JP3722265B2

JP3722265B2 - ビデオ伝送方法および装置

Info

Publication number: JP3722265B2
Application number: JP18521199A
Authority: JP
Inventors: 茂之酒澤; 康弘滝嶋; 正裕和田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP2001016584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はビデオ伝送装置に関し、特に、伝送誤りが発生する可能性の大きな伝送路、例えば車両などの移動体にビデオ信号を配信する伝送路に用いて好適なビデオ伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動体にビデオ・オーディオ信号（以下、ビデオ信号と呼ぶ）を配信することが実施されており、例えば車両中でテレビ放送を見ることができるようになっている。移動体は、周知のように、電波の届かない建物の陰に入ったり、種々の物体から発生あるいは反射された電波、すなわちノイズを受けたりするので、移動体にビデオ信号を誤りなく配信するのは非常に困難である。そこで、従来は、伝送路における誤りを訂正するために、強力な誤り訂正符号を固定的に適用して伝送し、受信側では、それをリアルタイムで復号し、再生・表示するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、伝送するビデオ信号に強力な誤り訂正符号を付加すると、誤りの少ない伝送をすることができるが、強力な誤り訂正能力をもつ符号は、元の情報レートに対する付加ビットの割合が大きくなるため、データサイズが増加する。移動体にビデオ信号を配信する伝送路の品質は刻一刻変化し、該品質が良い場合には強力な誤り訂正情報は無駄になるという問題があった。また、利用可能なビットレートに制約がある伝送路の場合には、誤り訂正符号の増加分だけ、ビデオ情報を削減しなくてはならず、画質が劣化するという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、前記した従来技術の問題点を除去し、伝送品質が変化する伝送路に対して、誤り訂正情報を適応的に付加することができるビデオ伝送装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明は、符号化されたビデオ信号を伝送するビデオ伝送装置において、ＭＰＥＧで圧縮されたビットストリームを入力とし、ビデオビットレートの増減を行うストリーム変換部と、該ストリーム変換部から出力された信号に誤り訂正符号化を可変的に施す可変誤り訂正符号化部と、伝送路の品質に応じて、前記ビデオビットレートの増減に関する制御信号を前記ストリーム変換部に送り、かつ前記誤り訂正符号の強弱に関する制御信号を前記可変誤り訂正符号化部に送る制御部とを具備し、前記ストリーム変換部は、前記制御部からの伝送路品質状態の値に対応する制御値に応じて、Ｉ、Ｂ、Ｐピクチャの低周波成分を選択し、それらの高周波成分を削除することにより、ビットレートの増減を行うようにした点に特徴がある。
【０００７】
前記した特徴によれば、伝送路の品質をリアルタイムに判定し、その判定結果を送信側に通知し、送信側はリアルタイムに、ビデオビットレートの増減と、誤り訂正強度の強弱を制御することができるようになる。したがって、伝送品質が変化する伝送路に対して、誤り訂正情報を適応的に付加することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
本実施形態のビデオ伝送装置は、送信側と受信側とから構成されている。送信側は、伝送されるビデオデータのビットレートを削減するストリーム変換部１と、該ストリーム変換部１からの出力に誤り訂正符号化を施す可変誤り訂正符号化部である可変ＦＥＣ（Forward Error Correction）部２と、該誤り訂正符号化を施されたビデオデータをパケット化した後受信側へ伝送する送信部３と、前記ストリーム変換部１と可変ＦＥＣ部２の動作を制御する制御部４から構成されている。
【０００９】
また、受信側は、送信側から送られてきたパケットを受信する受信部５と、前記誤り訂正符号化を復号化するＦＥＣ復号部６と、該誤り訂正符号化が復号化されたビデオデータを復号化するビデオ復号部７と、該ビデオ復号部７の出力を表示するビデオ表示部８と、前記受信部５の受信データを監視して網品質を判定する網品質監視部９とから構成されている。
【００１０】
次に、本実施形態の動作を説明する。前記ストリーム変換部１は、符号化済み動画像データａ、例えばＭＰＥＧ−１データを、図示されていないネットワークから、あるいはローカルハードディスク１０から読込み、ビットレートの削減を行う。該ビットレートの削減は、例えば本出願人による出願である特開平１０−２２４７９４号公報に記されている方法を用いることができる。
【００１１】
前記のビットレート削減方法の一例を図２を参照して、簡単に説明する。図２は、前記ストリーム変換部１の一具体例を示すブロック図である。Ｉ，Ｐ，Ｂ分離部１１は、符号化済み動画像データａを、そのピクチャヘッダに基づいてＩ，Ｐ，Ｂピクチャに分離する。該Ｉ，Ｐ，Ｂ分離部１１で分離されたＩ，Ｐ，Ｂピクチャは、それぞれ第１、２、３のヘッダ・低周波・高周波分離部１２、１３、１４に入力する。第１のヘッダ・低周波・高周波分離部１２は、Ｉピクチャのピクチャヘッダ、マクロブロックヘッダおよびＤＣＴデータの低周波成分と、該ＤＣＴデータの高周波成分とに分離する。前記ヘッダおよび低周波成分は第１の選択部１５に入り、前記高周波成分は第２の選択部１６に入る。第２のヘッダ・低周波・高周波分離部１３は、Ｐピクチャのピクチャヘッダ、マクロブロックヘッダ、動ベクトルおよびＤＣＴデータの低周波成分と、該ＤＣＴデータの高周波成分とに分離する。そして、前者は第３の選択部１７に入り、後者は第４の選択部１８に入る。さらに、第３のヘッダ・低周波・高周波分離部１４は、Ｂピクチャのピクチャヘッダ、マクロブロックヘッダ、動ベクトルおよびＤＣＴデータの低周波成分と、該ＤＣＴデータの高周波成分とに分離する。そして、前者は第５の選択部１９に入り、後者は第６の選択部２０に入る。前記第１〜６の選択部１５〜２０は、前記制御部４からの制御信号により制御され、選択的に動作をさせられる。
【００１２】
なお、ストリーム変換部１の他の構成として、前記符号化済み動画像データａを復号して、前記制御部４からの制御信号により、該制御信号に応じたビットレートで再符号化するものも用いることができる。
【００１３】
前記ストリーム変換部１でビットレート変換されたデータは、可変ＦＥＣ部２に入力する。該可変ＦＥＣ部２では、制御部４からの指示に従って強度を変更した誤り訂正符号化を施す。該誤り訂正符号化としては、例えば、インタリーブ付きリードソロモン(Reed Solomon)符号を用いることができる。インタリーブ付きリードソロモン符号は、図３に示されているように、インタリーブの段数をｎ段とした場合、データの書込みとリードソロモンの誤り訂正符号の適用を横方向に行い、送信データの読出しを縦方向（段方向）にするものである。伝送途中のエラーは、一般的にバースト状に発生する性質を有しており、連続して数個以上のエラーが発生すると正しいデータに復元することができないので、インタリーブの段数を大きくし、チェックビット長とリードソロモン符号の符号長を長くすることにより、誤り耐性を強化することができる。該リードソロモン符号を、他の誤り訂正符号、例えばＢＣＨ(Bose-Chaudhuri-Hochquenghem) 符号に置き換えても良いことは勿論である。
【００１４】
送信部３は、前記可変ＦＥＣ部２で誤り訂正符号化を施された送信データに対して、図４に示されているようなパケット化を行う。該パケットは、シーケンス番号、制御パラメータ、ビデオフレームポインタおよびビデオデータから構成されている。前記シーケンス番号は、パケット毎に１ずつ増えていく値であり、前記制御パラメータは、前記ストリーム変換部１と可変ＦＥＣ部２が従っている制御を示すパラメータである。また、ビデオフレームポインタは送信開始から数えて何番目のビデオフレームであるかを示すポインタである。
【００１５】
次に、受信部５は、前記送信部３から伝送路ｂを経て送られてきたパケットを受信し、受信したパケットをＦＥＣ復号部６と網品質監視部９とに送る。該網品質監視部９は、パケットヘッダ中のシーケンス番号を監視しており、シーケンス番号が不連続になっている場合には、伝送路上のエラーのためにパケット損失が発生していると判定し、このシーケンス番号の不連続の度合いに応じて、伝送路品質状態、または網品質状態の値を決定する。該網品質監視部９によって決定された網品質状態の値は、制御部４に送られる。
【００１６】
制御部４は、通知を受けた網品質状態に従って、前記ストリーム変換部１と可変ＦＥＣ部２の制御を行う。例えば、網品質状態を０から５までの整数の値（５が最も良く、０が最も悪い）で表現すると、該網品質状態の値に対応した制御値を予め定めておいて、該制御値をストリーム変換部１と可変ＦＥＣ部２に指示する。
【００１７】
例えば、ストリーム変換部１が前記図２に示した構成の場合には、網品質状態の値が５の時には、前記第１〜６の選択部１５〜２０を全て有効にして、ビデオデータをそのまま全て伝送する。網品質状態の値が４の時には、前記第１〜５の選択部１５〜１９を有効にし、第６の選択部２０だけを無効（不作動）にして、Ｂピクチャの高次係数のビデオデータのみを廃棄する。また、網品質状態の値が３の時には、前記第１〜４の選択部１５〜１８を有効にし、第５、６の選択部１９、２０を無効にして、Ｂピクチャを廃棄する。
【００１８】
一方、可変ＦＥＣ部２に関しては、網品質状態の値が５の時には、誤り訂正符号化（ＦＥＣ）を施さずに、データを送信部３に出力する。網品質状態の値が４の時には、インタリーブ無しで、ＲＳ（２５５，２４２）のリードソロモン符号を適用する。また、網品質状態の値が３の時には、インタリーブ５段で、ＲＳ（２５５，２３７）のリードソロモン符号を適用する。ここに、ＲＳ（２５５，２４２）の、「２５５」は（元のデータ＋訂正付加ビット長）を示し、「２４２」は（元のデータのビット長）を示す。したがって、ＲＳ（２５５，２４２）の付加ビット長は１３ビットであることが分かる。前記ＲＳ（２５５，２３７）も、同様の内容を意味している。この場合の付加ビット長は１８ビットとなる。
【００１９】
前記受信部５からＦＥＣ復号部６に送られたパケットは、該ＦＥＣ復号部６にてＦＥＣ復号される。該ＦＥＣ復号部６は、パケットヘッダ中の制御パラメータを参照して、ＦＥＣ復号方法を判断し、復号を行う。この復号は、縦方向に受信データをｎ段分ずつ順次書込み、横方向に誤り訂正復号および復号後のデータ読出しを行う。ビデオ復号部７は、該ＦＥＣ復号されたデータをビデオ信号に復号する。この時、パケットヘッダ中の制御パラメータを参照して、ビデオ復号方法を判断し、復号を行う。ビデオ表示部８は、復号されたビデオ信号をモニタに表示する。
【００２０】
以上のように、本実施形態によれば、伝送路の品質状態に応じて、ビットレートの削減と誤り訂正の強さを適応的に変えることができるようになる。
【００２１】
なお、前記実施形態では、網品質監視部は、受信部５で受信されたパケットのシーケンス番号の不連続の度合いに応じて、網品質状態の値を決定したが、ＦＥＣ復号部６で得られるエラーレートに基づいて、該網品質状態の値を決定するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
前記の説明から明らかなように、本発明によれば、伝送路の品質を判定し、該判定された伝送路の品質に従ってビデオビットレートの増減と、誤り訂正強度の強弱を制御するようにしたので、伝送品質が変化する伝送路に対して、誤り訂正情報を適応的に付加することができるようになる。このため、付加される誤り訂正情報量を最小限に抑えることができ、スループットの向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】ストリーム変換部の一具体例の構成を示すブロック図である。
【図３】インタリーブ付き誤り訂正符号化の説明図である。
【図４】パケットの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ストリーム変換部、２…可変ＦＥＣ部、３…送信部、４…制御部、５…受信部、６…ＦＥＣ復号部、７…ビデオ復号部、８…ビデオ表示部、９…網品質監視部、１０…ローカルハードディスク。

Claims

符号化されたビデオ信号を伝送するビデオ伝送装置において、
ＭＰＥＧで圧縮されたビットストリームを入力とし、ビデオビットレートの増減を行うストリーム変換部と、
該ストリーム変換部から出力された信号に誤り訂正符号化を可変的に施す可変誤り訂正符号化部と、
伝送路の品質に応じて、前記ビデオビットレートの増減に関する制御信号を前記ストリーム変換部に送り、かつ前記誤り訂正符号の強弱に関する制御信号を前記可変誤り訂正符号化部に送る制御部とを具備し、
前記ストリーム変換部は、前記制御部からの伝送路品質状態の値に対応する制御値に応じて、Ｉ、Ｂ、Ｐピクチャの低周波成分を選択し、それらの高周波成分を削除することにより、ビットレートの増減を行うようにしたことを特徴とするビデオ伝送装置。
請求項１に記載のビデオ伝送装置において、
前記可変誤り訂正符号化部は、インタリーブの段数および誤り訂正符号の符号長を変化させることにより、誤り訂正符号の強弱を制御するようにしたことを特徴とするビデオ伝送装置。