JP6813933B2 - 映像音声伝送システム、伝送方法、送信装置及び受信装置 - Google Patents
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Description
配下のカメラからの映像音声信号を配下の符号化装置で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置を複数台と、
前記送信装置それぞれから送信された前記パケットを配下の復号装置で復号してそれぞれの前記映像音声信号に復号する受信装置を複数台と、
を備え、それぞれの前記符号化装置をGOP(Group Of Pictures)同期させる映像音声伝送システムであって、
それぞれの前記送信装置は、送信側クロック信号生成部、送信側ゲンロック信号生成部、スタート制御部及び送信制御部を有し、
前記送信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記スタート制御部は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
前記送信制御部は、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
それぞれの受信装置は、受信側クロック信号生成部、受信側ゲンロック信号生成部、及び受信制御部を有し、
前記受信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換する
ことを特徴とする。
配下のカメラからの映像音声信号を配下の符号化装置で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置を複数台と、
前記送信装置それぞれから送信された前記パケットを配下の復号装置で復号してそれぞれの前記映像音声信号に復号する受信装置を複数台と、
前記受信装置それぞれで復号された前記映像音声信号を合成して一つの画像として表示する表示装置を複数台と、
を備える映像音声伝送システムでの伝送方法であって、
それぞれの前記送信装置は、送信側クロック信号生成手順、送信側ゲンロック信号生成手順、スタート制御手順及び送信制御手順を行っており、
前記送信側クロック信号生成手順では、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成手順では、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記スタート制御手順では、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
前記送信制御手順では、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
それぞれの受信装置は、受信側クロック信号生成手順、受信側ゲンロック信号生成手順、及び受信制御手順を行っており、
前記受信側クロック信号生成手順では、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成手順では、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御手順では、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、
それぞれの前記符号化装置をGOP同期し、且つ前記受信装置で生成する前記相対時刻を同期することを特徴とする。
送信側クロック信号生成部、送信側ゲンロック信号生成部及び送信制御部を有し、
前記送信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成部は、該映像用クロックから生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記送信制御部は、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
前記符号化ストリームに含まれるタイムスタンプと前記絶対時刻に従ったタイムスタンプとの間で歩進速度が同期したタイムスタンプの変換を行うことを特徴とする。
前記絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御するスタート制御部をさらに有し、配下の符号化装置と他の送信装置配下の符号化装置とをGOP同期させることを特徴とする。
受信側クロック信号生成部、受信側ゲンロック信号生成部、及び受信制御部を有し、
前記受信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、
前記相対時刻を他の受信装置で生成する相対時刻と同期することを特徴とする。
本実施形態の前提条件を説明する。
符号化装置が送信装置に供給する符号化ストリームは、映像信号のクロックに従って歩進する相対時刻を含む。相対時刻は、符号化装置と復号装置の間でのみ時刻として機能するものを指す。また、符号化ストリームのペイロードである映像/音声は、前記相対時刻で表される表示タイムスタンプを有する。
例えば、符号化ストリームはMPEG−2 TS形式である。相対時刻にはPCRが該当し、表示タイムスタンプにはPTSが該当する。
符号化装置は入力信号のクロックに同期して動作するものとする。
同期動作させる符号化装置は、映像信号の入力から表示までの遅延時間およびGOP構造が同じになるように設定されているものとする。
伝送プロトコルは限定しないが、符号化ストリームに含まれる相対時刻での表示タイムスタンプを絶対時刻での表示タイムスタンプに変換し、伝送するものとする。例えば、伝送プロトコルは、MMTである。また、Real−time Transport Protocol(RTP)等に同等の機能を追加した独自のプロトコルでもよい。
復号装置は、相対時刻値を含む符号化ストリームを受信し、映像/音声を表示タイムスタンプに従って復号/出力するものとする。
本実施形態は、映像/音声の符号化ストリームをMPEG−2 TSからMMTプロトコルに変換してIPネットワークで伝送する送信装置と、MMTプロトコルで受信した映像/音声の符号化ストリームをMPEG−2 TSに変換する復号装置である。
図1は、本実施形態の送信装置10の構成を説明する図である。送信装置10は、配下のカメラ17からの映像音声信号を配下の符号化装置16で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置であって、
送信側クロック信号生成部11、送信側ゲンロック信号生成部12、スタート制御部13及び送信制御部14を有し、
送信側クロック信号生成部11は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
送信側ゲンロック信号生成部12は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下のカメラ17に供給し、
スタート制御部13は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、カメラ17からの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を符号化装置16へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
送信制御部14は、符号化装置16が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
前記符号化ストリームに含まれるタイムスタンプと前記絶対時刻に従ったタイムスタンプとの間で歩進速度が同期したタイムスタンプの変換を行うことを特徴とする。
なお、本実施形態においては、カメラ17、符号化装置16、及び復号装置26に特別な機能が必要無いことから、既存のカメラ、符号化装置、及び復号装置を有効に活用することが可能である。
[数2]
tmpu =TUTC +(tPTS −TPCR )/fSTC (2)
ただし、TUTCとTPCRは、任意のタイミングで保存したUTCとPCRの組である。
tmpuとTUTCは、1900年1月1日0時0分0秒からの経過秒数とする。また、fSTC=2.7×107とし、tPTSとTPCRは27MHzでのカウント数に換算した値であるとする。すなわち、PTSは33ビットの90kHzカウンタであるため、300倍した値をtPTSとして用いる。PCRは、上位33ビットが90kHzのカウンタで、下位9ビットが0〜299までの27MHzカウンタであるため、上位33ビットの数字を300倍して下位9ビットを足した値をTPCRとして用いる。必要に応じてオフセットを挿入してもよい。
受信側クロック信号生成部21、受信側ゲンロック信号生成部22、及び受信制御部23を有し、
受信側クロック信号生成部21は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
受信側ゲンロック信号生成部22は、該絶対時刻から生成したゲンロック信号を配下の復号装置26に供給し、
受信制御部23は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、
前記相対時刻を他の受信装置で生成する相対時刻と同期することを特徴とする。
[数3]
tPCR =tUTC ×fSTC (3)
と表される。また、mpu_presentation_timeからPTSへの変換にも数3を使用する。
本実施形態は、異なる場所で撮影した映像を、MMTプロトコルを用いてIPネットワークで伝送し、合成して表示する映像音声伝送システム301である。図6は、当該システムの全体構成例である。
配下のカメラ17からの映像音声信号を配下の符号化装置16で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置10を複数台と、
送信装置10それぞれから送信された前記パケットを配下の復号装置26で復号してそれぞれの前記映像音声信号に復号する受信装置20を複数台と、
受信装置20それぞれで復号された前記映像音声信号を合成して一つの画像として表示する表示装置30と、
を備え、それぞれの符号化装置16をGOP同期させる映像音声伝送システムであって、
それぞれの送信装置10は、送信側クロック信号生成部11、送信側ゲンロック信号生成部12、スタート制御部13及び送信制御部14を有し、
送信側クロック信号生成部11は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
送信側ゲンロック信号生成部12は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下のカメラ17に供給し、
スタート制御部13は、該絶対時刻から送信装置10間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、カメラ17からの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を符号化装置16へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
送信制御部14は、符号化装置16が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
それぞれの受信装置20は、受信側クロック信号生成部21、受信側ゲンロック信号生成部22、及び受信制御部23を有し、
受信側クロック信号生成部21は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
受信側ゲンロック信号生成部22は、該絶対時刻から他の受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の復号装置26に供給し、
受信制御部23は、該絶対時刻から受信装置20間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換する
ことを特徴とする。
図7は、本実施形態の映像音声伝送システム302を説明する図である。映像音声伝送システム302は、複数の送信装置10からのMMTプロトコルパケットを、複数のバッファを有する単一の受信装置20が受信し、MPEG−2 TSで出力する映像/音声を切り替えて復号装置26へ出力する点が実施形態2の映像音声伝送システム301と異なる。すなわち、受信制御部23は、複数の送信装置10から受信したそれぞれの前記伝送プロトコルのパケットを保持する複数のバッファを有し、選択したいずれかの前記バッファの前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出することを特徴とする。
図9は、本実施形態の映像音声伝送システム303を説明する図である。映像音声伝送システム303は、符号化装置16を複数台備えることで信頼性を高めている。本実施形態の送信装置10は、実施形態1の送信装置10に、複数の符号化装置16からのMPEG−2 TSを個別に蓄積する複数のバッファと、当該バッファを切り替えて映像/音声をMMTプロトコルパケットでIPネットワークに送出する機能と、共通の第三の方法によってUTCから導出したPCRを複数の符号化装置16に送信する機能と、を追加した構成である。すなわち、送信制御部14に、複数の符号化装置16から受信したそれぞれの前記符号化ストリームを保持する複数のバッファを有し、選択したいずれかの前記バッファの前記符号化ストリームから前記プロトコルパケットを送出することを特徴とする。
送信装置10において時刻情報から生成したクロックを、ゲンロック信号としてカメラに供給し、さらにカメラ17が出力する映像信号のクロックとして符号化装置16に供給することより、符号化装置のPCRの歩進速度が前記共通の時刻情報に同期する。受信装置20においても時刻情報から生成したクロックを、ゲンロック信号として復号装置に供給することにより、復号装置のPCRの歩進速度が前記共通の時刻情報に同期する。このため、装置間のクロック偏差が解消され、PCRとUTCの間で正確な相互変換が可能となることにより、復号装置におけるバッファ溢れやバッファ枯渇を回避することができる。さらに、分散した複数の符号化装置16のフレーム周期を揃え、確実なGOP同期を実現することができる。
さらに、受信装置20が複数のバッファを有し、複数の映像を切り替える場合、無瞬断での切り替えが可能となる。
さらに、送信装置10が複数のバッファを有し、同一の映像信号が入力された複数の符号化装置の映像を切り替える場合、一方の符号化装置の故障による映像断の回避が可能である。
11:送信側クロック信号生成部
12:送信側ゲンロック信号生成部
13:スタート制御部
14:送信制御部
16:符号化装置
17:カメラ
20:受信装置
21:受信側クロック信号生成部
22:受信側ゲンロック信号生成部
23:受信制御部
26:復号装置
30:表示装置
31:合成装置
32:モニタ
301、302、303:映像音声伝送システム
Claims (8)
- 配下のカメラからの映像音声信号を配下の符号化装置で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置を複数台と、
前記送信装置それぞれから送信された前記パケットを配下の復号装置で復号してそれぞれの前記映像音声信号に復号する受信装置を複数台と、
を備え、それぞれの前記符号化装置をGOP(Group Of Pictures)同期させる映像音声伝送システムであって、
それぞれの前記送信装置は、送信側クロック信号生成部、送信側ゲンロック信号生成部、スタート制御部及び送信制御部を有し、
前記送信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記スタート制御部は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
前記送信制御部は、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
それぞれの受信装置は、受信側クロック信号生成部、受信側ゲンロック信号生成部、及び受信制御部を有し、
前記受信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換する
ことを特徴とする映像音声伝送システム。 - 前記受信制御部は、複数の前記送信装置から受信したそれぞれの前記伝送プロトコルのパケットを保持する複数のバッファを有し、
選択したいずれかの前記バッファの前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出することを特徴とする請求項1に記載の映像音声伝送システム。 - 配下のカメラからの映像音声信号を配下の符号化装置で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置を複数台と、
前記送信装置それぞれから送信された前記パケットを配下の復号装置で復号してそれぞれの前記映像音声信号に復号する受信装置を複数台と、
前記受信装置それぞれで復号された前記映像音声信号を表示する表示装置を複数台と、
を備える映像音声伝送システムでの伝送方法であって、
それぞれの前記送信装置は、送信側クロック信号生成手順、送信側ゲンロック信号生成手順、スタート制御手順及び送信制御手順を行っており、
前記送信側クロック信号生成手順では、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成手順では、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記スタート制御手順では、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御し、
前記送信制御手順では、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
それぞれの受信装置は、受信側クロック信号生成手順、受信側ゲンロック信号生成手順、及び受信制御手順を行っており、
前記受信側クロック信号生成手順では、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成手順では、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御手順では、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、
それぞれの前記符号化装置をGOP同期し、且つ前記受信装置で生成する前記相対時刻を同期することを特徴とする伝送方法。 - 配下のカメラからの映像音声信号を配下の符号化装置で符号化して任意の伝送プロトコルのパケットで送信する送信装置であって、
送信側クロック信号生成部、送信側ゲンロック信号生成部及び送信制御部を有し、
前記送信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記送信側ゲンロック信号生成部は、該映像用クロックから生成したゲンロック信号を配下の前記カメラに供給し、
前記送信制御部は、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを該絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換して前記伝送プロトコルのパケットとして送信し、
前記符号化ストリームに含まれるタイムスタンプと前記絶対時刻に従ったタイムスタンプとの間で歩進速度が同期したタイムスタンプの変換を行うことを特徴とする送信装置。 - 前記送信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記送信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を算出し、該フレーム境界時刻で前記ゲンロック信号を制御しており、
前記絶対時刻から前記送信装置間で共通する第2方法でGOP境界時刻を算出し、前記カメラからの映像音声信号の符号化を開始する指示であるスタート信号を前記符号化装置へ送信するタイミングを該GOP境界時刻で制御するスタート制御部をさらに有し、配下の符号化装置と他の送信装置配下の符号化装置とをGOP同期させることを特徴とする請求項4に記載の送信装置。 - 前記絶対時刻から前記送信装置間で共通する第3方法で導出した相対時刻を送信すること
を特徴とする請求項4に記載の送信装置。 - カメラからの映像音声信号を符号化装置で符号化し、前記符号化装置が生成した符号化ストリームに含まれるタイムスタンプを絶対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、送信装置が送信した任意の伝送プロトコルのパケットを配下の復号装置で復号して前記映像音声信号に復号する受信装置であって、
受信側クロック信号生成部、受信側ゲンロック信号生成部、及び受信制御部を有し、
前記受信側クロック信号生成部は、絶対時刻を取得して該絶対時刻に同期した映像用クロックを生成し、
前記受信側ゲンロック信号生成部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第1方法でフレーム境界時刻を生成し、該映像用クロックと該フレーム境界時刻から生成したゲンロック信号を配下の前記復号装置に供給し、
前記受信制御部は、該絶対時刻から前記受信装置間で共通する第3方法で相対時刻を生成し、受信した前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出し、該符号化ストリームに含まれる前記絶対時刻に従ったタイムスタンプを、前記相対時刻に従ったタイムスタンプに置換し、
前記相対時刻を他の受信装置で生成する相対時刻と同期することを特徴とする受信装置。 - 前記受信制御部は、前記復号装置がGOP同期する複数の前記送信装置から受信したそれぞれの前記伝送プロトコルのパケットを保持する複数のバッファを有し、
選択したいずれかの前記バッファの前記伝送プロトコルのパケットから前記符号化ストリームを抽出することを特徴とする請求項7に記載の受信装置。
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