位置で、伝送路符号の符号則違反を強制的
に発生させ、この符号則違反の生じた位置をフレーム信
号位置として処理することにより、フレーム信号の位置
までも音声データの伝送領域に使用することができるよ
うになる。

尚、これらのフレーム信号付加処理は伝送路フレーム発
生回路６の出力をもとにして伝送路符号化回路５により
行われる。

以上説明したように、コンポジット映像信号は水平およ
び垂直帰線消去区間ではこの区間に送る各種信号は信号
種別に応じてそれぞれ定まる一定のレベルとなり、この
ようなコンポジット映像信号をＰＣＭ符号化等のような
直線符号化したときに、水平および垂直帰線消去区間で
はＭＳＢから数ビットが符号化に使われないことになり
、この点に着目して、この符号化に使用されないビット
を用い、ここに音声信号等の情報を多重して伝送するよ
うにしたから、もとの映像信号データには何等、手を加
えずに済み、従って、信号処理が簡単に済む他、システ
ムの変更を最小限にとどめることができ、また、映像信
号１チヤネルの伝送容量しかないようなディジタル伝送
回線であっても、音声信号等のデータ信号を多重して伝
送することが可能となる。

なお、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定
することなくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形し
て実施し得るものである。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、コンポジット映像信号を
ＰＣＭ符号化したときに、水平および垂直帰線消去区間
ではＭＳＢから数ビットが符号化に使われないことを利
用して、ここに音声信号等の情報を多重して伝送するよ
うにしたものであり、もとの映像信号データには何等、
手を加えないので、信号処理が簡単に済み、システムの
変更を最小限にとどめることｌができる他、伝送容量が
映像信号１チャネル分しかないディジタル伝送回線を用
いて、音声信号等のデータ信号を多重して伝送すること
が可能となる等の特徴を有する時分割多重伝送方式を提
供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す送信系のブロック図、
第２図は本発明の一実施例を示す受信系のブロック図、
第３図はコンポジット映像信号の水平帰線消去区間の信
号状態並びにその信号の量子化状態を説明するための図
、第４図はコンポジット映像信号の構成例を説明するた
めの図、第５図は従来の映像信号と音声信号の伝送路上
のでフレーム構成例を説明するための図である。 １・・・映像符号化回路、２・・・同期信号発生回路、
３・・・音声符号化回路、４・・・映像音声多重化回路
、５・・・伝送路符号化回路、 ６・・・伝送路フレーム発生回路、 ７・・・光送信回路（電気−光変換回路）、８・・・光
受信回路（光−電気変換回路）、９・・・伝送路復号化
回路、 １０・・・伝送路フレーム同期回路、 １１・・・映像音声分離回路、 １２・・・映像音声フレーム同期回路、１３・・・映像
復号回路、１４・・・音声復号回路。 ｔｔｔｔ＋＋ｔ＋ｔｔｔｔｔｔ　　　゛す′シア１ルク
゛ホ）ント第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンポジット映像信号と映像信号以外のデータ信
   号とを多重して伝送する伝送方式において、 前記コンポジット映像信号を直線符号化し、垂直同期信
   号部分を除く水平同期信号部分または水平帰線区間また
   は垂直帰線区間の信号の符号化ビットのうち、信号の符
   号化に寄与しない所定の上位ビットを用い、ここに前記
   コンポジット映像信号以外のデータ信号を時分割多重し
   、伝送することを特徴とする時分割多重伝送方式。
2. （２）前記データ信号を分離するために必要なフレーム
   信号はデータ信号に付加して伝送することを特徴とする
   請求項（１）記載の時分割多重伝送方式。
3. （３）前記データ信号を分離するために必要なフレーム
   信号は伝送符号の符号則違反により伝送することを特徴
   とする請求項（１）記載の時分割多重伝送方式。