СИСТЕМА КАМЕР, СПОСОБ НАСТРОЙКИ ВЕЛИЧИНЫ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛА И ПРОГРАММА
CAMERA SYSTEM, METHOD OF ADJUSTING SIGNAL DELAY VALUE AND PROGRAMME

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе камер, способу настройки величины задержки сигнала и программе.
Уровень техники
В Патентной Литературе 1, например, раскрыто устройство управления камерами, способное управлять множеством камер с помощью одного модуля. В Патентной Литературе 1 раскрыта конфигурация, в которой БГК (CHU) и БУК (CCU) соединены камерным кабелем по принципу один к одному для передачи опорных сигналов и видеосигналов.
Кроме того, в Патентной Литературе 2 раскрыт способ, использующий асинхронную коммутационную сеть (асинхронную сеть передачи) для передачи между БГК и БУК.
Список ссылочных документов
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПЛ1: Нерассмотренная публикация заявки на японский патент №09-238277
ПЛ2: Нерассмотренная публикация заявки на японский патент №2004-304809
Раскрытие изобретения
В одном из аспектов настоящего изобретения предложена система камер, имеющая множество камерных пар. Каждая пара может иметь блок управления камерой и блок головки камеры, соединенные асинхронной сетью передачи. Система камер также может иметь центральный блок обработки, выполненный с возможностью получения величины задержки видеосигнала, представляющей время задержки между блоком управления камерой и соответствующем ему блоком головки камеры для каждой камерной пары, и настройки величины задержки видеосигнала между, по меньшей мере, одним блоком управления камерой и соответствующим ему головным блоком камеры так, что она равна выбранной величине задержки видеосигнала для другого блока управления камерой и соответствующего ему блоку головки камеры.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ настройки величины задержки сигнала. Такой способ включает в себя получение величины задержки видеосигнала для каждого из множества блоков управления камерой, соединенных с множеством соответствующих им блоков головки камеры асинхронной сетью передачи так, что каждый блок управления камерой соединен с соответствующим блоком головки камеры асинхронной сетью передачи, при этом соответствующее время задержки видеосигнала представляет время задержки между блоком управления камерой и соответствующим ему блоком головки камеры. Данный способ может дополнительно включать в себя настройку величины задержки видеосигнала между блоком управления камерой и соответствующим ему блоком головки камеры так, чтобы она была равна выбранной величине задержки видеосигнала для другого блока управления камерой и соответствующего ему блоку головки камеры.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система видеокамер, имеющая множество камерных пар. Каждая пара может иметь блок управления камерой и блок головки камеры, соединенные асинхронной сетью передачи, причем каждый блок головки камеры имеет видеобуфер. Система видеокамер может также иметь центральный процессор, выполненный с возможностью: получения времени задержки сигнала для каждой пары из множества камерных пар для получения множества времен задержки сигналов; выбора наибольшего времени задержки сигнала из множества времен задержки сигнала; определения, превышает ли наибольшее время задержки сигнала заданное допустимое время; получение размера видеобуфера, соответствующего наибольшему времени, в случае, когда результат определения указывает, что наибольшее время задержки не превышает заданного допустимого времени; и настройку размера видеобуфера по меньшей мере одного блока головки камеры на полученный размер видеобуфера.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предложен блок управления камерой. Блок управления камерой может иметь сетевой интерфейс для связи с соответствующим блоком головки камеры через асинхронную сеть передачи, при этом блок управления камерой и соответствующий ему блок головки камеры образуют камерную пару, а сетевой интерфейс также обеспечивает связь с несколькими другими камерными парами через асинхронную сеть передачи данных, и каждая из нескольких камерных пар имеет соответствующий блок управления камерой, осуществляющий связь с головным блоком камеры. Блок управления камерой также может иметь центральный процессор, выполненный с возможностью получения величин задержки видеосигнала, представляющих соответствующее время задержки камерной пары и каждой из нескольких камерных пар, причем каждое время задержки характеризует на время задержки между блоком управления камерой и соответствующему ему блоком головки камеры. Центральный процессор может быть также выполнен с возможностью настройки величины задержки видеосигнала по меньшей мере одной камерной пары из нескольких других камерных пар и указанной камерной пары так, чтобы она была равна выбранной величине из полученных величин задержки видеосигнала.
Когда передачу видеосигналов выполняют с использованием асинхронной сети передачи, как описано в Патентной Литературе 2, маршрут передачи меняется в зависимости от каждого БГК и БУК, и, вследствие этого, величина задержки тоже изменяется. Учитывая это, необходимо выравнивать синхронизацию приема видеосигналов в каждом БУК настройкой синхронизации. В особенности, поскольку маршрут передачи в асинхронной сети передачи не является фиксированным, и маршрут передачи меняется в зависимости от обстоятельств, возникают сложности в настройке синхронизации видеосигналов.
Дополнительно, ввиду ограниченной полосы пропускания асинхронной сети передачи, предполагается, что передача может быть выполнена после сжатия видео (кодирования) в БГК и разуплотнения (декодирования) сжатого изображения в БУК. В этом случае для настройки синхронизации необходимо учитывать задержку на кодирование и декодирование, сопровождающую данную сложную обработку сигналов.
В свете вышесказанного, желательно предложить систему камер, способ настройки величины задержки сигнала и программу, которые являются новыми и улучшенными, и способными легко настраивать синхронизацию видеосигналов, когда множество камер соединены асинхронной сетью передачи.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая систему управления камерой, в которой камера (БГК) и БУК соединены по принципу один к одному.
Фиг.2 - схематичный вид, иллюстрирующий пример системы камер, использующей асинхронную сеть передачи согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - схематичный вид, иллюстрирующий более подробно систему, показанную на фиг.2.
Фиг.4 - схематичный вид, подробно иллюстрирующий конфигурацию для настройки величины задержки.
Фиг.5 - схематичный вид, подробно иллюстрирующий конфигурацию для настройки величины задержки.
Фиг.6 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая порядок осуществления действий в системе согласно настоящему варианту осуществления.
Описание вариантов осуществления
Далее будут подробно описаны, со ссылками на приложенные чертежи, варианты осуществления настоящего изобретения. Необходимо заметить, что в данном описании и на приложенных чертежах, конструктивные элементы, которые имеют, по существу, одинаковую функцию и структуру, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций, и повторное пояснение этих конструктивных элементов будет опущено.
Описание будет дано в следующем порядке:
1. Техническая база
2. Пример конфигурации системы камер согласно настоящему варианту осуществления
3. Порядок осуществления действий в системе согласно настоящему варианту осуществления.
1. Техническая база
На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая систему управления камерами, в которой камера и БУК соединены по принципу один к одному. В данной системе камер, используемой в студиях на телевизионных станциях и т.п., БГК 1200 и БУК 1300 соединены камерным кабелем 1100 по принципу один к одному, и они передают опорные сигналы и видеосигналы. Система камер передает/принимает сигналы, такие как видеосигналы или обратные видеосигналы, между множеством БУК (Блок Управления Камерой) 1300, как устройством управления камерой, и множеством БГК (Блок Головки Камеры) 1200, соединенных с каждым БУК 1300 камерным кабелем 1100, и БУК 1300, выбираемым видеомикшером 1400 для вывода видеосигналов, соответствующих выбранным БГК 1200 и БУК 1300, и генератором 1500 стандартных сигналов для вывода стандартных сигналов, которые являются опорными для установки видеосинхронизации между каждым БГК 1200 и БУК 1300.
Видеомикшер 1400 переключает видеосигналы, получаемые от каждого БУК 1300, в соответствии с выбором выходного сигнала. Для избежания искажений видеосигналов во время их переключения необходимо, чтобы каждый из видеосигналов был синхронизирован, и чтобы каждый БУК 1300 получал сигналы от БГК 1200, которые синхронизированы с опорным сигналом от генератора 1500 стандартных сигналов. БУК 1300 передает опорный сигнал от генератора 1500 стандартных сигналов на БГК 1200, и, в то же время, БГК 1200 передает видеосигналы, синхронизированные с опорным сигналом, на БУК 1300.
Однако несмотря на то что видеосигналы синхронизированы с опорным сигналом, в фактических видеосигналах, поступающих на видеомикшер 1400, возникают ошибки синхронизации ввиду некоторых причин, таких как задержка передачи в камерном кабеле, соединяющим БГК 1200 и БУК 1300, задержка при обработке в БУК 1300 и т.п. Вследствие этого, на этапе ввода в видеомикшер 1400 выполняют точную настройку для синхронизации передачи в БГК 1200, чтобы синхронизация каждого из видеосигналов от каждого БУК 1300 совпадала. Это гарантирует в видеомикшере 1400 идентичность входной синхронизации видеосигналов, передаваемых БГК 1200.
Настройка синхронизации передачи может быть выполнена на фазе регулировки PLL (фазовая автоматическая подстройка частоты) для БГК 1200 (камеры). Выполнение настройки задержки на фазе регулировки PLL на стороне камеры обеспечивает настройку синхронизации входящего видеосигнала при низкой себестоимости и энергопотреблении и без необходимости создания буфера для настройки синхронизации для видеоданных и аудиоданных. Однако в данном способе диапазон задержки относительно стандартного сигнала ограничен областью видеосигнала. Когда выполняют настройку задержки в БУК 1300, или настройку задержки более, чем для одной области, необходима настройка задержки с использованием буфера для видеоданных и аудиоданных.
Как было описано выше, на фиг.1 показана конфигурация, где БГК 1200 и БУК 1300 соединены по принципу один к одному камерным кабелем, по которому передают опорные сигналы и видеосигналы. В данной конфигурации, где такие задачи, как задержка передачи в камерном кабеле и задержка при обработке в БУК 1300 решены, необходимо выполнение настройки синхронизации. С другой стороны, как было описано ранее, существует способ использования асинхронной сети передачи для передачи сигналов между БГК 1200 и БУК 1300. В асинхронной сети передачи каждый из БГК 1200 и БУК 1300 передает опорный сигнал или видеосигнал по одной и той же сети передачи. В этом случае, как было описано выше, маршрут передачи не является постоянным, маршрут передачи меняется в зависимости от обстоятельств, и величина настройки синхронизации сигналов не может быть определена однозначно. Вследствие этого, возникает сложность в настройке синхронизации видеосигналов и аудиосигналов. В свете вышесказанного, задачей настоящего изобретения является оптимальная настройка синхронизации сигналов в системе камер, использующая асинхронную сеть передачи.
2. Пример конфигурации системы камер согласно настоящему варианту осуществления
На фиг.2 показан схематичный вид, иллюстрирующий пример системы камер, использующей асинхронную сеть передачи согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.2, система 100 камер выполнена как множество БГК (блок камеры) 200, БУК (блок управления камерой) 300, видеомикшера 400 и генератора 500 стандартных сигналов. Камеры 200 и БУК 300 соединены асинхронной сетью 600 передачи. Необходимо заметить, что в настоящем варианте осуществления показан пример сети Ethernet (зарегистрированный товарный знак), как асинхронной сети 600 передачи, однако данный пример этим не ограничен.
Когда передачу видео выполняют с использованием асинхронной сети передачи и поскольку маршрут передачи для каждой комбинации БГК 200 и БУК 300 меняется, величина задержки тоже меняется. В этом случае также возможно выравнивание синхронизации видеосигналов для каждого БУК 300 настройкой синхронизации, аналогичной таковой для конфигурации, показанной на фиг.1, где БГК 200 и БУК 300 соединены по принципу один к одному. Однако маршрут передачи в асинхронной сети 600 передачи не является постоянным, и маршрут передачи может изменяться в зависимости от обстоятельств.
Более того, учитывая перспективу увеличения гибкости при разработке системы 100 камер, желательно, чтобы коммутация кабелей асинхронной передачи, таких как кабель ЛВС, или устройств, таких как коммутирующий концентратор, маршрутизатор и т.п. могла бы быть гибкой. В этом случае сложно осуществить индивидуальную настройку синхронизации, аналогичную системе, показанной на фиг.1.
Кроме того, при использовании асинхронной сети 600 передачи и когда возникают сбои на текущем используемом маршруте передачи, предпочтительна разработка избыточной конфигурации, противостоящей сбоям и меняющей маршрут передачи на другой. В этом случае тоже трудно осуществить индивидуальную настройку синхронизации, как в случае примера, показанного на фиг.1.
Дополнительно, ввиду ограниченной полосы пропускания асинхронной сети передачи, предполагается, что передача может быть выполнена после сжатия видео (кодирования) в БГК 200 и разуплотнения (декодирования) сжатого изображения в БУК 300. В этом случае необходимо принимать во внимание задержку на кодирование и декодирование, и, в соответствии с этим, сложно рассчитать индивидуальную настройку синхронизации.
Учитывая вышесказанное, необходимо предложить систему настройки синхронизации БГК-БУК, способную удовлетворить гибкости в изменениях конфигурации системы 100 камер для системы камер БГК-БУК, выполненной в виде асинхронной сети 600 передачи.
На фиг.3 показан схематичный вид, подробно иллюстрирующий систему, показанную на фиг.2. На фиг.2 показан пример использования сети Ethernet (зарегистрированный товарный знак) в качестве асинхронной сети передачи, однако данный пример не ограничен сетью Ethernet (зарегистрированный товарный знак). Асинхронная сеть 600 передачи включает в себя множество коммутирующих концентраторов 610. Множество БГК 200 и БУК 300 выполнены так, что они соответствуют друг другу по принципу один к одному установкой, например, соответствующего адреса IP. Более того, опорный сигнал генератора 500 стандартного сигнала передают от БУК 300 на БГК 200 с использованием способа, раскрытого в вышеприведенной Патентной Литературе 2 или способом по IEEE1588 и т.п. Это позволяет измерить величину задержки передачи между БГК 200 и БУК 300.
Конфигурация, показанная на фиг.3, включает в себя ЦБКС (центральный блок командной сети камер) 700 для настройки величины задержки сигнала. ЦБКС 700 выполнен с возможностью настройки величины задержки сигнала. Как будет описано далее, можно не использовать ЦБКС 700, а использовать БУК 300 как ведущее устройство и БУК 300 настраивает величину задержки.
В системе, показанной на фиг.3, конструктивный элемент 800, выполняющий функции БУК 300 и ЦБКС 700, может быть выполнен как модуль основной обработки, например, в виде аппаратной схемы или ЦП и т.п., или в виде программы (программного обеспечения), функционирующей как модуль основной обработки. В этом случае, программа может храниться на носителе записи, таком как память, содержащаяся в конструктивном элементе БУК 300 и т.п., или может быть установлена извне и т.п.
Фиг.4 и фиг.5 являются схематичными видами, подробно иллюстрирующими настройку величины задержки. Конфигурация, показанная на фиг.4, соответствует конфигурации, показанной на фиг. 3, где отдельно установленный ЦБКС (центральный блок командной сети камер) используют для настройки величины задержки. Величину задержки между соответствующими БГК 200 и БУК 300 передают от БУК 300 на ЦБКС 700. ЦБКС 700 оценивает величину задержки для определения оптимальной величины задержки. Величину задержки, определенную в данном случае, подают на БУК 300 и БГК 200, и определяют видеобуфер в соответствии с выравниванием синхронизации видеосигналов, поступающих от каждого БУК 300.
Что касается способа определения величины задержки, то данный способ для настройки видеобуфера выполняют так, в отношении пары БГК 200 и БУК 300, чья задержка является наибольшей, чтобы величина задержки другой пары БГК 200 и БУК 300 совпадала бы с ней. Конкретный способ определения величины задержки будет подробно описан далее со ссылкой на фиг.6. Следует заметить, что в данном случае используют ЦБКС 700, однако, вместо ЦБКС 700, в качестве устройства оценки, может быть использован другой конструктивный элемент.
На фиг.5 показана конфигурация, в которой любой из БУК 300 может функционировать как ведущее устройство для оценки величины задержки без необходимости использования ЦБКС 700. Как было описано выше, некоторый БУК 300 может быть выполнен с возможностью осуществления функций оценки без необходимости установки нового дополнительного устройства оценки.
3. Порядок осуществления действий в системе согласно настоящему варианту осуществления
На фиг. 6 показан порядок осуществления действий в системе согласно настоящему варианту осуществления. Далее будет объяснен алгоритм обработки по определению видеобуфера, начинающийся с момента включения системы или её перезапуска. В данном случае, как показано на фиг.3 и фиг.4, описание будет сделано для варианта, когда для оценки используют ЦБКС 700.
Сначала, на этапе S10, выполняют активацию или перезапуск системы. Когда сделаны изменения в асинхронной сети 600 передачи (изменения в количестве коммутирующих концентраторов 610 и т.п.) или когда происходят изменения в количестве БГК 200, выполняют тарирование полным перезапуском системы. На следующем этапе S12 выполняют синхронизацию между каждой парой БГК 200 и БУК 300. На следующем этапе S14 измеряют время задержки для каждой пары соответствующих БГК 200 и БУК 300. Измерение времени задержки может быть выполнено на этапе S12 синхронизации с помощью способа, приведенного выше в Патентной Литературе 2, или способом по протоколу IEEE1588 и т.п. Более конкретно, время задержки измеряют сравнением синхронизации видеосигнала, получаемым каждым БУК 300, и опорного импульса, генерируемого генератором 500 стандартного сигнала. На следующем этапе S16 каждый из БУК 300 уведомляет ЦБКС 700 о времени задержки. На следующем этапе S18 ЦБКС 700 выбирает время задержки для одной пары БГК 200 и БУК 300, чье время задержки является наибольшим.
На следующем этапе S20 сравнивают выбранное время задержки и заданное разрешенное время и определяют, больше или равно время задержки разрешенному времени. Если время задержки больше или равно разрешенному времени, переходят к этапу S22 и делают выбор времени задержки для пары БГК 200 и БУК 300, чье время задержки является вторым по величине в ЦБСК 700. На следующем этапе S24, в отношении одной пары БГК 200 и БУК 300, чье время задержки превышает разрешенное время, БУК 300 или БГК 200 уведомляют о том, что время задержки больше разрешенного времени. Одна из пар БГК 200 и БУК 300, которую уведомили вышеприведенным способом, отображает, что она работает асинхронно, на БУК 300, БГК 200 или видеомикшере 400 для уведомления пользователя, что она работает асинхронно. Если отображение осуществляют в БГК 200, уведомление может быть отображено в видоискателе, содержащемся в БГК 200, или вне БГК 200. Если отображение осуществляют в видеомикшере 400, уведомление может быть отображено в соответствии с каждым БГК 200 рядом с кнопкой выбора каждого БГК 200, содержащейся в видеомикшере 400. Это позволяет пользователю быстро распознать, является ли видео в реальном масштабе времени, снимаемое БКГ 200, синхронизированным.
После этапа S24 процесс возвращается к этапу S20, и ту же самую обработку выполняют для пары БКГ 200 и БУК 300, выбранной на этапе S22. Цикл от этапа S24 до этапа S20 повторяют в отношении одной пары БГК 200 и БУК 300, выбираемой на этапе S22, до тех пор, пока время задержки не станет меньше разрешенного времени. Вследствие этого, когда время задержки больше разрешенного времени в отношении другой пары БГК 200 и БУК 300, выбираемой последовательно, то факт того, что время задержки больше разрешенного времени, будет отображен на БУК 300, БГК 200 или видеомикшере 400, что позволяет пользователю распознать ситуацию, когда снимаемое видеоизображение является асинхронным.
В то же время, на этапе S20, если время задержки в отношении текущей выбранной пары БГК 200 и БУК 300 меньше разрешенного времени, процесс переходит к этапу S26. На этапе S26 каждый БУК 300 уведомляют о времени задержки текущей выбранной пары БГК 200 и БУК 300. Таким образом, все пары БГК 200 и БУК 300, чье время задержки меньше разрешенного времени, уведомляют о времени задержки текущей выбранной пары БГК 200 и БУК 300. Необходимо заметить, что, если величина задержки для всех пар БГК 200 и БУК 300 является меньше, чем разрешенная величина задержки, то время для одной выбранной пары БГК 200 и БУК 300 становится наибольшим временем задержки, и время задержки для всех других пар устанавливают таким же, как данное наибольшее время задержки. На следующем этапе S28 в каждом БУК 300 вычисляют величину видеобуфера, соответствующего указанному времени задержки. В данном случае, вычисляя разницу между текущим временем задержки и разрешенным временем задержки, величину буфера вычисляют так, чтобы задержка времени совпадала с разрешенным временем задержки.
На следующем этапе S30 БУК 300 указывает соответствующему БГК 200 вычисленную величину буфера. Это дает команду БГК 200 на создание в памяти буфера, с указанной величиной видеобуфера, для аккумулирования видеосигналов и настройке синхронизации сигналов. Как показано на фиг.4, в БГК 200 буфер 204 создают в памяти для хранения данных видеосигналов, получаемых от элемента 202 съемки изображений. Это заставляет БГК 200 установить буфер для начала передачи видеоизображений и, вследствие этого, можно настроить синхронизацию в зависимости от величины буфера. Это приводит к тому, что время задержки устанавливают одинаковым в отношении всех пар БГК 200 и БУК 300, чье время задержки меньше разрешенного времени. Соответственно, поскольку величина задержки для каждого видеоизображения является одинаковой, то, когда видеоизображения от каждого БГК 200 переключают в видеомикшере 400, это позволяет уверенно избежать искажений в видеосигналах.
Кроме того, настройка синхронизации сигналов может быть выполнена не только созданием буфера, но и также на фазе регулировки PLL в БГК 200.В этом случае можно сделать время задержки сигналов совпадающим с разрешенным временем задержки настройкой синхронизации срабатывания затвора в элементе 202 съемки изображения. Кроме того, также возможна настройка синхронизации сигналов созданием буфера в БУК 300.
Выполняя процесс обработки, описанный выше, можно синхронизировать передачу сигналов от каждого БУК 300 на видеомикшер 400. Затем, после этапа S30, обработку завершают (КОНЕЦ). Следует заметить, что пары БГК 200 и БУК 300, чье время задержки больше или равно разрешенному времени задержки, являются асинхронными, однако, поскольку данный факт асинхронности отображается, пользователь может использовать эти видеоизображения после того, как он узнал об их асинхронности.
Следует заметить, что в вышеприведенном описании видеобуфер для настройки величины задержки создавали в БГК 200, однако видеобуфер может быть создан в БУК 300. Также, когда настройку задержки выполняют в БГК 200, величина задержки может быть выполнена не только с помощью буфера, но и на фазе регулировки PLL. Кроме того, настройка величины задержки может быть выполнена и с использованием буфера, и с использованием фазы регулировки PLL.
Как было описано выше, согласно настоящему изобретению можно гарантированно синхронизировать сигналы от каждого БГК 200 в системе, которая упрощает маршрут передачи, имеет низкую себестоимость и позволяет организовать сложную систему камер посредством нескольких соединений с использованием асинхронной сети передачи. Вследствие этого, можно уверенно избежать искажений видеосигналов или аудиосигналов при коммутации видеосигналов, получаемых от каждого БГК 200. Кроме того, при использовании асинхронной сети передачи увеличивается гибкость при коммутации камер в сети, и адаптация шины соединений делает более гибкой схему соединений, что ведет к увеличению гибкости при коммутации камер и БУК. Кроме того, при изменении адреса назначения (адрес IP) можно очень просто переключать камеру (БГК 200) и БУК 300.
Предпочтительный вариант осуществления был описан выше со ссылками на приложенные чертежи, однако настоящее изобретение не ограничено данным примером. Для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что различные модификации, комбинации, подкомбинации и изменения могут быть выполнены в зависимости от конструктивных требований и других факторов, если только они находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.