JPH10290205A - データ伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より少ないメモリ量で、音声や画像などの複
数種類のデータの伝送を可能とする。 【解決手段】 分離手段１００は、多重化データ１１０
を入力して画像符号化データ１１１と音声符号化データ
１１２に分離し、それぞれデータ書き込み手段１０１
ａ、ｂによってバッファ手段１０２ａ、ｂに書き込み、
データ読み出し手段１０３ａ、ｂは、読み出した画像符
号化データと音声符号化データを読み出して、画像復号
化手段１０４と音声復号化手段１０５でそれぞれ復号化
して、画像データ１１３と音声データ１１４を出力し、
バッファサイズ変更手段１０６は、バッファ手段１０２
ａ、ｂのバッファ使用状況に応じて、バッファサイズを
変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に音声や画像な
どのように時間的に連続した複数のデータを、電話回線
などの通信回線を通じて伝送するデータ伝送装置に関す
るものであり、特に、データをソフトウェア処理によっ
て多重化や分離する場合に、メモリ量の削減に有効なデ
ータ伝送装置の構成方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電話回線で音声と画像を伝送する
テレビ電話やテレビ会議、インターネットを介した音声
や画像の放送やマルチメディアデータベースへのアクセ
スなどの要求が高まり、音声や画像などの時間的に連続
したデータを多重化して伝送する技術の開発が盛んに行
われている。

【０００３】上記のような音声や画像などのデータを伝
送するデータ伝送装置に関する技術として、テレビ電話
を実現する方法について、International Telecomunica
tionUnion が定めた H.324勧告などがある。

【０００４】その具体的な構成方法として、送信側は、
音声と画像を取り込んで符号化部でそれぞれ符号化し、
多重化部で符号化された音声データと画像データを多重
化し、通信回線を通じて送信する。受信側は、多重化さ
れたデータを受信して分離部で分離し、音声と画像をそ
れぞれ復号化部で復号化して音声出力や画像表示を行う
ことによって、テレビ電話を実現する方法がある。

【０００５】特に上記の構成では、音声や画像の符号・
復号化、多重化・分離などの各処理部の負荷が重いた
め、それぞれ別個のハードウェアで処理する場合が多
く、また処理動作の基本単位の周期が異なるため、各処
理部の間にＦＩＦＯ等のバッファ部を有してデータの受
け渡しを行っていた。上記のような従来技術によるデー
タ伝送装置の例として、特開平７−１７０２９２号公報
「送信装置」などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術による構成では、例えば、符号化した動画像の単
位時間あたりのデータ量が一定ではないなど、音声や画
像などの個別のデータ量が時間的に変動する場合に、音
声や画像の符号化部と多重化部、および分離部と復号化
部の複数のバッファが固定長であることから、動作中に
予測される最大バッファ量をそれぞれのバッファが保持
しなくてはならず、結果として全体のメモリ量が大きく
なるという課題を有していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のデータ伝送装置は、１入力１出力のバッフ
ァの複数の組からなる複数のバッファ手段と、データを
入力して前記複数のバッファ手段にそれぞれ書き込む複
数のデータ書き込み手段と、前記複数のバッファ手段か
らデータをそれぞれ読み出して出力する複数のデータ読
み出し手段と、前記複数のバッファ手段のそれぞれのバ
ッファ使用状況に応じて全体のバッファ量が一定となる
よう前記複数のバッファ手段のそれぞれのバッファサイ
ズを変更するバッファサイズ変更手段、という構成を備
えたものである。

【０００８】本発明は上記した構成により、バッファサ
イズ変更手段が、複数のバッファ手段のうち１つが一杯
になった場合に、いっぱいになったバッファ手段のバッ
ファ量を増大させるとともに、別のバッファ手段のバッ
ファ量を減少させることができる。このことによって、
複数のバッファ手段全体に必要な最大バッファ量が、各
バッファ手段に必要な最大バッファ量の和より小さい
時、より少ないメモリ量でデータ伝送装置を構成するこ
とが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態の
データ伝送装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００１０】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態におけるデータ伝送装置の構成図である。図１
において、分離手段１００では、多重化データ１１０を
入力し、画像符号化データ１１１と音声符号化データ１
１２に分離して出力する。データ書き込み手段１０１
ａ、１０１ｂは、それぞれ画像符号化データ１１１と音
声符号化データ１１２をバッファ手段１０２ａ、１０２
ｂに書き込む。バッファ手段１０２ａ、１０２ｂは、Ｆ
ＩＦＯ（Fast in fast out）のリングバッファであり、
データおよびリングバッファを実現するための変数を記
憶する領域で構成され、画像符号化データ１１１、音声
符号化データ１１２をそれぞれ一時的に記憶する。

【００１１】データ読み出し手段１０３ａ、１０３ｂ
は、各々画像符号化データ１１１、音声符号化データ１
１２を読み出し、画像復号化手段１０４と音声復号化手
段１０５へ出力する。画像復号化手段１０４では、画像
符号化データ１１１を入力し、復号化して画像データ１
１３を出力する。音声復号化手段１０５では、音声符号
化データ１１２を入力し、復号化して音声データ１１４
を出力する。バッファサイズ変更手段１０６では、予め
与えられた手順によってバッファ手段１０２ａ、１０２
ｂのバッファ使用状況を監視とバッファ量の変更を行
う。

【００１２】以上のように構成されたデータ伝送装置に
ついて、以下図１〜図７を用いてその動作を説明する。

【００１３】図１の各手段は、プロセッサやメモリなど
で構成される一般的なコンピュータにおいて、ソフトウ
ェアによって実現されるものであり、分離手段１００と
データ書き込み手段１０１ａ、１０１ｂ、データ読み出
し手段と１０３ａと画像復号化手段１０４、データ読み
出し手段１０３ｂと音声復号化手段１０５、およびバッ
ファサイズ変更手段１０６を、それぞれ並列に動作する
マルチプロセスのプログラムで実現するものとする。

【００１４】バッファ手段１０２ａ、１０２ｂは、各手
段から読み書きが可能な、いわゆる共有メモリ空間のデ
ータ領域によって実現するものであり、その構成例を図
２に示す。

【００１５】複数のバッファ手段のデータバッファ領域
は、それぞれ BlkLen バイトの複数の小ブロックで構成
され、１つのバッファ手段は、データバッファ領域の複
数の小ブロックと、リングバッファを実現する WriteBl
k, ReadBlk, BlkNum, BlkLen, BlkAdd[], WriteSem, Re
adSem、の７変数と、バッファサイズの変更要求を処理
するための IncReq, DecReq, ModAdd の３変数によって
記述される。

【００１６】図２の例では、複数のバッファ手段のデー
タバッファは、８つの小ブロックからなり、そのうち１
つのバッファ手段は、Add1〜Add4を先頭番地にもつ４つ
の小ブロックからなることを示し（BlkNum=4）、初期化
時に予め定められた量の小ブロックが割り当てられる。

【００１７】ReadBlk=0は、データ読み出し手段が次に
読み出す小ブロックが、Add0（=BlkAdd[0]）から始まる
小ブロックであることを示し、WriteBlk=2は、データ読
み出し手段が次に書き込む小ブロックがAdd3（=BlkAdd
[2]）から始まる小ブロックであることを示し、それぞ
れ初期化時には０となる。

【００１８】小ブロックにアクセスした後に、書き込み
時はWriteBlk を読み出し時はReadBlk を１ずつ増加さ
せ、もし、BlkNum 以上になった場合は、0に戻すこと
によって、リングバッファを構成する。

【００１９】WriteSem, ReadSem は、それぞれデータ書
き込み、読み出し可能なバッファ数を示す変数で、セマ
フォ変数として扱うことによって、複数のプロセスでの
変数操作の一貫性を保つと同時に、動作不可能なプロセ
スを休止させることによってシステムの動作効率を上げ
るものであり、初期化時に WriteBlk は BlkNum と同
数、ReadBlk は０とする。

【００２０】分離手段１００とデータ書き込み手段１０
１ａ、１０１ｂ、に相当する分離プロセスのフローチャ
ートを図３に、データ読み出し手段と１０３ａと画像復
号化手段１０４、およびデータ読み出し手段１０３ｂと
音声復号化手段１０５に相当する画像復号化プロセスと
音声復号化プロセスのフローチャートを図４に示す。

【００２１】図３の分離プロセスは、ユーザからの入力
などの要求に従ってプログラムが起動され、バッファ手
段の共有メモリ領域などの変数の初期化の後、画像／音
声復号化プロセスとバッファ変更プロセスを起動後、通
信回線などの通じて入力される多重化データを入力し
て、画像符号化データと音声符号化データに分離し、そ
れぞれのデータ書き込み手段を通じてバッファ手段に書
き込む。

【００２２】分離プロセスは、多重化データ入力が終了
するか、ユーザーの要求によって処理が中断されるま
で、多重化データの入力と分離、書き込みを繰り返す。

【００２３】図４の画像／音声復号化プロセスは、分離
プロセスから起動された後、復号化に必要な変数などの
初期化を行い、バッファ手段から画像／音声符号化デー
タを読み出して、復号化を行い、画像／音声データをそ
れぞれ出力する。

【００２４】各復号化プロセスは、ユーザーの要求によ
って処理が中断されるまで、読み出しと復号化を繰り返
す。

【００２５】以上の２つのプロセスによって、多重化デ
ータを入力して分離、復号化し、画像／音声データを出
力する機能を実現することができる。

【００２６】図５は各データ書き込み手段の詳細なフロ
ーチャートの例であり、データ書き込み手段は、バッフ
ァ手段の変数の読み書きによって実現される。

【００２７】まず最初にバッファ手段の書き込み可能な
ブロック数を示す WriteSem 変数をチェックし、書き込
み可能（WriteSem>0）であれば１を減じる。

【００２８】次に、WriteBlk 変数と BlkNum変数を比較
し、直前にバッファ領域が解放されていれば（WriteBlk
>BlkNum-1）、WriteBlkを先頭ブロックに戻す。

【００２９】この状態で BlkAdd[WriteBlk] は、書き込
み可能な小ブロックの先頭アドレスを指すため、この領
域へデータを書き込む。

【００３０】次に WriteBlk 変数の更新を行うが、ここ
でバッファサイズ変更手段１０６よりバッファの追加要
求（IncReq=1）があった場合は、小ブロックの先頭アド
レスの配列の最後に新たなブロックを追加する（BlkAdd
[BlkNum]=ModAdd）。

【００３１】ブロックの追加に伴う変数の更新を行った
後に、バッファ追加要求が受け付けられたことを通知(I
ncReq=0)し、最後に読み出し可能なバッファ領域を示す
ReadSem 変数を１加算する。

【００３２】図６は各データ読み出し手段の詳細なフロ
ーチャートの例であり、データ読み出し手段は、バッフ
ァ手段の変数の読み書きによって実現される。

【００３３】まず最初にバッファ手段の読み出しが可能
なブロック数を示す ReadSem 変数をチェックし、読み
出し可能（ReadSem>0）であれば１を減じる。この状態
で BlkAdd[ReadBlk] は、読み出し可能な小ブロックの
先頭アドレスを指すため、この領域からデータを読み出
す。

【００３４】次に ReadBlk 変数の更新を行うが、ここ
でバッファサイズ変更手段１０６よりバッファの解放要
求（DecReq=1）があった場合は、小ブロックの先頭アド
レスの配列の最後の小ブロックを解放する（ModAdd=Blk
Add[BlkNum-1]）。

【００３５】ブロックの解放に伴う変数の更新を行った
後に、バッファ解放要求が受け付けられたことを通知(D
ecReq=0)する。バッファの解放が行われなかった場合
は、最後に書き込み可能なバッファ領域を示す WriteSe
m 変数を１加算する。

【００３６】図７はバッファサイズ変更手段１０６のフ
ローチャートの一例であり、バッファサイズ変更手段１
０６は、分離プロセスより起動され、予め定められた任
意の周期で、複数のバッファ手段のバッファ使用状況を
チェックする。

【００３７】より具体的には、各バッファ手段の Write
Sem 変数を参照し、WriteSemが０であればバッファが一
杯になっていることを示し、ReadSem 変数が０に近いほ
どバッファが空に近いことを示す。従って、バッファサ
イズ変更手段１０６では、一杯になったバッファ手段が
ある場合に、それ以外のバッファ手段からReadSem が最
も小さいバッファ手段を選択し、そのバッファ手段に対
して、バッファ解放要求フラグをたてる（DecReq=1）。

【００３８】このバッファ解放要求は、バッファ読み出
し手段がバッファ手段から読み出す際に処理され、バッ
ファが解放される（DecReq=0）。

【００３９】次に一杯になったバッファ手段に対して、
解放されたバッファ(Temp)を追加する要求を出す（IncR
eq=1）。

【００４０】このバッファ追加要求は、バッファ書き込
み手段がバッファ手段へデータを書き込む際に処理さ
れ、バッファが追加される（IncReq=0）。バッファサイ
ズ変更手段１０６は、上記の処理を繰り返す。

【００４１】以上示してきたように、分離手段とデータ
書き込み手段に相当する分離プロセス、データ読み出し
手段と画像復号化手段、およびデータ読み出し手段と音
声復号化手段に相当する画像復号化プロセスと音声復号
化プロセス、バッファサイズ変更手段に相当するプロセ
スの、複数のプロセスによって、各バッファ手段が有す
るバッファサイズを変更することが可能となる。

【００４２】ここで多重化データの単位時間あたりのデ
ータ量、及びそれに含まれる画像符号化データおよび音
声符号化データの比率が図８のように変動する場合を考
え、画像符号化データ、音声符号化データ、および多重
化データの単位時間あたりのデータ量が最大となる部分
は、それぞれ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）であるとする。

【００４３】一般的に、バッファ手段で必要な最大バッ
ファ量は、単位時間あたりのデータ量に比例するといえ
るため、バッファ手段のバッファ量が固定の場合は
（Ａ）＋（Ｂ）、バッファ手段のバッファ量が可変であ
る場合は（Ｃ）に比例した最大バッファ量が必要とな
り、一般的に（Ａ）＋（Ｂ）≧（Ｃ）が成り立つことか
ら、バッファサイズを変更することが可能な本実施の形
態は、バッファサイズが固定の従来の方式に比べて、よ
り少ないメモリ量でデータ通信装置を構築することが可
能である。

【００４４】以上のように第１の実施の形態によれば、
１入力１出力のバッファの複数の組からなる複数のバッ
ファ手段のそれぞれのバッファ使用状況に応じて全体の
バッファ量が一定となるようバッファ手段のそれぞれの
バッファサイズを変更するバッファサイズ変更手段を備
えることにより、複数のバッファ手段全体に必要な最大
バッファ量が、各バッファ手段に必要な最大バッファ量
の和より小さい時、より少ないメモリ量でデータ伝送装
置を構成することが可能となる。

【００４５】なお、第１の実施の形態において、入力さ
れる多重化データは、音声データと画像データの２種類
のデータを多重化したものであるとしたが、どのような
種類のデータであっても、同様に多重化・分離化が可能
な複数種類のデータで構成されるデータであればよく、
かつ、３種類以上のデータが多重化された場合について
も、同様な構成をとることが可能であり、同様な効果を
得ることができる。

【００４６】（実施の形態２）図９は本発明の第２の実
施の形態におけるデータ伝送装置におけるバッファサイ
ズ変更手段のフローチャートであり、他は部分は第１の
実施の形態と同じである。第１の実施の形態と違う点
は、分離プロセスにおいて複数のバッファ手段を初期化
する際に、予め１つの小ブロックが未使用となるよう初
期化し、バッファサイズ変更手段で有する変数（Tmp）
に小ブロックの先頭アドレスを保持しておく点と、バッ
ファの追加と解放の手順が第１の実施の形態の場合と逆
になる点である。

【００４７】図９のバッファサイズ変更手段の動作は、
一杯になったバッファ手段がある場合に、予め未使用に
しておいた小ブロック（Tmp）をバッファ手段に追加
し、その後に、空きのあるバッファ手段、すなわち、バ
ッファ手段からReadSemが最も小さいバッファ手段を選
択し、そのバッファ手段を解放して再度Tmpに保持する
動作を繰り返す。

【００４８】以上のように第２の実施の形態によれば、
第１の実施の形態と同様に、より少ないメモリ量でデー
タ伝送装置を構成する事が可能であり、かつ、バッファ
手段が一杯になった場合は、データ書き込み手段は次の
書き込みを待たなくてはいけなくなるが、予め用意して
おいた小バッファを、第１の実施の形態より少ない手順
で割り当てることができることから、データ伝送装置全
体としてより高速な処理を行うことが可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明は、１入力１出力の
バッファの複数の組からなる複数のバッファ手段と、デ
ータを入力して前記複数のバッファ手段にそれぞれ書き
込む複数のデータ書き込み手段と、前記複数のバッファ
手段からデータをそれぞれ読み出して出力する複数のデ
ータ読み出し手段と、前記複数のバッファ手段のそれぞ
れのバッファ使用状況に応じて全体のバッファ量が一定
となるよう前記複数のバッファ手段のそれぞれのバッフ
ァサイズを変更するバッファサイズ変更手段を有するこ
とにより、より少ないメモリ量で実現可能なデータ伝送
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるデータ伝送
装置の構成図

【図２】同実施の形態におけるバッファ手段の例を示す
図

【図３】同実施の形態における分離手段およびデータ書
き込み手段の動作を示すフローチャート

【図４】同実施の形態におけるデータ読み出し手段およ
び復号化手段の動作を示すフローチャート

【図５】同実施の形態におけるデータ書き込み手段の詳
細な動作を示すフローチャート

【図６】同実施の形態におけるデータ読み出し手段の詳
細な動作を示すフローチャート

【図７】同実施の形態におけるバッファサイズ変更手段
の動作を示すフローチャート

【図８】同実施の形態における多重化データの時間的変
動の例を示す図

【図９】本発明の第２の実施の形態におけるデータ伝送
装置におけるバッファサイズ変更手段のフローチャート

【符号の説明】

１００ 分離手段 １０１ａ，１０１ｂ データ書き込み手段 １０２ａ，１０２ｂ バッファ手段 １０３ａ，１０３ｂ データ読み出し手段 １０４ 画像復号化手段 １０５ 音声復号化手段 １０６ バッファサイズ変更手段 １１０ 多重化データ １１１ 符号化画像データ １１２ 符号化音声データ １１３ 画像データ １１４ 音声データ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１入力１出力のバッファの複数の組からな
   る複数のバッファ手段と、データを入力して前記複数の
   バッファ手段にそれぞれ書き込む複数のデータ書き込み
   手段と、前記複数のバッファ手段からデータをそれぞれ
   読み出して出力する複数のデータ読み出し手段と、前記
   複数のバッファ手段のそれぞれのバッファ使用状況に応
   じて全体のバッファ量が一定となるよう前記複数のバッ
   ファ手段のそれぞれのバッファサイズを変更するバッフ
   ァサイズ変更手段を有することを特徴とするデータ伝送
   装置。
2. 【請求項２】バッファ手段のバッファは、複数の小ブロ
   ックで構成されるリングバッファであり、小ブロックの
   数を増減させることによりバッファサイズを可変とする
   ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送装置。
3. 【請求項３】複数のバッファ手段は、未使用のバッファ
   領域を予め有しておき、バッファサイズ変更手段は、バ
   ッファサイズの変更を行う場合に、バッファ書き込み手
   段に対して未使用のバッファ領域を割り当てるバッファ
   追加要求を出力すると同時に、データ読みだし手段に対
   してもバッファ解放要求を出力することによって、未使
   用のバッファ領域を一定量確保することを特徴とする請
   求項１記載のデータ伝送装置。
4. 【請求項４】データ書き込み手段は、バッファ手段のバ
   ッファがいっぱいで書き込めなかった場合に、バッファ
   サイズ変更手段にバッファ追加要求を出力し、バッファ
   サイズ変更手段からバッファ追加許可を入力した場合は
   バッファ手段にバッファを追加するものであり、バッフ
   ァサイズ変更手段は、データ書き込み手段からのバッフ
   ァ追加要求があった場合に、予め定められた手順で複数
   のバッファ手段から１つを選択してそのバッファ手段に
   接続されたデータ読みだし手段へバッファ解放要求を出
   力し、バッファ読み出し手段からバッファ解放許可が入
   力された場合には、バッファ追加要求があったバッファ
   書き込み手段にバッファ追加許可を出力するものであ
   り、データ読み出し手段は、バッファ手段からデータを
   読み出す際に、バッファサイズ変更手段からのバッファ
   解放要求が入力された場合は、読み出したバッファ領域
   を未使用にして、バッファ解放許可をバッファサイズ変
   更手段に出力することを特徴とする請求項１記載のデー
   タ伝送装置。