JP2010278983A - 映像伝送装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の映像送信装置間と複数の映像受信装置間で同一映像の同期をとる。
【解決手段】 本発明は、マスタ映像受信装置とスレーブ映像受信装置とが信号線によって接続され、マスタ映像送信装置は、自身に入力された映像信号の送信フレーム番号を生成し、ＩＰネットワークを介して該送信フレーム番号を該スレーブ映像送信装置に送信し、スレーブ映像送信装置は、送信フレーム番号と自身のフレームカウンタ値とを対応付けて映像信号に付加して送信し、マスタ映像受信装置は、ＩＰネットワークを介して自身に入力された映像信号を復号して得られた再生フレームの再生フレーム番号を生成して、映像出力タイミング信号と共に、該ＩＰネットワークを介して該再生フレーム番号をスレーブ映像受信装置に送信し、スレーブ映像受信装置は、フレームカウンタ値と再生フレーム番号とを対応付けて受信した映像信号を再生する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像伝送装置及び方法に係り、特に、複数の映像送信装置と複数の映像受信装置がＩＰネットワークで接続された映像伝送システムにおける映像伝送装置及び方法に関する。

映像伝送システムにおける１つの系の映像伝送装置は、映像送信装置と映像受信装置とで構成され、その間はＩＰ(Internet Protocol)ネットワークなどの伝送路によって接続される。また、複数の系の映像伝送装置は、それぞれの系で同時に映像伝送（送受信）を行う。複数の系の映像伝送装置を仮想的な１つの映像伝送装置として扱うには、伝送路における伝播遅延を考慮すると共に、異なる系の送信装置間で映像出力の同期を、異なる系の受信装置で映像入力の同期を、簡易にかつ正確に合わせる必要がある。そのための技術として、複数装置間の同期をシステムクロック精度で同期をとる装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、映像情報、すなわち、映像フレームデータの中にフレーム番号等の同期情報を重畳して同期をとる手法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１７４６３２号公報 特許２００３−２９９０４６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、装置間は専用同期線で接続する必要があり、各スレーブ装置内にはクロック補正のためのＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路が必要である。

また、特許文献２の技術は、伝送する映像そのものが変化しており、純粋な映像伝送を行うことを目的としていない。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、複数の映像送信装置間と複数の映像受信装置間で同一映像の同期をとることが可能な映像伝送装置及び方法を提供することを目的とする。

図１は、本発明の原理構成図である。

本発明（請求項１）は、複数の映像送信装置１１０からなる映像送信装置群１００と該各々の映像送信装置１１０に対応する複数の映像受信装置２１０からなる映像受信装置群２００とがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークで接続される映像伝送システムであって、
映像送信装置群１００は、
複数の映像送信装置１１０のうちの１つをマスタ映像送信装置１１０_１とし、その他の映像送信装置をスレーブ映像送信装置１１０_２，…，１１０_Nとし、該マスタ映像送信装置と該スレーブ映像送信装置１１０_２，…，１１０_Nとが信号線によって接続され、
マスタ映像送信装置１１０_１は、自身に入力された映像信号の送信フレーム番号を生成し、ＩＰネットワークを介して該送信フレーム番号を該スレーブ映像送信装置１１０_２，…，１１０_Nに送信する第１の送信手段１１３ａを有し、
スレーブ映像送信装置１１０_２は、送信フレーム番号と自身のフレームカウンタ値とを対応付けて映像信号に付加して送信する第２の送信手段１１３ｂを有し、
映像受信装置群２００は、
複数の映像受信装置２１０のうちの１つをマスタ映像受信装置２１０_１とし、その他の映像受信装置をスレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Nとし、該マスタ映像受信装置２１０_１と該スレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Nとが信号線によって接続され、
マスタ映像受信装置２１０_１は、ＩＰネットワークを介して自身に入力された映像信号を復号して得られた再生フレームの再生フレーム番号を生成して、映像出力タイミング信号と共に、該ＩＰネットワークを介して該再生フレーム番号をスレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Nに送信する対スレーブ送信手段２１４を有し、
前記スレーブ映像受信装置２１０_２は、フレームカウンタ値と再生フレーム番号とを対応付けて受信した映像信号を再生する再生手段２１３を有する。

本発明（請求項２）は、複数の映像送信装置からなる映像送信装置群と該各々の映像送信装置に対応する複数の映像受信装置からなる映像受信装置群とがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークで接続される映像伝送システムにおける映像伝送方法であって、
映像送信装置群は、
複数の映像送信装置のうちの１つをマスタ映像送信装置とし、その他の映像送信装置をスレーブ映像送信装置とし、該マスタ映像送信装置と該スレーブ映像送信装置とが信号線によって接続され、
映像受信装置群は、
複数の映像受信装置のうちの１つをマスタ映像受信装置とし、その他の映像受信装置をスレーブ映像受信装置とし、該マスタ映像受信装置と該スレーブ映像受信装置とが信号線によって接続され、
マスタ映像送信装置は、自身に入力された映像信号の送信フレーム番号を生成し、ＩＰネットワークを介して該送信フレーム番号を該スレーブ映像送信装置に送信し、
スレーブ映像送信装置は、送信フレーム番号と自身のフレームカウンタ値とを対応付けて映像信号に付加して送信し、
マスタ映像受信装置は、ＩＰネットワークを介して自身に入力された映像信号を復号して得られた再生フレームの再生フレーム番号を生成して、映像出力タイミング信号と共に、該ＩＰネットワークを介して該再生フレーム番号をスレーブ映像受信装置に送信し、
スレーブ映像受信装置は、フレームカウンタ値と再生フレーム番号とを対応付けて受信した映像信号を再生する。

上述のように本発明によれば、１台のマスタ映像送信装置と複数のスレーブ送信装置、及び、１台のマスタ映像受信装置と複数のスレーブ受信装置からなる複数系統の映像伝送装置を用いて、マスタ映像送信装置が生成した送信フレーム番号を各スレーブ映像送信装置に送信し、また、マスタ映像受信装置が生成した再生フレーム番号と映像出力タイミングをスレーブ映像受信装置に送信することにより、１系統の映像伝送装置単体で扱える以上の解像度を持つ映像を簡易な同期制御によって伝送することが可能となる。例えば、高解像度の基映像データを複数画面に分解して、その各々を複数系統の映像伝送システムで送受信し、受信側での基の映像データを結合させる場合に、映像フレーム時間程度の時間スケールで簡易に同期をとることが可能となる。

本発明の原理構成図である。 本発明の一実施の形態における映像伝送システムの構成図である。 本発明の一実施の形態における映像送信装置部の構成図である。 本発明の一実施の形態における映像送信装置の動作を示す図である。 本発明の一実施の形態における被伝送映像の分割構成の例（垂直・水平）である。 本発明の一実施の形態における被伝送映像の分割構成の例（水平）である。 本発明の一実施の形態におけるＩＰネットワーク伝送路を介して伝送する場合のＩＰパケットの構成を示す図である。 本発明の一実施の形態における映像受信装置部の構成図である。 本発明の一実施の形態における映像受信装置の動作を示す図である。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

本発明の映像伝送システムの実現には、映像送信装置間、及び映像受信装置間でいかに同期をとるかが課題となる。その解決手段として、システムの構成要素、映像同期の部分、同期の手段について以下に説明する。

本発明の映像伝送システムは、図２に示すように、映像送信装置部１００と映像受信装置部２００の２部で構成され、映像送信装置部１００は、複数の映像送信装置１１０から構成され、そのうちの１台の映像送信装置１１０_１が、現在の処理映像フレーム番号を生成して他の送信装置（スレーブ１１０_２，…，１１０_N）へ分配する機能を持つマスタ系で、他の複数の映像送信装置１１０_２，…，１１０_Nが、マスタ系からのフレーム番号を受けて動作する複数のスレーブ系である。

映像受信装置部２００は、映像送信装置部１００に対応する構成で、映像送信装置部１００と同様に、再生フレーム番号と映像出力タイミングを決定し、他の映像受信装置へ分配する受信マスタ系（映像受信装置２１０_１）が１台と、マスタ系からの映像フレーム番号と出力タイミングを受けて動作する複数のスレーブ系（映像受信装置２１０_２，…，２１０_N）で構成される。

そして、両者がＩＰネットワーク伝送路によって接続される。また、両端の映像信号の入出力は、HD-SDI(High Definition television-Serial Digital Interface)規格の映像信号である。

映像送信装置部１００、映像受信装置部２００の各々全ての装置がIP等の伝送路で独立に接続される。さらに、このＩＰ伝送路以外に、映像受信装置部２００内の各映像受信装置２１０は、映像の出力タイミング信号を受けるため同軸ケーブルで接続される。

同期が必要なのは、複数の映像送信装置間の送信映像フレーム番号、複数の映像受信装置間の映像フレーム番号、及び複数の映像受信装置間の映像出力タイミングの３つである。

以下に、これらの同期手段について説明する。

ここでは、映像送信装置部１００に入力される複数系統の映像信号は全て同期しているものと仮定する。

まず、複数の映像送信装置間の送信映像フレーム番号の同期方法を説明する。

各映像送信装置１１０_１，…１１０_Ｎに入力される映像信号は全て同期されていると仮定したため、映像送信装置１１０内への入力映像は大きく同期がずれることはない。これにより、各スレーブ映像送信装置１１０_２，…，１１０_Ｎは映像情報を伝送路に送出する際に、マスタ映像送信装置１１０_１から送信されるフレーム番号と自身のフレームカウンタ値との対応関係も同時に付加情報として送出することで、送信側で伝送する映像フレームの同期が可能となる。

次に、映像受信装置部２００における、受信映像のフレーム番号同期、及び、映像出力タイミングの同期の方法を説明する。

受信映像のフレーム番号同期は、伝送路の伝搬遅延によって、各映像受信装置が受け取る映像フレームがずれることを避けるための同期である。これは、マスタ映像受信装置２１０_１が自身の処理する映像に付加されている映像フレーム番号を、全てのスレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Ｎに通知し、各スレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Ｎでは、マスタ２１０_１のフレーム番号と対応する映像送信装置１１０のフレームカウンタ値の対応付けによって、映像受信装置部２１０_１，…，２１０_Ｎ間の処理映像フレームの同期を行う。

映像出力タイミング同期は、マスタ映像受信装置２１０_１の再生映像フレーム出力のタイミングを示す信号、例えば、VSYNC(Vertical Synchronizing signal)信号（垂直同期信号）などを他の全てのスレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Ｎに通知して同期をとる。この同期信号は、遅延が許されないため、映像伝送で用いる伝送路とは別系（例えば、同軸ケーブルを直結）を用いる。

以下に、具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施の形態における映像送信装置部の構成を示す。

映像送信装置部１００の各映像送信装置１１０は、ＨＤ−ＳＤＩ受信部１１１、映像圧縮部１１２、ＩＰ伝送部１１３、フレームカウンタ１１４から構成される。

図４は、本発明の一実施の形態における各映像送信装置の動作を示す図である。

ここで、１フレーム時間をT_frameとする。例えば、30frame/secの映像では、T_frame=0.0333.sec(1/30sec)である。まず、各映像送信装置１１０１_１，…，１１０_ｎのＨＤ−ＳＤＩ受信部１１１が、HD-ＳＤＩより被伝送映像の単位フレームを受信する。その後、マスタ映像送信装置１１０_１は映像圧縮部１１２で映像圧縮処理を行う。マスタ映像送信装置１１０_１は、映像圧縮完了後に、ＩＰ伝送部１１３において、自装置のフレームカウンタ１１４で計数されたフレーム番号を、ＩＰネットワーク伝送路を介してスレーブ映像送信装置１１０_２に通知する。その後、各スレーブ映像送信装置１１０_２，１１０_３，１１０_４は、圧縮映像情報、フレーム番号をＩＰネットワーク伝送路を介して対応する映像受信装置２１０に送信する。

図５は、本発明の一実施の形態における被伝送映像の分割構成の例を示す。同図は、４台の映像送信装置１１０で構成される場合の分割構成例である。１つの基映像を各映像送信装置で伝送可能な映像領域に分割する。ここでは、１枚の映像を垂直水平に２分割しているが、各映像の位置は任意である。また、図６に示すように水平に４分割する映像でも可能である。

図７は、本発明の一実施の形態におけるＩＰネットワーク伝送路を介して伝送する場合のＩＰパケットの構成を示す図である。ここでは、フレーム番号Ｋの映像データを送信する場合を考える。単位フレームの映像情報サイズはＩＰで送信可能なデータサイズよりも大きいため、いくつかに分割される。そこで、各ＩＰパケットには自パケットが何番目の分割であるかのパケット番号を付加して送信される。

次に、映像受信装置部２００について説明する。

図８は、本発明の一実施の形態における映像受信装置部の構成を示す。

各映像受信装置２１０は、ＩＰ伝送部２１１、受信バッファ２１２、映像復号部２１３、ＨＤ−ＳＤＩ伝送部２１４、フレーム番号同期部２１５から構成される。また、各映像受信装置間はＩＰネットワーク伝送路及びＨＤ−ＳＤＩで接続されている。

図９は、本発明の一実施の形態における映像受信装置の動作を示す図である。

はじめに、ＩＰネットワーク伝送路を介して各映像受信装置２１０は、映像情報を非同期に受信し、受信バッファ２１２に格納する。マスタ映像受信装置２１０_１は、受信完了後に、フレーム番号同期部２１５からフレーム番号を取得して、映像復号部２１３で復号された映像のフレーム番号（復号フレーム番号）をＨＤ−ＳＤＩ伝送部２１４からＩＰネットワーク伝送路を介して、全てのスレーブ映像受信装置２１０_２，…２１０_Ｎに通知する。

各スレーブ映像受信装置２１０_２，…２１０_Ｎは、マスタ映像受信装置２１０_１からの復号フレーム番号を受信した後、映像復号部２１３で映像の復号処理を行う。マスタ映像受信装置２１０_１のＨＤ−ＳＤＩ伝送部２１４は、映像復号処理を完了した後、T_delay時間待機し、ＨＤ−ＳＤＩ伝送部２１４からＨＤ−ＳＤＩを介して全てのスレーブ映像受信装置２１０_２，…，２１０_Ｎに映像出力タイミングを通知する。この通知をトリガにして全ての映像受信装置がＨＤ−ＳＤＩに映像を出力する。

上記のように、映像同期方法をフレーム時間単位での同期と、映像出力タイミングの同期との２段階に分けることで、伝送装置間の同期を容易に実現することができる。フレーム時間単位での同期について、クロック精度で同期を図ろうとする場合、非常に高精度の時刻同期のための接続系が必要になる。これに対して、フレーム時間単位での同期はフレームレート程度の同期精度でよく、ＩＰを用いた同期で十分である。例えば、伝送映像が30fram/secである場合には33msec程度の同期精度になる。また、クロック精度による映像出力時の同期について、映像出力のタイミングのみを与えるパルスのみでよいため、容易に実装可能である。

本発明のシステムは、各映像伝送装置上で動作するプロセスが非同期であるが、映像出力を同期可能な伝送システムとして機能する。

従来の技術（特許文献１）では、複数装置間の同期をシステムクロック精度で同期をとることを目的としているため、装置間は専用同期線で接続する必要があり、各スレーブ装置内にはクロック補正のためのＰＬＬ回路が必要であった。これに対し本発明は、映像フレーム精度での同期を目的としているため、伝送装置間では専用同期線は必要なく、映像伝送で用いるＩＰネットワークを用いた通信で同期可能である。また、各装置においても、ＰＬＬ等の専用デバイスを必要としない。これにより、従来の技術（特許文献１）に比べて簡易かつ効率的に構成可能である。

また、従来の技術（特許文献２）は、映像情報、すなわち映像フレームデータの中にフレーム番号などの同期情報を重畳して同期を図っていたが、これは伝送する映像そのものが変化しており、純粋な映像伝送を目的としておらず、本発明の要旨とは異なり、本発明に適用することができない。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。

１００ 映像送信装置群、映像送信装置部
１１０ 映像送信装置
１１０_１ マスタ映像送信装置
１１０_２，…，１１０_N スレーブ映像送信装置
１１１ ＨＤ−ＳＤＩ受信部
１１２ 映像圧縮部
１１３ ＩＰ伝送部
１１３ａ 第１の送信手段
１１３ｂ 第２の送信手段
１１４ フレームカウンタ
２１０ 映像受信装置
２１０_１ マスタ映像受信装置
２１０_２，…，２１０_N スレーブ映像受信装置
２１１ ＩＰ伝送部
２１２ 受信バッファ
２１３ 映像復号部
２１３ 再生手段
２１４ 対スレーブ装置手段、ＨＤ−ＳＤＩ伝送部
２１５ フレーム番号同期部

Claims (2)

1. 複数の映像送信装置からなる映像送信装置群と該各々の映像送信装置に対応する複数の映像受信装置からなる映像受信装置群とがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークで接続される映像伝送システムであって、
   前記映像送信装置群は、
   前記複数の映像送信装置のうちの１つをマスタ映像送信装置とし、その他の映像送信装置をスレーブ映像送信装置とし、該マスタ映像送信装置と該スレーブ映像送信装置とが信号線によって接続され、
   前記マスタ映像送信装置は、自身に入力された映像信号の送信フレーム番号を生成し、前記ＩＰネットワークを介して該送信フレーム番号を該スレーブ映像送信装置に送信する第１の送信手段を有し、
   前記スレーブ映像送信装置は、前記送信フレーム番号と自身のフレームカウンタ値とを対応付けて映像信号に付加して送信する第２の送信手段を有し、
   前記映像受信装置群は、
   前記複数の映像受信装置のうちの１つをマスタ映像受信装置とし、その他の映像受信装置をスレーブ映像受信装置とし、該マスタ映像受信装置と該スレーブ映像受信装置とが信号線によって接続され、
   前記マスタ映像受信装置は、前記ＩＰネットワークを介して自身に入力された映像信号を復号して得られた再生フレームの再生フレーム番号を生成して、映像出力タイミング信号と共に、該ＩＰネットワークを介して該再生フレーム番号を前記スレーブ映像受信装置に送信する対スレーブ送信手段を有し、
   前記スレーブ映像受信装置は、前記フレームカウンタ値と前記再生フレーム番号とを対応付けて受信した前記映像信号を再生する再生手段を有する、
   ことを特徴とする映像伝送システム。
2. 複数の映像送信装置からなる映像送信装置群と該各々の映像送信装置に対応する複数の映像受信装置からなる映像受信装置群とがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークで接続される映像伝送システムにおける映像伝送方法であって、
   前記映像送信装置群は、
   前記複数の映像送信装置のうちの１つをマスタ映像送信装置とし、その他の映像送信装置をスレーブ映像送信装置とし、該マスタ映像送信装置と該スレーブ映像送信装置とが信号線によって接続され、
   前記映像受信装置群は、
   前記複数の映像受信装置のうちの１つをマスタ映像受信装置とし、その他の映像受信装置をスレーブ映像受信装置とし、該マスタ映像受信装置と該スレーブ映像受信装置とが信号線によって接続され、
   前記マスタ映像送信装置は、自身に入力された映像信号の送信フレーム番号を生成し、前記ＩＰネットワークを介して該送信フレーム番号を該スレーブ映像送信装置に送信し、
   前記スレーブ映像送信装置は、前記送信フレーム番号と自身のフレームカウンタ値とを対応付けて映像信号に付加して送信し、
   前記マスタ映像受信装置は、前記ＩＰネットワークを介して自身に入力された映像信号を復号して得られた再生フレームの再生フレーム番号を生成して、映像出力タイミング信号と共に、該ＩＰネットワークを介して該再生フレーム番号を前記スレーブ映像受信装置に送信し、
   前記スレーブ映像受信装置は、前記フレームカウンタ値と前記再生フレーム番号とを対応付けて受信した前記映像信号を再生する、
   ことを特徴とする映像伝送方法。

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