JPWO2008020479A1 - 多チャンネルデータ転送装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1〜4には、画像の可変長符号化後の圧縮データを複数ラインまとめて圧縮することで固定長化して伝送する方式を用いて、複数チャンネルのダイナミック伝送を高画質で実現することについて記載されていない。つまり、伝送路に画像データを転出するチャンネルの数に応じて、それぞれのチャンネルからの画像データに対する圧縮率をそれぞれ(実行バンド幅の上限になるべく近くなるように、かつ、なるべく高画質(低圧縮)になるように)決定し、該決定した圧縮率に応じて、1フレームに転送する固定サイズを決定することで、画像データを送信しようとしているチャンネル数に動的に応じて、それぞれの圧縮率を決定することについて記載されていない。
好ましくは、前記周期内に挿入する前記チャンネルの前記圧縮データの種類により前記圧縮率を設定する優先順位をもうけて前記圧縮率の変更を行ってもよい。
伝送路において接続された複数のノードが各々の伝送チャンネルを持ち、該チャンネルごとに割り付けられる帯域幅に応じて、予め設定した周期で圧縮データを伝送路に重畳して送信する処理と、前記チャンネルの数を変更するときに、前記伝送路のビットレートを取得する処理と、伝送中の前記チャンネルごとの前記圧縮データのビットレートを取得する処理と、前記チャンネル追加要求のあった前記チャンネルのビットレートを最大になるように設定する処理と、前記伝送路のビットレートと、伝送中の前記チャンネルのビットレートと変更要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を比較し、前記総和の方が大きいときは、前記圧縮データの圧縮率を変更して伝送中の前記チャンネルのビットレートと追加要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を再計算し、総和の方が小さくなるまで再度ビットレートの再計算をする処理と、前記再計算の結果に基づき前記チャンネルごとに前記帯域幅と前記圧縮率を前記ノードに通知する処理と、前記ノードに対応するチャンネルの圧縮データの帯域幅に、予め設定した周期で前記圧縮データを重畳する処理とを実行させるためのプログラムである。
好ましくは、前記周期内に挿入する前記チャンネルの前記圧縮データの種類により前記圧縮率を設定する優先順位をもうけて前記圧縮率の変更を行ってもよい。
チャンネルに関わらず映像サイズ、フレームレート、色空間、色成分のダイナミックレンジを考慮して、各チャンネルからの画像データの圧縮率を決定することができる。
(原理説明)
本発明の転送方法は、複数のノードがバスにより接続される伝送路に、ノードごとに割付けられる、
前記ノードの帯域幅に対応して割り当てられたIsochronousチャンネルに、予め設定した周期で前記圧縮データを送信する(転送手段、転送レイヤ)。つまり、一定周期毎に複数のノード(例えば画像処理装置など)から伝送路にデータを転送するものである。
なお、以下の説明では、パケットの伝送を転送と表現することもある。
また、本発明は複数の符号器(圧縮制御部22a〜22n)を持ち、符号器からのデータをそれぞれ独立に伝送する転送部(転送部23a〜23n)を有している。各転送部ではさらに、特定の複数ライン分の符号化データをバッファに格納する。符号化対象の画像データの所望の圧縮率に応じて、1フレームに転送する固定サイズを計算して、上記バッファ中のデータを分割して伝送路のフレーム毎に出力する。固定ビットレート化の特定の単位となる転送タイミングで、ビットレートを変更する手段を圧縮制御部22a〜22nと転送部23a〜23nに併せ持っている。
1アイソクロナス転送の125μsecインターバルでは、1サイクルで4096バイト転送できる。この条件で、800×480の3バイトのRGBデータのカーナビ画像をチャンネル1のみで3200バイト転送中であるとする(図3の最初のサイクルに相当)。このとき、VGA、RGBのカメラ画像を割り込ませようとしても、帯域が足りないので、チャンネル1のカーナビ画像の圧縮率を上げ、その後、VGAソースをチャンネル2として割り込ませる。さらに、ソース画像として、DVDなどを入れようとしたとき、まだ帯域が余っているので、チャンネル3として割り込ませることができる。
次に、実施例を説明する。なお以下の説明では、車載用画像処理装置などの通信(車載LAN)への適用を例にとって説明を行うが、本発明の適用は、これに限るものではなく、固定長のアイソクロナス転送を行う転送路に複数のチャンネルがデータを転送しており、チャンネル数が動的に変更するような転送形態に適用可能である。
図5に実施例1の構成を示す。図5に示す構成は図2に示した圧縮制御部22a〜22n、転送部23a〜23nの構成を示すブロック図である。図1で説明したカメラ11、DVDプレーヤ12、地上波ディジタル放送用チューナ13、カーナビゲーション14等の各画像処理装置の送信部(圧縮部(圧縮レイヤ)、転送部(転送レイヤ))として構成される。
前処理部51は、画像データが持つ冗長性を2次元予測差分パルス符号変調(2次元予測DPCM(Differential Pulse Code Modulation))、1次元予測DPCM、1次元離散コサイン変換(1次元DCT(Discrete Cosine Transform))等の前処理を行うことによって削減する。
符号化量監視部59は、第1バッファ56または第2バッファ57内に順次格納される符号化データの全体の符号量を監視し、符号量が大きすぎる場合は、その符号量を平均的に短くする符号化テーブルまたは量子化テーブルを選択する指示を出力し、符号量が少なすぎる場合は、その符号量を増やす符号化テーブルまたは量子化テーブルを選択する指示を出力する。また、後述するデータサイズ算出部511より圧縮率を変更するための指示を受信し強制的に圧縮率を変更する指示を量子化テーブル54、符号化テーブル55に出力する。
1サイクル転送量算出部510は、転送路に転送周期の1サイクルで転送する必要があるライン数を算出するとともに、そのライン数に対応するバイト数を算出する。チャンネル追加要求により圧縮率の変更がある場合にはライン数に対応するバイト数を再度算出する。
(動作説明)
以下では、主として、転送部での処理について詳細に説明する。
また、1サイクル転送ライン数は、各チャンネルの画像データが転送レートの条件等の仕様を満たすために、IEEE1394の1サイクル(125μsec)で転送しなければならないライン数(整数値に切り上げた値を示し、枠内は切り上げを行わない場合の値である)を示している。1サイクル転送バイト数は、このライン数に対応するバイト数である。
まず、項番「1」では、転送レートは60(フレーム/sec)であり、転送対象としているデータである画像の1フレーム内には、480ラインが含まれている。よって、1秒間に転送しなければならないライン数は、60(フレーム/sec)×480(ライン/フレーム)である。
データサイズ算出部511は、1サイクル転送量算出部510によって算出された1サイクルで転送しなければならないライン数およびバイト数を入力するとともに、書き込み先切替タイミング制御部512によって算出された切替タイミングを示す信号を入力する。
図7に複数の画像処理装置をバスで接続した図を示す。例えば、図7に示す車載LANなど比較的高速な400Mbps程度以上のアイソクロナス転送を用いた場合の多チャンネル伝送について説明をする。
物理層の信号は、例えば2組のツイストペア線を用いて信号を伝送する。ストローブ信号とデータを送信し、受信側ではデータとストローブ信号の排他的論理和をとることによりクロックを生成する(DSコーディング方式)。また、ある一時点において、バスにデータを送信できるノードが1つだけの半二重双方向通信を行い、データ転送レートは、98.304M(S100)bps、196.608M(S200)bps、393.216M(S400)bpsが定義されている。
ステップS103では、さらに現在伝送中の各チャンネルのデータのビットレートを取得する。各データのビットレートをA、B、C・・・とする。
ステップS106では、再度ビットレートの設定をする。ステップS105で行った、伝送路が許容するビットレートと、伝送中のチャンネルのビットレートと追加要求があったチャンネルのビットレートの総和を比較の結果、ビットレートの総和の方が大きいときは、圧縮データの圧縮率を変更して(圧縮率を高めて)伝送中のチャンネルのビットレートと追加要求があったチャンネルのビットレートの総和を再計算し、総和が小さくなるまで再度ビットレートの再計算をする。ステップS105の判断において、総和の方が大きければ、ステップS106では、図6に示すテーブルを元に、チャンネル毎に圧縮率を1段階ずつ上げ(ビットレートを1段階ずつ下げ)、総和が伝送路のビットレート以下で、最大の値になるようにする。またそれでも入らなければ、図12の優先順位(Navi、DVD、TV、カメラ1、カメラ2の順)を参照して、低いほうは、伝送を許可しないようにしてもよい。あるいは、伝送していたチャンネルについても優先順位に基づいて、伝送を中止させ、チャンネル数を減らすことを行ってもよい。
チャンネル追加制御部514は1サイクル転送量算出部510に帯域幅などの情報を通知する。その後、アイソクロナスマネージャとそれ以外のノードは、データサイズ算出部511を介して符号化量監視部59により強制的に圧縮部の圧縮率が変更され、それぞれのVSYNCのタイミングで変更される。
図11にタイムチャートを示す。横軸に時間軸を設け、縦軸にIEEE1394の1サイクル(125μsec)を示す一定周期を示す。最初のサイクルでは、サイクルスタートパケットが発生後、チャンネル1(CH1)のみがデータを転送している。その後、追加チャンネル2(CH2)の追加要求がされると、図10に示すフローの処理が行われ、チャンネル1およびチャンネル2の圧縮率が決定される。その結果、3つ目のサイクルでは、チャンネル1の圧縮率を下げ(すなわち、チャンネル1から1サイクルで転送されるデータ量が少なくなる)チャンネル2を追加する。チャンネル1はチャンネル1のVSYNCのタイミングでチャンネル1の対応するノードからデータが転送される。また、チャンネル2はチャンネル2のVSYNCのタイミングでチャンネル2の対応するノードからデータが転送される。
また本発明によれば、符号化方法と組み合わせて伝送方法を管理し、比較的簡単に動的にチャンネル数を増やすことができる。また、画像の可変長符号化後の圧縮データを複数ラインまとめて圧縮することで固定長化して伝送する方式を用いて、複数チャンネルのダイナミック伝送を高画質で実現できる。
(実施例2)
実施例1で映像ソースにプライオリティタグをつけて計算により帯域制御する方法を示した。その場合、例えば、カーナビゲーション14>DVDプレーヤ12>地上波ディジタル放送用チューナ13の順に転送する画像データに優先順位を決め、送るべき映像ソースがどの装置から送られてきたかがわかるように設定してある。つまり、各ノード側に予め設定をしておき、カーナビゲーション14の画像データ、DVDプレーヤ12の画像、地上波ディジタル放送用チューナ13の画像など種類ごとに優先順位を管理する。
図10に示したステップS105とS106の計算を、図12に示すように組み合わせを予めLUT(ルックアップテーブル)に決めておき、その組み合わせで制御するようなことが考えられる。上記優先順位である場合には、カーナビゲーション14から送られてくる画像データの優先順位を最も高くする。カーナビゲーション14以外の装置からデータが送られてこない場合、プライオリティタグ「1」とし圧縮率を1/3とする。次にプライオリティタグ「2」のときはカーナビゲーション14と地上波ディジタル放送用チューナ13のそれぞれを1/3の圧縮率とする。プライオリティタグ「3」のときはカーナビゲーション14とDVDプレーヤ12のそれぞれの圧縮率1/3の圧縮とする。プライオリティタグ「4」のときはカーナビゲーション14の圧縮率を1/6の圧縮として、DVDプレーヤ12とプレーヤ地上波ディジタル放送用チューナ13の圧縮率を1/3にする。さらに、プライオリティタグ「5」のときはカーナビゲーション14を圧縮率1/6の圧縮として、DVDプレーヤ12とプレーヤそれぞれ圧縮率1/3の圧縮とするとともにカメラ1、2がある場合にはそれらの画像データの圧縮率も1/3とする。
実施例2の仕組みによっても、チャンネルの種類を考慮して、各チャンネルからの画像データの圧縮率を決定することができる。
(実施例3)
次に、映像ソースによって圧縮率をコントロールすることで高画質化を行う例を示す。
また、フレームレートは、15(フレーム/sec)であれば高く、30(フレーム/sec)であれば低く設定している。
また、色成分ダイナミックレンジでは「8ビット」であれば優先順位を低く、「6ビット」であれば優先順位を高く設定している。
実施例3の仕組みにより、映像ソースに応じて、圧縮率に優先順位をつけることが可能になる。チャンネルに関わらず映像サイズ、フレームレート、色空間、色成分のダイナミックレンジを考慮して、各チャンネルからの画像データの圧縮率を決定することができる。
(実施例4)
受信側の構成について説明する。
ステップS154では、受信したデータが自分のチャンネルのデータであれば、データを取得する。
受信したデータが自チャンネルのデータでなければ、ステップS156では、numをデクリメントしステップS152に移行する。
Claims (9)
- 伝送路において接続された複数のノードが各々の伝送チャンネルを持ち、該チャンネルごとに割り付けられる帯域幅に応じて、予め設定した周期で圧縮データを送信する、伝送路に接続された、多チャンネルデータ転送装置において、
前記周期内に前記圧縮データを送信する前記チャンネルの数を変更する要求があるときは、前記チャンネルの数を変更するときに前記伝送路に前記圧縮データを送信することになる前記チャンネルごとに、データ圧縮率と前記帯域幅とを算出する算出手段と、
前記算出した前記帯域幅あるいは前記圧縮率の少なくともいずれかを前記各チャンネルに通知する通知手段と、
を具備することを特徴とする多チャンネルデータ転送装置。 - 前記算出手段は、前記周期内に挿入する前記チャンネルの組み合わせにより前記圧縮率を設定し、該組み合わせに設定された優先順位に応じて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項1に記載の多チャンネルデータ転送装置。
- 前記算出手段は、前記周期内に挿入する前記チャンネルの前記圧縮データの種類により前記圧縮率を設定する優先順位をもうけて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の多チャンネルデータ転送装置。
- 伝送路において接続された複数のノードが各々の伝送チャンネルを持ち、該チャンネルごとに割り付けられる帯域幅に応じて、予め設定した周期で圧縮データを伝送路に重畳して送信するステップと、
前記チャンネルの数を変更するときに、前記伝送路のビットレートを取得するステップと、
伝送中の前記チャンネルごとの前記圧縮データのビットレートを取得するステップと、
前記チャンネル追加要求のあった前記チャンネルのビットレートを最大になるように設定するステップと、
前記伝送路のビットレートと、伝送中の前記チャンネルのビットレートと変更要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を比較し、前記総和の方が大きいときは、前記圧縮データの圧縮率を変更して伝送中の前記チャンネルのビットレートと追加要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を再計算し、総和の方が小さくなるまで再度ビットレートの再計算をするステップと、
前記再計算の結果に基づき前記チャンネルごとに前記帯域幅と前記圧縮率を前記ノードに通知するステップと、
前記ノードに対応するチャンネルの圧縮データの帯域幅に、予め設定した周期で前記圧縮データを重畳するステップと、
を特徴とする多チャンネルデータ転送方法。 - 前記周期内に挿入する前記チャンネルの組み合わせにより前記圧縮率を設定し、該組み合わせに設定された優先順位に応じて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項4に記載の多チャンネルデータ転送方法。
- 前記周期内に挿入する前記チャンネルの前記圧縮データの種類により前記圧縮率を設定する優先順位をもうけて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項4または5に記載の多チャンネルデータ転送方法。
- データを圧縮して転送する多チャンネルデータ転送装置のコンピュータに、
伝送路において接続された複数のノードが各々の伝送チャンネルを持ち、該チャンネルごとに割り付けられる帯域幅に応じて、予め設定した周期で圧縮データを伝送路に重畳して送信する処理と、
前記チャンネルの数を変更するときに、前記伝送路のビットレートを取得する処理と、
伝送中の前記チャンネルごとの前記圧縮データのビットレートを取得する処理と、
前記チャンネル追加要求のあった前記チャンネルのビットレートを最大になるように設定する処理と、
前記伝送路のビットレートと、伝送中の前記チャンネルのビットレートと変更要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を比較し、前記総和の方が大きいときは、前記圧縮データの圧縮率を変更して伝送中の前記チャンネルのビットレートと追加要求があった前記チャンネルのビットレートの総和を再計算し、総和の方が小さくなるまで再度ビットレートの再計算をする処理と、
前記再計算の結果に基づき前記チャンネルごとに前記帯域幅と前記圧縮率を前記ノードに通知する処理と、
前記ノードに対応するチャンネルの圧縮データの帯域幅に、予め設定した周期で前記圧縮データを重畳する処理と、
を実行させるためのプログラム。 - 前記周期内に挿入する前記チャンネルの組み合わせにより前記圧縮率を設定し、該組み合わせに設定された優先順位に応じて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項7に記載の多チャンネルデータ転送装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 前記周期内に挿入する前記チャンネルの前記圧縮データの種類により前記圧縮率を設定する優先順位をもうけて前記圧縮率の変更を行うことを特徴とする請求項7または8に記載の多チャンネルデータ転送装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
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