JP2018201159A - Video processing method, video processing system, and video transmitting apparatus - Google Patents

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喜秀 外村
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Abstract

To provide a video processing method for reducing processing time of super high resolution video and suppressing occurrence of burst traffic during transmission.SOLUTION: A dividing unit of an MMT transmitter 1 inputs uncompressed video data of super high resolution and divides it into a plurality of pieces of uncompressed video data. Each of a plurality of encoding units inputs and encodes the divided pieces of uncompressed video data and sends an MMTP packet to which the same time stamp is assigned to each of the divided videos. Each of a plurality of decoding units of a client terminal 3 receives and decodes the MMTP packet of the divided video. A combining unit combines frames of the video after the division of the same time stamp, and outputs a super high-resolution video. Also, each of the plurality of encoders shifts transmission timing of one frame.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、映像を処理する技術に関し、特に超高解像度の映像を処理して伝送する技術に関する。   The present invention relates to a technique for processing video, and more particularly, to a technique for processing and transmitting ultra-high resolution video.

新しいメディア伝送技術であるＭＭＴ（ＭＰＥＧ Ｍｅｄｉａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）が国際標準化されている（非特許文献１）。   MMT (MPEG Media Transport), a new media transmission technology, has been internationally standardized (Non-patent Document 1).

ＭＭＴでは、メディアの提示時刻をＵＴＣ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｉｍｅ）で指定できる。そのため、映像と音声などのコンテンツが、放送と通信のように別々の伝送経路で配信された場合でも、端末側でコンテンツを同期して再生することが可能である。また、複数の端末間でコンテンツを同期して再生することが可能である。   In MMT, media presentation time can be specified by UTC (Coordinated Universal Time). Therefore, even when contents such as video and audio are distributed through different transmission paths such as broadcasting and communication, it is possible to reproduce the contents synchronously on the terminal side. Further, it is possible to play back content in synchronization between a plurality of terminals.

ＡＲＩＢ ＳＴＡＮＤＡＲＤ、「デジタル放送におけるＭＭＴによるメディアトランスポート方式」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ６０ １．４版、一般社団法人電波産業会、平成２７年９月３０日ARIB STANDARD, “Media transport method using digital multi-media broadcasting (MMT)”, ARIB STD-B60 version 1.4, Japan Radio Industry Association, September 30, 2015

近年、超高解像度の４Ｋ映像が広まりつつある。さらに、４Ｋ映像よりも高解像度な８Ｋ映像の登場が見込まれている。   In recent years, ultra-high resolution 4K video has been spreading. Furthermore, the appearance of 8K video with higher resolution than 4K video is expected.

映像処理においては、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのハードウェア支援を受けることにより、処理時間を低減することが可能である。しかしながら、超高解像度の映像処理は、より多くの処理時間や計算リソースが必要である。テレビ電話などのように双方向でインタラクティブに超高解像度の映像を送受信する場合は、映像処理による遅延をできるだけ無くすことが望まれる。また、４Ｋ，８Ｋ用のハードウェアは、２Ｋ用のハードウェアよりもコストが高い。   In video processing, the processing time can be reduced by receiving hardware support such as GPU (Graphics Processing Unit). However, ultra-high resolution video processing requires more processing time and computational resources. When interactively transmitting and receiving ultra-high resolution video interactively, such as in videophones, it is desirable to eliminate delays due to video processing as much as possible. Also, 4K and 8K hardware is more expensive than 2K hardware.

動画を構成するフレームにはＩフレーム，Ｐフレーム，Ｂフレームがある。超高解像度の動画の送信においては、データ量が多いＩフレームを送信する際にバーストトラフィックが発生する可能性がある。バーストトラフィックが発生した場合、ネットワーク上の機器で制御が行われ、想定しない遅延やパケットロスが発生し、配信する映像の品質に影響を及ぼす可能性がある。   There are an I frame, a P frame, and a B frame as a frame constituting the moving image. In transmission of an ultra-high resolution moving image, burst traffic may occur when an I frame with a large amount of data is transmitted. When burst traffic occurs, control is performed by devices on the network, and unexpected delay and packet loss may occur, which may affect the quality of video to be distributed.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、超高解像度映像の処理時間の低減及び伝送時のバーストトラフィックの発生の抑止を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to reduce the processing time of ultra-high resolution video and to suppress the generation of burst traffic during transmission.

第１の本発明に係る映像処理方法は、映像を符号化して送信する映像送信装置と符号化された映像を復号する映像受信装置による映像処理方法であって、前記映像送信装置による、映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割するステップと、前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出するステップと、を有し、前記映像受信装置による、前記複数の映像のパケットをそれぞれ復号して前記複数のフレームと前記タイムスタンプを取得するステップと、前記タイムスタンプが同じフレームを結合して前記１つのフレームを生成するステップと、を有することを特徴とする。   A video processing method according to a first aspect of the present invention is a video processing method by a video transmission device that encodes and transmits a video and a video reception device that decodes the encoded video, wherein the video by the video transmission device And inputting and dividing one frame into a plurality of frames, and encoding each of the plurality of frames to give the same time stamp and transmitting a plurality of divided video packets. A step of decoding the plurality of video packets by the video reception device to obtain the plurality of frames and the time stamp; and a step of combining the frames having the same time stamp to generate the one frame. It is characterized by having.

上記映像処理方法において、前記複数の映像のパケットを送出するステップは、符号化後のデータ量が大きいパケットを前記複数の映像間でずらして送出することを特徴とする。   In the video processing method, the step of transmitting the plurality of video packets includes transmitting a packet having a large amount of encoded data while shifting between the plurality of videos.

第２の本発明に係る映像処理システムは、映像を符号化して伝送する送信装置と符号化された映像を復号する受信装置を備えた映像処理システムであって、前記送信装置は、映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割する分割手段と、前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出する複数のエンコード手段と、を有し、前記受信装置による、前記複数の映像のパケットをそれぞれ復号して前記複数のフレームと前記タイムスタンプを取得する複数のデコード手段と、前記タイムスタンプが同じフレームを結合して前記１つのフレームを生成する結合手段と、を有することを特徴とする。   A video processing system according to a second aspect of the present invention is a video processing system including a transmission device that encodes and transmits a video and a reception device that decodes the encoded video. The transmission device inputs video. Dividing means for dividing one frame into a plurality of frames, a plurality of encoding means for encoding each of the plurality of frames, giving the same time stamp, and transmitting a plurality of divided video packets; A plurality of decoding means for decoding each of the plurality of video packets by the receiving device to obtain the plurality of frames and the time stamp, and combining the frames having the same time stamp Coupling means for generating a frame.

第３の本発明に係る映像送信装置は、映像を符号化して送信する映像送信装置であって、映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割する分割手段と、前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出する複数のエンコード手段と、を有することを特徴とする。   A video transmission device according to a third aspect of the present invention is a video transmission device that encodes and transmits a video, a dividing unit that inputs video and divides one frame into a plurality of frames, And a plurality of encoding means for encoding each of them, giving the same time stamp, and transmitting a plurality of divided video packets.

本発明によれば、超高解像度映像の処理時間の低減及び伝送時のバーストトラフィック発生の抑止を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the processing time of ultra-high resolution video and suppress the occurrence of burst traffic during transmission.

本実施形態のメディア同期伝送システムの構成を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the composition of the media synchronous transmission system of this embodiment. ＭＭＴ送信器の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a MMT transmitter. クライアント端末の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a client terminal. 分割後の映像を伝送するのに必要な帯域の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of a band required in order to transmit the image | video after a division | segmentation.

以下、本発明実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態のメディア同期伝送システムの構成を示す全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the configuration of the media synchronous transmission system of the present embodiment.

本メディア同期伝送システムは、ＭＭＴ送信器１とクライアント端末３を備える。ＭＭＴ送信器１とクライアント端末３は、ネットワーク１００を介して接続されている。   The media synchronous transmission system includes an MMT transmitter 1 and a client terminal 3. The MMT transmitter 1 and the client terminal 3 are connected via the network 100.

ＭＭＴ送信器１は、カメラやマイク等の集信系機器から入力した映像・音声信号をエンコードし、ＭＭＴＰ（ＭＰＥＧ Ｍｅｄｉａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットに変換して送出する。ＭＭＴ送信器１は、４Ｋ映像のフレームを２Ｋ映像の４つのフレームに分割したうえで、各２Ｋ映像のエンコード処理及びＭＭＴＰストリーム変換処理を並列に行う。   The MMT transmitter 1 encodes a video / audio signal input from a concentrator device such as a camera or a microphone, converts the encoded signal into an MMTP (MPEG Media Transport Protocol) packet, and transmits the packet. The MMT transmitter 1 divides a 4K video frame into four 2K video frames, and then performs encoding processing and MMTP stream conversion processing of each 2K video in parallel.

クライアント端末３は、ＭＭＴＰパケットを受信し、映像・音声信号をデコードし、映像・音声を出力する。クライアント端末３は、各２Ｋ映像のＭＭＴＰパケットを個別にデコードし、デコードした各２Ｋ映像を結合して４Ｋ映像を表示する。各２Ｋ映像はＭＭＴＰパケット化して送出されるので、ＭＭＴにより同期が担保される。そのため、結合後の４Ｋ映像内のある領域だけ他の領域と時間が前後するようなズレや映像の乱れが発生することはない。   The client terminal 3 receives the MMTP packet, decodes the video / audio signal, and outputs the video / audio. The client terminal 3 individually decodes each 2K video MMTP packet, and combines the decoded 2K video to display a 4K video. Since each 2K video is sent out as MMTP packets, synchronization is ensured by MMT. For this reason, there is no occurrence of a shift or a disturbance of the video in which a certain region in the combined 4K video is timed with another region.

次に、ＭＭＴ送信器１について説明する。   Next, the MMT transmitter 1 will be described.

図２は、本実施形態のＭＭＴ送信器１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すＭＭＴ送信器１は、分割部１１と複数のエンコード部１２Ａ〜１２Ｄを備える。   FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the MMT transmitter 1 of the present embodiment. The MMT transmitter 1 shown in the figure includes a dividing unit 11 and a plurality of encoding units 12A to 12D.

分割部１１は、超高解像度の映像非圧縮データを入力し、複数の映像非圧縮データに分割する。例えば、外部の集信系機器からシリアルデジタルインタフェース（ＳＤＩ）を介して４Ｋ（３８４０×２１６０）の映像非圧縮データを入力し、４つの２Ｋ（１９２０×１０８０）の映像非圧縮データに分割する。なお、超高解像度の映像を任意の大きさに分割してもよい。   The dividing unit 11 inputs video uncompressed data with ultra-high resolution and divides it into a plurality of video uncompressed data. For example, 4K (3840 × 2160) video uncompressed data is input from an external concentrator device via a serial digital interface (SDI) and divided into four 2K (1920 × 1080) video uncompressed data. Note that an ultra-high resolution video may be divided into arbitrary sizes.

エンコード部１２Ａ〜１２Ｄは、分割部１１によって分割された映像非圧縮データを入力して符号化し、分割後のフレームのそれぞれに同じタイムスタンプを付与したＭＭＴＰパケットを送出する。エンコード部１２Ａ〜１２Ｄは、分割後の映像を結合する際に必要な表示位置の情報を含む制御情報も送出する。   The encoding units 12A to 12D input and encode the video uncompressed data divided by the dividing unit 11, and send out MMTP packets with the same time stamp added to each of the divided frames. The encoding units 12A to 12D also send out control information including display position information necessary for combining the divided videos.

エンコード部１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれを個別のハードウェアで構成し、並列処理することにより処理時間の短縮を図ることができる。また、エンコード部１２Ａ〜１２Ｄを構成するハードウェアとして、より安価な２Ｋ映像用のハードウェアを用いることで、コストの低減を図ることができる。   Each of the encoding units 12A to 12D is configured by individual hardware, and processing time can be shortened by performing parallel processing. Further, by using less expensive hardware for 2K video as hardware constituting the encoding units 12A to 12D, the cost can be reduced.

次に、クライアント端末３について説明する。   Next, the client terminal 3 will be described.

図３は、本実施形態のクライアント端末３の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すクライアント端末３は、複数のデコード部３１Ａ〜３１Ｄと結合部３２を備える。   FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the client terminal 3 of the present embodiment. The client terminal 3 shown in the figure includes a plurality of decoding units 31A to 31D and a combining unit 32.

デコード部３１Ａ〜３１Ｄは、分割後の映像のＭＭＴＰパケットを受信して復号し、分割後の映像のフレーム及びタイムスタンプを取得する。   The decoding units 31A to 31D receive and decode the MMTP packet of the divided video, and acquire the frame and time stamp of the divided video.

結合部３２は、同じタイムスタンプの分割後の映像のフレームを結合し、超高解像度の映像を出力する。   The combining unit 32 combines the frames of the video after dividing the same time stamp, and outputs an ultra-high resolution video.

デコード部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれを個別のハードウェアで構成し、並列処理することにより処理時間の短縮を図ることができる。また、デコード部３１Ａ〜３１Ｄを構成するハードウェアとして、より安価な２Ｋ映像用のハードウェアを用いることで、コストの低減を図ることができる。   Each of the decoding units 31A to 31D is configured by individual hardware, and the processing time can be reduced by performing parallel processing. Further, by using less expensive hardware for 2K video as hardware constituting the decoding units 31A to 31D, cost can be reduced.

ＭＭＴ送信器１及びクライアント端末３が備える各部は、演算処理装置、記憶装置等を備えたコンピュータにより構成して、各部の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。このプログラムはＭＭＴ送信器１及びクライアント端末３が備える記憶装置に記憶されており、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の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。   Each unit included in the MMT transmitter 1 and the client terminal 3 may be configured by a computer including an arithmetic processing device, a storage device, and the like, and processing of each unit may be executed by a program. This program is stored in a storage device included in the MMT transmitter 1 and the client terminal 3, and can be recorded on a recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a semiconductor memory, or provided through a network.

次に、分割後の映像のＩフレームの送出タイミングについて説明する。   Next, the transmission timing of the I frame of the divided video will be described.

図４は、分割後の映像を伝送するのに必要な帯域の変化を示す図である。図中の実線は、Ｉフレームの送出タイミングをずらした場合に映像の伝送に必要な帯域の変化を示し、破線は、Ｉフレームの送出タイミングをずらさない場合に映像の伝送に必要な帯域の変化を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating a change in a band necessary for transmitting the divided video. The solid line in the figure indicates a change in the band necessary for video transmission when the I frame transmission timing is shifted, and the broken line indicates a change in the band necessary for video transmission when the I frame transmission timing is not shifted. Indicates.

Ｉフレームは、フレーム内だけで独立して符号化することによって得られるので、フレーム間予測を用いて符号化されたＰフレームやＢフレームよりも符号化後のデータのサイズが大きくなる。図４の実線で示すように、分割後の２Ｋ映像のＩフレームの送出タイミングをずらすことにより、バーストトラフィックの発生を抑止し、ネットワーク１００における遅延を軽減できる。例えば、エンコード部１２Ａ〜１２Ｄがエンコードを開始するタイミングをずらすことで、各エンコード部１２Ａ〜１２ＤがＩフレームを送出するタイミングをずらすことができる。   Since the I frame is obtained by encoding independently only within the frame, the size of the encoded data is larger than that of the P frame or B frame encoded using inter-frame prediction. As shown by the solid line in FIG. 4, by shifting the transmission timing of the I frame of the 2K video after the division, the occurrence of burst traffic can be suppressed and the delay in the network 100 can be reduced. For example, by shifting the timing at which the encoding units 12A to 12D start encoding, the timing at which each encoding unit 12A to 12D transmits an I frame can be shifted.

以上説明したように、本実施の形態によれば、分割部１１が超高解像度の映像非圧縮データを入力して複数の映像非圧縮データに分割し、エンコード部１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれが分割された映像非圧縮データを入力して符号化し、分割後の映像のそれぞれに同じタイムスタンプを付与したＭＭＴＰパケットを送出し、デコード部３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれが分割後の映像のＭＭＴＰパケットを受信して復号し、結合部３２が同じタイムスタンプの分割後の映像のフレームを結合して超高解像度の映像を出力することにより、超高解像度映像の処理時間の低減を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the dividing unit 11 inputs ultra-high resolution video uncompressed data and divides it into a plurality of video uncompressed data, and each of the encoding units 12A to 12D is divided. The video uncompressed data is input and encoded, and the MMTP packet with the same time stamp is sent to each of the divided videos, and each of the decoding units 31A to 31D receives the MMTP packet of the divided video. Decoding and combining unit 32 combines the same time-stamped video frames and outputs an ultra-high resolution video, thereby reducing the processing time of the ultra-high resolution video.

本実施の形態によれば、エンコード部１２Ａ〜１２ＤのそれぞれがＩフレームの送出タイミングをずらすことにより、バーストトラフィック発生の抑止を図ることができる。   According to the present embodiment, each of the encoding units 12A to 12D can deter burst traffic generation by shifting the transmission timing of the I frame.

１…ＭＭＴ送信器
１１…分割部
１２Ａ〜１２Ｄ…エンコード部
３…クライアント端末
３１Ａ〜３１Ｄ…デコード部
３２…結合部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MMT transmitter 11 ... Dividing part 12A-12D ... Encoding part 3 ... Client terminal 31A-31D ... Decoding part 32 ... Combining part

Claims (6)

映像を符号化して送信する映像送信装置と符号化された映像を復号する映像受信装置による映像処理方法であって、
前記映像送信装置による、
映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割するステップと、
前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出するステップと、を有し、
前記映像受信装置による、
前記複数の映像のパケットをそれぞれ復号して前記複数のフレームと前記タイムスタンプを取得するステップと、
前記タイムスタンプが同じフレームを結合して前記１つのフレームを生成するステップと、を有すること
を特徴とする映像処理方法。 A video processing method by a video transmission device that encodes and transmits a video and a video reception device that decodes the encoded video,
According to the video transmission device,
Inputting a video and dividing one frame into a plurality of frames;
Encoding each of the plurality of frames to give the same time stamp, and sending a plurality of divided video packets,
According to the video receiving device,
Respectively decoding the plurality of video packets to obtain the plurality of frames and the time stamp;
And combining the frames having the same time stamp to generate the one frame. 前記複数の映像のパケットを送出するステップは、符号化後のデータ量が大きいパケットを前記複数の映像間でずらして送出することを特徴とする請求項１に記載の映像処理方法。   2. The video processing method according to claim 1, wherein the step of transmitting the plurality of video packets includes transmitting a packet having a large amount of encoded data while shifting between the plurality of videos. 映像を符号化して送信する映像送信装置と符号化された映像を復号する映像受信装置を備えた映像処理システムであって、
前記映像送信装置は、
映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割する分割手段と、
前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出する複数のエンコード手段と、を有し、
前記映像受信装置による、
前記複数の映像のパケットをそれぞれ復号して前記複数のフレームと前記タイムスタンプを取得する複数のデコード手段と、
前記タイムスタンプが同じフレームを結合して前記１つのフレームを生成する結合手段と、を有すること
を特徴とする映像処理システム。 A video processing system comprising a video transmission device that encodes and transmits a video and a video reception device that decodes the encoded video,
The video transmission device includes:
Dividing means for inputting video and dividing one frame into a plurality of frames;
A plurality of encoding means for encoding each of the plurality of frames to give the same time stamp and transmitting a plurality of divided video packets;
According to the video receiving device,
A plurality of decoding means for respectively decoding the plurality of video packets to obtain the plurality of frames and the time stamp;
A video processing system comprising: a combining unit configured to combine the frames having the same time stamp to generate the one frame. 前記エンコード手段は、符号化後のデータ量が大きいパケットを前記複数のエンコード手段間でずらして送出することを特徴とする請求項３に記載の映像処理システム。   The video processing system according to claim 3, wherein the encoding unit transmits a packet having a large amount of encoded data while shifting between the plurality of encoding units. 映像を符号化して送信する映像送信装置であって、
映像を入力して１つのフレームを複数のフレームに分割する分割手段と、
前記複数のフレームのそれぞれを符号化して同じタイムスタンプを付与し、分割された複数の映像のパケットを送出する複数のエンコード手段と、
を有することを特徴とする映像送信装置。 A video transmission device that encodes and transmits video,
Dividing means for inputting video and dividing one frame into a plurality of frames;
A plurality of encoding means for encoding each of the plurality of frames to give the same time stamp and sending a plurality of divided video packets;
A video transmission apparatus comprising: 前記エンコード手段は、符号化後のデータ量が大きいパケットを前記複数のエンコード手段間でずらして送出することを特徴とする請求項５に記載の映像送信装置。   6. The video transmission apparatus according to claim 5, wherein the encoding unit transmits a packet having a large amount of encoded data while shifting between the plurality of encoding units.
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