JP3194510B2 - ディジタル映像信号多重伝送方法およびその装置 - Google Patents

ディジタル映像信号多重伝送方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】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、CC
Uと称す。CCU: Camera Control Unit)等の二つの
映像機器間を、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。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、カメラとCCUとの間
を、双方向に映像、音声、制御信号などを多重伝送する
場合に、TRIAXケーブルと呼ばれる三重の同軸ケー
ブル(以下、ケーブルと略す)を用い、これらの信号を
周波数分割多重して伝送する装置が知られている。図3
にその概略構成を示す。カメラ31で得られる映像信
号、音声信号及び制御信号は、周波数分割多重処理回路
32において、それぞれ異なる周波数の搬送波を振幅変
調(AM)することにより、異なる周波数帯域の信号と
なり、多重化され、ケーブル35を介してCCU38へ
送られる。CCU38側では、カメラ31から多重伝送
されてきたこれらの信号を、分離回路37のフィルタに
より、全ての信号成分を相互に干渉することなく分離す
る。同様に、CCU38側からの映像信号、音声信号及
び制御信号は、周波数分割多重処理回路36により、そ
れぞれカメラ31側と異なる周波数帯域の信号に変調さ
れ、多重化されて、カメラ31へ送られる。カメラ31
側では、CCU38から伝送されてきたこれらの信号
を、分離回路33のフィルタにより分離する。このよう
にして、1本のケーブル35で複数の信号を双方向に伝
送する。
【0003】ここで、テレビジョンカメラシステムで
は、装置間の同期を取る必要がある。例えば、複数個の
カメラシステム(カメラとCCUのセットで一つのカメ
ラシステムを構成)を同時に運用する場合、カメラ間の
同期を取る必要がある。従来、この同期を取る場合は、
一つの同期信号を全てのCCUに共通に供給し、各CC
Uでこの同期信号を基準として同期化動作をする方法が
用いられている。また、各々のカメラでも、この同期信
号によって各CCUとの同期が取られる。このような方
式により、複数個のカメラシステム間の同期を取ること
ができる。図3を用いて、カメラ31とCCU38間の
同期化動作について説明する。CCU38側の各装置の
動作の基準となる映像位相(例えば、フレーム位相)に対
し、カメラ31の映像位相を同期化させるため、従来で
はCCU38の映像位相信号(例えば、フレーム信号)を
映像信号と同様に変調多重し、カメラ31へ送信する。
カメラ31側では、CCU38から伝送されてきた多重
信号から、分離回路33のフィルタにより映像位相信号
を分離し、基準映像位相信号発生回路34で基準映像位
相信号を発生させることにより、カメラ31はこの信号
を基準に動作する。これによって、カメラ31の映像位
相は、CCU38の映像位相に同期したものとなる。以
上のような方法により、従来システムではカメラとCC
Uの映像位相の同期化と双方向伝送を両立させていた
が、全てアナログ処理で行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の多重伝送装置に
おいては、映像、音声、制御信号等を、振幅変調により
アナログ的に伝送するために、ケーブルあるいはフィル
タの特性の影響を受け、カメラ側あるいはCCU側に伝
送された映像、音声、制御信号等に特性劣化が生じ易
く、また回路規模も膨大なものとなり、装置が高価とな
る。この問題を解消するため、本出願人は、伝送路の両
端で、それぞれディジタル化した映像、音声信号等を時
分割多重化し、時間軸圧縮して、信号期間と無信号期間
の繰り返す送信信号を生成し、該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、単一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)を出願している。ここで、
該出願の双方向信号伝送形態を、図4により簡単に説明
すると、カメラ側、CCU側で、それぞれ映像信号Y,
Cr,Cb、M、音声信号A1〜A4、A5、制御信号D等をディ
ジタル化、時分割多重化、時間軸圧縮し、信号期間と無
信号期間の繰り返す送信信号を生成し、カメラ側から当
該信号期間に、対応する送信信号を送信し、これに続く
無信号期間に、CCU側から対応する送信信号を送信す
る。このようにして、カメラ側とCCU側とから、送信
信号を交互に送信することによって、単一伝送路にて双
方向伝送を可能としている。これによれば、特性劣化の
問題は解消可能であるが、当該出願においてはカメラと
CCUの映像位相の同期化についての問題が十分に考察
されていない。本発明は、以上の問題点に鑑み、カメラ
−CCU間の映像位相同期化と双方向伝送の両立を保ち
ながら、伝送における特性劣化の解消と、回路規模の低
減を実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、伝送路の両端で、それぞれディジタル化し
た映像、音声、制御信号等を時分割多重化し、時間軸圧
縮して、信号期間と無信号期間の繰り返す送信信号を生
成し、該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双方向に伝送するに際し、
該双方向伝送の伝送周期として、例えば、フレーム周期
を整数の時間ブロックに分割した単位を用い、さらに、
上記伝送路の一端からの送信信号に、同期符号化したフ
レーム周期を表わす信号をフレーム周期で付して伝送
し、このフレーム周期を表わす信号によって上記伝送路
の両端での映像位相の同期化を図る構成としたものであ
る。
【0006】
【作用】その結果、カメラ側及びCCU側で、それぞれ
ディジタル化、時分割多重化、時間軸圧縮され、信号期
間と無信号期間の繰り返す送信信号が生成され、カメラ
側から当該信号期間に、対応する送信信号が送信され、
これに続く無信号期間にCCU側から対応する送信信号
が送信される。このように、カメラ側とCCU側とか
ら、送信信号が交互に送信されるため、カメラ側とCC
U側の送信信号が、同時に伝送路上に存在することがな
くなり、それぞれの映像、音声、制御信号等は相互に干
渉せず、カメラ側及びCCU側で分離でき、単一の伝送
路にて双方向の伝送が可能となる。また、この双方向伝
送の伝送周期として、例えば、フレーム周期を整数の時
間ブロックに分割した単位を用いているため、映像位相
情報としてのフレーム信号を、容易に伝送することが可
能となり、映像位相の同期化装置の回路規模低減が図れ
る。
【0007】
【実施例】図1に本発明の一実施例の構成を、図2に本
発明の信号伝送形態のタイムチャートを示し、以下、図
1、図2を用いて、本発明の双方向伝送の概略構成を説
明する。ここで、このシステム全体の動作タイミングの
基準は、CCU18にて生成される基準映像位相信号
(例えば、フレーム信号)とする。また、CCU18
は、カメラ制御機能の他、映像、音声信号等をディジタ
ル符号に変換する機能、及び映像信号の情報量を削減
し、伝送フォーマットに対して最適化する機能等を有す
るが、これらの部分については、本出願人が先に出願し
た特願平5-352868号と基本的に同じであるので、ここで
は詳しい説明を省略する。
【0008】CCU18からは、ディジタル化された映
像信号、音声信号、制御信号に加え、映像位相の基準と
なる映像位相信号(フレーム信号)が出力される。これら
の信号は、時分割多重回路15で多重されるが、カメラ
側で分離できる形態でなければならない。これを実現す
る方法としては、ディジタル映像機器のインターフェー
ス規格などで用いられている同期符号による識別を考え
ればよい。つまり、この同期符号と伝送データ(映像、
音声、制御信号)を識別するために、伝送データの符号
化に制限を設ける。例えば、伝送データが10ビット単
位であれば、このデータの範囲を(001)hex 〜(3FE)hex
に制限すると、(000)hex もしくは(3FF)hex が、同期
符号として使用できる。したがって、例えば、同期符号
を、(3FF)hex・(000)hex・(000)hex・(XYZ)hex の4ワード
で構成すれば、4番目のワード (XYZ)hex により、多重
化された伝送データの区別をすることができる。すなわ
ち、(3FF)・(000)・(000) の連続するワードパターンを検
出すれば、それが同期符号であることが識別でき、次の
ワード(XYZ) の情報で、多重化された伝送データの種類
を識別することができる。
【0009】したがって、映像、音声、制御信号を多重
化する際、これらの信号の間に上記のような専用の同期
符号を入れておけば、簡単に分離できる。また、映像位
相信号(フレーム信号)も、同様な専用の同期符号に変換
し、後述のように、多重化される伝送データの所定部分
に入れておけば、簡単に分離できる。図1の符号化回路
17では、この映像位相信号を専用の同期符号に変換す
る。ここで、映像位相情報としては、垂直走査周期信号
の位相、及び水平走査周期信号に対するODD(水平走
査周期に対し位相が一致)かEVEN(水平走査周期の
中心に位相が一致)かの情報が伝送されればよいが、具
体的にはフィールド周期(垂直走査周期)、フレーム周期
(フィールド周期の倍の位相)、及びこれらの(フィール
ド、フレーム周期の)整数倍の周期の信号位相が考えら
れる。以降の記述では、映像位相信号として、フレーム
信号を用いた場合を例として説明する。
【0010】時分割多重回路15で多重化されたこれら
の信号は、時間軸圧縮回路12で時間軸圧縮され、パラ
レル/シリアル変換回路11でシリアルデータに変換さ
れ、図2に示すCCU側送信信号となり、ケーブル10
を介してカメラ1側に伝送される。カメラ1側では、受
信したCCU側送信信号を、シリアル/パラレル変換回
路7でパラレルデータに変換し、時間軸伸長回路6で時
間軸伸長し、分離回路5で、映像、音声、制御信号に分
離する。また、同時に映像位相検出回路8で、符号化さ
れたフレーム信号を検出し、この位相を基に基準映像位
相発生回路9でカメラ1の基準映像位相信号を作り出
す。カメラ1は、この基準映像位相信号に基づき動作す
る。これによって、カメラ1とCCU18は同期化され
る。
【0011】カメラ1は、ディジタル化された映像信
号、音声信号、制御信号を出力する。またカメラ1は、
CCU18と同様に、映像信号の情報を最適化する機能
を有する。これらの信号は、時分割多重回路2で多重化
され、時間軸圧縮回路3で時間軸圧縮され、パラレル/
シリアル変換回路4でシリアルデータに変換された後、
図2に示すカメラ側送信信号となり、ケーブル10を介
してCCU18側に伝送される。CCU18側では、受
信したカメラ側送信信号を、シリアル/パラレル変換回
路13でパラレルデータに変換し、時間軸伸長回路14
で時間軸伸長し、分離回路16で映像、音声、制御信号
に分離する。
【0012】次に、映像位相の同期化と双方向伝送の両
立についてさらに詳しく説明する。まず、このシステム
全体の動作タイミングの基準となる、CCU18のフレ
ーム信号を確実に伝送し、カメラ1側で正確にフレーム
周期の信号として検出するためには、単に前述のように
専用の同期符号に変換するだけでなく、双方向伝送の伝
送周期との関係を考慮する必要がある。ここで、図2に
示すように伝送周期をT、CCU18側における時間軸
圧縮率をT0 ÷T、カメラ1側における時間軸圧縮率を
T1÷T、ケーブル10での伝搬遅延時間をTd(片道)、
プリアンブル期間(信号期間と無信号期間が繰り返すシ
リアルデータをパラレル化する際、クロック同期のため
に必要となる準備期間)をTp(図示せず)とすると、T>
T0+T1+(Td+Tp)×2 とすれば、双方向伝送デ
ータの重複を回避できる。
【0013】したがって、ケーブル10を介し、T0 期
間にCCU側送信信号を出力し、その後、T1 期間にカ
メラ側送信信号を出力すれば、双方向伝送が実現でき
る。しかし、この伝送周期Tをフレーム信号位相と全く
無関係に選んだ場合、CCU18から出力されるフレー
ム信号の位相は、必ずしも、CCU側送信信号の送信信
号期間T0 と一致せず、フレーム信号がカメラ1側に伝
送されなくなる場合が生じ、CCU18とカメラ1の映
像位相の同期化が困難となる。この問題を解消するため
に、双方向伝送の伝送周期Tを、以下(a)〜(d)等
に示すように、フレーム信号周期で繰り返すように選
ぶ。 (a): 1フレーム=n×Tn、(b): 1フレーム=n
×Tn+m×Tm、(c): 1フレーム=n×Tn+m×T
m+k×Tk、(d): 1フレーム=Σ ni×Ti 但
し、Tn,Tm,Tk,Ti は伝送周期、n,m,k,ni
は正の整数。この場合、これら伝送周期を水平走査周
期信号の整数倍にとれば回路が簡単になることは言うま
でもない。該システムが、NTSC方式に対応している
場合、1フレーム=525Hである。したがって、52
5H=21×25Hより、上記(a)の条件を満足する
ためには、例えば、伝送周期を25Hとすればよい。但
し、"H"は、水平走査周期。
【0014】以上の条件が満たされている前提で、以
下、さらに本発明の動作を説明する。CCU18側のI
/O部(データの取り込み/出力部:図1のデータの取
り込みゲート21/出力ゲート22が対応)の制御は、
CCU18側のフレーム信号に基づいて行われ、図2に
示すT0 期間に、時間軸圧縮されたCCU側送信信号が
ケーブル10に送出される。この時、データの取り込み
ゲート21は閉じられている。そして、CCU側送信信
号のデータ送出が終了後、出力ゲート22が閉じられ、
同時に、データ取り込みゲート21が開き、データ待ち
の状態となる。一方、カメラ1側のI/O部は、最初、
データ待ちの状態に制御されている。つまり、カメラ1
側のデータの出力ゲート20は閉じており、データの取
り込みゲート19が開いた状態となっている。
【0015】ここで、前述のように、CCU18側で時
間軸圧縮された伝送データの先頭には、図2に示す伝送
用同期符号が挿入されており、カメラ1側で、この伝送
用の同期符号を検出すると、この位相を基準として、カ
メラ1側の入出力の制御(I/Oコントロール)が行な
われる。そして、該伝送同期符号を検出後、T0 期間、
CCU側送信信号データを取り込み、データ取り込み終
了後、取り込みゲート19を閉じ、次に、出力ゲート2
0を開いて、T1 期間、カメラ側送信信号データをケー
ブル10に送出する。このようにして伝送を行なえば、
カメラ1側の1伝送周期における最終の伝送データが、
CCU18側に到達する時間T2 は、CCU18側の伝
送周期位相を基準に表すと、T2=Td+T0+T1+Td
<Tとなり、双方向伝送が実現できる。
【0016】また、前述のように、CCU18側の伝送
データの先頭には、伝送用同期符号と同時に、1フレー
ムに1回、符号化されたフレーム信号が挿入されてお
り、カメラ1側では、この符号化されたフレーム信号を
映像位相検出回路8で検出し、この位相を基にして、基
準映像位相発生回路9で基準映像位相信号を作り出す。
そして、該基準映像位相信号から、カメラ1の垂直・水
平走査周期信号を発生させる。これにより、カメラ側送
信信号データは、CCU側フレーム位相及び伝送周期位
相に同期して出力される。
【0017】一方、カメラ側送信信号データの先頭に
も、伝送用の同期符号が挿入されており、CCU18側
はデータ待ちの状態にあるため、CCU18側で、この
カメラ側伝送同期符号を検出すると、T1 期間、カメラ
側送信信号データを取り込む。取り込まれたカメラ側送
信信号データは、CCU18側のフレーム信号を基準と
して、シリアル/パラレル変換回路13でパラレルデー
タに変換され、時間軸伸長回路14で時間軸伸長され、
分離回路16で映像、音声、制御信号に分離される。こ
れにより、完全にカメラ側データ位相がCCU側映像位
相に同期する。例えば、図2において、カメラ側送信信
号データの映像位相の始まりは、CCU18側に伝送さ
れ伸長された後では、CCU18側のフレーム位相に対
し、Txの位相となるが、これはケーブル遅延量などに
よらず固定位相である。
【0018】以上説明の本実施例においては、前述のC
CU側、カメラ側それぞれの送信信号の伝送期間T0、
T1は、CCU18及びカメラ1におけるデータ量が、
伝送周期単位で一定であるという前提のもとに固定値と
考えた。しかし、伝送フォーマットに対して伝送データ
を最適化する場合の回路規模等を考慮し、伝送周期単位
でデータ量を変える場合は、それぞれの送信信号データ
の先頭だけでなく、最後にも同期符号(データ終了符
号)を入れ、データの終了時点を受信側に知らせる構成
にすればよい。この場合、CCU18側、カメラ1側そ
れぞれのI/O部の制御は、伝送同期符号位相とデータ
終了符号位相を用いて行なえばよい。つまり、データを
受け取る側は、伝送同期符号位相よりデータの取り込み
動作を始め、データ終了符号位相を検出した時点で、取
り込み動作を終了すればよい。また、本実施例において
は、伝送路として、三重の同軸ケーブルなど有線伝送を
例にとって説明した。しかし、本発明は、このような有
線伝送に限定されるものではなく、FPU(Field Pick-
up Unit)など無線による映像、音声、データの多重伝送
にも適用できることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】本発明においては、映像信号、音声信
号、制御信号などをディジタル化、時分割多重化し、時
間軸圧縮して、信号期間と無信号期間の繰り返す送信信
号を生成し、カメラ側から当該信号期間に、対応する送
信信号を送信し、これに続く無信号期間に、CCU側か
ら対応する送信信号を送信するようになし、ディジタル
符号の形態で、単一のケーブルを介して双方向に伝送す
る構成のため、雑音や歪みのない高性能な伝送が実現で
き、また、互いに伝送する装置の一方の基準信号にすべ
ての動作タイミングを同期させる構成のため、同様な複
数個の装置間の同期をとることが可能となる。さらに、
双方向伝送の伝送周期として、フレーム周期を整数の時
間ブロックに分割した単位を用いるため、(1)映像位
相情報としてのフレーム信号を容易に伝送することが可
能となり、カメラ側で容易にフレーム位相を検出でき、
(2)フレーム周期が垂直走査周期の倍であることか
ら、伝送データ量を圧縮する目的での垂直帰線期間の除
去処理が簡単になり、装置の回路規模低減の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図。
【図2】カメラとCCUの間の伝送タイミングを示す
図。
【図3】従来の概略構成を示すブロック図。
【図4】カメラとCCUの間の伝送タイミングを示す
図。
【符号の説明】
1:カメラ、2,15:時分割多重回路、3,12:時
間軸圧縮回路、4,11:パラレル/シリアル変換回
路、5,16:分離回路、6,14:時間軸伸長回路、
7,13:シリアル/パラレル変換回路、8:映像位相
検出回路、9:基準映像位相発生回路、10:ケーブ
ル、17:符号化回路、18:CCU、19,21:デ
ータ取り込みゲート、20,22:データ出力ゲート。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−276987(JP,A) 特開 平3−32188(JP,A) 特開 平4−246993(JP,A) 特開 昭61−269477(JP,A) 特開 平6−38212(JP,A) 特開 平3−227192(JP,A) 特開 平2−29183(JP,A) 特開 平1−284076(JP,A) 特開 平5−83618(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/18 H04N 7/08 H04N 7/081

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝送路の両端で、それぞれディジタル化
    した映像信号、音声信号、制御信号を時分割多重化し、
    時間軸圧縮して、信号期間と無信号期間の繰り返す送信
    信号を生成し、該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双方向に伝送する
    に際し、該双方向伝送の伝送周期として、所定の映像位
    相周期を整数の時間ブロックに分割した単位を用い、さ
    らに、上記伝送路の一端からの送信信号に、同期符号に
    変換した上記所定の映像位相周期を表わす信号を上記
    定の映像位相周期で付して伝送し、この所定の映像位相
    周期を表わす信号に基づき上記伝送路の両端での映像位
    相の同期化を図ることを特徴とするディジタル映像信号
    多重伝送方法。
  2. 【請求項2】 上記双方向伝送の伝送周期が、所定の映
    像位相周期Tf に対し、以下(a)〜(d)に示す関係
    のいずれか一つを満足することを特徴とする請求項1記
    載のディジタル映像信号多重伝送方法。 (a) Tf =n×Tn、 (b) Tf =n×Tn+
    m×Tm、 (c)Tf =n×Tn+m×Tm+k×Tk、 (d)
    Tf =Σ ni×Ti 但し、Tn,Tm,Tk,Ti は、所定の映像位相周期Tf
    を整数の時間ブロックに分割する場合のそれぞれの伝送
    周期、n,m,k,ni は正の整数。
  3. 【請求項3】 上記所定の映像位相周期をフレーム周期
    とし、上記所定の映像位相周期を表わす信号をフレーム
    信号としたことを特徴とする請求項1または2記載のデ
    ィジタル映像信号多重伝送方法。
  4. 【請求項4】 上記所定の映像位相周期をフィールド周
    期とし、上記所定の映像位相周期を表わす信号をフィー
    ルド信号としたことを特徴とする請求項1または2記載
    のディジタル映像信号多重伝送方法。
  5. 【請求項5】 上記所定の映像位相周期をフィールドま
    たはフレーム周期の整数倍の周期とし、上記所定の映像
    位相周期を表わす信号をフィールドまたはフレーム信号
    の整数倍の信号としたことを特徴とする請求項1または
    2記載のディジタル映像信号多重伝送方法。
  6. 【請求項6】 二つの映像機器の間で、ディジタル化し
    た信号を双方向に伝送する映像信号多重伝送装置におい
    て、第1の映像機器に、ディジタル化した映像信号、音
    声信号、制御信号を、該第1の映像機器のフレーム周期
    を整数の時間ブロックに分割した単位で、時分割多重
    化、時間軸圧縮し、信号期間と無信号期間の繰り返す送
    信信号に変換する手段と、上記第1の映像機器のフレー
    ム信号を位相情報として同期符号に変換し、フレーム周
    期単位で上記第1の映像機器の送信信号に付し伝送路を
    介して第2の映像機器に送信する手段と、上記第2の映
    像機器からの送信信号を受信し、時間軸伸長し、元の映
    像信号、音声信号、制御信号に分離する手段を設け、上
    記第2の映像機器に、上記第1の映像機器からの送信信
    号を受信し、時間軸伸長し、映像信号、音声信号、制御
    信号に分離する手段と、該送信信号から上記第1の映像
    機器のフレーム信号の位相情報を検出する手段と、該検
    出したフレーム周期の位相情報に基づき、上記第2の映
    像機器の水平及び垂直同期信号を生成する手段と、該第
    2の映像機器の映像信号、音声信号、制御信号を、上記
    第1の映像機器と同一の時間ブロック単位で、時分割多
    重化、時間軸圧縮し、信号期間と無信号期間の繰り返す
    送信信号に変換する手段を設け、上記一方の送信信号の
    無信号期間内に上記他方の送信信号がそれぞれ送出され
    るよう制御し、上記第1の映像機器と第2の映像機器の
    映像位相の同期化と双方向伝送を両立させることを特徴
    とするディジタル映像信号多重伝送装置。
  7. 【請求項7】 上記第1の映像機器をテレビジョンカメ
    ラとし、上記第2の映像機器をテレビジョンカメラ制御
    装置としたことを特徴とする請求項6記載のディジタル
    映像信号多重伝送装置。
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