JP4372881B2 - ビデオデータストリーム中にアクセスポイントを提供する方法およびその方法を実行するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレーム間符号化ビデオデータのストリーム中にアクセスポイントを提供する方法およびその方法を実行するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サービスオンデマンドシステムでは、リアルタイムビデオデータはサーバ内で符号化され、ムービービデオデータは、要求があり次第顧客に伝送されるようにビデオサーバ内で符号化され記憶される。リアルタイムビデオデータおよび映像ビデオデータはそれぞれ、例えば生放送およびビデオを提供する連結されたフレームの形に編成される。
【０００３】
伝送媒体、例えば広帯域ケーブルの伝送容量、特にアクセスネットワーク内のケーブルの伝送容量が制限されているために、リアルタイム／ムービービデオデータの圧縮はサーバ／ビデオサーバ内でフレーム間符号化によって実行される。これを実行するために、元のフレームの代わりに、連続するフレームのデータの差のみが符号化される。フレーム間符号化ビデオデータ伝送の欠点は、連続ビデオデータストリームにアクセスできないことである。なぜなら、アクセスするには先行するフレームが分かっている必要があるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ドイツ特許第ＤＥ３８３１２７７Ａ１号から、フレーム間符号化ビデオデータストリーム中にフレーム内符号化ビデオデータを時々挿入する方法が知られている。フレーム内符号化は単一のフレーム内のビデオデータの相関を利用するものである。したがって、フレーム内符号化フレームをアクセスポイントとして使用することができる。なぜなら、これらのポイントには先行するフレームに関する情報が不要であるからである。しかしながら、フレーム内符号化ビデオデータのビットレートはフレーム間符号化ビデオデータのビットレートよりもかなり大きい。したがってこの方法の欠点は、ビデオを伝送するために大きい伝送容量が必要とされることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、開始フレームを除いて専らフレーム間符号化ビデオデータから形成されるビデオデータストリームへのアクセスを可能にする方法、およびこの方法を実行するための装置を提供することである。
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の方法および請求項３に記載の装置によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下で添付の図面を参照しながら本発明の２つの実施の形態について説明する。
【０００８】
まず図１および図２を参照しながら第１の実施の形態について説明する。図１は、１つまたは複数のアクセスポイントをフレーム間符号化ビデオデータのストリーム中に提供するための本発明による第１の装置ＶＯＲを示す。
【０００９】
装置ＶＯＲは特に、カメラＣＡＭから入来し、例えば符号器Ｋ１によって符号化されたリアルタイムビデオデータを受信し、それらのデータを加入者によって決定された任意の時刻に、例えば加入者の複数のテレビ電話ＴＥＬ１、．．．ＴＥＬｎに送る役目をする。ここでｎは自然数、例えば２０である。
【００１０】
カメラＣＡＭは、例えば生放送すべきシーンを走査しており、そのビデオデータを符号器Ｋ１に送る。符号器Ｋ１内で、開始フレームはフレーム内符号化を用いて符号化され、開始フレームの後に続くすべてのフレームは、必要な伝送容量を最小限に抑えるためにフレーム間符号化を用いて符号化される。そのような符号器は、例えばドイツ国特許第ＤＥ３６１３３４３号に開示されており、「ハイブリッド符号器」と呼ばれる。符号化されたビデオデータは装置ＶＯＲに送られる。符号器Ｋ１と装置ＶＯＲは、例えばサーバ内で１つのケース内に収容されるか、またはＩＳＤＮやＢ−ＩＳＤＮなどの伝送網を介して、あるいは無線リンクを介して相互接続される（ＩＳＤＮは統合サービスディジタルネットワーク、Ｂ−ＩＳＤＮは広帯域ＩＳＤＮのことである）。装置ＶＯＲとテレビ電話ＴＥＬ１〜ＴＥＬｎは、例えばＩＳＤＮやＢ−ＩＳＤＮなどの伝送網を介して、あるいは無線リンクを介して相互接続される。
【００１１】
装置ＶＯＲは、符号器Ｋ１から受信されたフレーム内符号化ビデオデータおよびフレーム間符号化ビデオデータを一定の値、例えば数ミリ秒だけ遅延させるための遅延素子τ１を含む。遅延素子τ１の遅延は、生放送を見ることを望んでいる加入者にアクセスポイントを提供するために必要である。加入者には一定の値だけ遅延した生放送が提供されるが、これは不利にはならない。なぜなら、この遅延は非常に小さく、残像のために人間の目では知覚できないからである。
【００１２】
さらに装置ＶＯＲは、アクセスポイントを生成するために直列に結合された復号器Ｄ１と、バッファＭＥＭＯと、符号器Ｋ２と、遅延素子τ２とを含む。
【００１３】
復号器Ｄ１は、生放送の開始フレームなど少なくとも１つのフレーム内符号化フレームと、開始フレームの後に続くフレームなどフレーム間符号化フレームとを順に復号する役目をする。フレーム内符号化された開始フレームが受信されているので、後続のすべてのフレームはそれらがフレーム間符号化されている場合でも復号することが可能である。なぜなら、先行するすべてのフレームが既知であるからである。
【００１４】
復号されたフレームはバッファＭＥＭＯ、例えば読取り書込みメモリに一時的に記憶される。
【００１５】
復号器Ｄ１およびバッファＭＥＭＯは、例えばカメラＣＡＭおよび符号器Ｋ１との接続を確立するテレビ電話の一部を構成する。
【００１６】
符号器Ｋ２は、一時的に記憶されたフレームをフレーム内符号化を用いて符号化する役目をする。符号器Ｋ２の構造は全部あるいは一部が符号器Ｋ１の構造に一致してもよい。符号器Ｋ２内ではアクセスポイントが生成される。バッファＭＥＭＯに一時的に記憶されたビデオデータは、カメラＣＡＭに提供されたビデオデータに相当するものである。したがって符号器Ｋ２は、先行するフレームに関する情報を必要とせずに符号器Ｋ１と同じ形でフレーム内符号化ビデオデータを生成することができる。
【００１７】
遅延素子τ２は、符号器内で生成されたフレーム内符号化フレームを遅延させる役目をし、遅延素子τ２の遅延は遅延素子τ１の遅延よりも小さい。
【００１８】
さらに装置ＶＯＲは、制御ユニットＣＴＲＬ、例えば同じくテレビ電話の一部を構成するマイクロプロセッサを含む。制御ユニットＣＴＲＬは、符号器Ｋ２および遅延素子τ２を制御するために備えられる。
【００１９】
制御ユニットＣＴＲＬは、符号器Ｋ２が一時的に記憶されたフレームを制御ユニットＣＴＲＬによって規定された時刻にフレーム内符号化を用いて符号化するように符号器Ｋ２を制御するようプログラムされている。符号器Ｋ２は、例えば符号化を実行しない非活動状態にある。符号器Ｋ２は、生放送にアクセスしそれを送信するよう加入者から要求された制御ユニットＣＴＲＬからの制御信号に応答して活動状態に切り換えられ、この状態で符号器Ｋ２は、最後に記憶されたフレームをフレーム内符号化を用いて符号化する。このフレーム内符号化フレームは、加入者へ生放送を送信するためのアクセスポイントの役目をする。アクセスポイントが送信されてから、遅延素子τ２によって決定された遅延の後、アクセスポイントの後に続くフレーム間符号化フレームが送信され、その結果連続データストリームが得られる。
【００２０】
遅延素子τ２の遅延は、アクセスポイントのフレーム内符号化フレームにどのくらいの容量が必要かに関する情報を符号器Ｋ２から受け取った制御ユニットＣＴＲＬによって調整され、この容量からこのフレームを送信するための遅延を計算することができる。遅延素子τ２の遅延は、遅延素子τ１の遅延と、アクセスポイントのフレーム内符号化フレームを生成するために必要な遅延との差によって決定される。したがって、アクセスポイントのフレーム内符号化フレームの送信と、アクセスポイントのフレーム内符号化フレームの後に続くフレーム間符号化フレームの順の送信とは、連続データストリームを生成するように互いに時間的に適合される。
【００２１】
さらに装置ＶＯＲは、制御ユニットＣＴＲＬによって制御できる少なくとも１つのスイッチＳ１〜Ｓｎを含む。それらの番号ｎ（自然数）は、サービスを受けるべき加入者の数に合わせられ、例えば１０００人の加入者に対し６４個のスイッチで６４の同時送信が可能である。各スイッチＳ１〜Ｓｎは２つの入力と１つの出力とを有する。各スイッチＳ１〜Ｓｎの一方の入力は遅延要素τ１の出力に接続され、他方の入力は遅延素子τ２の出力に接続される。各スイッチＳ１〜Ｓｎは、例えば生放送を送信せよとの加入者からの要求が受信されアクセスポイントが生成されたときに連続ビデオデータストリームが各スイッチの出力に提供されるように制御ユニットＣＴＲＬによって制御可能である。スイッチＳ１は、例えば遅延素子τ２に永久的に接続される。アクセスポイントを生成して生放送を送信せよとの加入者からの要求が受信されたとき、このアクセスポイントは制御ユニットＣＴＲＬの制御下で符号器Ｋ２によって生成され送信される。このアクセスポイントは遅延素子τ２を通ってスイッチＳ１に至り、スイッチＳ１はそれを加入者に送る。アクセスポイントを送信した後、スイッチＳ１は遅延素子τ１に接続され、その結果アクセスポイントの送信の後で、アクセスポイントの後に続くフレームが送信される。送信が完了すると、スイッチＳ１は遅延素子τ２に再び接続される。
【００２２】
フレーム間符号化ビデオデータのストリーム中にアクセスポイントを提供する方法は、次のステップを含む。
（ａ）開始フレームのフレーム内符号化ビデオデータを受信し、その開始フレームを一時的に記憶するステップ。
（ｂ）開始フレームの後に続くフレーム間符号化ビデオデータのフレームを順に受信し、それぞれ最後に受信したフレームを一時的に記憶するステップ。
（ｃ）アクセスポイントを生成せよとの要求を受信するステップ。
（ｄ）記憶すべき次のフレームをフレーム内符号化を用いて符号化し、その記憶すべき次のフレームの後に続くすべてのフレームを所定の値だけ同時に遅延させるステップ。
（ｅ）フレーム内符号化フレームが送信された後で、フレーム内符号化フレームの後に続くフレーム間符号化フレームの送信が時間的に適合された形で行われるようにフレーム内符号化フレームを遅延させるステップ。
【００２３】
複数のアクセスポイント提供すべき場合、後続のアクセスポイントごとにステップ（ｃ）〜（ｅ）だけを実行すればよい。ステップ（ａ）および（ｂ）は生放送ごとに１回だけ実行され、ステップ（ｂ）はステップ（ｃ）〜（ｅ）と同時に実行され、連続して数回実施できる。２人の加入者が同時に送信を要求した場合、ステップ（ｃ）〜（ｅ）を１回だけ実行すればよい。スイッチＳ１〜Ｓｎのうちの２つを介して、連続ビデオデータストリームを２つの別々の伝送路を介して２人の個々の加入者に同時に割り当てることができる。
【００２４】
図２ａ）は、１４個のフレームからなる連続ビデオデータストリームの概略図を示す。フレーム１は開始フレームであり、フレーム内符号化を用いて符号化される。フレーム２〜１４はフレーム間符号化を用いて符号化される。フレーム２〜１４の各々に必要な伝送容量はフレーム１のそれよりも少ない。ｔ軸は送信時刻を表す。
【００２５】
図２ｂ）は、図２ａ）のビデオデータストリーム中に挿入された２つのアクセスポイントを示す。フレーム間符号化フレーム４は、復号器Ｄ１によって復号され、バッファＭＥＭＯに一時的に記憶された後、符号器Ｋ２によってアクセスポイントの役目をするフレーム内符号化フレームに変換される。遅延素子τ２の遅延は、遅延素子τ１の遅延に等しい時間間隔だけ遅延したフレーム５の送信が中断なしにフレーム内符号化フレーム４の送信の後で行われ、その結果連続ビデオデータストリームが形成されるように選択される。加入者からの後続の要求に応答して、フレーム間符号化フレーム１１は、後続のアクセスポイントの役目をするフレーム内符号化フレーム１１に変換される。遅延素子τ２の遅延は、遅延素子τ１の遅延に等しい時間間隔だけ遅延したフレーム１２の送信が中断なしにフレーム内符号化フレーム１１の送信の後で行われるように選択される。
【００２６】
次に図３を用いて第２の実施の形態について説明する。図３は、フレーム間符号化ビデオデータのストリーム中に２つ以上のアクセスポイントを生成するための本発明による第２の装置ＶＯＲを示す。この装置ＶＯＲは、遅延素子τ１と、直列に結合された復号器Ｄ１、バッファＭＥＭＯ、符号器Ｋ２、遅延素子τ２とを含む。これらのユニットは図１の対応するユニットと構造および動作が同じである。ただし符号器Ｋ２および遅延素子τ２は、制御ユニットＣＴＲＬによって制御されるのではなく、一時的に記憶されたフレームを予め定められた時刻に、例えば一定の時間間隔でフレーム内符号化を用いて符号化し、このフレームを遅延素子τ１の遅延に適合させて送信する。フレーム内符号化フレームは可能なアクセスポイントの役目をする。それらは、例えばＩＳＤＮの２つの別々の伝送チャネルを介して、または時分割多重化を用いた単一のチャネルを介して、連続ビデオデータストリームと同時に送信される。受信機は、可能なアクセスポイントにおいて連続ビデオデータストリームにアクセスすることができる。また、可能なアクセスポイントと連続ビデオデータストリームとの適合された送信の代わりに、遅延素子τ２を省略することもできる。ビデオデータストリームへの適合されたアクセスが行われるようにするための手段が受信機内で講じられなければならない。これは、例えばＩＳＤＮの２つの別々のチャネルを介して送信されたデータの遅延差を除去することができず、そのため可能なアクセスポイントを連続ビデオデータストリーム中に挿入するための適合化が予測不可能な形で送信中に変更されることがある伝送リンクの場合に有利である。
【００２７】
どちらの実施の形態においても、接続の確立および解除のための信号ユニット、増幅器、反響消去装置など追加のモジュールについては簡単のために説明しなかった。これらのモジュールの選択および構成は当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の装置の概略ブロック図である。
【図２】フレーム間符号化データストリームと２つのアクセスポイントとを含む２つの図である。
【図３】本発明による第２の装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
ＣＡＭ カメラ
Ｋ１ 符号器
Ｋ２ 符号器
ＶＯＲ 装置
τ１ 遅延装置
τ２ 遅延装置
Ｄ１ 復号器
ＭＥＭＯ バッファ
ＣＴＲＬ 制御ユニット
Ｓ１ スイッチ
Ｓｎ スイッチ
ＴＥＬ１ テレビ電話
ＴＥＬｎ テレビ電話

Claims (7)

1. フレーム間符号化画像データの画像データストリーム中にアクセスポイントを生成する方法であって、
   （ａ）開始画像のフレーム内符号化画像データを受信し、復号し、復号した開始画像を一時的に記憶するステップと、
   （ｂ）開始画像の後に続く個々の画像のフレーム間符号化画像データを順に受信し、復号し、それぞれ最後に受信し復号した個々の画像を一時的に記憶するステップと、
   （ｃ）アクセスポイントを生成せよとの要求を受信するステップと、
   （ｄ）アクセスポイントを生成せよとの要求に続いて一時的に記憶すべき次の１つの画像をフレーム内符号化方法に従って符号化し、同時に、その一時的に記憶すべき次の１つの画像の後に続くすべての画像を所定の値だけ遅延させるステップと、
   （ｅ）該１つのフレーム内符号化画像が送信された後に、該１つのフレーム内符号化画像の後に続くフレーム間符号化された１つの画像の送信が時間的に適合された形で行われるように、該１つのフレーム内符号化画像を遅延させるステップとを含む方法。
2. 請求項１に記載のステップ（ａ）〜（ｅ）を含むフレーム間符号化画像データの画像データストリーム中にアクセスポイントを生成する方法であって、後続のアクセスポイントごとにステップ（ｃ）〜（ｅ）が実行されることを特徴とする方法。
3. 受信されたフレーム内符号化画像データおよびフレーム間符号化画像データを一定の値だけ遅延させるための第１の遅延素子（τ１）と、
   少なくとも１つのフレーム内符号化画像およびフレーム間符号化画像を復号するための復号器（Ｄ１）と、
   復号器（Ｄ１）の後に続き、復号された画像を一時的に記憶するためのバッファメモリ（ＭＥＭＯ）と、
   バッファメモリ（ＭＥＭＯ）の後に続き、一時的に記憶された少なくとも１つの画像をフレーム内符号化方法に従って符号化するための符号器（Ｋ２）と、
   符号器（Ｋ２）の後に続き、少なくとも１つのフレーム内符号化画像を遅延させるための第２の遅延素子（τ２）とを含み、
   第２の遅延素子（τ２）の時間遅延が第１の遅延素子（τ１）の時間遅延よりも小さい請求項１または２に記載の方法を実行するための装置（ＶＯＲ）。
4. 符号器（Ｋ２）が一時的に記憶された画像を制御ユニット（ＣＴＲＬ）によって決定された時刻にフレーム内符号化方法に従って符号化するように符号器（Ｋ２）を制御するようになされた制御ユニット（ＣＴＲＬ）が備えられたことを特徴とする請求項３に記載の装置（ＶＯＲ）。
5. 該１つのフレーム内符号化画像の送信とその該１つのフレーム内符号化画像の後に続く該１つのフレーム間符号化画像の送信とを互いに時間的に適合させるために、制御ユニット（ＣＴＲＬ）が第２の遅延素子（τ２）の時間遅延を調整するようになされていることを特徴とする請求項４に記載の装置（ＶＯＲ）。
6. 制御ユニット（ＣＴＲＬ）によって制御できる少なくとも１つのスイッチ（Ｓ１、Ｓｎ）が備えらえれ、
   各スイッチ（Ｓ１、Ｓｎ）が２つの入力と１つの出力とを有し、
   各スイッチ（Ｓ１、Ｓｎ）の一方の入力が第１の遅延素子（τ１）の出力に接続され、他方の入力が第２の遅延素子（τ２）の出力に接続され、
   連続画像データストリームが各スイッチの出力で得られるように各スイッチ（Ｓ１、Ｓｎ）が制御可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置（ＶＯＲ）。
7. 符号器（Ｋ２）が一時的に記憶された画像を所定の時刻にフレーム内符号化方法に従って符号化するようになされていることを特徴とする請求項３に記載の装置（ＶＯＲ）。

Images