JP3402177B2 - ディジタル信号多重化装置及び方法、ディジタル信号伝送方法、ディジタル信号記録方法、並びに、記録媒体 - Google Patents

ディジタル信号多重化装置及び方法、ディジタル信号伝送方法、ディジタル信号記録方法、並びに、記録媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像や音声等のデ
ィジタル信号を多重化して例えばテレビジョンの番組や
プログラム単位の一次多重化ストリームを生成し、これ
ら複数の一次多重化ストリームをさらに二次多重化して
生成した二次多重化ストリームの伝送や記録を行うディ
ジタル信号多重化装置及び方法、ディジタル信号伝送方
法、ディジタル信号記録方法、並びに、多重化データが
記録された記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複数のプログラム（例えばテレビジョン
放送の番組）を１本の多重化ストリームに多重化して伝
送するためのトランスポートストリームがＩＳＯ１３８
１８−１に規定されており、従来より、このトランスポ
ートストリームを生成する多重化システムが知られてい
る。
【０００３】図４に、ディジタル衛星放送等を用いて、
このトランスポートストリームの伝送を行う放送システ
ムの構成を示す。
【０００４】送信装置１０１には、複数のプログラムＰ
ａ〜Ｐｎに対応したベースバンドのビデオデータやオー
ディオデータ或いは図示しない字幕データ等が、サーバ
やビデオカメラ等から供給される。このビデオデータや
オーディオデータは、各プログラムＰａ〜Ｐｎに対応す
るビデオエンコーダ１０２ａ〜１０２ｎ及びオーディオ
エンコーダ１０３ａ〜１０３ｎに供給され、例えばＭＰ
ＥＧ（ISO/IEC11172,ISO13818）等に対応した圧縮デー
タストリーム（エレメンタリストリーム）に符号化され
る。
【０００５】符号化された各エレメンタリストリーム
は、各プログラムＰａ〜Ｐｎに対応する一次多重化器１
０４ａ〜１０４ｎに供給される。各一次多重化器１０４
ａ〜１０４ｎは、各プログラム毎に供給されたエレメン
タリストリームをＩＳＯ１３８１８−１で規定されたト
ランスポートパケット単位で時分割多重化して、各プロ
グラムＰａ〜Ｐｎに対応した一次多重化ストリームを生
成する。
【０００６】各一次多重化器１０４ａ〜１０４ｎにより
生成された各一次多重化ストリームは、二次多重化器１
０５に供給される。二次多重化器１０５は、各一次多重
化ストリームをさらに上記トランスポートパケット単位
で時分割多重化して、一本の二次多重化ストリームを生
成する。
【０００７】そして、この二次多重化器１０５は、生成
した二次多重化ストリームを伝送媒体１１０を介して受
信装置１１１に供給する。
【０００８】ここで、各一次多重化器１０４ａ〜１０４
ｎ及び二次多重化器１０５で多重化された一次多重化ス
トリーム及び二次多重化ストリームは、ＩＳＯ１３８１
８−１に規定するトランスポートストリームに対応して
いる。
【０００９】このように送信装置１０１では、各プログ
ラムＰａ〜Ｐｎに対応したベースバンドのビデオデータ
やオーディオデータを圧縮符号化して、一本の二次多重
化ストリームを生成し、生成した二次多重化ストリーム
を伝送媒体１１０を介して受信装置１１１に供給する。
【００１０】受信装置１１１には、二次多重化ストリー
ムが上記伝送媒体１１０を介して伝送される。二次多重
化ストリームは、分離器１１２に供給される。分離器１
１２は、例えば視聴者等が指定したプログラムに対応す
るエレメンタリストリームのみを、二次多重化ストリー
ムから分離してデコーダに供給する。すなわち、分離器
１１２は、指定されたプログラムのビデオエレメンタリ
ストリームをビデオデコーダ１１３に供給し、指定され
たプログラムのオーディオエレメンタリストリームをオ
ーディオデコーダ１１４に供給する。
【００１１】ビデオデコーダ１１３及びオーディオデコ
ーダ１１４は、それぞれ圧縮符号化されたデータに対応
した伸張復号処理を行い、ベースバンドのビデオデータ
及びオーディオデータを生成し、図示しない外部装置等
に供給する。
【００１２】このように受信装置１１１では、供給され
た二次多重化ストリームを受信して、この二次多重化ス
トリームに含まれる複数のプログラムから所定のプログ
ラムを選択して、復号処理を行う。
【００１３】図５に、ＩＳＯ１３８１８−１で規定され
たトランスポートストリームである上記一次多重化スト
リーム及び二次多重化ストリームのデータ構造を示す。
【００１４】ビデオエンコーダ１０２ａ〜１０２ｎで符
号化されるビデオエレメンタリストリーム及びオーディ
オエンコーダ１０３ａ〜１０３ｎで符号化されるオーデ
ィオエレメンタリストリームは、ＰＥＳパケットと呼ば
れるパケット単位に分割される。続いて対応する一次多
重化器１０４ａ〜１０４ｎは、各エレメンタリストリー
ムを、１８８Ｂｙｔｅの固定長のトランスポートパケッ
トに分割して、分割したトランスポートパケット単位で
時分割で一次多重化処理を行い、一次多重化ストリーム
を生成する。続いて二次多重化器１０５は、各一次多重
化ストリームを、さらに、上記トランスポートパケット
単位で時分割で二次多重化処理を行い、二次多重化スト
リームを生成する。
【００１５】図６に、上述したＩＳＯ１３８１８−１で
規定されたトランスポートストリームが供給される場合
における受信装置１１１のデコーダモデルを示す。
【００１６】分離器１１２は、例えば視聴者に指定され
たプログラムに対応したトランスポートパケットのみを
二次多重化ストリームから選択し、各トランスポートバ
ッファ１１６，１１７，１１８に分配する。各トランス
ポートバッファ１１６，１１７，１１８は、対応するデ
ータのトランスポートパケットを一次格納する。例え
ば、トランスポートバッファ１１６は、選択されたプロ
グラムのビデオデータのトランスポートパケットを格納
し、トランスポートバッファ１１７は、選択されたプロ
グラムのオーディオデータのトランスポートパケットを
格納し、トランスポートバッファ１１８は、選択された
プログラムのプログラム制御用データのトランスポート
パケットを格納する。なお、ここでは、字幕用のデータ
等のトランスポートバッファ等を図示しないが、選択し
たプログラムに字幕用のデータ等が含まれていれば、こ
れらのトランスポートパケットが対応するトランスポー
トバッファに格納される。
【００１７】各トランスポートバッファ１１６，１１
７，１１８は、その容量が例えば５１２Ｂｙｔｅとなっ
ており、データを格納している限り規定されたビットレ
ートでＰＥＳパケットをリークしていく。
【００１８】トランスポートバッファ１１６からリーク
するビデオデータは、マルチプレクシングバッファ１１
９に供給される。また、トランスポートバッファ１１
７，１１８からリークするオーディオデータ及びプログ
ラム制御用データは、対応するエレメンタリバッファ１
２１，１２２にそれぞれ供給される。
【００１９】マルチプレシングバッファ１１９からは、
エレメンタリストリームのみが規定されたビットレート
でリークし、エレメンタリバッファ１２０に供給され
る。
【００２０】デコーダ１２３，１２４，１２５は、各デ
コード時刻において、アクセスユニットと呼ばれるデコ
ード単位（ビデオデータであればピクチャ単位）毎に、
対応するエレメンタリバッファ１２０，１２１，１２２
からエレメンタリストリームを引き抜き、デコード処理
を行う。なお、ビデオデータのデコード処理は、時系列
で画面を表示するためにリオーダバッファ１２６を用い
てデコード処理がされる。デコード処理されたベースバ
ンドのビデオデータ，オーディオデータ，制御用データ
は、それぞれ外部装置或いはシステムコントローラ等に
供給される。
【００２１】受信装置１１１では、以上のようなモデル
により、上述したＩＳＯ１３８１８−１で規定されたト
ランスポートストリームの復号処理を行う。
【００２２】以上のようにディジタル衛星放送等を用い
た放送システムでは、送信装置１０１により複数のプロ
グラム毎に圧縮したデータを多重化したトランスポート
ストリームを伝送して、受信装置１１１によりそのデー
タを分離して復号することができる。
【００２３】ここで、上述したマルチプレッシングバッ
ファ１１９及びエレメンタリバッファ１２０（１２１，
１２２）の合計サイズは、発生符号量の制御用の仮想バ
ッファであるＶＢＶ（Video Buffering Verifier）バッ
ファのバッファサイズと、ＩＳＯ１３８１８−２に規定
されているプロファイルとレベルにより一意に定まるサ
イズとを加えたもの（以下、デコーダバッファと呼
ぶ。）である。従って、送信装置１０１の各エンコーダ
では、このデコーダバッファをアンダーフロー又はオー
バーフローしないように、すなわち、このデコーダバッ
ファを破綻させないように、発生する符号量を制御して
いる。そして、一次多重化器１０４ａ〜１０４ｎも同様
に、このデコーダバッファがアンダーフロー又はオーバ
ーフローしないようにスケジューリングして多重化して
いる。
【００２４】ところで、上述した放送システム等で用い
られるような多重化システム、つまり、一次多重化をし
た一次多重化ストリームをさらに多重化して一本の二次
多重化ストリームを生成する多重化システムでは、以下
の理由から、各一次多重化器がスケジューリングした一
次多重化ストリームの出力タイミングと、二次多重化ス
トリーム中に多重化された一次多重化ストリームの出力
タイミングとの間に時間的なずれが生じてしまう。
【００２５】すなわち、この二次多重化システムでは、
二次多重化ストリームのビットレートにおけるトランス
ポートパケット単位の時間スロットにしか二次多重化を
することができないこと、二次多重化ストリームのビッ
トレートが一次多重化ストリームのビットレートよりも
高いこと、在る時間スロットへ二次多重化可能なトラン
スポートパケットは一つの一次多重化ストリームのトラ
ンスポートパケットのみであるからほぼ同時刻に一次多
重化器が出力した一次多重化ストリームのトランスポー
トパケットは待たされてしまうことなどの理由により、
二次多重化ストリーム中に多重化された一次多重化スト
リームの出力タイミングとの間に時間的なずれが生じて
しまう。ここで、この各一次多重化器がスケジューリン
グした一次多重化ストリームの出力タイミングと、二次
多重化ストリーム中に多重化された一次多重化ストリー
ムの出力タイミングとの間に生じる時間的なずれを二次
多重化ジッタと呼ぶ。
【００２６】そのためこのような多重化システムでは、
各一次多重化器が、デコーダの前段に設けられるデコー
ダバッファを破綻させないようにスケジューリングして
多重化していても、この二次多重化ジッタにより、デコ
ーダバッファへのデータストリームの到着タイミングに
ずれが生じることによる影響や、また、二次多重化スト
リーム中にエンコードされている時刻基準参照値（ISO1
3818-1に規定されているトランスポートストリームであ
ればＰＣＲ：Program Clock Refernce）がずれることに
よる影響により、デコーダバッファが破綻してしまう場
合がある。
【００２７】以下、この多重化システムによるこの２つ
の影響についてさらに詳細に説明する。
【００２８】まず、二次多重化ジッタによるデコーダバ
ッファへのデータストリームの到着タイミングにずれが
生じてしまうことについて、図７を用いて説明する。な
お、図７（ａ）に、ビデオエレメンタリストリームとオ
ーディオエレメンタリストリーム等が多重化された所定
のプログラムの一次多重化ストリームを示し、図７
（ｂ）に、上記所定のプログラムとその他のプログラム
が多重化された二次多重化ストリームを示す。また、図
７（ｃ）に、一次多重化器が意図したデコーダバッファ
のバッファ占有量を示し、図７（ｄ）に、二次多重化ジ
ッタが乗っている場合のデコーダバッファのバッファ占
有量を示す。
【００２９】一次多重化ストリームは、図７（ａ）に示
すように、ビデオデータやオーディオデータが、パケッ
トヘッダとエレメンタリストリームとから構成されるト
ランスポートパケット（Ｎ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，Ｎ＋３・
・・）単位で多重化されている。
【００３０】二次多重化ストリームは、図７（ｂ）に示
すように、一次多重化ストリームのビットレートより高
いビットレートで、図７（ａ）で示す一次多重化ストリ
ームとその他の一次多重化ストリームが、二次多重化さ
れている。
【００３１】ここで、一次多重化ストリームは、デコー
ダバッファをオーバーフロー又はアンダーフローさせな
いようにスケジューリングされ多重化されている。従っ
て、例えば、図７（ｃ）に示すように、上記一次多重化
ストリームの所定のトランスポートパケット（例えばＮ
＋１）に含まれるビデオデータは、デコーダバッファを
破綻させることなくデコードされ、また、上記一次多重
化ストリームの所定のトランスポートパケット（例えば
Ｎ＋３）に含まれるオーディオデータも、デコーダバッ
ファを破綻させることなくデコードされる。
【００３２】しかしながら、二次多重化ストリームは、
一次多重化ストリームのビットレートに対して高いビッ
トレートのストリームとなっているので、例えば、トラ
ンスポートパケットのデコーダバッファへの入力開始の
タイミングが同一であっても、パケットデータの格納終
了のタイミングが一次多重化ストリームにおけるタイミ
ングよりも速くなる場合がある。従って、デコーダバッ
ファへのパケットデータ格納終了のタイミングが一次多
重化器が意図するタイミングよりも速くなってしまい、
このようなトランスポートパケット（例えば、Ｎ＋１）
では、図７（ｄ）に示すように、バッファ占有量がデコ
ーダバッファサイズを越えてオーバーフローを起こして
しまう。
【００３３】また、二次多重化ストリームは、二次多重
化ジッタが乗ってしまうため、トランスポートパケット
のデコーダバッファへの入力開始のタイミングが、一次
多重化ストリームにおけるタイミングよりも遅くなる場
合がある。従って、デコーダバッファへのパケットデー
タ格納開始のタイミングが、一次多重化器が意図するタ
イミングよりも遅くなってしまい、このようなトランス
ポートパケット（例えば、Ｎ＋３）では、図７（ｄ）に
示すように、バッファ占有量が零以下となりアンダーフ
ローを起こしてしまう。
【００３４】続いて、二次多重化ジッタによる二次多重
化ストリーム中にエンコードされている時刻基準参照値
（ＰＣＲ）にずれが生じてしまうことについて説明す
る。
【００３５】ＰＣＲは、図７（ａ）に示すように、所定
のトランスポートパケットのパケットヘッダにエンコー
ドされている。このＰＣＲは、デコーダへのデータ入力
時間を示しており、受信装置のデコーダは、このＰＣＲ
のベースフィールドの最後のビットを含むバイトデータ
が実際に入力されるタイミングと、このＰＣＲの値とに
基づき、送信装置のシステムクロックに同期させて動作
する。すなわち、このＰＣＲは、その値自体と、デコー
ダに到着するタイミング、すなわち、多重化器から実際
に出力されるタイミングとの２つが意味をもつものであ
る。従って、このＰＣＲがエンコードされているトラン
スポートパケット（例えば図７に示すＮ＋２）に二次多
重化ジッタが生じると、このＰＣＲの出力タイミングと
図７（ｂ）に示すＰＣＲ′との値とに時間的なずれが生
じてしまい、デコーダで同期を合わせることができなく
なくなってしまう。ＩＳＯ１３８１８−１の規定では、
このＰＣＲのずれは±５００ナノ秒しか許容されていな
い。
【００３６】そこで、従来の多重化システムでは、以上
のデコーダバッファへのデータストリームの到着タイミ
ングにずれが生じてしまうという問題、及び、二次多重
化ストリーム中にエンコードされている時刻基準参照値
（ＰＣＲ）がずれてしまうという問題を解決するため
に、以下のような処理が一般に行われている。
【００３７】すなわち、従来の多重化システムでは、一
次多重化器により一次多重化ストリームを生成する際
に、仮想的にデコーダバッファのバッファ占有量を想定
し、このデコーダバッファのバッファ占有量の上限及び
下限値に所定のマージンを設けて多重化を行っている。
そのため、従来の多重化システムでは、二次多重化ジッ
タによりデコーダバッファへのデータストリームの到着
タイミングが速くなったり遅くなったりしても、デコー
ダバッファを破綻させない二次多重化ストリームを生成
することができる。また、従来の多重化システムでは、
二次多重化器の後段に二次多重化ストリームのＰＣＲを
補正するＰＣＲ補正部を設けている。そのため、従来の
多重化システムでは、二次多重化ジッタによりＰＣＲが
ずれた場合であっても、デコーダが同期をとれる二次多
重化ストリームを生成することができる。
【００３８】具体的に、この２つの問題を解決する従来
の多重化システムについて、図８を用いて説明する。
【００３９】従来の多重化システム１５０は、複数の一
次多重化器１５１ａ〜１５１ｎと、二次多重化器１５２
とを備えている。この二次多重化器１５２は、一次多重
化器１５１ａ〜１５１ｎに対応して設けられる受信メモ
リ１５３ａ〜１５３ｎと、これら受信メモリ１５３ａ〜
１５３ｎに格納された一次多重化ストリームを切り換え
て多重化する切換部１５４と、この切換部１５４が生成
した二次多重化ストリームのＰＣＲを補正する時間情報
補正部１５５と、この二次多重化器１５２のシステムク
ロックを発生するクロック発生部１５６とを備えてい
る。
【００４０】この多重化システム１５０では、各一次多
重化器１５１ａ〜１５１ｎに与えられるシステムクロッ
クと、クロック発生部１５６から発生するシステムクロ
ックとに同期がとられており、同一のクロックで時間管
理がされている。
【００４１】各一次多重化器１５１ａ〜１５１ｎは、デ
コーダバッファのバッファ占有量の上限及び下限値に所
定のマージンを設けて、このデコーダバッファが破綻し
ないような符号量の一次多重化ストリームを生成する。
各一次多重化ストリームは、それぞれ対応する受信メモ
リ１５３ａ〜１５３ｎに供給される。
【００４２】各受信メモリ１５３ａ〜１５３ｎは、一次
多重化器１５１ａ〜１５１ｎで生成された一次多重化ス
トリームを一次格納する。
【００４３】切換部１５４は、各一次多重化ストリーム
のビットレートに基づき定められ、所定の周期で繰り返
されるトランスポートパケットの繰り返しパターン（以
下、インターリーブパターンと呼ぶ。）に応じて、各受
信メモリ１５３ａ〜１５３ｎに格納された一次多重化ス
トリームを選択する。そして、この切換部１５４は、こ
の選択したトランスポートパケットを多重化し、二次多
重化ストリームを生成する。
【００４４】時間情報補正部１５５は、切換部１５４に
より生成した二次多重化ストリームのＰＣＲの値を実際
に、二次多重化器１５０から出力するタイミングに書き
換える。
【００４５】クロック発生部１５６は、この二次多重化
器１５２のシステムクロックを発生する。そのため、こ
の二次多重化器１５２により生成される二次多重化スト
リームは、このクロック発生部１５６が発生するシステ
ムクロックに同期している。図９に、この従来の多重化
システム１５０により、ビットレートが６Ｍｂｐｓと４
Ｍｂｐｓの２つの一次多重化ストリームを、ビットレー
トが１０Ｍｂｐｓの二次多重化ストリームに多重化する
例を示す。
【００４６】二次多重化ストリームは、一次多重化スト
リームに対して所定の二次多重化ディレイ時間だけ遅れ
て、所定のインターリーブパターンに従い多重化されて
いる。このインターリーブパターンは、ビットレートが
６Ｍｂｐｓの一次多重化ストリームのトランスポートパ
ケットが３つ含まれ、ビットレートが４Ｍｂｐｓの一次
多重化ストリームのトランスポートパケットが２つ含ま
れた、５個のトランスポートパケットから構成されてい
る。この二次多重化ストリームは、二次多重化ジッタが
全てのトランスポートパケットに対して０とはならない
ため、時間情報補正部１５５により、一次多重化ストリ
ーム中にエンコードされたＰＣＲの値が、二次多重化器
の出力タイミングで正しいＰＣＲ′の値の書き換えられ
ている。また、各一次多重化ストリームと二次多重化ス
トリームとは、互いに同期がとられたシステムクロック
に基づき、ビットストリームが生成されるので、例えば
インタリーブパターンの時間幅も同一となっている。
【００４７】以上のように従来の多重化システム１５０
では、各一次多重化器１５１ａ〜１５１ｎによりデコー
ダバッファが破綻しないようにマージンをもって多重化
し、かつ、時間情報補正部１５６によりＰＣＲの値を書
き換えることにより、受信装置において、デコーダバッ
ファが破綻せず、かつ、デコーダで送信装置側と同期を
とることができる二次多重化ストリームを生成すること
ができる。
【００４８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、各一次多重
化器１５１ａ〜１５１ｎを動作させるシステムクロック
と、二次多重化器１５２を動作させるシステムクロック
とが互いに同期がとられていない非同期システムの場
合、上述のようにインタリーブパターンに従い二次多重
化ストリームを生成すると、上述した同期システムで生
じる多重化ジッタの他にシステムクロックの違いに基づ
く二重多重化タイミングのずれが生じてしまう。
【００４９】以下、具体的に一次多重化の処理と二次多
重化の処理とを非同期で行う非同期多重化システムにお
いて生じるシステムクロックの違いに基づく二重多重化
タイミングのずれによる問題について説明する。
【００５０】まず、一次多重化器のシステムクロックＣ
ｐ′が、二次多重化器のシステムクロックＣｒよりも早
い場合について、図１０を用いて説明する。なお、この
図１０（ａ）に同期システム（Ｃｐ＝Ｃｒ）の場合の一
次多重化ストリームを示し、図１０（ｂ）に非同期シス
テム（Ｃｐ′＜Ｃｒ）の場合の一次多重化ストリームと
二次多重化ストリームを示している。
【００５１】一次多重化器は、システムクロックＣｐ′
に基づいて、ビットレートＰの一次多重化ストリームを
出力する。二次多重化器は、このビットレートＰの一次
多重化ストリームを、インターリーブパターンに従い多
重化して、二次多重化ストリームを生成する。ここで、
一次多重化器のシステムクロックＣｐが二次多重化器の
システムクロックＣｒと同期している場合には、図１０
（ａ）に示すように、二次多重化ジッタは生じるもの
の、インターリーブパターン毎に発生した一次多重化ス
トリームのトランスポートパケットはそのインターリー
ブパターン内に二次多重化され、システムクロックの違
いによる二重多重化タイミングのずれは生じない。
【００５２】しかしながら、一次多重化器のシステムク
ロックＣｐ′が二次多重化器のシステムクロックＣｒよ
りも早い非同期多重化システムでは、図１０（ｂ）に示
すように、インタリーブパターンに従って二次多重化さ
れていくよりも多くの一次多重化ストリームのデータが
発生してしまう。例えば、この図１０（ｂ）に示すよう
に、４個のインタリーブパターンの二次多重化が終了し
た時点で、一次多重化ストリームには２個のトランスポ
ートパケットａ８，ａ９が多く発生してしまう。この多
く発生したトランスポートパケットａ８，ａ９は、この
時点で受信メモリに溜まってしまう。従って、システム
クロックの違いによる二重多重化タイミングのずれが生
じると、上述した同期システムにおける二次多重化ジッ
タとは異なり、二次多重化し残ったデータが受信メモリ
に蓄積していってしまい、やがて、この受信メモリがオ
ーバーフローしてしまうことになる。
【００５３】また、二重多重化器は、このようなシステ
ムクロックの違いによる二重多重化タイミングのずれが
生じると、このずれの時間を蓄積しながらＰＣＲの補正
を行わなければならない。そのため、一次多重化器がエ
ンコードしたＰＣＲと、二次多重化器が補正するＰＣ
Ｒ′と値の差が開き続けてしまう。従って、一次多重化
器が、予めこのデコードバッファを想定してスケジュー
リングを行いＰＣＲをエンコードしているにもかかわら
ず二次多重化器で補正したＰＣＲの値が大きくなり続け
てしまうため、例えば、ビデオのフレームのようなデコ
ード単位毎に規定されるデコード時間やストリームに付
加されている他の時間情報との整合性を確保することが
できなくなり、受信側のデコードバッファがオーバーフ
ローやアンダーフローしてしまうこととなる。
【００５４】続いて、一次多重化器のシステムクロック
Ｃｐ′が、二次多重化器のシステムクロックＣｒよりも
遅い場合について、図１１を用いて説明する。なお、こ
の図１１（ａ）に同期システム（Ｃｐ＝Ｃｒ）の場合の
一次多重化ストリームを示し、図１１（ｂ）に非同期シ
ステム（Ｃｐ′＜Ｃｒ）の場合の一次多重化ストリーム
と二次多重化ストリームを示している。
【００５５】一次多重化器は、システムクロックＣｐ′
に基づいて、ビットレートＰの一次多重化ストリームを
出力する。二次多重化器は、このビットレートＰの一次
多重化ストリームを、インターリーブパターンに従い多
重化して、二次多重化ストリームを生成する。ここで、
一次多重化器のシステムクロックＣｐが二次多重化器の
システムクロックＣｒと同期している場合には、図１１
（ａ）に示すように、二次多重化ジッタは生じるもの
の、インターリーブパターン毎に発生した一次多重化ス
トリームのトランスポートパケットはそのインターリー
ブパターン内に二次多重化され、システムクロックの違
いによる二重多重化タイミングのずれは生じない。
【００５６】しかしながら、一次多重化器のシステムク
ロックＣｐ′が二次多重化器のシステムクロックＣｒよ
りも遅い非同期多重化システムでは、図１１（ｂ）に示
すように、インタリーブパターンに従って二次多重化さ
れていくよりも、一次多重化ストリームのデータの発生
が遅くなってしまう。例えば、この図１１（ｂ）に示す
ように、トランスポートパケットａ５の途中から二次多
重化するデータが発生していない状態となり、インタリ
ーブパターンどおりに二次多重化ができない状態となっ
てしまう。従って、システムクロックの違いによる二重
多重化タイミングのずれは、上述した同期システムにお
ける二次多重化ジッタと異なり、二次多重化するタイミ
ングにおいて一次多重化ストリームのデータが受信メモ
リに到着しない状態となり、やがて、この受信メモリが
アンダーフローしてしまう。
【００５７】また、二重多重化器は、このようなシステ
ムクロックの違いによる二重多重化タイミングのずれが
生じると、このずれの時間を蓄積しながらＰＣＲの補正
を行わなければならない。そのため、一次多重化器がエ
ンコードしたＰＣＲと、二次多重化器が補正するＰＣ
Ｒ′と値の差が開き続けてしまう。従って、一次多重化
器が、予めこのデコードバッファを想定してスケジュー
リングを行いＰＣＲをエンコードしているにもかかわら
ず二次多重化器で補正したＰＣＲの値が大きくなり続け
てしまうため、例えば、ビデオのフレームのようなデコ
ード単位毎に規定されるデコード時間やストリームに付
加されている他の時間情報との整合性を確保することが
できなくなり、受信側のデコードバッファがオーバーフ
ローやアンダーフローしてしまうこととなる。
【００５８】また、従来より、一次多重化器のシステム
クロックＣｐは、ビデオのフレームタイミング（Ｖシン
ク）に同期していることが一般的であり、二次多重化器
のシステムクロックＣｒは、二次多重化ストリームの送
出クロックであり伝送媒体に依存することが一般的であ
る。また、従来の放送局では、高価な機器を用いること
が多く、全ての一次多重化器のシステムクロックＣｐ
と、二次多重化器のシステムクロックＣｒとを同期させ
ることが容易であった。しかしながら、ディジタルテレ
ビジョン放送のチャンネル数の増加やパーソナルコンピ
ュータの普及、家庭用ネットワーク回線の広帯域化等に
ともない、より簡単なシステム構成による多重化システ
ムを構築したいという要求が急速に強まっており、一次
多重化器と二次多重化器とが非同期であっても良好に動
作する多重化システムが求められている。
【００５９】また、全ての一次多重化器のシステムクロ
ックＣｐを二次多重化器で復元しようとすれば、一次多
重化器の数だけＰＬＬが必要となってしまう。さらに、
ＰＬＬを動作させるためには、一次多重化ストリームの
転送を実時間性を保ったまま行わなければならない。例
えば、受信メモリへの転送が遅れためＰＣＲの到着が遅
れると、ＰＬＬは実際の一次多重化器のシステムクロッ
クＣｐよりも遅いクロックを復元してしまう。従って、
一次多重化器から受信メモリまでの一次多重化ストリー
ムのデータ転送は、実時間性を保てるような専用の転送
方式を用いなければならない。しかし、例えば、パーソ
ナルコンピュータ等において主に用いられている転送バ
スであるＰＣＩ（Peripheral Commponent Interconnec
t）バスに代表されるような既存のバスはバースト的な
データ転送を行うため、このようなバースト的なデータ
転送を行うバスを用いることのできる非同期多重化シス
テムが求められている。
【００６０】そこで、本発明は、非同期によるシステム
でも、受信や復号側の処理を破綻させることなく、一次
多重化ストリームの多重化を行うディジタル信号多重化
装置及び方法、ディジタル信号伝送方法、ディジタル信
号記録方法、並びに、多重化した二次多重化ストリーム
を記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【００６１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るディジタル
信号多重化装置は、１以上のディジタル信号のビットス
トリームが時分割で多重化されるとともに時刻基準参照
値が付加された一次多重化ストリームを複数の一次多重
化装置から受信し、受信した複数の一次多重化ストリー
ムを時分割で多重化して二次多重化ストリームを生成す
るディジタル信号多重化装置であって、複数の一次多重
化ストリームを上記複数の一次多重化装置から受信する
受信手段と、各一次多重化ストリームのビットレートに
応じた繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多重
化ストリームを時分割で多重化して、二次多重化ストリ
ームを生成する多重化手段と、上記一次多重化装置を動
作させる為の基準クロックと非同期の基準クロックに基
づき動作し、上記二次多重化ストリームに付加されてい
る時刻基準参照値を補正する時刻基準参照値補正手段と
を備え、上記多重化手段は、上記時刻基準参照値補正手
段により補正した時刻基準参照値が、上記一次多重化装
置により一次多重化ストリームに付加された時刻基準参
照値より一定値以上大きくなった場合に、所定量のダミ
ーデータを多重化することを特徴とする。
【００６２】このディジタル信号多重化装置では、補正
した時刻基準参照値が一次多重化装置により一次多重化
ストリームに付加された時刻基準参照値より一定値以上
大きくなった場合に所定量のダミーデータが多重化さ
れ、この一次多重化装置により一次多重化ストリームに
付加された時刻基準参照値より一定値以上大きくなって
いない補正後の時刻基準参照値が付加された二次多重化
ストリームを生成する。本発明に係るディジタル信号多
重化方法は、１以上のディジタル信号のビットストリー
ムが時分割で多重化されるとともに時刻基準参照値が付
加された一次多重化ストリームを複数の一次多重化装置
から受信し、各一次多重化ストリームのビットレートに
応じた繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多重
化ストリームを時分割で多重化して、二次多重化ストリ
ームを生成し、上記一次多重化装置を動作させる為の基
準クロックと非同期の基準クロックに基づき上記二次多
重化ストリームに付加されている時刻基準参照値を補正
し、補正した時刻基準参照値が、一次多重化ストリーム
に付加された時刻基準参照値より一定値以上大きくなっ
た場合に所定量のダミーデータを多重化することを特徴
とする。
【００６３】このディジタル信号多重化方法では、補正
した時刻基準参照値が一次多重化装置により一次多重化
ストリームに付加された時刻基準参照値より一定値以上
大きくなった場合に所定量のダミーデータが多重化さ
れ、この一次多重化装置により一次多重化ストリームに
付加された時刻基準参照値より一定値以上大きくなって
いない補正後の時刻基準参照値が付加された二次多重化
ストリームを生成する。
【００６４】
【００６５】本発明に係るディジタル信号伝送方法は、
所定の基準クロックにより、１以上のディジタル信号
のビットストリームを時分割で多重化するとともに時刻
基準参照値を付加して、複数の一次多重化ストリームを
生成し、上記複数の一次多重化ストリームを受信し、各
一次多重化ストリームのビットレートに応じた繰り返し
パターンに基づき、受信した各一次多重化ストリームを
時分割で多重化して、二次多重化ストリームを生成し、
各一次多重化ストリームを生成する為の上記基準クロッ
クと非同期の基準クロックに基づき上記二次多重化スト
リームに付加されている時刻基準参照値を補正して二次
多重化ストリームを伝送するとともに、補正した時刻基
準参照値が、一次多重化ストリームに付加された時刻基
準参照値より一定値以上大きくなった場合に、所定量の
ダミーデータを多重化した二次多重化ストリームを伝送
することを特徴とする。
【００６６】このディジタル信号伝送方法では、補正し
た時刻基準参照値が一次多重化装置により一次多重化ス
トリームに付加された時刻基準参照値より一定値以上大
きくなった場合に所定量のダミーデータが多重化され、
この一次多重化装置により一次多重化ストリームに付加
された時刻基準参照値より一定値以上大きくなっていな
い補正後の時刻基準参照値が付加された二次多重化スト
リームを伝送する。
【００６７】
【００６８】
【００６９】本発明に係るディジタル信号記録方法は、
所定の基準クロックにより、１以上のディジタル信号の
ビットストリームを時分割で多重化するとともに時刻基
準参照値を付加して、複数の一次多重化ストリームを生
成し、上記複数の一次多重化ストリームを受信し、各一
次多重化ストリームのビットレートに応じた繰り返しパ
ターンに基づき、受信した各一次多重化ストリームを時
分割で多重化して、二次多重化ストリームを生成し、各
一次多重化ストリームを生成する為の上記基準クロック
と非同期の基準クロックに基づき上記二次多重化ストリ
ームに付加されている時刻基準参照値を補正して二次多
重化ストリームを記録媒体に記録するとともに、補正し
た時刻基準参照値が、一次多重化ストリームに付加され
た時刻基準参照値より一定値以上大きくなった場合に、
所定量のダミーデータを多重化した二次多重化ストリー
ムを記録媒体に記録することを特徴とする。
【００７０】ディジタル信号記録方法では、補正した時
刻基準参照値が一次多重化装置により一次多重化ストリ
ームに付加された時刻基準参照値より一定値以上大きく
なった場合に所定量のダミーデータが多重化され、この
一次多重化装置により一次多重化ストリームに付加され
た時刻基準参照値より一定値以上大きくなっていない補
正後の時刻基準参照値が付加された二次多重化ストリー
ムを記録する。
【００７１】本発明に係る記録媒体は、所定の基準クロ
ックにより１以上のディジタル信号のビットストリーム
が時分割で多重化されるとともに時刻基準参照値が付加
されて、複数の一次多重化ストリームが生成され、各一
次多重化ストリームのビットレートに応じた繰り返しパ
ターンに基づき、上記複数の一次多重化ストリームが時
分割で多重化されて、二次多重化ストリームが生成さ
れ、各一次多重化ストリームを生成する為の上記基準ク
ロックと非同期の基準クロックに基づき上記二次多重化
ストリームに付加されている時刻基準参照値が補正され
て、二次多重化ストリームが記録されるとともに、補正
した時刻基準参照値が、一次多重化ストリームに付加さ
れた時刻基準参照値より一定値以上大きくなった場合
に、所定量のダミーデータが多重化された二次多重化ス
トリームが記録されたことを特徴とする。
【００７２】この記録媒体には、補正した時刻基準参照
値が一次多重化装置により一次多重化ストリームに付加
された時刻基準参照値より一定値以上大きくなった場合
に所定量のダミーデータが多重化され、この一次多重化
装置により一次多重化ストリームに付加された時刻基準
参照値より一定値以上大きくなっていない補正後の時刻
基準参照値が付加された二次多重化ストリームが記録さ
れている。
【００７３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の多重
化システムについて説明する。
【００７４】この多重化システムは、複数のプログラム
（例えばテレビジョン放送の番組やチャンネル）毎にデ
ータを多重化したトランスポートストリームを伝送する
ディジタル衛星放送システムや、このトランスポートス
トリームを記録媒体に記録する記録システム等に適用さ
れる。この多重化システムは、オーディオやビデオ等の
圧縮データストリーム（エレメンタリストリーム）を時
分割で多重化した複数の一次多重化ストリームを、さら
に時分割で多重化して１つのトランスポンダで使用可能
な１本の二次多重化ストリームを生成するシステムであ
る。ここで、一次多重化ストリームは、上述したテレビ
ジョン放送の１つのチャンネル或いは番組に相当するの
である。なお、この一次多重化ストリーム及び二次多重
化ストリームは、ともにＩＳＯ１３８１８−１で規定さ
れるトランスポートストリームに対応したデータストリ
ームであるとして以下説明を行っていく。
【００７５】まず、本発明の第１の実施の形態の多重化
システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００７６】図１に、本発明の第１の実施の形態の多重
化システムのブロック構成図を示す。
【００７７】多重化システム１は、一次多重化ストリー
ムを生成する複数の一次多重化器２ａ〜２ｎと、各一次
多重化器２ａ〜２ｎにより生成された一次多重化ストリ
ームをさらに多重化して二次多重化ストリームを生成す
る二次多重化器３とを備えている。また、この二次多重
化器３は、各一次多重化器２ａ〜２ｎにより生成された
一次多重化ストリームを受信してそのストリームを一次
格納する複数の受信メモリ４ａ〜４ｎと、受信メモリ４
ａ〜４ｎに格納された一次多重化ストリームを選択して
二次多重化する切換部５と、この切換部５が生成した二
次多重化ストリームのＰＣＲを補正する時間情報補正部
６と、この二次多重化器３のシステムクロックを発生す
るクロック発生部７とを備えている。
【００７８】この多重化システム１では、各一次多重化
器２ａ〜２ｎにそれぞれに与えられるシステムクロック
Ｃｐ1〜Ｃｐn及びクロック発生部７から発生するシステ
ムクロックＣｒが互いに同期がとられておらず、各一次
多重化器２ａ〜２ｎと二次多重化器３がそれぞれ独立に
時間管理がされている。
【００７９】各一次多重化器２ａ〜２ｎは、デコーダバ
ッファのバッファ占有量の上限及び下限値に所定のマー
ジンを設けて、このデコーダバッファが破綻しないよう
な符号量の一次多重化ストリームを生成する。各一次多
重化ストリームは、それぞれ対応する受信メモリ４ａ〜
４ｎに供給される。なお、各一次多重化器２ａ〜２ｎ
は、互いに独立のシステムクロックＣｐ1〜Ｃｐnに基づ
き動作している。そのため、各一次多重化器２ａ〜２ｎ
により生成される一次多重化ストリームは、各システム
クロックＣｐ1〜Ｃｐnに同期している。
【００８０】各受信メモリ４ａ〜４ｎは、一次多重化器
２ａ〜２ｎで生成された一次多重化ストリームを一次格
納する。
【００８１】切換部５は、各一次多重化ストリームのビ
ットレートに基づき定められ、所定の周期で繰り返され
るトランスポートパケットの繰り返しパターン（以下、
インターリーブパターンと呼ぶ。）に応じて、各受信メ
モリ４ａ〜４ｎに格納された一次多重化ストリームを選
択する。そして、この切換部５は、この選択したトラン
スポートパケットを多重化し、二次多重化ストリームを
生成する。
【００８２】時間情報補正部６は、切換部５により生成
した二次多重化ストリームのＰＣＲの値を正確な値に書
き換えて、このＰＣＲの値を補正する処理を行う。すな
わち、時間情報補正部６は、各一次多重化器２ａ〜２ｎ
から一次多重化ストリームが出力されるタイミングに応
じてエンコードされたＰＣＲの値（ＰＣＲ）を、この二
次多重化器３から二次多重化ストリームが出力されるタ
イミングに合わせたＰＣＲの値（ＰＣＲ′）に書き換え
る。
【００８３】クロック発生部７は、この二次多重化器４
のシステムクロックＣｒを発生する。そのため、この二
次多重化器４により生成される二次多重化ストリーム
は、このクロック発生部７が発生するシステムクロック
Ｃｒに同期している。また、時間情報補正部６により書
き換えられるＰＣＲの値もまた、このシステムクロック
Ｃｒに同期している。
【００８４】ここで、時間情報補正部６は、各一次多重
化器２ａ〜２ｎ及び二次多重化器３のシステムクロック
の違いに基づく二重多重化タイミングのずれを補正する
ために、補正前のＰＣＲと補正後のＰＣＲ′とを比較す
る。この時間情報補正部６は、ある一次多重化ストリー
ムの出力タイミングの値である補正前のＰＣＲと、二次
多重化ストリームの出力タイミングの値である補正後の
ＰＣＲ′との差が予め定めておいた閾値以上となったと
きは、この情報を切換部５に与える。切換部５は、この
情報が与えられると、ＰＣＲの差が閾値を越えた一次多
重化ストリームのトランスポートパケットに変えて、ダ
ミーパケットを挿入する。すなわち、切換部５は、次に
この一次多重化ストリームを二次多重化する予定であっ
たインタリーブパターン上のパケットに、このダミーパ
ケットを挿入する。このダミーパケットは、例えば、Ｉ
ＳＯ８１８−１に規定されるヌルパケットである。この
ヌルパケットデコーダ側では、デコーダバッファに入力
されず読み捨てられるため、デコード処理には何等影響
を与えない。
【００８５】時間情報補正部６は、全ての一次多重化ス
トリーム中にエンコードされているＰＣＲに対して、こ
の補正処理及び比較処理を行う。
【００８６】つぎに、この多重化システム１におけるダ
ミーパケットの挿入処理を、図２を用いて、同期システ
ムと非同期システムとを比較しながら説明する。ここ
で、図２（ａ）に、同期システムの場合における一次多
重化ストリームと二次多重化ストリームを示し、図２
（ｂ）に、非同期システムであるこの多重化システム１
における一次多重化ストリームと二次多重化ストリーム
を示している。
【００８７】一次多重化器のシステムクロックＣｐと二
次多重化器のシステムクロックＣｒが同期している同期
システムの場合、図２（ａ）に示すように、一次多重化
器に割り当てられているビットレートに基づいて決定さ
れるインターリーブパターンどおりに二次多重化するこ
とで、二次多重化タイミングのずれは、二次多重化ジッ
タのみとなり、ずれは蓄積しない。
【００８８】一方、一次多重化器と二次多重化器のシス
テムクロックが非同期の多重化システム１の場合、図２
（ｂ）に示すように、インタリーブパターンどおりに二
次多重化していくと、非同期のシステムクロックに基づ
く二次多重化タイミングのずれが蓄積していく。
【００８９】この多重化システム１は、上述したよう
に、一次多重化ストリームの出力タイミングに基づきエ
ンコードされている補正前のＰＣＲの値と、二次多重化
器３の時間情報補正部６により補正された補正後のＰＣ
Ｒ′とを比較する。なお、この多重化システム１では、
二次多重化タイミングにずれが無い場合に、補正前のＰ
ＣＲと補正後のＰＣＲ′が等しくなるように、ＰＣＲ′
には二次多重化を開始するまでの遅れ（二次多重化ディ
レイ）をオフセットとして加えている。この二次多重化
ディレイ分のオフセットを使用しないと、一次多重化ス
トリーム中にエンコードされていたＰＣＲと、デコード
時刻等の他の時間情報との整合性がとれなくなるためで
ある。
【００９０】一次多重化ストリーム中にエンコードされ
ている補正前のＰＣＲと時間情報補正部６が発生するＰ
ＣＲ′との差は、二次多重化ジッタと、非同期システム
特有のシステムクロックの差から生じる二次多重化タイ
ミングのずれとが含まれている。二次多重化ジッタは、
上述したように同期システムにおいても生じており、イ
ンタリーブパターンに基づき求められる。従って、非同
期システム特有のシステムクロックの差から生じる二次
多重化タイミングのずれは、一次多重化ストリーム中に
エンコードされている補正前のＰＣＲと時間情報補正部
６が発生するＰＣＲ′との差と、こ同期システムにおい
ても生じる二次多重化ジッタから求めることができる。
時間情報補正部６は、上記システムクロックの違いによ
り生じる二次多重化タイミングのずれと、このずれに対
して予め定めてある閾値とを比較する。そして、この閾
値を越えるずれが生じる場合には、本来、このずれが生
じたトランスポートパケットを多重化する予定だった二
次多重化ストリームのトランスポートパケットに、ダミ
ーパケット（ヌルパケット）を挿入する。
【００９１】具体的は、図２（ｂ）に示すように、トラ
ンスポートパケットｋにエンコードされているＰＣＲ
（ｋ）と、このトランスポートパケットｋを二次多重化
した後のトランスポートパケットにエンコードされてい
るＰＣＲ′（ｋ）は、システムクロックの違いに基づく
二次多重化タイミングのずれ量が閾値以下となっている
ために、特別な補正処理は行われていない。一方、トラ
ンスポートパケットｎにエンコードされているＰＣＲ
（ｎ）と、このトランスポートパケットｎを二次多重化
した後のトランスポートパケットにエンコードされてい
るＰＣＲ′（ｎ）は、システムクロックの違いに基づく
二次多重化タイミングのずれが閾値以上である。そのた
め、本来のインタリーブパターンでは、トランスポート
パケットｎ＋１を二次多重化する予定だった二次多重化
ストリームのトランスポートパケットにダミーパケット
（ヌルパケット）を挿入する。そして、トランスポート
パケットｎ＋２を二次多重化する予定だった二次多重化
ストリームのトランスポートパケットに、一次多重化ス
トリームのトランスポートｎ＋１を二次多重化し、以降
もトランスポートパケットを１ずつずらして二次多重化
していく。
【００９２】ここで、この閾値は、例えば一次多重化ス
トリームのトランスポートパケットの半分に相当する時
間に設定することにより、システムクロックの違いに基
づく二次多重化タイミングのずれを最小化することが可
能である。すなわち、各一次多重化器２ａ〜２ｎの意図
したトランスポートパケットの出力タイミングと、二次
多重化器３から出力されるトランスポートパケットの出
力タイミングとのずれは、同期システムにおいても生じ
る二次多重化ジッタと、システムクロックの差により生
じるずれの最大値とを合計してものとなるため、予めず
れの合計の最大値を既知とすることができる。
【００９３】従って、多重化システム１では、二次多重
化ストリームを生成する場合において予め既知のずれの
最大値分のずれが生じてもデコーダバッファを破綻させ
ないように、予め各一次多重化器２ａ〜２ｎに所定のマ
ージンをもって一次多重化させることで、デコーダバッ
ファを破綻させることのない安全なシステムを構築する
ことができる。
【００９４】ところで、上述したこの時間情報補正部６
によりＰＣＲの比較してダミーパケットを挿入する処理
では、一次多重化ストリームの出力タイミングよりも二
次多重化タイミングが早くなっていく場合、つまり、一
次多重化器のシステムクロックＣｐ1〜Ｃｐnが、二次多
重化器のシステムクロックＣｒよりも遅い場合を対象と
している。一方、一次多重化ストリームの出力タイミン
グよりも二次多重化タイミングが遅くなっていく場合、
つまり、一次多重化器のシステムクロックＣｐ1〜Ｃｐn
が、二次多重化器のシステムクロックＣｒよりも早い場
合にもこの処理を有効とするために、この多重化システ
ム１では、各一次多重化器２ａ〜２ｎが、割り当てられ
たビットレートよりも低いビットレートの一次多重化ス
トリームを出力するようになっている。
【００９５】以下、この多重化システム１における各一
次多重化器２ａ〜２ｎが出力する一次多重化ストリーム
のビットレートについて図３を用いて説明する。ここ
で、図３（ａ）には、システムクロックＣｐとシステム
クロックＣｒが同期している場合おける一次多重化スト
リームの１秒間のビット発生量（ビットレート）を示
し、図３（ｂ）には、システムクロックＣｐがシステム
クロックＣｒに比べて遅い場合おける一次多重化ストリ
ームのビットレートを示し、図３（ｃ）には、システム
クロックＣｐがシステムクロックＣｒに比べて早い場合
おける一次多重化ストリームのビットレートを示し、図
３（ｄ）には、多重化システム１における一次多重化ス
トリームのビットレートを示している。
【００９６】システムクロックＣｐとシステムクロック
Ｃｒが同期している場合においては、図３（ａ）に示す
ように、システムクロックＣｐ及びシステムクロックＣ
ｒで計測される時間は等しくなるために、各一次多重化
器２ａ〜２ｎから出力される一次多重化ストリームのビ
ットレートは、二次多重化器３から出力される二次多重
化しても変わらない。
【００９７】また、一次多重化器のシステムクロックＣ
ｐが二次多重化器のシステムクロックＣｒに比べて遅い
場合には、図３（ｂ）に示すように、システムクロック
Ｃｐにより計測される１秒間は、システムクロックＣｒ
により計測される１秒間よりも長くなる。従って、シス
テムクロックＣｐに基づき出力されるビットレートがＰ
の一次多重化ストリームは、二次多重化器のシステムク
ロックＣｒからみるとビットレートが（Ｃｐ／Ｃｒ）×
Ｐの一次多重化ストリームとなる。
【００９８】逆に、一次多重化器のシステムクロックＣ
ｐが二次多重化器のシステムクロックＣｒに比べて早い
場合には、図３（ｃ）に示すように、システムクロック
Ｃｐにより計測される１秒間は、システムクロックＣｒ
により計測される１秒間よりも短くなる。従って、シス
テムクロックＣｐに基づき出力されるビットレートがＰ
の一次多重化ストリームは、二次多重化器のシステムク
ロックＣｒからみるとビットレートが（Ｃｐ／Ｃｒ）×
Ｐの一次多重化ストリームとなる。
【００９９】そこで、この多重化システム１の各一次多
重化器２ａ〜２ｎは、図３（ｄ）に示すように、インタ
リーブパターンに基づき割り当てられたビットレートで
あるＰに対して、ビットレートがβ×Ｐの一次多重化ス
トリームを出力する。
【０１００】ここで、この多重化システム１では、βを
以下のように定めている。
【０１０１】実際の一次多重化器と二次多重化器のシス
テムクロックが既知であるならば、このβの値をＣｒ／
Ｃｐとすることにより、インタリーブパターンどおりに
二次多重化することが可能である。もっとも、一般に一
次多重化器と二次多重化器のシステムクロックは未知で
あり、システムクロック自体も変動する可能性がある。
そこで、この多重化システム１では、例えば、クロック
の発振器若しくは発振子が一般にその精度を誤差範囲で
定義してあること等を利用し、システムクロックの取り
得る最大値をＣｐＭＡＸ、二次多重化器のシステムクロ
ックの取り得る最小値をＣｒＭＩＮとして設定し、これ
ら設定した値から、βをＣｒＭＩＮ／ＣｐＭＡＸと定め
ている。
【０１０２】このように、一次多重化器がシステムクロ
ックＣｐに基づいてビットレート（ＣｒＭＩＮ／ＣｐＭ
ＡＸ）×Ｐの一次多重化ストリームを出力する場合、シ
ステムクロックＣｐに基づき出力されるビットレートが
（ＣｒＭＩＮ／ＣｐＭＡＸ）×Ｐの一次多重化ストリー
ムは、二次多重化器のシステムクロックＣｒからみると
次式に示すように、本来一次多重化器に割り当てられた
ビットレートＰよりも必ず低くなることを保証すること
ができる。
【０１０３】（Ｃｐ／Ｃｒ）×β×Ｐ＝（Ｃｐ／Ｃｒ）
×（ＣｒＭＩＮ／ＣｐＭＡＸ）×Ｐ＞Ｐ 以上のように各一次多重化器２ａ〜２ｎが出力する一次
多重化ストリームのビットレートを定めると、一次多重
化ストリームの出力タイミングよりも二次多重化タイミ
ングが早くなっていくことが保証される。従って、多重
化システム１では、一次多重化のシステムクロックＣｐ
と二次多重化器のシステムクロックＣｒの大小に関わら
ず、時間情報補正部６によりＰＣＲの比較してダミーパ
ケットを挿入する処理により、システムクロックの差に
よるずれの補正を行うことができる。
【０１０４】以上のように、本発明の実施の形態の多重
化システム１では、各受信メモリ４ａ〜４ｎやデコーダ
バッファを破綻させることない二次多重化ストリームを
生成することができる。
【０１０５】また、この多重化システム１では、インタ
リーブパターンを変更して各一次多重化ストリームのビ
ットレートを変更することや、各一次多重化ストリーム
のビットレートに応じてインタリーブパターンを変更す
ることができることから、一次多重化ストリームを可変
とし、全体のビットレートである二次多重化ストリーム
のビットレートを一定となるように制御する統計多重化
による制御を行うことができる。そのため、一次多重化
ストリームの符号化の難易度に応じてビットレートを配
分することができ、全体的な画質の向上を図ることがで
きる。
【０１０６】また、この多重化システム１では、各一次
多重化器２ａ〜２ｎのシステムクロックをＰＬＬを用い
て復元する必要がないため、一次多重化ストリームを、
例えばＰＣＩバスのようなバースト的なデータ転送方式
を用いるバスにより転送することができる。
【０１０７】また、多重化システム１では、一次多重化
ストリームが各受信メモリ４ａ〜４ｎに到着しているこ
とを保証するだけの二次多重化ディレイを設定すること
ができるため、一次多重化ストリームのデータ転送にお
けるバースト性を二次多重化器３で吸収することがで
き、一次多重化ストリームのデータ転送をあらゆるバス
を用いて行うことができる。
【０１０８】なお、本発明の実施の形態の多重化システ
ム１では、一次多重化ストリーム及び二次多重化ストリ
ームがＩＳＯ１３８１８−１に規定されたトランスポー
トストリームであったが、本発明では、一次多重化スト
リーム及び二次多重化ストリームは、このＩＳＯ１３８
１８−１に規定されたトランスポートストリームに限ら
れず、ディジタル信号のビットストリームが時分割で多
重化された一次多重化ストリーム及び二次多重化ストリ
ームであればどのようなものであってもよい。また、本
発明の実施の形態の多重化システム１では、一次多重化
ストリーム及び二次多重化ストリームにエンコードされ
た時刻基準参照値がＩＳＯ１３８１８−１に規定された
ＰＣＲであったが、本発明では、この時刻基準参照は、
このＩＳＯ１３８１８−１に規定されたＰＣＲに限られ
ず、ビットストリームにふかされた時刻基準参照値であ
ればどのようなものであってもよい。
【０１０９】
【発明の効果】本発明に係るディジタル信号多重化装置
及び方法、ディジタル信号伝送方法、ディジタル信号記
録方法では、補正した時刻基準参照値が一次多重化装置
により一次多重化ストリームに付加された時刻基準参照
値より一定値以上大きくなった場合に所定量のダミーデ
ータが多重化され、この一次多重化装置により一次多重
化ストリームに付加された時刻基準参照値より一定値以
上大きくなっていない補正後の時刻基準参照値が付加さ
れた二次多重化ストリームを生成する。
【０１１０】このことにより、本発明では、一次多重化
ストリームと二次多重化ストリームとを非同期基準クロ
ックにより動作させることができるとともに、受信や復
号側の処理を破綻させることなく、一次多重化ストリー
ムの多重化を行い二次多重化ストリームを生成すること
ができる。また、本発明では、二次多重化ストリームを
生成する際に一次多重化ストリームからクロックを復元
する必要がないので、一次多重化ストリームをバースト
的に伝送することができる。
【０１１１】また、本発明に係る記録媒体には、補正し
た時刻基準参照値が一次多重化装置により一次多重化ス
トリームに付加された時刻基準参照値より一定値以上大
きくなった場合に所定量のダミーデータが多重化され、
この一次多重化装置により一次多重化ストリームに付加
された時刻基準参照値より一定値以上大きくなっていな
い補正後の時刻基準参照値が付加された二次多重化スト
リームが記録されている。
【０１１２】このことにより、本発明に係る記録媒体で
は、一次多重化ストリームと二次多重化ストリームとを
非同期基準クロックにより動作させることができるとと
もに、受信や復号側の処理を破綻させることなく、一次
多重化ストリームの多重化を行い二次多重化ストリーム
を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の多重化システムのブロッ
ク構成図である。
【図２】上記多重化システムにおけるダミーパケットの
挿入処理を説明するための図である。
【図３】上記多重化システムの各一次多重化器が出力す
る一次多重化ストリームのビットレートについて説明す
るための図である。
【図４】ディジタル衛星放送等に用いられるトランスポ
ートストリームを伝送する放送システムのブロック構成
図である。
【図５】ＩＳＯ１３８１８−１で規定されるトランスポ
ートストリームである一次多重化ストリーム及び二次多
重化ストリームのデータ構造を示す図である。
【図６】上記放送システムのデコーダモデルを説明する
ためのブロック構成図である。
【図７】二次多重化ジッタの影響による問題を説明する
ための一次多重化ストリーム及び二次多重化ストリーム
のデータ構造並びにデコーダバッファのバッファ占有量
を示す図である。
【図８】従来の多重化システムのブロック構成図であ
る。
【図９】上記従来の多重化システムにより生成する二次
多重化ストリームを説明する図である。
【図１０】一次多重化器のシステムクロックが、二次多
重化器のシステムクロックよりも早い場合に生成される
二次多重化ストリームを説明する図である。
【図１１】一次多重化器のシステムクロックが、二次多
重化器のシステムクロックよりも遅い場合に生成される
二次多重化ストリームを説明する図である。
【符号の説明】
１ 多重化システム、２（２ａ〜２ｎ） 一次多重化
器、３ 二次多重化器、４ 受信メモリ、５ 切換部、
６ 時間情報補正部、７ クロック発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−321727（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−139720（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−95340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 3/00 H04J 3/06 H04N 7/08 H04N 7/081

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １以上のディジタル信号のビットストリ
    ームが時分割で多重化されるとともに時刻基準参照値が
    付加された一次多重化ストリームを複数の一次多重化装
    置から受信し、受信した複数の一次多重化ストリームを
    時分割で多重化して二次多重化ストリームを生成するデ
    ィジタル信号多重化装置において、複数の一次多重化ス
    トリームを上記複数の一次多重化装置から受信する受信
    手段と、各一次多重化ストリームのビットレートに応じ
    た繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多重化ス
    トリームを時分割で多重化して、二次多重化ストリーム
    を生成する多重化手段と、上記一次多重化装置を動作さ
    せる為の基準クロックと非同期の基準クロックに基づき
    動作し、上記二次多重化ストリームに付加されている時
    刻基準参照値を補正する時刻基準参照値補正手段とを備
    え、上記多重化手段は、上記時刻基準参照値補正手段に
    より補正した時刻基準参照値が、上記一次多重化装置に
    より一次多重化ストリームに付加された時刻基準参照値
    より一定値以上大きくなった場合に、所定量のダミーデ
    ータを多重化することを特徴とするディジタル信号多重
    化装置。
  2. 【請求項２】 上記多重化手段は、上記受信手段により
    生じる一次多重化ストリームの最大のディレイ時間以上
    のディレイ時間が経過した後、受信した各一次多重化ス
    トリームを時分割で多重化することを特徴とする請求項
    １に記載のディジタル信号多重化装置。
  3. 【請求項３】 １以上のディジタル信号のビットストリ
    ームが時分割で多重化されるとともに時刻基準参照値が
    付加された一次多重化ストリームを複数の一次多重化装
    置から受信し、各一次多重化ストリームのビットレート
    に応じた繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多
    重化ストリームを時分割で多重化して、二次多重化スト
    リームを生成し、上記一次多重化装置を動作させる為の
    基準クロックと非同期の基準クロックに基づき上記二次
    多重化ストリームに付加されている時刻基準参照値を補
    正し、補正した時刻基準参照値が、一次多重化ストリー
    ムに付加された時刻基準参照値より一定値以上大きくな
    った場合に所定量のダミーデータを多重化することを特
    徴とするディジタル信号多重化方法。
  4. 【請求項４】 所定の基準クロックにより、１以上のデ
    ィジタル信号のビットストリームを時分割で多重化する
    とともに時刻基準参照値を付加して、複数の一次多重化
    ストリームを生成し、上記複数の一次多重化ストリーム
    を受信し、各一次多重化ストリームのビットレートに応
    じた繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多重化
    ストリームを時分割で多重化して、二次多重化ストリー
    ムを生成し、各一次多重化ストリームを生成する為の上
    記基準クロックと非同期の基準クロックに基づき上記二
    次多重化ストリームに付加されている時刻基準参照値を
    補正して二次多重化ストリームを伝送するとともに、補
    正した時刻基準参照値が、一次多重化ストリームに付加
    された時刻基準参照値より一定値以上大きくなった場合
    に、所定量のダミーデータを多重化した二次多重化スト
    リームを伝送することを特徴とするディジタル信号伝送
    方法。
  5. 【請求項５】 所定の基準クロックにより、１以上のデ
    ィジタル信号のビットストリームを時分割で多重化する
    とともに時刻基準参照値を付加して、複数の一次多重化
    ストリームを生成し、上記複数の一次多重化ストリーム
    を受信し、各一次多重化ストリームのビットレートに応
    じた繰り返しパターンに基づき、受信した各一次多重化
    ストリームを時分割で多重化して、二次多重化ストリー
    ムを生成し、各一次多重化ストリームを生成する為の上
    記基準クロックと非同期の基準クロックに基づき上記二
    次多重化ストリームに付加されている時刻基準参照値を
    補正して二次多重化ストリームを記録媒体に記録すると
    ともに、補正した時刻基準参照値が、一次多重化ストリ
    ームに付加された時刻基準参照値より一定値以上大きく
    なった場合に、所定量のダミーデータを多重化した二次
    多重化ストリームを記録媒体に記録することを特徴とす
    るディジタル信号記録方法。
  6. 【請求項６】 所定の基準クロックにより１以上のディ
    ジタル信号のビットストリームが時分割で多重化される
    とともに時刻基準参照値が付加されて、複数の一次多重
    化ストリームが生成され、各一次多重化ストリームのビ
    ットレートに応じた繰り返しパターンに基づき、上記複
    数の一次多重化ストリームが時分割で多重化されて、二
    次多重化ストリームが生成され、各一次多重化ストリー
    ムを生成する為の上記基準クロックと非同期の基準クロ
    ックに基づき上記二次多重化ストリームに付加されてい
    る時刻基準参照値が補正されて、二次多重化ストリーム
    が記録されるとともに、補正した時刻基準参照値が、一
    次多重化ストリームに付加された時刻基準参照値より一
    定値以上大きくなった場合に、所定量のダミーデータが
    多重化された二次多重化ストリームが記録されたことを
    特徴とする記録媒体。
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