CN1507280A - 无线图像声音信号传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种图像声音信号传输装置，用以在一无线区域网络内传输图像声音信号。在传输信号前，该装置是先决定一总传输速率。该图像声音信号传输装置中是具有至少一组压缩规格，当有至少一个信号输入至该装置时，该装置是先判断并选择该图像声音信号所需的压缩规格与压缩比例，利用选择的压缩规格及相对应的压缩比例加以压缩，使得该图像声音信号压缩后的总传输量能在该预定的总传输速率范围内。

Description

无线图像声音信号传输装置及方法

技术领域

本发明是关于一种图像声音信号传输装置，特别是一种应用于无线区域网络的无线图像声音信号传输装置。

背景技术

现有图像声音信号的播放格式，主要可以分为视频光盘(VideoCompact Disc，VCD)与数字视频盘(Digital Video Disc，DVD)两种。VCD是以MPEG-1的格式压缩，以1.2Mbps的固定传输比特率(Constant Bit Rate，CBR)来传输图像声音信号。DVD则采用MPEG-2的格式压缩，以平均为3.5Mbps、最高为9.8Mbps的可变传输比特率(Variable Bit Rate，VBR)来传输高画质的图像声音信号。

DVD与VCD最大的不同点就是传输比特率。在MPEG-1的时候由于其采用CBR的传输方式，因此不管播放的音乐(或图像)是复杂或简单，其输出的比特率是固定在某一个值，而当传输率升高时就必须牺牲掉部分的传输比特，因而影响到音乐(或图像)的品质。但是MPEG-2则采用VBR的传输方式，其会根据音乐(或图像)的复杂程度来决定传输比特率的多寡，因此不像固定传输率会当传输率升高时就必须牺牲掉部分的传输比特。所以，DVD的图像品质要比VCD好的原因就在于此。

但是当应用于无线区域网络来传输图像声音信号时，由于在无线的通信环境中，传输的无线频宽有限，传输的图像声音数据比特率会受限于有限的传输频宽，若使用CBR的传输方式，在有限的传输率上便无法容许有较多的信号同时传输，对在同一无线区域网络内便不能容许同时的并存多个图像声音信号源，便减少此无线网络传输图像声音信号的便利性。

因此，在无线区域网络应用日益发达的今天，有必要发展一种新的图像声音信号传输装置与方法来解决现有技术的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种应用于无线区域网络的无线图像声音信号传输装置，可以有效解决现有技术在无线区域网络应用上的问题。

本发明的另一目的在于提供一种应用于无线区域网络的图像声音信号传输方法，其中至少一组预定压缩规格及一总传输速率是事先决定的。

本发明是一种图像声音信号传输装置，用以在一无线区域网络内传输图像声音信号。在传输信号前，该装置是先与接收端决定一总传输速率。该装置中是预先储存有至少一组预定压缩规格，并包含一接收/转换模块、一速率测量模块、一处理模块以及一传送模块。

该接收/转换模块是用以接收至少一个模拟图像声音信号，并且用以将该至少一个模拟数字图像声音信号中的每一个图像声音信号分别转换成一对应的数字图像声音信号，之后并输出该至少一个数字图像声音信号。该速率测量模块则待该至少一个数字图像声音信号输出后，用以分别测量输出自该接收/转换模块的每一个数字图像声音信号的个别的传输速率。该处理模块是接收该接收/转换模块所输出的该至少一个数字图像声音信号，并且接收该速率测量模块所测量到每一个数字图像声音信号的个别的传输速率的值。该处理模块是用以选择该预定压缩规格内适合以及每一个数字图像声音信号的输出速率，并决定出每一个数字图像声音信号的对应的压缩比例。该处理模块并且根据该预定压缩规格及对应的压缩比例对每一个数字图像声音信号进行压缩编码，该处理模块并且将该至少一个经压缩编码处理的数字图像声音信号结合成一新的图像声音信号，其中每一个经压缩编码处理的数字图像声音信号是对应的传输速率加总起来是不大于该总传输速率。该传送模块是用以根据一无线通信协议以该总传输速率将来自该处理模决压缩并整合的图像声音信号传输出去。

本发明还提供一种图像声音信号传输方法，至少一组预定压缩规格及一总传输速率是事先决定，该方法包含下列步骤：(A)接收至少一个输入图像声音信号；(B)转换该图像声音信号，得到相对应的至少一个第一数字图像声音信号；(C)分别测量该第一数字图像声音信号的个别的第一传输速率，得到相对应的至少一个第一数字图像声音信号；(D)针对该第一数字图像声音信号自至少一组压缩规格中选择一压缩规格以及相对于该第一传输速率的压缩比例以进行压缩编码，以使所有经压缩编码的该第一数字图像声音信号的传输速率总和不大于该总传输速率；(E)将所有经压缩编码的该第一数字图像声音信号组合为一第二数字图像声音信号；以及(F)根据一无线通信协议以该总传输速率将该第二数字图像声音信号传输出去。

因此，本发明可以在固定传输比特率的方式下，根据信号来源对于图像品质与传输图像声音信号源数目的要求下以选择压缩该信号的压缩格式与压缩比例，使得来源信号在不丧失最低品质的情况下符合固定传输比特率的要求。也由于本发明采用固定的比特传输率，使得信号接收端可以确定接收信号量的大小，不会因信号过多使传输延迟造成接收端的图像品质低落。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是本发明优选具体实施例的应用环境示意图。

图2是图1中无线图像声音信号传输装置的示意图。

图3是本发明另一实施例无线图像声音信号传输装置的示意图。

图4是本发明无线图像声音信号传送方法的流程图。

图示的标号说明

11：天线                      12：红外线传送模块

20：无线图像声音信号传输装置  22：接收/转换模块

24：速率测量模块              26：处理模块

28：传送模块                  30、31压缩规格

32a、32b：模拟图像声音信号    34：图像信号编码模块

36：声音编码模块              39a、39b：压缩比例

具体实施方式

请参阅图1及图2，图1是本发明优选具体实施例的应用环境示意图，图2是图1中无线图像声音信号传输装置20的示意图。如图1所示，本发明是一种应用于无线区域网络10的无线图像声音信号传输装置20。无线区域网络10是在一无线通信协议的定义下，位于无线区域网络10内的设备皆以此无线通信协议互相沟通的。无线通信协议是选自由IEEE 802.11a通信协议、IEEE802.11b通信协议、IEEE802.11g通信协议以及Home RF通信协议所组成的一群组当中的一个通信协议。

如图1所示，无线图像声音信号传输装置20是用以接收来自电视信号调谐器(TV signal tuner)、视频光盘(VCD)播放机14、数字视频盘(DVD)播放机15或摄录像机16的图像声音信号，并将接收到的图像声音信号，根据该无线通信协议以无线传输的方式传输到终端设备如：电视17、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)18或个人电脑19中。当无线图像声音信号传输装置20在传输图像声音信号时，其必须先和接收端的装置先沟通好用以传输所有信号的总传输速率，以令无线图像声音信号传输装置20可以将处理后的图像声音信号以此总传输速率传输至接收端，在终端设备与无线图像声音信号传输装置20间在沟通传输的方式时，另可以根据图像声音信号传输的终端机，如电视17、个人数字助理18与个人电脑19所需要的图像品质，来决定总传输速率，并同时决定压缩方式。

如图2所示，为了说明方便，图2中仅以无线图像声音信号传输装置20加以详述本发明。本发明的无线图像声音信号传输装置20包含一接收/转换模块22、一速率测量模块24、一处理模块26以及一传送模块28、一天线11以及一红外线传送模块12。装置20并内建有至少一组预定压缩规格30，例如MP3、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及MPEG-21...等。在本发明的优选具体实施例中，是以MPEG-4作为图像声音信号的图像部分的压缩规格30，并以MP3作为图像声音信号的声音信号部分的压缩规格31。MPEG-4的特点在于其可以根据系统的要求，调整一压缩比例来压缩不同的图像声音信号。

在本发明的优选具体实施例中，接收/转换模块22是用以接收至少一个模拟图像声音信号32a、32b，图2仅显示两个图像声音信号。图2的实施例中，模拟图像声音信号32a、32b的来源不同，如前所述，其来源可能是图1中的电视信号调谐器13、视频光盘播放机14、数字视频盘播放机15或摄录像机16。模拟图像声音信号32a、32b也可能仅是图像信号或是声音信号。

接收/转换模块22中包含一图像信号编码模块34以及一声音信号编码模块36，用以将模拟图像声音信号32a、32b分别编码成一对应的数字图像声音信号32a、32b。其编码方式是将模拟图像声音信号32a、32b各自拆成图像信号以及声音信号，并将图像信号送入图像编码模块34，将声音信号送入声音信号编码模块36，待分别编码完成之后，再将模拟图像声音信号32a、32b编码后的图像部分以及声音部分合并，然后分别输出成相对应的数字图像声音信号38a、38b。速率测量模块24则待该数字图像声音信号38a、38b输出后，用以分别测量每一个数字图像声音信号38a、38b的个别的传输速率。

处理模块26是用以接收数字信号38a、38b，以及数字信号38a、38b的个别的传输速率的值。处理模块26接着根据选择的压缩规格30以及每一个数字信号38a、38b的输出速率，决定出每一个数字信号38a、38b的一对应的压缩比例39a、39b，并压缩之。

本发明优选具体实施例所用的MPEG-4压缩规格30中具有一压缩比例或称一品质参数，此一压缩比例是当接收端或发送端对于图像信号的品质要求不同时，可调整压缩比例的大小而符合图像信号的品质要求。本发明的优选具体实施例是以可变速率控制方程式加以计算压缩信号的传输速率，其方程式如下：

$R=\frac{X_{1}S}{Q}+\frac{X_{2}S}{Q^2}$

其中R代表传输速率(rate)，X1和X2是为模型参数(modeling parameters)，S是为图像信号的活动度(measure of the activity in the frame)，Q即为压缩比例。其中X1S和X2S是在图像信号进行压缩前事先测量可得的固定值。

因此当处理模块26在判断输入的数字图像声音信号其为高品质信号，高品质图像声音信号的图像部分则利用较低压缩比率的MPEG-4压缩格式加以压缩，声音部分则以MP3的压缩格式加以压缩。如果图像声音信号的图像声音信号型态为低品质信号时，低品质信号的图像部分则利用较高压缩比例的MPEG-4压缩格式加以压缩，声音部分则以MP3的压缩格式加以压缩。如果图像声音信号的信号型态为声音信号时，则利用MP3的压缩格式加以压缩。

处理模块26并且将经压缩编码处理的数字信号42a、42b(图中未显示)结合成数字图像声音信号40。其中每一个经压缩编码处理的数字信号42a、42b是分别具有一个压缩后的传输速率，每一个压缩后的传输速率加总起来是不大于先前与接收端决定好的总传输速率。

传送模块28是用以根据无线区域网络10所采用的无线通信协议，以该总传输速率将来自处理模块26的数字图像声音信号40通过天线11传输至位于接收端的电视17、个人数字助理18或个人电脑19中。此外，红外线传送模块12是用以将数字图像声音信号40转换成一红外线，并且将该红外线传送至接收端。

如图1所示，当位于接收端的设备接收到无线图像声音信号传输装置20所发送的数字图像声音信号40时，由于图像声音内包含一个以上的数字图像声音信号，因此接收端的设备可以选择当时欲播放(play)的数字图像声音信号加以播放，使得本发明的无线图像声音信号传输装置可以达到同时发送多个图像声音信号的目的，而且还符合固定传输比特的要求。

请参阅图3，图3是本发明另一实施例无线图像声音信号传输装置50的示意图。无线图像声音信号传输装置50包含一接收/转换模块52、一速率测量模块54、一处理模块56、一传送模块58以及一天线59。无线图像声音信号传输装置50与前述本发明的无线图像声音信号传输装置20主要不同之处在于装置50所接收不仅只有模拟图像声音信号，同时亦可接收数字图像声音信号。

因此，接收/转换模块52以及速率测量模块54在处理输入装置50的模拟图像声音信号61a、61b时和装置20处理模拟图像声音信号32a、32b并无不同。但是接收/转换模块52对于输入至装置50的数字图像声音信号62已经是数字信号，则并不进行另外的编码处理，直接将其送至处理模块56以及速率测量模块54，以进行后续作业。而处理模块62在收到模拟数字信号61a、61b所编码而得的数字图像声音信号63a、63b以及数字图像声音信号62之后，接着便根据选择的压缩规格30以及每一个数字图像声音信号62、63a、63b的输出速率，决定出每一个数字图像声音信号62、63a、63b的一对应的压缩比例64、65a、65b。处理模块56并且将经压缩编码处理的数字图像声音信号66、67a、67b(图中未显示)结合成数字图像声音信号60。其中每一个经压缩编码处理的数字图像声音信号66、67a、67b是分别具有一个压缩后的传输速率，每一个压缩后的传输速率加总起来是不大于先前与接收端决定好的总传输速率。

传送模块58是用以根据无线区域网络10所采用的无线通信协议，以该总传输速率将来自处理模块56的数字图像声音信号60通过天线59传输至位于接收端的电视17、个人数字助理18或个人电脑19中。

请参阅图4，图4是本发明无线图像声音信号传送方法的流程图。综合以上所述，本发明的无线图像声音信号传送方法包含下列步骤：

步骤S70：开始。

步骤S72：接收至少一个模拟图像声音信号61a、61b以及至少一个数字图像声音信号62。

步骤S74：将模拟数字图像声音信号61a、61b编码成对应的数字图像声音信号63a、63b。

步骤S76：分别测量每一个数字图像声音信号62、63a、63b的个别的传输速率。

步骤S78：根据选择的压缩规格30以及每个数字图像声音信号62、63a、63b的传输速率决定出每个数字图像声音信号对应的压缩比例64、65a、65b，并使所有数字图像声音信号速率的总和不大于系统的传输速率。

步骤S80：根据选择的压缩规格30以对应的压缩比例64、65a、65b对每个数字图像声音信号62、63a、63b进行压缩编码。

步骤S82：将经压缩编码处理数字图像声音信号66、67a、67b结合成一数字图像声音信号60。

步骤S84：根据一无线通信协议以该总传输速率将数字图像声音信号60传输至接收端。

步骤S86：结束。

综合以上所述，本发明可以在固定传输比特率的方式下，根据信号来源对于图像品质以及总传输速率的要求下，选择压缩该信号的压缩格式，使得来源信号在不丧失品质的情况下符合固定传输比特率的要求。也由于本发明采用固定的比特传输率，使得信号接收端可以确定接收信号量的大小，如果发生漏失的话，可以即时的进行修复的功能，达到改善现有技术问题的目的。

通过以上优选具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能将各种改变及具类似的安排涵盖于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具类似的安排。

Claims (12)

1.一种图像声音信号传输装置，用以根据至少一组压缩规格处理至少一个输入图像声音信号，并以一总传输速率传输处理后的该至少一个输入图像声音信号，该装置包含：

一接收/转换模块，是用以接收该输入图像声音信号，将该输入图像声音信号转换成相对应的一第一数字图像声音信号，而获得至少一个第一数字图像声音信号，并且输出该第一数字图像声音信号；

一速率测量模块，是用以测量自该接收/转换模块输出的该数字图像声音信号相对应的一第一传输速率，而获得至少一个第一传输速率；

一处理模块，是用以接收该接收/转换模块输出的该第一数字图像声音信号及接收自该速率测量模块输出的相对应该第一传输速率的值，针对该第一数字图像声音信号自该压缩规格中选择一对应压缩规格以及对应该第一传输速率的一压缩比例以进行压缩编码，以使所有经压缩编码的该第一数字图像声音信号的传输速率总和不大于该总传输速率；并且将所有经压缩编码处理的该第一数字图像声音信号结合成一第二数字图像声音信号；以及

一传送模块，是用以根据一无线通信协议以该总传输速率将该处理模块传来的该第二数字图像声音信号传输出去。

2.如权利要求1所述的装置，其中该无线通信协议是选自由IEEE802.11a通信协议、IEEE 802.11b通信协议、IEEE 802.11g通信协议以及HomeRF通信协议所组成的一群组当中的一个通信协议。

3.如权利要求1所述的装置，其中该压缩规格是选自由MP3、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及MPEG-21所组成的一群组当中的压缩规格。

4.如权利要求1所述的装置，其中该输入图像声音信号是包含至少一个模拟图像声音信号。

5.如权利要求1所述的装置，其中该输入图像声音信号是选择性的包含至少一个数字图像声音信号和至少一模拟图像声音信号。

6.如权利要求1所述的装置，进一步包含一红外线传送模块，该红外线传送模块是用以将该第二数字图像声音信号转换成一红外线，并且将该红外线传输出去。

7.一种图像声音信号传输方法，至少一组预定压缩规格及一总传输速率是事先决定，该方法包含下列步骤：

(A)接收至少一个输入图像声音信号；

(B)转换该图像声音信号，得到相对应的至少一个第一数字图像声音信号；

(C)分别测量该第一数字图像声音信号的个别的第一传输速率，得到相对应的至少一个第一数字图像声音信号；

(D)针对该第一数字图像声音信号自至少一组压缩规格中选择一压缩规格以及相对于该第一传输速率的压缩比例以进行压缩编码，以使所有经压缩编码的该第一数字图像声音信号的传输速率总和不大于该总传输速率；

(E)将所有经压缩编码的该第一数字图像声音信号组合为一第二数字图像声音信号；以及

(F)根据一无线通信协议以该总传输速率将该第二数字图像声音信号传输出去。

8.如权利要求7所述的方法，其中该无线通信协议是选自由IEEE802.11a通信协议、IEEE 802.11b通信协议、IEEE 802.11g通信协议以及HomeRF通信协议所组成的一群组当中的一个通信协议。

9.如权利要求7所述的方法，其中该至少一组预定压缩规格是选自由MP3、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及MPEG-21所组成的一群组中的压缩规格。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包含下列步骤：

(G)将该第二数字图像声音信号转换成一红外线，并且将该红外线传输出去。

11.如权利要求7所述的方法，其中该输入图像声音信号是包含至少一模拟图像声音信号。

12.如权利要求7所述的方法，其中该输入图像声音信号是选择性的包含至少一个数字图像声音信号和至少一模拟图像声音信号。

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