JP5814974B2 - Ｉｐ非圧縮映像エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、映像エンコーダに関し、より詳細には、非圧縮映像のＩＰパケットストリームから圧縮映像のＩＰパケットストリームに変換する映像エンコーダに関する。

映像を圧縮し伝送する従来の映像エンコーダは、３Ｇ−ＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩあるいはＳＤ−ＳＤＩといった非圧縮のデジタル映像信号を入力し、ＭＰＥＧ２、Ｈ−２６４、ＪＰＥＧ２０００等の圧縮技術を用いて圧縮したデータをＭＰＥＧ２−ＴＳのフォーマットに格納し、ＤＶＢ−ＡＳＩまたはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）に送信する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔへの送信については、ＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）で標準化されたＳＭＰＴＥ２０２２−１／２の仕様に準拠したＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）方式、パケットフォーマットを用いて送信を行う映像エンコーダが主流である。

３Ｇ−ＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩあるいはＳＤ−ＳＤＩといった非圧縮の映像信号を入力する映像エンコーダは、その用途としてスタジアム等でカメラに接続して用いたり、放送局内で映像の加工を行う場合に用いる事が多い。従って、非圧縮の映像信号を伝送する同軸ケーブルを入力に接続するだけで、出力の同軸ケーブル上に圧縮した映像信号を乗せたＤＶＢ−ＡＳＩ信号が得られるとか、あるいは出力のＥｔｈｅｒｎｅｔ上でＳＭＰＴＥ２０２２−２フォーマットに格納された圧縮映像信号を得られるという操作の利便性は重要である。

しかしながら、映像信号は１本の同軸ケーブルあるいは光ファイバーケーブル上で１つのデータストリーム、あるいは一対のデータストリーム（３Ｇ−ＳＤＩ Ｌｅｖｅｌ−Ｂの場合）しか送れない。このため、複数の映像データストリームを扱う放送局等のシステムにおいては、映像データストリームに比例した数の映像エンコーダを具備するか、非圧縮の映像信号複数から映像エンコーダへ入力する映像信号を選択するためにマトリックススイッチャ等の切替え装置が必要となる。

図５は、映像データストリームに比例した数の従来の映像エンコーダを具備した映像配信システムを示す図であり、図６は、マトリックススイッチャを備えた映像配信システムを示す図である。図５、図６とも、多数の競技場からの映像を放送センターに集めて、映像エンコーダで圧縮した後、放送局へ伝送するシステムを示している。

図５のシステムにおいては、競技場５１０−１〜５１０−１０からの映像を各々エンコードするために映像エンコーダ５２２−１〜５２２−９９を放送センター５２０に備えている。映像エンコーダ５２２−１〜５２２−９９で圧縮された映像は映像伝送部５２３に入力され、映像伝送部５２３内で特定の映像が選択され、映像処理され、外部ネットワークへ送られる。

図６のシステムにおいては、マトリックススイッチャ６２４により競技場６１０−１〜６１０−１０からの映像信号のなかから映像エンコーダ６２１−１〜６２１−２に入力する映像信号を選択する。映像エンコーダ６２１−１〜６２１−２で圧縮された映像は映像伝送部６２３に入力され、映像処理後、外部ネットワークに送られる。

３Ｇ−ＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩあるいはＳＤ−ＳＤＩといった非圧縮の映像信号は、通常は同軸ケーブルを用いて伝送する。しかし、同軸ケーブルを用いた映像信号の伝送には距離の制限があるため、競技場５１０−１〜５１０−１０又は６１０−１〜６１０−１０の映像信号を放送センター５２０又は６２０まで伝送するためには、電気信号を光信号に変換する機器を用いて、光ファイバーケーブルを経て伝送している。図５ではカメラ５１１−１〜５１１−９９により出力されたＨＤ−ＳＤＩの映像信号を、Ｅ／Ｏ（電気信号から光信号）変喚器５１２−１〜５１２−９９を用いて電気信号から光信号に変換し、光ファイバーで伝送し、放送センター５２０においてＯ／Ｅ（光信号から電気信号）変換器５２１−１〜５２１−９９を用いて光信号から電気信号に戻している。図６では同様にカメラ６１１−１〜６１１−９９により出力されたＨＤ−ＳＤＩの映像信号を、Ｅ／Ｏ変喚器６１２−１〜６１２−９９を用いて電気信号から光信号に変換し、光ファイバーで伝送し、放送センター６２０においてＯ／Ｅ変換器６２１−１〜６２１−９９を用いて光信号から再度電気信号に変換している。

このように、従来の技術では、複数のスタジアムからの映像を日時により切り替えて中継するスポーツ中継システム、外部からの多数の映像を受信し分配する放送局の局内分配システム等の多数の非圧縮の映像信号の内から選択的に複数の映像信号を選択して圧縮するシステムにおいては、前もって全ての非圧縮の映像信号に対して個別に映像エンコーダを準備しておくか、ビデオ信号用のマトリックススイッチャを映像エンコーダの前に置いて、エンコードの対象となる映像を切り替える必要がある。

これらのシステムでは図５の事例に示すように不稼動の機器を設置しておく、すなわち中継が行われない競技場の映像用にも映像エンコーダを準備しなければならない場合が多い。サッカーのワールドカップ、オリンピック等のスポーツイベントで、日々の競技スケジュールに応じて、機器の組み換えを行う事が現実的ではない事はあきらかである。

不稼働の機器の台数を少なくするためには、図６に示す様な構成にしておく方法がある。しかし、図６の構成では、極めて高価なマトリックススイッチャを準備する必要があるうえ、マトリックススイッチャの物理ポート数により選択される映像の本数が制限され、システムの柔軟性が失われるという課題があった。

従来の技術を用いた場合の別の課題は伝送路を構築するためのコストである。図５および図６に示す様に、映像信号を電気信号から光信号に変換し、光信号から電気信号に戻すためには、専用の機器の購入、設置のコストが必要である。さらに、ダークファイバー等の名称で通信キャリヤから提供されている専用光ファイバーのサービスは国によっては多大なサービス料金を課されている。また、同軸ケーブルを前提としたこれらのシステムはケーブルの取り回しが大変で、放送センター内等での敷設に多大なコストを要するという問題点もあった。

本発明の目的は、上記に述べた課題を解決し、不稼動の機器の比率を減らし、高価なマトリックススイッチャを必要とせず、システムの柔軟性を高め、伝送路構築、およびケーブル敷設のためのコストを低減する事を可能とする映像エンコーダを提供する事にある。この目的を達成するために、本発明ではＩＰネットワークで用いられることを前提とした映像エンコーダを提供する。

本発明の映像エンコーダは、非圧縮映像信号をＩＰパケット化したストリームよりＩＰパケット化した圧縮映像のストリームを発生させる映像エンコーダである。

この機能を実現するために本発明の映像エンコーダは、非圧縮映像をＩＰパケット化した１又は複数のストリームを受信する受信手段と、非圧縮映像をＩＰパケット化したストリームから映像データを取り出す取り出し手段と、取り出した前記映像データを圧縮する圧縮手段と、前記圧縮する手段により圧縮された映像を、ＩＰパケット化して圧縮映像のストリームを作成し送信する送信手段と、複数のネットワークインタフェースによって受信したＩＰパケットを複数の前記受信手段に分配する受信側のスイッチと、複数の前記送信手段で作成されたＩＰパケットを複数のネットワークインタフェースに分配する送信側のスイッチを有し、複数のネットワークインタフェースから受信した非圧縮映像信号をＩＰパケット化したストリームのなかから圧縮対象のストリームを受信側のスイッチにより選択し受信手段に配分し、取り出し手段により非圧縮映像信号のＩＰパケットストリームから映像データを取り出し、取り出した映像データを圧縮し、圧縮した映像データからＩＰパケット化した圧縮映像のストリームを作成し、その圧縮映像のストリームをネットワークに送信する事を可能とする。

ここで、受信側のスイッチと送信側のスイッチについては、本発明を適用するネットワークの構成によっては、受信側のスイッチを持たず、ネットワークインタフェースと受信手段を直結させる、あるいは送信側のスイッチを持たず、送信手段とネットワークインタフェースを直結させる応用も可能である。

また、本発明の具体的な実装を行う場合にはスイッチとしてＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）参照モデルでのレイヤ２あるいはレイヤ３対応のイーサネットスイッチを使う事が考えられる。Ｂｒｏａｄｃｏｍ社あるいはＭａｒｖｅｌｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社により製品化されているこれらのスイッチは双方向スイッチであり、受信側のスイッチと送信側のスイッチを同じ１つのスイッチを使用して実現することも可能である。

さらに、本発明の映像エンコーダは非圧縮映像信号をＩＰパケット化したストリームからオーディオデータを取り出す取り出し手段と、取り出したオーディオデータを圧縮する圧縮手段を更に含み、送信手段が圧縮されたオーディオをＩＰパケット化して送信する送信手段を更に含むことにより、取り出したオーディオデータを圧縮し、ＩＰパケット化して送信することも可能とする。

本発明によれば、ＩＰパケットのストリーム化した複数の非圧縮映像信号を、本発明のＩＰ非圧縮映像エンコーダに直接送信し、任意のストリームを選択し圧縮映像のＩＰパケットストリームを生成し、ＩＰ非圧縮映像エンコーダに接続される任意のネットワークに送信することができるため、映像配信システムにおいて不稼動の機器の比率を減らし、高価なマトリックススイッチャを用いず、システムの柔軟性を高め、伝送路構築、およびケーブル敷設のためのコストを低減する事ができる。また、非圧縮の映像信号から圧縮された映像信号をネットワークの内側でエンコード可能とすることができるため、形態としてまったく新しい放送ネットワークを構築することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかるＩＰ非圧縮映像エンコーダを示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかる映像伝送システムの構成図である。 図２の映像伝送システムでの、非圧縮映像のＩＰパケット化から圧縮映像のＩＰパケットを復号化してＨＤ−ＳＤＩに出力するまでのフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかる映像配信システムの構成図である。 従来の映像配信システムを示す構成図である。 従来の映像配信システムを示す構成図である。 ＳＭＰＴＥ２０２２−５／６規定のＦＥＣ方式、パケットフォーマット示す図である。 ＳＭＰＴＥ２０２２−１／２規定のＦＥＣ方式、パケットフォーマット示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかるＩＰ非圧縮映像エンコーダを示す構成図である。図１に記載のＩＰ非圧縮映像エンコーダはＳＭＰＴＥ２０２２−５／６に準拠したＦＥＣ方式、パケットフォーマットの非圧縮映像のＩＰパケットストリームを１０ＧｂｐｓのＥｔｈｒｎｅｔ １４１１−１〜１４１１―９９から受信し、４つのＩＰパケットストリームを選択する。そして、選択した４つのＩＰパケットストリームから映像データ、オーディオデータを取り出し圧縮し、ＳＭＰＴＥ２０２２−１／２の仕様に準拠した圧縮映像のＩＰパケットストリームを作成する。その後、１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−１〜１５１１−９９のなかの選択したネットワークに対して作成した圧縮映像のＩＰパケットストリームを送信する。

ここで図７にＳＭＰＴＥ２０２２−６で規定されたパケットフォーマットとＳＭＰＴＥ２０２２−５で規定されたＦＥＣ方式を示す。非圧縮映像は図７のＩＰパケットのＭｅｄｉａ Ｐａｙｌｏａｄのフィールドに乗せられ伝送される。Ｍｅｄｉａ Ｐａｙｌｏａｄは１３７６オクテットの固定長である。図７に示すＳＭＰＴＥ２０２２−５のＦＥＣ方式では、送信側において、ＳＭＰＴＥ２０２２−６準拠のＩＰパケット内のＭｅｄｉａ Ｐａｙｌｏａｄ内のデータからＬ×Ｄのマトリックスを作ることにより行単位、列単位の排他的論理和の演算を行う。このデータの演算により、ＦＥＣのデータを生成し、ＦＥＣ専用のＩＰパケットを作り送信する。一方で受信側においては、送信側と同様のマトリックスを作り、受信したＳＭＰＴＥ２０２２−６のＩＰパケットおよびＦＥＣパケットを用いて、送信側と同様に行単位、列単位の排他的論理和の演算を行う事により、パケットロスが発生した場合でも失われたパケットを復元する事が出来る。ＳＭＰＴＥ２０２２−５の規定内ではＦＥＣのモードとして列だけのサポート、行と列のサポート、行数と列数の選択等が可能であるが、本発明に関する説明の主眼ではないので説明を省く。

図８にＳＭＰＴＥ２０２２−２で規定されたパケットフォーマットとＳＭＰＴＥ２０２２−１で規定されたＦＥＣ方式を示す。圧縮映像は図８のＩＰパケットのＭＰＥＧ２−ＴＳ Ｐａｙｌｏａｄのフィールドに乗せられ伝送される。このフィールドには最大７個までのＭＰＥＧ２−ＴＳを乗せる事が出来る。図８に示すＳＭＰＴＥ２０２２−１のＦＥＣ方式は、行列のサイズの制限等の違いはあるが、基本的な動作原理は図７のＳＭＰＴＥ２０２２−５と同じである。

図１に記載のＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０は、４つのＩＰエンコーダ部１００−１〜１００−４と受信側スイッチ１４０、送信側スイッチ１５０により構成される。

受信側スイッチ１４０および送信側スイッチ１５０の各スイッチは、ＩＰストリームの経路を選択するスイッチまたはルータとしての役割を果たし、例えばＭＡＣアドレスあるいはＩＰアドレスで経路の選択を行う。スイッチングまたはルーティングは、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデルでの第２層または第３層で行われる。受信側スイッチ１４０は入力として１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １４１１−１〜１４１１−９９を持ち、出力としてＩＰエンコーダ部へのインタフェース１１１−１〜１１１−４を持つ。これらの入力と出力の間で、受信側スイッチ１４０はＭＡＣサブレイヤあるいはＩＰレイヤでのパケットのスイッチングを行う。具体的には、受信側スイッチ１４０はＩＰ非圧縮映像エンコーダで符号化の対象となるＩＰストリームをＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ、あるいはＩＰアドレスにより選択し、ＩＰエンコーダ部へのインタフェース１１１−１〜１１１−４に転送する。これにより符号化の対象となるＩＰストリームをＩＰエンコード部に入力する事が出来る。

ＩＰエンコーダ部１００−１は、ＩＰ入力インタフェース部１１０と、エンコーダ部１２０と、ＩＰ出力インタフェース部１３０とを備える。なお、ＩＰエンコーダ部１００−２〜１００〜４についても、ＩＰエンコーダ部１００−１と同様に構成されている。

ＩＰ入力インタフェース部１１０は、パケット処理部１１０１と、ＦＥＣ処理部１１０２と、ＦＥＣ制御用のバッファメモリ１１０３とから構成される。

パケット処理部１１０１は、インタフェース１１１−１から入力したＩＰパケット１１１１を、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）サブレイヤ、ＩＰレイヤ、ＵＤＰレイヤ、およびＲＴＰレイヤにおいて検査する。そして、ＭＡＣアドレス、およびＩＰアドレスが、符号化の対象となるＩＰストリームのアドレスに一致し、ＦＣＳ検査、パケット長検査、およびチェックサム検査の結果が正常であったＩＰパケットのみをＦＥＣ処理部１１０２に転送する。

ＦＥＣ処理部１１０２は、パケット処理部１１０１から渡されたＩＰパケットをＦＥＣ制御用のバッファメモリ１１０３に書き込むとともに、受信側としてのＦＥＣマトリックスの制御を行う。ＦＥＣ処理部１１０２は、バッファメモリ１１０３に所定のＦＥＣマトリックスを構成するのに必要なＩＰパケットが全て書き込まれたと判断したら、バッファメモリ１１０３から当該ＦＥＣマトリックス用のデータを読み出し、ＦＥＣの演算を行う事によりパケットロスしたパケットを復元しエラー訂正処理を行う。エラー訂正処理後のＩＰパケットストリームは、ＦＥＣ処理部１１０２によりエンコーダ部１２０に送られる。

エンコーダ部１２０はＩＰ非圧縮映像エンコーダに入力したＩＰパケットストリームから非圧縮映像信号を取り出す信号抽出部１２１と、取り出した非圧縮映像信号を入力とし、映像データおよび音声データを出力するエンコーダ制御部１２３と、取り出した映像データ、音声データを圧縮・符号化するエンコーダ１２２と、ＭＰＥＧ２−ＴＳの多重器１２５と、圧縮された映像信号をＩＰパケット化する信号変換部１２４とを有する。

信号抽出部１２１は、ＩＰ入力インタフェース部１１０のＦＥＣ処理部１１０２から渡されたＩＰパケットストリーム内のＲＴＰのシーケンス番号の検査を行い、正常なＩＰパケットからＲＴＰ、ＵＤＰ、ＩＰ、ＭＡＣのヘッダを外し、非圧縮映像信号１２１１を抽出し、エンコーダ制御部１２３に転送する。

エンコーダ制御部１２３は信号抽出部１２１から入力した非圧縮映像信号１２１１より映像データ１２３１とオーディオデータ１２３２〜１２３９を抽出し、エンコーダ１２２に転送する。この３Ｇ−ＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩあるいはＳＤ−ＳＤＩの非圧縮映像信号１２１１から映像データ、オーディオデータの抽出については、それぞれＳＭＰＴＥ４２４Ｍ、２９２Ｍ、２５９Ｍの規格に基づき所定のフィールドのデータを抽出する事により行う。オーディオデータについては、３Ｇ−ＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩは最大１６チャネルまでサポートしているが、本実施例では８チャネルをエンコードの対象とする。

エンコーダ１２２は、非圧縮の映像データをＨ．２６４符号化により圧縮を行う映像エンコーダ１２２１と８チャネル分のオーディオデータをＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｉｎｇ）オーディオに圧縮するオーディオエンコーダ１２２２とから構成される。

映像エンコーダ１２２１は、エンコーダ制御部１２３からの映像データ１２３１を入力し、Ｈ．２６４の圧縮映像のＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｓｔｒｅａｍ） １２２３を出力する。オーディオエンコーダ１２２２はエンコーダ制御部１２３からのオーディオデータ１２３２−１〜１２３２−８を入力し、ＡＡＣ圧縮した圧縮オーディオのＰＥＳ １２３４−１〜１２３４−８を出力する。

ＭＰＥＧ２−ＴＳの多重器１２５は映像エンコーダ１２２１から圧縮映像のＰＥＳ １２２３、圧縮オーディオのＰＥＳ １２３４−１〜１２３４−８を入力し、ＴＳパケットを作成し、多重化されたＭＰＥＧ２−ＴＳ １２５１を発生する。

信号変換部１２４は、ＳＭＰＴＥ２０２２−２の仕様に基づきＭＰＥＧ２−ＴＳ １２５１を７ＴＳパケット単位にＲＴＰのペイロードに入れ、ＲＴＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、およびＩＰヘッダを付ける事により、ＩＰパケット化する。

ＩＰ出力インタフェース部１３０は、ＦＥＣ処理部１３０２と、ＦＥＣ制御用のバッファメモリ１３０３と、１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔのパケット処理部１３０１とにより構成される。ＦＥＣ処理部１３０２は、信号変換部１２４から渡されたＩＰパケットをＦＥＣ制御用のバッファメモリ１３０３に書き込むとともに、送信側としてのＦＥＣマトリックスの制御を行う。ＦＥＣ処理部１３０２は、バッファメモリ１３０３に所定のＦＥＣマトリックスを構成するのに必要なＩＰパケットが全て書き込まれたと判断したら、バッファメモリ１３０３より当該ＦＥＣマトリックス用のデータを読み出し、ＦＥＣの演算を行う事によりＦＥＣパケットを生成する。ＦＥＣパケット、信号変換部１２４からのＩＰパケットはＳＭＰＴＥ２０２２−１で定められた所定の順番で、ＦＥＣ処理部１３０２からパケット処理部１３０１に送られる。

パケット処理部１３０１は、ＦＥＣ処理部１３０２よりのＩＰパケットにＭＡＣヘッダ、ＦＣＳを付け、１Ｇｂｐｓ ＥｔｈｅｒｎｅｔのＭＡＣサブレイヤの処理を行い、ＩＰパケット１３１１をインタフェース１３１を介して送信側スイッチ１５０へ転送する。

送信側スイッチ１５０は入力として各ＩＰエンコーダ部１００−１〜１００−４からのインタフェース１３１−１〜１３１−４を持ち、出力として１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−１〜１５１１−９９を持つ。これらの入力と出力の間で、送信側スイッチ１５０はＭＡＣサブレイヤあるいはＩＰレイヤでのパケットのスイッチングを行う。具体的には、送信側スイッチ１５０はＩＰパケット１３１１をＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ、あるいはＩＰアドレスを用いて１５１１−１〜１５１１−９９のなかの出力対象の１Ｇｂｐs Ｅｔｈｅｒｎｅｔに転送する。これにより符号化を行った結果としての圧縮映像のＩＰパケットストリームを送信側スイッチに接続される任意のネットワークに送信する事が可能となる。

なお、図１の実施形態において、受信側スイッチ１４０は４つのパケットストリームを選択するものであるが、あくまで１例であり、本発明において、受信スイッチ１４０が選択するパケットストリームは、４つに限定されることはない。また、同様に、ＩＰエンコーダ部についても、４つに限定されることはない。さらに１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔおよび１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔについても、本実施例に記した数に限定されることはない。図２以降およびその実施形態についても同様である。

図２は、図１に記載のＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０を使用した映像伝送システムの一例である映像伝送システム２００を示す図である。映像伝送システム２００は、カメラ２３０−１〜２３０−９９と、非圧縮映像伝送装置２１０−１〜２１０−９９と、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０と、ＩＰデコーダ２２０−１〜２２０−９９と、モニター２４０−１〜２４０−９９を備えている。カメラ２３０−１〜２３０−９９と非圧縮映像伝送装置２１０−１〜２１０−９９とは、ＨＤ−ＳＤＩの同軸ケーブル２０１−１〜２０１−９９により接続され、非圧縮映像伝送装置２１０−１〜２１０−９９は、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０と１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １４１１−１〜１４１１−９９により接続され、またＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０は、ＩＰデコーダ２２０−１〜２２０−９９と１Ｇ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−１〜１５１１−９９により接続されている。さらに、ＩＰデコーダ２２０−１〜２２０−９９とモニター２４０−１〜２４０−９９は、ＨＤ−ＳＤＩの同軸ケーブルまたはＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルである ２２１−１〜２２１−９９で接続されている。

映像伝送システム２００はカメラ２３０−１〜２３０−９９のうちの1台で撮影した任意の映像を、モニター２４０−１〜２４０−９９の任意の１台で見るためのシステムであり、全てのカメラの映像を全てのモニターに転送する事が出来る。

非圧縮映像伝送装置２１０−１〜２１０−９９は、同軸ケーブル２０１−１〜２０１−９９を介してカメラ２３０−１〜２３０−９９から送信されたＨＤ−ＳＤＩの非圧縮映像信号２３０１−１〜２３０１−９９を入力し、ＳＭＰＴＥ２０２２−５／６のＦＥＣ方式、パケットフォーマットに準拠してパケット化し１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １４１１−１〜１４１１−９９に送信する装置である。この機能を持つ装置は２０１２年の時点ですでに製品化されており、例えばメディアグローバルリンクス社のＭＤ８０００である。ＩＰデコーダ２２０−１〜２２０−９９はＳＭＰＴＥ２０２２−１／２のＦＥＣ方式、パケットフォーマットに準拠したＩＰパケットを１Ｇ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−１〜１５１１−９９から受信して復号化し、同軸ケーブルまたはＨＤＭＩケーブルである２２１−１〜２２１−９９を介してＨＤ−ＳＤＩまたはＨＤＭＩの非圧縮映像信号２２０１−１〜２２０１−９９を出力する装置である。この機能を持つ装置は２０１２年の時点ですでにＴａｎｄｂｅｒｇ社、ＮＥＣ社、Ｆｕｊiｔｓｕ社等の複数の会社で社製品化されている。

図２の映像伝送システム２００においては、例えば、非圧縮映像伝送装置２１０−２によりＩＰパケット化された非圧縮映像のＩＰパケットストリーム１１１１は、１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １４１１−２を介して、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０に入力され、圧縮映像のＩＰパケットストリーム１３１１に変換される。圧縮映像のＩＰパケットストリーム１３１１は、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０から、送信側スイッチ１５０により選択された１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−３を介してＩＰデコーダ２２０−３に入力される。ＩＰデコーダ２２０−３において、圧縮映像のＩＰパケットストリームは復号化され、同軸ケーブル２２１−３を介してＨＤ−ＳＤＩまたはＨＤＭＩの非圧縮映像信号２２０１−３として出力され、モニター２４０−３で映される。

図３は、図２の映像伝送システム２００おける、非圧縮映像のＩＰパケット化から圧縮映像のＩＰパケットを復号化してＨＤ−ＳＤＩに出力するまでの一連の流れを示すフローチャートである。

ステップ３０１において、カメラ２３０−２からのＨＤ−ＳＤＩの映像信号を、例えば非圧縮映像伝送装置２１０−２によりＳＭＰＴＥ２０２２―５／６の仕様に準拠したＦＥＣ方式、パケットフォーマットを用いて、ＩＰパケット化し、ＩＰパケットストリーム１１１１を１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔに送信する。

ステップ３０２において、１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １１１に送信されたＩＰパケットストリーム１１１１は、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０の受信側スイッチ１４０に入力され、受信側スイッチ１４０により、例えばＩＰエンコーダ部１００−１が選択され、受信側スイッチインタフェース１１１−１からのＩＰ入力インタフェース部１１０に転送される。

ステップ３０３において、ＩＰパケットストリーム１１１１は、ＩＰ入力インタフェース部１１０でＩＰレイヤ、ＵＤＰレイヤ、およびＲＴＰレイヤのチェックを受ける。ＭＡＣアドレス、およびＩＰアドレスがＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０が必要とするアドレスに一致しておりエラーの無かったＩＰパケットのみを対象にＦＥＣ処理が行われ、パケットロスとなったパケットをエラー訂正により回復させる。エラー訂正により回復されたパケットを含むパケット群がエンコーダ部１２０の信号抽出部１２１に送られる。

ステップ３０４において、信号抽出部１２１はＩＰパケットストリーム内のＲＴＰのシーケンス番号の検査を行い、正常なＩＰパケットからＲＴＰ、ＵＤＰ、ＩＰ、ＭＡＣのヘッダを外し、結果としての非圧縮映像信号をエンコーダ制御部１２３に転送する。エンコーダ制御部１２３は信号抽出部１２１より渡された非圧縮映像信号から映像データと８チャネルのオーディオデータを抽出し、エンコーダ１２２に転送する。

ステップ３０５において、エンコーダ１２２は、エンコーダ制御部１２３が取り出した映像信号をＨ．２６４符号化により圧縮し、８チャネルのオーディオ信号をＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｉｎｇ）により圧縮し、Ｈ．２６４の圧縮映像のＰＥＳと、８チャネル分のＡＡＣオーディオのＰＥＳを出力する。ここで、映像の圧縮技術はＨ．２６４に限られず、ＪＰＥＧ２０００、Ｈ−２６４、ＶＣ−３等の圧縮技術の使用も考えられるし、オーディオの圧縮技術についてもＡＡＣに限られず、ＡＣ３、ＭＰＥＧ２ Ｌａｙｅｒ１等の使用も考えられる。

ステップ３０６において、ＭＰＥＧ２−ＴＳの多重器１２５はエンコーダ１２２の出力であるＨ．２６４の圧縮映像のＰＥＳと、８チャネル分のＡＡＣオーディオのＰＥＳからＴＳパケットを作成し、多重化されたＭＰＥＧ２−ＴＳを発生する。

ステップ３０７において、信号変換部１２４は、ＳＭＰＴＥ２０２２−２の仕様に基づき多重器１２５の出力のＭＰＥＧ２−ＴＳを７ＴＳパケット単位にＲＴＰのペイロードに入れ、ＲＴＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、およびＩＰヘッダを付ける事により、ＩＰパケット化する。

ステップ３０８において、ＩＰ出力インタフェース部１３０は、信号変換部１２４の出力のＩＰストリームにＦＥＣ演算を行い、ＦＥＣパケットを生成付加する。そして各ＩＰパケットにＭＡＣヘッダおよびＦＣＳを付け、１Ｇｂｐｓ ＥｔｈｅｒｎｅｔのＭＡＣサブレイヤの処理を行い、ＩＰパケットストリーム１３１１として送信側スイッチインタフェース１３１−１へ転送する。送信側スイッチは、例えば１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ １５１１−３を選択して、このＩＰパケットストリームを転送する。

ステップ３０９において、ＩＰ非圧縮映像エンコーダ１０の出力した圧縮映像のＩＰパケットストリーム１３１１は、ＩＰデコーダ２２０−３で復号化され、ＨＤ−ＳＤＩの非圧縮映像信号２２０１−３として同軸ケーブル２２１−３に出力され、モニター２４０―３で映される。

図１、図２、図３に関する上記の説明では受信側のスイッチと送信側のスイッチの両方を持つ構成を基にしていたが、本発明を適用するネットワークの構成によっては、受信側のスイッチを持たず、ネットワークインタフェースと受信手段を直結させる、あるいは送信側のスイッチを持たず、送信手段とネットワークインタフェースを直結させる応用も可能である。

また、本発明の具体的な実装を行う場合にはレイヤ２あるいはレイヤ３対応のイーサネットスイッチを使う事により受信側のスイッチと送信側のスイッチを同じ１つのスイッチを使用して実現することも可能である。

図４は、本発明のＩＰ非圧縮映像ビデオエンコーダを、図５または図６の従来の映像配信システムに適用した構成である。

図４では競技場４１０−１〜４１０−１０の各カメラに対応して非圧縮映像伝送装置４１２−１〜４１２−９９が設置されており、競技場の各カメラの非圧縮映像はＳＭＰＴＥ２０２２−５／６に準拠したＩＰパケットストリームに変換され、１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔを介してＩＰ非圧縮映像エンコーダ４２２に入力する。ＩＰ非圧縮映像エンコーダ４２２では、入力したＩＰパケットストリームより映像データ、オーディオデータを取り出し圧縮し、ＳＭＰＴＥ２０２２−１／２に準拠した圧縮映像のＩＰパケットストリームを作成し、受信側スイッチあるいは送信側スイッチを用いて映像伝送部４２１へ接続されている１Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔへ送信する。映像伝送部４２１に入力された圧縮映像のＩＰパケットストリームは、映像処理後、外部ネットワークに送られる。

図４のシステムでは、ＩＰパケットした非圧縮の映像信号のストリームを、本発明のＩＰ非圧縮映像エンコーダに直接送信し、圧縮対象のＩＰパケットストリームを受信側スイッチにより選択するとともに、作成した圧縮映像のＩＰパケットストリームの送信先を送信側スイッチにより選択する事ができる。これにより図５および図６のシステムと比べた場合、不稼動の機器の比率を減らし、高価なマトリックススイッチャを用いず、システムの柔軟性を高め、伝送路構築、およびケーブル敷設のためのコストを低減する事ができる。

本発明のＩＰ非圧縮映像エンコーダを用いることにより、得られるもう１つの利点は、従来１対１の同軸ケーブルを用いている事によって発生していたシステム上の制約を映像圧縮に関してＥｔｈｅｒｎｅｔをベースにして動かすことにより、形態としてまったく新しい放送ネットワークを構築することが可能となるという事である。

本発明は、スポーツイベントでの映像伝送システム、放送局内の映像配信システム等、複数の映像データストリームを扱うシステムに使用できる。

１０、４２２ ＩＰ非圧縮映像エンコーダ
１００−１〜１００−４ ＩＰエンコーダ部
１１０ ＩＰ入力インタフェース部
１１０１ パケット処理部
１１０２ ＦＥＣ処理部
１１０３ ＦＥＣ制御用バッファメモリ
１１１−１〜１１１−４ 受信側スイッチインタフェース
１１１１、１３１１ ＩＰパケットストリーム
１２０ エンコーダ部
１２１ 信号抽出部
１２１１ 非圧縮映像信号
１２２ エンコーダ
１２２１ 映像エンコーダ
１２２２ オーディオエンコーダ
１２２３ 圧縮映像のＰＥＳ
１２３ エンコーダ制御部
１２３１ 映像データ
１２３２−１〜１２３２−８ オーディオデータ
１２３４−１〜１２３４−８ 圧縮オーディオのＰＥＳ
１２４ 信号変換部
１２５ ＭＰＥＧ２−ＴＳの多重器
１２５１ ＭＰＥＧ２−ＴＳ
１３０ ＩＰ出力インタフェース部
１３０１ パケット処理部
１３０２ ＦＥＣ処理部
１３０３ ＦＥＣ制御用バッファメモリ
１３１−１〜１３１−４ 送信側スイッチインタフェース
１４０ 受信側スイッチ
１４１１−１〜１４１１−９９ １０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
１５１１−１〜１５１１−９９ １Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
１５０ 送信側スイッチ
２００、４００、５００、６００ 映像システム
２３０−１〜２３０−９９、４１１−１〜４１１−９９、５１１−１〜５１１−９９、
６１１−１〜６１１−９９ カメラ
２０１−１〜２０１−９９ 同軸ケーブル
２２０１−１〜２２０１−９９ ＨＤ−ＳＤＩまたはＨＤＭＩの映像信号
２２１−１〜２２１−９９ 同軸ケーブルまたはＨＤＭＩケーブル
２１０−１〜２１０−９９、４１２−１〜４１２−９９ 非圧縮映像伝送装置
２２０−１〜２２０−９９ ＩＰデコーダ
２３０１−１〜２３０１−９９ ＨＤ−ＳＤＩ映像信号
２４０−１〜２４０−９９ モニター
４１０−１〜４１０−１０、５１０−１〜５１０−１０、６１０−１〜６１０−１０ 競技場
４２０、５２０、６２０ 放送センター
４２１、５２３、６２３ 映像伝送部
５１２−１〜５１２−９９、６１２−１〜６１２−９９ Ｅ／Ｏ変喚器
５２１−１〜５２１−９９、６２１−１〜６２１−９９ Ｏ／Ｅ変換器
５２２−１〜５２２−９９、６２１−１〜６２１−２ 映像エンコーダ
６２４ マトリクススイッチャ

Claims (10)

1. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第１のネットワークと、ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信した前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダであって、
   それぞれが、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を送信する送信手段と
   を含む複数のエンコーダ部と、
   それぞれが前記少なくとも１つの第１のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の受信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数の受信側ネットワークインタフェースの少なくとも１つを介して前記第１のネットワークから前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信し、前記複数のエンコーダ部のうちの少なくとも１つを選択して前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を送信する受信側のスイッチと、
   それぞれが前記少なくとも１つの第２のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の送信側ネットワークインタフェースと、
   前記選択されたエンコーダ部から前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を受信して、前記複数の送信側ネットワークインタフェースのうちの少なくとも１つを選択し、前記選択された送信側ネットワークインタフェースを介して前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信側のスイッチと
   を備えることを特徴とする映像エンコーダ。
2. 前記受信側のスイッチと、前記送信側のスイッチとは、同一のスイッチを使用することを特徴とする請求項１に記載の映像エンコーダ。
3. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第１のネットワークと、ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信したＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダであって、
   それぞれが、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信手段と
   を含む複数のエンコーダ部と、
   それぞれが少なくとも１つの前記第１のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の受信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数の受信側ネットワークインタフェースの少なくとも１つを介して前記第１のネットワークから前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信し、前記複数のエンコーダ部のうちの少なくとも１つを選択して前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を送信する受信側のスイッチと
   を備えることを特徴とする映像エンコーダ。
4. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する第１のネットワークと、ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信した前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダであって、
   それぞれが、
   前記第１のネットワークから、前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を送信する送信手段と
   を含む複数のエンコーダ部と、
   それぞれが前記少なくとも１つの第２のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の送信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数のエンコーダ部のいずれかから前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を受信し、前記複数の送信側ネットワークインタフェースのうちの少なくとも１つを選択し、前記選択された送信側ネットワークインタフェースを介して前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信側のスイッチと
   を備えることを特徴とする映像エンコーダ。
5. 前記取出し手段は、オーディオデータを取り出すオーディオデータ取出し手段を更に含み、
   前記圧縮手段は、前記オーディオデータを圧縮するオーディオデータ圧縮手段を更に含む
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の映像エンコーダ。
6. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第１のネットワークと、
   ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第２のネットワークと、
   前記第１のネットワークと前記第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信した前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダと
   を備え、
   前記映像エンコーダは、
   複数のエンコーダ部であって、それぞれが、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を送信する送信手段と
   を備える、エンコーダ部と、
   それぞれが前記少なくとも１つの第１のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の受信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数の受信側ネットワークインタフェースの少なくとも１つを介して前記第１のネットワークから前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信し、前記複数のエンコーダ部のうちの少なくとも１つを選択して前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を送信する受信側のスイッチと、
   それぞれが少なくとも１つの前記第２のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の送信側ネットワークインタフェースと、
   前記選択されたエンコーダ部から前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を受信し、前記複数の送信側ネットワークインタフェースのうちの少なくとも１つを選択して、前記選択された送信側ネットワークインタフェースを介して前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信側のスイッチと
   を含むことを特徴とする映像配信システム。
7. 前記受信側のスイッチと、前記送信側のスイッチとは、同一のスイッチを使用することを特徴とする請求項６に記載の映像配信システム。
8. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第１のネットワークと、
   ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する第２のネットワークと、
   前記第１のネットワークと前記第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信した前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダと
   を備え、
   前記映像エンコーダは、
   複数のエンコーダ部であって、それぞれが、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信手段と
   を含む、エンコーダ部と、
   それぞれが少なくとも１つの前記第１のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の受信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数の受信側ネットワークインタフェースの少なくとも１つを介して前記第１のネットワークから前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信し、前記複数のエンコーダ部のうちの少なくとも１つを選択して前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を送信する受信側のスイッチと
   を含むことを特徴とする映像配信システム。
9. ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を伝送する第１のネットワークと、
   ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する少なくとも１つの第２のネットワークと、
   前記第１のネットワークと前記第２のネットワークとを接続し、前記第１のネットワークから受信した前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を圧縮し、前記第２のネットワークに前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を伝送する映像エンコーダと
   を備え、
   前記映像エンコーダは、
   複数のエンコーダ部であって、それぞれが、
   前記第１のネットワークから前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号を受信する受信手段と、
   前記ＩＰパケット化された非圧縮映像信号から映像データを取り出す取出し手段と、
   前記映像データを圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された前記映像データをＩＰパケット化して、前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を作成する作成手段と、
   前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を送信する送信手段と
   を含む、エンコーダ部と、
   それぞれが少なくとも１つの前記第２のネットワークのうちのいずれかに接続された、複数の送信側ネットワークインタフェースと、
   前記複数のエンコーダ部のいずれかから前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を受信し、前記複数の送信側ネットワークインタフェースのうちの少なくとも１つを選択し、前記選択された送信側ネットワークインタフェースを介して前記ＩＰパケット化された圧縮映像信号を前記第２のネットワークに送信する送信側のスイッチと
   を含むことを特徴とする映像配信システム。
10. 前記映像エンコーダの前記取出し手段は、オーディオデータを取り出すオーディオデータ取出し手段を更に含み、
    前記映像エンコーダの前記圧縮手段は、前記オーディオデータを圧縮するオーディオデータ圧縮手段を更に含む
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の映像配信システム。

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