JP5710683B2 - モバイルビデオ電話間の選好画像フォーマットを決定する方法及び装置 - Google Patents

モバイルビデオ電話間の選好画像フォーマットを決定する方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、インターネットプロトコル(ＩＰ)ベースのビデオ通話サービスが可能な移動端末装置及び方法に関するもので、特に本発明はモバイルビデオ電話(mobile video telephone)間に送受信のための画像フォーマットを決定する画像フォーマット決定装置及び方法に関する。
最近、移動通信端末にカメラ機能を加えた、いわゆる‘カメラフォン’が普遍化されている。カメラフォンは、音声及びデータを送受信する移動通信端末の元の性能を超えて、ポートを通じてコンピュータに伝送するための写真記録以上の画像データを送受信する手段が開発されてきている。したがって、ユーザーがカメラフォンを通じて音声通話だけでなく、ビデオ通話を楽しむビデオ通話サービスを可能にする。
以下に、図１を参照して、一般的なＩＰベースのモバイルビデオ電話間のビデオ通話のための初期化プロセスを簡単に説明する。
図１を参照すると、第１のユーザー端末(ＵＥ１)１０１は、ステップ１１０，１２０で、アウトバウンドプロキシ(outbound proxy)１０２を通じてＳＤＰ(Session Description Protocol)招待要求(invite offer)を第２のＵＥ(ＵＥ２)１０３に伝送する。
ＳＤＰ招待要求(以下、“ＳＤＰ ｏｆｆｅｒ”と称する)は、秒当たりフレーム数、画質、画像フォーマットのようなビデオ伝送のための制御情報を含むメッセージである。このモバイルビデオ電話は、インターネットプロトコル(ＩＰ）に基づいて制限されたビットレート(bit rate)を画像(image)、音声、データ及び制御信号の中で適切に分割して伝送する。全体ビットレートのうち、ビデオ伝送のために割り当てられるビットレートは、秒当たりフレーム数、画質、画像フォーマットを考慮して決定される。これら項目のうち、秒当たりフレーム数及び画質は、ビデオ通話中にも調整できるが、画像フォーマットは一般的に通話中に固定される。
ＳＩＰ/ＳＤＰ(Session Initiation Protocol/Session Description Protocol)は、秒当たりフレーム数だけでなく画質を制御するために使用される。このような特定の場合に、ＵＥは、図１のＳＤＰ ｏｆｆｅｒと共に、秒当たりフレーム数及び画質に関する情報を示す命令語‘ａ＝quality：＜quality＞’を送信する。この命令語において、‘＜quality＞’は、０から10までの範囲値を有し、ここで、０は秒当たり最大フレーム数及び最低の画質に対応し、１０は秒当たり最小フレーム数及び最高の画質に対応する。すると、相手(opposing)UEは、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒに含まれた＜quality＞情報によって秒当たりフレーム数及び画質を制御する。
画像フォーマット(image format)はビデオ通話中に送受信される画像の横及び縦ピクセル(pixel)の数を含み、ＵＥは相手ＵＥに希望する画像フォーマットに関する情報を提供するためにＳＤＰ要求を使用する。下記に、このＳＤＰ ｏｆｆｅｒの一例を示す。
<SDP offer>
m=video 49154 RTP/AVP 99 100
b=AS:92
a=rtpmap:99 H263-2000/90000
a=fmtp:99 profile=0;level=45
a=rtpmap:100 MP4V-ES/90000
a=fmtp:100 profile-level-id=9; \
config=000001b009000001b509000001000000012000845d4c282c2090a28
上記のＳＤＰ ｏｆｆｅｒを参照すると、ＵＥは、９２kbpsのビットレートで、相手ＵＥにＨ.２６３ビデオエンコーダ(profile＝0,level＝45)及びＭＰＥＧ-４ビデオエンコーダ(profile-level＝9)のうちいずれか一つを選択するように要求する。このＳＤＰ ｏｆｆｅｒにおいて、‘profile’と‘level’は、画像エンコーダの性能を定義し、符号化(encoding)/復号化(decoding)が可能な最大画像フォーマット、秒当たり最大フレーム数、処理可能なブロックの最大数などを規定する。
送信ＵＥは、普通、プロファイル及びレベル値が許す最大画像フォーマットで伝送データを符号化する。例えば、このような最大画像フォーマットは、ＳＱＣＩＦ(１２８×９６)、ＱＣＩＦ(１７６×１４４)、ＱＶＧＡ(３２０×２４０)、ＣＩＦ(３５２×２８８)、ＶＧＡ(６４０×４８０)などを含むことができる。
図１を参照すると、ＵＥ２ １０３は、ステップ１３０で、受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒを分析し、その分析結果に対応する動作を遂行する。
以下に、ステップ１３０の分析プロセスについて図２を参照して詳細に説明する。
図２を参照すると、ＵＥ２ １０３は、ステップ２１０で、受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒをチェックし、ステップ２２０で、受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒが収容可能であるか否かを判定する。その収容可能性は、端末の属性(attributes）に基づく。例えば、画像フォーマットの場合、ＵＥ２ １０３は、ＵＥ１ １０１によって要求される最大画像フォーマットがＵＥ２ １０３の収容可能な画像フォーマットであるかを判定する。
ステップ２２０で、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒが収容可能であると判定された場合には、ＵＥ２ １０３は、ステップ２３０でコーデックを初期化し、ステップ２４０(図１のステップ１４０及び１５０)で、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒの収容可能性を示す応答メッセージ２００ＯＫをアウトバウンドプロキシ１０２を介してＵＥ１ １０１に伝送する。
しかしながら、ステップ２２０の判定結果、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒの収容ができない場合、例えば、最大画像フォーマットがＵＥ２ １０３で収容可能な画像フォーマットより大きいか、あるいは等しい場合には、ＵＥ２ １０３は、ステップ２５０で、その収容可能な最大画像フォーマットを示す新たなＳＤＰ ｏｆｆｅｒ(counter-offerの形態)を生成してＵＥ１ １０１に送信する。
しかしながら、上述したプロセスにおいて、送信ＵＥが符号化後に伝送した画像を受信した受信ＵＥは、符号化中に使用された画像フォーマットと異なるフォーマットで画面に受信された画像をディスプレイすることがある。その理由は、ユーザーに好ましい専用(customized)ディスプレイ部を許すためである。
図３は、現在動作中である２個のＵＥ(又はモバイルビデオ電話)の画面の一例を示す。
図３において、送信ＵＥは、ＱＣＩＦ(１７６×１４４)で符号化し伝送された画像を有するが、受信ＵＥの画面で実際にディスプレイされるフォーマットは約２４０×２００のサイズを有する。このような特別な場合に、受信ＵＥは、次の理由で、受信された画像をＱＣＩＦ(１７６×１４４)の符号化フォーマットで復号化した後に２４０×２００に拡大する。すなわち、受信ＵＥは、ＱＶＧＡ(３２０×２４０)解像度を有するＬＣＤ(Liquid Crystal Display)をその画面として使用するので、受信されたＱＣＩＦ(１７６×１４４)で符号化された画像をそのまま画面にディスプレイすると、画像は、ＵＥの特定画面のサイズに比べて非常に小さく示されることができる。
しかしながら、この拡大プロセスで、次のような問題点と時々直面するようになる。
上述したように送信ＵＥがＱＣＩＦ(１７６×１４４)で画像を符号化すると、受信ＵＥは、ビットレートを増加させてもＱＣＩＦ(１７６×１４４)で符号化された画像を２４０×２００に拡大する場合に、画質の維持又は改善に限界がある。
また、この拡大プロセスは、フレームごとに補間(interpolation)及びフィルタリングを遂行し、上記プロセスのための補間及びフィルタリングは、大量の計算を要求する。
一方、送信ＵＥはＱＶＧＡ(３２０×２４０)又はＣＩＦ(３５２×２８８)で画像を符号化して伝送し、受信ＵＥはこの伝送された画像を２４０×２００の画像フォーマットに合せるために縮小しても、受信ＵＥは、多くの計算を要求するサブサンプリング(sub-sampling)及びフィルタリングの遂行が必要であり、そのため、符号化後に伝送された画像情報の相当部分が損失される可能性がある。無線通信において、このような周波数リソースの浪費は、非常に非効率的であり、余分のリソースが不足してほぼ許容されない。
言い換えれば、従来技術における第１の問題点は、現在の信号処理システムで使用される画像フォーマットのうち、携帯電話の環境と密接な関係のあるＱＣＩＦ、ＱＶＧＡ、及びＣＩＦフォーマットと携帯電話ＬＣＤの利用可能サイズとの間に大きな差異が存在するということである。
第２の問題点は、既存の画像フォーマットのうちいずれか一つを選択する方法では与えられたビットレートを多様なモードで活用できないということである。例えば、ＵＥが(１６：９)のワイド画面(wide-screen)モードで画像を符号化しようとしても、そのようなフォーマットは存在せず、必要に応じて、所望のフォーマットを一々規格化しなければならないという問題点を有する。
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、既存の信号システムをそのまま使用しつつ所望する画像フォーマットを相手ＵＥに正確に伝送することによって、割り当てられたビットレートを最大限利用して選好(preferred)画像フォーマットで画像を符号化する選好画像フォーマット決定方法及び装置を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、カメラとディスプレイ部をそれぞれ有するＵＥ間のモバイルビデオ通話をサポートするＵＥにおける選好画像フォーマットを決定する方法を提供する。その方法は、相手ＵＥから、選好画像フォーマットを含むビデオ伝送制御情報を受信し、相手ＵＥによって要求される選好画像フォーマットが収容可能なフォーマットであるか否かを判定するステップと、相手ＵＥによって要求される選好画像フォーマットの収容可能性に従って、収容可能な応答メッセージ及び収容可能な新たな選好画像フォーマットのうち少なくとも一つを含むビデオ伝送制御情報を、相手ＵＥに伝送するステップとを具備する。
本発明の他の態様によれば、カメラとディスプレイ部をそれぞれ有し、ＵＥ間のモバイルビデオ通話をサポートするＵＥで選好画像フォーマットを決定する装置を提供する。その装置は、モバイルビデオ通話のための相手ＵＥと選好画像フォーマット情報を送受信して画像フォーマットを決定する制御部と、カメラから受信される画像信号を制御部によって決定された特定の画像フォーマットで符号化して相手ＵＥに伝送するビデオエンコーダと、相手ＵＥから受信された符号化画像信号を復号化し、復号化された画像信号を制御部によって決定された特定の画像フォーマットに調整し、ディスプレイ部にフォーマット調整された画像信号を出力する画像デコーダとを含む。
本発明は、既存の信号システムをそのまま使用しつつ、ユーザーが所望するフォーマットの画像にできるだけ近いフォーマットで画像を符号化することができる。また、本発明は、制限されたビットレートを最大限使用してモバイルビデオ電話の画質を最大化することができる。さらに、本発明は、画像サイズ調整に対する計算による遅延及び電力消耗を減少させることができる。
従来のＵＥ間のビデオ通話初期化プロセスの信号フローを示す図である。 図１のステップ１３０を詳細に説明するためにＵＥ２の動作を示すフローチャートである。 従来技術によるビデオ通話を遂行するディスプレイ部を示す図である。 本発明の一例によるモバイルビデオ電話の内部を示すブロック構成図である。 本発明の一例によるＵＥの選好画像フォーマット決定方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記の説明で、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、明瞭性及び簡潔性のためにその詳細な説明を省略する。また、後述する用語は、本発明の機能を考慮して定義されたものであって、ユーザー、運用者の意図、又は慣例によって変わることができる。したがって、上記用語は、本明細書の全体内容に基づいて定義されなければならない。
本発明は、２個のＵＥ間のＳＩＰ/ＳＤＰベースの交渉(negotiation)プロセスで、一つのＵＥがＳＤＰ ｏｆｆｅｒと共に所望の画像フォーマットを送信し、このＳＤＰ ｏｆｆｅｒを受信すると、相手ＵＥは、画像エンコーダとカメラの機能を考慮してＳＤＰ ｏｆｆｅｒを収容し、あるいは収容できない場合には、サポート可能な選好画像フォーマット条件を相手に提案することによって、ＵＥ間の画像フォーマットを交渉する方法を提供する。すなわち、従来技術は最大画像フォーマット情報だけの収容可能性を示す情報を交換するが、本発明は、最大画像フォーマット情報だけでなく、実際に所望する正確な画像フォーマットも相手ＵＥに提案する。
図４を参照して、上述した本発明の方法を実現するためのＵＥ(又はＩＰベースのパケット交換(packet-switched)モバイルビデオ電話)の内部構成を一例として説明する。
図４を参照すると、ＵＥは、大きく双方向通信のために送信処理部４１０と受信処理部４６０とから構成される。
送信処理部４１０において、マイク(microphone)４２０とカメラ４２５を通過する音声と画像は、音声エンコーダ(speech encoder)４１１及びビデオエンコーダ４１２で各々符号化され、キーボード４３０及びテキスト処理部４１３を通じて受信されるテキストと共にＲＴＰ、ＵＤＰ、及びＩＰのような各種プロトコルのヘッダーがパケットベースのネットワークインターフェース４４０で接続され、３ＧＰＰ(3rd Generation Project Partner)ネットワークのレイヤー２(Ｌ２)４５０に伝送される。
図４に示す受信処理部４６０において、パケットベースのネットワークインターフェース４４０は、受信された符号化映像、音声、及びテキスト情報からＲＴＰ、ＵＤＰ、ＩＰのような多様なプロトコルのヘッダーを分離して、音声デコーダ４６１、ビデオデコーダ４６２、及びテキスト処理部４６３に各々伝送し、復号化された画像と音声は同期化(synchronization)後にスピーカ４７０とディスプレイ部４７５に伝送される。
制御部(セッションセットアップ及び制御)４８０は、ユーザーインターフェース４９０を通じて提供されるユーザー入力情報によって通話開始及び終了を制御する。また、制御部４８０は、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒを生成して出力する。従来技術ではＳＤＰ ｏｆｆｅｒで所望するビデオエンコーダのタイプ、プロファイル、及びレベルを指定したが、本発明ではＳＤＰ ｏｆｆｅｒの各ビデオエンコーダの説明に次のような命令語を追加する。
a=rtpmap:99 H263-2000/90000
a=fmtp:99 profile=0;level=50
a=image_format: a b
ＳＤＰ ｏｆｆｅｒの追加命令語は、相手ＵＥに最大ＣＩＦまでの画像を符号化できるＨ.２６３ビデオエンコーダを要求するが、実際所望する具体的な画像フォーマットのサイズは、横ａピクセル、縦ｂピクセルである。この選好画像フォーマット(ａ，ｂ）は、最大画像フォーマット(３５２，２８８)と等しいか、あるいは小さくなければならない。この画像フォーマット決定時間を短縮するために、複数の選好画像フォーマットが一つのビデオエンコーダのために要求される。
次に、上述したように本発明によるＵＥにおいて、画像フォーマットを決定する方法について一例を挙げて説明する。本発明は、例えば、図１に示すビデオ通話初期化プロセスで画像フォーマットを決定し、その全般的な初期化プロセスが図１と同一であるため、図１を参照して説明する。
本発明において、ＵＥ１ １０１は、図１のステップ１１０を遂行する場合に、従来技術と異なり、伝送されるＳＤＰ ｏｆｆｅｒに選好画像フォーマット(ａ，ｂ)に対する追加命令語をさらに含ませてＵＥ２ １０３に送信する。その後、ＵＥ２ １０３は、ステップ１３０で、追加命令語を有する受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒを分析し、画像フォーマットを決定する。本発明の一例によるＵＥ２ １０３の分析動作について、図５を参照して詳細に説明する。
図５のフローチャートを参照すると、ＵＥ２は、ステップ５１０で、受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒをチェックし、ステップ５２０で、このＳＤＰ ｏｆｆｅｒが収容可能であるか否かを判定する。すなわち、ＵＥ２は、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒに含まれた最大画像フォーマットを収容できるか否かを判定する。ステップ５２０で、ＵＥ２が最大画像フォーマットを収容できると判定された場合に、ＵＥ２は、ステップ５３０で、ＳＤＰ ｏｆｆｅｒと共に受信される選好画像フォーマット命令(a＝image_format：ab）を分析し、合意されたプロファイルとレベルを有する最大画像フォーマットと共に選好画像フォーマット(ａ，ｂ）によって示される画像フォーマットをサポートできるか否かを判定する。
ステップ５３０で、要求された選好画像フォーマットが収容可能であると判定されると、ＵＥ２は、ステップ５４０で画像エンコーダとカメラが選好画像フォーマットをサポートできるかをチェックする。ステップ５４０のチェック結果、ビデオエンコーダとカメラが要求された選好画像フォーマットをサポートできる場合に、ＵＥ２は、ステップ５５０でビデオエンコーダを初期化し、ステップ５６０で、受信されたＳＤＰ ｏｆｆｅｒの収容を示す応答信号２００ＯＫをＳＤＰ ｏｆｆｅｒを伝送する相手ＵＥ１に送信する。
しかしながら、ステップ５２０〜５４０で、ＵＥ２がＳＤＰ ｏｆｆｅｒを収容できないと判定された場合に、ＵＥ２は、収容可能なＳＤＰ ｏｆｆｅｒを生成して相手ＵＥ１に送信し、このＳＤＰ ｏｆｆｅｒは収容可能な最大画像フォーマットだけでなく、選好画像フォーマット情報を含む。
図示されていないが、ＵＥ２ １０３から２００ＯＫメッセージが受信されると、ＵＥ１ １０１は、選好画像フォーマットに伝送されるビデオ通話を開始する。しかしながら、新たなＳＤＰ ｏｆｆｅｒメッセージを受信すると、ＵＥ１ １０１は、ステップ５１０〜５７０と同一の動作を遂行し、それによってＵＥ２ １０３と選好画像フォーマット決定プロセスを遂行する。その後、上述した交渉プロセスを通じて決定された画像フォーマットによってＵＥ間のビデオ通話を開始される。
以上、本発明を具体的な実施形態に関して図示及び説明したが、添付した特許請求の範囲により規定されるような本発明の精神及び範囲を外れることなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
４１０ 送信処理部
４２０ マイク
４２５ カメラ
４３０ キーボード
４４０ ネットワークインターフェース
４５０ ３ＧＰＰネットワークのレイヤー２(Ｌ２)
４６０ 受信処理部
４７０ スピーカ
４７５ ディスプレイ部
４８０ 制御部
４９０ ユーザーインターフェース

Claims (14)

  1. 移動画像通話をサポートするＵＥにおける好適画像フォーマットを決定する方法であって、
    相手ＵＥから、前記相手ＵＥの最大画像フォーマットより小さいか、あるいは等しい好適画像フォーマットを含む少なくとも一つの画像フォーマットを含むセッションデスクリプションプロトコル(ＳＤＰ)メッセージを受信するステップと、
    前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットであるか否かを判定するステップと、
    前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットである場合、許容可能な応答メッセージを含む画像伝送制御情報を、前記相手ＵＥに伝送し、前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットでない場合、前記ＵＥが許容可能な少なくとも一つの画像フォーマットを含むＳＤＰメッセージを前記相手ＵＥに伝送するステップと、
    を具備し、
    前記受信したＳＤＰメッセージは、少なくとも一つの他の画像フォーマットをさらに含み、
    前記画像フォーマットは、画像のサイズを示すことを特徴とする方法。
  2. 前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットでない場合は、前記ＵＥのコーデックが前記好適画像フォーマットをサポートしない場合を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＵＥが許容可能な少なくとも一つの画像フォーマットは、前記ＵＥの許容可能な少なくとも一つの画像サイズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記画像フォーマットは、前記ＵＥの双方向通信のための送信方向の画像フォーマットであることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の方法。
  5. 前記好適画像フォーマットは、横ａピクセル、縦ｂピクセルの詳細なサイズ(ａ，ｂ)を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の方法。
  6. 前記少なくとも一つの画像フォーマットは、横ａピクセル、縦ｂピクセルの詳細なサイズ(ａ，ｂ)を含むことを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の方法。
  7. 前記少なくとも一つの画像フォーマットは、前記最大画像フォーマットより小さいか、あるいは等しいことを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法。
  8. ＵＥ装置間における移動画像通話をサポートするＵＥ装置であって好適画像フォーマットを決定するＵＥ装置であって、
    前記移動画像通話のために相手ＵＥから、前記相手ＵＥの最大画像フォーマットより小さいか、あるいは等しい好適画像フォーマットを含む少なくとも一つの画像フォーマットを含むセッションデスクリプションプロトコル(ＳＤＰ)メッセージを受信し、前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットであるか否かを判定し、前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットである場合、許容可能な応答メッセージを含む画像伝送制御情報を、前記相手ＵＥに伝送し、前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットでない場合、前記ＵＥが許容可能な少なくとも一つの画像フォーマットを含むＳＤＰメッセージを前記相手ＵＥに伝送して画像フォーマットを決定する動作を制御する制御部と、
    カメラから受信される画像信号を前記制御部によって決定された特定の画像フォーマットで符号化して相手ＵＥに伝送するビデオエンコーダと、
    前記相手ＵＥから受信された符号化画像信号を復号化し、ディスプレイ部に前記復号化した画像信号を出力する画像デコーダと、
    を含み、
    前記受信したＳＤＰメッセージは、少なくとも一つの他の画像フォーマットをさらに含み、
    前記画像フォーマットは、画像のサイズを示すことを特徴とする装置。
  9. 前記相手ＵＥによって要求される前記好適画像フォーマットが許容可能なフォーマットでない場合は、前記ＵＥのコーデックが前記好適画像フォーマットをサポートしない場合を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 前記ＵＥが許容可能な少なくとも一つの画像フォーマットは、前記ＵＥの許容可能な少なくとも一つの画像サイズを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
  11. 前記画像フォーマットは、前記ＵＥの双方向通信のための送信方向の画像フォーマットであることを特徴とする請求項８乃至１０のうち何れか１項に記載の装置。
  12. 前記好適画像フォーマットの詳細なサイズ(ａ，ｂ）は、横ａピクセル、縦ｂピクセルを含むことを特徴とする請求項８乃至１１のうち何れか１項に記載の装置。
  13. 前記画像フォーマットの詳細なサイズ(ａ，ｂ）は、横ａピクセル、縦ｂピクセルを含むことを特徴とする請求項８乃至１２のうち何れか１項に記載の装置。
  14. 前記画像フォーマットは、前記最大画像フォーマットより小さかいか、あるいは等しいことを特徴とする請求項８乃至１３のうち何れか１項に記載の装置。
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