JP4541381B2 - 映像送受信システム及び映像切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像送受信システム及び映像切替方法に係り、特に、映像の中継・伝送において、複数の映像送信装置から一つを選んで、受信・再生を行う映像送受信システムに関し、受信映像を他の映像送信装置からの映像に切り替える際の映像信号の混信や一時的な欠落を防ぐ映像送受信システム及び映像切替方法に関する。

カメラやＶＴＲなどの映像ソースと接続された映像送信装置が複数存在し、その中から一つを選んで再生する従来の映像再生システムでは、各々の映像送信装置からは常に映像信号が出力されており、映像切替装置により電気的なスイッチングを行うなどの手法がとられる。例えば、映像信号のアナログ・ディジタル変換を行い、メモリを利用して映像データのバッファリングを行い、映像切替の際の同期を維持する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、映像切替装置を多段に接続し、多数の映像送信装置から１つの映像を選択して再生する手法がある（例えば、特許文献２参照）。

また、映像送信装置と映像再生装置がネットワークで接続され、それぞれの映像が複数の符号化ストリームとして伝送されるシステムがある（例えば、特許文献３参照）。

さらに、ネットワーク上に存在する複数のサーバ上の映像を、ＶＯＤ（ビデオ・オン・デマンド）方式で順に伝送し、映像再生装置において映像の切れ目が発生しないように再生を行う手法がある（例えば、特許文献４参照）。
特開平６−２５３２１３号公報 特開２００３−１８６４６０号公報 特開平１１−１１２９６４号公報 特開平１１−４１５８５号公報

しかしながら、上記の特許文献１，２に示されるような従来のシステムでは、映像送信装置と映像切替装置がそれぞれ直接電気的に接続されている必要がある。映像送信装置が多数存在し、また離れた位置に分散して存在するような場合は、それぞれの映像送信装置と映像切替装置を電気的に直接接続させることは困難である。これに対し、特許文献２のような映像切替装置の多段接続を利用した場合、映像再生装置と映像切替装置の間に伝送遅延が存在すると、ユーザの希望する時刻で映像を切り替えることは困難である。

また、特許文献３に示されるように、映像の伝送経路をパケット交換式のネットワークにし、映像送信装置を利用することで、伝送距離が長距離であっても映像送信装置と映像再生装置の接続は容易になる。但し、この場合、符号化ストリームの合計のビットレートが伝送経路の帯域幅を超えると輻輳が発生し、正しく映像伝送ができなくなるため、接続可能な映像送信の数、もしくは映像品質に制限が生じる。

特許文献４では、映像送信装置となる複数のサーバのうち、選択した一つのサーバからの符号化ストリームのみが伝送されるが、映像切替の瞬間に２つの符号化ストリームが同時に伝送経路上に存在する可能性があるため、輻輳による映像品質の低下を避けるためには、２つの符号化ストリームの合計のビットレートが伝送経路の帯域幅よりも小さくなければならない。また、パケット交換式のネットワークにおいては、パケット到着の輻輳が起こらないように切替を制御するのは、それぞれの映像送信装置と輻輳発生地点の間の伝送遅延時間やパケット到達時間の揺らぎ（ジッタ）を考慮して、それぞれの映像送信装置の映像送信の開始／停止を制御しなければならない。

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が存在する状況において、映像送信装置の数、配置場所、映像受信再生装置からの伝送距離に関わらず、映像信号の混信や輻輳による画質劣化を起こすことなく、ユーザの要求する時刻で正確に、受信映像の切り替えを行うことが可能な映像送受信システム及び映像切替方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、１つの映像受信装置に対して複数の映像送信装置のうち１つのみが映像送信を行い、映像切替元の映像送信を停止させ、映像切替先の映像送信を開始させて映像受信装置における映像切替を行う。また、各映像送信装置は生成したタイムコードを、映像送信の有無に関わらず映像受信装置に送信し、映像受信装置は計測した各映像送信装置からタイムコードの差分を用いて、映像送信装置に対し、映像送信開始の時刻を指定することを特徴とする。ここでのタイムコードとは、映像信号における時刻を表す値のことであり、映像信号１フレームを最小単位とするＳＭＰＴＥタイムコードが代表的であるが、入力映像信号と同期した時刻情報であればどのようなものでもよい。

具体的には、本発明では以下のように構成する。

図１は、本発明の原理構成図である。

本発明（請求項１）は、映像受信装置と、複数の映像送信装置で構成され、該映像受信装置が該複数の映像送信装置から１つを選択して映像を受信し、この間、他の映像送信装置は映像送信を停止する映像送受信システムであって、
映像送信装置は、
映像入力手段と、
映像信号を映像受信装置に送信する映像送信手段と、
タイムコードＴを生成するタイムコード生成手段と、
タイムコードＴを映像受信装置に送信するタイムコード送信手段と、
映像送信停止タイムコードＥＴを受信し、Ｔ＝ＥＴとなったときに映像送信を停止する映像送信停止手段、または、映像送信開始タイムコードＳＴを受信し、Ｔ＝ＳＴとなったときに映像送信を開始する映像送信開始手段と、
を備え、
映像受信装置は、
映像送信装置より伝送経路を介して映像信号を受信する映像受信手段と、
映像出力手段と、
複数の映像送信装置で生成されたタイムコードを計測するタイムコード計測手段と、
現在の映像受信先の映像送信装置に対し、映像送信停止タイムコードＥＴを生成して送信する映像送信停止タイムコード生成手段、または、映像切替先の映像送信装置に対し、映像切替元の映像送信装置のタイムコードと該映像切替先の映像送信装置のタイムコードとの差分をＥＴに加えて生成した映像送信開始タイムコードＳＴを送信する映像送信開始タイムコード生成手段と、
を備え、複数の映像送信装置からの受信映像の切替を行い、
映像受信装置の映像送信開始タイムコード生成手段は、
映像送信停止タイムコードＥＴに、映像受信装置で計測された映像切替先のタイムコードと、該映像受信装置で計測された現在の映像受信先のタイムコードの差分を加算することで、映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む

上記の映像送信開始タイムコード生成手段により、映像切替における映像伝送経路での映像信号の輻輳及び混信を防ぐことができる。

本発明（請求項２）は、映像受信装置と、複数の映像送信装置と、制御装置から構成され、該映像受信装置が該複数の映像送信装置から１つを選択して映像を受信し、この間、他の映像送信装置は映像送信を停止する映像送受信システムであって、
映像受信装置は、
複数の映像送信装置で生成されたタイムコードを計測するタイムコード計測手段と、
該タイムコードを制御装置に送信する計測タイムコード送信手段を備え、
制御装置は、
現在の映像受信先の映像送信装置に対し、映像送信停止タイムコードＥＴを生成して送信する映像送信停止タイムコード生成手段、または、映像切替先の映像送信装置に対し、映像切替元の映像送信装置のタイムコードと該映像切替先の映像送信装置のタイムコードとの差分をＥＴに加えて生成した映像送信開始タイムコードＳＴを送信する映像送信開始タイムコード生成手段と、
を備え、
制御装置の映像送信開始タイムコード生成手段は、
映像送信停止タイムコードＥＴに、映像受信装置から送信された映像切替先のタイムコードと、該映像受信装置から送信された現在の映像受信先のタイムコードの差分を加算することで、映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む。

上記のように、制御装置を含めたシステム構成とすることにより、映像受信装置と離れた場所における映像切替の制御が可能となる。

また、本発明（請求項３）は、複数の映像送信装置のうち、映像の切替元と切替先の２つの映像送信装置のみが、タイムコードを映像受信装置に送信する。

また、本発明（請求項４）は、映像受信装置に、映像の切替元と切替先の映像送信装置との遅延時間を計測する手段を備え、
映像送信停止タイムコード生成手段において、ユーザからの映像切替要求を受けた時点で計測された、切替元の映像送信装置からのタイムコードと、遅延時間のうち長い方の値を加算した値を、映像送信停止タイムコードＥＴとする手段を含む。

これにより、ユーザが映像切替を希望した時点から最速での映像切替が可能となる。

また、本発明（請求項５）は、映像受信装置に、映像の切替先と切替元の映像送信装置からのタイムコードの差分の計測を複数回行う手段を含み、
映像送信開始タイムコード生成手段において、映像停止開始タイムコードＥＴにその平均値を加算して映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む。

これにより、輻輳及び混信を回避するために、より正確な映像送信開始タイムコードを求めることができる。

また、本発明（請求項６）は、映像送信手段、タイムコード送信手段、映像受信手段、タイムコード計測手段、映像送信停止タイムコード生成手段、映像送信開始タイムコード生成手段において、パケット伝送ネットワークを介してパケット送受信を行う。

また、本発明（請求項７）は、タイムコード計測手段、計測タイムコード送信手段、映像送信停止タイムコード生成手段、映像送信開始タイムコード生成手段において、パケット伝送ネットワークを介してパケット送受信を行う。

これにより、映像送信装置と映像受信装置をパケット伝送ネットワークで接続することにより、既存のパケット伝送ネットワークの利用が可能となり、映像伝送距離の問題が解決する。

また、本発明（請求項８）は、パケット伝送ネットワーク上にパケット交換装置が存在し、
映像受信装置は、
映像の切替対象となる少なくとも２つ以上の映像送信装置に対してアドレス解決用パケットを送信するアドレス解決用パケット送信手段を備え、
映像送信開始／停止タイムコードをパケット送信する前に、パケット交換装置がアドレス解決テーブルを作成する手段を含む。
また、本発明（請求項９）は、パケット伝送ネットワーク上にパケット交換装置が存在し、
制御装置は、
映像の切替対象となる少なくとも２つ以上の映像送信装置に対してアドレス解決用パケットを送信するアドレス解決用パケット送信手段を備え、
映像送信開始／停止タイムコードをパケット送信する前に、パケット交換装置がアドレス解決テーブルを作成する手段を含む。

これにより、ネットワーク上のパケット交換装置のアドレス解決テーブルは、テーブルに登録されたアドレス間でパケット伝送の無い状態が続くと、そのアドレスがテーブルから抹消されることが多く、このために映像送信開始／停止タイムコードのパケットが映像送信装置に到達しない可能性があるが、アドレス解決用パケット送信手段により、映像送信開始／停止タイムコードを確実に映像送信装置へ到達させることができる。

また、本発明（請求項１０）は、映像送信装置に、
入力映像に対して所定の時間ＢＴの映像を保持するバッファと、
映像送信停止タイムコードＥＴを受信し、Ｔ＝ＥＴとなったときにその時点でバッファに存在するＢＴ時間分の映像送信を、所定のクロスフェード時間ＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階敵に低下もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行い、その後映像送信を停止する映像送信フェードアウト手段と、
映像送信開始タイムコードＳＴを受信し、Ｔ＝ＳＴとなったときに、ＦＴ−ＢＴ時間分の映像送信をＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に増加もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を開始するとともに、ＢＴ時間分の映像をバッファリングする映像送信フェードイン手段を備え、
映像受信装置は、受信映像に対して少なくともＦＴ−ＢＴ時間分の映像を保持するバッファを備える。

また、本発明（請求項１１）は、映像送信停止タイムコード生成手段及び映像送信開始タイムコード生成手段において、クロスフェード時間ＦＴを映像送信手段に送信し、
映像送信フェードアウト手段及び映像送信フェードイン手段は、
クロスフェード時間ＦＴを受信し、該クロスフェード時間ＦＴの値に従って映像送信フェードアウト及び映像送信フェードインを行う手段を含む。

また、本発明（請求項１２）は、映像送信停止タイムコード生成手段及び映像送信開始タイムコード生成手段において、映像の切替先と切替元の映像送信装置からのタイムコードの差分の計測を複数回行い、その統計値の標準偏差の大きさに応じてクロスフェード時間ＦＴを増加する手段を含む。

これにより、伝達遅延の変動が大きいネットワークにおいても、映像の切替の間における輻輳の発生を防ぐことができる。

また、本発明（請求項１３）は、タイムコード計測手段において、
映像の切替先と切替元の映像送信装置からパケット伝送されたタイムコードの差分より、パケットの受信時刻の差分を減算する手段を含み、
映像送信開始タイムコード生成手段において、ＥＴにその値を加算して映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む。

これにより、タイムコードの最小単位より細かい単位での時間差分の計測が可能となり、バッファ量の削減や映像切替の速度を向上させることができる。

図２は、本発明の原理を説明するための図である。

本発明（請求項１４）は、映像受信装置が複数の映像送信装置のうち１つの映像を受信している状態から、該映像送信装置へ映像送信停止の要求を送信し、他の映像送信装置へ映像送信開始の要求を送信して受信映像の切替を行う映像切替方法であって、
各映像送信装置において、
タイムコードを生成するステップ（ステップ１）と、
映像送信の有無にかかわらず映像伝送経路を介して映像受信装置にタイムコードを送信するステップ（ステップ２）と、を行い、
映像受信装置において、
映像送信停止タイムコードＥＴ_Ａを生成するステップ（ステップ３）と、
映像の切替元となる映像送信装置Ａに対し、ＥＴ_Ａを送信するステップ（ステップ４）と、
映像受信装置で計測された映像送信装置ＢからのタイムコードＯＴ_Ｂと映像送信装置ＡからのタイムコードＯＴ_Ａの差分ＤＴ_ＢにＥＴ_Ａを加算して映像送信開始タイムコードＳＴ_Ｂを生成するステップ（ステップ５）と、
映像の切替先となる映像送信装置Ｂに対し、ＳＴ_Ｂを送信するステップ（ステップ６）と、
映像送信装置Ａにおいて、ＥＴ_Ａを受信するステップ（ステップ７）と、
自身が生成するタイムコードＴ_ＡがＥＴ_Ａになると同時に映像送信を停止するステップ（ステップ８）と、を行い、
映像送信装置Ｂにおいて、
ＳＴ_Ｂを受信するステップ（ステップ９）と、
自身が生成するタイムコードＴ_ＢがＳＴ_Ｂになると同時に映像送信を開始するステップ（ステップ１０）と、
を行い、映像送信装置Ａの映像から、映像送信装置Ｂの映像へと受信映像の切替を行う。

本発明（請求項１５）は、映像送信装置Ａにおいて、
入力映像に対して所定の時間ＢＴの映像をバッファリングして映像送信を行うステップと、
Ｔ_ＡがＥＴ_Ａと等しくなったときに、その時点でバッファに存在するＢＴ時間分の映像送信を、映像のクロスフェード時間ＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に低下もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行う、映像送信フェードアウト処理を開始するステップと、
その後映像送信を停止するステップと、を行い、
映像送信装置Ｂにおいて、Ｔ_ＢがＳＴ_Ｂと等しくなったときに、ＦＴ−ＢＴ時間の映像送信をＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に増加もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行い、映像送信フェードイン処理を開始すると共に、ＦＴ−ＢＴ時間分の映像をバッファリングするステップと、
を行い、
映像送信装置Ａの映像から、映像送信装置Ｂの映像へと受信映像の切り替えを行う。

上記のように本発明によれば、複数の映像送信装置が存在する状況においても、映像送信装置の数、配置場所、映像受信再生装置からの伝送距離にかかわらず、映像信号の混信や輻輳による画像劣化を起こすことなく、ユーザの要求する時刻で正確に受信映像の切替を行うことが可能となる。

最初に本発明の動作原理を説明する。

図３は、本発明の映像送信開始タイムコード生成処理の動作原理を説明するための図である。

２つの映像送信装置Ａ，Ｂと１つの映像受信装置の伝送経路は途中の伝送経路結合装置１０で１つに纏められる。伝送経路結合装置１０は、パケット伝送ネットワークにおけるパケット交換装置や、２つの経路の信号を電気的に加算する装置等を示し、それぞれの映像送信装置Ａ，Ｂから同時に映像送信が行われた場合は、ここで輻輳または映像信号の混信が発生する箇所となる。映像送信装置Ａ、Ｂで生成されたタイムコードをそれぞれＴ_Ａ，Ｔ_Ｂ、映像受信装置２０で計測された映像送信装置Ａ，ＢからのタイムコードをそれぞれＯＴ_Ａ，ＯＴ_Ｂとし、映像送信装置Ａ，Ｂから伝送経路結合装置１０までの伝送遅延時間をＤ_Ａ，Ｄ_Ｂ、伝送経路結合装置１０から映像受信装置２０までの伝送遅延時間をＤＣとすると、
Ｔ_Ａ＝ＯＴ_Ａ＋Ｄ_Ｃ＋Ｄ_Ａ （１）
Ｔ_Ｂ＝ＯＴ_Ｂ＋Ｄ_Ｃ＋Ｄ_Ｂ （２）
という関係が成り立つ。映像送信装置Ａにおいて、Ｔ_Ａ＝ＥＴ_Ａとなったときに映像送信を停止し、映像送信装置Ｂにおいて、Ｔ_Ｂ＝ＳＴ_Ｂとなったときに映像送信を開始するように制御を行うとき、伝送経路結合装置１０において輻輳または混信が発生しないための条件は、
ＥＴ_Ａ＋Ｄ_Ａ−Ｔ_Ａ'＝ＳＴ_Ｂ＋Ｄ_Ｂ−Ｔ_Ｂ' （３）
となる。ここで、Ｔ_Ａ'及びＴ_Ｂ'は、ある時刻におけるＴ_ＡとＴ_Ｂの値を示す。この時刻において映像受信装置２０で計測されたタイムコードをＯＴ_Ａ'及びＯＴ_Ｂ'とすると、式（１）、式（２）、及び式（３）により、
ＳＴ_Ｂ＝ＥＴ_Ａ＋ＯＴ_Ｂ'−ＯＴ_Ａ' （４）
が成り立つ。

伝送経路結合装置１０において、
ＥＴ_Ａ'＝ＥＴ_Ａ＋Ｄ_Ａ−Ｔ_Ａ'、ＳＴ_Ｂ'＝ＳＴ_Ｂ＋Ｄ_Ｂ−Ｔ_Ｂ'
とすると、映像送信装置Ａにおける後述する映像送信フェードアウト部により、映像信号Ａのビットレートは、図４の時刻ＥＴ_Ａ'から時刻ＥＴ_Ａ'＋ＦＴまでのように推移し、映像送信装置Ｂにおける後述する映像送信フェードイン部により、映像信号Ｂのビットレートは、図４の時刻ＳＴ_Ｂから時刻ＳＴ_Ｂ＋ＦＴまでのように推移する。なお、このクロスフェード処理は、映像送信フェードアウト時に映像受信装置２０のバッファを消費することで可能となるものであり、このときの映像送信装置Ａ，Ｂと映像受信装置２０におけるバッファ量の推移は、図５に示す通りとなる。

これにより、図３に示した伝送遅延Ｄ_Ａ，Ｄ_Ｂがネットワークのジッタなどにより変動することで、映像切替の瞬間における映像信号Ａと映像信号Ｂの合計ビットレートが変動する場合において、変動の割合を抑え、図６のような瞬間的な輻輳の発生を防ぐことができる。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

［第１の実施の形態］
図７は、本発明の第１の実施の形態における映像送受信システムの構成を示す。

同図に示す映像送受信システムは、映像送信装置１００Ａ，１００Ｂ、映像受信装置３００から構成される。

映像送信装置１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、映像入力部１１０Ａ，１１０Ｂ、映像送信部１２０Ａ，１２０Ｂ、タイムコード生成部１３０Ａ，１３０Ｂ、タイムコード送信部１４０Ａ，１４０Ｂ、映像送信停止部１５０Ａ，１５０Ｂ、映像送信開始部１６０Ａ，１６０Ｂから構成される。

映像受信装置３００は、映像受信部３１０、映像出力部３２０、タイムコード計測部３３０、映像送信停止タイムコード生成部３４０、映像送信開始タイムコード生成部３５０から構成される。

複数の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂと映像受信装置３００との伝送経路は、図３に示すように、途中の経路結合装置１０で一つに纏められる。伝送経路は、回線占有型もしくはパケット伝送型の経路となり、伝送経路が回線占有型の経路の場合は、経路結合装置１０は回線交換部もしくは信号加算部となる。伝送経路がパケット伝送型の経路の場合は、経路結合部はパケット交換部となる。

図８は、本発明の第１の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。

ステップ１０１） 映像の切替元となる映像送信装置１００Ａ及び映像の切替先となる映像送信装置１００Ｂにおいて、映像入力部１１０Ａ，１１０Ｂに映像信号が入力される。同時に、タイムコード生成部１３０Ａ，１３０Ｂにおいて、入力された映像信号と対応付けられたタイムコードＴ_Ａ及びＴ_Ｂがそれぞれ生成される。タイムコードの生成については、入力映像信号のクロックを基準として生成するか、入力映像信号にタイムコードが付与されている場合は、そのタイムコードをそのまま生成タイムコードとして利用してもよい。なお、一般に用いられるＳＭＰＴＥタイムコード等では、時刻情報の最小単位が映像Ｉフレームとなるが、映像の水平同期信号を利用し、より細かい単位でのタイムコードを生成してもよい。

ステップ１０２） 次に、映像送信装置１００Ａでは、入力映像信号を映像信号送信部１２０Ａより伝送経路を介して送信する。映像伝送の帯域幅を狭めるために、ここで映像の符号化を行ってもよい。同時に、映像送信装置１００Ａ及び映像送信装置１００Ｂにおいて、タイムコード送信部１４０Ａ，１４０ＢよりタイムコードＴ_Ａ及びＴ_Ｂを映像受信装置３００に送信する。タイムコードの伝送経路は、映像伝送経路と同じでなくてはならない。また、タイムコードの送信間隔は映像送信装置１００Ａと映像送信装置１００Ｂで同じでなくてはならない。

ステップ１０３） 映像受信装置３００において、映像送信装置１００Ａから送信された映像を映像受信部３１０で受信し、映像出力部３２０から映像出力を行う。映像が符号化されている場合は、復号処理も行う。同時に、タイムコード計測部３３０において、両方の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂからのタイムコードの受信と計測を行い、映像送信装置１００Ａからの計測されたタイムコードＯＴ_Ａと映像送信装置Ｂからの計測されたタイムコードＯＴ_Ｂを得る。

ステップ１０４） 映像送信停止タイムコード生成部３４０において、映像送信停止タイムコードＥＴ_Ａを生成し、映像送信装置１００Ａに伝送経路を介して送信する。ＥＴ_Ａはユーザにより予め指定された値であってもよいし、ユーザから映像切替の要求を受けた時点でのＯＴ_Ａを基に生成してもよい。但し、この場合は、ＥＴ_Ａと映像送信開始タイムコードＳＴ_Ｂが映像送信装置１００Ａ及び映像送信装置１００Ｂに到達したときに、既にその時刻が過ぎていないようにＥＴ_Ａを生成しなくてはならない。このため、予め伝送遅延時間に比べ充分長い時間を設定し、その値をＯＴ_Ａに加算しＥＴ_Ａを生成するか、映像受信装置３００から両方の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂへの伝送遅延時間を計測し、長い方の伝送遅延時間をＯＴ_Ａに加算し、ＥＴ_Ａを生成するのが望ましい。伝送遅延時間の計測は、ＩＣＭＰ(Internet Control Message Protocol)のEcho Message及びEcho Reply Message等を用いて計測する。

ステップ１０５） ＥＴ_Ａの生成後は、映像送信開始タイムコード生成部３５０において、
ＤＴ_Ｂ＝ＯＴ_Ｂ−ＯＴ_Ａ
ＳＴ_Ｂ＝ＥＴ_Ａ＋ＤＴ_Ｂ
によりＳＴ_Ｂを生成し、映像送信装置１００Ｂに伝送経路を介して送信する。ＤＴ_Ｂはある時刻のＯＴ_ＢとＯＴ_Ａの差分であるが、予め異なる時刻で複数回ＯＴ_ＢとＯＴ_Ａを計測して求め、その差分の平均値を利用してもよい。また、伝送経路がパケット伝送型の場合は、Ｔ_ＡとＴ_Ｂのパケットの受信時刻がそれぞれＲ_Ａ，Ｒ_Ｂあるとき、
ＤＴ_Ｂ＝ＯＴ_Ｂ−ＯＴ_Ａ−（Ｒ_Ｂ−Ｒ_Ａ）
とすることで、より精度の高いＤＴ_Ｂを求めても良い。

なお、ＥＴ_ＡとＳＴ_Ｂの伝送経路は、必ずしも映像伝送経路を同一でなくともよい。また、伝送経路がパケット伝送型の場合は、ＥＴ_ＡとＳＴ_Ｂの送信はＵＤＰ／ＩＰ(User Datagram Protocol/Internet Protocol)等のパケット形式を用いてパケット伝送を行うが、経路上のパケット交換部（図示せず）にアドレス解決テーブルが存在せず、最初のパケットが映像送信装置まで到達しない恐れがあるため、予めアドレス解決用パケットを両方の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂに向かって送信し、パケット交換部上にアドレス解決テーブルが存在する状態にしておくことが望ましい。アドレス解決用パケットはＩＣＭＰのEcho Message等を利用して送信する。

ステップ１０６） 映像送信装置１００Ａの映像送信停止部１５０Ａにおいて、ＥＴ_Ａを受信し、Ｔ_Ａ＝ＥＴ_Ａとなると同時に映像送信を停止させる。また、平行して、映像送信装置１００Ｂの映像送信開始部１６０Ｂにおいて、ＳＴ_Ｂを受信し、Ｔ_Ｂ＝ＳＴ_Ｂとなると同時に映像送信を開始させる。

ステップ１０７） 映像受信装置３００では、映像送信装置１００Ａから映像のタイムコードがＥＴ_Ａとなると同時に、映像送信装置１００Ｂからの映像へと受信映像が切り替わる。

［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態における映像送受信システムの構成を示す。

同図に示す映像送受信システムは、映像送信装置１００、映像受信装置４００、制御装置５００から構成される。

本実施の形態では、第１の実施の形態における映像受信装置３００のうち、映像送信停止タイムコード生成部３４０と映像送信開始タイムコード生成部３５０を制御装置５００に移し、新たに、計測タイムコードを制御装置５００に送信する計測タイムコード送信部を備える構成をとる。

映像受信装置４００は、映像受信部４１０、映像出力部４２０、タイムコード計測部４３０、計測タイムコード送信部４４０から構成される。

制御装置５００は、映像送信停止タイムコード生成部５１０、映像送信開始タイムコード生成部５２０から構成される。これらの構成は、第１の実施の形態の映像受信装置３００の映像送信停止タイムコード生成部３４０と映像送信開始タイムコード生成部３５０と同様の機能を有する。

図１０は、本発明の第２の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。

ステップ２０１〜ステップ２０２は、前述の第１の実施の形態のステップ１０１、１０２の動作と同様であるのでその説明を省略する。

ステップ２０３） 映像受信装置４００の映像受信部４１０において、映像送信装置１００Ａから送信された映像を受信し、映像出力部３２０から映像出力を行う。映像が符号化されている場合は、復号処理も行う。同時に、タイムコード計測部３３０において、両方の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂからのタイムコードの受信と計測を行い、映像送信装置１００Ａからの計測されたタイムコードＯＴ_Ａと映像送信装置Ｂからの計測されたタイムコードＯＴ_Ｂを得る。

ステップ２０４） 計測により得られたタイムコードＯＴ_Ａ，ＯＴ_Ｂを計測タイムコード送信部４４０より制御装置５００に送信する。

ステップ２０５） 制御装置５００において、映像送信停止タイムコード生成部５１０において、ＯＴ_Ａを受信し、映像送信開始タイムコード生成部５２０においてＯＴ_Ｂを受信する。

ステップ２０６） 映像送信停止タイムコード生成部５１０は、図８のステップ１０４と同様の方法により、映像送信停止タイムコードＥＴ_Ａを生成し、映像送信装置１００Ａに送信する。

ステップ２０７） 映像送信開始タイムコード生成部５２０は、図８のステップ１０５と同様の方法により、映像送信開始タイムコードＳＴＢを生成し、映像送信装置１００Ｂに送信する。

ステップ２０８） 映像送信装置１００Ａの映像送信停止部１５０Ａにおいて、制御装置５００からＥＴ_Ａを受信し、Ｔ_Ａ＝ＥＴ_Ａとなると同時に映像送信を停止させる。

ステップ２０９） また、並行して、映像送信装置１００Ｂの映像送信開始部１６０Ｂにおいて、制御装置５００からＳＴ_Ｂを受信し、Ｔ_Ｂ＝ＳＴ_Ｂとなると同時に映像送信を開始させる。

ステップ２１０） 映像受信装置４００では、映像送信装置１００Ａから映像のタイムコードがＥＴ_Ａとなると同時に、映像送信装置１００Ｂからの映像へと受信映像が切り替わる。

［第３の実施の形態］
図１１は、本発明の第３の実施の形態における送受信システムの構成を示す。

同図に示す送受信システムは、映像送信装置６００Ａ，６００Ｂ、映像受信装置７００から構成される。

映像送信装置６００は、映像入力部６１０、映像送信部６２０、タイムコード生成部６３０、タイムコード送信部６４０、バッファ６５０、映像フェードアウト部６６０、映像送信フェードイン部６７０から構成される。

映像受信装置７００は、映像受信部７１０、映像出力部７２０、タイムコード計測部７３０、映像送信停止タイムコード生成部７４０、映像送信開始タイムコード７５０、バッファ７６０から構成される。

図１２は、本発明の第３の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。

ステップ３０１） 映像の切替元となる映像送信装置６００Ａ及び映像の切替先となる映像送信装置６００Ｂにおいて、映像入力部６１０Ａ，６１０Ｂに映像信号が入力される。同時に、タイムコード生成部６３０Ａ，６３０Ｂにおいて、入力された映像信号と対応付けられたタイムコードＴ_Ａ及びＴ_Ｂがそれぞれ生成される。タイムコードの生成については、第１の実施の形態におけるステップ１０１と同様である。

ステップ３０２） 次に、映像送信装置６００Ａでは、入力映像信号を映像信号送信部６２０Ａより伝送経路を介して送信する。このとき、映像送信装置６００Ａでは所定の時間ＢＴの映像をバッファ６５０Ａにバッファリングしながら映像信号送信部６２０から送出する。なお、これ以前に他の映像送信装置から映像送信装置６００Ａへの映像の切替が行われていない場合には、バッファリングは省略してもよい。

ステップ３０３） 映像受信装置７００において、映像送信装置６００Ａから送信された映像を映像受信部３１０で受信し、少なくとも所定の時間ＦＴ−ＢＴの映像をバッファ７６０にバッファリングしながら映像出力部３２０から映像出力を行う。

ステップ３０４） 映像受信装置７００のタイムコード計測部７３０において、両方の映像送信装置１００Ａ，１００Ｂからのタイムコードの受信と計測を行い、映像送信装置１００Ａからの計測されたタイムコードＯＴ_Ａと映像送信装置Ｂからの計測されたタイムコードＯＴ_Ｂを得る。

ステップ３０５） 映像送信停止タイムコード生成部７４０は、第１の実施の形態と同様の方法でＥＴ_Ａを生成し、映像送信装置６００Ａに送信する。このとき、クロスフェード時間ＦＴの値を生成し、映像送信装置６００Ａに送信するようにしてもよい。また、映像送信開始タイムコード生成部７５０も同様に、ＳＴ_Ｂを生成し、映像送信装置６００Ｂに送信する。このとき、同様にクロスフェード時間ＦＴの値を生成し、映像送信装置６００Ｂに送信するようにしてもよい。クロスフェード時間ＦＴの生成にあたっては、予め異なる時刻でＤＴ_Ｂの測定を複数回行い、その統計値の標準偏差の大きさに応じてＦＴの値を増加させてもよい。

ステップ３０６） 映像送信装置６００Ａの映像送信フェードアウト部６６０Ａにおいて、映像受信装置の映像送信停止タイムコード生成部７４０からＥＴ_Ａを受信し、Ｔ_Ａ＝ＥＴ_Ａとなると同時に、映像送信のフェードアウトを開始する。映像送信のフェードアウトは、その時点でバッファ６５０Ａに存在するＢＴ時間分の映像の送信を、所定のクロスフェード時間ＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に低下させるか、もしくは、通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信することで行い、その後映像送信を停止する。なお、ステップ３０１においてバッファリングを省いた場合は、ここでバッファリングを行いながらＥＴ_ＡからＥＴ_Ａ＋ＢＴまでの映像送信をＦＴ時間で行う。

ステップ３０７） また、上記のステップ３０６と並行して、映像送信装置６００Ｂの映像送信フェードイン部６７０Ｂにおいて、映像受信装置７００の映像送信開始タイムコード生成部７５０からＳＴ_Ｂを受信し、Ｔ_Ｂ＝ＳＴ_Ｂとなると同時に映像送信のフェードインを開始する。映像送信のフェードインは、ＦＴ−ＢＴ時間分の映像の送信をＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に増加させるか、もしくは、通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を開始することで行う。また、このとき、ＢＴ時間分の映像のバッファリングを行いながらフェードイン処理を行う。

ステップ３０８） 映像受信装置７００においては、映像送信装置６００Ａからの映像の再生が終わるまで、映像送信装置７００Ｂからの映像のバッファリングを行う。

ステップ３０９） 映像受信装置７００は、バッファリングされた映像送信装置６００Ａからの映像がなくなり、再生が終了したと同時に、映像送信装置６００Ｂからの映像の再生を開始する。

なお、第２の実施の形態と同様に、制御装置を構成に加え、映像受信装置７００の構成要素のうち、映像送信停止タイムコード生成部７４０と映像送信開始タイムコード生成部７５０を制御装置に移し、映像受信装置７００に新たに計測タイムコード送信部を備える構成としてもよい。

なお、上記の映像送信装置及び映像受信装置の機能をプログラムとして構築し、これらの装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。

また、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。

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。

本発明は、映像を中継・伝送する映像送受信システムに適用可能である。

本発明の原理構成図である。 本発明の原理を説明するための図である。 本発明の映像送信開始タイムコード生成処理の動作原理を説明するための図である。 本発明の映像送信装置の映像信号のビットレートを示す図である。 本発明の映像送信装置・映像受信装置のバッファ量の推移を示す図である。 本発明の合計ビットレートの変動を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における映像送受信システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。 本発明の第２の実施の形態における映像送受信システムの構成図である。 本発明の第２の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。 本発明の第３の実施の形態における映像送受信システムの構成図である。 本発明の第３の実施の形態における動作のシーケンスチャートである。

符号の説明

１００ 映像送信装置
１１０ 映像入力手段、映像入力部
１２０ 映像送信手段、映像送信部
１３０ タイムコード生成手段、タイムコード生成部
１４０ タイムコード送信手段、タイムコード送信部
１５０ 映像送信停止手段、映像送信停止部
１６０ 映像送信開始手段、映像送信開始部
３００ 映像受信装置
３１０ 映像受信手段、映像受信部
３２０ 映像出力手段、映像出力部
３３０ タイムコード計測手段、タイムコード計測部
３４０ 映像送信停止タイムコード生成手段、映像送信停止タイムコード生成部
３５０ 映像送信開始タイムコード生成手段、映像送信開始タイムコード生成部
４００ 映像受信装置
４１０ 映像受信部
４２０ 映像出力部
４３０ タイムコード計測部
４４０ 計測タイムコード送信部
５００ 制御装置
５１０ 映像送信停止タイムコード生成部
５２０ 映像送信開始タイムコード生成部
６００ 映像送信装置
６１０ 映像入力部
６２０ 映像送信部
６３０ タイムコード生成部
６４０ タイムコード送信部
６５０ バッファ
６６０ 映像送信フェードアウト部
６７０ 映像送信フェードイン部
７００ 映像受信装置
７１０ 映像受信部
７２０ 映像出力部
７３０ タイムコード計測部
７４０ 映像送信停止タイムコード生成部
７５０ 映像送信開始タイムコード生成部
７６０ バッファ

Claims (15)

1. 映像受信装置と、複数の映像送信装置で構成され、該映像受信装置が該複数の映像送信装置から１つを選択して映像を受信し、この間、他の映像送信装置は映像送信を停止する映像送受信システムであって、
   前記映像送信装置は、
   映像入力手段と、
   映像信号を前記映像受信装置に送信する映像送信手段と、
   タイムコードＴを生成するタイムコード生成手段と、
   前記タイムコードＴを前記映像受信装置に送信するタイムコード送信手段と、
   映像送信停止タイムコードＥＴを受信し、Ｔ＝ＥＴとなったときに映像送信を停止する映像送信停止手段、または、映像送信開始タイムコードＳＴを受信し、Ｔ＝ＳＴとなったときに映像送信を開始する映像送信開始手段と、
   を備え、
   前記映像受信装置は、
   前記映像送信装置より伝送経路を介して前記映像信号を受信する映像受信手段と、
   映像出力手段と、
   前記複数の映像送信装置で生成された前記タイムコードを計測するタイムコード計測手段と、
   現在の映像受信先の映像送信装置に対し、前記映像送信停止タイムコードＥＴを生成して送信する映像送信停止タイムコード生成手段、または、映像切替先の映像送信装置に対し、映像切替元の映像送信装置のタイムコードと該映像切替先の映像送信装置のタイムコードとの差分を前記ＥＴに加えて生成した前記映像送信開始タイムコードＳＴを送信する映像送信開始タイムコード生成手段と、
   を備え、前記複数の映像送信装置からの受信映像の切替を行い、
   前記映像受信装置の前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
   前記映像送信停止タイムコードＥＴに、前記映像受信装置で計測された映像切替先のタイムコードと、該映像受信装置で計測された現在の映像受信先のタイムコードの差分を加算することで、前記映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む
   ことを特徴とする映像送受信システム。
2. 映像受信装置と、複数の映像送信装置と、制御装置から構成され、該映像受信装置が該複数の映像送信装置から１つを選択して映像を受信し、この間、他の映像送信装置は映像送信を停止する映像送受信システムであって、
   前記映像受信装置は、
   前記複数の映像送信装置で生成されたタイムコードを計測するタイムコード計測手段と、
   該タイムコードを前記制御装置に送信する計測タイムコード送信手段を備え、
   前記制御装置は、
   現在の映像受信先の映像送信装置に対し、映像送信停止タイムコードＥＴを生成して送信する映像送信停止タイムコード生成手段、または、映像切替先の映像送信装置に対し、映像切替元の映像送信装置のタイムコードと該映像切替先の映像送信装置のタイムコードとの差分を前記ＥＴに加えて生成した映像送信開始タイムコードＳＴを送信する映像送信開始タイムコード生成手段と、
   を備え、
   前記制御装置の前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
   前記映像送信停止タイムコードＥＴに、前記映像受信装置から送信された映像切替先のタイムコードと、該映像受信装置から送信された現在の映像受信先のタイムコードの差分を加算することで、前記映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む
   ことを特徴とする映像送受信システム。
3. 前記複数の映像送信装置のうち、映像の切替元と切替先の２つの映像送信装置のみが、前記タイムコードを前記映像受信装置に送信する
   請求項１または２記載の映像送受信システム。
4. 前記映像受信装置は、
   映像の切替元と切替先の映像送信装置との遅延時間を計測する手段を備え、
   前記映像送信停止タイムコード生成手段は、
   ユーザからの映像切替要求を受けた時点で計測された、切替元の映像送信装置からのタイムコードと、前記遅延時間のうち長い方の値を加算した値を、前記映像送信停止タイムコードＥＴとする手段を含む
   請求項１または２記載の映像送受信システム。
5. 前記映像受信装置は、
   映像の切替先と切替元の映像送信装置からのタイムコードの差分の計測を複数回行う手段を含み、
   前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
   前記映像停止開始タイムコードＥＴにその平均値を加算して映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む
   請求項１または２記載の映像送受信システム。
6. 前記映像送信手段、前記タイムコード送信手段、前記映像受信手段、前記タイムコード計測手段、前記映像送信停止タイムコード生成手段、前記映像送信開始タイムコード生成手段は、パケット伝送ネットワークを介してパケット送受信を行う
   請求項１記載の映像送受信システム。
7. 前記タイムコード計測手段、計測タイムコード送信手段、前記映像送信停止タイムコード生成手段、前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
   パケット伝送ネットワークを介してパケット送受信を行う
   請求項２記載の映像送受信システム。
8. 前記パケット伝送ネットワーク上にパケット交換装置が存在し、
   前記映像受信装置は、
   映像の切替対象となる少なくとも２つ以上の前記映像送信装置に対してアドレス解決用パケットを送信するアドレス解決用パケット送信手段を備え、
   映像送信開始／停止タイムコードをパケット送信する前に、前記パケット交換装置がアドレス解決テーブルを作成する手段を含む
   請求項１記載の映像送受信システム。
9. 前記パケット伝送ネットワーク上にパケット交換装置が存在し、
   前記制御装置は、
   映像の切替対象となる少なくとも２つ以上の前記映像送信装置に対してアドレス解決用パケットを送信するアドレス解決用パケット送信手段を備え、
   映像送信開始／停止タイムコードをパケット送信する前に、前記パケット交換装置がアドレス解決テーブルを作成する手段を含む
   請求項２に記載の映像送受信システム。
10. 前記映像送信装置は、
    入力映像に対して所定の時間ＢＴの映像を保持するバッファと、
    前記映像送信停止タイムコードＥＴを受信し、Ｔ＝ＥＴとなったときにその時点でバッファに存在するＢＴ時間分の映像送信を、所定のクロスフェード時間ＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階敵に低下もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行い、その後映像送信を停止する映像送信フェードアウト手段と、
    前記映像送信開始タイムコードＳＴを受信し、Ｔ＝ＳＴとなったときに、ＦＴ−ＢＴ時間分の映像送信をＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に増加もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を開始するとともに、ＢＴ時間分の映像をバッファリングする映像送信フェードイン手段を備え、
    前記映像受信装置は、受信映像に対して少なくともＦＴ−ＢＴ時間分の映像を保持するバッファを備える
    請求項６乃至９のいずれか１項に記載の映像送受信システム。
11. 前記映像送信停止タイムコード生成手段及び前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
    前記クロスフェード時間ＦＴを前記映像送信手段に送信し、
    前記映像送信フェードアウト手段及び前記映像送信フェードイン手段は、
    前記クロスフェード時間ＦＴを受信し、該クロスフェード時間ＦＴの値に従って映像送信フェードアウト及び映像送信フェードインを行う手段を含む
    請求項１０記載の映像送受信システム。
12. 前記映像送信停止タイムコード生成手段及び前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
    映像の切替先と切替元の映像送信装置からのタイムコードの差分の計測を複数回行い、その統計値の標準偏差の大きさに応じて前記クロスフェード時間ＦＴを増加する手段を含む
    請求項１１記載の映像送受信システム。
13. 前記タイムコード計測手段は、
    映像の切替先と切替元の映像送信装置からパケット伝送されたタイムコードの差分より、パケットの受信時刻の差分を減算する手段を含み、
    前記映像送信開始タイムコード生成手段は、
    前記ＥＴにその値を加算して映像送信開始タイムコードＳＴを生成する手段を含む
    請求項６乃至１２記載の映像送受信システム。
14. 映像受信装置が複数の映像送信装置のうち１つの映像を受信している状態から、該映像送信装置へ映像送信停止の要求を送信し、他の映像送信装置へ映像送信開始の要求を送信して受信映像の切替を行う映像切替方法であって、
    各映像送信装置において、
    タイムコードを生成するステップと、
    映像送信の有無にかかわらず映像伝送経路を介して映像受信装置にタイムコードを送信するステップと、を行い、
    映像受信装置において、
    映像送信停止タイムコードＥＴ_Ａを生成するステップと、
    映像の切替元となる映像送信装置Ａに対し、前記ＥＴ_Ａを送信するステップと、
    前記映像受信装置で計測された映像送信装置ＢからのタイムコードＯＴ_Ｂと映像送信装置ＡからのタイムコードＯＴ_Ａの差分ＤＴ_Ｂに前記ＥＴ_Ａを加算して映像送信開始タイムコードＳＴ_Ｂを生成するステップと、
    映像の切替先となる映像送信装置Ｂに対し、前記ＳＴ_Ｂを送信するステップと、
    前記映像送信装置Ａにおいて、前記ＥＴ_Ａを受信するステップと、
    自身が生成するタイムコードＴ_ＡがＥＴ_Ａになると同時に映像送信を停止するステップと、を行い、
    映像送信装置Ｂにおいて、
    前記ＳＴ_Ｂを受信するステップと、
    自身が生成するタイムコードＴ_ＢがＳＴ_Ｂになると同時に映像送信を開始するステップと、
    を行い、前記映像送信装置Ａの映像から、前記映像送信装置Ｂの映像へと受信映像の切替を行うことを特徴とする映像切替方法。
15. 前記映像送信装置Ａにおいて、
    入力映像に対して所定の時間ＢＴの映像をバッファリングして映像送信を行うステップと、
    前記Ｔ_Ａが前記ＥＴ_Ａと等しくなったときに、その時点でバッファに存在するＢＴ時間分の映像送信を、映像のクロスフェード時間ＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に低下もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行う、映像送信フェードアウト処理を開始するステップと、
    その後映像送信を停止するステップと、を行い、
    前記映像送信装置Ｂにおいて、前記Ｔ_Ｂが前記ＳＴ_Ｂと等しくなったときに、ＦＴ−ＢＴ時間の映像送信をＦＴの経過と同時に完了するよう、送信ビットレートを段階的に増加もしくは通常のビットレートより低い一定量のビットレートを保って映像送信を行い、映像送信フェードイン処理を開始すると共に、ＦＴ−ＢＴ時間分の映像をバッファリングするステップと、
    を行い、
    前記映像送信装置Ａの映像から、映像送信装置Ｂの映像へと受信映像の切り替えを行う請求項１４記載の映像切替方法。

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