JP2003061089A - ビットストリーム変換器、これを用いたデータ送信システム及び通信端末装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重要な情報の欠落を防止しつつ、データのビ
ットレートを変換することができるビットストリーム変
換器を提供する。また、前記ビットストリーム変換器を
用いたデータ伝送システム及び通信端末装置を提供す
る。 【解決手段】 映像信号を高いビットレートから低いビ
ットレートに変換する際、映像信号に付加された補助情
報に基づき、映像の場所により画質を変えてエンコード
することで、映像信号の製作者が重要と考える部分の画
質劣化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データのビットレ
ートを変換するビットストリーム変換器、これを用いた
データ伝送システム及び通信端末装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】データを伝送する際、ある地点から単位
時間あたりに送信できるビット量が制限されることがあ
る。例えば、光ファイバーによる伝送から銅線による伝
送に切り替わる地点や、有線による伝送から無線に切り
替わる地点などがその例である。また、物理的な要因で
はなく、回線利用料の面からビットストリームを下げる
場合もある。これらの地点では、高ビットレートの伝送
路から受信したデータを加工して、低ビットレートのデ
ータを作成する必要がある。ビットレートは、映像信号
を量子化する量子化係数で制御される。そこで、従来の
ビットストリーム変換器では、受信したデータを一度デ
コードし、得られた映像信号を再エンコードし、粗く量
子化することにより、ビットレートの削減を行ってい
る。

【０００３】また、国際標準ＭＰＥＧ(Moving Pictures
Expert Group) −２では、伝送ビット量の制限に対応
するために、高ビットレート用のデータと、低ビットレ
ート用のデータの２種類のデータを用意する方法を採用
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のビット
ストリーム変換器は、データ全体のビットレートを一様
に削減するため、文字などの輝度や色差成分が急激に変
化する部分（以下、高周波部分という）で、画質劣化の
主たる要因となるブロック歪が発生するという問題があ
る。例えば、図２に示すテレビの価格を紹介したパンフ
レット映像のビットレートを一様に削減した場合、図１
２に示すようにブロック歪６３０を生じる。これは、ビ
ットレートを削減するために粗く量子化を行った結果、
高周波成分が量子化誤差により失われるためである。

【０００５】ＭＰＥＧ−２の方法では、２種類のデータ
を用意する必要があり、作成者にとり手間となる。ま
た、低ビットレート用のデータでは、前述のように高周
波部分でブロック歪が発生する。例えば、前述のパンフ
レット映像において、データ作成者が最も伝えたいと考
える部分が価格部分６１０である場合に、図１２に示さ
れたようにブロック歪６３０が生じると、作成者が意図
した情報を伝えることができないことになる。また、２
種類のデータでは、送信できるビット量が様々に変化す
る場合にその変化に柔軟に対応できないという問題があ
る。例えば、携帯電話機やＰＤＡ等の通信端末装置にデ
ータを伝送する場合、伝送レートは周辺環境等に応じて
様々に変化する。そのため、重要な情報の欠落を防止し
つつ、伝送レートに応じてデータのビットレートを変更
できる装置が求められる。さらに、データ伝送に限らず
データ記録の際にも、記録容量の節約のために、重要な
情報を欠落することなくデータのビットレートを削減す
ることが求められる。

【０００６】上記課題に鑑み、本発明は、重要な情報の
欠落を防止しつつ、データのビットレートを変換するこ
とができるビットストリーム変換器を提供することを目
的とする。また、前記ビットストリーム変換器を用いた
データ伝送システム及び通信端末装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、映像信号に前記映像信号の部分ごとの
重要度を示す補助情報を付加し、ビットストリームを生
成する。前記ビットスリームを高いビットレートから低
いビットレートに変換する際に、前記補助情報に基づ
き、映像の場所により量子化係数を変えてエンコードす
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
るビットストリーム変換器およびデータ伝送システムに
ついて説明する。

【０００９】図１は、ビットストリーム変換器の一実施
形態を示したブロック図である。図に示すビットストリ
ーム変換器１００は、デコーダ３００、エンコーダ４０
０を備えている。デコーダ３００は、ビットストリーム
２００を受け取り、デコードする。ビットストリーム２
００は、映像信号２１０及び音声信号２２０と、画面の
場所による重要度を示す補助情報５２０を含んでいる。
補助情報５２０は、映像信号２１０、音声信号２２０と
ともにデコーダ３００から出力される。

【００１０】エンコーダ４００は、周波数変換部４１
０、量子化部４２０、レートコントロール部４３０、レ
ート検出部４４０を有する。周波数変換部４１０は映像
信号２１０、音声信号２２０を受け取り、ＤＣＴ(discr
ete cosine transform:離散コサイン変換)に代表される
周波数変換を行う。量子化部４２０は、周波数変換部４
１０から周波数領域の信号に変換された映像信号２１
０、音声信号２２０を受け取り、レートコントロール部
４３０において算出された量子化係数５１０に基づいて
量子化を行い、ビットストリーム２３０を生成する。レ
ートコントロール部４３０は、量子化部４２０から出力
ビット量情報５００と、デコーダ３００から補助情報５
２０と、レート検出部４４０から出力先のレート情報５
３０を受け取り、量子化係数５１０を算出する。

【００１１】上記ビットストリーム変換器１００を備え
たデータ伝送システムについて、データを伝送する方法
について、図２に示したテレビの価格を紹介したパンフ
レット映像データを伝送する場合を例にして説明をす
る。図３は、本発明の実施形態にかかるデータ伝送シス
テムを示したブロック図である。本システムは、上記ビ
ットストリーム変換器１００、データ生成装置１１０、
データ受信装置１２０から構成されている。データ製作
者は、図３に示すデータ生成装置１１０により、ビット
ストリーム２００を生成する。データ生成装置１１０
は、データ入力部１１１、補助情報入力部１１２、補助
情報生成部１１３、情報付加部１１４、エンコーダ１１
５を備えている。データ製作者は、パンフレット映像を
データ入力部１１１に入力し、前記パンフレット映像の
うち、商品映像部分６２０よりも商品価格部分６１０が
重要であることを補助情報入力部１１２に入力する。ま
た、商品価格部分６１０の画質を許容範囲に保つために
必要な最低限のビット量を入力する。補助情報生成部１
１３は、補助情報入力部１１２に入力された情報をもと
に補助情報５２０を生成し、コード化する。情報付加部
１１４は、エンコーダ１１５によりエンコードされた映
像信号にコード化された補助情報５２０を付加し、ビッ
トストリーム２００を生成する。

【００１２】ビットストリーム２００は、デコーダ３０
０によりデコードされ、補助情報５２０が出力される。
この補助情報５２０に基づき、レートコントロール部４
３０は、商品映像部分６２０より価格部分６１０に多く
のビット量を配分するように、前記価格部分６１０およ
び商品映像部分６２０の量子化係数５１０を算出する。
この量子化係数５１０に基づいて量子化されたビットス
トリームが、レート検出部４４０で設定されたレートに
適応しているか否かをレートコントロール部４３０で確
認し、適応していない場合には、再度量子化係数が設定
される。出力ビットレートによっては、商品映像部分６
２０をエンコードしないことにより、価格部分６１０の
ビット量を確保しても良い。また、色差成分をエンコー
ドしないことにより、ビット量を削減しても良い。

【００１３】所定のビットレートに変換されたビットス
トリーム２３０は、データ受信装置１２０に送信され
る。データ受信装置１２０においてビットストリーム２
３０をデコードすると、図４に示すように商品映像部分
６２０にブロック歪が発生する。しかし、商品価格部分
６１０の損失が小さくなるように量子化係数５１０を設
定し、エンコードしたため、ブロック歪みが発生しな
い。従って、データ全体のビットレートを下げるととも
に、データ作成者が重要と考える情報を正確に伝送する
ことができる。

【００１４】尚、映像を２つの映像範囲に分けた場合を
例にして説明したが、３以上の範囲に分け、その範囲ご
とに重要度を設定しても良い。また、補助情報には、重
要度や最低限のビット量だけでなく、特定の範囲につい
て予めエンコードしないことを示す情報を含めても良
い。

【００１５】また以上の説明では、重要度を映像範囲ご
とに設定したが、これに限定するものではない。例え
ば、入力ビットストリーム２００がＭＰＥＧ−４でエン
コードされている場合、映像エンコード単位はＶＯＰ
（Video Object Plane）により示されるため、映像範囲
だけでなく物体単位で指定可能である。各ＶＯＰの重要
度を示す補助情報５２０は、図６のビットストリームの
うち、フレーム７００の先頭部分にあるピクチャヘッダ
７１０に含まれる。例えば、図５に示す競馬中継のゴー
ルシーン映像を伝送する場合に、馬群６６０のＶＯＰと
ゴールライン６４０のＶＯＰの重要度を最も高く設定
し、背景６４０のＶＯＰの重要度を低く設定する。図６
の映像信号７２０の部分は背景６４０、映像信号７３０
の部分はゴールライン６５０、映像信号７４０の部分は
馬群６６０と別々にエンコードされているので、背景６
４０にあたる映像信号７２０の部分を削除してビットレ
ートを下げることが容易にできる。

【００１６】尚、背景６４０の映像信号７２０の代わり
に、ビットレートの低い映像信号への置き換えを指示す
る置換情報を補助情報５２０に含めても良い。この場
合、例えばコマーシャル等の静止画映像信号を量子化部
に記憶しておき、置換情報に基づき置き換えるようにす
る。

【００１７】ＭＰＥＧ−２でエンコードされている場
合、図７に示すように画面を格子状に分割したＭＢ（Ma
cro Brock）単位で符号化を行うことにより、ゴールラ
イン６５０、馬群６６０等の物体単位で重要度を設定す
ることができる。この場合、ピクチャヘッダ７１０にゴ
ールライン６５０、馬群６６０を含むＭＢ番号を指定
し、重要度を設定する。

【００１８】以上、本実施形態によれば、画面位置によ
る重要度を示す補助情報を用いて量子化係数を決定する
ことにより、入力ビットストリームの製作者が重要と考
える部分の画質劣化を抑制できる。また、画面の重要な
部分だけをエンコードすることにより、重要な部分の画
質劣化を抑えられる。また、重要度が低い部分の色差信
号をエンコードしないことにより、ビットレートを抑え
るとともに、重要部分だけカラー映像となるため、重要
部分を目立たせ、視聴者の注意を喚起することができ
る。

【００１９】なお、本実施形態では、補助情報入力部１
１２により重要度をデータ作成者が任意に設定している
が、文字部分や輝度・色差成分が急激に変化する部分を
検出し、自動的に重要度を設定するようにしても良い。
また、予め特定の映像を記憶しておき、特定映像と一致
する部分を検出した場合に、その部分の重要度を高く設
定するようにしても良い。例えば、野球ボールの映像を
記憶しておき、重要度を高く設定することにより、画面
全体に比べてボールが小さい場合であっても、ボールの
動きを見やすくすることができる。また、ボールの大き
さが所定値以下になっている場合には置換情報を付加
し、他のボール映像へ置き換えることによっても、ボー
ルを確認しやすくすることができる。

【００２０】また、図３に示したデータ伝送システムで
は、ビットストリーム変換器１００とデータ生成装置１
１０とを別に備えた構成としたが、これに限定するもの
ではない。例えば、本発明を携帯通信システムに適用す
る場合に、図８に示すように、基地局１５０内にデータ
生成装置１１０及びビットストリーム変換器を備え、携
帯端末１６０にデータを伝送する構成としても良い。ま
た、データ生成装置１１０を外部に備え、基地局１５０
内に生成されたデータを記憶するハードディスクドライ
ブ等の記憶媒体を備え、前記記憶媒体から読み出したデ
ータのビットレートを変換する構成であっても良い。

【００２１】次に、本発明にかかるビットストリーム変
換器の他の実施形態について説明する。本実施形態で
は、補助情報５２０に文字データを含める。例えば図２
に示すテレビの価格を紹介したパンフレット映像データ
の場合、新製品のテレビの価格、特徴を文字データとし
て補助情報５２０に含めてビットストリーム２００を作
成する。

【００２２】図９は、ビットストリーム変換器を示した
ブロック図である。デコーダ３００、周波数変換部４１
０、量子化部４２０、レートコントロール部４３０は図
１に示すビットストリーム変換器と同様であるため説明
を省略する。文字デコーダ４６０は、補助情報５２０の
中から文字データで送られてきたデータを取り出すため
のデコーダである。また、切替スイッチ４５０は、周波
数変換部４１０が出力する周波数領域に変換された映像
信号と文字デコーダ４６０のデコード結果をレートコン
トロール部４３０の制御により切り替えるものである。

【００２３】レートコントロール部４３０は、補助情報
５２０に含まれる最低限のビット量とレート検出部４４
０により検出された伝送可能なビットレートを比較す
る。そして、最低限のビット量が伝送可能なビットレー
トを超えている場合には、映像信号の代わりに、文字デ
ータを送信するように切替スイッチ４５０を制御する。
例えば、図２に示すパンフレット映像の商品価格部分の
情報を映像信号として送信せずに、「４２ｉｎｃｈ Ｔ
Ｖ \３９，８００」という文字コードで送信する。

【００２４】本実施形態によれば、伝送可能なビットレ
ートが極端に低く、映像の画質劣化が許容できないとき
であっても、映像信号の代りにビット量の少ない文字コ
ードを送信することにより、データ作成者が伝えること
を希望する最低限の情報を伝送することができる。尚、
図１に示したビットストリーム変換器と同様、本ビット
ストリーム変換器を図３、図８に示すデータ伝送システ
ムに用いても良い。

【００２５】次に、図１０を用いて、本発明の実施形態
にかかる通信端末装置ついて説明する。図１０は、図１
に示したビットストリーム変換器１００を備えた携帯端
末である。受信部８００は電波を受信し、復調処理、誤
り訂正を行った後、ビットストリーム２００を出力す
る。スイッチ８１０はビットストリーム２００とビット
ストリーム２３０のいずれかを選択し、デコーダ３００
へ出力する。ディスプレイ８２０はデコーダ３００が出
力する映像信号２１０を表示する。スピーカ８３０はデ
コーダ３００が出力する音声信号２２０を出力する。メ
モリ８４０はエンコーダ４００が出力するビットストリ
ーム２３０を保存する。受信したビットストリーム２０
０をエンコーダ４００で低ビットレートのビットストリ
ーム２３０に変換してメモリ８４０に格納することによ
り、少ないメモリ容量でも長時間の記録が可能になる。
低ビットレートへの変換はビットストリーム２００内に
含まれる補助情報を併用して行われるため、映像信号の
製作者が重要と考える部分の画質劣化を抑制することが
可能になる。

【００２６】以上、本実施形態によれば、メモリ容量の
限られた携帯端末で動画像等を録画する際、補助情報に
示された重要度に基づいてビットレートを低くしたデー
タを録画することで、長時間の録画が可能になる。ま
た、ビットレートを低くすることにより、デコーダ３０
０のデコード処理等に必要な消費電量を削減することが
できる。尚、本実施形態では、図１に示すビットストリ
ーム変換器を用いた場合について説明したが、図９に示
すビットストリーム変換器を用いてもよい。この場合、
送られてきたデータのうち、ビット量の少ない文字デー
タのみをメモリに記憶することができ、さらに記憶容量
を節約することができる。また、携帯端末の使用者がビ
ットレートを低くするか否かの決定を入力する入力部を
設け、使用者が希望した場合にのみビットレートを変換
するようにしても良い。また、本実施形態では、携帯端
末について説明したがこれに限定するものではない。例
えば、本発明にかかるビットストリーム変換器を図１１
に示す記録装置に用いても良い。尚、記録媒体８５０
は、テープや光ディスク等のリムーバブルな記録媒体で
あっても良いし、ハードディスクドライブ等のノンリム
ーバブルな記録媒体であっても良い。

【００２７】尚、以上説明した実施形態では、映像信号
のビットストリーム変換について記載したが、音声信号
のビットストリーム変換を行う場合においても、本発明
を適用することができる。例えば、高音あるいは低音成
分や、特定の音声の重要度をあげるように設定すること
により、必要な音声の欠落を防止しつつ、ビットレート
を下げることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、重要な情報の欠落を防
止しつつ、データのビットレートを変換することができ
るビットストリーム変換器を提供することができる。ま
た、前記ビットストリーム変換器を用いたデータ伝送シ
ステム及び通信端末装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるビットストリーム変換器の一実
施形態を示すブロック図である。

【図２】テレビの価格を紹介したパンフレット映像を示
す図である。

【図３】本発明の実施形態にかかるデータ伝送システム
を示すブロック図である。

【図４】図２に示すパンフレット映像のデコード画面を
示す図である。

【図５】ＭＰＥＧ−４のＶＯＰによる画面分割の一例を
示す図である。

【図６】ＭＰＥＧ−４によりエンコードされた画像１フ
レームのビットストリームの一例を示す図である。

【図７】ＭＰＥＧ−２のＭＢによる画面分割の一例を示
す図である。

【図８】本発明を携帯通信システムに適用した実施形態
の一例を示した図である。

【図９】本発明にかかるビットストリーム変換器の他の
実施形態を示したブロック図である。

【図１０】本発明の実施形態にかかる通信端末装置を示
すブロック図である。

【図１１】本発明の実施形態にかかる記録装置を示すブ
ロック図である。

【図１２】図２に示す映像を従来装置でデコードした画
面を示す図である。

【符号の説明】

１００ ビットストリーム変換器 １１０ データ生成装置 １２０ データ受信装置 ３００ デコーダ ４００ エンコーダ ４１０ 周波数変換部 ４２０ 量子化部 ４３０ レートコントロール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C053 GA11 GB11 GB23 GB28 GB32 GB37 GB38 5C059 KK03 MA00 MA23 MC11 PP16 RC12 SS10 SS11 SS30 TA46 TB07 TC36 TC43 TD05 UA02 UA05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のビットストリームをデコードし、映
   像信号と前記映像信号の部分ごとの重要度を示す補助情
   報を抽出するデコード手段と、 前記補助情報に基づき、前記映像信号の部分ごとに量子
   化係数を変えて前記映像信号をエンコードし、第２のビ
   ットストリームを生成するエンコード手段と、 を備えていることを特徴とするビットストリーム変換
   器。
2. 【請求項２】通信端末にデータを送信する送信システム
   であって、 映像信号を入力する入力手段と、画面の部分ごとの重要
   度を示す補助情報を生成する補助情報生成手段と、前記
   補助情報を前記映像信号に付加し、第１の映像データを
   生成する生成手段と、前記第１の映像データを出力する
   出力手段と、を備えているデータ生成装置と、 前記第１の映像データから前記映像信号および前記補助
   情報を抽出する抽出手段と、前記補助情報に基づき前記
   映像信号の部分ごとに量子化係数を変えてエンコード
   し、第２の映像データを生成するエンコード手段と、前
   記第２の映像データを前記通信端末に送信する送信手段
   と、を備えているデータ変換装置と、 を有していることを特徴とするデータ送信システム。
3. 【請求項３】通信端末装置に映像データを送信する送信
   装置であって、 画面の部分ごとの重要度を示す補助情報を生成する補助
   情報生成手段と、前記映像信号に前記補助情報を付加す
   る付加手段と、 前記補助情報に基づき、前記映像信号の部分ごとに量子
   化係数を変えて前記映像信号をエンコードし、映像デー
   タを生成するエンコード手段と、 前記映像データを前記通信端末装置に送信する送信手段
   と、 を備えていることを特徴とする送信装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の送信装置は、前記通信端
   末装置に送信可能なビットレートを検出する検出手段を
   備え、 前記エンコード手段は、前記検出手段の検出結果および
   前記補助情報に基づき、量子化係数を変えることを特徴
   とする送信装置。
5. 【請求項５】映像信号を入力する入力手段と、 画面の部分ごとの重要度を設定する設定手段と、 前記重要度を示す補助情報を前記映像信号に付加した映
   像データを生成する生成手段と、 を備えてなることを特徴とする映像データ生成装置。
6. 【請求項６】第1の映像データを受信する受信手段と、 前記第１の映像データをデコードし、映像信号と前記映
   像信号の部分ごとの重要度を示す補助情報を抽出するデ
   コード手段と、 前記補助情報に基づき、前記映像信号の部分ごとに量子
   化係数を変えて前記映像信号をエンコードし、第２の映
   像データを生成するエンコード手段と、 前記第２の映像データを記録媒体に記録する記録手段
   と、 を備えることを特徴とする通信端末装置。
7. 【請求項７】映像信号を圧縮した第１のビットストリー
   ムを受け取り、デコード処理を行い映像信号を出力する
   デコーダと、 前記デコーダから出力された映像信号を受け取り、前記
   映像信号の周波数領域を直交変換する周波数変換部と、 前記周波数変換部により周波数領域を変換された映像信
   号を量子化し、第２のビットストリームを生成する量子
   化部と、 前記量子化部が映像信号を量子化する際の量子化係数を
   決定するレートコントロール部を備え、 前記レートコントロール部は前記第１のビットストリー
   ム内に多重された画面の位置ごとの重要度を示す補助情
   報を利用して前記量子化係数を決定することを特徴とす
   るビットストリーム変換器。
8. 【請求項８】請求項７に記載したビットストリーム変換
   器において、前記第１のビットストリームおよび第２の
   ビットストリームは、国際標準ＭＰＥＧ(Moving Pictur
   es Expert Group)に準じてエンコードされたビットスト
   リームであることを特徴とするビットストリーム変換
   器。
9. 【請求項９】請求項７に記載したビットストリーム変換
   器において、前記レートコントロール部は前記補助情報
   に従い、映像信号を部分的にエンコードするように前記
   量子化係数を決定することを特徴とするビットストリー
   ム変換器。
10. 【請求項１０】請求項７に記載したビットストリーム変
    換器は、前記補助情報に含まれる文字データを取り出し
    出力する文字デコーダを備え、前記レートコントロール
    部は映像信号の一部を文字データで置換してエンコード
    することを特徴としたビットストリーム変換器。
11. 【請求項１１】請求項７に記載したビットストリーム変
    換器において、前記レートコントロール部は前記補助情
    報に従い、一部の映像信号の色差信号をエンコードしな
    いように前記量子化係数を決定することを特徴とするビ
    ットストリーム変換器。
12. 【請求項１２】第１のビットストリームを受信する受信
    部と、 前記第１のビットストリームをデコードし、映像信号お
    よび音声信号と、前記映像信号の部分ごとの重要度を示
    す補助情報と、を抽出するデコーダと、 前記映像信号を表示するディスプレイと、 前記音声信号を出力するスピーカと、 前記補助情報に基づき、前記映像信号部分ごとに量子化
    係数を変えて前記映像信号をエンコードし、第２のビッ
    トストリームを生成するエンコーダと、 前記第２のビットストリームを記録媒体に記録する記録
    手段と、 を備えていることを特徴とする通信端末装置。