JP3390542B2 - ディジタル信号多重伝送方法およびその装置 - Google Patents

ディジタル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
映像機器間で、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
結び、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。こ
れは、例えば、図2に示すように、カメラ1からCCU
2へ向けて、カメラ1で得られた3種の映像信号R,
G,B、及び4種の音声信号A1,A2,A3,A4が送ら
れ、一方、CCU2からカメラ1へ向けて、CCU2で
生成されたモニタのための映像信号M、カメラマンへ指
示を与える音声信号A5 、及びカメラ1の動作を制御す
る制御信号D等が送られる。また、1本のケーブル3
で、複数の信号を双方向に伝送するために、これらの信
号は、図3に示すように、すべて異なる周波数の搬送波
を振幅変調(AM)することにより、異なる周波数帯域を
占有している。この結果、ケーブル3上に同時に存在す
るこれらの信号は、カメラ1あるいはCCU2に設けら
れたフィルタにより、全ての成分を相互に干渉すること
なく、カメラ1側およびCCU2側で、分離することが
できる。
【0003】
【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、信号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側で得られた映像、音声信
号に特性劣化が生じやすい。また、上述のように、一つ
のケーブル上に同時に存在する異なる周波数帯域を占有
する複数の信号を、相互に干渉することなくカメラ側お
よびCCU側で分離するためには、高価なフィルタが必
要となり、コストの増加が避けられないといった問題が
あった。この問題を解消するため、本出願人は、伝送路
の両端で、それぞれ映像、音声信号等をディジタル化
し、時分割多重化、時間軸圧縮して、信号期間と無信号
期間の繰り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、一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。
【0004】以下、この概要を図4により簡単に説明す
る。カメラとCCU、双方から伝送するデータが重複し
ないようにするため、カメラ及びCCUでそれぞれ生成
される、映像、音声、制御信号等の時分割多重化した送
信信号4,5を、それぞれ時間軸圧縮し、信号期間と無
信号期間の繰返しからなるそれぞれの伝送信号4”,
5”を生成し、一方の伝送信号の無信号期間に、他方の
伝送信号を相互に伝送することによって、一つのケーブ
ルにて、双方向伝送を可能としている。ここで、カメラ
とCCU、双方から伝送するデータが重複しないように
するためには、ケーブルの伝送ビットレートは、CCU
からカメラに伝送する送信信号4のビットレートと、カ
メラからCCUに伝送する送信信号5のビットレートの
総和より、高い伝送ビットレートを必要とする。従っ
て、例えば、カメラおよびCCUのビットレートを、そ
れぞれ270Mb/sとした場合、ケーブルの伝送ビッ
トレートは、540Mb/s以上を必要とする。このた
め、伝送に必要な周波数帯域が広がり、ハード量の増
大、伝送距離の制限といった問題が生じる。本発明はこ
の双方向伝送に改良を加え、これらの問題点を解決し、
限られた伝送ビットレートの伝送路において最も有効的
に双方向伝送を行うことのできる伝送装置の実現を目的
とするものである。
【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、一つの伝送路の両端で、それぞれディジタ
ル化した少なくとも映像信号、音声信号を含むディジタ
ル信号を時分割多重化、時間軸圧縮し、信号期間と無信
号期間の繰り返しからなる送信信号を生成し、該一つの
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際、少なくとも上記一つの
伝送路の一端からの送信信号を、帯域制限あるいはデー
タ圧縮などのビットレートの引き下げ処理により伝送す
るようにしたものである。また、一つの伝送路を介して
双方向に信号を送受する伝送システムにおいて、該一つ
の伝送路の一端に、ディジタル化した映像信号、音声信
号、制御信号を含むディジタル信号を時分割多重化、時
間軸圧縮し、信号期間と無信号期間の繰り返しからなる
第1の送信信号を生成する手段と、該第1の送信信号を
送信する手段と、上記一つの伝送路の他端から伝送され
てくる信号を受信する手段と、該受信した信号をデータ
伸張、時間軸伸張し、多重化分離する手段とを有する映
像機器を備え、上記伝送路の他端に、ディジタル化した
映像信号、音声信号、制御信号を含むディジタル信号を
帯域制限あるいはデータ圧縮、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しからなる第2の
送信信号を生成する手段と、該第2の送信信号を送信す
る手段と、上記一つの伝送路の一端から伝送されてくる
信号を受信する手段と、該受信した信号を時間軸伸張
し、多重化分離する手段とを有する映像機器を備え、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
をそれぞれ伝送するごとく、相互に送信信号を送受する
ようにしたものである。また、上記伝送路の一端に備え
た映像機器をテレビジョンカメラとし、他端に備えた映
像機器をテレビジョンカメラ制御装置としたものであ
る。
【0006】
【作用】その結果、双方向伝送する信号のうち、画質劣
化無く伝送する必要がある信号は時間軸圧縮など信号劣
化の無い処理で伝送され、多少の劣化をしても良い信号
は帯域制限やデータ圧縮などの処理によりビットレート
を引き下げて伝送されるため、全体の伝送ビットレート
を引き下げることができ、限られた伝送ビットレートの
伝送路によって、最も有効的に双方向伝送を行うことの
できる伝送装置を実現でき、伝送に必要な周波数帯域を
狭めることができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例として、カメラと
CCU間での双方向伝送を例として、該装置の構成及び
動作を、図1と図5により説明する。1はカメラ,2は
CCU、3は伝送路(ケーブル)、4はCCU2からカメ
ラ1に送信すべき、映像信号、音声信号、制御信号など
の送信信号である。5はカメラ1からCCU2に送信す
べき、映像信号、音声信号、制御信号などの送信信号で
ある。6はデータ圧縮回路で、送信信号4の帯域制限や
データ圧縮を行う。7はスイッチ回路で、後述伝送信号
の送受の切り替えを行う。8は時間軸伸張回路で、後述
伝送信号の時間軸伸張を行う。9は時間軸圧縮回路で、
送信信号4,5の時分割多重化及び時間軸圧縮を行う。
10はデータ伸張回路で、後述伝送信号のデータ伸張を
行う。
【0008】4−1’はCCU2の送信信号4を帯域制
限やデータ圧縮及び時間軸圧縮し、時分割多重化した伝
送信号である。5’はカメラ1からCCU2に伝送され
る伝送信号で、カメラ1にて時間軸圧縮され、時分割多
重化された信号である。ここで、伝送路3の伝送ビット
レートRを340Mb/s、送信信号4,5のビットレ
ートX,Yをそれぞれ270Mb/sとした場合、カメ
ラ1からの送信信号5を劣化なく、即ち、そのデータ量
を落さずに伝送するために、CCU2の送信信号4を、
帯域制限あるいはデータ圧縮し、ビットレートX−1
(例えば、54Mb/s)のデータ量に圧縮した信号4
−1とする。 これにより、下記のごとく、送信信号
4,5の伝送ビットレートの総和が、前述した双方向伝
送における伝送路の伝送ビットレート条件を満足するも
のとなる。 R(=340Mb/s)>X−1+Y(=54Mb/s+270Mb/s=324Mb/s) 次に、この動作について説明する。ビットレートX(2
70Mb/s)のCCU2の送信信号4は、データ圧縮
回路6に加えられ、帯域制限やデータ圧縮によりビット
レートX−1(54Mb/s)のデータ量に圧縮された信
号4−1となる。このデータ圧縮方式には、DPCM(D
ifferential Pulse Code Modulation)のような簡単なも
のから、JPEG(Joint Photographic coding Expert
Group)、MPEG(Motion Picture coding Expert Grou
p)方式等の直交変換を用いる各種の方式が知られてお
り、本発明でもこれらの圧縮手法を用いるものとする。
このビットレートX−1(54Mb/s)のデータに圧縮
された信号は、時間軸圧縮回路9により時間軸圧縮さ
れ、伝送信号4−1’としてスイッチ回路7によりカメ
ラ1からの伝送信号5’の無信号期間であるCのタイミ
ングで、伝送ビットレートR(340Mb/s)の伝送路
3を介して、カメラ1に送られる。伝送路3を介して伝
送された伝送信号4−1’は、カメラ1のスイッチ回路
7で時間軸伸張回路8に加えられ、CCU2の時間軸圧
縮回路9により行われた時間軸圧縮の伸張がなされ、デ
ータ伸張回路10にて、CCU2のデータ圧縮回路6に
より行われたデータ圧縮の伸張がなされ、元の画像デー
タへの復元がなされ、信号出力4となる。
【0009】一方、ビットレートY(270Mb/s)の
カメラ1の送信信号5は、時間軸圧縮回路9に加えら
れ、時間軸圧縮のみが行われ、画質劣化の無い伝送信号
5’として、スイッチ回路7により、CCU2からの伝
送信号4−1’の無信号期間であるDのタイミングで、
伝送ビットレートR(340Mb/s)の伝送路3を介し
てCCU2に送られる。伝送路3を介して伝送された伝
送信号5’は、スイッチ回路7で時間軸伸張回路8に加
えられ、カメラ1の時間軸圧縮回路9により行われた時
間軸圧縮の伸張がなされ、画質劣化の無い(データ圧縮
をしていないため)元の画像データへの復元がなされ、
信号出力5として出力される。
【0010】以上述べた如く、カメラ1からCCU2へ
送信される伝送信号5’のように、放送に利用されるた
めに画質劣化が許容されない映像信号などは、劣化の無
い、時間軸圧縮等の処理のみにより伝送し、CCU2か
らカメラ1へ送信される伝送信号4−1’のように、カ
メラマンがビューファインダでオンライン映像を監視す
るためのもので、多少の画質劣化は許されるリターン映
像信号等は、帯域制限やデータ圧縮などの処理により、
ビットレートを引き下げて伝送する。これにより、全体
の伝送ビットレートを引き下げることができるため、限
られた伝送ビットレートの伝送路によって、最も有効的
に双方向伝送を行うことのできる伝送装置を実現でき、
伝送に必要な周波数帯域を狭めることができる。例え
ば、ビットレートがそれぞれ270Mb/sの送信信号
4,5を、データが重複しないように双方向伝送する場
合、通常、540Mb/s以上の伝送ビットレートの伝
送路を必要とするが、本実施例によれば、340Mb/
sの伝送ビットレートの伝送路にて実現できる。
【0011】なお、本実施例においては、カメラとCC
U間の双方向伝送を例とし、CCUからカメラへ送信さ
れる伝送信号についてのみ、帯域制限やデータ圧縮等の
処理を行う場合について説明したが、これに限定される
ことなく、カメラからCCUへ送信される伝送信号につ
いても、帯域制限やデータ圧縮等の処理を行い、更に全
体の伝送ビットレートを引き下げるようにしてもよい。
また、本発明は、カメラとCCU間の双方向伝送に限定
されるものではなく、FPU(Field Pickup Unit)間
や、ケーブルテレビなどの伝送装置間における、双方向
伝送にも、同様に適用できることは言うまでもない。こ
の場合、それぞれの伝送信号、伝送路の伝送ビットレー
トに応じて、各伝送装置における、帯域制限やデータ圧
縮等の処理を行い、更に全体の伝送ビットレートを引き
下げるようにしてもよいことは言うまでもない。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、所定伝送ビットレート
の伝送路によって、信号を双方向伝送する場合、劣化無
く伝送する必要がある信号は、時間軸圧縮などの処理の
みにより伝送し、所定の劣化は許容される信号は、帯域
制限やデータ圧縮などの処理によりビットレートを引き
下げて伝送するため、最も必要とする信号を劣化させる
ことなく、全体の伝送ビットレートを引き下げることが
でき、伝送に必要な周波数帯域を狭められるため、ハー
ド量が減少し、伝送距離の制限が少なくなり、実現が容
易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成を示すブロック図。
【図2】カメラ1とCCU2の間の伝送信号の流れを示
す図。
【図3】従来の伝送信号の周波数スペクトラムを示す
図。
【図4】従来の双方向伝送のタイミングチャート。
【図5】本発明の双方向伝送のタイミングチャート。
【符号の説明】
1:カメラ、2:CCU、3:伝送路、4:CCU2の
送信信号、4−1’:CCU2からの伝送信号、5:カ
メラ1の送信信号、5’:カメラ1からの伝送信号、
6:データ圧縮回路、7:スイッチ回路、8:時間軸伸
張回路、9:時間軸圧縮回路、10:データ伸張回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/10 H04N 7/14 - 7/173 H04N 7/20 - 7/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの伝送路の両端で、それぞれディジ
    タル化した少なくとも映像信号、音声信号を含むディジ
    タル信号を時分割多重化、時間軸圧縮し、信号期間と無
    信号期間の繰り返しからなる送信信号を生成し、該一つ
    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際、少なくとも上記一つ
    伝送路の一端からの送信信号を、帯域制限あるいはデ
    ータ圧縮などのビットレートの引き下げ処理により伝送
    するようにしたことを特徴とするディジタル信号多重伝
    送方法。
  2. 【請求項2】 一つの伝送路を介して双方向に信号を送
    受する伝送システムにおいて、該一つの伝送路の一端
    に、ディジタル化した映像信号、音声信号、制御信号
    含むディジタル信号を時分割多重化、時間軸圧縮し、信
    号期間と無信号期間の繰り返しからなる第1の送信信号
    を生成する手段と、該第1の送信信号を送信する手段
    と、上記一つの伝送路の他端から伝送されてくる信号を
    受信する手段と、該受信した信号をデータ伸張、時間軸
    伸張し、多重化分離する手段とを有する映像機器を備
    え、上記伝送路の他端に、ディジタル化した映像信号、
    音声信号、制御信号を含むディジタル信号を帯域制限あ
    るいはデータ圧縮、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しからなる第2の送信信号を
    生成する手段と、該第2の送信信号を送信する手段と、
    上記一つの伝送路の一端から伝送されてくる信号を受信
    する手段と、該受信した信号を時間軸伸張し、多重化分
    離する手段とを有する映像機器を備え、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をそれぞれ伝
    送するごとく、相互に送信信号を送受することを特徴と
    するディジタル信号多重伝送装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のディジタル信号多重伝送
    装置において、上記伝送路の一端に備えた映像機器をテ
    レビジョンカメラとし、他端に備えた映像機器をテレビ
    ジョンカメラ制御装置としたことを特徴とするディジタ
    ル信号多重伝送装置。
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