JP2018152706A - 映像伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、映像信号の低遅延伝送を図ることである。
【解決手段】本発明の映像伝送装置は、符号化装置と送信装置と受信装置からなる映像伝送装置であって、符号化装置は入力した映像信号から圧縮データを生成し、映像の絵柄に応じて発生するデータの発生量を含むＴＭＣＣ情報を生成し、圧縮データと前記ＴＭＣＣ情報をそれぞれ送信装置に出力し、送信装置は符号化装置から入力された圧縮データを入力されたＴＭＣＣ情報に基づいて変調し、変調した信号にＴＭＣＣ情報を重畳して送信し、受信装置は送信装置から受信した信号からＴＭＣＣ情報を検出して当該ＴＭＣＣ情報を用いて復調及び復号処理を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像伝送装置に関するものである。

従来の映像伝送装置について、図４と図５を用いて説明する。
図４は従来の映像伝送装置を説明するためのブロック図である。図５は従来の映像伝送装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図４において、映像伝送装置４００は、符号化装置４１０、送信装置４２０、送信アンテナ４３０、受信アンテナ４５０、受信装置４６０で構成されている。

符号化装置４１０は、制御部４１１、Ｉ（Intra-coded Picture）処理部４１２、Ｐ（Predictive-coded Picture）処理部４１３、選択部４１４、復号部４１６、バッファメモリ１部４１７で構成されている。
制御部４１１は、ＳＵＭを入力し、ｃｏｍｐ制御信号とＩ／Ｐ１制御信号を出力する。
また、制御部４１１から出力するＩ／Ｐ１は、画面上部からフレーム毎に対象範囲を下段にズラしながら変化する信号である。

符号化装置４１０は、入力された映像信号ＳＩ−ＶＩＤをＩ処理部４１２で圧縮データＩ−ＣＤを生成し、Ｐ処理部４１３で圧縮データＰ−ＣＤを生成し、選択部４１４で圧縮データＩ−ＣＤまたはＰ−ＣＤを選択し、選択したデータＳ−ＣＤをバッファメモリ１部４１７に出力し、バッファメモリ１部４１７から圧縮データＢＦ−ＣＤを出力する。なお、復号部４１６はＳ−ＣＤを復号し、復号した映像信号Ｖ−ＤＥＭをＰ処理部４１３に出力する。

制御部４１１から出力するｃｏｍｐ制御信号（符号化目標）は、Ｉ処理とＰ処理の発生符号量を増減させる制御信号、Ｉ処理部とＰ処理部は量子化の粗さを変化させることで、発生符号量を増減させるものである。
また、制御部４１１から出力するＩ／Ｐ１制御信号は、選択部４１４への制御信号、Ｉ処理による符号か、Ｐ処理の符号かを選択する。画面の上部から順番に選択されるように、走査線１２８０本であれば、１フレーム目は１〜６４本の期間、２フレーム目は６５本〜１２８本の期間・・・を選択する。
また、制御部４１１に入力するＳＵＭは、バッファメモリ部１３４に貯まった圧縮データ量に関する信号である。
制御部４１１は、ＳＵＭの量の多少を見ながら、ｃｏｍｐ制御信号（符号化目標）にて量子化粗さ、すなわち新たな発生データ量の多少をコントロールする。

送信装置４２０は、バッファメモリ２部４２１、訂正符号部４２２、変調部４２３、インタリーブ部４２４、ＴＭＣＣスイッチ部４２４ｂ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部４２５、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog Converter）部４２６、周波数変換部４２７、電力増幅部４２８で構成されている。
送信装置４２０は、入力された圧縮データＢＦ−ＣＤをバッファメモリ２部４２１に書込み、バッファメモリ２部４２１から読出したＴＤ−Ｍを訂正符号部４２２で誤り訂正符号を付加し、誤り訂正符号を付加したＴＤ−Ｐを変調部４２３で例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying、4位相偏移変調）を施し、変調を施したＴＤ−ＱＭをインタリーブ部４２４で誤り訂正符号化後のデータ順序の入れ替えを行い、データ順序の入れ替えを行ったＴＤ−ＱｉをＴＭＣＣスイッチ部４２４ｂで一定期間毎に変調や訂正符号化設定を示すＴＭＣＣ値を挿入し、ＴＭＣＣ値を挿入したＴＤ−ＦをＩＦＦＴ部４２５でＩＦＦＴを施し、逆高速フーリエ変換を施したＭＯＤをＤ／Ａ部４２６でアナログ変換し、アナログ変換したＡ−Ｍを周波数変換部４２７で所定の周波数（例えば、８００ＭＨｚ帯）に変換し、周波数変換したＲＦ−Ｍを電力増幅部４２８で所定の電力に増幅し、増幅したＲＦ−Ｐを送信アンテナ４３０に出力（伝送出力）する。
送信アンテナ４３０は受信アンテナ４５０に電波（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交波周波数分割多重）信号）４４０を送信する。

受信装置４６０は、受信高周波部４６１、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital Converter）部４６２、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部４６３、デインタリーブ部４６４、復調部４６５、復号部４６６で構成されている。
受信装置４６０は、受信アンテナ４５０で受信した信号（ＯＦＤＭ信号）を受信高周波部４６１でベースバンド信号に周波数変換し、Ａ／Ｄ部４６２でアナログ信号に変換し、ＦＦＴ部４６３で周波数軸データ（伝送フレーム）に変換し、デインタリーブ部４６４でビット列の順序を入れ替え、復調部４６５で復調し、復号部４６６で誤り訂正を行い、映像信号ＳＩ−ＶＩＤを外部に出力する。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１に、低遅延かつ高圧縮で、ランダムアクセス可能な動画像の符号化を可能とする画像符号化方法および装置の発明が開示されている。
また、特許文献２としては、映像信号の符号化を伴う切替時に画質劣化を防止する発明が開示されている。
また、特許文献３としては、符号化部はＩ処理部とＰ処理部と選択部とバッファメモリ部と復号部と動き相関部と重み付け部と判定部を有し、重み付け部は状態情報に応じて重み付けを変更し、選択部はＩ処理部の出力とＰ処理部の出力および判定部の出力の中で一つを選択する発明が開示されている。
また、非特許文献１としては、テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システムの標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３がある。

特開２０１０−４５８５７号公報 特開２０１６−１５８１８５号公報 特開２０１６−１８４９１２号公報

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３ １．２版、「テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム」、一般社団法人電波産業会

映像伝送は圧縮処理＋伝送で遅延時間が発生しており、低遅延化が要望されている。
圧縮処理自体は、映像内容の複雑簡易に応じて必要データ量を多少させることでデータ削減を行えるが、データ発生量の多少を平滑化するため、バッファメモリに蓄える処理が常用されている。
従来の符号化装置の画像圧縮処理において、データ発生量の「多少」は絵柄に依存し、データ連続化のためにバッファメモリに保存書込みし、所定時間経過後にバッファメモリから符号化出力（圧縮データ）として読出す。
このため、符号化出力（圧縮データ）は、画像圧縮処理時点で遅延時間が発生する。
本発明の目的は、映像信号の低遅延伝送を図ることである。

本発明の映像伝送装置は、符号化装置と送信装置と受信装置からなる映像伝送装置であって、符号化装置は入力した映像信号から圧縮データを生成し、映像の絵柄に応じて発生するデータの発生量を含むＴＭＣＣ情報を生成し、圧縮データと前記ＴＭＣＣ情報をそれぞれ送信装置に出力し、送信装置は符号化装置から入力された圧縮データを入力されたＴＭＣＣ情報に基づいて変調し、変調した信号にＴＭＣＣ情報を重畳して送信し、受信装置は送信装置から受信した信号からＴＭＣＣ情報を検出して当該ＴＭＣＣ情報を用いて復調及び復号処理を行うことを特徴とする。

また、符号化装置は、入力した映像信号のＩ処理を行ってＩ圧縮データを生成するＩ処理部と、入力した映像信号のＰ処理を行ってＰ圧縮データを生成するＰ処理部と、Ｉ圧縮データまたはＰ圧縮データを選択して間欠出力する選択部と、選択部で選択したＩ圧縮データまたはＰ圧縮データのデータ発生量をカウントする発生量カウンタ部と、発生量カウンタ部でカウントとした値に基づいてＴＭＣＣ情報を生成する制御部とを備え、選択部で選択されたＩ圧縮データまたはＰ圧縮データと、ＴＭＣＣ情報を外部へ出力することが好ましい。

また、送信装置は、入力した圧縮データとＴＭＣＣ情報に基づいて所定の変調方式に変調する変調部と、変調部が変調したデータにＴＭＣＣ情報を付加するＴＭＣＣスイッチ部と、ＴＭＣＣ情報を付加した信号をＯＦＤＭ信号で送信するための信号処理部と、信号処理部からの信号の電力を増幅する電力増幅器とを備え、電力増幅器で増幅されたＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信することが好ましい。

さらに、受信装置は、ＴＭＣＣ情報を付加したＯＦＤＭ信号を受信する映像伝送装置の受信装置であって、ＯＦＤＭ信号からＴＭＣＣ情報を検出する制御部と、ＯＦＤＭ信号を復調する復調部と、復調部で復調された信号を復号する復号部とを備え、制御部は検出したＴＭＣＣ情報を用いて復調部及び復号部を制御し、復号部は復元された符号化前の映像信号を外部に出力することが好ましい。

本発明によれば、映像信号の低遅延伝送を行うことができる。
また、符号化に伴うバッファメモリ容量を低減することができる。

本発明の一実施例に係る映像伝送装置を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施例に係る映像伝送装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ変調波の構成を説明するための図である。 従来の映像伝送装置を説明するためのブロック図である。 従来の映像伝送装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る映像伝送装置を説明するためのブロック図である。
図１において、映像伝送装置１００は、符号化装置１１０、送信装置１２０、送信アンテナ１３０、受信アンテナ１５０、受信装置１６０で構成されている。

符号化装置１１０は、制御部１１１、Ｉ（Intra-coded Picture）処理部１１２、Ｐ（Predictive-coded Picture）処理部１１３、選択部１１４、発生量カウント部１１５、復号部１１６で構成されている。
制御部１１１は、ＳＵＭを入力し、ｃｏｍｐ制御信号とＩ／Ｐ１制御信号を出力する。
また、制御部１１１から出力するＩ／Ｐ１は、画面上部からフレーム毎に対象範囲を下段にズラしながら変化する信号である。
さらに、制御部１１１は、送信装置１２０に変調波の伝送制御に関する信号であるＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration and Control）情報を出力する。
なお、ＴＭＣＣ情報は、変調方式や内符号の符号化率などの伝送パラメータをセグメント単位で設定できる伝送パラメータである。

符号化装置１１０は、入力された映像信号ＳＩ−ＶＩＤをＩ処理部１１２で圧縮データＩ−ＣＤを生成し、Ｐ処理部１１３で圧縮データＰ−ＣＤを生成し、選択部１１４で圧縮データＩ−ＣＤまたはＰ−ＣＤを選択し、選択した圧縮データＳ−ＣＤを送信装置１２０に出力する。
圧縮データＳ−ＣＤは、時間的に間欠状態で符号化装置１１０から出力するため、バッファメモリ分の遅延を低減している。
なお、復号部１１６はＳ−ＣＤを復号し、復号した映像信号Ｖ−ＤＥＭをＰ処理部１１３に出力する。
ＳＵＭは、圧縮データＳ−ＣＤを発生量カウント部１１５でカウントした値であり、映像の絵柄に応じて発生量が増減（変化）する。

制御部１１１から出力するｃｏｍｐ制御信号（符号化目標）は、Ｉ処理とＰ処理の発生符号量を増減させる制御信号、Ｉ処理部とＰ処理部は量子化の粗さを変化させることで、発生符号量を増減させるものである。
また、制御部１１１から出力するＩ／Ｐ１制御信号は、選択部１１４への制御信号、Ｉ処理による符号か、Ｐ処理の符号かを選択する。画面の上部から順番に選択されるように、走査線１２８０本であれば、１フレーム目は１〜６４本の期間、２フレーム目は６５本〜１２８本の期間・・・を選択する。
また、制御部１１１は、ＳＵＭの量の多少を見ながら、ｃｏｍｐ制御信号（符号化目標）にて量子化粗さ、すなわち新たな発生データ量の多少をコントロールする。

送信装置１２０は、バッファメモリ２部１２１、訂正符号部１２２、変調部１２３、インタリーブ部１２４、ＴＭＣＣスイッチ部１２４ｂ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１２５、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog Converter）部１２６、周波数変換部１２７、電力増幅部１２８で構成されている。

送信装置１２０は、バッファメモリ２部１２１に入力された圧縮データＳ−ＣＤを順次書込む。ＴＭ−Ｍを訂正符号部１２２では、バッファメモリ２部１２１から読出したデータに対してエラー訂正可変処理に対応した誤り訂正符号を付加し、誤り訂正符号を付加したＴＭ−Ｐを変調部１２３で例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying、4位相偏移変調）または６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation、64直角位相振幅変調）等の変調数可変処理を施し変調信号ＴＭ−ＱＭを出力する。変調を施したＴＭ−ＱＭをインタリーブ部１２４で誤り訂正符号化後のデータ順序の入れ替えを行い、データ順序の入れ替えを行ったＴＭ−Ｑｉに対して、ＴＭＣＣスイッチ部１２４ｂでＴＭＣＣ情報から一定期間毎に変調や訂正符号化設定に関連するＴＭＣＣ情報を挿入し、ＴＭＣＣ情報を挿入したＴＭ−ＦをＩＦＦＴ部１２５でＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を施し、逆高速フーリエ変換を施したＭＭＯＤをＤ／Ａ部１２６でアナログ変換し、アナログ変換したＡ−ＭＭを周波数変換部１２７で所定の周波数（例えば、８００ＭＨｚ帯）に変換する。ここで、ＩＦＦＴ部１２５、Ｄ／Ａ部１２６、周波数変換部１２７を信号処理部と称する。信号処理部では周波数変換したＲＦ−ＭＭを電力増幅部１２８で所定の電力に増幅し、増幅したＲＦ−ＰＭを送信アンテナ１３０に出力（伝送出力）する。

送信アンテナ１３０は受信アンテナ１５０に電波（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交波周波数分割多重）信号）１４０を送信する。

受信装置１６０は、受信高周波部１６１、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital Converter）部１６２、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部１６３、デインタリーブ部１６４、復調部１６５、復号部１６６、制御部１６７で構成されている。

受信装置１６０は、受信アンテナ１５０で受信した信号（ＯＦＤＭ信号）を受信高周波部１６１でベースバンド信号に周波数変換し、Ａ／Ｄ部１６２でアナログ信号に変換し、ＦＦＴ部１６３で周波数軸データ（伝送フレーム）に変換し、デインタリーブ部１６４でビット列の順序を入れ替え、復調部１６５で復調し、復号部１６６で誤り訂正を行い、映像信号ＳＩ−ＶＩＤを外部に出力する。

制御部１６７は、受信した信号（ＯＦＤＭ信号）からＴＭＣＣ情報を検出して、復調部１６５に対しては変調数可変処理に対応した復調方式を出力し、復号部１６６に対してはエラー訂正可変処理に対応した制御信号を出力する。

次に、本発明の一実施例に係る映像伝送装置の動作について図２を用いて説明する。
図２は本発明の一実施例に係る映像伝送装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図２の発生データ量Ｓ−ＣＤは、１フレームが１６ｍｓであり、最初の１ｍｓ（１ｍｓ目）が４０ｋであり、次の１ｍｓ（２ｍｓ目）が１２０ｋであり、最後の１ｍｓ（１６ｍｓ目）が４０ｋの場合である。

図１のバッファメモリ２部１２１の出力であるＴＭ−Ｍは、符号化装置１１０にバッファメモリ１部がないため、遅延時間１が図４のバッファメモリ２部４２１の出力ＴＤ−Ｍより短く（低遅延に）なる。

訂正符号部１２２の出力であるＴＭ−Ｐは、１フレーム（１６ｍｓ）の１ｍｓ目を通常速度（２ｂｉｔ）でバッファメモリ２部１２１から読出したものであり、変調部１３３でＱＰＳＫ変調（２ｂｉｔ）したＴＭ−ＱＭを出力し、残りの時間を空データ（０ｂｉｔ）で出力する。

訂正符号部１２２の出力であるＴＭ−Ｐは、２ｍｓ目のデータ発生量が１２０ｋと多いため、バッファメモリ２部１２１から３倍の速度（６ｂｉｔ）で読出し、かつ、変調部１３３で６ｂｉｔを符号化できる６４ＱＡＭで変調し、残りの時間を空データ（０ｂｉｔ）で出力する。なお、データ発生量に応じて１６ＱＡＭで変調してもよい。

訂正符号部１２２の出力であるＴＭ−Ｐは、１６ｍｓ目を通常速度（２ｂｉｔ）でバッファメモリ２部１２１から読出したものであり、変調部１３３でＱＰＳＫ変調（２ｂｉｔ）したＴＭ−ＱＭを出力し、残りの時間を空データ（０ｂｉｔ）で出力する。

送信装置１２０の伝送出力ＲＦ−ＰＭは、上述の処理により、間欠出力となる。

次に、本発明のＯＦＤＭ変調波の構成（データキャリア、ＴＭＣＣキャリア）について図３を用いて説明する。
図３は本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ変調波の構成を説明するための図である。
変調部１３３の出力であるＴＭ−ＱＭは、ＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ（空データ）、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫ（空データ）、・・・、ＱＰＳＫ、ＱＰＳＫとなる。

ＯＦＤＭ変調波は、各データキャリアの変調多値数に変調方式を示すＴＭＣＣ情報を付加する。
受信装置１６０の制御部１６７は、ＴＭＣＣ情報を基に復調部１６５と復号部１６６を制御することにより、映像信号ＳＩ−ＶＩＤを復元することができる。

本発明の実施形態である映像伝送装置は、映像信号の低遅延伝送を行うことができる。また、符号化に伴うバッファメモリ容量を低減することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
例えば、Ｉ処理とＰ処理の切り替えは、画面縦方向ではなく、横方向への切り替えに対しても適用できる。

映像データ量に応じて変調方式を変更することによって、映像信号の低遅延伝送を行う用途に適用できる。

１００：映像伝送装置、１１０：符号化装置、１１１：制御部、１１２：Ｉ処理部、１１３：Ｐ処理部、１１４：選択部、１１５：発生量カウント部、１１６：復号部、１２０：送信装置、１２１：バッファメモリ２部、１２２：訂正符号部、１２３：変調部、１２４：インタリーブ部、１２４ｂ：ＴＭＣＣスイッチ部、１２５：ＩＦＦＴ部、１２６：Ｄ／Ａ部、１２７：周波数変換部、１２８：電力増幅部、１３０：送信アンテナ、１５０：受信アンテナ、１６０：受信装置、１６１：受信高周波部、１６２：Ａ／Ｄ部、１６３：ＦＦＴ部、１６４：デインタリーブ部、１６５：復調部、１６６：復号部、１６７：制御部、４００：映像伝送装置、４１０：符号化装置、４１１：制御部、４１２：Ｉ処理部、４１３：Ｐ処理部、４１４：選択部、４１６：復号部、４１７：バッファメモリ１部、４２０：送信装置、４２１：バッファメモリ２部、４２２：訂正符号部、４２３：変調部、４２４：インタリーブ部、４２４ｂ：ＴＭＣＣスイッチ部、４２５：ＩＦＦＴ部、４２６：Ｄ／Ａ部、４２７：周波数変換部、４２８：電力増幅部、４３０：送信アンテナ、４５０：受信アンテナ、４６０：受信装置、４６１：受信高周波部、４６２：Ａ／Ｄ部、４６３：ＦＦＴ部、４６４：デインタリーブ部、４６５：復調部、４６６：復号部。

Claims (4)

1. 符号化装置と送信装置と受信装置からなる映像伝送装置であって、
   前記符号化装置は、入力した映像信号から圧縮データを生成し、映像の絵柄に応じて発生するデータの発生量を含むＴＭＣＣ情報を生成し、前記圧縮データと前記ＴＭＣＣ情報をそれぞれ送信装置に出力し、
   前記送信装置は、前記符号化装置から入力された前記圧縮データを入力された前記ＴＭＣＣ情報に基づいて変調し、前記変調した信号に前記ＴＭＣＣ情報を重畳して送信し、
   前記受信装置は、前記送信装置から受信した信号からＴＭＣＣ情報を検出して当該ＴＭＣＣ情報を用いて復調及び復号処理を行うことを特徴とする映像伝送装置。
2. 請求項１に記載の映像伝送装置における符号化装置であって、
   入力した映像信号のＩ処理を行ってＩ圧縮データを生成するＩ処理部と、
   入力した映像信号のＰ処理を行ってＰ圧縮データを生成するＰ処理部と、
   前記Ｉ圧縮データまたは前記Ｐ圧縮データを選択して間欠出力する選択部と、
   前記選択部で選択した前記Ｉ圧縮データまたは前記Ｐ圧縮データのデータ発生量をカウントする発生量カウンタ部と、
   前記発生量カウンタ部でカウントとした値に基づいてＴＭＣＣ情報を生成する制御部とを備え、
   前記選択部で選択された前記Ｉ圧縮データまたは前記Ｐ圧縮データと、前記ＴＭＣＣ情報を外部へ出力することを特徴とする映像伝送装置の符号化装置。
3. 請求項１に記載の映像伝送装置における送信装置であって、
   入力した圧縮データとＴＭＣＣ情報に基づいて所定の変調方式に変調する変調部と、
   前記変調部が変調したデータに前記ＴＭＣＣ情報を付加するＴＭＣＣスイッチ部と、
   前記ＴＭＣＣ情報を付加した信号をＯＦＤＭ信号で送信するための信号処理部と、
   前記信号処理部からの信号の電力を増幅する電力増幅器とを備え、
   前記電力増幅器で増幅されたＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信することを特徴とする映像伝送装置の送信装置。
4. 請求項１に記載の映像伝送装置におけるＴＭＣＣ情報を付加したＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号からＴＭＣＣ情報を検出する制御部と、
   前記ＯＦＤＭ信号を復調する復調部と、
   前記復調部で復調された信号を復号する復号部とを備え、
   前記制御部は、前記検出したＴＭＣＣ情報を用いて前記復調部及び前記復号部を制御し、
   前記復号部は復元された符号化前の映像信号を外部に出力することを特徴とする映像伝送装置の受信装置。

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