JP2005012780A - Method and device for image transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像伝送方法および伝送装置に関し、特に、動画像を圧縮してネットワークに動画像を伝送する動画像伝送方法および伝送装置に関するものである。 The present invention relates to an image transmission method and a transmission apparatus, and more particularly to a moving image transmission method and a transmission apparatus for compressing a moving image and transmitting the moving image to a network.
遠隔画像監視システムあるいは画像配信システムでは、公衆回線やインターネットに代表されるように、IP(Internet Protocol)ネットワークを伝導路とした動画像伝送装置のニーズが急速に拡大している。例えば、従来、MPEG-4(Moving Picture Experts Group Phase 4)における画像のストリームデータ(圧縮データで構成されている。)の配信では、画像伝送部において、送るべき画像データをMPEG-4により、符号化変換を行い、符号化変換された画像データをストリームデータとして画像伝送部の記憶部に一旦格納される。この画像データとしては、静止画、動画、CG( Computer Graphics)、アニメーション等の画像であり、また、音声、オーディオ、合成音楽等も含まれる。これらの画像データは、ネットワークからの要求により、記憶部から配信される。 In remote image monitoring systems or image distribution systems, as represented by public lines and the Internet, needs for moving image transmission apparatuses using an IP (Internet Protocol) network as a conduction path are rapidly expanding. For example, conventionally, in the delivery of image stream data (composed of compressed data) in MPEG-4 (Moving Picture Experts Group Phase 4), the image transmission unit encodes the image data to be sent by MPEG-4. The converted image data is temporarily stored in the storage unit of the image transmission unit as stream data. The image data includes images such as still images, moving images, CG (Computer Graphics), and animation, and also includes voice, audio, synthetic music, and the like. These image data are distributed from the storage unit in response to a request from the network.
このような画像データ、特に、動画像を配信するためには、デジタル化して伝送する必要があるが、デジタル化した場合、その情報量は膨大となるため、その情報の伝送容量を減少させるために動画像の圧縮技術が必要になる。ここで、従来から良く知られている動画像の圧縮方式としてMPEG−2あるいはMPEG−4等の圧縮の世界標準方式が使用される。 In order to distribute such image data, in particular, moving images, it is necessary to digitize and transmit, but when digitized, the amount of information becomes enormous, so that the transmission capacity of the information is reduced. In addition, video compression technology is required. Here, as a well-known moving image compression method, a compression world standard method such as MPEG-2 or MPEG-4 is used.
ここで、MPEG方式の画像圧縮技術について説明する。MPEG−2やMPEG−4の画像圧縮データ、即ち、ストリームデータは、Intra Picture(以下、Iピクチャと称する)、Predictive Picture(以下、Pピクチャと称する)およびBiderectionally Predictive Picture(以下、Bピクチャと称する)の3種類のデータから構成されて、ピクチャ毎に3つの異なる符号化モードで圧縮されている。I ピクチャとは、アナログ映像の1フレーム分全ての画像データをそのフレーム内で符号化変換されたデータである。従って、画像受信部では、この ピクチャを受信した場合、1つの I ピクチャだけで画像を再生することができる。P ピクチャとは、前の画像データ(I ピクチャまたはP ピクチャ)から一方向のフレーム間予測を行い、差分のデータのみ符号化したものである。従って、画像受信部では、受信した P ピクチャだけでは画像を再生することができず、元になる I ピクチャがなければ画像を再生できない。更に、途中の Pピクチャがなければ、誤った画像、例えば、プロック歪等が発生した画像となる。Bピクチャとは、前の画像データと次の画像データの2つの画像データから二方向のフレーム間予測を行い差分データのみ符号化したものである。このBピクチャは、Pピクチャと同様にBピクチャだけでは元の画像を再生できない。PピクチャおよびBピクチャは、前後のピクチャとの時間軸方向の冗長度を削減しているため、圧縮データ量を少なくできるが、それだけでは元の画像を再生できない。なお、一般的なMPEG−2の各ピクチャの組合せの一例を次に示す。(I)(B)(B)(P)(B)(B)(P)(B)(B)(P)(B)(B)(P)(B)(B)(I)(B)(B)(P)・・・・・
このようにIピクチャは、15ピクチャに1回存在し、これが繰り返される構成が一般的である。
Here, an MPEG image compression technique will be described. MPEG-2 and MPEG-4 compressed image data, that is, stream data, includes Intra Picture (hereinafter referred to as I picture), Predictive Picture (hereinafter referred to as P picture), and Biderectionally Predictive Picture (hereinafter referred to as B picture). ), And each picture is compressed in three different encoding modes. An I picture is data obtained by coding and converting all image data of one frame of analog video within the frame. Therefore, when receiving this picture, the image receiving unit can reproduce the image with only one I picture. A P picture is obtained by performing inter-frame prediction in one direction from previous image data (I picture or P picture) and encoding only difference data. Therefore, the image receiving unit cannot reproduce the image only with the received P picture, and cannot reproduce the image without the original I picture. Further, if there is no P picture in the middle, the image becomes an erroneous image, for example, an image in which block distortion or the like has occurred. A B picture is obtained by performing inter-frame prediction in two directions from two image data of the previous image data and the next image data, and encoding only difference data. As with the P picture, the original picture cannot be reproduced with only the B picture. The P picture and the B picture reduce the redundancy in the time axis direction with respect to the preceding and succeeding pictures, so that the amount of compressed data can be reduced, but the original picture cannot be reproduced by itself. An example of a general MPEG-2 picture combination is shown below. (I) (B) (B) (P) (B) (B) (P) (B) (B) (P) (B) (B) (P) (B) (B) (I) (B ) (B) (P) ...
As described above, an I picture exists once in 15 pictures and is generally repeated.
次に、上述したような圧縮動画像をネットワークに配信するシステムについて説明する。図8は、本発明者らが先に提案した画像伝送方法および画像伝送装置(特開2003−309847、出願日:2002年11月27日)で説明されているネットワーク型動画像配信システムがある。図8において、カメラ120で撮影された監視画像は、エンコーダのような画像伝送部111で符号化され、ネットワーク122を介してそれぞれデコーダのような画像受信部112−1、112−2および112−3に配信され、ここで復号され、画像モニタ124−1、124−2および124−3にそれぞれ監視画像として表示される。
Next, a system for distributing the compressed moving image as described above to the network will be described. FIG. 8 shows a network type moving image distribution system described in the image transmission method and the image transmission apparatus (JP 2003-309847, filing date: November 27, 2002) previously proposed by the present inventors. . In FIG. 8, a monitoring image captured by the
動画像を圧縮する画像伝送部111は、画像伝送部内部の圧縮処理部により所定のビットレート(圧縮率)で圧縮され、ここから生成される画像圧縮データ(ストリーム)を画像受信部112−1、112−2および112−3に伝送し、各画像受信部は、上記ストリームを元の画像データに伸張してモニタに出力する。なお、図8においては、画像伝送部111からの出力ストリームが直接ネットワーク122−1、122−2、122−3に伝送されている。このような伝送方式をユニキャスト構成と呼ばれている。
The
このシステムの動作は、例えば、画像受信部112−1からネットワーク122−1を経由し、画像伝送部111にストリームデータを要求する。画像送信部111は、ストリームデータの要求があった画像受信部112−1にストリームデータを配信する。
For example, the operation of this system requests stream data from the
画像受信部112−1は、ストリームデータを受信し、圧縮されているストリームデータを伸張し、モニタ124−1に表示すると共に、必要により記録部(図示せず)に記録される。次に、画像受信部112−1は、続いて、ネットワーク122−1を経由し、画像伝送部111に次のストリームデータを要求する。
The image receiving unit 112-1 receives the stream data, expands the compressed stream data, displays the stream data on the monitor 124-1, and records it in a recording unit (not shown) as necessary. Next, the image reception unit 112-1 requests the next stream data from the
画像伝送部111は、ストリームデータ要求があった画像受信部112−1に次のストリームデータを伝送する。画像受信部112−1は、次のストリームデータを受信し、前述と同様に、圧縮されているストリームデータを伸張し、モニタ124−1に表示すると共に、必要により記録部に記録する。以降も同様であり、また、他の画像受信部112−2および112−3においても連続してストリームデータの送信要求と受信及び伸長を行なう。
The
次に、画像伝送部111について、図9を用いて詳細に説明する。図9において、カメラ120からの映像信号が入力端子130を介して画像伝送部111に映像信号が入力される。画像伝送部111の内部は、符号化処理部131およびプロトコル制御部132からなる。なお、本例では、符号化処理部131は、MPEG−4の符号化処理部で説明するが、これに限られるものではなく、MPEG−2等の他の方式の符号化処理部で構成することも可能である。プロトコル制御部132は、I−VOP(Video Object Plane)周期バッファ133、RTP(real time transport protocol)パケット処理部134−1、134−2、134−3およびTCP(transmission control protocol)_UDP(user datagram protocol)処理部135から構成されている。なお、TCP_UDP処理部135の出力は、出力端子136から各々のネットワーク122に送られる。ここで、RTPパケット処理部が3個示されているが、本例の場合、異なる伝送速度の伝送路122が3種類であるためであり、3個に限定されるものではない。
Next, the
而して、プロトコル制御部132を上記のように構成することにより伝送レート適応型パケット伝送を実現している。以下この構成について、詳細に説明する。なお、I−VOP周期バッファ133は、少なくてもI−VOP(先に説明したIピクチャに相当する。)から次のI−VOPの直前までの符号化データを蓄積可能な容量を有するバッファである。
Thus, the transmission rate adaptive packet transmission is realized by configuring the
RTPパケット処理部134は、MPEG−4符号化データなどをネットワーク上で伝送するのに適したパケットを生成する。即ち、RTPの基本仕様に従い、符号化データを各VOP毎に1〜数パケットに分割したパケットにし、次のTCP_UDP処理部135へ出力する。
The RTP packet processing unit 134 generates a packet suitable for transmitting MPEG-4 encoded data or the like over the network. That is, according to the basic specification of RTP, the encoded data is divided into one to several packets for each VOP and is output to the next
TCP_UDP処理部135では、コネクション型のTCPプロトコルか、コネクションレス型のUDPプロトコルかの何れか一方のプロトコルでRTPパケットをネットワーク122へ伝送する。なお、この選択は、ユーザがパソコン等でリモート設定できるように構成することもできる。
The TCP_UDP
プロトコル制御部132は、主にプロセッサによるソフトウェア処理であり、RTPパケット処理部134は、ユニキャストで同時配信するため伝送路に接続される画像受信部112の3種類の伝送路122の処理を行う。
The
MPEG−4仕様の符号化処理部131は、映像信号を入力してMPEG−4符号化データを出力し、I−VOP周期バッファ133に符号化データを書き込む。RTPパケット処理部134は、TCP_UDP処理部135からの伝送レートに応じたレディー信号(図9では点線で示す信号。)により、I−VOP周期バッファ133から符号化データを読み出す。即ち、各RTPパケット処理部134−1、134−2、134−3は、それぞれの画像受信部112−1、112−2、112−3までの伝送路レート(伝送速度)に従ったデータ量をI−VOP周期バッファ133から読み出すことになる。即ち、高ビットレートの伝送路から低レート伝送路に対して必然的にI−VOP周期バッファ133内で画像データが破棄されることになる。このようにして自動的に伝送路の伝送速度にあわせて画像データが伝送される。
The MPEG-4 specification
なお、TCP_UDP処理部135で伝送レートに応じたレディー信号を生成する方法は、選択されたプロトコルで異なる。TCPプロトコルの場合は、コネクション型であるため符号化処理部131からの伝送パケットに対する応答により、自動的に伝送レートに応じたレディー信号が生成可能である。
Note that the method of generating a ready signal according to the transmission rate in the TCP_UDP
一方、UDPプロトコルの場合は、コネクションレス型のため自動的にレディー信号を生成することはできない。そこで、画像受信部112から、定期的に伝送されるパケット破棄率情報をTCP_UDP処理部135で収集する。この定期的な情報から、パケット破棄率がゼロとなるようにTCP_UDP処理部135がパケットの伝送レートを制御し、それに応じたレディー信号を生成する。これにより、伝送レートに応じたレディー信号の生成が可能となる。
On the other hand, since the UDP protocol is a connectionless type, a ready signal cannot be automatically generated. Therefore, the TCP_UDP
ここで、パケット破棄率は、RTPパケットの予想受信パケット数と実際の受信パケット数から求めることができる。予想受信パケット数とは、送信側から届いたパケットの数であり、遅延パケットや重複パケットも含める。期間は、前回のRTCPパケット受信から今回のRTCPパケット受信までの間である。計算は、受信パケットの最大シーケンス番号と最小シーケンス番号から求める。シーケンス番号とはRTPヘッダーに含まれるパケットの順番を表したものである。なお、詳細は、RFC(Request For Comment)1889に説明されているので、ここでは説明を省略する。
(予想受信パケット数)=(最大シーケンス番号)−(最小シーケンス番号)+1
パケット破棄率は、以下のようにして求める。
(パケット破棄数)=(予想受信パケット数)−(実際の受信パケット数)
(パケット破棄率)=((パケット破棄数)/(予想受信パケット数))×255
また、破棄率送信間隔については、RFC1889、A.7RRCP送信間隔の計算に詳細に述べられているが、破棄率は、RTCPのRRパケットのヘッダーに含まれる情報で、約5秒間隔で送信している。
Here, the packet discard rate can be obtained from the expected number of received RTP packets and the actual number of received packets. The expected number of received packets is the number of packets received from the transmission side, and includes delayed packets and duplicate packets. The period is from the previous RTCP packet reception to the current RTCP packet reception. The calculation is obtained from the maximum sequence number and the minimum sequence number of the received packet. The sequence number represents the order of packets included in the RTP header. Note that details are described in RFC (Request For Comment) 1889, and thus description thereof is omitted here.
(Expected number of received packets) = (maximum sequence number)-(minimum sequence number) + 1
The packet discard rate is obtained as follows.
(Number of discarded packets) = (expected number of received packets)-(actual number of received packets)
(Packet discard rate) = ((Packet discard count) / (Expected received packet count)) × 255
Regarding the discard rate transmission interval, RFC 1889, A.I. As described in detail in the calculation of the 7RRCP transmission interval, the discard rate is information included in the header of the RTCP RR packet, and is transmitted at intervals of about 5 seconds.
上述したように高ビットレート伝送路から低ビットレート伝送路に画像データを伝送する場合の画像データの破棄について更に詳細に説明する。 As described above, discarding of image data when image data is transmitted from a high bit rate transmission line to a low bit rate transmission line will be described in more detail.
まず、画像データの破棄が行われる構成の一例を図3を用いて説明する。図3において、画像伝送部111から画像受信部112へ画像データを伝送する場合について説明する。なお、ここで言う画像データとは、画像符号化データのことである。画像伝送部111から画像受信部112へ画像データを送信する場合、高ビットレート伝送路(ネットワークを含む、以下同じ)125および低ビットレート伝送路126を介して画像データが送られることになる。この際、高ビットレート伝送路125から低ビットレート伝送路126にビットレートが低くなるため、画像データの破棄が発生する。更に、詳細について説明すると、上記の画像データ伝送方法では、画像符号化データは、前述したようにピクチャー単位で管理しているため、図4に示すように高ビットレート伝送路125(例えば、伝送レートは、1Mbpsである。)では、P1、P2で示すバースト的な画像符号化データで伝送される。一方、低ビットレート伝送路126(例えば、伝送レートは、384Kbpsである。)では、低ビットレートの画像符号化データP3として伝送されるため、ここでは画像符号化データの破棄が行なわれる。なお、上記のような高ビットレートの伝送路ではないが、例えば、伝送レートが320Kbpsのネットワークから伝送レートが38.8Kbpsの一般の公衆回線へデータを送るような場合にも起こり得る。
First, an example of a configuration in which image data is discarded will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a case where image data is transmitted from the
而して、TCPプロトコル使用時には再送処理が行われるので、画像符号化データの破棄が行なわれたとしても問題無いが、UDPプロトコル使用時では画像符号化データを相手側へ送る保証が無いため、バースト的なデータに対しては、画像符号化データの破棄が頻繁に発生する。従って、画像符号化データを正しく伝送できないことがある。これを対策するために、ピクチャーデータを要求するレディー信号の生成を制御し、平均的な画像符号化データの送信を行うようにすることが必要である。 Thus, since retransmission processing is performed when using the TCP protocol, there is no problem even if the image encoded data is discarded, but there is no guarantee that the image encoded data is sent to the other party when using the UDP protocol. For bursty data, image coded data is frequently discarded. Therefore, image encoded data may not be transmitted correctly. In order to cope with this, it is necessary to control generation of a ready signal for requesting picture data and to transmit average encoded image data.
また、画像符号化データの破棄を起こさない方法として、画像伝送のためのシステムおよび方法(例えば、特許文献1参照)があるが、これは、パケットデータそれぞれを予め決められた所定時間以上空けるために送信タイミングを遅延する方法が提案されている。 Further, as a method that does not cause the discard of the encoded image data, there is a system and method for image transmission (see, for example, Patent Document 1). This is because each packet data is opened for a predetermined time or more. A method for delaying transmission timing has been proposed.
上述したようにUDPプロトコル使用時には、画像符号化データの破棄が頻繁に発生し、画像符号化データを確実に相手側へ送る保証が無いため、受信側で要求する画像符号化データが入手できないと言う問題が発生する。また、上記特開平2002−77260号公報の技術は、パケットデータのサイズと予め設定されているネットワークの帯域、最低遅延時間とから遅延時間を計算する方法であるため、処理が複雑かつ回路規模も大きくなると言う問題がある。 As described above, when the UDP protocol is used, the image encoded data is frequently discarded, and there is no guarantee that the image encoded data is reliably transmitted to the other side. The problem to say occurs. Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-77260 is a method for calculating a delay time from the size of packet data, a preset network bandwidth, and a minimum delay time. There is a problem of getting bigger.
本発明の目的は、受信側で要求する画像符号化データを正しく伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image transmission method and an image transmission apparatus that enable image encoded data requested on the receiving side to be transmitted correctly.
本発明の他の目的は、バースト的なデータでは無く、時間単位において平均的な画像符号化データを伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image transmission method and an image transmission apparatus that can transmit average image encoded data in time units, not bursty data.
本発明の他の目的は、低ビットレート伝送路でのパケット破棄を低減し、画像符号化データを伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image transmission method and an image transmission apparatus that reduce packet discard in a low bit rate transmission path and enable transmission of image encoded data.
本発明の更に他の目的は、伝送負荷の集中等の一時的な伝送路の障害に対しても画像符号化データを伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide an image transmission method and an image transmission apparatus that enable transmission of image encoded data even against a temporary transmission path failure such as concentration of transmission load.
本発明の画像伝送装置は、画像信号を入力する画像入力手段と、上記画像信号を符号化する符号化処理部と、上記符号化処理部で符号化されたデータをパケット化して送信するプロトコル制御部および上記パケット化されたデータパケットを伝送する伝送手段とを有し、上記プロトコル制御部は、少なくとも1個のタイマー処理部を有し、上記タイマー処理部は、上記伝送路からのパケット破棄率情報に基づいて上記データパケットの送信間隔を制御するように構成される。 The image transmission apparatus according to the present invention includes an image input means for inputting an image signal, an encoding processing unit for encoding the image signal, and protocol control for packetizing and transmitting data encoded by the encoding processing unit. And a transmission means for transmitting the packetized data packet, the protocol control unit has at least one timer processing unit, and the timer processing unit has a packet discard rate from the transmission path. The transmission interval of the data packet is controlled based on the information.
また、本発明の画像伝送装置は、すくなくとも2以上の回線速度の異なる伝送路に用いられる画像伝送装置であって、画像信号を入力する画像入力手段と、上記画像信号を符号化する符号化処理部と、上記符号化処理部で符号化されたデータをパケット化して送信するプロトコル制御部および上記パケット化されたデータパケットを伝送する伝送手段とを有し、上記プロトコル制御部は、少なくとも1個のタイマー処理部を有し、上記タイマー処理部は、上記伝送路からのデータパケットの破棄率情報に基づいて上記データパケットの送信間隔を各々の伝送路の回線速度に個別に対応して制御するように構成される。 The image transmission apparatus of the present invention is an image transmission apparatus used for transmission lines having at least two or more different line speeds, and includes an image input means for inputting an image signal, and an encoding process for encoding the image signal. And a protocol control unit that packetizes and transmits the data encoded by the encoding processing unit and a transmission means that transmits the packetized data packet, and the protocol control unit includes at least one The timer processing unit controls the transmission interval of the data packet individually corresponding to the line speed of each transmission path based on the discard rate information of the data packet from the transmission path. Configured as follows.
また、本発明の画像伝送装置において、上記プロトコル制御部は上記データパケットの破棄率情報の破棄率に対応した遅延時間が設定されたテーブルを有し、前記タイマー処理部は上記伝送路からのデータパケットの破棄率情報に対応する前記テーブルの遅延時間に応じてデータパケットの送出処理を遅延させるように構成される。 In the image transmission apparatus of the present invention, the protocol control unit has a table in which a delay time corresponding to the discard rate of the discard rate information of the data packet is set, and the timer processing unit receives data from the transmission path The data packet transmission processing is delayed according to the delay time of the table corresponding to the packet discard rate information.
また、本発明の画像伝送装置において、上記プロトコル制御部は上記データパケットの破棄率情報の破棄率に対応したデータパケット送出の要求間隔が設定されたテーブルを有し、前記タイマー処理部は上記伝送路からのデータパケットの破棄率情報に対応する前記テーブルの要求間隔に応じて、データパケットの送出処理を制御するように構成される。 In the image transmission apparatus of the present invention, the protocol control unit has a table in which a request interval of data packet transmission corresponding to the discard rate of the discard rate information of the data packet is set, and the timer processing unit transmits the transmission The data packet transmission processing is controlled according to the request interval of the table corresponding to the discard rate information of the data packet from the path.
また、本発明の画像伝送装置において、上記プロトコル制御部は、更に、トリガー発生部を有し、上記トリガー発生部は、所定間隔で上記タイマー処理部を再設定するためのトリガパルスを発生するように構成される。 In the image transmission apparatus of the present invention, the protocol control unit further includes a trigger generation unit, and the trigger generation unit generates a trigger pulse for resetting the timer processing unit at a predetermined interval. Configured.
また、本発明の画像伝送装置において、上記タイマー処理部は上記トリガー発生部からのトリガパルスに基づき、上記テーブルの遅延時間に応じて遅延させたデータパケットの送出処理を元の送信間隔に戻すよう制御するように構成される。 In the image transmission apparatus of the present invention, the timer processing unit returns the data packet transmission processing delayed according to the delay time of the table to the original transmission interval based on the trigger pulse from the trigger generation unit. Configured to control.
また、本発明の画像伝送装置において、上記プロトコル制御部は、更に上記破棄率と遅延時間を設定するテーブルを有し、上記タイマー処理部は、上記テーブルに基づいて遅延時間が設定される。 In the image transmission apparatus of the present invention, the protocol control unit further includes a table for setting the discard rate and the delay time, and the timer processing unit sets a delay time based on the table.
更に、本発明の画像伝送方法は、符号化された画像データをパケット化して伝送路に送信する画像伝送方法であって、画像信号を入力し、上記画像信号を符号化データに変換し、上記符号化データをパケット化してパケットデータを送信する場合に、上記伝送路からの破棄率情報に基づいてタイマ処理部を制御し、上記タイマ処理部で設定された送信間隔で上記パケットデータを送信するように構成される。 Furthermore, an image transmission method of the present invention is an image transmission method for packetizing encoded image data and transmitting the packet to a transmission line, inputting an image signal, converting the image signal into encoded data, When packetizing encoded data and transmitting packet data, the timer processing unit is controlled based on the discard rate information from the transmission path, and the packet data is transmitted at a transmission interval set by the timer processing unit. Configured as follows.
また、本発明の画像伝送方法は、すくなくとも2以上の回線速度の異なる伝送路で、符号化された画像データをパケット化して伝送路に送信する画像伝送方法であって、画像信号を入力し、上記画像信号を符号化データに変換し、上記符号化データをパケット化してパケットデータを送信する場合に、上記伝送路からの破棄率情報に基づいてタイマ処理部を制御し、上記タイマ処理部で設定された送信間隔で、各々の伝送路の回線速度に個別に対応して制御上記パケットデータを送信するように構成される。 The image transmission method of the present invention is an image transmission method in which encoded image data is packetized and transmitted to a transmission path through at least two transmission paths having different line speeds, and an image signal is input, When the image signal is converted into encoded data, the encoded data is packetized and packet data is transmitted, the timer processing unit is controlled based on the discard rate information from the transmission path, and the timer processing unit It is configured to transmit the control packet data individually corresponding to the line speed of each transmission path at a set transmission interval.
また、本発明の画像伝送方法において、前記タイマー処理部は、上記データパケットの破棄率情報の破棄率に対応した遅延時間が設定されたテーブルに基づき、上記伝送路からのデータパケットの破棄率情報に対応する前記テーブルの遅延時間に応じてデータパケットの送出処理を遅延させるように構成される。 Further, in the image transmission method of the present invention, the timer processing unit is configured to use the data packet discard rate information from the transmission path based on a table in which a delay time corresponding to the discard rate of the data packet discard rate information is set. The transmission process of the data packet is delayed according to the delay time of the table corresponding to.
また、本発明の画像伝送方法において、前記タイマー処理部は、上記データパケットの破棄率情報の破棄率に対応したデータパケット送出要求時間が設定されたテーブルに基づき、上記伝送路からのデータパケットの破棄率情報に対応する前記テーブルの要求時間に応じてデータパケットの送出を制御するように構成される。 Further, in the image transmission method of the present invention, the timer processing unit is configured to transmit a data packet from the transmission path based on a table in which a data packet transmission request time corresponding to the discard rate of the data packet discard rate information is set. The transmission of the data packet is controlled according to the request time of the table corresponding to the discard rate information.
また、本発明の画像伝送方法において、更に、所定間隔でトリガーを発生し、当該トリガーにより、所定間隔で上記タイマー処理部での送信間隔設定を再設定するように構成される。 The image transmission method of the present invention is further configured to generate a trigger at a predetermined interval and reset the transmission interval setting in the timer processing unit at the predetermined interval by the trigger.
また、本発明の画像伝送方法において、上記トリガーに基づき、上記テーブルの遅延時間に応じて遅延させたデータパケットの送出処理を元の送信間隔に戻すようように構成される。 In the image transmission method of the present invention, the data packet transmission processing delayed according to the delay time in the table is returned to the original transmission interval based on the trigger.
本発明によれば、受信側で要求する画像符号化データを正しく伝送することができ、また、バースト的なデータでは無く、時間単位において平均的な画像符号化データを伝送可能にすることができる。更に、低ビットレート伝送路でのパケット破棄を低減し、画像符号化データを伝送可能にし、伝送負荷の集中等の一時的な伝送路の障害に対しても画像符号化データを伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to correctly transmit image encoded data requested on the receiving side, and it is possible to transmit average image encoded data in time units, not bursty data. . Furthermore, packet discard on the low bit rate transmission path is reduced, image encoded data can be transmitted, and image encoded data can be transmitted even for temporary transmission path failures such as concentration of transmission load. An image transmission method and an image transmission apparatus can be provided.
本発明の原理を図5により説明する。図5において、高ビットレート伝送路125から低ビットレート伝送路126に画像符号化データを送る場合、高ビットレート伝送路125からの画像符号化データの送信を分散した画像符号化データとして低ビットレート伝送路126に送信するように構成することである。以下、これについて詳細に説明する。
The principle of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, when image encoded data is sent from the high bit
図1は、本発明の一実施例を示すブロック図である。137−1、137−2、137−3は、RTPパケット処理部である。なお、特に、区別する必要がないときは、RTPパケット処理部137と総称する。138は、UDP処理部、139−1、139−2、139−3は、タイマー処理部(総称する場合は、タイマー処理部139とする。)である。なお、図9と同じものには同じ符号が付されている。また、この画像伝送部111は、例えば、図8に示される画像配信システムにも使用されるもので、その詳細については、既に説明したので、ここでは説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Reference numerals 137-1, 137-2, and 137-3 denote RTP packet processing units. In particular, when there is no need to distinguish between them, the RTP packet processing unit 137 is collectively referred to.
図1において、カメラ120からの映像信号が入力端子130を介して画像伝送部111に入力される。画像伝送部111の内部は、符号化処理部131およびプロトコル制御部132からなる。なお、符号化処理部131は、MPEG−4やMPEG−2等の方式の符号化処理部で構成することが可能である。プロトコル制御部132は、I−VOP周期バッファ133、RTPパケット処理部137−1、137−2、137−3およびUDP処理部138から構成されている。UDP処理部138の中にはタイマー処理部139−1、139−2、139−3がある。なお、UDP処理部138の出力は、出力端子136から各々のネットワーク122に送られる。ここで、RTPパケット処理部、タイマー処理部が各々3個示されているが、3個に限定されるものではない。
In FIG. 1, the video signal from the
次に、この動作について図6を用いて説明する。図6は、図1中の構成で例えば、I−VOP周期バッファ133、RTPパケット処理部137−1およびUDP処理部138のタイマー処理部139−1の動作を説明するための図である。なお、入力端子145には、符号化処理部131から符号化された画像符号化データが印加される。また、他のRTPパケット処理部137−2、3およびタイマー処理部139−2、3の動作も同様であるので説明は省略する。
Next, this operation will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the timer processing unit 139-1 of the I-
まず、予めネットワーク122のビットレートがわかっている場合、個々のネットワーク接続時に画像受信部112からネットワーク122のビットレートが端子136を介して画像伝送部111に通知される。画像受信部112のビットレート設定は、PCなどで設定することができる。例えば、画像受信部112−1が画像伝送部111へネットワークで接続されたとすると、ビットレート情報は、UDP処理部138に送られる。UDP処理部138は、タイマー処理部139−1へビットレート情報を送り、タイマー処理部139−1ではビットレート情報に合わせた待ち時間設定、所謂、ビットレート待ち時間を設定する。タイマー処理部139−1では、UDP処理部138からレディー信号が送られてくると、ビットレート待ち時間分だけ処理を休ませてからレディー信号をRTPパケット処理部137−1に送る。例えば、ビットレート待ち時間が10msecと設定された場合、タイマー処理部139−1は、システムの動作時(初期値設定時)は、10msec間隔でパケット(画像符号化データを伝送するためにパケット化したもの)を送るようRTPパケット処理部137−1に要求を出す働きをする。なお、この要求間隔(初期値はビットレート待ち時間)には、伝送路122から送られてくる破棄率情報に基づいて適宜遅延時間が加算される。例えば、表1は、破棄率と遅延時間との関係を示すもので、このようなテーブルがUDP処理部138のメモリ(図示せず)に記憶されている。
First, when the bit rate of the network 122 is known in advance, the bit rate of the network 122 is notified from the
図6において、まず、UDP処理部138からレディー信号R1でパケットDを送る要求をRTPパケット処理部137−1に出す。RTPパケット処理部137−1では、レディー信号R1を受信すると、パケットDを送る動作を開始するが、送るべきパケットが存在しない場合、RTPパケット処理部137−1は、レディー信号R2によりI−VOP周期バッファ133に画像符号化データS1を要求する。画像符号化データS1が送られてくると、RTPパケット処理部137−1は、画像符号化データS1をパケット化し、蓄積すると共に、パケットD1をUDP処理部138に送る。UDP処理部138では、送られてきたパケットD1を出力端子136を介して伝送路122に伝送する。なお、RTPパケット処理部137−1では、画像符号化データS1をD1、D2、D3の3個のパケットにパケット化した場合を示しているが、特に、これに限定されるものではない。これに対して、図5の原理説明図では、画像符号化データとしてP4,P5,P6,P7をそれぞれ4つのパケットにパケット化した場合について例示している。
In FIG. 6, first, the
次に、UDP処理部138でパケットD1を受信すると、UDP処理部138では、次のレディー信号R3により次のパケットD2の送信を要求する。ここで、パケットD2を要求するレディー信号R3を送信するに当たり、タイマー処理部139−1に設定されている要求間隔に従ってレディー信号R3が送信される。例えば、今、タイマー処理部139−1に設定されている要求間隔が10msecであるとすると、パケットD1を受信して、10msec後にレディー信号R3がRTPパケット処理部137−1に送られ、次のパケットD2がUDP処理部138に送られる。同様に、更に、10msec後にレディー信号R4がRTPパケット処理部137−1に送られ、パケットD3がUDP処理部138に送られる。
Next, when the
このようにUDP処理部138は、タイマー処理部139−1に設定されている要求間隔に基づいてパケットDを要求するレディー信号Rの要求タイミングを制御するように構成されている。また、タイマー処理部139−1に設定されている要求間隔は、前述した表1に示される破棄率と遅延時間との関係で適宜増加して行く。なお、図6では、レディー信号R1の要求時にパケットDが存在しない場合について説明したが、パケットDが存在した場合は、レディー信号R1の到来に応じてパケットD1を送信することは言うまでもない。また、上述の説明では、UDP処理部138のタイマー処理部139−1とRTPパケット処理部137−1についての動作を説明したが、他のタイマー処理部139とRTPパケット処理部137についても同様であるので、説明は省略する。このようにすることによって、図5に示すように高ビットレート伝送路125から分散した画像符号化データP4、P5として低ビットレート伝送路126に伝送することができるので、低ビットレート伝送路126でのパケット破棄を低減した画像符号化データP6、P7とすることが可能となる。
As described above, the
以上は、予めネットワーク122のビットレートがわかっている場合について説明したが、ネットワーク122のビットレートが不明な場合、接続時に画像受信部122はビットレートが不明であることを画像伝送部111、具体的には、UDP処理部138に通知する。この場合、タイマ処理部139では、レディー信号Rの要求間隔を予め設定しておいたシステムの最小の待ち時間(初期値)に設定する。例えば、ここでは、10msecとする。これにより画像配信システムは、画像符号化データを最小の間隔で画像伝送部111からネットワーク122へ送信していく。このため、画像符号化データは、バースト的になり、低ビットレート伝送路を通過する際にデータの破棄が起こり、画像受信部112では正しいデータを受信できなくなる。その結果、画像受信部112は、画像伝送部111のUDP処理部138にパケット破棄率情報を送信する。UDP処理部138では、この破棄率情報に基づいて表1に示すテーブルからタイマー処理部139で適切なレディー信号Rの要求間隔を設定する。つまり、破棄率情報に基づいて遅延時間を加算して行き、要求間隔を増加させる。このように構成することにより予めネットワーク122のビットレートがわかっている場合と同様に、低ビットレート伝送路でのパケット破棄を低減した画像符号化データを伝送することが可能となる。
The above is a case where the bit rate of the network 122 is known in advance. However, when the bit rate of the network 122 is unknown, the image receiving unit 122 indicates that the bit rate is unknown at the time of connection. Specifically, it notifies the
而して、図1で説明した実施例の場合、ネットワーク122の通話量の増大、所謂、トラフィックの増加やネットワーク障害などのために一時的なネットワークの制約が発生する。この場合、破棄率が増大し、しばらくの間、ネットワークの伝送するビットレートが下がる。ビットレートが下がると、パケットの破棄が発生し、上述したような実施例の動作が行われ、画像符号化データの配信が低速になる。その結果、一時的にネットワークのビットレートが下がっただけにもかかわらず、UDP処理部138は、ネットワーク122を低ビットレート伝送路であると認識し、タイマー処理部のパケットの要求間隔(待ち時間)を延ばしてしまう。結果として、トラフィックの解消やネットワーク障害が除去され、ネットワークの伝送容量が十分あるにもかかわらず(例えば、パケットの破棄率が0となっていたとしても)、延びたままの要求間隔を用いるため少量の画像符号化データを送信し、回線の使用容量を余らせてしまう結果となる。従って、上記実施例で説明した技術では、トラフィックの増加やネットワーク障害などの一時的な障害には充分でない場合もあった。
Thus, in the case of the embodiment described with reference to FIG. 1, temporary network restrictions occur due to an increase in the amount of calls on the network 122, so-called traffic increase or network failure. In this case, the discard rate increases, and the bit rate transmitted by the network decreases for a while. When the bit rate is lowered, the packet is discarded, and the operation of the embodiment as described above is performed, and the delivery of the encoded image data becomes slow. As a result, the
次に、これを改善するための本発明の他の一実施例を図2を用いて説明する。図2において、140は、UDP処理部で、新たにトリガー発生部141−1、141−2、141−3を設けている。なお、トリガー発生部を総称する場合は、トリガー発生部141と称する。また、図1と同じものには同じ符号が付されている。図2において、カメラ120からの映像信号が入力端子130を介して画像伝送部111に映像信号が入力される。画像伝送部111の内部は、符号化処理部131およびプロトコル制御部132からなる。
Next, another embodiment of the present invention for improving this will be described with reference to FIG. In FIG. 2,
なお、符号化処理部131は、MPEG−4、MPEG−2等の方式の符号化処理部で構成することが可能である。プロトコル制御部132は、I−VOP周期バッファ133、RTPパケット処理部137−1、137−2、137−3およびUDP処理部140から構成されている。UDP処理部140の中には、タイマー処理部139−1、139−2、139−3およびトリガー発生部141−1、141−2、141−3が設けられている。なお、UDP処理部140の出力は、出力端子136から各々のネットワーク122に送られる。ここで、RTPパケット処理部、タイマー処理部、トリガー発生部が各々3個示されているが、3個に限定されるものではない。
Note that the
次に、図2に示す実施例の動作について説明する。この画像伝送部111の基本的な動作は上記実施例と同じであるので、トリガー発生部141による送信待ち時間の制御について説明する。先の実施例で説明したように、例えば、RTPパケット処理部137−1からUDP処理部140に送られてくるパケットの時間間隔は、レディー信号の要求間隔で決まることを説明した。このレディー信号の要求間隔は、タイマ処理部139で設定される間隔、例えば、10msecで決まるが、ネットワークからの破棄率により、このレディー信号のパケットの要求間隔が増大する。トリガー発生部141は、この増大したレディー信号のパケットの要求間隔を定期的に減らし、初期値(上述したビットレート待ち時間又は最少の待ち時間)に戻す働きをする。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be described. Since the basic operation of the
一例を上げると、トリガー発生部141は、例えば、1分、10分、1時間あるいは24時間と言うような間隔で、タイマー処理部139の要求間隔を、例えば、10msecずつ戻す働きをする。例えば、トリガー発生部141−1に1時間毎にタイマー処理部139−1のレディー信号の要求間隔を10msec減らすように設定されていると、最初、タイマー処理部139−1のレディー信号の要求間隔が10msec(初期値)に設定され、1時間後にネットワークからの破棄率によりレディー信号の要求間隔が60msecに増加していたとする。この時、トリガー発生部141−1からのトリガーパルスがタイマー処理部139−1に印加され、これによりタイマー処理部139−1のレディー信号の要求間隔が10msec減らされ、50msecに変更(再設定)される。同様に、更に1時間後には、トリガー発生部141−1からトリガーパルスがタイマー処理部139−1に印加され、タイマー処理部139−1のレディ信号の要求間隔が10msec減らされ、40msecに変更される。このような動作が繰り返されると、更に、3時間後には、タイマー処理部139−1のレディー信号の要求間隔は初期値である10msecにまで戻る。なお、必ずしも初期値にまで戻すとは限らず、伝送路の伝送帯域、使用頻度等の種々の要因で設定値が変更されることはもちろんである。また、実際には、この間においてもネットワークからの破棄率によりレディー信号の要求間隔は、徐々に増加することは勿論である。
For example, the
このようにトリガー発生部141は、タイマー処理部139のレディー信号の要求間隔を短くする働きをする。なお、トリガー発生間隔は、上述したように1分、10分、1時間あるいは24時間と言うように、実際のシステムの状況に応じて種々な値を用いることが可能であり、予めメモリ(図示せず)に登録しておくことができる。また、上記では、タイマー処理部139の要求間隔を10msecにづつ減らすようにしていたが、何msecずつ減らすか、という値についても、実際のシステムの状況に応じて種々な値を用いることが可能であり、予めメモリ(図示せず)に登録しておくことができる。
Thus, the
動作の詳細を図7により説明する。トリガー発生部141では、ステップ151で、前回トリガー発生からの経過時間を測定する。ステップ152では、前回トリガー発生からの経過時間がトリガー発生間隔に達しているかを調べ、トリガー発生間隔に達していた場合は、トリガーをタイマー処理部139に発生させる(ステップ153)。トリガー発生間隔に達していない場合は、時間待ち(ステップ154)を行う。
Details of the operation will be described with reference to FIG. In
トリガーを受信したタイマー処理部139では、ステップ155で画像受信部112からビットレートが通知されているかを検出する。ビットレートが通知されている場合、現在の待ち時間(要求間隔)とビットレート待ち時間を比較(ステップ156)し、現在の待ち時間がビットレート待ち時間より大きい場合、待ち時間を減らす(ステップ157)処理を行なう。逆の場合は、待ち時間を減らす必要はない。また、ビットレートが通知されていない場合、ステップ158に進み、現在の待ち時間が最小の待ち時間、例えば、10msecより大きい場合、待ち時間を減らす(ステップ157)処理を行なう。逆の場合は、待ち時間を減らす必要はない。以上の動作を繰り返すことでタイマー処理部139の待ち時間を元にもどし、(初期値に戻し)伝送路の一時的なビットレートの変化に対応することが可能となる。
In
なお、上述した実施例では、トリガーが発生する度に、タイマー処理部139は、例えば、現在の要求間隔を例えば、10msecずつ減らすようにしていたが、他の例として、トリガーが発生する度にタイマー処理部139は、要求間隔を強制的に初期値(ビットレート待ち時間、或いは、最小の待ち時間)に戻すようにしても良い。また、その際、初期値に戻す前の直前の要求間隔をUDP処理部140のメモリ(図示せず。)に記憶しておき、例えば、要求間隔を初期値に戻した直後の破棄率が所定値以上(例えば、初期値に戻す直前の破棄率以上)であった場合は、要求間隔を上記メモリに記憶しておいた直前の要求間隔に戻すようにしても良い。
In the above-described embodiment, each time a trigger occurs, the
例えば、ネットワーク122のビットレートが不明な場合、タイマー処理部139−1では、UDP処理部138からレディー信号が送られてくると、システムの動作時(初期値設定時)は、正常と見なし、例えば、表2に示されている破棄率0に対応する要求間隔、即ち、10msec間隔でパケットを送るようRTPパケット処理部137−1に要求を出す働きをする。この要求間隔(待ち時間)は、伝送路から送られてくる破棄率情報に基づいて適宜変更される。
For example, when the bit rate of the network 122 is unknown, when the ready signal is sent from the
従って、例えば、ネットワーク122の通話量が増大してパケットの破棄が発生した場合、表2に示したテーブルに従い破棄率に応じた要求間隔が設定される。一方、ネットワーク122の通話量の増大が解消された場合、パケットの破棄は発生しなくなり、例えば、パケットの破棄率が0になると、要求間隔は、表2に示したように、破棄率0に対応した要求間隔、即ち、初期値に戻ることになる。 Therefore, for example, when the amount of calls on the network 122 increases and packet discard occurs, a request interval corresponding to the discard rate is set according to the table shown in Table 2. On the other hand, when the increase in the traffic volume of the network 122 is resolved, the packet discard does not occur. For example, when the packet discard rate becomes 0, the request interval is set to the discard rate 0 as shown in Table 2. The corresponding request interval, that is, the initial value is returned.
なお、ネットワーク122のビットレートがわかっている場合には、ビットレート情報に合わせた待ち時間設定、所謂、ビットレート待ち時間を破棄率が0の場合の初期値の要求間隔として設定すればよい。 When the bit rate of the network 122 is known, the waiting time setting according to the bit rate information, that is, the so-called bit rate waiting time may be set as the initial request interval when the discard rate is 0.
本発明の実施例によれば、各々の伝送路の回線速度を個別に対応して制御し、受信側で要求する画像符号化データを正しく伝送可能にすると共に高ビットレート伝送路から低ビットレート伝送路への符号化データの伝送に対してパケット破棄率を低減し、画像符号化データを伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することができる。また、一時的な伝送路の障害に対しても画像符号化データを最適な状態で伝送可能にする画像伝送方法および画像伝送装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, the line speed of each transmission path is individually controlled to enable the image encoded data requested on the receiving side to be transmitted correctly and from the high bit rate transmission path to the low bit rate. It is possible to provide an image transmission method and an image transmission apparatus capable of reducing the packet discard rate with respect to transmission of encoded data to a transmission path and transmitting image encoded data. In addition, it is possible to provide an image transmission method and an image transmission apparatus that can transmit encoded image data in an optimum state even for a temporary transmission path failure.
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された画像伝送方法および画像伝送装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の画像伝送方法および画像伝送装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。また、これまでの実施例では、処理対象となるデータはMPEG−4、MPEG−2等を例に挙げて説明したが、単なる例示であって処理対象データをMPEGに限定するものでは無い。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the embodiments of the image transmission method and the image transmission apparatus described herein, and other image transmission methods and image transmissions than those described above. Needless to say, it can be widely applied to the apparatus. In the embodiments described so far, the data to be processed has been described by taking MPEG-4, MPEG-2, etc. as examples. However, the data to be processed is merely an example and the data to be processed is not limited to MPEG.
111:画像伝送部、112:画像受信部、120:監視カメラ、122:ネットワーク、124:モニタ、125:高ビットレート伝送路、126:低ビットレート伝送路、130、145:入力端子、131:符号化処理部、132:プロトコル制御部、133:I-VOP周期バッファ、136:入出力端子、137:RTPパケット処理部、138、140:UDP処理部、139:タイマー処理部、141:トリガー発生部、R1、・・・R4:レデイー信号、D1、・・・D3:パケット、S1:画像符号化データ。 111: Image transmission unit, 112: Image reception unit, 120: Monitoring camera, 122: Network, 124: Monitor, 125: High bit rate transmission path, 126: Low bit rate transmission path, 130, 145: Input terminal, 131: Encoding processing unit, 132: Protocol control unit, 133: I-VOP period buffer, 136: Input / output terminal, 137: RTP packet processing unit, 138, 140: UDP processing unit, 139: Timer processing unit, 141: Trigger generation R1,... R4: Ready signal, D1,... D3: Packet, S1: Image encoded data.
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