JP3615905B2

JP3615905B2 - デジタル映像分配装置

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Publication number: JP3615905B2
Application number: JP13777397A
Authority: JP
Inventors: 俊成林; 淳三奥中
Original assignee: NTT Electronics Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: JPH10313454A; US6160544A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は同時に複数送出元からのアナログ映像信号をデジタル映像情報とし複数受信側端末装置に分配するデジタル映像分配装置に関し、特にローカルエリア網（以下、ＬＡＮという）接続でマルチキャスト通信手段を用いて、通信の負荷が増大する影響なしに受信側端末装置の数が増加でき、分配処理の遅延が少なく、かつ複数送出されたデジタル映像情報を受信処理する際の受信端末装置のＣＰＵの処理負荷を軽減するとともに、各端末装置間の配線接続が単純で済むデジタル映像分配装置に関する。
【０００２】
また、何らかの理由で異常が発生した時に映像情報の収得ロスを生じることなくその発生からさかのぼる所定時間分の映像情報を再生可能にするデジタル映像分配装置を提供する。
【０００４】
【従来の技術】
図１２は、従来の映像分配装置の構成例を示す。同図において、１は映像ソースであり、カメラ，マイク等を含む。２は制御回線、３は映像回線、４は映像分配器、５及び６はルーチングスイッチャー、７は受信側機器、８は制御部、９は放映機器を示す。
【０００５】
図１２に示す従来の映像分配装置は、遠隔地に配されて映像回線３経由のカメラ、マイクなどの映像ソース１と構内に配されたモニタ確認用のモニタ機器さらに放映用の本線機器からなる。モニタ機器はスイッチング型単方向アナログ・ルーティングスイッチャー５と受信側機器７を中心に構成され、その機器間の信号もカメラ側からの映像信号と音声信号、またカメラへの制御信号が別々のスイッチャーに分けられていることから、各信号別になる大規模な配線設備を必要としている。
【０００６】
構内の各所に配された受信側機器７で所望の映像ソースの選択は、受信側機器７のリモコンからこのルーティングスイッチャー５の制御部８に対して選択の指示をし、これに合わせて制御部８がルーティングスイッチャー５のマトリックス制御信号でもって、その受信側機器７に映像信号と音声信号が転送されるように両信号をさらに該カメラを制御すべく制御信号のルートも共に連動切り替えで実現している。
【０００７】
放送用の本線機器は映像分配器４によって上記のモニタ確認用とは並行して映像信号と音声信号を取り出して、モニタ確認した結果をもとに本線機器のデジダル・ルーティングスイッチャー６で一つの放送内容を選択し、放映機器９に接続している。
【０００８】
またモニタ確認用の受信側機器への別の配線形態として、同軸ケーブルによる有線放送（ＣＡＴＶ）があるが、基本的にアナログ方式でありかつ情報転送の双方向は少ない。
【０００９】
デジタル映像分配にＬＡＮが使用されている場合、受信映像が乱れない低遅延のリアルタイム性を確保する情報転送の高速性が必要であり、マルチメディア通信に向く光ケーブル型の非同期転送モード方式（以下、ＡＴＭという）が主流で高価になっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシステムでは、以下に示すような問題点がある。
【００１１】
映像ソースや受信側機器の増設にあたっては、追加のルーティングスイッチャーまたはその構成品となるマトリックススイッチ部さらに各信号の配線の追加が必要であり、工事のための長時間の運用停止が必要であったり経費の負担が大きいものとなっていた。さらに、ルーティングスイッチャーの場合は、情報転送が単方向であり受信側機器のリモコンからの映像ソースを制御するための制御情報の転送が同一の配線で出来ず、配線設備が各信号別になり大規模かつ複雑になっていた。
【００１２】
従来のデジタル映像分配でＬＡＮとして使用されている光ケーブル型のＡＴＭの場合、複数の映像情報を円滑に通すためには情報転送の高速性が必要であり、ハードウェアが高価でかつ光ケーブル配線も簡単ではなかった。
【００１３】
従来の通常用いられるコンピュータ用ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．３型ＬＡＮ装置（搬送波感知多重アクセス／衝突検出方式、以下ＣＳＭＡ／ＣＤという）通信方式では、帯域共有型でありデータの送信に衝突（コリジョン）が生じるとランダム時間後に再送信する待ちを生じ、複数個所から映像データが同時に転送されると転送の遅れが生じて再生される映像に乱れを生じている。すなわち映像通信の場合は、転送に遅れや変動を生じることが許容されないリアルタイム性が要求される。これは映像データの宿命として１枚のデータが届いた瞬間から、次の１枚の映像データが来るまでの時間は、元の映像の単位時間当たりのフレーム数に依存し、もしこの間隔が保たれない場合、再生される映像は、元の映像品質から落ちることになる。すなわち、リアルタイム性に許容度のあるオフィス用のコンピュータ環境のシステムと異なり、映像を扱う装置は時間の管理をしっかりしないと映像品質が著しく損なわれる場合がある。
【００１４】
そこで、この発明はすくなくともモニタ機器のルーティングスイッチャーを使用することなく、さらに使い方に応じて本線機器のルーティングスイッチャーをも使用することなくＬＡＮのハブ接続ですませられることを目的とし、さらに従来のコンピュータ用ＬＡＮでは考えられなかったリアルタイム性、すなわち時間軸上の各種問題点を考慮して装置を構築し、うまく映像分配装置として稼働することを目的とする。また、少ない設備費で装置が構築でき、設置場所の変更などの運用の維持費も少なくて済み、増設にも簡単に対応できる映像分配装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これらの目的及びその他の目的を達成するために、本発明は１つの形式として以下の構成を有する。
【００１６】
１．ローカルエリア網内にて接続される複数の映像端末装置間での複数宛先の同時複数映像を分配する装置において、映像ソースのアナログ映像信号を送信側端末装置で映像情報圧縮によるデジタル映像情報とする手段（１０２−１〜１０２−ｎのＥＮＣ）、該デジタル映像情報をマルチキャスト通信パケットにより複数宛先に分配する手段（１０３ハブ）、各受信側端末装置のネットワークインタフェース装置に送出元を示すアドレスのアドレスフィルタを備える手段（図１０の９０１レジスタ＆照合）、該アドレスフィルタにマルチキャスト通信パケットの送出元を示すアドレスを上位処理から設定可能とする手段（図１０の９０１レジスタ及び図１１の１００１レジスタ１）、該アドレスフィルタに設定された送出元を示すアドレスをもつマルチキャスト通信パケットのみを有効受信情報とする手段（図１０の９０１照合及び図１１の１００３照合回路）、受信側端末装置で有効受信情報を映像伸張によりアナログ映像信号とする手段（１０４−１〜１０４−ｎのＤＥＣ）、を具えることを特徴とするデジタル映像分配装置。
【００１７】
２．上記第１項記載の構成において、更に、受信側端末装置で有効受信情報をメモリに蓄積する手段（図７の６０２ＲＡＭ）、蓄積停止の通知判断手段（図７の６０１ＣＰＵのプログラム処理）、蓄積再生のスキップバック手段（図７の６０１ＣＰＵのプログラム処理）、を有することを特徴とするデジタル映像分配装置。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は各装置間をＬＡＮ接続とし双方向データ転送の方法で、映像，音声，制御信号を同じケーブルの使用で実現した。また、デジタル映像分配装置（放送局仕様）としては、はじめて放送局仕様の高画質でかつ転送情報量が少なくて済むＩＳＯ標準ＩＳ１３８１８及びＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６２（以下、ＭＰＥＧ２という）のデジタル映像圧縮・伸張を適用した。この映像圧縮・伸張において低遅延（３００ミリ秒以下）を確保するために、標準に規定のプロファイルとレベルのうちからシンプルプロファイルとメインレベルの組み合わせ（以下、ＳＰ＠ＭＬという）とする。
【００１９】
なお、映像圧縮・伸張の方式は、情報量の増加が生じることを許容してでも高品質を確保したうえでより遅延を少なくするため、別のたとえばフレーム間が独立した映像圧縮でＭＰＥＧ２規定の１フレームのみの使用に相当するモーションＪＰＥＧ方式を適用としてもよい。
【００２０】
ＬＡＮの方式には、ＩＥＥＥ８０２．１２型ＬＡＮ装置（デマンドプライオリティ通信方式、以下１００ＶＧ−ＡｎｙＬＡＮという）通信方式のハブにより１００Ｍｂｐｓと高速でかつラウンドロビン型ＬＡＮ制御（コリジョンレス型ＬＡＮ）を適用する。ＬＡＮ接続の端末装置間の映像分配には、１対多の分配通信とするマルチキャスト通信とする。
【００２１】
マルチキャスト通信でハブを介して分配された映像情報は、受信側端末装置のネットワークインタフェース装置（以下、ＮＩＣという）にて、分配される複数映像情報の中から、下位レイヤのハードウェアでもって所望の一つの映像情報のみにフィルタし取り出すことで、必要の無い映像情報がなくなることで上位側のＣＰＵの処理負荷を軽減する。
【００２２】
また、ＬＡＮ配線にはその物理媒体の工事のしやすさ、価格の点からシールドなし４対ツイストペアケーブル（以下、４−ＵＴＰという）を適用した。
【００２３】
【作用】
本発明では、各所から集めたアナログ映像信号を送信側端末装置でデジタル映像圧縮し、各端末装置間をＬＡＮ接続とし、１対多の分配通信とするマルチキャスト通信で複数デジタル映像情報を同時に分配し、受信側端末装置で所望の一つのデジタル映像情報を伸張しアナログ映像情報に戻す。
【００２４】
このような構成によると、１００ＶＧ−ＡｎｙＬＡＮのＬＡＮ部分の速度対パフォーマンス比は同じ１００ＭｂｐｓのＣＳＭＡ／ＣＤ−ＬＡＮの通信方式にくらべて５倍程度を実現できる。
【００２５】
ＭＰＥＧ２標準のデジタル映像圧縮・伸張とすることで、固定ビットレートでＴＶ放送品質の一つの映像が６Ｍｂｐｓ程度の固定情報量ですむ。このため、１００ＶＧ−ＡｎｙＬＡＮの１００Ｍｂｐｓの帯域に複数映像の多重化ができる。
【００２６】
ＬＡＮの端末装置間の映像分配には、１対多のマルチキャスト通信とすることで、１対１のユニキャスト通信で宛先数分のパケットを分配する場合に比べてＬＡＮ内への送出情報量が増えないで済ませられる。すなわち、送信側端末装置は宛先分の繰り返し送出動作がなくて済み、処理負荷や処理遅延が増えない。
【００２７】
同一セグメント内での受信側端末装置の増設が生じても、ＬＡＮの情報量が増える影響が少なく、使用するハブ（カスケード接続を含む）に具備するポート数や接続距離による制限のみで済む。
【００２８】
受信側端末装置の要求される処理能力は、映像ソースの数が増えてもＮＩＣでフィルタされた一つの映像ソース対応で済まされる。したがって、処理負荷が少なくて済む分が、他のアプリケーションソフトの同時処理や将来の映像のソフトウェアデコード処理に振り向けられることが期待できる。
【００２９】
送信側端末装置の接続数は、１００ＶＧ−ＡｎｙＬＡＮのセグメント内の伝送効率を考慮した収容情報量と各映像の合計情報量とによって決めることができ、あらかじめ使用できる数の最大が設計でき、その範囲内の使用であれば映像が乱れるような遅延が発生せずにすむ。
【００３０】
受信側端末装置ではリアルタイムの映像再生のほかに、所望のデジタル映像情報をメモリに蓄積することで、後からの映像再生をすることも容易にできる。
【００３１】
【実施例】
以下、この発明に係わるデジタル映像分配装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１は全体構成を示すブロック図である。
【００３３】
図１において、２０は映像ソース、１０９は制御回線、１１０は映像回線、１０１は映像分配器、１０２は送信側端末装置、１０３はハブ、１０４は受信側端末装置、１０５はルーチングスイッチャー、１０６はプリマトリックス、１０７は制御サーバ、１０８は通信サーバ、１１１は放映機器である。
【００３４】
放送局内でＬＡＮの構成によるデジタル映像分配装置の例を示す。複数個所のカメラのアナログ映像信号（以下、マイクの音声信号を含む）を映像回線１１０を中継するなどして映像分配器１０１に取り込み、局内同期に調相するとともに、送信側端末装置１０２の映像圧縮装置（以下、ＥＮＣという）に送り込み、デジタル化と情報圧縮をし、この得られたデジタル映像情報をＮＩＣで宛先をマルチキャスト通信のＭＡＣマルチキャストアドレスとＩＰマルチキャストアドレスとしたパケットに組立て、１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮのハブ１０３を経由して受信側端末装置１０４に分配する。すなわち、複数デジタル映像情報を同時に各スタジオなどに配置のモニタ確認用の複数の受信側端末装置１０４に分配する。受信側端末装置１０４のＮＩＣでは、送信側からマルチキャスト通信されたデジタル映像情報パケットのうちから所望のＩＰソースアドレスとＩＰマルチキャストアドレスを持つデジタル映像情報パケットのみを受信処理する。このパケットを映像伸張装置（以下、ＤＥＣという）に取り込みアナログ映像信号（映像と共に音声も同時に含まれている）に戻し、モニタに出力する。および／またはメモリにも蓄積し、後からの映像再生出力をする。
【００３５】
送信側端末装置１０２や受信側端末装置１０４の構成は、一つの映像情報ごとに１台のパソコンを用いても、複数の映像情報を１台のパソコンで扱ってもよい。この例示図では一つの映像情報ごとに１台のパソコンとしｎ台のパソコンでの構成を示している。
【００３６】
番組放送用には、受信側端末装置１０４で得られたアナログ映像信号を使用し放映機器１１１に送る。または、デジタル映像圧縮・伸張した情報を番組放送に用いない場合、従来と同様にカメラ映像信号を映像分配器１０１を介してモニタ用と別のルートに分岐し、受信側端末装置１０４でモニタ確認しつつルーティングスイッチャー１０５でいずれかの映像情報を放送用に選択してもよい。図１において点線で囲む個所はそのような状態を示す。
【００３７】
カメラの設置個所は、送信側端末装置１０２のパソコンに直接接続できるＬＡＮ内であっても、遠隔地でもよい。遠隔地の場合は、カメラ映像信号の通信用に超高速の専用ＴＶ回線またはマイクロ波回線を映像回線１１０に用いる。カメラの焦点、輝度や雲台の向きなどのカメラ制御信号の制御回線１０９には、その情報量が少なくて済むことから低速の公衆通信回線（電話網、ＩＳＤＮ）または専用回線を用いる。カメラの設置数が送信側端末装置１０２のＥＮＣの数よりも多い場合は、プリマトリックス１０６を付加してカメラ映像信号を選択し、送信側端末装置１０２との整合を図る。
【００３８】
カメラ制御は、受信側端末装置１０４の各リモコンからソース映像の選択操作とカメラ制御の焦点、輝度や向きなどの指示操作をし、この指示操作は制御信号としてＬＡＮ内を経由することで行う。受信側端末装置１０４のリモコンは専用のボックスで指定スイッチやジョイスティックなどで構成しても、各パソコン１０４−１から１０４−ｎのウインドウ画面からのキーボード、マウスの入力であってもよい。ここで、一つのカメラに対して同時に複数受信側端末装置１０４からの指示とならないように、制御サーバ１０７をハブ１０３に接続することで制御信号をいったん中継し、すべてこの制御サーバ１０７を介してカメラ側に伝える。制御サーバ１０７では、同時に複数から一つのカメラを制御しないように、先に受け付けたものが終了するまで、他からの制御を無視とする。制御サーバ１０７からカメラ側への制御信号の伝え方は、各送信側端末装置１０２とカメラとの接続形態によって、制御サーバ１０７から各送信側端末装置１０２に直接接続したカメラにまたは別途通信サーバ１０８を設けて公衆通信回線（電話網、ＩＳＤＮ）または専用回線の制御回線１０９を使用する。すなわち、受信側端末装置１０４からＬＡＮのハブ１０３を経て制御サーバ１０７に制御信号を集め、ＬＡＮのハブ１０３を経て通信サーバ１０８、制御回線１０９経由でカメラを制御する。または、制御サーバ１０７から直接接続のカメラ側に伝える。さらには、送信側端末装置１０２を介して（図２、図６で示す）カメラ側に伝えることでもよい。
【００３９】
この実施例では制御サーバ１０７と通信サーバ１０８を別装置で示しているが、一体で構成してもよい。
【００４０】
カメラ制御の操作結果は、カメラから送られてくる映像をモニタすることで確認することになる。このフィードバックループ系になることから、操作結果の確認に一連の情報転送・処理の遅延が生じることになり、遅延時間が大きくなると円滑な操作ができなくなる。人の操作として許容される遅延時間は約３００ミリ秒であり、本発明を適用することでその範囲内で済まされる。
【００４１】
図２に示す送信側端末装置１０２、ハブ１０３、受信側端末装置１０４の構成。
【００４２】
本発明の図１に示す全体構成のうち送信側端末装置１０２、ハブ１０３および受信側端末装置１０４の構成を文献第３３回民放技術報告会との対応で示す。
【００４３】
送信側端末装置１０２はパソコンＰＣ１＜１０２−１＞，ＰＣ２＜１０２−２＞で表示し、受信側端末装置１０４はパソコンＰＣ３＜１０４−１＞，ＰＣ４＜１０４−２＞で表示している。パソコンＰＣ１＜１０２−１＞はエンコーダＥＮＣ、ＮＩＣほかパソコンの基本部分からなる。パソコンＰＣ３＜１０４−１＞はデコーダＤＥＣ、ＮＩＣほかパソコンの基本部分からなる。ＮＴＳＣはアナログ映像信号である。ＣＴＬは制御信号で、図１の例示では別の通信サーバ１０８を経由しているが、後述の図６の例示にあるＲＳ−２３２Ｃの情報にあたる。
【００４４】
図３に示す１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮの特徴としているハブ動作の原則。
【００４５】
１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮはハブ１０３の動作で、デマンドプライオリティ（時間的にクリティカルなパケットをハイプライオリティとし、通常のデータパケットをノーマルプライオリティとし、ハイプライオリティがなくなればノーマルプライオリティとするＬＡＮ内にパケットを通す優先順位がある）とラウンドロビン調停法ＬＡＮ制御（ハブ１０３が接続された装置３０１から装置３０ｎあてにハイプライオリティの送信の有無を順次走査し、無ければつづいてノーマルプライオリティの送信の有無を順次走査し、一つの時点では一つのみのパケットを受け付けながら他から送り出すようにし、衝突が生じないコリジョンレス型ＬＡＮ）を特徴とする。
【００４６】
本発明では、ハブ１０３に対しての動作の設定を、時間的にクリティカルなデジタル映像情報のパケットをハイプライオリティとし、カメラの制御信号をノーマルプライオリティの通常のデータパケットとする。この場合は、ハイプライオリティとしたデジタル映像情報が優先して受け付けながら他から送り出されるために、分配能力をデジタル映像情報のみで事前に設計でき、合計のデジタル映像情報量が時系列で大きく変化することは生じない。すなわち、分配時に映像が乱れるような遅延が生じないですむ。
【００４７】
たとえば、６Ｍｂｐｓのデジタル映像情報を１００Ｍｂｐｓで多重化すると、転送効率を余裕を見て７５％（転送能力は９６％以上といわれている）として１２映像の同時分配ができる。
【００４８】
また、カメラの制御信号の情報量が少ないことと全デジタル映像情報量がＬＡＮの転送能力より見て余裕がある設計ならば、デジタル映像情報とカメラの制御信号にプライオリティの差を付与することなく、双方ともノーマルプライオリティまたはハイプライオリティとしてもよい。
【００４９】
一方、さらに他のデータ通信のコンピュータ装置などもこのＬＡＮに接続の場合は、プライオリティが低いノーマルプライオリティとして収容することで、デジタル映像情報が優先されることから映像分配とデータ通信との混在使用が不都合が生じることなくできる。
【００５０】
プライオリティの設定はあらかじめ各ＮＩＣにハード的に固定する場合とアプリケーションからデータに応じてＮＩＣに指定する場合とがあり、いずれであってもよい。
【００５１】
なお、ＬＡＮ方式は、映像ソースの接続数が少ないか伝送容量が大きくとれて映像情報の分配に余裕が確保できるならば、この実施例で述べた１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮに必ずしも限定しなくても、ＣＳＭＡ／ＣＤでもＡＴＭであってもよいし、今後予定される１ＧビットＣＳＭＡ／ＣＤ−ＬＡＮであってもよい。
【００５２】
図５に示すマルチキャスト通信とアドレスの原則。
【００５３】
図４はパケットの内容を示す拡大図である。
【００５４】
マルチキャスト通信は、１対多の複数宛先の分配であってもＬＡＮ内のハブ１０３への送出情報量が１対１のユニキャスト通信相当ですむ。これを実現するために、ＴＣＰ／ＩＰ通信規約の中でマルチキャストアドレスが規定されている。これは送出パケットのＩＰアドレスで、宛先には特定のＩＰマルチキャストアドレスとし、送信元のＩＰソースアドレスと対で構成される。さらに、ＭＡＣアドレスの部分も宛先には特定のＭＡＣマルチキャストアドレスとし、送信元のＭＡＣソースアドレスと対で構成される。送信側装置４０１は、この宛先に特定の値を用いるアドレス処理のみ通常のユニキャスト通信と異なっている。ハブ１０３では送出されたパケットのアドレスからマルチキャスト通信のパケットであると判別すると、そのパケットを受け付けながら他のポートから同時に送り出す。受信側装置４０２から４０ｎでは、この例示のように一つのセグメントのみで構成ならば受信側装置４０２から４０ｎの判断でマルチキャスト通信に参加することでよい。すなわち、それぞれの受信側装置４０２から４０ｎが宛先のＭＡＣマルチキャストアドレスやＩＰマルチキャストアドレスをみて、パケット受信処理をすればよい。なお、送信側は図３に示したようにラウンドロビンで各ポートを順に移っていく。それぞれの他のポートは受信側になる。
【００５５】
また、ＬＡＮが複数セグメントで構成される場合はセグメント間に使用されるルータ（図示せず）から、各接続装置に対してマルチキャスト通信に参加する問い合わせと接続装置が応答するなどの手順が使われ、参加する接続装置のないセグメントにはルータがマルチキャスト通信しないようにし無効通信がないようになっている。
【００５６】
図６に示す送信側端末装置１０２の構成。
【００５７】
送信側端末装置１０２は、パソコン１０２−ｎのメインボードにＣＰＵとメモリ部、さらにその拡張ボードとしてホストバスにＥＮＣとＮＩＣを追加した構成とする。直接接続のカメラ制御の制御信号ＣＴＬはパソコン１０２−ｎに標準装備されているＲＳ−２３２Ｃのポートから接続することでも、前記の制御サーバ１０７を介してもよい。
【００５８】
カメラからのアナログ映像信号ＮＴＳＣは直接または映像回線を介して、ＥＮＣに入力しデジタル化と情報圧縮をしデジタル映像情報にした後、デジタル映像情報をメインボードのメモリ部にいったん蓄積した後、ＮＩＣに転送しマルチキャスト通信パケットとして、４−ＵＴＰのケーブルを用いてＬＡＮのハブ１０３に送信される。この際、ＭＰＥＧ２の規約に従って音声情報も映像情報と組み合わせて送信される。
【００５９】
ＴＶ放送品質のＭＰＥＧ２は、現状ではソフトウェアでの映像圧縮・伸張処理が困難であり、ハードウェアのＥＮＣの使用とする。このＥＮＣには、ＳＰ＠ＭＬの規定に沿ったＩ／Ｐフレームを適用する低遅延型映像圧縮のＥＮＣを使用する。さらに、デジタル映像情報のストリームのフォーマットには、通信途中でエラーがあってもその後の回復動作が可能な固定長形式のトランスポート・ストリーム（ＴＳ）モードを使用する。
【００６０】
なおＭＰＥＧ２の規定にあるメインプロファイルのメインレベル（ＭＰ＠ＭＬ）の標準を使用するならば、Ｉ／Ｐ／Ｂフレームの組み合わせとしており、再生出力までに秒オーダの遅延になる。すなわち、Ｂフレームの使用は双方向予測符号化画像であり、これを使用すると圧縮・伸張処理に遅延が大きく生じる。
【００６１】
ここで適用のＳＰ＠ＭＬではＩ／Ｐフレームの組み合わせとしており、毎秒３０フレームの映像で、圧縮から通信さらに伸張の遅れを含めて８フレーム分の２７０ミリ秒程度の遅延再生で済む。
【００６２】
また、映像圧縮・伸張は情報量の増加が生じても高品質を確保しより遅延を少なくするため、別のたとえばフレーム間が独立した映像圧縮法でＭＰＥＧ２の１フレームのみの使用に相当するモーションＪＰＥＧ方式であってもよい。
【００６３】
図７に示す受信側端末装置１０４の構成。
【００６４】
受信側端末装置１０４は、パソコン１０４−ｎのメインボードにＣＰＵ６０１とメモリ部、さらにその拡張ボードとしてホストバスにＤＥＣとＮＩＣを追加した構成とする。また、別途リングバッファＲＡＭ６０２を追加する場合もある。ＤＥＣには映像再生のモニタまたは本番放送用の放映機器を接続する。また、リモコンの操作部を制御部に接続する。
【００６５】
ＬＡＮのハブ１０３からの受信パケットは４−ＵＴＰのケーブルを介してＮＩＣで受け、メインボードのメモリ部にいったん蓄積した後、ＤＥＣに渡し元のアナログ映像信号ＮＴＳＣに戻され、放映機器またはモニタに出力される。音声も映像と組み合わせて処理される。
【００６６】
また、あとからの映像再生やスキップバックのためのデジタル映像情報の蓄積には上記メモリ部かパソコンに有する磁気ディスク装置の一部または別途設けた半導体再書き込み可能不揮発メモリやシリコンディスクなどから選択して構成する。
【００６７】
図８に示す通信サーバ１０８の構成。
【００６８】
通信サーバ１０８は、パソコンのメインボードにＣＰＵとメモリ部さらにその拡張ボードとしてホストバスに、複数のＲＳ−２３２Ｃ（またはＲＳ−４２２）インタフェースを有するマルチポートカードＭＰＣとＮＩＣを追加した構成とする。マルチポートカードＭＰＣには電話網のときにモデムまたはＩＳＤＮのときに端末アダプタから成る通信制御部ＣＣを接続する。
【００６９】
ＬＡＮのハブ１０３からの受信パケットはＮＩＣで受け、該当のカメラ側のＲＳ−２３２Ｃ（またはＲＳ−４２２）ポートから制御信号を送出する。これは、モデムまたは端末アダプタから成る通信制御部ＣＣと通信回線１０９を介してカメラおよびその雲台を制御する。
【００７０】
図９に示す制御サーバ１０７の構成。
【００７１】
制御サーバ１０７は、パソコンのメインボードにＣＰＵとメモリ部、さらにその拡張ボードとしてホストバスにマルチポートカードＭＰＣとＮＩＣを追加した構成とする。カメラ制御信号の受付けと通信サーバ１０８経由の転送制御はその具備するソフトウェア処理とする。マルチポートカードＭＰＣの用途は、システム全体を制御する上位パソコンを用いる場合はここに接続する。さらに、プリマトリックス１０６が付加された際はマルチポートカードＭＰＣに接続し、ここからその選択指示も処理する。
【００７２】
図１０に示すＮＩＣのハードウェアとアドレスフィルタ。
【００７３】
ＮＩＣはＬＡＮのハブ１０３に接続しＬＡＮコントローラで１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮの通信処理をするとともに、ＮＩＣ内メモリとメインボード側のメモリ部との情報転送をホストバスを介して行う。この情報転送には、バスマスタ型の高速データ転送方式を採用する。すなわち、ＮＩＣ自らがホストバスコントローラでそのメモリとメインボード側のメモリ部との間で情報を直接メモリアクセス（ＤＭＡ）転送とすることで、ＣＰＵ処理の依存を減らした高速データ転送とする。
【００７４】
ＮＩＣのハードウェアのアドレスフィルタは、ＬＡＮのハブ１０３からマルチキャスト通信され受信した送信元の数に比例した情報量のパケットの中から、有効なパケットをあらかじめ選択して、その後の処理負荷を減らすために付加する。これを受信したパケットのうちから、有効とする送信元のアドレスを持つパケットのみを選択することで実現する。この処理をＮＩＣのハードウェアの機能として実現する。すなわち、ＮＩＣにはレジスタ＆照合９０１を設け、有効とするＩＰマルチキャストアドレスと送信元のＩＰソースアドレスを上位処理のＣＰＵ側からの指定でレジスタに設定し、受信パケットごとのＩＰマルチキャストアドレスと送信元のＩＰソースアドレスを比較照合し、照合の結果で不一致のパケットを捨てる。一致のパケットはＮＩＣ内のメモリ蓄え、ホストバスを介してメインボード側のメモリ部に送られる。
【００７５】
図１０におけるレジスタ＆照合９０１の動作を図１１に示す。レジスタ＆照合９０１は、ＬＡＮコントローラに接続され、上位処理のＣＰＵ側から指定される有効とするＩＰマルチキャストアドレスと送信元のＩＰソースアドレスを格納するレジスタ１（１００１）と受信パケットから取り出したＩＰマルチキャストアドレスと送信元のＩＰソースアドレスを設定するレジスタ２（１００２）さらに双方のレジスタ間の内容照合をする照合回路（１００３）からなる。照合の結果の一致、不一致はＬＡＮコントローラ側に返される。不一致の場合は、ＬＡＮコントローラで該当の受信パケットを捨てる。
【００７６】
照合するアドレスは、ＩＰマルチキャストアドレスを送信側端末装置１０２の各ＥＮＣごとに固有の値を使用するのであれば、ＩＰマルチキャストアドレスと送信元のＩＰソースアドレスの双方でなく、ＩＰマルチキャストアドレスの比較照合のみでもよい。
【００７７】
また、ＮＩＣのハードウェア構成がＮＩＣ内部の処理を専用にあらたに付加されたＣＰＵ制御とするとき（図示せず）はレジスタ＆照合９０１回路を設けることなく、そのＣＰＵのファームウェア処理で同様のフィルタ処理としてもよい。
【００７８】
他の実施例
分配する映像ソースをカメラだけでなく映像サーバに蓄積の映像情報にする、受信端末装置でリモコン用の利用者のグラフィックユーザインタフェースをアプリケーション内容に沿って変える、といった変形をすることでホテル内ＣＡＴＶやＶＯＤ、遠隔授業システムまたは構内授業同報システムなどにも適用できる。
【００７９】
映像回線が、他の中継用途などの固定局や移動局と共有のマイクロ波回線で遠隔地に配置されたカメラの映像信号を中継するときには同時に使用できる映像中継の数に制限がある。この有効利用をはかるために、モニタ確認用の映像圧縮・伸張を他のＩＴＵ勧告Ｈ．２６１またはＭＰＥＧ−１などの簡易な方式とし、前記カメラ制御に使用の制御回線を映像信号転送にも利用できる情報量とし、本発明のモニタ確認を制御回線を介して行ない、放送用のカメラ映像のみ映像回線を使うようにすることもできる。これは図１の送信側端末装置１０２と受信側端末装置１０４のそれぞれはＥＮＣとＤＥＣを放送用のみに使用とし（この結果、ＭＰＥＧ２のＤＥＣはモニタ用を削減できる）、さらに上記の簡易な方式の映像圧縮・伸張機能を各装置に併せて付加する。こうすることで放送用の映像のマイクロ波回線の中継使用を簡易な方式の映像でモニタ確認され選ばれたもののみとすることができる。すなわち、モニタ確認のためにマイクロ波回線を使う必要がなく、放送用の本線に使用するもののみマイクロ波回線を使うことになるために、固定局や移動局とマイクロ波回線を共有するときの効率的使用ができる。
【００８０】
カメラの設置と同時に定期的に動作可能を示すキープアライブ信号、または異常通知信号（地震の検知、画像内容の異常変化などをきっかけとする）を発生する信号発生装置を設置し（図２）、これからカメラ制御信号と逆の方向に信号が伝えられ、通信サーバ１０８で受信処理し、該信号を映像信号と同様のマルチキャスト通信、またはユニキャスト通信（受信側端末装置１０４の特定の装置で以降の処理をするとき）する。受信側端末装置１０４の一部のまたは特定のパソコンでは、蓄積用のメモリとしてリングバッファＲＡＭを備え、デジタル映像情報をリングバッファＲＡＭにサイクリックに上書き蓄積する。ここで６Ｍｂｐｓのデジタル映像情報には、１分間の蓄積に約５０ＭＢの容量を必要とするので、キープアライブ信号の間隔より大きいか取得したい時間に合わせた容量のリングバッファＲＡＭを用意すればよい。この構成を追加することにより、受信側端末装置１０４では該当の信号発生装置からの定期のキープアライブ信号が途絶えたと判断するか、異常通知信号（地震の通知、画像内容の異常変化など）を受信することで、映像蓄積停止の通知判断とする。この結果、カメラ側の前記変化点前後のみの蓄積再生が収得ロスを生じることなく可能となるスキップバック機能を付与できたことになる。このように構成すると、カメラ設置場所での地震発生時などの突発的な事象監視が有効に実現できる。リングバッファＲＡＭは新たにパソコンに付加してもよい。またパソコンにすでにあるメモリ部や磁気ディスク装置などを拡張して使用してもよい。従来のビデオテープ装置を用いる場合は、異常検知時点からのテープ動作の開始となり、テープの立上り遅れがあるので、映像情報の収得ロスを生じることとなっていたが、本構成によりこれが解消できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、受信端末装置のＣＰＵの負荷が軽減され、映像を送る端末装置の同時に動作する数の制限がＬＡＮの収容情報量と各映像情報量のみできまり、従来にない単純な構成でありながら、拡張性（入力数、出力数の増加に対応）を有するようになった。
【００８２】
端末装置間の配線が容易で、増設や移設の設置維持費が少なくて済む。
【００８３】
本発明は、放送局における映像伝送分配装置や異常監視記録システム以外にも、送信する映像ソースをカメラだけでなく映像サーバにする、受信端末装置で利用者のグラフィックユーザインタフェースを変える程度で他の用途での使用が考えられ例として挙げると、
・ホテル内ＣＡＴＶやＶＯＤ、ビデオ・チェックアウト端末など
・カラオケＢＯＸ
・学校教育の遠隔授業システムまたは構内授業同報システム
など幅広い応用が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明の構成の核になる部分を示し、送信側端末装置、ハブ、受信側端末装置の構成を示すブロック図
【図３】１００ＶＧＡｎｙ−ＬＡＮのハブ動作を示す図
【図４】パケットの拡大図
【図５】マルチキャスト通信とアドレスを示す図
【図６】送信側端末装置１０２の構成を示す図
【図７】受信側端末装置１０４の構成を示す図
【図８】通信サーバ１０８の構成を示す図
【図９】制御サーバ１０７の構成を示す図
【図１０】ＮＩＣのハードウェアとアドレスフィルタを示す図
【図１１】レジスタ＆照合９０１の動作を示す図
【図１２】従来の構成例を示す図
【符号の説明】
２０映像ソース
１０９制御回線
１１０映像回線
１０１映像分配器
１０２送信側端末装置
１０３ハブ
１０４受信側端末装置
１０５ルーチングスイッチャー
１０６プリマトリックス
１０７制御サーバ
１０８通信サーバ
１１１放映機器

Claims

ローカルエリア網内にて接続される複数の映像端末装置間での複数宛先の同時複数映像を分配する装置において、映像ソースのアナログ映像信号を送信側端末装置で映像情報圧縮によるデジタル映像情報とする手段、該デジタル映像情報をマルチキャスト通信パケットにより複数宛先に分配する手段、各受信側端末装置のネットワークインタフェース装置に送出元を示すアドレスのアドレスフィルタを備える手段、該アドレスフィルタにマルチキャスト通信パケットの送出元を示すアドレスをシステム全体を制御する上位パソコンのＣＰＵから設定可能とする手段、該アドレスフィルタに設定された送出元を示すアドレスをもつマルチキャスト通信パケットのみを有効受信情報とする手段、受信側端末装置で有効受信情報を映像伸張によりアナログ映像信号とする手段、を具えることを特徴とするデジタル映像分配装置。