JP2006191225A - 画像送信装置,画像受信装置,画像送受信システム,画像送信方法,画像受信方法及び画像送受信方法 - Google Patents

画像送信装置,画像受信装置,画像送受信システム,画像送信方法,画像受信方法及び画像送受信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 長距離伝送時においてもパケット落ちのないデータ伝送が可能な画像送信装置,画像受信装置,画像送受信システム,画像送信方法,画像受信方法及び画像送受信方法を提供する。
【解決手段】 通常の伝送モードの場合には、画像送信装置1の内部CPU33が圧縮/符号化部32を制御して、信号V,Aを第1のデータレートDR1で圧縮符号化させる。そして、パケット重複部4が、圧縮符号化データD1の各パケットを重複させずに出力する。長距離伝送モードの場合には、内部CPU33が圧縮/符号化部32を制御して、信号V,Aを第2のデータレートDR2で圧縮符号化させる。そして、パケット重複部4が、圧縮符号化データD1の各パットをn回ずつ重複させて出力する。画像受信装置2のパケット除去部8では、入力したデータにおいて同一のパケットが連続した場合に、後入力のパケットを除去する。
【選択図】図2

Description

この発明は、画像信号や音声信号を圧縮して無線送信することができる画像送信装置,画像受信装置,画像送受信システム,画像送信方法,画像受信方法及び画像送受信方法に関するものである。
一般に画像送受信システムは、ケーブルから受信した画像信号や音声信号を圧縮してディスプレイの画像受信装置に無線伝送する技術である。ところで、このようなシステムにおいては、スループットが伝搬路の影響により変動する。したがって、かかるシステムでは、画像送信装置側において、MPEG(Moving Picture Coding Expert Group)規格のGOP構造,量子化パラメータやフレームレートを伝搬路の帯域幅に適応させて変化させて、画像信号や音声信号を伝送することにより、効果的な伝送を実現するようにしている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−064300号公報
しかしながら、上記従来のシステムでは、伝搬路の距離を考慮した工夫がされていない。したがって、画像送信装置が家屋の一階に配され、画像受信装置が二階に配されているような長距離伝搬路間の送信では、画像送信装置から画像受信装置へ伝送される伝送データ1ビット当たりの電力が不足してしまう。このため、画像受信装置においてパケット落ちが生じ、ディスプレイの画像がフリーズして、ユーザに不快感を与えるおそれがあった。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、伝送データ1ビット当たりの電力を高めることができる構造にして、長距離伝送時においてもパケット落ちのないデータ伝送が可能な画像送信装置,画像受信装置,画像送受信システム,画像送信方法,画像受信方法及び画像送受信方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係る画像送信装置は、画像を第1のデータレート又は第1のデータレートの1/n(nは2以上の整数)倍である第2のデータレートのいずれかで圧縮符号化し、圧縮符号化データをパケットで出力するMPEGエンコーダ部と、MPEGエンコーダ部から入力した各パケットを重複させずに出力させ又はn回ずつ重複させて出力することが可能なパケット重複部と、画像を第1のデータレートで圧縮符号化するようにMPEGエンコーダ部を制御すると共にMPEGエンコーダ部から入力した各パケットを重複させずに出力するようにパケット重複部を制御可能であり、且つ、画像を第2のデータレートで圧縮符号化するようにMPEGエンコーダ部を制御すると共にMPEGエンコーダ部から入力した各パケットをn回ずつ重複させて出力するようにパケット重複部を制御可能な制御部と、パケット重複部からのパケットを変調して無線送信可能な無線通信部とを具備する構成とした。
かかる構成により、MPEGエンコーダ部に対する制御部の制御によって、画像が第1のデータレートで圧縮符号化され、その圧縮符号化データがパケットでMPEGエンコーダ部から出力される。そして、パケット重複部に対する制御部の制御によって、MPEGエンコーダ部からの各パケットが重複されずにパケット重複部から出力される。また、MPEGエンコーダ部に対する制御部の制御によって、画像が第1のデータレートの1/n倍である第2のデータレートで圧縮符号化され、その圧縮符号化データがパケットでMPEGエンコーダ部から出力される。そして、パケット重複部に対する制御部の制御によって、MPEGエンコーダ部からの各パケットがn回ずつ重複されてパケット重複部から出力される。そして、パケット重複部からのパケットが無線通信部で変調されて無線送信される。
請求項2の発明に係る画像受信装置は、無線送信されてきたパケットを受信して復調可能な無線通信部と、無線通信部で復調されたパケットを入力し、同一のパケットが連続した場合に後入力のパケットを除去するパケット除去部と、パケット除去部から出力されたパケットを復号化するMPEGデコーダ部とを具備する構成とした。
かかる構成により、無線送信されてきたパケットが無線通信部によって受信,復調され、復調されたパケットがパケット除去部に入力される。このとき、同一のパケットが連続した場合には、後入力のパケットがパケット除去部によって除去される。そして、パケット除去部から出力されたパケットがMPEGデコーダ部で復号化される。
請求項3の発明に係る画像送受信システムは、請求項1に記載の画像送信装置と請求項2に記載の画像受信装置とを備える構成とした。
請求項4の発明に係る画像送信方法は、通常の伝送モードでは、画像を第1のデータレートで圧縮符号化して、圧縮符号化データをパケットで出力し、パケットを変調して無線送信する過程を実行し、長距離伝送モードでは、画像を第1のデータレートの1/n(nは2以上の整数)倍である第2のデータレートで圧縮符号化して、圧縮符号化データをパケットで出力し、各パケットをn回ずつ重複させた後、変調して無線送信する過程を実行する構成とした。
請求項5の発明に係る画像受信方法は、無線送信されてきたパケットを受信して復調し、復調したパケットにおいて同一パケットが連続した場合には後受信のパケットを除去した後、パケットを復号化する構成とした。
請求項6の発明に係る画像送受信方法は、請求項4に記載の画像送信方法と請求項5に記載の画像受信方法とを実行することで、圧縮符号化データの送受信を行う構成とした。
以上詳しく説明したように、この発明によれば、画像送信装置において、画像を第1のデータレートの1/n倍である第2のデータレートで出力させると共に各パケットをn回ずつ重複させて出力することができるので、1ビット当たりの電力を実質的にn倍に高めることができる。この結果、長距離伝送時においてもパケット落ちのないデータ伝送を実現することができるという優れた効果がある。
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施例に係る画像送受信システムの概略図であり、図2は、図1の画像送受信システムに適用される画像送信装置のブロック図であり、図3は、図1の画像送受信システムに適用される画像受信装置のブロック図である。
図1に示すように、画像送受信システムは、画像送信装置1とディスプレイ20に内蔵された画像受信装置2とを備えてなる。
画像送信装置1は、図2に示すように、MPEGエンコーダ部3とパケット重複部4と制御部5と無線通信部6とを備えている。
MPEGエンコーダ部3は、MPEG規格の画像圧縮装置であり、画像信号Vと音声信号Aとを圧縮及び符号化する機能を有する。
すなわち、MPEGエンコーダ部3は、画像信号V及び音声信号Aを入力するための画像入力部30及び音声入力部31と、入力した画像信号V及び音声信号Aを圧縮及び符号化する圧縮/符号化部32とを有している。そして、内部CPU33とレジスタ34を有し、内部CPU33がレジスタ34内の圧縮変数に基づいて圧縮/符号化部32を制御することで、画像信号V及び音声信号Aを圧縮符号化する。
具体的には、内部CPU33が、レジスタ34内の圧縮変数に基づいて、圧縮/符号化部32を制御し、画像信号V及び音声信号Aを第1のデータレートDR1又は第1のデータレートDR1の1/n倍(nは2以上の整数)である第2のデータレートDR2のいずれかに圧縮符号化する。そして、圧縮符号化データD1をパケットでストリームインタフェース35からパケット重複部4に出力する。
なお、内部CPU33の圧縮/符号化部32に対する制御は、レジスタ34内に登録されている圧縮変数に基づいて行われるが、この圧縮変数としては画像用の変数と音声用の変数がある。この実施例では、画像用の圧縮変数として、量子化スケールQSとGOP配列Lとをレジスタ34内に登録し、音声用の圧縮変数として、信号対マスク比SMRをレジスタ34内に登録している。
パケット重複部4は、MPEGエンコーダ部3から入力した圧縮符号化データD1の各パケットを重複させずに又はn回ずつ重複させて、そのデータD2を無線通信部6に出力することができる部分である。
制御部5は、ホストCPUであり、上記のMPEGエンコーダ部3のレジスタ34内の圧縮変数を変更すると共にパケット重複部4を制御する機能を有している。
図4は、制御部5の機能を示すフローチャート図である。
制御部5は、ユーザが図2に示すユーザインタフェース50を通じて、長距離伝送モードにするか否かの指令Cを制御部5に入力すると、レジスタ34内の圧縮変数を変更する。
具体的には、指令Cが長距離伝送モード指令でない場合即ち通常の伝送モードである場合には、制御部5は、レジスタ34内の圧縮変数をディフォルトにする(図4のステップS1のNO)。この場合には、内部CPU33は、画像信号V及び音声信号Aを第1のデータレートDR1で圧縮符号化するように、圧縮/符号化部32を制御する。また、制御部5は、パケット重複部4のパケット重複度を設定しない。つまり、パケット重複部4が、圧縮符号化データD1の各パケットを重複させず、圧縮符号化データD1をそのままデータD2として出力するように、パケット重複部4を制御する。
逆に、指令Cが長距離伝送モード指令の場合には、制御部5は、画像受信装置2から返されたスループットTPに基づいて、伝送帯域幅を判定した後、レジスタ34内の圧縮変数を変更する(図4のステップS1のYES,ステップS2及びS3)。この場合は、内部CPU33は、圧縮/符号化部32が画像信号V及び音声信号Aを第2のデータレートDR2で圧縮符号化するように、圧縮/符号化部32を制御する。また、制御部5は、パケット重複部4のパケット重複度をnに設定する(図4のステップS4)。つまり、パケット重複部4が、MPEGエンコーダ部3からの圧縮符号化データD1の各パケットをn回ずつ重複させて生成したデータD2を出力するように、パケット重複部4を制御する。
無線通信部6は、パケット重複部4から出力されたデータD2を変調して画像受信装置2に無線送信することができる部分である。
具体的には、無線通信部6は、インタフェースコントローラ60と変調部61と送信部62と送信アンテナ63とを有している。これにより、パケット重複部4からインタフェースコントローラ60を通じて入力したデータD2を変調部61で変調することができる。そして、送信部62及び送信アンテナ63により、この変調データが高周波の無線データD3として送信されるようになっている。また、無線通信部6は、受信アンテナ64と受信部65と復調部66とを有している。これにより、画像受信装置2からのスループットTPを受信アンテナ64及び受信部65で受信した後、復調部66で復調し、制御部5に送るようになっている。
一方、画像受信装置2は、図3に示すように、無線通信部7とパケット除去部8とMPEGデコーダ部9とを備えている。
無線通信部7は、画像送信装置1から無線送信されてきた無線データD3を受信して復調することができる部分であり、受信アンテナ70と受信部71と復調部72と中間周波変換部73とを有している。これにより、無線データD3を受信アンテナ70及び受信部71によって受信し、復調部72で復調した後、高周波の復調データD3を中間周波変換部73によって中間周波数のデータD4に変換する。また、無線通信部7は、スループット算出部74と変調部75と送信部76と送信アンテナ77とを有している。これにより、スループット算出部74が、復調データD3に基づいて、当該伝送路におけるスループットを算出し、そのスループットTPを、変調部75と送信部76と送信アンテナ77とを用いて、画像送信装置1に返信する。
パケット除去部8は、無線通信部7からのデータD4を入力し、入力したデータD4において同一のパケットが連続した場合に、後入力のパケットを除去し、同一パケットを除去して得たデータD5をMPEGデコーダ部9に出力する部分である。
MPEGデコーダ部9は、パケット除去部8からのデータD5を復号化して、その復号化データD6をディスプレイ20に出力することにより、復号化データD6が示す画像をディスプレイ20上に表示させる部分である。
次に、この実施例の画像送受信システムが示す作用及び効果について説明する。
なお、この実施例の画像送受信システムが示す作用は、画像送受信方法に係る発明を具体的に実行するものでもある。また、理解を容易にするため、画像送信装置1と画像受信装置2との伝送帯域幅を「10Mbps」とし、第1のデータレートDR1,第2のデータレートDR2をそれぞれ「6Mbps」,「2Mbps」として説明する。
図5は、画像送信装置1と画像受信装置2の配置状態を示す概略図である。
まず、図5の実線で示すように、画像送信装置1と画像受信装置2を家屋100の1階部屋101にセットした状態で、ユーザ110がディスプレイ20に表示される画像を鑑賞する場合には、画像送信装置1から画像受信装置2への伝送は通常の伝送モード即ち短距離伝送である。かかる場合には、図2に示すように、レジスタ34内の圧縮変数をディフォルトのままにしておくことで、画像信号V及び音声信号Aが、内部CPU33によって第1のデータレートDR1である「6Mbps」で圧縮符号化され、この圧縮符号化データD1がパケット重複部4からそのままデータD2として出力される。そして、データD2が無線通信部6で変調され、無線データD3として送信アンテナ63から画像受信装置2に送信される。
そして、無線データD3が、図3に示す画像受信装置2の受信アンテナ70及び受信部71によって受信され、復調部72で復調された後、中間周波数のデータD4として中間周波変換部73からパケット除去部8に出力される。ところで、図5の実線でに示したように、画像送信装置1と画像受信装置2との距離は短い。このため、無線データD3が画像送信装置1から画像受信装置2に送信される際に、無線データD3のパケット落ちが生じることはない。したがって、無線通信部7から出力されるデータD4もパケット落ちのない正常なデータであり、このデータD4がパケット除去部8からデータD5としてMPEGデコーダ部9に出力される。これにより、パケット落ちのない正常なデータD5がMPEGデコーダ部9で復号化されて、その復号化データD6が示す正常な画像がディスプレイ20上に表示されることとなる。
上記の如く、画像送信装置1と画像受信装置2との間で短距離伝送を行う場合には、無線データD3のパケット落ちはほとんど生じない。しかし、図5の破線で示すように、画像受信装置2を内蔵したディスプレイ20を二階部屋102に移して鑑賞する場合には、無線データD3が画像送信装置1から画像受信装置2に反射や干渉を起こしながら長距離伝送することとなり、画像送信装置1がディフォルトのままであると無線データD3にパケット落ちが生じる。
図6は、長距離伝送時におけるデータのパケット落ちを示すデータ概略図である。
ディフォルトでは、圧縮符号化データD1の第1のデータレートDR1が「6Mbps」であるので、図6の(a)に示すように、圧縮符号化データD1が異なる6つのパケットp1〜p6で構成され、t秒間にこれら6つのパケットp1〜p6が順次送られるものとして説明する。したがって、6つの異なるパケットp1〜p6で圧縮符号化データD1が構成されるため、圧縮符号化データD1が示す画像は高密度で高品質な画像である。
かかる状態では、画像送信装置1のレジスタ34内の圧縮変数はディフォルトのままであるので、図6の(a)に示すように、「6Mbps」の第1のデータレートDR1で圧縮符号化された圧縮符号化データD1がパケット重複部4に入力され、図6の(b)に示すように、圧縮符号化データD1がそのままデータD2としてパケット重複部4から出力される。そして、データD2が無線通信部6で変調され、無線データD3として送信アンテナ63から画像受信装置2に送信される。
このときの1パケット当たりの送信電力を仮に1ワットとすると、この送信電力は、図5の実線で示すような短距離伝送を想定したものであり、かかる短距離伝送においては、この送信電力でパケット落ちは生じないように設定されている。
しかしながら、図5の破線で示したように、画像送信装置1と二階部屋102の画像受信装置2との距離は遠いため、上記のような送信電力では十分な送信を行うことができない。このため、フェージングなどによって、図6の(c)のハッチで示すように、例えば、パケットp1とパケットp3とパケットp4とが伝送中に欠ける事態が生じることがある。かかる事態が生じると、パケット落ちのある無線データD3が、図3に示す画像受信装置2で受信されて復調された後、中間周波数のデータD4として中間周波変換部73からパケット除去部8に出力される。このデータD4は、図6の(d)に示すように、3つの異なるパケットp2,p5,p6しか有しておらず、図6の(e)及び(f)に示すように、パケット除去部8からのデータD5及びMPEGデコーダ部9からの復号化データD6もパケットp2,p5,p6しか有さないデータとなる。上記したように「6Mbps」の第1のデータレートDR1で送信する場合には、6つの異なるパケットp1〜p6全体で1つのデータを構成するため、このように、データにパケット落ちが生じると、ディスプレイ20に表示される画像がフリーズしてしまうおそれがある。
図5の破線で示すように、長距離伝送を行う場合には、ユーザ110は、ユーザインタフェース50を通じて指令Cを制御部5に入力し、画像送信装置1を長距離伝送モードにする。
図7は、長距離伝送モード時のデータを示すデータ概略図である。
画像送信装置1を長距離伝送モードにすると、制御部5により、レジスタ34内の圧縮変数が変更され、画像信号V及び音声信号Aが「2Mbps」の第2のデータレートDR2で圧縮符号化され、その圧縮符号化データD1がMPEGエンコーダ部3から出力される。
この圧縮符号化データD1は、「2Mbps」のデータレートであるので、図7の(a)に示すように、異なる2つのパケットp1とパケットp2とで構成され、t秒間にこれら2つのパケットp1,p2が順次送られることとなる。したがって、圧縮符号化データD1が2つの異なるパケットp1,p2だけで構成されるため、圧縮符号化データD1が示す画像は「6Mbps」の第1のデータレートDR1で送られる圧縮符号化データD1(図6の(a)参照)よりも品質が多少落ちる。
また、パケット重複部4のパケット重複度が制御部5によって「3」に設定される。
MPEGエンコーダ部3から出力された圧縮符号化データD1は、パケット重複部4に入力される。すると、図7の(b)に示すように、パケットp1とパケットp2が3回ずつ重複されたデータD2がパケット重複部4から出力される。そして、データD2が無線通信部6で変調され、無線データD3として送信アンテナ63から画像受信装置2に送信される。
そして、無線データD3が画像送信装置1から画像受信装置2に送信されている間に、図7の(c)のハッチで示すように、例えば、1番目と3番目と4番目とのパケットp1,p1,p2が伝送中に欠けた場合には、このパケット落ちのある無線データD3が、図3に示す画像受信装置2で受信されて復調された後、中間周波数のデータD4として中間周波変換部73からパケット除去部8に出力される。このデータD4は、図7の(d)に示すように、2番目のパケットp1と5番目及び6番目のパケットp2を有している。
したがって、データD4がパケット除去部8に入力すると、連続した2つのパケットp2の内、後入力である6番目のパケットp2がデータから除去される。そして、図7の(e)に示すように、このデータD5がパケット除去部8からMPEGデコーダ部9へと出力され、復号化データD6がMPEGデコーダ部9からディスプレイ20へに入力される。
このとき、復号化データD6は、図7の(f)に示すように、画像送信装置1における圧縮符号化データD1と同じ構成に戻されており、これにより、画像送信装置1における圧縮符号化時の画像と同一の画像がディスプレイ20に表示される。この画像は「2Mbps」の第2のデータレートDR2で圧縮符号化された画像であるので、画質は多少劣るものの、パケット落ちが生じないので、ユーザ110はフリーズしない正常な画像を、画像送信装置1から遠く離れたディスプレイ20で鑑賞することができる。
このように、この実施例の画像送受信システムによれば、圧縮符号化データD1のパケットp1,p2をそれぞれ3つずつ連続させることにより、各パケットp1(p2)について実質的に3ワットの高電力で送信することにより、長距離伝送時においても、パケット落ちのないデータ伝送を可能にしている。
この発明の一実施例に係る画像送受信システムの概略図である。 図1の画像送受信システムに適用される画像送信装置のブロック図である。 図1の画像送受信システムに適用される画像受信装置のブロック図である。 制御部の機能を示すフローチャート図である。 画像送信装置と画像受信装置の配置状態を示す概略図である。 長距離伝送時におけるデータのパケット落ちを示すデータ概略図である。 長距離伝送モード時のデータを示すデータ概略図である。
符号の説明
1…画像送信装置、 2…画像受信装置、 3…MPEGエンコーダ部、 4…パケット重複部、 5…制御部、 6,7…無線通信部、 8…パケット除去部、 9…MPEGデコーダ部、 20…ディスプレイ、 30…画像入力部、 31…音声入力部、 32…符号化部、 34…レジスタ、 35…ストリームインタフェース、 50…ユーザインタフェース、 60…インタフェースコントローラ、 61,75…変調部、 62,76…送信部、 63,77…送信アンテナ、 64,70…受信アンテナ、 65,71…受信部、 66,72…復調部、 73…中間周波変換部、 74…スループット算出部、 100…家屋、 101…階部屋、 102…二階部屋、 110…ユーザ、 A…音声信号、TP…スループット、 C…指令、 D1〜D6…データ、 V…画像信号、 p1〜p6…パケット。

Claims (6)

  1. 画像を第1のデータレート又は当該第1のデータレートの1/n(nは2以上の整数)倍である第2のデータレートのいずれかで圧縮符号化し、当該圧縮符号化データをパケットで出力するMPEGエンコーダ部と、
    上記MPEGエンコーダ部から入力した各パケットを重複させずに出力させ又はn回ずつ重複させて出力することが可能なパケット重複部と、
    上記画像を上記第1のデータレートで圧縮符号化するように上記MPEGエンコーダ部を制御すると共に当該MPEGエンコーダ部から入力した各パケットを重複させずに出力するように上記上記パケット重複部を制御可能であり、且つ、上記画像を上記第2のデータレートで圧縮符号化するように上記MPEGエンコーダ部を制御すると共に当該MPEGエンコーダ部から入力した各パケットをn回ずつ重複させて出力するように上記パケット重複部を制御可能な制御部と、
    上記パケット重複部からのパケットを変調して無線送信可能な無線通信部と
    を具備することを特徴とする画像送信装置。
  2. 無線送信されてきたパケットを受信して復調可能な無線通信部と、
    上記無線通信部で復調されたパケットを入力し、同一のパケットが連続した場合に後入力のパケットを除去するパケット除去部と、
    上記パケット除去部から出力されたパケットを復号化するMPEGデコーダ部と
    を具備することを特徴とする画像受信装置。
  3. 請求項1に記載の画像送信装置と請求項2に記載の画像受信装置とを備える、
    ことを特徴とする画像送受信システム。
  4. 通常の伝送モードでは、画像を第1のデータレートで圧縮符号化して、当該圧縮符号化データをパケットで出力し、当該パケットを変調して無線送信する過程を実行し、
    長距離伝送モードでは、上記画像を上記第1のデータレートの1/n(nは2以上の整数)倍である第2のデータレートで圧縮符号化して、当該圧縮符号化データをパケットで出力し、各パケットをn回ずつ重複させた後、変調して無線送信する過程を実行する、
    ことを特徴とする画像送信方法。
  5. 無線送信されてきたパケットを受信して復調し、復調したパケットにおいて同一パケットが連続した場合には後受信のパケットを除去した後、パケットを復号化する、
    ことを特徴とする画像受信方法。
  6. 請求項4に記載の画像送信方法と請求項5に記載の画像受信方法とを実行することで、圧縮符号化データの送受信を行う、
    ことを特徴とする画像送受信方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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