JP2002516523A - パケットネットワークにおけるav信号の可変ビットレート伝送 - Google Patents
パケットネットワークにおけるav信号の可変ビットレート伝送Info
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Abstract
Description
パケット無線ネットワークにおける可変ビットレート(VBR)でコード化され
た音声、ビデオ情報等の伝送に関する。
る。非同期転送モードATMは、広帯域ISDNネットワークにおいて使用する
ために開発されてきた。ATMデータ転送では、情報は、ATMセルと称される
53バイトの標準の長さを有するパケットで伝送される。各セルでは、5バイト
はセルのヘッダーを構成し、残りの48バイトはペイロード、すなわち実データ
である。ATMセルは、ITU−T勧告1.361および1.150において明
記されてきた。それを簡便にするために、伝送されるべきユーザー情報は固定長
のビットストリングに分割され、各ビットストリングはATMセルの情報フィー
ルドに挿入される。時間単位(time unit)当たりのビットストリング数は、ユ
ーザーによって要求される伝送容量を意味する。また、以下により詳細に説明す
るヘッダーが情報フィールドに付加され、結果として53バイトの標準の長さを
有するATMセルが生じる。セルは独立のデータ伝送単位である。何故ならば、
それは、ネットワークにおいて受信器を見つけるための基礎となる受信器のアド
レスに関する情報を間接的に含むからである。ATMネットワークは様々な事前
に規定されたサービス基準を有し、それらのサービス基準に対して、多数の異な
るパラメータがセットされ得る。これらの基準には応答時間、ビットエラー率、
パケット損失の確率が含まれる。
方法に従って確立されて終了されることを意味する。ATMネットワークを介し
た2つの当事者間の接続は、ATM仮想チャネルと称される。接続ATMの利点
には、異なるサービスを柔軟に提供することができるという事実がある。例えば
、全ての帯域幅がATMネットワークの物理層の容量範囲内(既存の技術に関し
ては1.5から622Mbps)で等しく可能である。
るために使用され得る。必要ならば、以下では、このような音声および/または
ビデオ信号はAV信号と称されるが、ATMネットワークにおける音声信号の伝
送が実施例として使用される。この場合に関する一般的な問題は、音声の効率的
なコード化(帯域幅に関して)が可変ビットレート(VBR)を有する信号を生
成することである。
るならば、時間単位当たりの生じるデジタル信号の情報量は一定である。しかし
ながら、伝送の前に音声のような信号をパック、すなわち圧縮するのが常に実際
的であるので、圧縮された信号は可変ビットレートを有する。
ケットS(例えば音声フレーム)が、入力信号をA/D変換および圧縮すること
によってコーダ2において入力信号1から形成される。一定の長さであるサンプ
ル期間Pが、各々のサンプルパケットに関連する。ATMアダプター3は、サン
プルパケットSをATMセル4のペイロード部PLに挿入する。受信側の識別子
はATMセルのヘッダーHに挿入される。ATMセルはATMネットワーク5を
介して受信器に伝送され、受信器のATMアダプター6はパケット4のペイロー
ド部からサンプルパケットを分離して、それらを、出力信号8を生成するために
デコーダー7に供給する。
送するための従来の技術を例示する。曲線BR(ビットレート(Bit Rate))は
、時間単位当たりの音声情報量(例えばkビット/s)を示す。サンプルは入力
信号1から取得され、音声またはサンプルパケットS1、S2等にコード化される
。各サンプル期間はP0、P1等である。当然、各サンプルパケットSiは、その
サンプル期間Piが終了した後にのみ、Ti+1で伝送され得る。図2では、各サン
プルパケットSiの幅が、その情報量を図示する。ブロック2および7における
A/DおよびD/A変換は常に必要ではない。何故ならば、2つの異なるコーデ
ィング方法の間でのトランスコーディング、すなわち変換も可能であるからであ
る。曲線BRは本発明の理解を容易にするために使用されるのみであることもま
た留意されるべきである。コーダーは少なくとも事前には使用可能なこのような
情報を有していないが、それは、入力信号をコード化する際に、相当する情報を
生成する。
これはサンプル期間P3からP5において特に見受けられ、これらの期間には、音
声に休止があり、受信器が快適ノイズに置き換えるサイレンスディスクリプタS
IDが一般的に移動通信システムにおいて伝送される。この問題に対する解法は
一般に公開され譲渡されたPCT出願WO97/48211に開示されている。
そこに開示されている技術によると、ATMセルが実質的に一杯になるまで、A
TMセルは音声フレームで充填される。しかしながら、ATMセルと音声フレー
ムとの間の対応は失われる。何故ならば、一般的にATMセルの中央に全音声フ
レームがあるのに対して、その最初と最後に、音声フレームの一部があるからで
ある。これは、例えばハンドオーバー中に問題を生じる。何故ならば、ダウンリ
ンクトラフィックにおいて、ATMセルの最初の部分および最後の部分は異なる
基地局を介して伝送されなければならないからである。
する装置を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に開示されている
事項によって特徴づけられる方法およびシステムにより達成される。本発明の好
ましい実施例は従属請求項に開示されている。
ければならないという思想に基づいている。これは、サンプル期間Pの長さ、ま
たは、使用されるコーディング方法といったようなコーディングパラメータを変
更することにより達成される。コーディング方法は、コーダー2を同一のサンプ
ル期間から異なるサンプルパケットS、S'、S''を形成するようにし、そして
、ペイロード部PLに収まる最大のサンプルパケットを選定することによって簡
単に変更され得る。時間単位当たりの情報量BRが少ない場合、より長いサンプ
ル期間が使用され、および/または、より良いコード化が成され、また、逆も同
様である。しかしながら、この表面的には簡単そうな方法はいくつかの新しい課
題を引き起こし、それらの課題に対する解法は、本発明の好ましい実施例に関し
て開示される。
Mセルとの間で維持されながら、帯域幅が最適に使用されるということである。
1つのサンプルパケットが1つのATMセルに対応する場合、セル損失によるエ
ラー訂正は比較的明瞭なプロシジャーとなる。何故ならば、1つのサンプルパケ
ットのみが失われるからである。
。
−Pnの長さを変更することによってサンプルパケットS0−Snのサイズ(情報
量)が実質的に一定に維持され得る。音声またはビデオコーデックは、リアルタ
イムで音声の情報量を分析しなければならない。この分析に基づいて、コーデッ
クは、それが、いつサンプルパケットをコード化するための十分な情報量を有す
るかを決定しなければならない。
、すなわちどの時点で、コーデックが最適な量の使用可能なオーディオ/ビデオ
信号を有するかを決定することは容易でないという事実から、問題が生じる。も
し、コード化されるべき情報量が少なすぎるならば、サンプルパケットはATM
セルのペイロード部よりも小さく、従って帯域幅の利用は不十分となる。もし、
コード化されるべき情報量が大きすぎるならば、サンプルパケットは1つのAT
Mセルのペイロード部に収まらず、従って、それが再コード化されるか、そのサ
イズが減少される必要がある。
パートグループ(Motion Picture Expert Group)によって規定され、また、I
SO/IEC勧告CD0.1 14496−3、サブパート3に記載されたMP
EG−4広帯域コーデックである。このコーディング技術では、パラメータLP
C(線形予測コーディング(Liner Predictive Coding))の次数を減少するこ
とによって、デコーダーの複雑さをある程度まで減少することができる。通常、
この次数は20であるが、単に最後の3または6つのパラメータを削除すること
によって17または14まで下げることができる。
−、3−および2−ビットサンプル埋め込み適応差分パルスコード変調(adp
cm)(5-, 4-, 3- and 2-bits sample embedded adaptive differential puls
e code modulation (adpcm))」に記載されている。全体のコード化を混乱させ
ることなく、いくつかのビットが、このコーデックによって生成されるビットフ
ローから除去され得る。
を認めないならば、事前にいくつか(例えば2から5)の異なるパケットをコー
ド化して、コード化の後に、これらから最適なもの(すなわち、送られるべきパ
ケットに収まる最大のもの)を選択することができる。これは、サンプル期間の
長さ、および/もしくは、使用されるコーディング方法を変更することによって
実施することができる。サンプル期間の長さを変更する例は、図3においてサン
プル期間P5で確認される。期間P4の後、コーダーは2つのサンプル期間P5お
よびP5'をアクティブにする。期間P5およびP5'は異なる長さであり、それら
の各々からサンプルパケットS5およびS5'が形成される。コーダーは、それが
形成した、パケットネットワークのパケットに収まる最大のサンプルパケットを
使用する。
ある場合には、別の問題が生じる。もし、コーダーが充填するべきサンプルパケ
ットに相当する情報量を待つならば、サンプルパケットの期間が増大し過ぎてし
まう。このような状況は、図3においてサンプル期間P2およびP3で見られる。
サンプルパケットS1は時間T2で伝送されている。このすぐ後に、音声に長い
休止があり、標準の長さを有するサンプルパケットの情報量は時間T4まで満た
されない。サンプル期間の長さに関して、上限Pmaxをセットするのが好ましい
。従って、コーダーとデコーダーとの間で不当に長い最大遅延を用意する必要は
ない。上限の適切な値は約40msである。この上限の効果は、サンプルパケッ
トS2が時間T3=T2+Pmaxで伝送される点において確認される。
の長さがどれだけであるかを知らなければならないという事実により引き起こさ
れる。この問題は、サンプル期間の長さ、すなわちデコーダーによって復元され
る信号プレイイング時間(the signal playing time)を示すためにサンプルパ
ケット中のいくつかのビットを確保することによって最適に解決される。例えば
6ビットをこの目的のために確保することが考えられ、1ビットは1msのプレ
イイング時間に相当すると考えることができる。従って、プレイイング時間は、
1ビット間隔で0から63msの範囲で表され得る。代わりに、プレイイング時
間が増大するにつれて、1ビットの変化によるプレイイング時間の変化が大きく
なるようにしても良い。その場合には、コーダーおよびデコーダーは、ビットと
プレイイング時間との間の対応を示す共通テーブルまたはアルゴリズムを有する
のが良い。
を使用して表され、ハフマン−タイプコードでは、ショートコードは最も共通の
数に相当し、逆もまた同様である。この技術を使用すると、単位時間当たりの入
力信号の情報量が最大である場合、サンプル期間Piの長さを示すために2ビッ
トのみが必要とされる。すなわち、サンプル期間は可能な限り短い。
、たとえ最初のサンプルパケットの長さが最大遅延よりも短くても、最初のサン
プルパケットをプレイする前に既に前記最大遅延Pmaxを待つ。図4の時間は図
3のものと同一であるが、図4はデコーダー側で生じるところのものを図示する
。この実施例の利点は、コーダーとデコーダーとの間の遅延が接続中に決して増
大し得ないことである。何故ならば、それは接続の開始時点で既に最大値になっ
ているからである。当然、デコーダーは、コーダーがサンプルパケットをいつコ
ード化したか正確には分からないが、それは最初のサンプルパケットの長さP1
を最大遅延Pmaxから減算して、その差異に相当する期間を待つことができる。
の品質は接続の開始時点においては可能な限り良好でなければならないが、耳が
話者の声に適応して、脳が文脈が何であるかを理解した後は、音声品質を妥当に
弱めることがより一層許容され得る。これは、例えば、音声接続の開始時点では
サンプル期間の長さに対する上限Pmaxは非常に小さく約40msであるが、数
秒後に例えば60または80msまで増大され得るといったように実施され得る
。これらの具体例としての値に関して、本発明の技術による帯域幅利用の改善は
、音声接続の開始時点で、図1の従来技術と比較して100%になるが、数秒後
には、200または300%になる。
ことは、当業者にとって明白である。本発明およびその実施例は上述の例に限定
されず、請求の範囲内で様々に変更し得る。
ットとして、サンプルパケットを伝送するための装置を図示する。
にセットされる好ましい一実施例を図示する。
Claims (10)
- 【請求項1】 パケットネットワークにおいて、オーディオおよび/または
映像情報に相当する入力信号、すなわちAV入力信号(1)を伝送する方法であ
って、 少なくとも1つのコーディング方法を使用してAV入力信号からサンプルパケ
ット(S1−S4)を形成し、各サンプルパケットに関連するある長さのサンプル
期間(P1−Pn)が存在し、 各サンプルパケットをパケットネットワークのパケット(4)のペイロード部
に挿入して、それを受信側に伝送する方法において、 時間単位当たりのAV入力信号の情報量(BR)を監視し、この情報に基づい
て、サンプルパケットのサンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用
されるコーディング方法(S、S'、S'')を制御することによって、各サンプ
ルパケット(S1−Sn)の情報量を実質的に一定に維持するように試み、 各サンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用されるコーディング
方法に関する情報をパケットネットワークのパケットで受信器に伝送することを
特徴とする方法。 - 【請求項2】 パケットネットワークのパケット(4)に含まれる情報から
オーディオおよび/もしくは映像情報に相当する出力信号、すなわちAV出力信
号(8)を復元する方法であって、 パケットネットワークのパケット(4)を受信し、 各々のパケットネットワークのパケット(4)からサンプルパケット(S1−
Sn)を分離して、サンプルパケットをデコーダー(7)に供給することを含む
方法において、 各パケットネットワークのパケット(4)から、各サンプルパケット(S1−
Sn)に関連する各サンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用され
るコーディング方法に関する情報を分離して、この情報をデコーダー(7)に供
給し、デコーダー(7)は、この情報を、復元されるAV出力信号のサンプルパ
ケットをプレイするために使用することを特徴とする方法。 - 【請求項3】 サンプルパケットのサンプル期間(P1−Pn)の長さを制御
することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 サンプル期間(P1−Pn)の長さは第1の事前に決められた
上限Pmaxを有し、該上限は、第1のサンプルパケット(S1)の伝送から数秒後
であるのが好ましい事前に決められた時間の後に増大されることを特徴とする請
求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 サンプルパケットが依然として解釈可能なものとなるように
形成されたサンプルパケットからの最下位ビットの除去を可能にするような既知
の方法でサンプルパケット(S1−Sn)を形成し、 もしサンプルパケットの情報量がパケットネットワークのパケット(4)のペ
イロード部よりも大きいならば、サンプルパケットから最下位ビットを除去する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 サンプルパケット(S1−Sn)が形成されているときに、少
なくともいくつかのサンプルパケットにおいて、異なる期間(P5,P5’)のサ
ンプル期間を有する少なくとも2つの異なるサンプルパケット(S5,S5’)を
形成し、 パケット(4)のペイロード部に、該ペイロード部に収まる最大のサンプルパ
ケットを挿入することを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項7】 最初のサンプル(S1)であるのが好ましいサンプルを復元
する前に、デコーダー(7)は、前記上限(Pmax)と前記サンプル期間の長さ
(P1)との間の差異に実質的に相当する期間を待つことを特徴とする請求項2
に記載の方法。 - 【請求項8】 サンプル期間の長さはハフマン−タイプコーディングを使用
して示されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項9】 パケットネットワークにおいて、オーディオおよび/または
映像情報に相当する入力信号、すなわちAV入力信号(1)を伝送するための装
置であって、 AV入力信号(1)からサンプルパケット(S1−S4)を形成し、各サンプル
パケットに関連するある長さのサンプル期間(P1−Pn)が存在するような手段
と、 各サンプルパケットをパケットネットワークのパケット(4)のペイロード部
に挿入して、前記パケットネットワークのパケットを受信側に伝送するための手
段(3)と、を備える装置において、 時間単位当たりのAV入力信号の情報量(BR)を監視し、この情報に基づい
て、サンプルパケットのサンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用
されるコーディング方法(S、S'、S'')を制御することによって、各サンプ
ルパケット(S1−Sn)の情報量を実質的に一定に維持し、 各サンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用されるコーディング
方法に関する情報をパケットネットワークのパケットで受信側に伝送するように
されたことを特徴とする装置。 - 【請求項10】 パケットネットワークのパケット(4)に含まれる情報か
らオーディオおよび/もしくは映像情報に相当する出力信号、すなわちAV出力
信号(8)を復元するための装置であって、 パケットネットワークのパケット(4)を受信して、各パケットネットワーク
のパケット(4)からサンプルパケット(S1−Sn)を分離するための手段(6
)と、 サンプルパケットから出力信号を生成するためのデコーダー(7)と、を備え
る装置において、 各パケットネットワークのパケット(4)から、各サンプルパケット(S1−
Sn)に関連する各サンプル期間(P1−Pn)の長さおよび/もしくは使用され
るコーディング方法に関する情報を分離して、この情報をデコーダー(7)に供
給し、デコーダー(7)は、この情報を、復元されるAV出力信号のサンプルパ
ケットをプレイするために使用するようにされたことを特徴とする装置。
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