(57)【要約】【課題】  クロック再生回路や撮像装置内でのクロック再生動作を行うことや伝送環境の影響を受けることでクロックジッタが加算され、伝送品質は劣化する。本発明の目的は、撮像装置内での同期動作を行う際に増加する伝送ジッタを抑制するとともにエラー発生時には、発生状況に応じて同期破綻を抑えることを可能にしたエラー対策を提供すること。【解決手段】  映像フレーム番号を映像信号の補助データ領域に多重する手段と、伝送クロック再生回路の同期再生状態を検出する手段と、一定の閾値を備えてフレーム番号の連続性を検出する手段と、伝送遅延量を測定する手段と、伝送された映像データを記憶する手段とを備え、それぞれの検出手段の検出結果に応じて、異なるエラー対策処理を行うことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる映像同期信号にクロック同期したデジタル信号を伝送する同期伝送手段と、前記デジタル信号を受信して映像同期信号を再生して撮像装置に出力し、再生した映像同期信号と同期した撮像装置の出力であるデジタル映像信号を前記同期伝送手段に送り返す映像伝送手段からなる映像伝送装置において、
映像フレーム番号を映像信号の補助データ領域に多重する手段と、伝送クロック再生回路の同期再生状態を検出する手段と、
一定の閾値を備えてフレーム番号の連続性を検出する手段と、伝送遅延量を測定する手段と、伝送された映像データを記憶する手段とを備え、それぞれの検出手段の検出結果に応じて、異なるエラー対策処理を行うことを特徴とする映像伝送システム。
【請求項２】
エラー対策処理は、受信したフレーム番号の連続性と伝送遅延時間の検出結果に基づき映像記憶手段の書き込み及び読み出し制御を映像フレーム単位で変更することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の映像伝送システム。
【請求項３】
映像記憶手段の書き込みは、伝送遅延時間の変動が設定した閾値内であるときに実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像伝送システム。
【請求項４】
エラー対策処理は、多重したフレーム番号を検出できなかった場合は非同期動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の映像伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像同期信号をデジタル伝送して、撮像装置側で再生した映像同期信号と同期した撮像装置の出力を伝送する映像同期伝送システムに関し、特に伝送エラー対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の映像素材を編集することによって新たな映像信号を生成するには複数の映像信号の同期がとれ、映像開始点つまり位相が合致していることが望ましい。このため、複数の映像素材となる撮像装置に対して、基準となる映像同期信号を伝送し、同期信号に同期した映像信号を撮像装置にて生成する所謂ゲンロック（Ｇｅｎｅｒａｒｏｒ  Ｌｏｃｋ）方式を用いることが一般的である。ゲンロック方式により生成された映像信号に対して、必要に応じてデータを遅延させ、位相調整を行うことで、複数の映像素材を切り換えたり、合成したりして必要とする映像信号を生成することが容易になる。
【０００３】
基準となる同期信号の伝送においては、同期信号をデジタル伝送するために同期信号のタイミングを伝送系のクロックに関連付けてデータ伝送し、伝送クロックを再生することで埋め込まれた同期信号のタイミングを抽出することが可能である。
【０００４】
同期信号をデジタル伝送系で伝送する例として特許文献１が開示されている。特許文献１は、映像同期信号をデジタルネットワークで伝送し、映像・音声をＩＰ伝送する技術である。伝送系の揺らぎを平滑化した信号から同期クロックを再生し、このクロックによって、同期信号を生成する手法を提案している。
【０００５】
また、図３は、同期信号を遠隔地にデジタル伝送して同期信号を再生し、再生した同期信号に同期した映像信号を遠隔地からデジタル返送する従来システムの例である。
【０００６】
図３において、７０は同期伝送と映像受信を行う同期伝送部であり、８０は遠隔地にあって、同期信号再生機能を備え、撮像装置９０からの映像信号を伝送する映像伝送部である。同期伝送部７０では、入力端子７１から入力された映像同期信号から、水平、垂直同期タイミングをタイミング抽出回路７２において抽出し、映像信号発生部７３では、映像同期信号に同期した映像基準クロックを生成するとともに、同期タイミングを埋め込んだデジタル映像信号を発生する。デジタル映像信号は、伝送フォーマット処理回路７４においてシリアルデータに変換するなど伝送するために適した変換処理が施され、映像伝送部８０に送出される。映像伝送部８０では、クロック再生回路８１において、受信した映像信号から映像基準クロックを再生するとともに映像データに埋め込まれた同期信号データを抽出する。クロック再生回路８１では、映像基準クロック再生のため、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）などのクロック再生手段を備える。
【０００７】
同期信号再生回路８２では抽出された同期信号タイミングを基に水平、垂直同期信号などの映像同期信号を再生する。この再生された映像同期信号は、入力端子７１に入力された信号と同期しており、撮像装置９０の同期信号入力端子に入力される。撮像装置９０では、ゲンロック動作を行い、入力された同期信号に同期したデジタル映像信号を出力する。撮像装置から出力されたデジタル映像信号は、映像伝送部８０に入力され、クロック再生回路８３において、撮像装置の映像基準クロックを再生する。撮像装置からの映像データは、パラレル変換され、音声データのデータ多重処理などを行った後、再びシリアルデータに変換するなどの伝送フォーマット処理が施され、同期伝送部７０に返送される。
【０００８】
同期伝送部７０では、クロック再生回路７５において、映像基準クロックを再生するとともに映像データのパラレル変換を行い、映像データから同期タイミングを検出するとともに、映像データを遅延回路７６に出力する。遅延回路７６においては、入力端子７１に入力された信号と検出した同期タイミングとの位相関係を比較することで、適当な遅延時間を設定し、映像データを読みだし、シリアル変換回路７７に送出する。シリアル変換回路７７では、必要な映像形式に変換して外部に出力する。
【０００９】
こうして、基準同期信号と同期した映像基準クロックを同期伝送部７０と映像伝送部８０それぞれにおいて複数回クロック再生を行うことで周波数成分を伝送し、同期信号に同期した遠隔地にある撮像装置の映像信号を伝送して得ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１０３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の特許文献１に開示されている従来技術では、クロック再生回路や撮像装置内でのゲンロック動作を複数回行うことや伝送環境の影響を受けてクロックジッタが加算され、伝送品質を劣化させてしまう場合があった。ジッタ増は伝送エラー耐性の低下、クロック再生回路のロックはずれ発生の原因となり、エラー発生時は、映像同期が破綻する映像乱れとなり易い。また、特許文献１にはネットワークの揺らぎを吸収して平滑化するとあるが、具体的な方法は開示されておらず、再生クロックジッタによるエラー対策に言及していない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、撮像装置内での同期動作を行う際に増加する伝送ジッタを抑制するとともにエラー発生時には、発生状況に応じて同期破綻を抑えることを可能にしたエラー対策を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明に係る映像伝送システムは、
基準となる映像同期信号にクロック同期したデジタル信号を伝送する同期伝送手段と、前記デジタル信号を受信して映像同期信号を再生して撮像装置に出力し、再生した映像同期信号と同期した撮像装置の出力であるデジタル映像信号を前記同期伝送手段に送り返す映像伝送手段からなる映像伝送装置において、
映像フレーム番号を映像信号の補助データ領域に多重する手段と、伝送クロック再生回路の同期再生状態を検出する手段と、
一定の閾値を備えてフレーム番号の連続性を検出する手段と、伝送遅延量を測定する手段と、伝送された映像データを記憶する手段とを備え、それぞれの検出手段の検出結果に応じて、異なるエラー対策処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る映像伝送システムによれば、撮像装置内での同期動作を行う際に増加する伝送ジッタを抑制するとともにエラー発生時には、発生状況に応じて同期破綻を抑えることを可能にしたエラー対策を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の映像伝送システムの概略図である。
【図２】実施例１のエラー検出とエラー対策の動作フローを説明する図である。
【図３】従来例の映像伝送システムを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態にかかわる映像伝送システムの概略図である。
【実施例１】
【００１８】
図１において、１０は本発明に係る同期伝送と映像受信を行う同期伝送部である。同期伝送部１０では、入力端子１１から入力された映像同期信号から、水平、垂直同期タイミングをタイミング抽出回路１２において抽出し、映像信号発生部１３では、映像同期信号に同期した映像基準クロックを生成するとともに、水平、垂直同期タイミングを埋め込んだデジタル映像データを発生する。
【００１９】
１４は、デジタル映像データの補助データ領域に映像フレーム番号を多重するためのデータ多重回路である。映像フレーム単位で増加するカウンターを備え、１秒間で構成するフレーム数以上のカウント値でリセットされる。
【００２０】
１０８０／６０ｐシステムであれば、６０フレーム以上のフレーム数を数えるカウンターとなる。フレーム番号の補助データ領域の多重フォーマットは、ＡＲＩＢ(Associaition of Radio Industries and Businesses)標準規格としてＢＴＡ  Ｓ−００５Ｃなどが公開されており、詳細は省略するが、映像データのブランキング区間にカウンター値をデータとして多重するものである。
【００２１】
ＳＭＰＴＥ(Society of Motion Pictures and Television Engineers)１２Ｍに示されているようなタイムコードを多重する場合のフレーム値部分のデータを利用してもよい。なお、本発明ではフレーム番号の連続性が重要な要素であるため、５９．９４システムにおけるドロップフレームのような時間基準の補正は行わず、フレーム基準でフレーム番号を生成する。
【００２２】
データ多重回路１４において、フレーム番号が多重されたデジタル映像信号は、伝送フォーマット処理回路１５においてシリアルデータに変換するなど伝送するために適した変換処理が施され、映像伝送部３０に向けて送出される。
【００２３】
映像伝送部３０では、クロック再生回路３２において、受信した映像信号から映像基準クロックを再生するとともに映像データをパラレル変換することで、埋め込まれた同期信号データを抽出する。
【００２４】
クロック再生回路３２では、映像基準クロック再生のため、ＰＬＬなどのクロック再生手段を備える。クロック再生回路内部のＶＣＯ（Voltage Controlled Oscirator）制御電圧を監視し、アンロック検出や同期データ列の連続性や誤り検出符号を復号することによってエラー判断が可能である。
【００２５】
ＶＣＯ電圧が判定閾値内であって、同期データ列の連続性が保たれ、誤りが検出されない場合は、エラー検出部３３では受信データは、正常と判断する。エラー検出部３３の正否判断により、正常と判断された場合、クロック再生回路３２の映像データ出力の同期信号データ及び多重されたフレーム番号の補助データは、スリーステート・バス・バッファ４２を経由してシリアル変換回路４１に入力されるとともに同期信号再生回路３５にも入力される。同期信号再生回路３５では、映像データを再生したクロックで取りなおすことで、同期信号のタイミングを抽出し、波形整形した同期信号を撮像装置９０に出力する。
撮像装置９０では、所謂ゲンロック動作を行い、入力された同期信号に同期した撮像した映像をシリアルデジタル変換して映像伝送部３０に出力する。映像伝送部３０に入力された映像シリアルデータは、音声データなどの多重処理のため、クロック再生回路３７において再びパラレル変換される。
【００２６】
また、撮像装置９０の映像クロックもクロック再生回路３７の内部ＰＬＬ回路で再生される。ここで再生したクロックは、撮像装置９０のゲンロック特性の影響を受ける。同期信号再生回路３５の出力はアナログ信号であり、波形歪や外来ノイズの影響を受け易く、撮像装置９０の出力ジッタ増の原因となる。撮像装置９０の出力にジッタが大きい場合は、クロック再生回路３７のクロックジッタは、クロック再生回路３７のもつ固有ジッタに撮像装置９０の出力ジッタが加算され、後段の伝送品質によくない影響を及ぼすことになる。
【００２７】
このような撮像装置のジッタの影響を抑えるためにメモリ回路３９を経由することで、ジッタを軽減させる。書き込みクロックはジッタが大であっても読み出しクロックは撮像装置９０でのジッタを含まないので、メモリ回路３９の出力ジッタを抑えることが可能になる。メモリ回路３９の読み出しクロックは、クロック選択スイッチ４０を経由する。正常時は、クロック再生回路３２で再生されたクロックが選択されるが、同期伝送部１０からのデータを受信できない場合は、撮像装置９０からの出力を伝送するためにクロック再生回路３７において再生したクロックで読み出すことで映像伝送を担保する。
【００２８】
クロック選択スイッチ４０は、前述したエラー検出部３３の正否判断である出力信号によって制御される。メモリ回路３９は、ジッタの影響を軽減する機能のほかに、遅延時間を設定する機能を備える。エラー検出部３３で正常と判断されている時は、フレーム番号が多重されている補助データと同期データを含むクロック再生回路３２の出力データ列は、映像データ領域はメモリ回路３９の出力に、音声データ領域は音声データ生成回路３８の出力に置き換えた後、シリアル変換回路４１に入力される。データの置き換えはスリーステート・バス・バッファ４２、４３、４４の出力制御によって行う。映像データはメモリ回路３９において適当な読み出し遅延時間を設定することにより、クロック再生回路３２の出力データ列の映像データ領域に位相を合わせて置き換えが可能になる。
【００２９】
データ比較部３６は、クロック再生回路３２の出力データと撮像装置９０の出力をパラレル処理したクロック再生回路３７の出力を比較することによって、両映像データ列の時間差を求め、メモリ回路３９に対し、読み出し制御信号を与える。このようにして、シリアル変換回路４１の入力においてデータの位相合わせを行った後、これらデータはシリアル変換回路４１によって映像シリアルデータとして、同期伝送部１０に送られる。
【００３０】
同期伝送部１０では、まず、クロック再生回路１６において映像データを受信する。クロック再生回路１６は、先に説明したクロック再生回路３２と同様に、ＰＬＬなどのクロック再生手段を備え、映像基準クロックを再生し、映像シリアルデータをパラレル変換して出力する。エラー検出部１７は、エラー検出部３３と同様にクロック再生回路１６内部のＶＣＯ制御電圧を監視したアンロック検出、同期データ列の連続性、フレーム番号の連続性や誤り検出符号の復号結果によってエラー判断を行う。
【００３１】
エラー検出部１７において正常と判断した場合、クロック再生回路１６の出力である映像データは、映像記憶手段であるメモリ回路１８に書き込まれる。メモリ回路１８の読み出しクロックは、映像信号発生部１３で生成した映像同期信号に同期したジッタの少ない映像基準クロックであるから、伝送系で加算されたジッタは軽減され、シリアル変換回路２０でシリアルデジタル映像データとして出力される。
【００３２】
位相調整回路１９は、メモリ回路１８の読み出しタイミングを生成する。データ多重回路１４で持つフレーム番号情報と、クロック再生回路１６の出力である映像データの含まれるフレーム番号情報とを比較し、必要であれば適当な遅延時間を設定してメモリ回路１８に対して読み出しタイミングを出力する。このようにして、エラーの無い状態では出力端子２１から出力される映像データは、入力端子１１から入力された映像同期信号と同期がとれた信号となる。一方、伝送路の状態によっては、エラー検出部１７や位相調整回路１９においてエラーを検出する場合もある。
【００３３】
エラー検出とエラー対策の動作フローを図２を用いて説明する。
【００３４】
まず、エラー検出部１７において、クロック再生回路１６の出力である映像データ（以下、受信映像データと記述する）にデータ多重回路１４で多重したフレーム番号情報が含まれているか否かの判定を行う（Ｓ２０）。
【００３５】
クロック再生が正常であり、エラー検出されないにも拘わらず、フレーム番号情報が含まれていない場合は、先に説明した同期伝送部１０からのデータを受信出来ない場合の映像伝送部３０でのエラー対策を行ったものと判断できる。この場合は、同期がとれてはいないものの受信映像データの信頼性は高いと判断できるのでメモリ１８に受信映像データを書き込む。
【００３６】
正常時は、データ多重回路１４において多重したフレーム番号情報が、一定の遅延時間を経て受信映像データに含まれるフレーム番号情報（以下、受信フレーム番号情報と記述する）として検出される。データ多重回路１４で生成する基準のフレーム番号遷移と受信フレーム番号の遷移は、正常時は遅延時間一定であるが、伝送路の品質劣化によるデータのジッタなどが原因でクロック再生回路の時間ゆらぎが発生する場合がある。
【００３７】
どの程度のデータ品質なのかを判断するため、まず、フレーム番号の連続性を確認する（Ｓ２１）。具体的には、データ多重回路１４と同様のフレームカウンターを備えることで、受信フレーム番号の変化点を予測し、期待する値に変化することで連続であることを確認する。
【００３８】
次にデータ多重回路１４で持つフレーム番号に対して一定の遅延時間で受信フレーム番号を取得できているか確認し（Ｓ２２）、一定であれば、メモリ回路１８に映像データを書き込む。受信フレーム番号が連続的に変化しているのであれば、たとえジッタが大きく、エラーが発生していたとしても救済の可能性があり、受信フレーム番号の遅延時間が大きくずれていないか、予め設定した閾値内であることを確認する（Ｓ２３）。閾値の設定はクロック再生回路１６のＰＬＬ性能に依存する。
【００３９】
データに一時的な時間の揺らぎ（ジッタ）があったとしてもメモリ回路１８の読み出しをフレーム番号に従って一定に保つことで連続性は確保される。遅延時間差が設定した閾値と比較して大きい場合には、回復不可能と判断し、メモリ回路１８への書き込みを停止する。書き込みを停止することで前フレームの映像データが読みだされることになるので、一時的なフリーズは発生するが、同期が乱れるような映像破綻は防止することができる。遅延時間による書き込みの可否判断をフレーム単位で行うことで、Ｓ２３の判断ステップで閾値内と判断されれば、正常な映像がフレームの先頭から表示されることになり、映像破綻は最小限に抑えることができる。メモリ回路１８からの読み出しは、同期伝送部１０で持つ基準映像クロックを用いており、系が同期している場合、メモリ回路１８は遅延回路として動作する。しかしながら、先に述べた映像伝送部３０でのエラー対策を行った場合は、データ多重回路１４で持つフレーム番号に対して遅延時間が一定とはならないのでメモリ回路１８はフレーム単位で映像データのスキップや再表示を行う所謂フレームシンクロナイザ動作を行うことになる。映像データの連続性を優先する場合には、位相調整回路１９において、メモリ回路１８に与える読み出しクロックを書き込みクロックと同じクロック再生回路１６の出力クロックに切り換えてもよい。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態について、説明を簡単且つ理解しやすいようにするため、公知の規格や映像伝送システムの具体例をあげたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本例に限らず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  同期伝送部、１２  タイミング抽出回路、１３  映像信号発生回路、
１４  データ多重回路、１６，３２，３７  クロック再生回路、
１７，３３  エラー検出回路、１８  メモリ回路、３０  映像データ伝送部、
３５  同期信号再生回路
【図１】
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【図２】
2020120208.tif 000004
【図３】
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