JP2015046708A - 通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラム - Google Patents

通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラム Download PDF

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康弘 持田
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匡彦 北村
白井 大介
Daisuke Shirai
大介 白井
藤井 竜也
Tatsuya Fujii
竜也 藤井
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Abstract

【課題】時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器であっても、必要最低限の通信負荷で複数のメディア情報を時間同期させることができる通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、マスタとなるメディア情報を含むIPパケットを受信し、時間情報をIP配信する同期信号配信装置と、スレーブとなるメディア情報を含むIPパケットと同期信号配信装置から配信された時間情報を含むIPパケットを受信する同期制御装置を用いて、時間同期を実現することとした。【選択図】図7

Description

本発明は、一方の拠点で取得された映像、音声及び各種センサデータ等の複数の情報を、IPネットワークを通して送信し、他方の拠点においてそれらの情報の時間的関係を正しく再現、あるいは必要に応じて制御し、処理または提示する通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラムに関する。
遠隔地にいる人との間でコミュニケーションを取るために、映像と音声によって遠隔地の空間を再現することが試みられており、そのための映像コミュニケーション装置の代表例である会議システムは広く用いられている。しかし、近年ではセンサ技術の進歩により、環境内の様々な情報の取得が可能になった。さらに、これらのセンサを搭載したタブレットやスマートフォン等のスマートデバイスも急速に普及が進んでいる。以上のような背景から、今後は遠隔地とのコミュニケーションにおいて、映像と音声だけでなく各種センサの出力やデバイスに対する操作といった複数の情報を遠隔地に伝送して使用したいという要望が増えると考えられる。以降では、映像、音声、又は各種のセンサの出力又はデバイスに対する操作等の情報のことをメディア情報と呼ぶことにする。
一方の拠点から非同期網であるIPネットワークを通して複数のメディア情報が送信された場合、受信側ではメディア間の時間的な対応付けは失われる。一方で、複数のメディア情報を連携し何らかの処理を加える場合、あるいは複数のメディア情報を連携して提示する場合に、メディア情報間の時間的関係が正しく再現されていなければ、期待した処理の効果が得られない、不自然な提示になるといった問題が生じる。しかし、一方の拠点内で取得された映像、音声、及びセンサ出力等の複数のメディア情報を、他方の拠点に伝送した後に時間的関係を正しく再現するための汎用的な枠組みは無い。以降では、同時に取得された複数のメディア情報を同時に提示する場合だけでなく、各種のアプリケーションの必要に応じて時間差を与えて提示する等の制御を含めて時間同期と呼ぶことにする。提示を例に話を進める。
これまでの映像コミュニケーション装置においても、映像と音声の時間同期(リップシンク)は重要な設計要件であった。一般に、映像と音声で符号化や復号にかかる処理時間が異なるために、個別に符号化、伝送、及び提示したのではリップシンクが取れない。これを解決する方法として、図1のような構成でエンベッダと呼ばれる装置を用いて映像信号の中に音声を埋め込んで送る方法が挙げられる(例えば、非特許文献1を参照。)。送信側では、映像送信装置の前段にエンベッダを挿入し、映像信号に音声を埋め込む。受信側では映像受信装置の後段にディスエンベッダと呼ばれる装置を挿入し、再び映像と音声を分離する。この方法では、エンベッダからディスエンベッダまでの間で映像と音声の時間的関係を保存することができる。また、音声以外のメディア情報であってもエンベッダが対応する音声信号フォーマットに整形し、音声ケーブルを経由してエンベッダに入力すれば、音声と同様に映像信号に埋め込むことが可能である。
しかし、非特許文献1の方法ではメディア情報を取得したデバイスが音声ケーブルによってエンベッダに接続されていなければならない、メディア情報を映像と同じ経路で送らなければならないという制限がある。前者の制限はデバイスの使いやすさを著しく損ねるものであり、後者の制限はデータセンタ内のサーバといったネットワーク上に存在する計算資源を利用した処理を不可能にするものである。さらに、埋め込むメディア情報のサイズにも制約がある。
上記のような問題点を解決する方法として、メディア情報が取得された時刻を表す時間情報を利用する方法が考えられる。標準時あるいはいずれかのメディア情報を基準として、その基準に従って時間情報の打刻や、メディア情報の提示を行う。特許文献1はこのような仕組みを利用して複数の映像伝送装置の間で、再生する映像を同期させる発明である。マスタは自身が処理する映像フレームの時間情報をスレーブにIP配信し、スレーブは受信した時刻情報を利用して処理フレームをマスタに同期することが可能である。
特開2010−278983号公報
SMPTE 291M: Ancillary Data Packet and Space Formatting SMPTE12M−1、12M−2
特許文献1の発明を映像以外のメディア情報の同期に適用するためには、全ての機器がこのような外部からIP配信された時間情報を利用して自身を制御する機構を有していることが求められる。しかし、全ての機器が当該機構を有しているわけではなく、特にハードウェアで実現された装置にそのような機能を追加することは非常に困難である。また、計算処理能力の低いスマートデバイス等へ適用する場合を考慮すると、時間同期のための処理負荷は低く抑えることが必要である。つまり、特許文献1の発明には、すでに設置されている時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器に適用できず、計算処理能力の低いスマートデバイス等へ適用が困難という課題がある。
そこで、本発明は、時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器であっても、必要最低限の通信負荷で複数のメディア情報を時間同期させることができる通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、マスタとなるメディア情報を含むIPパケットを受信し、時間情報をIP配信する同期信号配信装置と、スレーブとなるメディア情報を含むIPパケットと同期信号配信装置から配信された時間情報を含むIPパケットを受信する同期制御装置を用いて、時間同期を実現することとした。
具体的には、本発明に係る通信システムは、
第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワークに送信する送信側同期信号配信装置と、
前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、前記送信側同期信号配信装置から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付して前記ネットワークに送信する送信側同期制御装置と、
前記ネットワークから前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末へ出力する受信側同期信号配信装置と、
前記受信側同期信号配信装置から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、前記ネットワークから受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御装置と、
を備える。
また、本発明に係る通信方法は、
送信側同期信号配信装置で、第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワークに送信する送信側同期信号配信手順と、
送信側同期制御装置で、前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、前記送信側同期信号配信装置から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付して前記ネットワークに送信する送信側同期制御手順と、
受信側同期信号配信装置で、前記ネットワークから前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末へ出力する受信側同期信号配信手順と、
受信側同期制御装置で、前記受信側同期信号配信装置から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、前記ネットワークから受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御手順と、
を行う。
第1メディア情報に打刻されている時間情報又は送信側で第1メディア情報に付与した時間情報に基づいて第2メディア情報を第2端末へ出力する時刻を調整することで第1メディア情報及び第2メディア情報との時間同期を実現できる。また、当該時間同期をメディア情報を生成するデバイスやメディア情報を提示するデバイスで行うのではなく、ネットワークへの送出部及びネットワークからの受信部、あるいはネットワーク内で行うため、デバイスへ新たな機能の追加が不要である。
従って、本発明は、時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器であっても、必要最低限の通信負荷で複数のメディア情報を時間同期させることができる通信システム及び通信方法を提供することができる。
詳細な動作としては、本発明に係る通信システムは、
前記第1時間情報をT1としたとき、
前記送信側同期制御装置は、前記第1メディア情報の生成元から前記送信側同期信号配信装置に到達するまでの遅延時間DM1と前記第2メディア情報の生成元から前記送信側同期制御装置に到達するまでの遅延時間DS1との差分を補償し、前記第2時間情報をT1+DM1−DS1とし、
前記受信側同期制御装置は、受信した前記第2メディア情報を一時的にメディア情報バッファ部に蓄積するとともに、前記受信側同期信号配信装置が前記第1メディア情報から抽出した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報が前記受信側同期信号配信装置から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2と前記第2メディア情報が前記受信側同期制御装置から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2との差分を補償した前記第3時間情報T1−DM2+DS2を生成し、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を前記メディア情報バッファ部から出力させることを特徴とする。
また、本発明に係る通信方法は、
前記第1時間情報をT1としたとき、
前記送信側同期制御手順で、前記第1メディア情報の生成元から前記送信側同期信号配信装置に到達するまでの遅延時間DM1と前記第2メディア情報の生成元から前記送信側同期制御装置に到達するまでの遅延時間DS1との差分を補償し、前記第2時間情報をT1+DM1−DS1とし、
前記受信側同期制御手順で、受信した前記第2メディア情報を一時的に前記受信側同期制御装置のメディア情報バッファ部に蓄積するとともに、前記受信側同期信号配信装置が前記第1メディア情報から抽出した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報が前記受信側同期信号配信装置から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2と前記第2メディア情報が前記受信側同期制御装置から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2との差分を補償した前記第3時間情報T1−DM2+DS2を生成し、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を前記メディア情報バッファ部から出力させることを特徴とする。
また、本発明に係る通信システムが備える送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、及び受信側同期制御装置は、それぞれ次のような構成である。
本発明に係る送信側同期信号配信装置は、
第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に第1時間情報T1が含まれる場合、前記第1時間情報を取り出す時間情報抽出部と、
前記時間情報抽出部が受け取った前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合、前記第1メディア情報に第1時間情報T1を付与する時間情報付与部と、
前記時間情報抽出部又は前記時間情報付与部から前記第1時間情報付の前記第1メディア情報をネットワークへ出力するメディア情報転送部と、
前記時間情報抽出部が取り出した前記第1時間情報T1又は前記時間情報付与部が付与した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報の生成元から前記時間情報抽出部に到達するまでの遅延時間DM1を加えて修正時間情報T1+DM1を生成する遅延補償部と、
前記遅延補償部で生成した前記修正時間情報T1+DM1を出力する時間情報配信部と、
を備える。
本発明に係る送信側同期制御装置は、
第2メディア情報を受け取り、第2時間情報を付与してネットワークへ送信する時間情報付与部と、
外部から修正時間情報T1+DM1を受け取る時間情報管理部と、
前記時間情報管理部が受け取った前記時間情報T1+DM1から前記第2メディア情報の生成元から前記時間情報付与部に到達するまでの遅延時間DS1を減算して前記第2時間情報T1+DM1−DS1を生成する遅延補償部と、
を備える。
本発明に係る受信側同期信号配信装置は、
ネットワークから第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報から第1時間情報T1を抽出する時間情報抽出部と、
前記時間情報抽出部が受信した前記第1メディア情報から前記第1時間情報T1を除去する時間情報除去部と、
前記時間情報抽出部又は前記時間情報除去部が出力する前記第1メディア情報を第1端末へ出力するメディア情報転送部と、
前記時間情報抽出部が抽出した前記第1時間情報T1から、前記第1メディア情報が前記メディア情報転送部から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2を減算して修正時間情報T1−DM2を生成する遅延補償部と、
前記遅延補償部で生成した前記修正時間情報T1−DM2を出力する時間情報配信部と、
を備える。
本発明に係る受信側同期制御装置は、
ネットワークから第2メディア情報を受信し、前記第2メディア情報を一時保管するメディア情報バッファ部と、
前記メディア情報バッファ部が出力する前記第2メディア情報に含まれる第2時間情報を除去し、第2端末へ出力する時間情報除去部と、
外部から修正時間情報T1−DM2を受け取る時間情報管理部と、
前記時間情報管理部が受け取った前記修正時間情報T1−DM2に前記第2メディア情報が前記時間情報除去部から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2を加算して第3時間情報T1−DM2+DS2を生成する遅延補償部と、
を備え、
前記メディア情報バッファ部は、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を出力することを特徴とする。
また、それぞれの上記装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。すなわち、本発明に係るそれぞれのプログラムは、コンピュータに読み取らせることでコンピュータを送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、又は受信側同期制御装置として機能させることができる。
本発明は、時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器であっても、必要最低限の通信負荷で複数のメディア情報を時間同期させることができる通信システム、通信方法、送信側同期信号配信装置、送信側同期制御装置、受信側同期信号配信装置、受信側同期制御装置及びプログラムを提供することができる。
本発明は、一方の拠点で取得された映像、音声、各種のセンサの出力、及びデバイスに対する操作等のメディア情報を、他方の拠点にIP伝送し、時間同期を取って処理及び提示する状況において、時間同期のための特別な制御機構の無い一般的な機器にも適用可能であり、かつ要求される精度に応じて必要最低限の通信負荷で複数メディア情報の時間同期が可能な方法および装置を提供することができる。
エンベッダを用いた映像と音声の同期伝送システムの構成を説明する図である。 本発明に係る送信側同期信号配信装置を説明する図である。 本発明に係る受信側同期信号配信装置を説明する図である。 本発明に係る送信側同期制御装置を説明する図である。 本発明に係る受信側同期制御装置を説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信方法を説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、本実施形態では、第1メディア情報をマスタとなるメディア情報(マスタメディア情報)とし、第2メディア情報をスレーブとなるメディア情報(スレーブメディア情報)として説明する。
[送信側同期信号配信装置]
図2は、本実施形態の送信側同期信号配信装置10を説明する図である。送信側同期信号配信装置10は、
第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に第1時間情報T1が含まれる場合、前記第1時間情報を取り出す時間情報抽出部11と、
時間情報抽出部11が受け取った前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合、前記第1メディア情報に第1時間情報T1を付与する時間情報付与部12と、
時間情報抽出部11又は時間情報付与部12から前記第1時間情報付の前記第1メディア情報をネットワークへ出力するメディア情報転送部13と、
時間情報抽出部11が取り出した前記第1時間情報T1又は前記時間情報付与部12が付与した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報の生成元から時間情報抽出部11に到達するまでの遅延時間DM1を加えて修正時間情報T1+DM1を生成する遅延補償部14と、
遅延補償部14で生成した前記修正時間情報T1+DM1を出力する時間情報配信部15と、
を備える。
送信側同期信号配信装置10への入力は、マスタとなるメディア情報を含むIPパケットである。入力されたIPパケットは、時間情報抽出部11において時間情報(第1時間情報T1)を読み取られる。例えば、マスタメディア情報が映像であれば、時間情報は、HD−SDIで定められたタイムコードという形式の時刻情報とすることができる。タイムコードはカメラで付与される場合や、カメラと送信側同期信号配信装置の間に入る装置(映像コーデックなど)において付与される場合がある。時間情報を読み取ることができた場合は、時間情報を遅延補償部14に渡し、読み取り後のIPパケットをメディア情報転送部13に渡す。
一方、カメラから送信側同期信号配信装置の間でタイムコードが付与されない場合もある。この場合、タイムコードは送信側同期信号配信装置で付与することになる。つまり、時間情報抽出部11において時間情報(第1時間情報T1)を読み取ることができなかった場合は、IPパケットを時間情報付与部12に渡す。時間情報付与部12では時間情報(第1時間情報T1)をIPパケットに付与した後に、IPパケットをメディア情報転送部13に渡すと同時に、付与した時間情報を遅延補償部14に渡す。メディア情報転送部13は、受け取ったIPパケットを受信側同期信号配信装置に転送する。時間情報付与部12が付与する時間情報は、外部の標準時に同期したものでなくてもよい。時間情報の付与の方法は、受信側同期信号配信装置で読み取り可能であればどのような方法でもよい。例えば、IPペイロードの先頭にSMPTEタイムコードを付与してもよい(例えば、非特許文献2を参照。)。
遅延補償部14では、時間情報抽出部11または時間情報付与部12のいずれかから時間情報(第1時間情報T1)を受け取り、マスタメディア情報が取得されたタイミングでの時間同期を取るために、マスタメディア情報の取得から送信側同期信号配信装置10までの遅延DM1を補償する。すなわち、遅延補償部14に渡された時間情報をT1とすると。T1+DM1を出力して時間情報配信部15に渡す。時間情報配信部15は、受け取った時間情報を拠点内の同期制御装置にIP配信するが、要求される同期精度に応じて配信頻度を調整することによって、通信負荷を抑えることが可能である。
[受信側同期信号配信装置]
図3は、本実施形態の受信側同期信号配信装置20を説明する図である。受信側同期信号配信装置20は、
ネットワークから第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報から第1時間情報T1を抽出する時間情報抽出部21と、
時間情報抽出部21が受信した前記第1メディア情報から前記第1時間情報T1を除去する時間情報除去部22と、
時間情報抽出部21又は時間情報除去部22が出力する前記第1メディア情報を第1端末へ出力するメディア情報転送部23と、
時間情報抽出部21が抽出した前記第1時間情報T1から、前記第1メディア情報がメディア情報転送部23から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2を減算して修正時間情報T1−DM2を生成する遅延補償部24と、
遅延補償部24で生成した前記修正時間情報T1−DM2を出力する時間情報配信部25と、
を備える。
受信側同期信号配信装置20は送信側同期信号配信装置10と類似した構成であるため、送信側と同じ動作をする部分の説明は省略する。送信側同期信号配信装置10において時間情報を付与していない場合(カメラ等で時間情報が付与されている場合)は、時間情報抽出部21からメディア情報転送部23にIPパケットを渡す。送信側同期信号配信装置10において時間情報を付与した場合は、時間情報除去部22にIPパケットを渡し、付与した時間情報を除去した後にメディア情報転送部23に渡す。
遅延補償部24では時間情報抽出部21で抽出された時間情報(第1時間情報T1)を受け取り、マスタメディア情報が提示されるタイミングでの同期を取るために、受信側同期信号配信装置20からメディア情報の提示までの遅延DM2を補償する。すなわち、遅延補償部24は、修正時間情報T1−DM2を出力して時間情報配信部25に渡す。
[送信側同期制御装置]
図4は、本実施形態の送信側同期制御装置30を説明する図である。送信側同期制御装置30は、
第2メディア情報を受け取り、第2時間情報を付与してネットワークへ送信する時間情報付与部31と、
外部から修正時間情報T1+DM1を受け取る時間情報管理部32と、
時間情報管理部32が受け取った前記時間情報T1+DM1から前記第2メディア情報の生成元から前記時間情報付与部に到達するまでの遅延時間DS1を減算して前記第2時間情報T1+DM1−DS1を生成する遅延補償部33と、
を備える。
送信側同期制御装置30は、スレーブとなるメディア情報と、送信側同期信号配信装置10からの時間情報パケットを受け取る。時間情報パケットには、修正時間情報T1+DM1が含まれる。時間情報管理部32は受け取った時間情報(修正時間情報T1+DM1)を遅延補償部33に渡す。時間情報管理部32は、新しい時間情報パケットの到着を待つ間、自身で時間を計算し、遅延補償部33に渡す。送信側同期信号配信装置10とのクロックの差のために時間が経つにつれて僅かずつ誤差が蓄積するが、新しい時間情報パケットが到着すれば誤差はリセットされる。遅延補償部33では、スレーブメディア情報取得から送信側同期制御装置30までの遅延DS1を補償し、第2時間情報として時間情報付与部31に渡す。すなわち、受け取った修正時間情報をT1+DM1とすると、第2時間情報T1+DM1−DS1を渡す。時間情報付与部31では、受け取ったスレーブメディア情報パケットに第2時間情報を付与し、出力する。付与の方法については、送信側同期信号配信装置10と同様である。
ここで、マスタメディア情報の第1時間情報T1がカメラで付与される場合は、カメラ内部の時計に従って映像フレームを撮像した時刻(タイムコード)が打刻される。送信側同期信号配信装置10は、受け取ったマスタメディア情報の第1時間情報T1に対して、遅延DM1だけ進んだ修正時間情報T1+DM1を配信する。このため、送信側同期制御装置30は、マスタメディア情報である映像フレームの撮影時刻(タイムコード)を知ることができ、マスタメディアと同時に取得されたスレーブメディア情報を対応づけることが可能となる。
一方、マスタメディア情報の第1時間情報T1がカメラ以外の装置である映像コーデックや送信側同期信号配信装置10で打刻する場合においても、カメラでの撮像から送信側同期信号配信装置10までの遅延時間DM1が既知であれば、送信側同期制御装置30は、マスタメディア情報である映像フレームの撮影時刻(タイムコード)を知ることができる。つまり、送信側同期制御装置30は、送信側同期信号配信装置10が受信したマスタメディア情報の第1時間情報や送信側同期信号配信装置10がマスタメディア情報に付与した第1時間情報を用い、第1時間情報T1に対して、遅延DM1だけ進んだ修正時間情報T1+DM1からマスタメディア情報が生成された時刻を知ることができる。従って、この場合も、送信側同期制御装置30は、マスタメディア情報である映像フレームの撮影時刻(タイムコード)を知ることができ、マスタメディアと同時に取得されたスレーブメディア情報を対応づけることが可能となる。
[受信側同期制御装置]
図5は、受信側同期制御装置40を説明する図である。受信側同期制御装置40は、
ネットワークから第2メディア情報を受信し、前記第2メディア情報を一時保管するメディア情報バッファ部41と、
メディア情報バッファ部41が出力する前記第2メディア情報に含まれる第2時間情報を除去し、第2端末へ出力する時間情報除去部42と、
外部から修正時間情報T1−DM2を受け取る時間情報管理部43と、
時間情報管理部43が受け取った前記修正時間情報T1−DM2に前記第2メディア情報が時間情報除去部42から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2を加算して第3時間情報T1−DM2+DS2を生成する遅延補償部44と、
を備え、
メディア情報バッファ部41は、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を出力することを特徴とする。
受信側同期制御装置40への入力と時間情報管理部43の動作は送信側同期制御装置30と同じである。遅延補償部44では、受信側同期制御装置40からそれぞれのメディアの提示装置(第2端末)による提示までの遅延DS2を補償する。すなわち、時間情報管理部が受け取った修正時間情報をT1−DM2とすると、第3時間情報T1−DM2+DS2をメディア情報バッファ部41に渡す。
メディア情報バッファ部41は、受け取ったスレーブメディア情報パケットを一時的に蓄積する。そして、メディア情報バッファ部41は、スレーブメディア情報に付与されている第2時間情報T1+DM1−DS1が遅延補償部44から配信された第3時間情報T1−DM2+DS2に対して一定の範囲内に入ったときに、当該スレーブメディア情報を時間情報除去部42に転送する。なお、「一定の範囲内に入ったとき」とは、次の意味である。理想として、メディア情報バッファ部41は、スレーブメディア情報の第2時間情報にバッファ時間を加算し、第3時間情報に一致したときに当該スレーブメディア情報を出力する。しかし、サンプリングレートの相違等を考慮して完全一致ではなく、多少の許容時間を持たせ、第2時間情報にバッファ時間を加算した時刻が第3時間情報の許容時間内に入ったときに、メディア情報バッファ部41は当該スレーブメディア情報を出力する。
時間情報除去部42は、送信側同期制御装置30で付与された時間情報を取り除き、出力する。
なお、第3時間情報T1−DM2+DS2までに転送すべきスレーブメディア情報がメディア情報バッファ部41まで到着している必要がある。マスタメディア情報の伝送に比較的大きな遅延を要する場合(マスタメディア情報が映像の場合は、符号化と復号に数百ms以上を要する)、スレーブメディア情報がバッファ部まで到着しているものと期待できる。一方、スレーブメディア情報の処理時間等の要因でスレーブメディア情報の到着が間に合わない場合は、受信側同期信号配信装置20の時間情報抽出部21の前段にバッファ部を設け、マスタメディア情報の到着に遅延を挿入するといった方法によって対応可能である。
ここで、修正時間情報、第2時間情報、及び第3時間情報について補足する。
修正時間情報T1+DM1とは、第1時間情報T1が打刻されたマスタメディア情報を送信側同期信号配信装置10が受け取ったときに生成され、その瞬間にカメラ等のマスタメディア情報の取得装置が取得する当該マスタメディア情報に打刻されるべき時刻を意味する。
修正時間情報T1−DM2とは、第1時間情報T1が打刻されたマスタメディア情報を受信側同期信号配信装置20が受け取ったときに生成され、マスタメディア情報の提示装置が当該マスタメディア情報を提示する時刻を意味する。
第2時間情報T1+DM1−DS1は、送信側同期信号配信装置10から修正時間情報T1+DM1という時刻情報を送信側同期制御装置30が受け取ったときに生成され、送信側同期制御装置30がスレーブメディア情報に打刻する時刻情報である。
第3時間情報T1−DM2+DS2は、受信側同期信号配信装置20から修正時間情報T1−DM2という時刻情報を受け取ったときに受信側同期制御装置40が生成し、受信側同期制御装置40がメディア情報バッファ部41からスレーブメディア情報の提示装置に向けて送出すべきスレーブメディア情報の時刻情報である。
[通信システム]
図6は、本実施形態の通信システム100を説明する図である。通信システム100は、
第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワーク50に送信する送信側同期信号配信装置10と、
前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、送信側同期信号配信装置10から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付してネットワーク50に送信する送信側同期制御装置30と、
ネットワーク50から前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末(受信装置120A)へ出力する受信側同期信号配信装置20と、
受信側同期信号配信装置20から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末(受信装置120B)で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、ネットワーク50から受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御装置40と、
を備える。
通信システム100が備える送信側同期信号配信装置10、送信側同期制御装置30、受信側同期信号配信装置20、及び受信側同期制御装置40は、図2から図5で説明した装置である。
図11は、通信システム100が行う通信方法を説明する図である。当該通信方法は、
送信側同期信号配信装置10で、第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワーク50に送信する送信側同期信号配信手順と、
送信側同期制御装置30で、前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、送信側同期信号配信装置10から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付してネットワーク50に送信する送信側同期制御手順と、
受信側同期信号配信装置20で、ネットワーク50から前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末(受信装置120A)へ出力する受信側同期信号配信手順と、
受信側同期制御装置40で、受信側同期信号配信装置20から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末(受信装置120B)で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、前記ネットワークから受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御手順と、
を行う。
図6では、メディアAを基準(マスタ)として、メディアB(スレーブ)を同期させる場合を表している。基準となるメディアAの送信装置110Aと受信装置120Aの間のIP経路上に、メディア情報の時間同期を実現するための同期信号配信装置(10,20)を設置する。同様に、スレーブとなるメディアBの送信装置110Bと受信装置120Bの間のIP経路上に同期制御装置(30,40)を設置する。同期信号配信装置(10,20)と同期制御装置(30,40)は、送信側と受信側にひとつずつ設置する。同期信号配信装置(10,20)と同期制御装置(30,40)は、メディア情報の送受信装置との間の遅延揺らぎが十分小さい範囲であれば、各々の拠点内だけでなくネットワーク50上に設置することも可能である。
(実施例1)
図7は、通信システム100の実施例1を説明する図である。図7の通信システム100では、前記第1時間情報をT1としたとき、
送信側同期制御装置30が、前記第1メディア情報の生成元(送信装置110A)から送信側同期信号配信装置10に到達するまでの遅延時間DM1と前記第2メディア情報の生成元(送信装置110B)から送信側同期制御装置30に到達するまでの遅延時間DS1との差分を補償し、前記第2時間情報をT1+DM1−DS1とし、
受信側同期制御装置40が、受信した前記第2メディア情報を一時的にメディア情報バッファ部に蓄積するとともに、受信側同期信号配信装置20が前記第1メディア情報から抽出した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報が受信側同期信号配信装置20から第1端末(受信装置120A)まで伝送する遅延時間DM2と前記第2メディア情報が受信側同期制御装置40から第2端末(受信装置120B)まで伝送する遅延時間DS2との差分を補償した前記第3時間情報T1−DM2+DS2を生成し、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を前記メディア情報バッファ部から出力させることを特徴とする。
本実施例は、映像を基準(第1メディア情報)とし、センサの出力(第2メディア情報)を同期して提示する通信システムである。カメラとエンコーダを送信通信装置110A、センサとPCを送信通信装置110B、デコーダと映像ディスプレイを受信装置130a、PCと提示装置を受信装置120Bとしている。
エンコーダが出力する映像パケット(第1メディア情報)を送信側同期信号配信装置10に入力する。また、センサが出力するセンサ情報(第2メディア情報)はPC内のセンサ情報処理プログラムで処理された後にIPパケット化され、送信側同期制御装置30に送信される。
送信側同期信号配信装置10及び送信側同期制御装置30は、映像パケットに対応するセンサ情報のIPパケットを次のように認知する。送信側同期信号配信装置10は、カメラから送信側同期信号配信装置10までの遅延時間DM1(例えば、「5フレーム」)を知っており、現在受信している映像パケットが「第15フレーム目」であれば、現在カメラが撮影している映像パケットが「第20フレーム目」であると知る。そして、その情報(修正時間情報T1+DM1)を送信側同期制御装置30へ通知する。同様に送信側同期制御装置30は、センサから送信側同期制御装置30までの遅延時間DS1(例えば、「0.30秒」)を知っており、現在取得中のセンサ情報が現在時刻から「0.30秒」後に到着することを知る。このため、送信側同期制御装置30は、「第20フレーム目」の映像パケット(時間情報[T1+DM1])とこのセンサ情報とを対応付けることができる。
受信側では、受信側同期信号配信装置20の出力をデコーダに送信し、受信側同期制御装置40の出力をPC内のセンサ情報処理プログラムに出力する。映像は最終的に映像の提示装置である映像ディスプレイによって提示される。
カメラから送信側同期信号配信装置10まで、センサから送信側同期制御装置30までを「拠点」とする。拠点内でのネットワーク伝送遅延が無視できるほどに小さいとすると、DM1はカメラとエンコーダの遅延時間の和であり、これらの値はほぼ一定かつ製品仕様として容易に知ることができる情報である。同様にDM2、DS1、DS2の値も知ることができると考えられる。正確な値がわからない場合はおおよその値で代用する。DM1は送信側同期信号配信装置10の遅延補償部14に予め記憶させておく。同様に、DM2は受信側同期信号配信装置20の遅延補償部24、DS1は送信側同期制御装置30の遅延補償部33、DS2は受信側同期制御装置40の遅延補償部44にそれぞれ予め記憶させておく。
(実施例2)
実施例1では時間同期機能を持たない一般的なメディア情報送受信装置を使用する場合の方法を説明したが、新たにメディア送受信装置を設計する場合には、同期信号配信装置や同期制御装置の機能をプログラムに組み込むことが可能である。図8は、送信側で送信側同期制御装置30の機能を同期制御部30aとしてセンサ情報処理プログラムの中に組み込み、送信側タブレットデバイス61上で動作させる場合の例である。図8では、受信側も同様に受信側同期制御装置40の機能を同期制御部40aとしてセンサ情報処理プログラムの中に組み込み、送信側タブレットデバイス62上で動作させる。送信側同期制御部30aにおける時間情報付与の方法が既知であれば、受信側同期制御部40aにおいて時間情報除去部は不要である。送信側同期信号配信装置10及び受信側同期信号配信装置30における時間情報のパケット送信頻度は要求される同期精度に応じて調整可能である。このため、タブレットデバイスのような計算処理能力の低いデバイスにおいても通信負荷を抑えながら時間同期させることが可能である。
(実施例3)
これまでの実施例では、メディア情報毎に別々の提示装置を使用していたが、図9に複数のメディア情報でひとつの提示装置を使用する場合の構成例を示す。この例では、映像合成部65を有するPCを使用し、デコーダの出力映像を映像合成部65に入力する。実施例1で説明したようにセンサ情報処理部が出力したセンサ情報とデコーダからの映像とは時間同期している。このため、映像合成部65が、センサ情報と映像を合成しても映像とセンサ情報のずれはない。
(実施例4)
図12は、本実施例の通信ネットワークを説明する図である。本実施例では、送信拠点が複数存在し、受信拠点も複数存在し、送信拠点と受信拠点とが同一のネットワーク50で接続された構成である。送信拠点151は受信拠点161へ、送信拠点152は受信拠点162へ、送信拠点153は受信拠点163へ、それぞれ時間同期した第1メディア情報と第2メディア情報を送信することができる。
(実施例5)
図10は、実施例5の通信システムを説明する図である。本通信システムは、複数拠点から受け取ったメディア情報を、1つの提示装置に提示する。具体的には、本通信システムは、送信拠点151及び送信拠点152がネットワーク50を介して受信拠点161と接続している。それぞれの送信拠点から送信されるマスタメディア情報はともに映像であり、受信拠点161では送信拠点151からの映像を表示する映像ディスプレイ1と、送信拠点152からの映像を表示する映像ディスプレイ2がある。また、送信拠点151と送信拠点152は、それぞれ2つのスレーブメディア情報を送信する。
そして、受信拠点161では、1のマスタメディア情報とそれぞれの送信拠点から受け取ったスレーブメディア情報とを合成し、映像ディスプレイに表示する。図10では、2つの送信拠点から受け取ったセンサ情報と一方の送信拠点の映像とを合成して映像ディスプレイに提示する。さらに、本通信システムは、受信拠点161で映像合成部65の前段で双方の映像のフレームレートを揃え、デコーダ間をGenLock信号で同期させる。これにより、双方の映像ディスプレイのフレームの切り替わりのタイミングまで揃えることができる。このような構成により、それぞれの送信拠点から送られてきたメディア情報の提示を時間同期することが可能である。
なお、GenLockとは映像信号のフレーム切り替えタイミングを同期させるための信号である。
(効果)
本発明によって、時間同期機能を持たない一般的な送受信機器を用いる場合、新たにメディア情報の送受信機器を設計する場合の両方で、送受信機器の間でIP送受信される複数のメディア情報を時間同期させることが可能となる。また、タブレットデバイスのような計算処理能力の低いデバイスにおいても通信負荷を抑えながら時間同期させることが可能である。また、IPネットワーク上での遅延やジッタに影響を受けないことから、ネットワーク上の計算機を利用して何らかの処理をする場合でも、提示時の時間同期を取ることが可能である。
10:送信側同期信号配信装置
11:時間情報抽出部
12:時間情報付与部
13:メディア情報転送部
14:遅延補償部
15:時間情報配信部
20:受信側同期信号配信装置
21:時間情報抽出部
22:時間情報除去部
23:メディア情報転送部
24:遅延補償部
25:時間情報配信部
30:送信側同期制御装置
30a:同期制御部
31:時間情報付与部
32:時間情報管理部
33:遅延補償部
40:受信側同期制御装置
40a:同期制御部
41:メディア情報バッファ部
42:時間情報除去部
43:時間情報管理部
44:遅延補償部
50:ネットワーク
61、62:タブレット
65:映像合成部
100:通信システム
110A、110B:送信装置
120A、120B:受信装置
151,152,153:送信拠点
161,162,163:受信拠点

Claims (12)

  1. 第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワークに送信する送信側同期信号配信装置と、
    前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、前記送信側同期信号配信装置から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付して前記ネットワークに送信する送信側同期制御装置と、
    前記ネットワークから前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末へ出力する受信側同期信号配信装置と、
    前記受信側同期信号配信装置から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、前記ネットワークから受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御装置と、
    を備える通信システム。
  2. 前記第1時間情報をT1としたとき、
    前記送信側同期制御装置は、前記第1メディア情報の生成元から前記送信側同期信号配信装置に到達するまでの遅延時間DM1と前記第2メディア情報の生成元から前記送信側同期制御装置に到達するまでの遅延時間DS1との差分を補償し、前記第2時間情報をT1+DM1−DS1とし、
    前記受信側同期制御装置は、受信した前記第2メディア情報を一時的にメディア情報バッファ部に蓄積するとともに、前記受信側同期信号配信装置が前記第1メディア情報から抽出した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報が前記受信側同期信号配信装置から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2と前記第2メディア情報が前記受信側同期制御装置から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2との差分を補償した前記第3時間情報T1−DM2+DS2を生成し、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を前記メディア情報バッファ部から出力させることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 送信側同期信号配信装置で、第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に時間情報が含まれる場合は前記時間情報を第1時間情報として維持し、前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合は新たに第1時間情報を付与し、前記第1メディア情報をネットワークに送信する送信側同期信号配信手順と、
    送信側同期制御装置で、前記第1メディア情報に関連する第2メディア情報を受け取り、前記送信側同期信号配信装置から受け取った前記第1メディア情報の前記第1時間情報に関連する第2時間情報を前記第2メディア情報に付して前記ネットワークに送信する送信側同期制御手順と、
    受信側同期信号配信装置で、前記ネットワークから前記第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報に付与されている前記第1時間情報を抽出した後、前記第1メディア情報を第1端末へ出力する受信側同期信号配信手順と、
    受信側同期制御装置で、前記受信側同期信号配信装置から受け取った前記第1時間情報に基づいて、第2端末で提示する前記第2メディア情報と前記第1端末で提示する前記第1メディア情報とを同期させるための、前記第2メディア情報を出力する第3時間情報を生成し、前記ネットワークから受信する前記第2メディア情報に付されている前記第2時間情報と前記第3時間情報とを比較して前記第2メディア情報を第2端末へ出力する受信側同期制御手順と、
    を行う通信方法。
  4. 前記第1時間情報をT1としたとき、
    前記送信側同期制御手順で、前記第1メディア情報の生成元から前記送信側同期信号配信装置に到達するまでの遅延時間DM1と前記第2メディア情報の生成元から前記送信側同期制御装置に到達するまでの遅延時間DS1との差分を補償し、前記第2時間情報をT1+DM1−DS1とし、
    前記受信側同期制御手順で、受信した前記第2メディア情報を一時的に前記受信側同期制御装置のメディア情報バッファ部に蓄積するとともに、前記受信側同期信号配信装置が前記第1メディア情報から抽出した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報が前記受信側同期信号配信装置から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2と前記第2メディア情報が前記受信側同期制御装置から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2との差分を補償した前記第3時間情報T1−DM2+DS2を生成し、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を前記メディア情報バッファ部から出力させることを特徴とする請求項3に記載の通信方法。
  5. 第1メディア情報を受け取り、前記第1メディア情報に第1時間情報T1が含まれる場合、前記第1時間情報を取り出す時間情報抽出部と、
    前記時間情報抽出部が受け取った前記第1メディア情報に時間情報が含まれない場合、前記第1メディア情報に第1時間情報T1を付与する時間情報付与部と、
    前記時間情報抽出部又は前記時間情報付与部から前記第1時間情報付の前記第1メディア情報をネットワークへ出力するメディア情報転送部と、
    前記時間情報抽出部が取り出した前記第1時間情報T1又は前記時間情報付与部が付与した前記第1時間情報T1に前記第1メディア情報の生成元から前記時間情報抽出部に到達するまでの遅延時間DM1を加えて修正時間情報T1+DM1を生成する遅延補償部と、
    前記遅延補償部で生成した前記修正時間情報T1+DM1を出力する時間情報配信部と、
    を備える送信側同期信号配信装置。
  6. 第2メディア情報を受け取り、第2時間情報を付与してネットワークへ送信する時間情報付与部と、
    外部から修正時間情報T1+DM1を受け取る時間情報管理部と、
    前記時間情報管理部が受け取った前記時間情報T1+DM1から前記第2メディア情報の生成元から前記時間情報付与部に到達するまでの遅延時間DS1を減算して前記第2時間情報T1+DM1−DS1を生成する遅延補償部と、
    を備える送信側同期制御装置。
  7. ネットワークから第1メディア情報を受信し、前記第1メディア情報から第1時間情報T1を抽出する時間情報抽出部と、
    前記時間情報抽出部が受信した前記第1メディア情報から前記第1時間情報T1を除去する時間情報除去部と、
    前記時間情報抽出部又は前記時間情報除去部が出力する前記第1メディア情報を第1端末へ出力するメディア情報転送部と、
    前記時間情報抽出部が抽出した前記第1時間情報T1から、前記第1メディア情報が前記メディア情報転送部から前記第1端末まで伝送する遅延時間DM2を減算して修正時間情報T1−DM2を生成する遅延補償部と、
    前記遅延補償部で生成した前記修正時間情報T1−DM2を出力する時間情報配信部と、
    を備える受信側同期信号配信装置。
  8. ネットワークから第2メディア情報を受信し、前記第2メディア情報を一時保管するメディア情報バッファ部と、
    前記メディア情報バッファ部が出力する前記第2メディア情報に含まれる第2時間情報を除去し、第2端末へ出力する時間情報除去部と、
    外部から修正時間情報T1−DM2を受け取る時間情報管理部と、
    前記時間情報管理部が受け取った前記修正時間情報T1−DM2に前記第2メディア情報が前記時間情報除去部から前記第2端末まで伝送する遅延時間DS2を加算して第3時間情報T1−DM2+DS2を生成する遅延補償部と、
    を備え、
    前記メディア情報バッファ部は、前記第2時間情報にバッファ時間を加算して前記第3時間情報の所定時間範囲内となった前記第2メディア情報を出力することを特徴とする受信側同期制御装置。
  9. コンピュータを請求項5に記載の送信側同期信号配信装置として機能させるためのプログラム。
  10. コンピュータを請求項6に記載の送信側同期制御装置として機能させるためのプログラム。
  11. コンピュータを請求項7に記載の受信側同期信号配信装置として機能させるためのプログラム。
  12. コンピュータを請求項8に記載の受信側同期制御装置として機能させるためのプログラム。
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