JP2003234726A

JP2003234726A - フレーム同期システムの送信装置、受信装置およびフレーム同期方法

Info

Publication number: JP2003234726A
Application number: JP2002032561A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sugimoto; 修杉本; Ryoichi Kawada; 亮一川田; Masahiro Wada; 正裕和田; Shuichi Matsumoto; 修一松本
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP3945688B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２系統伝送の遅延差を補償し、２映像のフレ
ーム同期を実現できるフレーム同期システムの送信装
置、受信装置および方法を提供することにある。【解決手段】送信側装置では、補助データ抽出部４で
映像信号１ａから抽出された補助データ領域に、符号化
部２で符号化された時刻情報が挿入される。合成部７
は、該映像信号１ａに時刻情報を合成して伝送路に送出
する。受信側装置では、２系統の伝送路から受信した映
像信号から補助データ抽出部２１，２３で各補助データ
領域を抽出し、復号部２２，２４で復号して得た各時間
情報をフレーム同期装置２５に送る。フレーム同期装置
２５は、該時間情報を基に両系統の遅延差を計算し、遅
延量の大きい系の信号に映像信号を同期させて出力す
る。本発明は、２重化伝送における無瞬断装置、あるい
は特徴量抽出型画質監視装置に使用されるとその効果は
大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレーム同期システ
ムの送信装置、受信装置およびフレーム同期方法に関
し、特に映像伝送系における、送信元を同じくする２映
像または信号のフレーム同期を実現する送信装置、受信
装置およびフレーム同期方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高信頼性を目的とした画像の２重化伝送
においては、同一画像を２本の経路に分けて伝送し、受
信側で２系統の映像を比較監視するシステムが従来から
実施されている。このシステムにおいては、前記２本の
経路の障害を自動判別し、送出中の系で障害が発生した
場合には、正常な系統に切り替えるように設計されてい
る。

【０００３】また、２重化されていない伝送路において
も、送受信端の２地点間の画像特徴量を比較し、受信側
での画質劣化を検出する特徴量抽出型画質監視について
の実用化が現在検討されている。このシステムにおいて
は、２地点間の特徴量を映像回線とは別のデータ回線に
より送出し、特徴量の差分値が非常に大きい場合に障害
が発生していると判定するように設計されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２重化
伝送においては、２系統が地理的に別の地点を通ってい
るため、伝送遅延差が生じることが通常である。また、
各系統に含まれる伝送装置、例えば画像圧縮符号化装
置、復号装置等の種類が異なることによっても２系統の
画像に処理遅延ずれが生じることになる。このような伝
送遅延、処理遅延ずれ等が発生すると、前記したように
障害が発生した系統から正常な系統に切り替えた場合
に、フレームの連続性が保たれない等の不具合が生ず
る。

【０００５】同様に、特徴量抽出型画質監視において
は、同一フレームの特徴量を比較する必要があるが、現
状では、地理的に異なる２地点の映像同期を確保する手
段が提供されていない。このため、各フレームでの特徴
量の差分値が最小となる組み合わせを探索する、フレー
ムマッチング方式などにより同期を取る必要があり、こ
れには多大な計算量が必要となり、実時間での処理実現
に対する大きな障害となっている。

【０００６】この発明は、前記した２つの従来技術の課
題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２系統以
上の多系統伝送、または映像伝送系の異なる２地点また
は複数地点の遅延差を補償し、各系統・地点の映像のフ
レーム同期合わせを実現できるフレーム同期システムの
送信装置、受信装置および方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、送信側では、映像信号を、その補助
データ領域に符号化されたフレーム識別コードを挿入し
て伝送し、受信側では、受信した信号から前記フレーム
識別コードを抽出し、抽出したフレーム識別コードを用
いてフレーム同期合わせするようにした点に主たる特徴
がある。

【０００８】この特徴によれば、受信した複数の信号の
フレーム同期を、容易にかつ完全に行うことができるよ
うになる。このため、２重化伝送による無瞬断切替や、
特徴量抽出型画質監視に適用するとその効果は大きい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略
の構成を示すブロック図であり、図２はその動作説明図
である。

【００１０】送信側装置では、映像入力部１から映像信
号１ａが出力される。映像入力部１としては、例えばＶ
ＴＲ、テレビカメラ等を考えることができる。映像入力
部１がＶＴＲの場合には、一般的に再生映像信号にタイ
ムコード１ｂが付加されているから、該タイムコード１
ｂを抽出し、符号化部２に送る。一方、映像入力部１が
テレビカメラ等の場合には、映像信号に時間データが入
っていないので、時計などから別途時刻情報を得て、符
号化部２に送る。該符号化部２は、タイムコードまたは
時刻情報を２値データに変換する。なお、ＶＴＲの場合
でも、ＶＴＲに記録されているタイムコード以外に、任
意の形式で２値データ化された時刻情報などを使用して
もよい。該時刻情報の符号化としては、２４時間の時刻
情報を、ＳＭＰＴＥタイムコード形式に符号化する方式
を一例として用いることができる。切替スイッチ３は、
映像入力部１が、ＶＴＲかテレビカメラなどであるかに
よって、ＶＴＲの場合にはタイムコード１ｂ側に、テレ
ビカメラなどの場合は時刻情報側に切り替えられる。

【００１１】ここに、前記タイムコード１ｂは、例え
ば、（時、分、秒、フレーム番号）から構成されてい
る。該フレーム番号は、例えば０〜２９の繰り返しで構
成されている。例えば、図２に示されているように、画
像Ｘ、Ｙ、Ｚ、・・・に対して、（０１：０９：５９：２
６）、（０１：０９：５９：２７）、（０１：０９：５
９：２８）、・・・のタイムコードが付される。前記時刻
情報の場合には、映像のフレームを識別できるようにす
るために、該時刻情報は少なくとも１／３０秒の精度が
必要である。

【００１２】なお、前記タイムコードおよび時刻情報
は、映像のフレームを識別できるコード（フレーム識別
コード）の一例であり、該タイムコードおよび時刻情報
以外のフレーム識別コードであってもよい。

【００１３】前記映像入力部１から出力された映像信号
１ａは、補助データ抽出部４に入力し、補助データ領域
を抽出される。周知のように、映像信号１ａは、有効画
像領域と、水平／垂直同期信号区間などの補助データ領
域からなり、該補助データ領域には、補助データという
形で、任意のユーザデータを挿入することが可能であ
る。前記符号化部２で符号化されたタイムコード１ｂあ
るいは時刻情報は上書き部５で前記補助データ領域に上
書きまたは挿入される。遅延部６は、前記補助データ抽
出部４，上書き部５等の処理時間に相当する所定時間、
映像信号１ａを遅延する。合成部７は、前記補助データ
領域に上書きされたタイムコード１ｂあるいは時刻情報
と前記遅延部６の遅延によってタイミングが整合された
映像信号１ａとを合成する。

【００１４】このようにして、タイムコード１ｂまたは
時刻情報が付加された映像信号は、第１、第２系統の伝
送路に分配され２重化伝送される。該第１、第２系統の
伝送路には、それぞれエンコーダおよびデコーダを含む
第１の伝送装置１１と第２の伝送装置１２が含まれてい
る。該第１、第２の伝送装置１１、１２は、前記補助デ
ータ領域の情報を透過的に伝送する。

【００１５】受信側装置では、第１、第２の伝送装置１
１、１２を経て到来した映像信号１１ａ，１２ａは、フ
レーム同期装置２５に入力する。該フレーム同期装置２
５に入力する２つの映像は、伝送路１の遅延をｄ１，伝
送路２の遅延をｄ２とすると、｜ｄ１−ｄ２｜のずれを
生ずる。補助データ抽出部２１，２３は、それぞれ、前
記映像信号１１ａ，１２ａから補助データ領域を抽出す
る。該補助データ領域のデータは、復号部２２，２４で
それぞれ復号され、前記タイムコードまたは時刻情報と
して前記フレーム同期装置２５に入力する。

【００１６】フレーム同期装置２５は、前記復号部２
２，２４から入力してきたタイムコードまたは時刻情報
を用いて、前記映像信号１１ａ，１２ａに時間差があれ
ば、これを補償する。例えば、図２に示されている場合
には、復号されたタイムコードから、第１、第２の伝送
装置１１、１２間で１フレームのずれがあることがわか
るので、フレーム同期装置２５はこのずれを補償する。
より具体的には、フレーム同期装置２５は、タイムコー
ドを基に両系統の遅延差を計算し、遅延量の大きい系の
映像信号に遅延量の小さい映像信号を同期させて出力す
る。このようにして、フレーム同期装置２５からは、フ
レーム同期合わせされた出力１と出力２が出力される。

【００１７】該出力１と出力２が、図示されていない障
害映像の切替装置に送られると、該切替時におけるフレ
ーム飛びの発生は防止され、連続フレームの切替が可能
になる。

【００１８】次に、本発明の第２実施形態を、図３、図
４を参照して説明する。この実施形態は、本出願人の特
許出願である「伝送画質評価装置および伝送画質遠隔監
視装置」（特願２０００−２５６０１５号）等に好適に
適用できるようにしたものである。図３の送信側装置
は、図１の送信側装置と同一または同等であるので、図
１と同じ符号を付し、説明を省略する。

【００１９】本実施形態では、エンコーダとデコーダを
含む伝送装置３１の前後で画像信号が分岐され、補助デ
ータ抽出部４１，５１でタイムコード１ｂあるいは時刻
情報が上書きされた補助データ領域が抽出される。抽出
された補助データは、復号部４２，５２でそれぞれ復号
され、ＲＲ（Reduced Reference）特徴量抽出部４３，
５３で抽出された特徴量に付加される。該ＲＲ特徴量抽
出部４３，５３は、タイムコードと特徴量情報を記述し
たパケットを生成し、監視制御回線を介してパケット同
期部６１に送出する。該特徴量情報としては、前記特許
出願に記されているような動画像のフィールド内の輝度
値の平均値や分散値などを用いることができる。なお、
前記監視制御回線としては、例えば電話網、ＬＡＮなど
の低速度回線（例えば、６４ｋｂｐｓ）を用いることが
できる。

【００２０】パケット同期部６１には異なる伝送遅延を
受けた２つの特徴量情報が届くと考えられるが、該パケ
ット同期部６１は特徴量情報に付されたタイムコードま
たは時間情報を基に、特徴量情報の同期合わせを行う。
例えば、図４に示されているように、画質評価装置のパ
ケット同期部６１に届く同一フレームの特徴量情報に時
間ずれ｜ｄＦ１−（ｄＦ＋ｄＦ２）｜がある時には、同
じタイムコード（例えば、０１：０９：５９：２９）を
もつ２つの特徴量情報が一致するように時間的に補償し
て、同期合わせするようにする。この結果、パケット同
期部６１から、同一のフィールドまたはフレームのＲＲ
特徴量１，２が同時に出力されることになり、後段に接
続された図示されていない画質評価装置で、何らの時間
補償をすることなくＲＲ特徴量１，２を比較評価すれ
ば、伝送装置３１による画質の劣化の程度が検出できる
ようになる。

【００２１】なお、前記した実施形態の回路図（図１、
図３）では、伝送路の途中に１個の伝送装置のみが接続
されている例を示したが、本発明は、伝送路に複数個の
伝送装置を縦列に接続した、いわゆる映像伝送チェーン
に適用することができることは明らかである。本発明で
は、該映像伝送チェーンの構成は任意でよいが、全ての
伝送装置が、前記補助データ領域の信号を透過的に伝送
することが必要である。

【００２２】また、以上は、２重化伝送系、および送受
信２地点間における実施形態であるが、これを、３重化
以上の多系統伝送系および３地点以上の多地点間での映
像同期方式に拡張することは、当業者には容易である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、受信した複数の信号のフレーム同期
を、容易にかつ完全に行うことができるようになる。

【００２４】また、請求項２の発明によれば、２重化伝
送路の両系統からの受信画像信号を完全にフレーム同期
させることができるので、無瞬断切替の高度化、高速化
が可能になり、信頼性の向上を期待することができる。

【００２５】また、請求項３の発明によれば、特徴量抽
出型画質監視において、完全にフレーム同期した画像同
士の特徴量を比較することができるようになるので、画
質監視の信頼性の向上を図ることができるようになる。

【００２６】また、請求項４の発明によれば、動画像に
時間データを補助データとして付与して伝送することが
できるようになる。

【００２７】さらに、請求項５の発明によれば、受信信
号のフレーム同期合わせを効果的に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】第１実施形態の概略の動作の説明図である。

【図３】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図４】第２実施形態の概略の動作の説明図である。

【符号の説明】

１・・・映像入力部、２・・・符号化部、４・・・補助データ抽
出部、５・・・上書き部、７・・・合成部、１１，１２・・・第
１、第２の伝送装置、２１，２３・・・補助データ抽出
部、２２，２４・・・復号部、２５・・・フレーム同期装置、
３１・・・伝送装置、４１，５１・・・補助データ抽出部、４
２，５２・・・復号部、４３，５３・・・ＲＲ特徴量抽出部、
６１・・・パケット同期部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和田正裕埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会社ケイディーディーアイ研究所内 (72)発明者松本修一埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会社ケイディーディーアイ研究所内Ｆターム(参考） 5K047 AA08 BB04 DD02 HH01 HH11 HH21 HH43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側では、映像信号を、その補助デー
タ領域に符号化されたフレーム識別コードを挿入して伝
送し、受信側では、受信した信号から前記フレーム識別コード
を抽出し、抽出したフレーム識別コードを用いてフレー
ム同期合わせすることを特徴とするフレーム同期方法。
【請求項２】請求項１に記載のフレーム同期方法にお
いて、前記受信した信号が、２系統以上の複数経路を経て送ら
れてきた、元は同一の映像信号であることを特徴とする
フレーム同期方法。
【請求項３】請求項１に記載のフレーム同期方法にお
いて、前記受信した信号が、映像伝送チェーン上の少なくとも
２地点で抽出された画像の特徴量情報であることを特徴
とするフレーム同期方法。
【請求項４】映像信号の補助データを抽出する補助デ
ータ抽出部と、フレーム識別コードを符号化する符号化部と、前記補助データ抽出部で抽出された補助データ領域に前
記符号化されたフレーム識別コードを挿入するフレーム
識別コード挿入部と、前記映像信号に前記フレーム識別コードが挿入された補
助データを合成する合成部とを具備し、該合成部で合成された映像信号を伝送路に送出するフレ
ーム同期システムの送信装置。
【請求項５】受信した映像信号の補助データ領域を抽
出する補助データ抽出部と、フレーム識別コードを復号する復号部と、前記復号部で復号されたフレーム識別コードを用いて、
前記映像信号のフレーム同期合わせを行うフレーム同期
部とを具備し、該フレーム同期部からフレーム同期合わせされた信号を
出力するフレーム同期システムの受信装置。