JP2007274443A - 画像伝送方法、送信装置、受信装置及び画像伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】
リアルタイム再生を実現しつつ、事後の再生の際に高画質で観察できるようにする。
【解決手段】
撮像装置10は、撮影中に回線状態に応じてMPEGフレーム(I,P,B等)単位で間引いて送出する。撮影停止後に残りのMPEGフレームデータを送信する。受信装置50は、撮影中は間引かれたMPEGフレームで動画を再生する。撮影中に受信したMPEGフレームと撮影停止後に受信したMPEGフレームをマージしてMPEGデータとする。
【選択図】
図1
リアルタイム再生を実現しつつ、事後の再生の際に高画質で観察できるようにする。
【解決手段】
撮像装置10は、撮影中に回線状態に応じてMPEGフレーム(I,P,B等)単位で間引いて送出する。撮影停止後に残りのMPEGフレームデータを送信する。受信装置50は、撮影中は間引かれたMPEGフレームで動画を再生する。撮影中に受信したMPEGフレームと撮影停止後に受信したMPEGフレームをマージしてMPEGデータとする。
【選択図】
図1
Description
本発明は、画像伝送方法、送信装置、受信装置及び画像伝送システムに関する。
近年、画像をはじめとする各種情報のデジタル符号化技術の進展により、デジタル符号化技術を利用したアプリケーションの開発が盛んになっている。また、広帯域ネットワーク技術の進展により、圧縮符号化した画像などを、通信網を利用して伝送するシステムも開発されている。
また、インターネットやイントラネットの普及により、データをパケット化して送受信するアプリケーションやシステムが増加してきている。パケット化は、通信路の帯域を効率よく複数のユーザで共有する非常に有効な手段となっているものの、その時々の共有状況に応じて伝送レートが変動するので、動画像データのリアルタイム伝送に向かない面もある。
特許文献1には、送信装置が、受信装置から得た補足情報としてのジッタやパケット損失率などの通知をもとに、伝送路の伝送状態に合わせた伝送ビットレートになるように、画像符号化部での符号化を適応させ、最大限に効率よくデーをタ伝送できるようにしたシステムが、記載されている。
特開2002−204278号公報
しかし、特許文献1に記載の技術では、伝送状態に応じて画像符号化のビットレートを変更するので、伝送状態の悪い状況では、低画質の画像データしか伝送できなかった。すなわち、受信装置は、高画質の画像データを取得できない。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、リアルタイム性を享受しつつ、高画質の画像データを伝送可能な画像伝送方法、送信装置、受信装置及び画像伝送システムを提示することを目的とする。
上記の目的の達成するために、本発明に係る画像伝送方法は、動画像を送信装置から受信装置に伝送路を介して伝送する動画伝送方法であって、当該伝送路の伝送レートを計測する伝送レート計測ステップと、当該伝送レートに従い、当該伝送レート内でリアルタイム伝送可能な範囲で当該動画像の一部の画像情報を当該受信装置に送信するリアルタイム送信ステップと、当該動画像のリアルタイム送信の完了に応じて、当該動画像の未送信の画像情報を当該受信装置に送信する追加送信ステップとを具備することを特徴とする。
本発明に係る送信装置は、伝送路の伝送レートを計測する伝送レート計測手段と、当該動画像を記録する記録装置と、当該伝送レートに従い、当該伝送レート内でリアルタイム伝送可能な範囲で当該動画像の一部の画像情報を送信するリアルタイム送信手段と、当該動画像のリアルタイム送信の完了に応じて、当該記録装置から当該動画像の未送信の画像情報を読み出し、送信する追加送信手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、当該送信装置からの当該画像情報を記録媒体に記録する記録手段と、当該送信装置から追加送信された画像情報を当該記録媒体に追加記録する追加記録手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、当該画像情報を記録媒体に記録する記録手段と、リアルタイム伝送の完了後に当該送信装置から追加送信された画像情報を当該記録媒体に追加記録する追加記録手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、リアルタイム伝送の完了後に当該送信装置から追加送信された追加画像情報を記録媒体に記録する記録手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る画像伝送システムは、上記構成の送信装置と上記構成の受信装置とからなることを特徴とする。
本発明によれば、伝送状態の悪い状況であっても、動画像を送信しリアルタイムに受信機側で映像が表示可能とせしめると共に、高画質(高ビットレート)の動画像を記録できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例における画像送信装置としての撮像装置の概略構成ブロック図を示し、図2は、対応する画像受信装置の概略構成ブロック図を示す。実線は画像データの流れを示し、破線は制御信号を示す。撮像装置10と画像受信装置50が一体となって、記録伝送システムを構成する。
図1に示す撮像装置10は、デジタルカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルムービー、カムコーダ又は民放用のビデオカメラ等である。撮像装置10は、撮像部12、MPEGエンコーダ14、記録部16、データ読込部18、ID付加部20,24、データ選択部22、セレクタ26、データ送信部28、伝送レート計測部30、システム制御装置32、記録ボタン34、停止ボタン36及びダミーデータ生成部38を具備する。
撮像部12は、撮像用レンズ、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子、オートフォーカス機構、ズーム機構、γ(ガンマ)補正、ゲイン補正、ホワイトバランス調整及びA/D変換等からなり、撮像用レンズの焦点と被写体の光量等を調整して、撮像用レンズによる光学像からデジタル画像データを生成する。
MPEGエンコーダ14は、MPEG2、MPEG4、MPEG7、Motion JPEG又はJPEG2000の既存の画像圧縮方式に従い、撮像部12からの画像データを圧縮符号化し、圧縮画像データを生成する。ここでは、MPEG2を使用するとする。
記録部16はフラッシュROM及びRAM等を具備し、MPEGエンコーダ14からの圧縮画像データを記録媒体に記録する。データ読込部18は、記録部16に記録される圧縮画像データを読み込む。ID付加部20,24は、圧縮画像データと関連する送信コード(フレーム番号、GOP内の送信フレームコード及びmodeフラグ)を作成する。特に、ID付加部20は、送信コードのmodeフラグを立てる、即ち1をセットし、ID付加部24は、送信コードのmodeフラグをクリア、即ち0を代入する。送信コードの詳細は、後述する。
データ選択部22は、後述する伝送レート計測部30により計測される伝送路の伝送レートに基づき、GOP(Group Of Picture)単位でフレームを間引く。ダミーデータ生成部25は、画像受信装置50に送信すべきダミーデータを生成する。セレクタ26は、システム制御装置32からの制御信号に従い、ID付加部20及びID付加部24からの圧縮画像データ並びにダミーデータ生成部25からのダミーデータを選択して、データ送信部28に供給する。
データ送信部28は、セレクタ26からの圧縮画像データ(ダミーデータを含む)及び送信コードを、インターネット等の図示しない伝送路を介して画像受信装置50に送信する。具体的には、図3に示すように、データ送信部28は、セレクタ26からの画像データ及び送信コードを、複数のパケットに加工して、画像受信装置50に送信する。画像受信装置50は、各パケットを受信すると、承認信号ACK(ACKnowledgement)を撮像装置10に送信する。データ送信部28は、受信したACK信号をシステム制御装置32に転送する。伝送レート計測部30は、パケットの送信とACK信号の受信から、伝送路上の伝送ビットと伝送状態等を計測する。
システム制御装置32は、撮像装置10の全体を制御する。記録ボタン34は、記録部16への記録の開始をシステム制御装置32に指示し、停止ボタン36は、記録部16への記録の停止をシステム制御装置32に指示する。
図2に示す画像受信装置50の構成と基本動作を説明する。画像受信装置50は、ホームサーバ、PC(パーソナルコンピュータ)、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)、HDD(ハードディスク)内蔵の共有プリンタ、HDD内蔵のゲーム機、HDD内蔵のTV(Tele Vision)又はHDD内蔵のプロジェクタ等の電子機器装置である。画像受信装置50は、データ受信部52、画像データ取得部54、動画再生部56、TVモニタ58、送信コード取得部60、記録制御装置62及びHDD64を具備する。
データ受信部52は、撮像装置10からの圧縮画像データ及び送信コードを受信する。画像データ取得部54は、データ受信部52から圧縮画像データを取得する。動画再生部56は、画像データ取得部54で取得された圧縮画像データを伸長し、再生画像データをTVモニタ58に印加する。これにより、受信画像が、TVモニタ58の画面上に再生表示される。
送信コード取得部60は、データ受信部52から送信コードを取得する。記録制御装置62は、送信コード取得部60からの送信コードに基づき、画亜像データ取得部54からの圧縮画像データをHDD64に記録する。HDD64は、記録媒体の一例であり、他に、光ディスク等であってもよい。
ここで、本実施例の特徴的な動作を説明する前に、図4乃至図7を用いて、ID付加部20,24で付与する送信コードの生成過程を説明する。図4は、MPEGエンコーダ14から生成される圧縮画像データ(1GOP単位)の模式図であり、図5は、伝送ビットレート、画像データ及び送信コードの関係を示す模式図である。図6は、送信コードの情報内容を示す図であり、図7(a)はID付加部20で実際に付与される送信コード例であり、図7(b)はID付加部24で実際に付与される送信コード例を示す。
本実施例では、伝送状態の悪化時には、フレームを間引きして伝送することで、リアルタイム又は準リアルタイムな再生環境を維持する。そして、伝送状態が良好な状態又はリアルタイム伝送の終了後には、伝送しなかった間引きフレームを伝送する。これにより、最終的に、画像受信装置50は、完全で良好な画質の画像データを保存できる。リアルタイム又は準リアルタイムの再生環境を維持し、且つ、画像受信装置50での間引きフレームの補充又は挿入を容易にするために、本実施例では、GOP単位でフレームの間引きを制御する。
図4に示すように、1GOPは、I(Intra)フレーム1枚、P(Predictive)フレーム1枚、B(Bidirectionally Predictive)フレーム4枚の合計6枚のフレームで構成されている。
Iフレームはフレーム内の画素データのみを使用して、他のフレームとは独立して圧縮符号化(フレーム内符号化)されるフレームである。Pフレームは、時間的に前に存在するフレームとの相関性を利用するフレーム間予測によって圧縮符号化されるフレームであ。Bフレームは、時間的に前と後のフレームとの相関性を利用するフレーム間予測によって圧縮符号化されるフレームである。
図5(a)は、伝送路の伝送レートの変化を示す。縦軸は伝送レートを示し、横軸は経過時間を示す。これらの伝送レートを、伝送レート計測部30が計測している。図示例では、伝送レートが状態A,B,Cと遷移している。状態Aは、伝送レートが良好な状態であるが、状態Bに悪化した後、状態Cにまで回復する。勿論、伝送レート計測部30が伝送レートを計測し、システム制御装置32が、計測された伝送レートに従い、伝送状態の良否を判定するようにしてもよい。
図5(b)はフレーム番号を示し、図5(c)は、MPEGエンコーダ14から出力される圧縮画像データ、いわゆるMPEG画像を示す。図5(d)は、伝送路に出力される送信画像を示し、図5(e)は、送信画像に付加される送信コードを示す。
状態Aは伝送レートが良好なときであり、状態Bは伝送ビットレートが悪化したときである。状態Cは伝送ビットレートが少し良好なときである。ここでは、伝送状態Aでは、圧縮画像データの符号化レートが伝送レートより小さく、伝送状態B,Cでは、圧縮画像データの符号化レートが伝送レートより大きいとする。
本実施例では、伝送状態の変化に対して、伝送するデータをGOP単位で切り替え、且つ、伝送レートに応じて、適宜にフレームを間引いて伝送する。即ち、システム制御装置32は、GOP単位でデータ選択部22を制御し、データ選択部22に伝送状態に応じた間引きを実行させる。
例えば、伝送レート計測部30(又はシステム制御装置32)が状態Aを検出すると、伝送レートが良好と判断され、データ選択部22は、状態Aの検出以後、図5(d)に示すように、MPEG画像(図5(c))からフレーム画像(0I〜5B)を選択する。伝送レート計測部30が状態Bを検出すると、伝送レートが悪いと判断され、データ選択部22は、図5(d)に示すように、状態Bの検出後に開始するGOPの内のフレーム画像(6I)だけを選択する。伝送レート計測部30が状態Cを検出すると、伝送レートが少し良好になった判断され、データ選択部22は、図5(d)に示すように、状態Cの検出後に開始するGOPの内のフレーム画像(12I、15P)を選択する。
このように、本実施例では、伝送レートに基づき、MPEG画像を間引くか否かを判断し、GOP単位で特定のフレームを間引く。フレームの間引きにより実効符号化レートを調節する。そして、送信画像の内容を送信コードに記録する。送信コードは、図6に示すように、フレーム番号、GOP内の送信フレームコード及びmodeフラグから構成されている。
フレーム番号は、動画の連続したフレームに順番に付与される番号であり、画像データのフレーム単位での絶対番地(アドレス)を示す。GOP内の送信フレームコードは、GOP単位で送信フレームを特定するコードである。例えば、1GOP内の全フレームを送信する場合は3Fが付与され、Iフレームだけを送信する場合は、20が付与され、Iフレーム及びPフレームを送信する場合は、24が付与される。
送信モードフラグmodeは、リアルタイム送信か、間引きしたフレームの追加送信かを示す。送信モードフフラグmodeは、リアルタイム送信の場合、0であり、追加送信の場合、1である。図7に示すように、ID付加部24は、送信フレームに送信モードフフラグmodeに0をセットし(図7(a))、ID付加部20は、送信フレームに送信モードフフラグmodeに1をセットする(図7(b))。
次に、図5に示す伝送状態の遷移例に対する撮像装置10の動作を説明する。図8は、撮像装置10の送信動作のフローチャートである。
撮像モードで、記録ボタン34が押されたか否かを判別する(S10)。記録ボタン34が押されると(S10)、システム制御装置32からダミーデータ生成部40に制御信号が送られ、ダミーデータ生成部40がダミーデータを出力する。そのダミーデータは、セレクタ26を介してデータ送信部28から受信装置50に送信され(S11)、伝送レート計測部30による伝送レートの検出に利用される(S12)。例えば、伝送レート計測部30は、受信装置50からのダミーデータ受信の通知によりダミーデータの伝送に要した時間を計測して、伝送レートを計測する。
MPEGエンコーダ14は、撮像素子12により撮像された画像を圧縮符号化し、圧縮画像データを出力する(S13)。MPEGエンコーダ14により生成される1GOP分の圧縮画像データは、記録部16に記録され(S14)、同時にデータ選択部22にも転送される。
システム制御装置32は、MPEGエンコーダ14から出力される圧縮画像データの符号化レートと伝送レートとを比較する(S15)。伝送状態Aでは、符号化レート<伝送レートであるので(S15)、全フレームの圧縮画像データが伝送可能である。即ち、ID付加部24は、圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:0〜5、GOP内の送信フレームコード:3F、mode:0)を付与する。フレーム(0I〜5B)の圧縮画像データ及び送信コードが、セレクタ26及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S16)。
一方、記録部16に記録した圧縮画像データは、データ読込部18により読み出され、ID付加部20に供給される。ID付加部20は、データ読込部18からの圧縮画像データに送信済みを示す送信コード(フレーム番号:0〜5、GOP内の送信フレームコード:3F、mode:1)を付与する。この送信コードは、データ読み込み部18により、記録装置16に記録される対応する圧縮画像データに付加される。これにより、送信済みの圧縮画像データも、記録部16に保存でき、再送信に備えることができる。勿論、記録部16に記録される送信済みの圧縮画像データは、適宜の段階で削除するようにしてもよい。
その後、停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S17)。停止ボタン36が押されないと(S17)、ステップS12に戻り、直前に伝送したデータにより、伝送レートが計測される。このとき、図5に示すように、伝送状態が伝送状態Aから伝送状態Bに遷移していたとする。先に説明したように、MPEGエンコーダ14は、撮像素子12により撮像された画像を圧縮符号化し、圧縮画像データを出力する(S13)。MPEGエンコーダ14により生成される1GOP分の圧縮画像データは、記録部16に記録され(S14)、同時にデータ選択部22にも転送される。
伝送状態Bでは、符号化レートが伝送レートより大きいので(S15)、システム制御装置32は、不足するレート(=符号化レート−伝送レート)を算出し(S19)、送信対象のGOP(ここでは、フレーム6〜11)の中で、送信すべきフレーム画像を決定する(S20)。伝送状態Bでは、Iフレーム(6I)のみが送信可能であり、フレーム6以外を間引く。即ち、実効符号化レートを大幅に下げる。ID付加部24は、Iフレーム(6I)の圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:6、GOP内の送信フレームコード:20、mode:0)を付与する。Iフレーム(6I)の圧縮画像データとその送信コードが、セレクタ26及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S21)。
ステップS19〜S20の間に、ID付加部20は、フレーム(6〜11)に対する送信コード(フレーム番号:6〜11、GOP内の送信フレームコード:20、mode:1)を生成し、この送信コードは、データ読み込み部18により、記録部16に記録される対応するフレーム(6〜11)の圧縮画像データに付加される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S17)。停止ボタン36が押されないと(S17)、ステップS12に戻り、再度、伝送レートが計測される。このとき、図5に示すように、伝送状態が伝送状態Bから伝送状態Cに遷移していたとする。先に説明したように、MPEGエンコーダ14は、撮像素子12により撮像された画像を圧縮符号化し、圧縮画像データを出力する(S13)。MPEGエンコーダ14により生成される1GOP分の圧縮画像データは、記録部16に記録され(S14)、同時にデータ選択部22にも転送される。
伝送状態Cでも、伝送レートが符号化レートより小さい(S15)。システム制御装置32は、不足するレート(=符号化レート−伝送レート)を算出し(S19)、送信対象のGOP(ここでは、フレーム12〜17)の中で、送信すべきフレーム画像を決定する(S20)。伝送状態Cでは、Iフレーム(12I)とPフレーム(15P)が送信可能である。即ち、実効符号化レートは、伝送状態Bのそれよりは高い。ID付加部24は、フレーム(12I,15P)の圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:12,15、GOP内の送信フレームコード:24、mode:0)を付与する。フレーム(12,15)の圧縮画像データとその送信コードが、セレクタ26及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S21)。
ステップS19〜S20の間に、ID付加部20は、フレーム(12〜17)に対する送信コード(フレーム番号:12〜17、GOP内の送信フレームコード:24、mode:1)を生成し、この送信コードは、データ読み込み部18により、記録部16に記録される対応するフレーム(12〜17)の圧縮画像データに付加される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S17)。停止ボタン36が押されないと(S17)、ステップS12に戻り、以上の動作を繰り返す。
停止ボタン36が押されると(S17)、システム制御装置32は、記録部16に、未送信の圧縮画像データ、即ち、送信コードのGOP内の送信フレームコードが20又は24である圧縮画像データが記録されているか否かを問い合わせる。図5に示す例では、フレーム画像(7B〜11B,13B,14B,16B,17B)が未送信である。システム制御装置32は、データ読込部18にこれら未送信フレームの圧縮画像データと送信コードを読み出させ、ID付加部20,セレクタ26及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信する(S18)。
このようにして、本実施例では、伝送状態に基づき、フレーム画像を間引いて送信するので、伝送レートが悪化しても、受信装置側では、間引いた状態ではあるものの、撮像素子12による撮像画像を確認できる。勿論、伝送状態が改善すれば、撮像画像をフルの動画として伝送できる。停止ボタンによるリアルタイム伝送の停止後では、間引いたフレームの圧縮画像データを送信するので、受信装置50で事後的に画像を確認したい場合には、完全な動画として再生表示できる。
なお、本実施例では、伝送状態の計測とフレーム間引きの単位を1GOPとしたが、複数のGOPを単位としてもよい。記録部16には、送信済みのフレーム画像を保存するとしたが、受信装置50の受信確認により消去しても良い。
受信装置50の動作を説明する。図9は、受信装置50の動作フローチャートを示す。図10(a)は、受信装置50の受信時の各フレームの送信コード例を示し、図10(b)は、受信装置50のHDD64に記録された後の送信コード例を示す。
データ受信部52が圧縮画像データ及び送信コードを受信する(S30)。受信された圧縮画像データは画像データ取得部54に転送され、送信コードは送信コード取得部60に転送される(S31)。
送信コード取得部60が、送信モードフラグmodeが0か1かを判別する(S32)。フラグmodeが0の場合(S32)、記録制御装置62が、受信された圧縮画像データと送信コードをHDD64に記録し(S33)、同時に、動画再生部56が、圧縮画像データを伸長し、所定形式の画像信号をTVモニタ58に印加する(S34)。
送信モードフラグmodeが0でない場合には(S32)、記録制御装置62は、GOP内の送信フレームコードに従い、圧縮画像データをHDD62の記録済みの圧縮画像データに追加記録する(S35)。即ち、ここで受信した圧縮画像データは、間引かれたフレームの圧縮画像データであるので、記録制御装置62は、ステップS33で記録したフレームの間に、間引かれたフレームの圧縮画像データをマージする。マージの後、図10(b)に示すように、HDD64に記録される送信コードのGOP内の送信フレームコードを3Fに変更する(S36)。
このように、本実施例では、間引かれて伝送される画像をそのまま表示して、リアルタイム性を維持できる。また、後で伝送される不足フレームを既存の記録にマージすることで、高解像度の動画像データを蓄積でき、事後の再生では、高解像度の動画を表示できる。
上記実施例では、伝送レートに余裕があっても、リアルタイムの画像情報のみを伝送したが、伝送レートの余裕分を利用して、間引きフレームの圧縮画像データを伝送しても良い。
図11は、送信装置10のそのように変更した動作のフローチャートである。ステップS210〜S216,S222〜S224は、それぞれ、図8のステップS10〜S16,S19〜S21と同じ処理を実行する。
ステップS216の後に、記録部16に記録されている圧縮画像データの内で、送信コードのGOP内の送信フレームコードが20又は24である圧縮画像データが記録されているか否かを判別する(S217)。即ち、未送信フレームがあるかどうかを調べる。未送信フレームがあると(S217)、伝送レートの余剰分を算出し(S218)、この余剰レートを使って、未送信フレームの圧縮画像データを受信装置50に送信する(S219)。
このように、本実施例では、伝送状態が良好で、リアルタイム伝送に対して余剰な伝送レートがある場合に、リアルタイム再生のためのフレーム画像と、過去に間引いた未送信のフレーム画像を混在して送信する。受信装置50は、送信コードに基づき、リアルタイム伝送されるフレーム画像と過去の間引かれたフレーム画像とを識別できるので、適切に処理し得る。余剰な伝送レートを活用することで、最終的に全フレームを伝送し終えるのにかかる時間を短縮できる。
図12は、本発明の第3実施例である送信装置の概略構成ブロック図を示す。実施例1では、悪い伝送状態B,Cでは、フレーム画像を間引き、Bフレームを送信しなかった。これに対し、図12に示す実施例3では、伝送レートが悪化しても、とりあえず送信できるようにする。図1に示す実施例と同じ構成要素には、同じ符号を付してある。実施例1に対する変更部分を重点的に説明する。
MPEGエンコーダ302は、高解像度のMPEGエンコーダであり、精細符号化データ又は高画質圧縮画像データを出力する。MPEGエンコーダ304は、MPEGエンコーダ302よりも低解像度のMPEGエンコーダであり、粗符号化データ又は低画質圧縮画像データを出力する。ID付加部306,308,310は、圧縮画像データと関連する送信コード(フレーム番号、GOP内の送信フレームコード及びフラグmode)を作成し、関連する圧縮画像データに付加する。
セレクタ314は、ID付加部308,310から出力される圧縮画像データ及び送信コードを選択し、セレクタ312に供給する。セレクタ312は、ID付加部306からのデータ、ダミーデータ生成部25からのデータ及びセレクタ314からのデータを選択して、データ送信部28に供給する。
図13及び図14を参照して、セレクタ314から出力される送信コードを説明する。図13は、セレクタ314から出力される送信コードの構造と値例を示す。図14(a)はリアルタイム伝送される送信コードを示し、図14(b)は追加送信される高画質圧縮画像データにID付加部306で付加される送信コードの一例を示す。
図13で、フレーム番号は、動画の連続したフレームに順番に付与される番号であり、画像データのフレーム単位での絶対番号(アドレス)を示す。GOP内の送信フレームコードは、GOP単位で送信フレームを特定するコードである。例えば、1GOP内の全フレームを高解像度で送信する場合は3Fが付与され、1GOP内の全フレームを低解像度で送信する場合はFが付与され、低解像度でIフレームだけを送信する場合は20が付与され、低解像度でIフレーム及びPフレームを送信する場合は24が付与される。
送信モードフラグmodeは、高解像度リアルタイム伝送の場合に0、追加送信の場合に1、低解像度リアルタイム送信の場合に2にセットされる。例えば、図14(a)に示すように、ID付加部308,310は、リアルタイム送信される圧縮画像データに付加する送信コードを生成するので、その送信モードフラグは0又は2である。図14(b)に示すように、ID付加部306は、追加送信する圧縮画像データに付加する送信コードを生成するので、その送信モードフラグmodeは1である。
セレクタ312は、システム制御装置316からの制御信号に従い、ID付加部308又は310からの送信コード付き圧縮画像データを選択する。セレクタ312は、システム制御装置316からの制御信号に従い、ID付加部306、ダミーデータ生成部25又はセレクタ314からの送信コード付きの圧縮画像データ又はダミーデータを選択する。システム制御装置316は他に、撮像装置300の全体を制御する。
図15乃至図18を参照して、撮像装置300の全体動作を説明する。図15及び図16は撮像装置300の動作フローチャートであり、図17,図18は伝送レート、画像ビットレート及び送信コードの変遷例を示す模式図であり、図17に示す状態に、図18に示す状態が続くとしている。即ち、伝送状態は、伝送状態D,E,F,G,Hと遷移する。
伝送状態Dは、高画質圧縮画像データを伝送できる程に良好な状態であり、その伝送レートは、高画質圧縮画像データの符号化レートより大きく、余裕で高画質圧縮画像データを伝送できる。
伝送状態Eは、伝送状態Dから少し悪化した状態であり、その伝送レートは、高画質圧縮画像データの符号化レートよりは小さいが、低画質圧縮画像データの符号化レートよりは大きい。即ち、低画質圧縮画像データであれば、リアルタイムに全フレームを伝送できる。
伝送状態Fは伝送状態Dから更に悪化した状態であり、低画質圧縮画像データのIフレームとPフレームのみをリアルタイム伝送できる状態である。
伝送状態Gは、最悪な状態であり、低画質圧縮画像データのIフレームのみをリアルタイム伝送できる状態である。
伝送状態Hは、最良の状態であり、その伝送レートは、高画質圧縮画像データの符号化レートより大きく、余裕で高画質圧縮画像データを伝送できる。
図17及び図18に示す伝送状態の遷移例に従い、撮像装置300の動作を説明する。
撮像モードで、記録ボタン34を押されたか否かを判別する(S310)。記録ボタン34が押されると(S310)、システム制御装置316からダミーデータ生成部25に制御信号が送られ、ダミーデータ生成部25がダミーデータを出力する。このダミーデータは、セレクタ312及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信され(S311)、伝送レート計測部30による伝送レートの検出に利用される(S312)。
MPEGエンコーダ302は、撮像素子12により撮像された画像を精細符号化して高画質圧縮画像データを出力し、MPEGエンコーダ304は、撮像素子12により撮像された画像を粗符号化して低画質圧縮画像データを出力する(SS313)。記録部16は、MPEGエンコーダ302による高画質圧縮画像データを記録媒体に記録する(S314)。
システム制御装置316は、MPEGエンコーダ302から出力される高画質圧縮画像データの符号化レート(精細符号化レート)と伝送レートとを比較する(S315)。伝送状態Dでは、精細符号化レート<伝送レートであるので(S315)、全フレームの高画質圧縮画像データが伝送可能である。このとき、ID付加部308が、MPEGエンコーダ302からの高画質圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:0〜5、GOP内の送信フレームコード:3F、mode:0)を付加する。ID付加部308から出力されるフレーム(0I〜5B)の高画質圧縮画像データとその送信コードは、セレクタ314及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S316)。
フレーム(0I〜5B)の高画質圧縮画像データの送信(S316)の後、記録部16に未送信の高画質画像データが残っているか否か、即ち、送信コードのGOP内の送信フレームコードが20又は24である高画質圧縮画像データが残っているか否かを判別する(S317)。未送信の高画質圧縮画像データがあるとき(S317)、伝送レートの余剰分(=伝送レート−精細符号化レート)を算出し(S319)、余剰レートを使って、未送信フレームの高画質圧縮画像データを受信装置50に送信する(S319)。即ち、データ読込部16が、記録部16から該当する高画質圧縮画像データを読み出し、ID付加部306が追加送信を示す送信コード(GOP内の送信フレームコード:3F、mode:1)を付加する。ID付加部306から出力される高画質圧縮画像データとその送信コードは、セレクタ312及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S320)。停止ボタン36が押されないと(S320)、ステップS312に戻り、直前に伝送したデータにより伝送レートが計測される。ここで、図17に示すように、伝送状態が、伝送状態Dから伝送状態Eに悪化したとする。
伝送状態Eでは、先に説明したように、高画質圧縮画像データの全フレームを伝送できない。即ち、ステップS315でステップS330に遷移し、粗符号化レートと伝送レートを比較する(S330)。伝送状態Eでは、伝送レートは粗符号化レートよりも大きいので(S330)、低画質圧縮画像データを全フレーム伝送できる。このとき、ID付加部310は、MPEGエンコーダ304からの低画質圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:6〜11、GOP内の送信フレームコード:F、mode:2)を付加する。フレーム(6I〜11B)の低画質圧縮画像データとその送信コードが、セレクタ314及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S331)。
このとき、記録部16は、MPEエンコーダ302からの高画質圧縮画像データを記録する。この高画質圧縮画像データに対し、ID付加部306が送信コード(フレーム番号:6〜11、GOP内の送信フレームコード:F、mode:1)を生成し、この送信コードは、データ読込部18により記録部16のフレーム(6I〜11B)の高画質圧縮画像データに付加される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S320)。停止ボタン36が押されないと(S320)、ステップS312に戻り、再度、伝送レートが計測される。ここで、図18に示すように、伝送状態が、伝送状態Eから伝送状態Fに悪化したとする。伝送状態Fでは、伝送レートは精細符号化レートよりも小さく(S315)、粗符号化レートより小さい(S330)。
システム制御装置316は、不足するレート(=伝送レート−符号化レート)を算出し(S332)、送信対象のGOP(ここでは、フレーム12〜17)の中で、送信すべきフレーム画像を決定する(S333)。伝送状態Fでは、Iフレーム(12I)とPフレーム(15P)がリアルタイム送信可能である。ID付加部310は、フレーム(12I,15P)の低画質圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:12,15、GOP内の送信フレームコード:24、mode:2)を付与する。フレーム(12,15)の低画質圧縮画像データとその送信コードが、セレクタ314,312及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S334)。
このとき、記録部16は、MPEエンコーダ302からのフレーム(12〜17)の高画質圧縮画像データを記録する。この高画質圧縮画像データに対し、ID付加部306が送信コード(フレーム番号:12〜17、GOP内の送信フレームコード:24、mode:1)を生成し、この送信コードは、データ読込部18により記録部16のフレーム(12I〜17B)の高画質圧縮画像データに付加される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S320)。停止ボタン36が押されないと(S320)、ステップS312に戻り、再度、伝送レートが計測される。ここで、図18に示すように、伝送状態が、伝送状態Fから伝送状態Gに悪化したとする。伝送状態Gでは、伝送レートは精細符号化レートよりも小さく(S315)、粗符号化レートより小さい(S330)。
システム制御装置316は、不足するレート(=伝送レート−符号化レート)を算出し(S332)、送信対象のGOP(ここでは、フレーム18〜23)の中で、送信すべきフレーム画像を決定する(S333)。伝送状態Gでは、Iフレーム(18I)のみがリアルタイム送信可能である。ID付加部310は、フレーム(18I)の低画質圧縮画像データに送信コード(フレーム番号:18、GOP内の送信フレームコード:20、mode:2)を付与する。フレーム(18)の低画質圧縮画像データとその送信コードが、セレクタ314,312及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信される(S334)。
このとき、記録部16は、MPEエンコーダ302からのフレーム(18〜23)の高画質圧縮画像データを記録する。この高画質圧縮画像データに対し、ID付加部306が送信コード(フレーム番号:18〜23、GOP内の送信フレームコード:20、mode:1)を生成し、この送信コードは、データ読込部18により記録部16のフレーム(18I〜23B)の高画質圧縮画像データに付加される。
停止ボタン36が押されたか否かを判別する(S320)。停止ボタン36が押されないと(S320)、ステップS312に戻り、以上の動作を繰り返す。
停止ボタン36が押されると(S320)、システム制御装置316は、記録部16に、未送信の高画質圧縮画像データがあるかどうか、即ち、送信コードのGOP内の送信フレームコードがF、20又は24である高画質圧縮画像データが記録されているか否かを問い合わせる。以上の説明では、フレーム(7〜11,13,14,16,17,19〜23)が記録部16に未送信として記録されている。システム制御装置316は、データ読込部18にこれら未送信フレームの高画質圧縮画像データと送信コードを読み出させ、ID付加部306,セレクタ312及びデータ送信部28を介して受信装置50に送信する(S321)。
この実施例では、高画質圧縮画像データの伝送では、フレームの間引きを行わなかったが、低画質圧縮画像データの伝送と同様に、伝送レートに応じてフレームの間引きを行っても良い。
このように、本実施例では、伝送レートに応じて、高画質圧縮画像データと低画質圧縮画像データを選択し、低画質圧縮画像データの実効符号化レートを調節するので、可能な限り好ましい画質でリアルタイムに画像を伝送できる。また、伝送レートの空きを使って、また、リアルタイム伝送後に高画質圧縮画像データを伝送するので、事後的な観賞では、高画質で画像を再生表示できる。
なお、本実施例では、伝送状態の計測とフレーム間引きの単位を1GOPとしたが、複数のGOPを単位としてもよい。
図19は、撮像装置300に対する受信装置50の動作フローチャートを示す。図22は、HDD64に記録されるデータ及び送信コードの更新を示す模式図である。これらの図を参照して、撮像装置300に対する受信装置50の動作を説明する。
データ受信部52が圧縮画像データ及び送信コードを受信する(S350)。受信された圧縮画像データが画像データ取得部54に転送され、送信コードが送信コード取得部60に転送される(S351)。
送信コード取得部60が、送信モードフラグmodeが0,1及び2の何れであるかを判別する(S352)。送信モードフラグmodeが0の場合(S352)、高画質の圧縮画像データを受信していることを意味するので、記録制御装置62が、受信された圧縮画像データと送信コードをHDD64に記録し(S353)、同時に、動画再生部56が、圧縮画像データを伸長し、所定形式の画像信号をTVモニタ58に印加する(S354)。
送信モードフラグmodeが2の場合(S352)、低画質の圧縮画像データを受信していることを意味するので、動画再生部56が、圧縮画像データを伸長し、所定形式の画像信号をTVモニタ58に印加する(S355)。
送信モードフラグmodeが1の場合(S352)、追加送信された高画質圧縮画像データを受信していることを意味するので、記録制御装置62が、受信された圧縮画像データをHDD64に追加記録し(S356)、送信コードを更新する(S357)。即ち、ここで受信した圧縮画像データは、既存の記録にマージされるべき高画質圧縮画像データであるので、記録制御装置62は、ステップS353で記録されたフレームの間に、受信した高画質圧縮画像データをマージする(S356)。マージの後、図20(b)に示すように、HDD64に記録される送信コードのGOP内の送信フレームコードを3Fに変更する(S357)。
このように、本実施例では、伝送される画像をそのまま表示して、リアルタイム性を維持できる。また、間引かれたフレーム及び低画質のフレームに対して、後で伝送される高画質の画像データを補充記録するので、高画質の動画像データを蓄積でき、事後の再生では、高解像度の動画を表示できる。
実効符号化レートを下げる方法として、フレームの間引き以外に、圧縮率を変更する方法も採用可能である。
画質の異なる2つのMPEGエンコーダ308,304を設ける実施例を説明したが、3つ以上、設けてもよい。また、並列でなく、シリアルに配置して、画質の異なる複数の圧縮画像データを生成しても良い。
10 送信装置
12 撮像部
14 MPEGエンコーダ
16 記録部
18 データ読込部
20 ID付加部(送信モードフラグmode=1)
22 データ選択部
24 ID付加部(送信モードフラグmode=0)
26,312,314 セレクタ
28 伝送送信部
30,318 伝送レート計測部
32,316 システム制御装置
34 記録ボタン
36 停止ボタン
38 ダミーデータ生成部
302 MPEGエンコーダ(低画質)
304 MPEGエンコーダ(高画質)
306 ID付加部(送信モードフラグmode=1)
308 ID付加部(送信モードフラグmode=0)
310 ID付加部(送信モードフラグmode=2)
12 撮像部
14 MPEGエンコーダ
16 記録部
18 データ読込部
20 ID付加部(送信モードフラグmode=1)
22 データ選択部
24 ID付加部(送信モードフラグmode=0)
26,312,314 セレクタ
28 伝送送信部
30,318 伝送レート計測部
32,316 システム制御装置
34 記録ボタン
36 停止ボタン
38 ダミーデータ生成部
302 MPEGエンコーダ(低画質)
304 MPEGエンコーダ(高画質)
306 ID付加部(送信モードフラグmode=1)
308 ID付加部(送信モードフラグmode=0)
310 ID付加部(送信モードフラグmode=2)
Claims (22)
- 動画像を送信装置から受信装置に伝送路を介して伝送する動画伝送方法であって、
当該伝送路の伝送レートを計測する伝送レート計測ステップと、
当該伝送レートに従い、当該伝送レート内でリアルタイム伝送可能な範囲で当該動画像の一部の画像情報を当該受信装置に送信するリアルタイム送信ステップと、
当該動画像のリアルタイム送信の完了に応じて、当該動画像の未送信の画像情報を当該受信装置に送信する追加送信ステップ
とを具備することを特徴とする動画伝送方法。 - 当該リアルタイム送信ステップが、当該動画像の一部の画面の画像情報を当該受信装置に送信することを特徴とする請求項1に記載の動画伝送方法。
- 更に、当該受信装置において、当該送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を受信記録装置に記録すると共に表示し、当該送信装置から追加送信された画像情報を当該受信記録装置に追加記録する受信ステップを具備することを特徴とする請求項1に記載の動画伝送方法。
- 更に、
当該動画像を圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、
当該圧縮符号化ステップによる圧縮画像データを記録媒体に記録する記録ステップ
とを具備する請求項1又は2に記載の動画伝送方法。 - 当該圧縮符号化ステップが、画面内符号化と画面間符号化を併用し、
当該リアルタイム送信ステップは、当該圧縮符号化ステップの当該画面内符号化による圧縮画像情報を送信する
ことを特徴とする請求項4に記載の動画伝送方法。 - 更に、当該受信装置において、当該送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を受信記録装置に記録すると共に表示し、当該送信装置から追加送信された画像情報を当該受信記録装置に追加記録する受信ステップを具備することを特徴とする請求項5に記載の動画伝送方法。
- 当該圧縮符号化ステップが、精細符号化による高画質圧縮画像情報と、粗符号化による低画質圧縮画像情報とを生成し、
当該リアルタイム送信ステップは、当該圧縮符号化ステップによる当該低画質圧縮画像情報の少なくとも一部を送信し、
当該追加送信ステップは、当該圧縮符号化ステップによる当該高画質圧縮画像情報を送信する
ことを特徴とする請求項4に記載の動画伝送方法。 - 更に、当該受信装置において、当該送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を受信記録装置に記録すると共に表示し、当該送信装置から追加送信された当該高画質圧縮画像情報で当該受信記録装置の記録済み画像情報を更新する受信ステップを具備することを特徴とする請求項7に記載の動画伝送方法。
- 更に、当該送信装置において、リアルタイム送信済みの画像情報を記憶するステップを具備することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の動画伝送方法。
- 更に、当該伝送レートの空きを利用して、当該動画像の未送信の画像情報を当該受信装置に送信する補充送信ステップを具備することを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の動画伝送方法。
- 伝送路の伝送レートを計測する伝送レート計測手段(30)と、
当該動画像を記録する記録装置(16)と、
当該伝送レートに従い、当該伝送レート内でリアルタイム伝送可能な範囲で当該動画像の一部の画像情報を送信するリアルタイム送信手段(22,24)と、
当該動画像のリアルタイム送信の完了に応じて、当該記録装置から当該動画像の未送信の画像情報を読み出し、送信する追加送信手段(18,20)
とを具備することを特徴とする送信装置。 - 更に、当該動画像を出力する撮像手段を具備することを特徴とする請求項11に記載の送信装置。
- 当該リアルタイム送信手段が、当該動画像の一部の画面の画像情報を送信用に抽出する間引き手段を具備することを特徴とする請求項11又は12に記載の送信装置。
- 更に、当該動画像を圧縮符号化する圧縮符号化手段(14)を具備し、当該記録装置(16)は、当該圧縮符号化手段による圧縮画像情報を記録することを特徴とする請求項11乃至13の何れか1項に記載の送信装置。
- 当該圧縮符号化手段は画面内符号化と画面間符号化を併用し、
当該リアルタイム送信手段は、当該圧縮符号化手段の当該画面内符号化による圧縮画像情報を送信する
ことを特徴とする請求項14に記載の送信装置。 - 更に、当該動画像から精細符号化による高画質圧縮画像情報を生成する精細圧縮符号化手段と、当該動画像から粗符号化による低画質圧縮画像情報を生成する低細圧縮符号化手段とを具備し、
当該記録装置(16)は当該高圧縮画像情報を記録し、
当該リアルタイム送信手段は、当該低画質圧縮画像情報の少なくとも一部を送信し、
当該追加送信手段は当該高画質圧縮画像情報を送信する
ことを特徴とする請求項14に記載の送信装置。 - 送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、
当該送信装置からの当該画像情報を記録媒体に記録する記録手段と、
当該送信装置から追加送信された画像情報を当該記録媒体に追加記録する追加記録手段
とを具備することを特徴とする受信装置。 - 送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、
当該画像情報を記録媒体に記録する記録手段と、
リアルタイム伝送の完了後に当該送信装置から追加送信された画像情報を当該記録媒体に追加記録する追加記録手段
とを具備することを特徴とする受信装置。 - 送信装置からリアルタイム伝送された画像情報を再生する再生手段と、
リアルタイム伝送の完了後に当該送信装置から追加送信された追加画像情報を記録媒体に記録する記録手段
とを具備することを特徴とする受信装置。 - 当該記録手段は更に、伝送レートの空きを使って補充的に当該送信装置から伝送された補充画像情報を当該記録媒体に記録することを特徴とする請求項19に記載の受信装置。
- 当該記録装置は、当該記録媒体に記録済みの画像情報を、同じ画面のより高画質の画像情報で置換することを特徴とする請求項19又は20に記載の受信装置。
- 請求項11乃至17の何れか1項に記載の送信装置と、請求項18乃至21の何れか1項に記載の受信装置とからなることを特徴とする画像伝送システム。
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JP2006098798A JP2007274443A (ja) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | 画像伝送方法、送信装置、受信装置及び画像伝送システム |
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- 2006-03-31 JP JP2006098798A patent/JP2007274443A/ja not_active Withdrawn
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