Brevet FR2898453A1 — publié le 20070914

La présente invention se rapporte au domaine des équipements vidéo. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de transmission d'un signal de type genlock (verrouillage de synchronisation) sur un réseau de communication de type IP ( Internet Protocol ). Dans l'état de la technique, la synchronisation d'équipements vidéo (caméras, etc...) dans un studio est réalisée par la transmission d'un signal de synchronisation communément appelé genlock ou encore black burst , comme cela est représenté Figure 1. Ce signal est acheminé aux divers équipements à synchroniser par un câble coaxial. Rien d'autre ne circule dans ce câble. Ce mode de transmission assure un délai de transmission constant sans jitter (gigue). A partir de ce signal, tout équipement est en mesure de reconstruire une horloge de cadencement propre à son fonctionnement et qui garantira que toute image générée par ce dernier sera rigoureusement en phase avec toutes les images des équipement voisins. Typiquement, deux caméras généreront chacune une vidéo d'un contenu différent mais rigoureusement en phase et en fréquence l'une par rapport à l'autre, comme cela est représenté Figure 2. Un inconvénient des systèmes de l'art antérieur est l'utilisation d'un câble coaxial spécifique. Un des buts de la présente invention est de remplacer le câble coaxial par une liaison IP/Ethernet. Or, un réseau IP/Ethernet introduit de façon connue un fort jitter dans la transmission. Le problème qui se pose est celui consistant à transmettre un top image au travers d'un réseau IP/Ethernet rigoureusement en phase avec l'émission et parfaitement synchrone de l'horloge côté réception. Ceci revient à trouver un moyen permettant de générer sur un équipement distant connecté sur un réseau IP, introduisant un jitter et une latence, une horloge vidéo et un top de synchronisation image. Ces deux signaux permettent de régénérer un signal de genlock rigoureusement en phase avec le signal de genlock côté émission. En effet, la transmission du signal de genlock est effectuée sur IP/Ethernet dans les studios, comme cela est représenté Figure 3. La transmission vidéo existe déjà sur IP. Il n'en reste pas moins qu'il faut réussir à synchroniser les caméras (ou autre équipement) avec des contraintes identiques par rapport à l'utilisation de câble coaxial. Or sur IP/Ethernet, le délai de transmission peut être variable, le jitter très important en regard des contraintes vidéo. A cet effet, la présente invention concerne, 30 dans son acception la plus générale, un procédé de synchronisation d'équipements vidéo caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à • du côté émission : extraire des tops image à partir d'un signal de type verrouillage de synchronisation, par exemple Genlock ; - initialiser un premier compteur à partir des tops image; initialiser à zéro un second compteur tous les m passages à zéro du premier compteur ; • du côté réception : -initialiser un compteur au passage à zéro d'un compteur régénéré par une boucle à verrouillage de phase en phase avec le second compteur côté émission ; et - générer un top image au passage à zéro dudit premier compteur ; le côté émission et le côté réception étant reliés par un réseau de communication par paquets. Avantageusement, le premier compteur est un compteur N ms. Selon un mode de réalisation, N est égal à 40. Selon un mode de mise en oeuvre, le second compteur est un compteur PCR ( Program Clock Reference ). De préférence, m est un entier naturel non nul. Le compteur N ms côté réception reste nécessairement synchrone du compteur PCR puisqu'ils utilisent tous les deux la même horloge régénérée par la30 PLL. Il est maintenant possible de reconstruire avec ces informations le signal de genlock final côté réception. De préférence, N est égal à 40. Selon un mode de réalisation, les équipements vidéo sont des caméras. Selon un mode de mise en oeuvre, les 10 équipements vidéo sont synchronisés à travers un réseau IP et/ou Ethernet. Selon une variante préférée, ledit compteur régénéré par une boucle à verrouillage de phase en phase 15 avec le second compteur côté émission est une rampe de comptage. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement 20 explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées : - la Figure 1 illustre un signal genlock analogique ; - la Figure 2 illustre la transmission 25 d'un signal genlock par un câble coaxial ; - la Figure 3 illustre la transmission d'une information genlock à travers un réseau IP/Ethernet ; - la Figure 4 illustre l'interfaçage 30 entre un domaine analogique et un réseau IP/Ethernet ; - la Figure 5 illustre une interface analogique/IP-Ethernet côté émission ;5 - la Figure 6 représente l'échantillonnage du compteur PCR par Tech; - la Figure 7 illustre la génération du signal genlock côté réception ; - la Figure 8 représente un objectif à atteindre au moyen de la présente invention ; - la Figure 9 illustre la transmission d'une information top image potentielle ; - la Figure 10 représente des rampes de comptage PCR et 40 ms du côté émission et du côté réception ; et - la Figure 11 illustre des rampes de comptage PCR et 40 ms côté réception. La première étape consiste à interfacer le monde actuel analogique vers le réseau IP/Ethernet côté émission, et le réseau IP/Ethernet vers le monde analogique côté réception, comme cela est illustré Figure 4. Ces interfaces seront à terme incluses dans les équipements eux-mêmes. L'étape suivante consiste en la génération de Th, qui provient d'une première couche de synchronisation, par exemple IEEE1588. Le protocole PTP basé sur 1588 permet d'obtenir une synchronisation entre les équipements connectés sur un réseau Ethernet de l'ordre de la us. En d'autres termes, toutes les bases de temps de chaque équipement évoluent en même temps à une précision près de l'ordre de la us. Ces bases de temps peuvent être utilisées dans ce cas pour générer chacune son propre top Th. L'utilisation de la couche 1588 n'est pas un passage obligé. Tout système permettant de fournir un des top Tech sur les différents équipements connectés sur un réseau peut convenir. Typiquement, une première application fonctionne avec un top de période 5ms wireless. A partir du signal genlock d'entrée issu du Genlock master, représenté Figure 5, on extrait les informations (extraction PLL ou Phase Lock Loop ) afin de récupérer une horloge vidéo de cadencement pour le compteur PCR. La partie extraction est en charge de générer un top image à chaque début d'image. Toutes les m images, le compteur PCR ( Program Clock Reference ) est remis à 0. La sortie du compteur évolue suivant une rampe de comptage modulo 40 ms. La sortie du compteur PCR est ensuite échantillonnée toutes les périodes Th. Les échantillons PCR sont transmis sur le réseau Ethernet vers le côté réception qui, à partir de ces informations, sera en charge de reconstruire le signal de départ genlock rigoureusement en phase. La Figure 6 représente l'échantillonnage du compteur PCR par Tech Côté réception, il est nécessaire de récupérer le PCR et reconstruire le signal genlock. Comme cela est illustré Figure 7, les informations PCR arrivent par la liaison Ethernet. Ces PCR, échantillonnés côté émission à intervalles réguliers Tech arrivent à intervalles irréguliers côté réception, ceci étant dû majoritairement au jitter introduit par le transport des PCR par IP. Ce jitter est filtré par la PLL. On retrouve donc en sortie du compteur PCR une rampe modulo 40 ms régulière. Les caractéristiques de la PLL garantissent une horloge avec un minimum de jitter. Les rampes de comptage PCR côté émission et réception sont rigoureusement en phases au coup d'horloge près. La problématique de récupération de rythme est résolue de cette manière. La contrainte majeure pour que cela soit réalisable est que les instants d'échantillonnage des compteurs PCR à l'émission et la réception soient identiques. L'imprécision entre les instants d'échantillonnages de l'émission et de la réception est absorbée par la PLL dont la bande passante est appropriée. Ceci est équivalent à avoir des instants d'échantillonnage identiques avec un jitter supérieur dans l'arrivée des PCR, jitter filtré par la PLL. Le problème technique posé à l'homme du métier est celui consistant à générer ou transmettre un top image au travers d'un réseau IP/Ethernet (introduisant un fort jitter) rigoureusement en phase avec l'émission et parfaitement synchrone de l'horloge côté réception. Dès l'instant où ceci est réalisable, la construction du signal genlock est alors possible. La Figure 8 représente un objectif à atteindre au moyen de la présente invention. La Figure 9 illustre la transmission d'une information top image potentielle. La transmission d'un paquet IP contenant une information quelle qu'elle soit ne peut pas arriver au bon instant (latence, jitter réseau etc...) donc ce n'est pas une bonne solution. Comme cela est illustré Figure 10, les rampes de comptage PCR évoluent avec un modulo 40 ms à l'émission et à la réception. De cette manière, ces rampes offrent la possibilité de récupérer l'horloge vidéo. Coté émission : à partir du signal genlock, on extrait les tops image. A partir des top image de récurrence 40 ms, on initialise un compteur 40 ms. Tous les m passages à zéro du compteur 40 ms, on initialise à zéro le compteur PCR. Coté réception : la rampe de comptage PCR est régénérée par la PLL en phase avec la rampe de comptage côté émission. Au passage à zéro de cette rampe PCR, on initialise le compteur 40 ms qui ensuite évolue librement. Ce dernier restera forcément synchrone du compteur PCR puisqu'ils utilisent tous les deux la même horloge régénérée par la PLL. Le passage à zéro du compteur 40 ms permet de générer le top image. Il est maintenant possible de reconstruire avec ces informations le signal de genlock final côté réception. Comme les rampes de comptage PCR sont rigoureusement synchrones entre elles, les compteurs 40 ms côté émission et réception sont également synchrones et donc les top image émission et réception sont nécessairement en phase. De plus, le top image côté réception n'a aucun jitter par rapport à l'horloge vidéo côté réception. Dans le cas où le temps d'accrochage de la PLL est long (bande passante très basse), il peut s'avérer nécessaire d'avoir des temps de l'ordre de plusieurs dizaines de secondes pour la durée de la rampe de comptage PCR. Attendre la fin de l'excursion de comptage PCR pour remettre à zéro le compteur 40 ms pose, dans ce cas, un problème qui peut être simplement contourné par une émission de valeurs de PCR proches de la fin de comptage PCR lors de la phase de démarrage du système, comme cela est représenté Figure 11. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo caractérisé en ce qu'il comprend les étapes 5 consistant à • du côté émission : extraire des tops image à partir d'un signal de type verrouillage de synchronisation ; initialiser un premier compteur à partir des tops image; initialiser à zéro un second compteur tous les m passages à zéro du premier compteur ; • du côté réception : - initialiser un compteur au passage à zéro d'un compteur régénéré par une boucle à verrouillage de phase en phase avec le second compteur côté émission ; et - générer un top image au passage à zéro dudit premier compteur ; le côté émission et le côté réception étant reliés par un 25 réseau de communication par paquets. 2. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier compteur est un compteur N ms. 3. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon la revendication 2, caractérisé en ce que N est égal à 40. 10 15 20 30 4. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second compteur est un compteur PCR ( Program Clock Reference ). 5. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que m est un entier naturel non nul. 6. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les équipements vidéo sont des caméras. 7. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le réseau de communication par paquets est un réseau de type IP ( Internet Protocol ). 20 8. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que les équipements vidéo sont synchronisés à travers des interfaces Ethernet. 9. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le signal de type verrouillage de synchronisation est un signal Genlock. 10. Procédé de synchronisation d'équipements vidéo selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit 15 25 30compteur régénéré par une boucle à verrouillage de phase en phase avec le second compteur côté émission est une rampe de comptage.