JP5561021B2 - Encoder device switching system and switching method - Google Patents
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Description
本発明は、エンコーダ装置切替えシステム及び切替え方法に関する。 The present invention relates to an encoder device switching system and a switching method.
放送局で用いる放送システムでは、機器の故障対策や保守のため、放送システムを構成する種々の装置について現用系と予備系の二重化構成が採用されている。例えば入力される映像のフレームを圧縮符号化するエンコーダ装置についても、現用系と予備系の2系のエンコーダ装置を備えたシステムが採用されている。このシステムでは現用系と予備系とを切替える必要が生じると信号切替え機にて切替えて一方のビットストリームを送出する。 In a broadcasting system used in a broadcasting station, a duplex configuration of an active system and a standby system is adopted for various devices constituting the broadcasting system in order to prevent and maintain equipment failures. For example, an encoder apparatus that compresses and encodes an input video frame employs a system that includes two systems of an active system and a standby system. In this system, when it is necessary to switch between the active system and the standby system, the signal switching unit switches the one system and sends out one bit stream.
このような系切り替えは切替え時の画質劣化を起こすことなくシームレスに行う必要がある。この関連技術として、例えば特許文献1には、切替え後に選択される方のエンコーダ装置における符号化時のIDR周期を、切替え前、一時的に短くすることにより、切替え後の不連続ストリームを受けた復号機での復号不可時間を短くする技術が開示されている。
Such system switching needs to be performed seamlessly without causing image quality degradation at the time of switching. As this related technique, for example,
ところで1セグ放送用に使用するエンコーダ装置に入力される映像のフレームレートは30Hzであるが、符号化の最大周波数は15Hzと規定されているため、エンコーダ装置は、入力映像信号のフレームを間引いて符号化を行っている。一方、エンコーダ装置は、画質改善機能の一つとして、入力映像の符号化難易度に合わせフレームレートの制御を実施する。したがって特許文献1に記載された技術では、装置起動時にフレーム間引き位相を合わせたとしても、一方の系でこのフレームレート切替え制御を行うとエンコーダ装置間のフレーム間引き位相がずれ、ストリームの時刻情報に不一致が発生してしまう。この状態で現用系と予備系の系切替えをおこなうと、ブロックの発生や映像のフリーズが発生し、切替え後、次のIDRまで映像乱れは続く。
By the way, the frame rate of the video input to the encoder device used for 1-segment broadcasting is 30 Hz, but since the maximum encoding frequency is defined as 15 Hz, the encoder device thins out the frame of the input video signal. Encoding is performed. On the other hand, the encoder device controls the frame rate in accordance with the degree of difficulty in encoding the input video as one of the image quality improvement functions. Therefore, in the technique described in
本発明は、定常時の画質改善機能を制限することなく、各エンコーダ装置から出力されるストリームのシームレス切替えを可能とするエンコーダ装置切替えシステム及び切替え方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an encoder device switching system and a switching method that enable seamless switching of streams output from each encoder device without restricting the image quality improvement function in a steady state.
本発明のエンコーダ装置切替えシステムは、入力された映像信号のフレームを間引いて圧縮符号化したGOP(Group of Pictures)位相及びフレーム間引き位相に応じた時刻情報を含むストリームを出力する複数のエンコーダ装置と、複数のエンコーダ装置からのストリームを切替えて1つのストリームを出力する信号切替え器と、信号切替え器によりストリームを切替える際、複数のエンコーダ装置のGOP位相及びフレーム間引き位相を合わせるよう制御する制御手段とを備えている。 An encoder apparatus switching system according to the present invention includes a plurality of encoder apparatuses that output a stream including time information corresponding to a GOP (Group of Pictures) phase obtained by thinning and encoding a frame of an input video signal and a frame thinning phase. A signal switching unit that switches streams from a plurality of encoder devices and outputs one stream, and a control unit that controls the GOP phase and the frame decimation phase of the plurality of encoder devices when the streams are switched by the signal switching unit; It has.
また本発明のエンコーダ装置切替え方法は、入力された映像信号のフレームを間引いて圧縮符号化したGOP及びフレーム間引き位相に応じた時刻情報を含むストリームを出力する複数のエンコーダ装置からのストリームを切り替えるエンコーダ装置切替え方法において、切り替えの際、複数のエンコーダ装置のGOP位相及びフレーム間引き位相を合わせるよう制御する制御ステップと、GOP位相及びフレーム間引き位相が合った後、エンコーダ装置を切替える信号切り替えステップと、を備えている。 The encoder apparatus switching method of the present invention also includes an encoder that switches streams from a plurality of encoder apparatuses that output a stream that includes time information corresponding to a GOP obtained by thinning and encoding a frame of an input video signal and a frame thinning phase. In the apparatus switching method, at the time of switching, a control step for controlling the GOP phase and the frame decimation phase of the plurality of encoder apparatuses to match, and a signal switching step for switching the encoder apparatus after the GOP phase and the frame decimation phase match. I have.
本発明によれば、各エンコーダ装置から出力されるストリームのシームレス切り替えが可能となる。 According to the present invention, it is possible to seamlessly switch streams output from each encoder device.
図1は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
本実施形態のエンコーダ装置切替えシステム10は、図1に示すように、2台のエンコーダ装置101、102と、同期信号発生装置103と、ストリーム切替え装置104と、制御装置105により構成される。
As shown in FIG. 1, the encoder
エンコーダ装置101、102は、それぞれ所定の周期、例えば30Hzのフレームレートの映像信号のフレームを間引いて、入力映像の整数倍の周期、例えば15Hzのレートで圧縮符号化したフレームを生成し、複数枚、例えば8枚のフレームからなるGOPを生成する。また生成されたGOPとフレーム間引き位相に応じた時刻情報を含むストリームをストリーム切替え装置104に出力する。
Each of the
同期信号発生装置103は、エンコーダ装置101、102に対し、装置内基準時刻を同期させるための時刻信号を出力する。また、エンコーダ装置101、102のフレーム間引き位相およびGOP位相を同期させるためのGOP同期信号を出力する。
The
制御装置105は、例えば現用系のエンコーダ装置101から予備系のエンコーダ装置102に切替える際、切替え前にエンコーダ装置101、102に対して切替え準備制御を行う。すなわち、エンコーダ装置101、102のGOP位相を一致させるとともに、フレーム間引き位相を一致させてからストリーム切替え装置104に対して切替え制御を行う。
For example, when switching from the
図2は、図1のエンコーダ装置101の構成の1例を示すブロック図である。なおエンコーダ装置102も同じ構成を持つ。エンコーダ装置101は、入力部201、符号化フレーム選択部202、符号化部203、制御部204から構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
入力部201は映像信号のフレームを入力する。
The
符号化フレーム選択部202は、入力された映像信号のフレームを制御部204に指定される周期で選択する。すなわち選択しないフレームを間引いて、選択したフレームを符号化部203に出力する。
The encoded
符号化部203は、入力されたフレームをあらかじめ定められた符号化形式、例えばH.264の形式で符号化する。符号化部203は、それぞれ所定の周期、例えば30Hzのフレームレートの映像信号のフレームを間引いて、入力映像の整数倍の周期、例えば15Hzのレートで圧縮符号化したフレームを生成し、複数枚、例えば8枚のフレームからなるGOPを生成する。
The
制御部204は、符号化部203から出力された符号化データに時刻情報を付加したストリームを出力する。また制御部204は、同期信号発生装置103から入力される時刻信号にエンコーダ装置101内時刻情報を同期させる。
The
また、制御部204は、符号化フレーム選択部203の選択周期を制御する。この選択周期は、入力映像のフレームレートの整数倍であらかじめ定められた複数の周期、例えば15Hz、10Hz、5Hzなどから選択することができるようにしてもよい。
In addition, the
制御部204は、制御装置105から切替えモード準備の指示を受けた場合、同期信号発生装置103から入力されるGOP同期信号とエンコーダ装置101の符号化フレーム選択部202がフレームを選択するタイミングとを比較し、ずれがあった場合、符号化フレーム選択部202が次のフレームを選択する周期を変更する。例えば符号化フレーム選択部202が次のフレームを選択する周期を1周期のみ長くさせることにより、同期信号発生装置103から入力されるGOP同期信号とエンコーダ装置101の符号化フレーム選択部202がフレームを選択するタイミングとを合わせる制御を行う。
When receiving the switching mode preparation instruction from the
さらに、制御部204は、制御装置105から切替えモード準備の指示を受けた場合、同期信号発生装置103から入力されるGOP同期信号とエンコーダ装置101の符号化部203が出力するGOPの位相とを比較し、ずれがあった場合、GOPの期間を変更するよう符号化部203を制御する。例えばGOPの期間を1GOPのみ、1フレーム分、長くさせることにより、同期信号発生装置103から入力されるGOP同期信号とエンコーダ装置101の符号化部203のGOP位相とを合わせる制御を行う。
Further, when the
図3は、図1のエンコーダ装置101、102及びストリーム切替え装置104の、切替え動作前後の出力を示すタイムチャートである。図4は、図2の切り替え準備の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing outputs before and after the switching operation of the
図3の例では、エンコーダ装置101、102の符号化フレーム選択部202は、30Hz周期で入力されているフレームを1つおきに間引き、ストリーム切替え装置104に出力している。すなわち、1フレーム15Hzの周期でフレームを選択している。なお、図3の例では、エンコーダ装置101が現用系、エンコーダ装置102が予備系となっている。
In the example of FIG. 3, the encoded
切替え前、エンコーダ装置101と、エンコーダ装置102のフレーム間引き位相が1フレームずれているが、この状態ではエンコーダ装置101とエンコーダ装置102から出力されるストリームのフレーム先頭に付加されている時刻情報には、ずれが生じている。このままの状態で切替えを行うと、切替え点において、ストリーム切替え装置104から出力されるストリームの時刻情報に不連続が発生するため、ストリーム切替え装置の後に接続される図示しないデコーダにおいてデコードする際、デコードが正常に行えなくなり、デコード映像に傷が入る。
Before switching, the frame decimation phase of the
制御装置105は、切替えを実施する前に、図3のt1において、各エンコーダ装置101、102に切替え準備ON制御を実施する。具体的には、例えば制御装置105は、各エンコーダ装置101、102に切り替え準備を開始させる切替え準備ON制御信号を出力する。
Prior to switching, the
各エンコーダ装置101、102の制御部204は、制御装置105から切替え準備ON制御信号が入力されたか判断し(図4のステップS1)、入力されると、GOP同期信号とフレーム間引き位相の関係を監視する。より具体的には、同期信号発生装置103から入力されるGOP同期信号と、符号化フレーム選択部202がフレームを選択するタイミングとを比較する。そしてGOP同期信号とフレーム選択タイミングとの間にずれがあるか判断し(図4のステップS2)、ずれがあった場合、符号化フレーム選択部202が次のフレームを選択する周期を1周期のみ長くするよう制御する(図3のt2、図4のステップS3)。
The
図3の例では入力されるGOP同期信号とフレーム間引き位相のずれは、エンコーダ装置102にのみ発生している。エンコーダ装置102の符号化フレーム選択部202は、1フレーム分、15Hzから10Hzに選択周期を変更し、30Hz周期で入力されているフレームを2つ間引いて、3つ目のフレームをストリーム切替え装置104に出力する。
In the example of FIG. 3, the difference between the input GOP synchronization signal and the frame decimation phase occurs only in the
出力後、符号化フレーム選択部202は元の周期に戻り、ここでは1フレーム15Hzで符号化を行う(図3のt3、図4のステップS4)。そして、ステップS2にもどる。
After the output, the encoded
ステップS2で、エンコーダ装置101、102のいずれの制御部204でもGOP同期信号と、フレーム間引き位相ずれがないと判断されると、次にGOP同期信号とGOP位相が合っているか判断し(図4のステップS5)、合っていない場合、符号化部203が次のGOPの期間を1GOPのみ長くするよう制御し(図4のステップS8)、その次のGOPは、元の期間に戻り、ここでは1GOP、9フレームで符号化を行う(図4のステップS7)。そして比較ステップS5に戻る。
If it is determined in step S2 that neither of the
ステップS5でエンコーダ装置101、102のいずれもGOP同期信号とGOP位相が合っていると判断すると、制御装置105は、ストリーム切替え装置104に対して切替え制御を指示する(図3のt4、図4のステップS9)。
If it is determined in step S5 that both of the
ストリーム切替え装置104は、制御装置105から切替え制御指示が入力されると、次のGOPの切れ目でエンコーダ装置101からエンコーダ装置102に切替える
以上、説明したように、切替え時には各エンコーダ装置間のGOP位相及びフレーム間引き位相が合う。したがって、切替え前後のストリームの時刻情報に不連続は発生しなくなり、切替えによってデコード映像に傷が発生することはない。
When the switching control instruction is input from the
なお、本発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、同期信号発生装置103でGOP同期信号を生成して複数のエンコーダ装置101、102にGOP同期信号を入力し、このGOP同期信号にフレーム選択タイミングを合わせているが、現用系のエンコーダ装置でGOP同期信号を生成して予備系のエンコーダ装置にGOP同期信号を入力してもよい。
In addition, this invention is not limited only to the structure of the above-mentioned embodiment, A various change is possible. For example, in the above embodiment, the
これにより現用系においてはGOP位相及びフレーム選択タイミングの変更を行う処理がなく、速やかに切り替え準備が完了出来る。 As a result, there is no processing for changing the GOP phase and frame selection timing in the active system, and the preparation for switching can be completed quickly.
また、例えば、上記の実施形態では、エンコーダ装置101、102のフレーム選択タイミングを合わせた後、エンコーダ装置101、102のGOP位相を合わせているが、これらを並行して合わせてもよい。すなわち、各エンコーダ装置101、102の制御部204は、制御装置105から切替え準備ON制御信号が入力されると、GOP同期信号と、フレームを選択するタイミング及びGOP位相とを比較して、フレームを選択するタイミングにずれがあった場合、符号化フレーム選択部202が次のフレームを選択する周期を1周期のみ長くし、GOP位相にずれがあった場合、符号化部203が次のGOPの期間を1GOPのみ長くするよう制御して、比較ステップにもどり、エンコーダ装置101、102のいずれもフレーム選択周期及びGOP位相があったら制御装置105がストリーム切替え装置104に対して切替え制御を指示するようにしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the GOP phases of the
本発明は、映像信号の圧縮符号化を行う複数のエンコーダ装置を使用し、各エンコーダ装置から出力される複数のストリームを切替えて1本のストリームを出力するエンコーダ装置切替えシステムに適用される。 The present invention is applied to an encoder apparatus switching system that uses a plurality of encoder apparatuses that perform compression encoding of video signals, switches a plurality of streams output from each encoder apparatus, and outputs one stream.
10 エンコーダ装置切替えシステム
101、102 エンコーダ装置
103 同期信号発生装置
104 ストリーム切替え装置
105 制御装置
201 入力部
202 符号化フレーム選択部
203 符号化部
204 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のエンコーダ装置からのストリームを切替えて1つのストリームを出力する切替え装置と、
前記切替え装置により前記ストリームを切替える際、前記複数のエンコーダ装置のフレーム間引き位相及びGOP位相を合わせるよう制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とするエンコーダ装置切替えシステム。 A plurality of encoder devices for outputting a stream including time information corresponding to a GOP obtained by periodically decimating and encoding a frame of an input video signal and a frame decimation phase;
A switching device that switches streams from the plurality of encoder devices and outputs one stream;
A control device that controls to match the frame decimation phase and the GOP phase of the plurality of encoder devices when the stream is switched by the switching device;
An encoder device switching system comprising:
入力された映像信号のフレームから符号化するフレームを周期的に選択するフレーム選択部と、
選択されたフレームを符号化する符号化部と、
切替えの際、入力されるGOP同期信号にフレーム選択タイミングを合わせるよう前記フレーム選択部に選択周期を変更させる制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ装置切替えシステム。 The encoder device switching system includes:
A frame selection unit that periodically selects a frame to be encoded from the frame of the input video signal;
An encoding unit for encoding the selected frame;
A control unit that causes the frame selection unit to change a selection cycle so as to match a frame selection timing with an input GOP synchronization signal at the time of switching;
The encoder device switching system according to claim 1, further comprising:
切替えの際、前記複数のエンコーダ装置のフレーム間引き位相及びGOP位相を合わせるよう制御する制御ステップと、
フレーム間引き位相及びGOP位相が合った後、エンコーダ装置を切替える切替えステップと、を備えたことを特徴とするエンコーダ装置切替え方法。 In an encoder apparatus switching method for switching streams from a plurality of encoder apparatuses that output a stream including time information corresponding to a GOP and a frame decimation phase obtained by compressing and encoding a frame of an input video signal,
A control step for controlling to match the frame decimation phase and the GOP phase of the plurality of encoder devices at the time of switching;
And a switching step of switching the encoder device after the frame thinning phase and the GOP phase are matched.
入力された映像信号のフレームを周期的に間引き符号化するフレームを選択するタイミングと、入力されるGOP同期信号とを比較する比較ステップと、
フレーム選択タイミングとGOP同期信号がずれていた場合、フレームを選択する周期を変更する周期変更ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載のエンコーダ装置切替え方法。 The control step includes
A comparison step of comparing a timing for selecting a frame for periodically deciphering a frame of an input video signal with an input GOP synchronization signal;
A cycle change step for changing a cycle for selecting a frame when the frame selection timing and the GOP synchronization signal are different from each other;
The encoder device switching method according to claim 4, further comprising:
フレーム選択タイミングとGOP同期信号がずれていた場合、次のフレームを選択する周期を1周期のみ長くするステップであることを特徴とする請求項5に記載のエンコーダ装置切替え方法。 The period changing step includes
6. The encoder apparatus switching method according to claim 5, wherein when the frame selection timing and the GOP synchronization signal are different from each other, the period for selecting the next frame is increased by one period.
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