JP2004312767A

JP2004312767A - 信号伝送方式

Info

Publication number: JP2004312767A
Application number: JP2004165375A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tanabe; 一宏田辺
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JP3846891B2

Abstract

【課題】高画質な特性を保持したまま、映像データをカメラからＣＣＵに伝送することを目的とする。
【解決手段】カメラからＣＣＵへの信号は時分割多重のシリアルディジタルデータとし、ＣＣＵからカメラへの信号はそれぞれ異なる周波数帯域に変調し、これに多重し一本の伝送路で双方向伝送する構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビジョンカメラ（以下、カメラと略す）とカメラ制御装置（以下、ＣＣＵと称す。ＣＣＵ： Camera Control Unit）等の２つの映像機器との間を結び、双方向に映像、音声、制御信号などを多重伝送する装置に関するものである。

従来、カメラとＣＣＵとの間の伝送は、双方向に映像、音声、制御信号などを周波数分割多重して、同軸ケーブルを介してアナログ的に行われていた。この様なアナログ処理の場合、ケーブル特性、及び周波数分割する際のフィルタ特性の影響を受け、カメラ側あるいはＣＣＵ側で得られた映像、音声信号に特性劣化が生じやすい。この問題を解決するため、本出願人は、伝送路の両端で、それぞれ映像、音声信号などをディジタル化し、時分割多重化、時間軸圧縮して、信号期間と無信号期間の繰返しからなる送信信号を生成し、伝送路の一端からの送信信号の無信号期間に、他端からの送信信号を相互に伝送することによって、１つの伝送路にて双方向伝送を可能とした、「ディジタル映像信号多重伝送方法およびその装置」(特願平５−３５２８６８号)を提案した。

図２に、この双方向時分割多重伝送の概念を説明するタイムチャートを示す。以下、この出願に述べられている数値を用いて、伝送路（同軸ケーブル）の伝送ビットレートと、映像信号の周波数帯域、及び量子化精度の関係を説明する。シリアルディジタルデータを同軸ケーブルで数百メートル伝送する場合、現在のケーブルの伝送ビットレートは、最大３６０Ｍｂｐｓ程度である。この様な伝送路を利用し、双方向に伝送するために、以下に示す構成を取る。時分割双方向伝送におけるビットレートの割り付けを、カメラからＣＣＵへの伝送を２４０Ｍｂｐｓ、ＣＣＵからカメラへの伝送を１２０Ｍｂｐｓとする。ここで、カメラからＣＣＵへ送る映像信号のデータ量は、画素数が６０万画素のＣＣＤを採用し、量子化精度を１０ビットで処理した場合、以下の計算により６４４Ｍｂｐｓとなる。
２１.４８(MHz)×３(ch)×１０(ビット)＝６４４.４(Mbps)
２１.４８(MHz)：６０万画素のＣＣＤの標本化周波数
３(ch)：Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の３チャンネル
そこで、６４４Ｍｂｐｓのデータを、最大伝送ビットレート２４０Ｍｂｐｓの伝送路に送出するため、以下の制限を加える。
（ａ）量子化精度を８ビットに落す。
（ｂ）Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を輝度信号と色信号(２ｃｈ)の構成に変換し、色信号の周波数帯域を標準の１／３にする。(標本化周波数＝７.１６MHzとなる)
（ｃ）水平、垂直帰線期間(ブランキング期間)を除去する。
水平帰線期間除去比率＝有効画素数／水平画素数＝１１４０／１３６５
＝０.８３５
垂直帰線期間除去比率＝(垂直走査周期−垂直帰線期間)／垂直走査周期
＝(２６２.５−１９)／２６２.５＝０.９２７６
帰線期間除去比率＝０.８３５×０.９２７６＝０.７７４５
以上の制限により、総伝送ビットレートは、以下の如く、２２１.８Ｍｂｐｓとなり、２４０Ｍｂｐｓの仕様が満足でき、伝送可能となる。
（２１.４８(MHz)＋７.１６(MHz)×２(ch)）×８(ビット)×０.７７４５
＝２２１.８Ｍｂｐｓ
なお、伝送する信号は、他に音声、制御信号などがあるが、映像信号に比べてデータ量が、小さいので無視した。
特願平０５−３５２８６８号

上記の伝送装置では、信号をディジタル化することによって、アナログ伝送における特性劣化の問題は改善されたが、双方向で時分割多重、時間軸圧縮をし、伝送路の一端からの送信信号の無信号期間に、他端からの送信信号を相互に伝送する方式のため、伝送路の最大伝送ビットレートに合わせ、それぞれの伝送信号のデータ量を低減せねばならず、映像信号の量子化精度、及び周波数帯域を制限する必要がある。本発明は、以上の問題点に鑑み、カメラ−ＣＣＵ間の双方向伝送において、カメラで得られた高画質な映像データを、その高画質な特性を保持したままＣＣＵへ伝送することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、双方向時分割多重とせず、カメラからＣＣＵへの伝送は独立にシリアルディジタルデータとして送り、これに対してＣＣＵからカメラへの伝送はそのシリアルディジタルデータの伝送周波数帯域と異なる周波数帯に変調多重し、同一の伝送路で送るようにしたものである。

上記手段により、カメラからＣＣＵへの伝送は対象となる伝送路の最大ビットレートで送ることが可能となり、量子化精度の劣化、及び帯域制限による解像度の劣化を大幅に改善できる。

以上述べた如く、本発明によれば、高画質な特性を保持したまま、映像信号を伝送することができる。また、映像品質を従来技術レベルまで落とすことによって、伝送ビットレートを下げ、逆に伝送距離を伸ばすことも可能となる。

図１に本発明の一実施例の概略構成を示す。以下、図１に従って説明する。カメラ１で得られた映像、音声、制御信号は、カメラ側伝送処理ユニット２に送られ、時分割多重回路６で時分割多重化され、パラレル／シリアル変換回路７により、シリアルディジタルデータに変換され、伝送路３に送出される。また、ＣＣＵ５で得られた映像、音声、制御信号は、ＣＣＵ側伝送処理ユニット４内の周波数変調多重回路９で周波数変調多重化され、伝送路３に送出される。ここで、カメラ１からＣＣＵ５へ送られたシリアルディジタル信号は、ＣＣＵ側データ（周波数変調多重回路９の出力）と混在することになるが、後述の如くそれぞれの伝送周波数帯域が異なるように設定されているため、フィルタ処理により分離することができる。

つまり、カメラ１からＣＣＵ５へ送られたシリアルディジタル信号は、ＣＣＵ側伝送処理ユニット４内の分離回路１０により、分離され取り出される。この分離されたシリアルディジタル信号は、シリアル／パラレル変換回路１１によりパラレルデータに変換され、映像、音声、制御信号に分離されて、ＣＣＵ５に送出される。ＣＣＵ５からカメラ１へ送られた周波数変調多重信号も、同様に、分離回路８のフィルタ処理により、分離され取り出される。以上のようにして、双方向伝送を行なうことができる。なお、上記周波数変調多重処理には、ディジタル方式とアナログ方式のどちらを使用してもよい。

次に、本実施例についての定量的な説明を行なう。ここでは、伝送路の最大伝送ビットレートを３６０Ｍｂｐｓとし、６０万画素のＣＣＤ(標本化周波数＝２１.４８MHz)を採用し、量子化精度を１０ビットで処理した場合とする。また、音声、制御信号は、映像信号に比べてデータ量が少ないので無視する。本実施例では、前述のような双方向時分割多重伝送とせず、カメラからＣＣＵへ伝送する信号は、時分割多重し、シリアルディジタルデータとして送り、ＣＣＵからカメラへ伝送する信号は、該シリアルディジタルデータの伝送周波数帯域(例えば、300MHz以上)と異なる周波数帯域(例えば、150MHz以下)に変調多重して伝送する。これによって、カメラからＣＣＵへ伝送する信号の伝送ビットレートとして、最大伝送ビットレート３６０Ｍｂｐｓ分がフルに使用でき、上記の制限も、下記(１)，(２)のように軽減でき、映像品質が大幅に改善される。

（１）Ｓ／Ｎ（量子化雑音）を重視する場合：
（ａ）量子化精度は１０ビットとする。(低減しない)
（ｂ）色信号(２ｃｈ)の周波数帯域を標準の１／２にする。(１／３より改善)(標本化周波数＝１０.７４MHzとなる)
（ｃ）水平、垂直帰線期間（ブランキング期間）を除去する。
帰線期間除去比率＝０.７７４５（これは映像品質に影響しない）
これによって、総伝送ビットレートは、
(２１.４８(MHz)＋１０.７４(MHz)×２(ch))×１０(ビット)×０.７７４５
＝３３２.７Ｍｂｐｓ＜３６０Ｍｂｐｓ
となり、映像品質(特に、Ｓ／Ｎ)を保ったまま、双方向伝送が可能となる。

（２）解像度を重視する場合：
（ａ）量子化精度は８ビットとする。
（ｂ）色信号(２ｃｈ)の周波数帯域を標準の８／10にする。(１／３より改善)(標本化周波数＝１７.１８４MHzとなる)
（ｃ）水平、垂直帰線期間（ブランキング期間）を除去する。
帰線期間除去比率＝０.７７４５
これによって、総伝送ビットレートは、
(２１.４８(MHz)＋１７.１８４(MHz)×２(ch))×８(ビット)×０.７７４５
＝３４６.０Ｍｂｐｓ＜３６０Ｍｂｐｓ
となり、映像品質(特に、解像度)を保ったまま、双方向伝送が可能となる。

本発明の一実施例の構成を示すブロック図。双方向時分割多重方式を説明するタイムチャート。

符号の説明

１：カメラ、２：カメラ側伝送処理ユニット、３：伝送路、４：ＣＣＵ側伝送処理ユニット、５：ＣＣＵ、６：時分割多重回路、７：パラレル／シリアル変換回路、８，１０：分離回路、９：周波数変調多重回路、１１：シリアル／パラレル変換回路。

Claims

テレビジョンカメラとカメラ制御装置を一本の伝送路で結び、双方向に信号を伝送する伝送装置において、上記伝送路の伝送路長及び伝送帯域に合わせて上記テレビジョンカメラで生成された映像信号、音声信号及び制御信号の内、少なくとも映像信号を、時分割多重して第１のシリアルディジタル信号となし、該第１のシリアルディジタル信号を上記伝送路を介して上記カメラ制御装置に伝送し、伝送された上記第１のシリアルディジタル信号を上記カメラ制御装置で上記第１のシリアルディジタル信号となす前の信号に変換し、
上記カメラ制御装置で得られた映像信号、音声信号及び制御信号の内、少なくとも映像信号を、それぞれ上記第１のシリアルディジタル信号の伝送帯域と異なる周波数帯域の第１の変調信号に変調し、上記伝送路を介して上記第１の変調信号を上記テレビジョンカメラに伝送し、該テレビジョンカメラで上記第１の変調信号に変調する前の信号に変換することを特徴とする双方向の信号伝送方法。
テレビジョンカメラとカメラ制御装置と、該テレビジョンカメラとカメラ制御装置とを結合する伝送路とを備えた伝送装置において、
上記テレビジョンカメラは、上記伝送路の伝送路長及び伝送帯域に合わせて上記テレビジョンカメラで生成された映像信号、音声信号及び制御信号の内、少なくとも映像信号を時分割多重して時分割多重信号とする時分割多重回路と、該時分割多重された時分割多重信号を第１のシリアルディジタル信号に変換する第１のパラレルシリアル変換回路と、上記カメラ制御装置から上記伝送路を介して伝送された上記第１の変調信号をから少なくとも映像信号を分離する第１の分離回路とを有し、
上記カメラ制御装置は、上記伝送路を介して伝送された上記第１のシリアルディジタル信号をから少なくとも映像信号を分離する第２の分離回路と、上記カメラ制御装置で得られた映像信号、音声信号及び制御信号の内、少なくとも映像信号を上記伝送路を介して伝送された上記第１のシリアルディジタル信号の伝送周波数帯域と異なる周波数帯域の第１の変調信号に変調し、該第１の変調信号を上記伝送路を介して上記テレビジョンカメラに伝送する周波数変調多重回路とを有することを特徴とする双方向の信号伝送装置。