專利名稱：無線圖像傳輸設(shè)備與圖像傳輸法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼圖像數(shù)據(jù)的無線傳輸設(shè)備，尤其涉及通過應(yīng)用不同傳輸率調(diào)制法的無線信道以諸如OFOM等時分法傳輸編碼圖像數(shù)據(jù)的無線圖像傳輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，無線傳輸技術(shù)有了迅速發(fā)展，尤其是數(shù)據(jù)傳輸速度獲得顯著提高。
直到幾年前，個人手機系統(tǒng)(PHS)的最高傳輸率為64Kbps，現(xiàn)在2.4GHz波段IEEE802.11b技術(shù)規(guī)范使傳輸速度達到了11Mbps，而5GHz波段802.11a與MMAC(多媒體移動尋址通信系統(tǒng))、HiSWANa(高速無線入網(wǎng)型a)和BRAN(寬帶無線電入網(wǎng))Hiper-LAN/2已實現(xiàn)了20～30Mbps和更高的傳輸速度。傳輸速度達到了這種程度，就使應(yīng)用MPEG(運動圖像專家組)1/MPEG2/MPEG4或其它視頻編碼法編碼的多個視頻數(shù)據(jù)流就有可能實現(xiàn)無線實時傳輸。以上的IEEE802.11a、HiSWANa和HiperLAN/2都使用一種稱為OFOM(正交頻分復(fù)用)的調(diào)制法。根據(jù)用戶請求，該調(diào)制法能時分復(fù)用應(yīng)用傳輸質(zhì)量高但傳輸速度低的調(diào)制法的信道和應(yīng)用傳輸質(zhì)量差但傳輸速度高的調(diào)制法的信道。
傳輸質(zhì)量是一個用來評估數(shù)據(jù)傳輸與再現(xiàn)性能的參數(shù)，通常應(yīng)用BER(位錯率)或其它值。
在無線傳輸用某種視頻編碼法(以MPEG1、2、4為代表)編碼的圖像時，一種抑制像質(zhì)量降低的技術(shù)是日本專利待公開號11-330984描述的“糾錯編碼設(shè)備與解碼設(shè)備”。上述出版物中，在通過應(yīng)用OFDM等調(diào)制法的無線傳輸信道傳輸編碼的圖像流時，把該流分成重要信息A和不重要信息B。重要信息部分用調(diào)制法α傳輸，傳輸質(zhì)量高而速度低；不重要信息用調(diào)制法β傳輸，傳輸質(zhì)量低但速度高。這樣能保持高的圖像傳輸率，并防止明顯干擾像質(zhì)。
但上述背景技術(shù)有下列問題。一般在編碼視頻數(shù)據(jù)時，由可變比特率(VBR)和固定比特率(CBR)兩種，前者的輸出碼流的比特率(傳輸速度)時序隨視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容而變，后者則被控制成使比特率不變。這些比特率按應(yīng)用場合來選用。對網(wǎng)上的實時傳輸，適宜用傳輸速度恒定的CBR。
在諸如OFDM的調(diào)制法中，為應(yīng)用兩種不同傳輸速度的調(diào)制法來傳輸，即使在應(yīng)用恒定傳輸速度的CBR方法時，若以上重要與不重要信息A與B單位時間的位數(shù)比例是變化的，則可隨時改變傳輸速度。
圖13A和13B示出了傳輸速度的細(xì)節(jié)。如圖13A所示，重要與不重要信息A與B的比例即使變化，單位時間CBR碼流的總位數(shù)也基本上恒定，不過這排除了在比特率控制算法中所出現(xiàn)的誤差。在應(yīng)用單一調(diào)制法傳輸這種信息時，即使A與B的比例變化，如(1)與(2)中，若能保證固定的時間量，則有可能在毫無問題的條件下傳輸。但如圖13B所示，通過無線信道傳輸時，若重要信息A的碼流用調(diào)制法α調(diào)制，而不重要信息B用調(diào)制法B調(diào)制，如果重要信息A和不重要B的單位時間的比例像(1)與(2)那樣變化，則由于α和β單位時間的傳輸量之差，傳輸時間就會變化0，即，單位時間所傳輸?shù)目偽粩?shù)(傳輸速度)變了。
如上所述，若傳輸時間頻繁變化，就增加了碼流所需的時間。這樣會出現(xiàn)不能保證增加的時間量的情況，使碼流傳輸出現(xiàn)延遲與丟失，并且使再現(xiàn)的視頻發(fā)生嚴(yán)重的劣化。還會發(fā)生另一通信應(yīng)用的傳輸時間不夠的情況。還可能逐一響應(yīng)來自視頻編碼裝置的請求以動態(tài)地保證傳輸時間；但這會使系統(tǒng)復(fù)雜化，增加無線收發(fā)設(shè)備的負(fù)荷。
本發(fā)明的目的在于，即使在使用多種不同傳輸率的調(diào)制法傳輸視頻碼流時，也能通過固定時間量傳輸來有效地利用帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供一圖像編碼設(shè)備，它以編碼碼流輸出組合圖像信息，該信息包含第一調(diào)制法調(diào)制的第一信息部分和用不同于第一調(diào)制法的第二調(diào)制法調(diào)制的第二信息部分，并且它還包括對上述組合圖像數(shù)據(jù)進行編碼的編碼器，以及還包括基于量化值對輸入數(shù)據(jù)量化的量化裝置和對該編碼器作編碼量控制的編碼量控制裝置，其中包括計算上述第一信息部分位數(shù)的第一信息計數(shù)裝置；計算上述第二信息部分位數(shù)的第二信息計數(shù)裝置；根據(jù)上述第一信息計數(shù)裝置計算的第一信息部分的位數(shù)，計算傳輸上述使用第一調(diào)制法所編碼的第一信息部分所需時間的第一信息傳輸時間計算裝置；根據(jù)傳輸上述編碼的第一信息部分所需的時間和能用于傳輸?shù)目倐鬏敃r間，計算能用于傳輸上述編碼的第二信息部分所需的時間的第二信息傳輸時間計算裝置；計算可傳輸?shù)牡诙畔⑽粩?shù)的裝置，它根據(jù)可用于傳輸上述編碼的第二信息部分的時間和上述第二調(diào)制法，計算能傳輸上述第二信息部分的位數(shù)；計算不能傳輸?shù)奈粩?shù)的裝置，它根據(jù)上述第二信息部分可傳輸?shù)奈粩?shù)和上述第二信息計數(shù)裝置所計算的第二信息部分的位數(shù)，計算超過上述第二信息部分可傳輸位數(shù)的不能傳輸位數(shù)；量化值計算裝置，它根據(jù)上述不能傳輸?shù)奈粩?shù)，計算出并向上述量化裝置輸出用于下次圖像編碼處理的量化值。
本發(fā)明的另一個方面提供一種無線圖像傳輸設(shè)備，它包括通信控制裝置，用于規(guī)定第一信息部分調(diào)制法的第一調(diào)制法、調(diào)制不同于第一信息部分的第二信息部分的第二調(diào)制法和能用于傳輸?shù)目倐鬏敃r間；調(diào)制裝置，用于按各自的調(diào)制法調(diào)制圖像數(shù)據(jù)；無線收發(fā)裝置，可輸出調(diào)制裝置調(diào)制的信號并接收所傳輸?shù)臒o線信號；解調(diào)裝置，可接收被無線收發(fā)裝置接收的信號，并根據(jù)上述通信控制裝置所規(guī)定的調(diào)制法解調(diào)所接收到的信號；和圖像編碼裝置，它根據(jù)上述通信控制裝置所規(guī)定的第一與第二信息部分的調(diào)制法和總傳輸時間，編碼輸入的圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生位數(shù)，還根據(jù)從第一調(diào)制法調(diào)制的第一信息部分?jǐn)?shù)據(jù)和第二調(diào)制法調(diào)制的第二信息部分?jǐn)?shù)據(jù)中不能在總傳輸時間內(nèi)傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)的位數(shù)，對下一個總的傳輸周期的編碼控制作編碼量控制。
本發(fā)明的又一個方面提供了無線圖像傳輸系統(tǒng)，它包括無線基站，它包括的無線圖像傳輸設(shè)備具有通信控制裝置，可規(guī)定調(diào)制第一信息部分的第一調(diào)制法、調(diào)制不同于第一信息部分的第二信息部分的第二調(diào)制法和用于傳輸?shù)目倐鬏敃r間；調(diào)制裝置，可按上述調(diào)制法調(diào)制圖像數(shù)據(jù)；無線收發(fā)裝置，可輸出調(diào)制裝置調(diào)制的信號并接收傳輸?shù)臒o線信號；解調(diào)裝置，可接收無線收發(fā)裝置所接收到的信號并根據(jù)上述接收到的所使用通信控制裝置規(guī)定的調(diào)制法解調(diào)信號；和圖像編碼裝置，可按上述第一與第二信息調(diào)制法和通信控制裝置規(guī)定的總傳輸時間，編碼輸入的圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生碼流，還在從第一調(diào)制法調(diào)制上述圖像數(shù)據(jù)得出的第一信息數(shù)據(jù)和從第二調(diào)制法的調(diào)制得出的第二信息數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)中間，根據(jù)不能在總傳輸時間內(nèi)傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)的位數(shù)，對一下總傳輸周期內(nèi)的編碼控制作編碼量控制。
多個移動站，它可對無線基站通過無線信道所傳輸?shù)木幋a圖像數(shù)據(jù)進行解碼。
本發(fā)明的還有一個方面提供了一種圖像編碼法，它可以編碼碼流輸出組合圖像信息，該圖像信息可包含應(yīng)用第一調(diào)制法調(diào)制的第一信息部分和應(yīng)用不同于第一調(diào)制法的第二調(diào)制法調(diào)制的第二信息部分，而且還包括對上述組合圖像信息編碼的編碼步驟，還包含按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化處理；和編碼量控制步驟，該步驟控制在編碼步驟中的編碼量，還具有計算第一信息部分位數(shù)的子步驟；第一信息部分傳輸時間計算子步驟，可根據(jù)上述計算第一信息部分位的子步驟計算的第一信息部分的位數(shù)，計算傳輸應(yīng)用第一調(diào)制法編碼的第一信息部分所需的時間；第二信息部分傳輸時間計算子步驟，可根據(jù)傳輸編碼的第一信息部分所需的時間和能用于傳輸?shù)目倐鬏敃r間，計算能用于傳輸編碼的第二信息部分的時間；可傳輸?shù)诙畔⒉糠值奈粩?shù)的計算子步驟，它可根據(jù)能用于傳輸編碼的第二信息部分的時間和第二調(diào)制法，計算第二信息部分能被傳輸?shù)奈粩?shù)；計算第二信息部分位數(shù)的子步驟；不傳輸位的計算子步驟，可根據(jù)第二信息部分計數(shù)裝置所計算的第二信息部分可傳輸?shù)奈粩?shù)和第二信息部分的位數(shù)，計算超過第二信息部分可傳輸位數(shù)的不傳輸位數(shù)；和量化值計算子步驟，可根據(jù)不傳輸?shù)奈粩?shù)，計算并向量化裝置輸出用于下一圖像編碼處理的量化值。
附圖簡介圖1示出信息部分A和信息部分B與分配的總時間之比；圖2示出MPEG2層次結(jié)構(gòu)和各層的數(shù)據(jù)配置；圖3是本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備結(jié)構(gòu)的框圖；圖4示出本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備和通信遙控一側(cè)的設(shè)備；圖5示出本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備的處理步驟；圖6是使用本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備所分配的信息傳輸時間步驟的流程圖；圖7說明對應(yīng)用本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備的無線傳輸消息與數(shù)據(jù)的包建立步驟；圖8是本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備圖像編碼裝置結(jié)構(gòu)的框圖；圖8A示出圖像編碼裝置的整體結(jié)構(gòu)；圖8B示出結(jié)構(gòu)類似于普通編碼器的圖像編碼裝置部分；圖9示出圖像塊的結(jié)構(gòu)；
圖10A與10B說明圖像編碼中的運動矢量；圖11示出信息部分A和B與應(yīng)用本方面第一實施例中無線圖像傳輸設(shè)備的分配總時間之比；圖12是本發(fā)明第二實施例的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，它使用了第一實施例所描述的無線圖像傳輸設(shè)備；圖13A示出CBR碼流的結(jié)構(gòu)；以及圖13B示出用兩類調(diào)制法傳輸流的傳輸時間。
實施發(fā)明的較佳方式在說明本發(fā)明諸方面前，首先參照圖1解釋本發(fā)明的進行的一項。
在本發(fā)明的無線圖像傳輸設(shè)備中，在各時間T內(nèi)(總分配時間)進行圖像編碼與傳輸處理。此外，還把編碼的圖像數(shù)據(jù)分為信息部分A和B，用調(diào)制法α傳輸信息部分A，用調(diào)制法β傳輸信息部分B。
圖1顯示了如何在以時間T所限定的各間隔(1)～(3)內(nèi)分配的“總分配時間”內(nèi)，傳輸由無線圖像傳輸設(shè)備中的圖像編碼裝置輸出的編碼數(shù)據(jù)。
在間隔(1)中，圖像編碼裝置產(chǎn)生對應(yīng)于信息部分A與B的編碼數(shù)據(jù)A1與B1并暫時累積在緩沖存儲器里。對于累積在緩沖存儲器里的所有編碼的數(shù)據(jù)，在用調(diào)制法α調(diào)制時，把編碼數(shù)據(jù)A1的傳輸時間定為在間隔(2)的“總分配時間”內(nèi)傳輸所必需的時間TA1，在間隔(2)內(nèi)傳輸所有這種數(shù)據(jù)。編碼數(shù)據(jù)B1在“總分配時間”的剩余時間TB1a中傳輸；但當(dāng)編碼數(shù)據(jù)B1用調(diào)制法β調(diào)制且TB1＞TB1a時，傳輸時間TB1就大于剩余時間TB1a。
此時，把傳輸剩余編碼數(shù)據(jù)B1b的時間TB1b(＝TB1-TB1a)固定在間隔(3)內(nèi)，即，在間隔(1)內(nèi)數(shù)據(jù)B1存入緩沖器中，在間隔(2)內(nèi)讀出不能傳輸?shù)牟粋鬏敳糠諦1b，且在間隔(3)內(nèi)傳輸。
另一方面，在間隔(3)中傳輸由圖像編碼裝置在間隔(2)內(nèi)所產(chǎn)生的對應(yīng)于信息部分A與B的編碼數(shù)據(jù)A2和B2。當(dāng)TB1b+TA2(傳輸數(shù)據(jù)A2所需的時間)+TB2(傳輸數(shù)據(jù)B2所需的時間)超過“總分配時間”時，必須將超量時間TB2b固定于另一間隔(4)，但要把最大優(yōu)先傳輸編碼數(shù)據(jù)A2所需的時間TA2固定于間隔(3)。上述處理大體上要重復(fù)，但若圖像編碼裝置編碼的量超過能在“總分配時間“里所傳輸?shù)木幋a量的狀態(tài)繼續(xù)下去，緩沖存儲器就會溢出編碼數(shù)據(jù)而將其丟失，從而不可能正常操作。
在本發(fā)明人設(shè)計的方法中，在對應(yīng)于圖像編碼裝置在指定間隔里所產(chǎn)生的信息部分B的編碼數(shù)據(jù)中，計算出下一間隔內(nèi)不能傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)量并將其累加。若累加值變得大于某一值，則在下一間隔編碼時減去對應(yīng)于信息部分B的編碼數(shù)據(jù)量；若累加值小于一給定值，則在下一間隔編碼中控制圖像編碼的量化參數(shù)，增大編碼數(shù)據(jù)量。
根據(jù)本發(fā)明人的上述研究，下面參照


本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備。
在下面說明的本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備中，假定編碼圖像數(shù)據(jù)被分成信息部分A和B。若將MPEG2用作編碼法時，可以應(yīng)用下述劃分為信息部分A和B的方法。
圖2示出MPEG2碼流的層次結(jié)構(gòu)。越接近于圖頂部的層，則該層數(shù)據(jù)受影響的原始圖像數(shù)據(jù)的范圍越寬。如在信息部分A中，分配了序列層1、GOP(圖片組)層3、圖片層5和切片層7。在信息部分B中，分配了宏字塊層11和字塊層15。
對信息部分A，使用了傳輸速度低但可靠性高(傳輸質(zhì)量好)的調(diào)制法。對信息部分B，使用了可靠性低但傳輸速度高的調(diào)制法。該方法既維持了較高的傳輸速度，又能抑制再現(xiàn)圖像的擾動。
圖3示出本發(fā)明圖像傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖像傳輸設(shè)備x把編碼的圖像分成信息部分A與B，各自用不同的調(diào)制法作調(diào)制傳輸。該圖像傳輸設(shè)備x具有圖像編碼裝置200、通信控制裝置210、無線建包裝置220、調(diào)制裝置230和無線收發(fā)裝置240，另還包括解調(diào)裝置250、無線數(shù)據(jù)提取裝置260和緩沖器270。
下面說明圖3中各塊的操作。通信控制裝置210確定調(diào)制方法、解調(diào)方法和分配的頻段，像在圖4所示本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備500與遠(yuǎn)程通信設(shè)備510通信時的用法相似。按照無線協(xié)議(IEEE802.a、MMACHiSWANa、BRAN HiperLAN等)與遠(yuǎn)程通信設(shè)備510交換消息。此時，圖像傳輸設(shè)備500利用通信控制裝置210保持調(diào)制法、解調(diào)法和分配的頻段，直到它們改變。該通信控制裝置210產(chǎn)生并輸出消息和取決于無線協(xié)議的類似消息，輸入并解碼上述消息。
在通信控制裝置210傳輸圖像前，通過上述消息交換確定的圖像傳輸參數(shù)，包括例如信息部分A和B的調(diào)制法及總分配時間。傳輸?shù)木幋a圖像數(shù)據(jù)被分成信息部分A與B。這里把傳輸信息部分A的調(diào)制法稱為“信息部分調(diào)制法”，把傳輸信息部分B發(fā)調(diào)制法稱為“信息部分B調(diào)制法”。
“總分配時間”是在時間T為界的間隔內(nèi)能用于傳輸信息部分A與B的總時間量，如圖5所示。以上三類參數(shù)供給圖像編碼裝置200。
通信控制裝置210管理通過無線信道傳輸編碼圖像數(shù)據(jù)碼流的時序。根據(jù)圖像編碼裝置200設(shè)置的“信息部分A要求的時間”和“信息部分B要求的時間”(下面再詳述)，與遠(yuǎn)程通信設(shè)備510協(xié)商，確定信息部分A與B的傳輸時間，并按傳輸開始時間發(fā)出從緩沖器270讀傳輸碼流的指令。
如圖3所示，無線建包裝置220把通信控制裝置210產(chǎn)生的消息或圖像編碼裝置200產(chǎn)生的碼流31(圖7)轉(zhuǎn)換成包37的形式(圖7)，以通過無線信道傳輸。這主要涉及增補檢錯碼33和頭部35(圖7)。
調(diào)制裝置230能在諸如BRSK(二進制相移鍵控)、QP3K(正交相移鍵控)與16QAM(正交調(diào)幅)等調(diào)制法之間對輸入數(shù)據(jù)作時序切換。除了調(diào)制法在事先由設(shè)置的無線協(xié)議確定的情況以外，用通信控制裝置210所規(guī)定的調(diào)制法作調(diào)制。在無線協(xié)議決定了調(diào)制法時，就應(yīng)用了該調(diào)制法。
無線收發(fā)裝置240向無線信道輸出由調(diào)制裝置230調(diào)制的信號，并接受遠(yuǎn)程通信設(shè)備510(圖4)發(fā)出傳給解調(diào)裝置250的無線信號。
解調(diào)裝置250用通信控制裝置210規(guī)定的解調(diào)法，解調(diào)接收自無線收發(fā)裝置240的信號。與調(diào)制裝置230相似，該解調(diào)法以時序切換。當(dāng)解調(diào)法由無線協(xié)議規(guī)定時，就用協(xié)議規(guī)定的解調(diào)法作解調(diào)。
無線數(shù)據(jù)提取和裝置260從解調(diào)的無線包里提取消息等，如圖7所示。這主要涉及到解碼、檢錯和頭部刪除。提取的數(shù)據(jù)發(fā)送至通信控制裝置210。
圖像編碼裝置200編碼輸入的圖像數(shù)據(jù)并生成碼流。根據(jù)通信控制裝置210設(shè)置的“總分配時間”、“信號部分A調(diào)制法和“和“信號部分B調(diào)制法，”對輸入圖像編碼，使其變成能在當(dāng)前保證的“總分配時間”內(nèi)所傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)量，并把“信息部分A要求時間”和信息部分B要求時間“參數(shù)傳給通信控制裝置210。把編碼的碼流寫到緩沖器270，后者存貯著碼流31，并按通信控制裝置210的命令輸出該碼流。
現(xiàn)再詳述圖像編碼裝置200。如圖8A所示，該圖詳細(xì)示出了圖3的圖像編碼裝置200，該圖像編碼裝置200具有信息部分A計數(shù)裝置100、信息部分B計數(shù)裝置102、信息部分A時間計算裝置105、信息部分B時間計算裝置110、信息部分B位數(shù)計算裝置112、不傳輸位數(shù)計算裝置113和量化值計算裝置115，另還具有編碼器180。
如圖8B所示，編碼器180具有變長編碼裝置125、量化裝置130、DCT裝置135、逆量化裝置140、逆PCT裝置145、加法器150、存儲器155、運動評估裝置160、運動補償裝置165和減法器170。該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一般視頻編碼器的配置(MPEG1/2/4等)，詳見例如Hiroshi Fujiwarg編輯的Saishin MPEGKyoukasho.
下面說明8A所示圖像編碼裝置200的操作細(xì)節(jié)。這里說明的圖像編碼裝置200假定主要在各圖像塊里作處理。如圖9所示，圖像塊71a是圖像幀71中的一個單元，它包括8×8排列的象素73。
如圖8B所示，將圖像數(shù)據(jù)190輸入到減法器179和運動評估裝置160。在減法器170中，從圖像數(shù)據(jù)里減去運動補償裝置165的輸出值。然而，若不作運動補償(在塊內(nèi))，就用“0“代替運動補償裝置165的輸出值，因而減法器170的輸出就是輸入的圖像數(shù)據(jù)本身。塊內(nèi)是只在同一圖像幀的數(shù)據(jù)中進行編碼的圖像塊，而沒有使用幀間預(yù)測。
把減法器170的輸出輸入到DCT裝置135，并執(zhí)行DCT(離散余弦變換)操作，其輸出發(fā)送至量化裝置130。
在量化裝置130中，根據(jù)量化值計算裝置115算出的量化值對輸入數(shù)據(jù)量化。先把量化值置于某個初值，之后在每次循環(huán)內(nèi)(如每個像幀)修正該值。在類似于諸如MPEG的編碼器180結(jié)構(gòu)的視頻編碼法中，主要由量化裝置130調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)量，量化的數(shù)據(jù)和量化值送變長編碼裝置125和逆量化裝置140。
逆量化裝置140將量化的數(shù)據(jù)乘以量化值，作逆量化。把圖像數(shù)據(jù)設(shè)置成有限位數(shù)(如8位)，只要量化值不是1，則該量化的數(shù)據(jù)的值就與以前量化的值不同。把量化的數(shù)據(jù)送逆DCT裝置145，后者對被逆量化的數(shù)據(jù)作逆DCT操作。
逆DCT處理后，數(shù)據(jù)送加法器150。若輸入數(shù)據(jù)已被減法器170(非塊內(nèi))減去運動補償裝置165的輸出值，加法器150就加上運動補償裝置165的輸出值，產(chǎn)生對應(yīng)于輸入圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)(其值不同于量化和逆量化處理得到的差值)，并把它寫到存儲器155。減法器170已減去對應(yīng)于塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，故要加“0”。此時，加法器150的輸出就是逆DCT值本身。
現(xiàn)參照圖10A與10B說明計算運動矢量195的步驟。把上述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)寫到存儲器155，作為圖10B所示的參考圖像幀數(shù)據(jù)，在運動評估處理中被運動評估裝置160參照，在運動補償處理中被運動補償裝置165參照。
運動評估裝置160從貯存在存儲器155里的參考圖像數(shù)據(jù)(圖10B)中搜索近似要被處理的圖像塊A的圖像塊A’(圖10A)，根據(jù)A與A’的相對位置計算運動矢量195。把如此得到的運動矢量195送運動補償裝置165作運動補償處理，還送變長編碼裝置125作編碼。
運動補償裝置165按運動評估裝置160提供的運動矢量195從存儲器讀取圖像數(shù)據(jù)，并把它送到減法器170。
變長編碼裝置125使從量化裝置130接收到的量化數(shù)據(jù)和從運動評估裝置160接收到的運動矢量195作變長編碼，生成碼流并將其輸出。
上面簡述了編碼器180的操作，但編碼器的結(jié)構(gòu)并不限于此。
在圖8A與8B的圖像編碼裝置200中，信號部分A與B計數(shù)裝置100與102、信號部分A與B時間計算裝置105與110、信號部分B位數(shù)計算裝置112、不傳輸位數(shù)計算裝置113和量化值計算裝置115，它控制著編碼器180的編碼量。下面參照圖6說明編碼量控制流程。
在步驟S1，信息部分A計數(shù)裝置100計算變長編碼裝置125輸出的碼流中信息部分A的位數(shù)，該計算在以一定時刻為界的各間隔進行，如圖5所示。每間隔結(jié)束時，計數(shù)裝置復(fù)位，開始新一輪計數(shù)。在某間隔結(jié)束處計算的位數(shù)(編碼信息部分A的位數(shù))提供給信息部分A時間計算裝置105。
在步驟S2，在時間T為界的間隔結(jié)束處，信息部分A時間計算裝置105根據(jù)取自信息部分A計數(shù)裝置100的“信息部分A編碼位數(shù)”和通信控制裝置210提供的“信息部分A調(diào)制法”，計算“信息部分A要求的時間”，即傳輸信息部分A所需的時間，并把該結(jié)果送給信息部分B時間計算裝置110和通信控制裝置210(圖3)。
在步驟S3，在上述以時間T為界的間隔結(jié)束處，信息部分B時間計算裝置110從通信控制裝置210設(shè)置的“總分配時間”(總傳輸時間)里減去信息部分A時間計算裝置105提供的“信息部分A要求的時間”，計算“信息部分B要求的時間”。把如此算得的“信息部分B要求的時間”送給信息部分B位數(shù)計算裝置112和通信控制裝置210。例如，若“信息部分A要求的時間”為圖11所示的A1，則“信息部分A要求的時間”為A2，則“信息部分B要求的時間”為B2。即使A1與B1之比不同于A2與B2之比，“信息部分A要求的時間”與“信息部分B要求的時間”之和總是基本不變。
在步驟S4，在上述時間T為界的間隔結(jié)束處，根據(jù)信息部分B時間計算裝置11 0提供的“信息部分B要求的時間”和通信控制裝置210提供的“信息部分B調(diào)制法”，信息部分B位數(shù)計算裝置112計算信息部分B能在時間T為界的間隔內(nèi)傳輸?shù)奈粩?shù)(信息部分B傳輸位數(shù))，并把結(jié)果送不傳輸位數(shù)計算裝置113。
在步驟S4’，信息部分B計數(shù)裝置102計算變長編碼裝置125輸出的碼流中信息部分B的位數(shù)。像信息部分A計數(shù)裝置100一樣，在各以時間T為界的間隔內(nèi)作這種計數(shù)，如圖5所示，該計數(shù)裝置在各間隔結(jié)束處復(fù)位，開始新一輪計數(shù)。在上述間隔結(jié)束處計算的位數(shù)(信息部分B編碼位數(shù))供給不傳輸位數(shù)計算裝置113。
在步驟S5，在時間T為界的間隔結(jié)束處，不傳輸位數(shù)計算裝置113從在步驟S4’計算的并由信息部分B計數(shù)裝置102提供的“信息部分B編碼位數(shù)”中，減去在步驟S4計算的并由信息部分B位數(shù)計算裝置112所提供的“信息部分B傳輸位數(shù)”。在編碼連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)時，可累加該值。累加結(jié)果(信息部分B不傳輸位數(shù))確定后送給量化值計算裝置115。累加值不可取負(fù)值。
在步驟S6，量化值計算裝置115監(jiān)視變長編碼裝置125輸出的“信息部分B不傳輸位數(shù)和碼流位數(shù)，計算準(zhǔn)備用于在下一總傳輸間隔內(nèi)編碼的量化值，使編碼的碼流量適合傳輸，并把結(jié)果供給量化裝置130。
在步驟S7，按算出的量化值控制所產(chǎn)生的編碼的數(shù)據(jù)量。例如，若“信息部分B不傳輸位數(shù)”大于某標(biāo)準(zhǔn)值，就增大量化值，減小所產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)量。若“信息部分B不傳輸位數(shù)”小于標(biāo)準(zhǔn)值，則減小量化值，增大編碼數(shù)據(jù)量。在步驟S8，在下一總分配時間(總傳輸時間)內(nèi)傳輸信息部分B的不傳輸位。在下一總分配時間(總傳輸時間)內(nèi)編碼時，使用新定的量化值。
其中，可以測定“信息部分B不傳輸位數(shù)隨生成的碼流中位數(shù)的增減而增減的方式，并將結(jié)果用作控制所產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)量的算法。
下面參照圖5說明本發(fā)明第一方面的整個圖像傳輸設(shè)備的操作。
圖像傳輸設(shè)備基于總分配時間(總傳輸時間)T執(zhí)行處理。用于編碼和傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)被分成組1(如1GOP為一組，見圖2)，并在各時間T處理該組的圖像數(shù)據(jù)。首先，在間隔1內(nèi)，圖像編碼裝置200對圖像組1編碼。在間隔1結(jié)束處，得到圖像組1的信息部分A要求的時間(1)和信息部分B要求的時間(1)，據(jù)此確定在間隔2內(nèi)傳輸圖像組1的傳輸時間，并設(shè)定該時間。設(shè)定該傳輸時間由通信控制裝置210執(zhí)行。間隔1的結(jié)束，可以由信息控制裝置210來確保。在間隔1結(jié)束處，還可得到信息部分B不傳輸位數(shù)(1)，由此算出的量化值用來對圖像組2的信息部分B控制編碼的數(shù)據(jù)量。
將圖像組1的編碼數(shù)據(jù)在間隔1內(nèi)臨時寫到緩沖器，在進入間隔2或以后讀取傳輸。通信控制裝置210在緩沖存儲器里規(guī)定了讀數(shù)據(jù)的時序。
在各時間T內(nèi)重復(fù)上述處理，將圖像數(shù)據(jù)編碼和傳輸。
在上述結(jié)構(gòu)的例中，在編碼后的下一間隔內(nèi)傳輸；若緩沖器容量足以對等于或大于2T的時間存貯數(shù)據(jù)，可在編碼后若干間隔作傳輸。
接著，參照圖12說明本發(fā)明第二實施例的無線系統(tǒng)。
本發(fā)明第二方面的無線系統(tǒng)使用本發(fā)明第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖12中，標(biāo)號1200是一無線基站，包括了第一方面的無線圖像傳輸設(shè)備(下簡稱“無線圖像傳輸設(shè)備“)、存貯圖像的存貯設(shè)備12a或有線/無線電視調(diào)諧器1200b。
圖12中標(biāo)號1210～1250是第一到第五無線移動站，具有解調(diào)無線圖像傳輸設(shè)備送來的圖像數(shù)據(jù)(分成信息部分A與B，各自用不同的調(diào)制法調(diào)制)的功能，恢復(fù)原始圖像數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在說明這種無線系統(tǒng)的操作?；?200用該無線圖像傳輸設(shè)備來編碼和傳輸存貯設(shè)備1200a等存貯的圖像或用電視調(diào)諧器1200b等接收的圖像。如第一方面所述，應(yīng)用上述無線圖像傳輸設(shè)備，可將傳輸時間保持固定。
如將傳輸時間定為0.2秒，就能向五個無線移動站1210～1250實時發(fā)送5幅獨立的圖像。
即，能實現(xiàn)讓第一到第五無線移動站1210～1250收看不同電影和電視廣播的無線系統(tǒng)。
在原有技術(shù)中，傳輸各個圖像所需要的時間是波動，使得能同時發(fā)送若干圖像的數(shù)量很小。例如，即使平均傳輸時間像上述那樣同為0.2秒，若在必須要求用0.3秒最大時間量發(fā)送圖像數(shù)據(jù)的情況下，將要求以0.3秒來傳輸。
此時，在同時傳輸四幅或更多圖像數(shù)據(jù)時，若同時傳輸?shù)亩喾鶊D像達到最大傳輸時間，則部分或全部傳輸?shù)膱D像就會出現(xiàn)明顯劣化，因而只能同時發(fā)送三幅圖像。另在實施這種時間分配時，也降低了傳輸時間的利用效率。
若應(yīng)用圖12的無線系統(tǒng)，既便在圖像傳輸與其它類數(shù)據(jù)通信同時存在時，也能防止圖像傳輸量突增而造成數(shù)據(jù)通信速度的降低。
工業(yè)適用性如上所述，使用本發(fā)明的無線傳輸設(shè)備時，即使用多種傳輸率不同的調(diào)制法傳輸視頻碼流，也能以固定的時間量進行傳輸，能有效地利用帶寬，還能實現(xiàn)QOS(服務(wù)質(zhì)量)。
權(quán)利要求
1.一種圖像編碼設(shè)備，它輸出組合圖像信息的編碼碼流，該碼流可包括第一調(diào)制法調(diào)制的第一信息部分和不同于所述第一調(diào)制法的第二調(diào)制法調(diào)制的第二信息部分，其特征在于，包括編碼所述組合圖像數(shù)據(jù)的編碼器，它包括按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化裝置；和控制編碼器編碼量的編碼量控制裝置，具有第一信息計數(shù)裝置，用于計算所述第一信息部分的位數(shù)；第二信息計數(shù)裝置，用于計算所述第二信息部分的位數(shù)；第一信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)所述第一信息部分計數(shù)裝置計算的所述第一信息部分的位數(shù)，計算傳輸使用所述第一調(diào)制法的所述編碼的第一信息部分所需的時間；第二信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)傳輸所述第一編碼信息部分所需的時間和總傳輸時間(可用于傳輸?shù)目倳r間)，計算可用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間；第二信息部分可傳輸位計算裝置，可根據(jù)可用于傳輸所述的編碼第二信息部分和所述第二調(diào)制裝置，計算能傳輸?shù)乃龅诙畔⒉糠值奈粩?shù)。不傳輸位計算裝置，可根據(jù)所述第二信息部分的可傳輸位數(shù)和所述第二信息部分計數(shù)裝置計算的所述第二信息部分的位數(shù)，計算超過所述第二信息部分可傳輸位數(shù)的不傳輸位數(shù)；和量化值計算裝置，可根據(jù)所述不傳輸位數(shù)，計算用于下次圖像編碼的量化值并輸出給所述量化裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于，對所述第一和第二調(diào)制法而言，傳輸質(zhì)量或傳輸速度或者兩者都不同。
3.一種無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，具有通信控制裝置，用于規(guī)定第一調(diào)制法為第一信息部分的調(diào)制法、第二調(diào)制法為不同于所述第一信息部分的第二信息部分的調(diào)制法以及總傳輸時間(即可用于傳輸?shù)目倳r間)；調(diào)制裝置，可按各種所述調(diào)制法調(diào)制圖像數(shù)據(jù)；無線收發(fā)裝置，用于輸出由調(diào)制裝置調(diào)制的信號，接收傳輸?shù)臒o線信號；解調(diào)裝置，用于接收無線收發(fā)裝置所接收到的信號，用所述通信控制裝置規(guī)定的調(diào)制法解調(diào)所述收到的信號；和圖像編碼裝置，這是一種基于所述第一與第二信息部分調(diào)制法和所述通信控制裝置規(guī)定的所述總傳輸時間，對輸入圖像數(shù)據(jù)進行編碼并生成碼流的圖像編碼裝置；在所述第一調(diào)制法調(diào)制的所述第一信息部分?jǐn)?shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)和所述第二調(diào)制法調(diào)制的所述第二信息部分?jǐn)?shù)據(jù)中間，根據(jù)不能在所述總傳輸時間內(nèi)傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)的位數(shù)，控制在下一總傳輸間隔內(nèi)的編碼控制期間的編碼量。
4.如權(quán)利要求3所述的無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，所述圖像編碼裝置具有編碼所述組合圖像數(shù)據(jù)的編碼器，還包括按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化裝置和控制編碼器編碼量的編碼量控制裝置；還包括第一信息部分計數(shù)裝置，用于計算所述第一信息部分的位數(shù)；第二信息部分計數(shù)裝置，用于計算所述第二信息部分的位數(shù)；第一信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)所述第一信息部分計數(shù)裝置計算的所述第一信息部分的位數(shù)，計算傳輸使用所述第一調(diào)制法的所述編碼的第一信息部分所需的時間；第二信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)傳輸所述編碼的第一信息部分所需的時間和分配給傳輸?shù)目倐鬏敃r間，計算可用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間；第二信息部分可傳輸位計算裝置，可根據(jù)用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間和所述第二調(diào)制法，計算所述第二信息部分能傳輸?shù)奈粩?shù)；不傳輸位計算裝置，可根據(jù)所述第二信息部分的可傳輸位數(shù)和第二信息部分計數(shù)裝置計算的所述第二信息部分的位數(shù)，計算超過所述第二信息部分可傳輸位數(shù)的不傳輸位數(shù)；和量化值計算裝置，可根據(jù)所述不傳輸位數(shù)，計算準(zhǔn)備用于下次圖像編碼的量化值并輸出給所述量化裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，所述通信控制裝置根據(jù)傳輸信道協(xié)議、傳輸所述第一與第二信息部分所需的時間，對所述總傳輸時間分配傳輸所述第一與第二信息部分所需的帶寬。
6.如權(quán)利要求3所述的無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，所述第一和第二調(diào)制法的傳輸質(zhì)量或傳輸速度或者二者均不同。
7.如權(quán)利要求3所述的無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，有一存貯碼流的緩沖存儲器，所述碼流對所述第一與第二信息部分編碼。
8.如權(quán)利要求7所述的無線圖像傳輸設(shè)備，其特征在于，所述通信控制裝置還控制所述碼流的傳輸時序，向所述緩沖存儲器指示輸出存儲碼流的時序。
9.一種無線圖像傳輸系統(tǒng)，包括多個能對無線基站通過無線信道傳輸?shù)木幋a的圖像數(shù)據(jù)作解碼的移動站，其特征在于，所述無線基站具有通信控制裝置，用于規(guī)定第一調(diào)制法(第一信息部分的調(diào)制法)、第二調(diào)制法(不同于所述第一信息部分的第二信息部分的調(diào)制法)和適用于有效傳輸?shù)目偟膫鬏敃r間；調(diào)制裝置，可按所述調(diào)制法調(diào)制圖像數(shù)據(jù)；無線收發(fā)裝置，用于輸出用規(guī)定的調(diào)制法調(diào)制的信號，接收所傳輸?shù)臒o線信號；解調(diào)裝置，用于接收無線收發(fā)裝置的接收的信號，并解調(diào)使用所述通信控制裝置規(guī)定的調(diào)制法的所述接收的信號；和圖像編碼裝置，這是一種基于所述第一與第二信息調(diào)制法和通信控制裝置規(guī)定的所述總傳輸時間，對輸入圖像數(shù)據(jù)進行編碼并生成碼流的圖像編碼裝置，在所述第一信息部分?jǐn)?shù)據(jù)被所述第一調(diào)制法調(diào)制的編碼數(shù)據(jù)和被所述第二調(diào)制法調(diào)制的所述第二部分?jǐn)?shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)中間，根據(jù)編碼數(shù)據(jù)不能在所述總傳輸時間內(nèi)傳輸?shù)奈粩?shù)，控制下一總傳輸間隔內(nèi)編碼控制的編碼量。
10.如權(quán)利要求9所述的無線圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像編碼裝置包括編碼所述組合圖像數(shù)據(jù)的編碼器，包括按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化裝置；和控制編碼器編碼量的編碼量控制裝置，還具有第一信息部分計數(shù)裝置，用于計算所述第一信息部分的位數(shù)；第二信息部分計數(shù)裝置，用于計算所述第二信息部分的位數(shù)；第一信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)所述第一信息部分計數(shù)裝置計算的所述第一信息部分的位數(shù)，計算傳輸所述第一調(diào)制法編碼的第一信息部分所需的時間；第二信息部分傳輸時間計算裝置，可根據(jù)傳輸所述編碼的第一信息部分所需的時間和分配給傳輸?shù)目倐鬏敃r間，計算可用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間；第二信息部分可傳輸位計算裝置，可根據(jù)用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間和所述第二調(diào)制法，計算所述第二信息部分能被傳輸?shù)奈粩?shù)；不傳輸計算裝置，可根據(jù)所述第二信息部分可傳輸位數(shù)和第二信息部分計數(shù)裝置計算的所述第二信息部分的位數(shù)，計算超過能傳輸?shù)乃龅诙畔⒉糠治粩?shù)的不傳輸位數(shù)；和量化值計算裝置，可根據(jù)所述不傳輸位數(shù)，計算用于下次圖像編碼的量化值并輸出給所述量化裝置。
11.一種圖像編碼方法，它輸出組合圖像信息的編碼碼流，該方法包括用第一調(diào)制法調(diào)制的第一信息部分和用不同于所述第一調(diào)制法的第二調(diào)制法調(diào)制的第二信息部分；包括編碼所述組合圖像數(shù)據(jù)的編碼步驟，包括按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化處理，和控制編碼步驟中編碼量的編碼量控制步驟，其特征在于，具有計算所述第一信息部分的位數(shù)的子步驟；第一信息部分傳輸時間計算步驟，其中根據(jù)計算第一信息部分位數(shù)的所述子步驟所計算的所述第一信息部分位數(shù)，計算傳輸使用所述第一調(diào)制法的所述編碼的第一信息部分所需的時間；第二信息部分傳輸時間計算步驟，其中根據(jù)傳輸所述編碼的第一信息部分所需的時間和總的傳輸時間(用于傳輸所需的總時間)，計算用于傳輸所述編碼的第二信息部分的時間；第二信息部分可傳輸位計算子步驟，其中根據(jù)所述用于傳輸編碼的第二信息部分的時間和所述第二調(diào)制法，計算所述第二信息部分可傳輸?shù)奈粩?shù)；計算所述第二信息部分位數(shù)的子步驟；不傳輸位計算子步驟，其后根據(jù)所述第二信息部分可傳輸位數(shù)和第二信息部分計數(shù)裝置計算的所述第二信息部分位數(shù)，計算超過所述第二信息部分可傳輸位數(shù)的不傳輸位數(shù)；和量化值計算運算子步驟，其中根據(jù)所述不傳輸位數(shù)，計算用于下次圖像編碼的量化值并輸出給所述量化裝置。
12.一種圖像傳輸方法，其特征在于具有通信控制步驟，其中規(guī)定了用于調(diào)制第一信息部分的第一調(diào)制法、用于不同于所述第一信息部分的第二信息部分的第二調(diào)制法和能有效傳輸總傳輸時間調(diào)制步驟，其中按所述各個調(diào)制法修正圖像數(shù)據(jù)；無線收發(fā)步驟，其中輸出在調(diào)制步驟中調(diào)制的信號，并接收所發(fā)送的信號；解調(diào)步驟，其中接收在無線收發(fā)步驟中所接收到的信號，并用所述通信控制步驟規(guī)定的調(diào)制法解調(diào)所述收到的信號；和圖像編碼步驟，這是基于所述通信控制裝置規(guī)定的所述第一與第二調(diào)制法和所述總傳輸時間編碼輸入的圖像數(shù)據(jù)并生成碼流的裝置，在所述第一調(diào)制法調(diào)制的所述第一信息部分?jǐn)?shù)據(jù)和所述第二調(diào)制法調(diào)制的所述第二信息部分?jǐn)?shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)中間，根據(jù)在所述總傳輸時間內(nèi)不能傳輸?shù)木幋a數(shù)據(jù)，在下一總傳輸間隔內(nèi)的編碼控制時進行編碼量的控制。
全文摘要
無線圖像傳輸設(shè)備包括編碼組合圖像數(shù)據(jù)的編碼器180，還包括按量化值量化輸入數(shù)據(jù)的量化裝置130和控制編碼量的編碼量控制裝置，包括第一與第二信息部分計數(shù)裝置100與102、第一與第二信息部分傳輸時間計算裝置105與110、第二信息部分可傳輸位計算裝置112、不傳輸位計算裝置113和量化值計算裝置115，因而即使采用多種不同傳輸率的調(diào)制法傳輸視頻碼流，通過以恒定的時間量傳輸，也能有效地利用帶寬。
文檔編號H04N7/24GK1500354SQ0280732
公開日2004年5月26日 申請日期2002年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者石川裕 申請人:夏普株式會社