JP3441257B2 - データ伝送装置 - Google Patents

データ伝送装置

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JP3441257B2
JP3441257B2 JP23071295A JP23071295A JP3441257B2 JP 3441257 B2 JP3441257 B2 JP 3441257B2 JP 23071295 A JP23071295 A JP 23071295A JP 23071295 A JP23071295 A JP 23071295A JP 3441257 B2 JP3441257 B2 JP 3441257B2
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茂之 酒澤
康弘 滝嶋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はデータ伝送装置に
関し、特に関連する画像や音声データをパケット多重化
して伝送することが可能なデータ伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ビデオカメラやVTRの出力信号
をMPEG方式等によって直接符号化する実時間符号化
の場合には、多重化装置の持つバッファに溜まっている
データ量を基に、符号化装置に対して発生するデータ量
のフィードバック制御を行うことによって、固定伝送速
度による伝送時のバッファのオーバーフローやアンダー
フローを防止していた。また、実時間で符号化を行って
いるので、クロックカウンタの値をそのままクロック情
報としてデータ中に挿入することにより、再生側におけ
るクロック同期に使用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記したような実時間
符号化の場合には、符号化データ量を制御することによ
って、伝送路との整合が可能であったが、例えば画像信
号を非実時間で符号化して、一旦蓄積装置に蓄積された
データを送信する場合には、符号化装置に対してフィー
ドバック制御を行うことができない。従って蓄積データ
を固定速度の伝送路にどのようにして送出するかが問題
となる。
【0004】この発明の目的は、この問題点を解決し、
受信側において正確なタイミングでデコードできるよう
に、ビデオ、オーディオ情報等を混合して固定伝送速度
の伝送路に送出することが可能なデータ伝送装置を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、データをパ
ケット化して伝送するデータ伝送装置において、クロッ
ク情報を発生するクロック手段と、クロック情報に基づ
き、関連のある複数の属性のデータをそれぞれパケット
化するパケット生成手段と、所定の優先順位に基づき生
成されたパケットを1つづつ選択して送出する選択手段
とを含むことを特徴とする。また、少なくとも一部のパ
ケット内にクロック情報を挿入するクロック情報挿入手
段を含み、クロック情報エリアに書き込まれるクロック
情報は、クロック情報挿入間隔データに基づき、計算に
より算出されることを特徴とする。本発明はこのような
構成によって、一旦符号化されて蓄積されたデータを固
定速度の伝送路に送出でき、また受信側において、厳密
なクロック再生を行うことが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。図1は本発明原理によるパケットデー
タ伝送システムの構成を示すブロック図である。送信側
装置は例えばビデオオンデマンドシステムのサーバある
いはサーバに蓄積されるデータを転送する装置であり、
受信側装置は例えばビデオオンデマンド機能を有するC
ATVの受信装置あるいはデータを受信するサーバであ
る。データ蓄積装置1は、例えばビデオフレームデータ
であるビデオES(エレメンタリーストリーム)データ
およびオーディオフレームデータであるオーディオES
データを蓄積している。このデータは、例えばテレビカ
メラやVTRから取り込まれ、所定の伝送速度で伝送可
能なデータ量に符号化されており、また所定周期のフレ
ームごとにデータが区切られている。
【0007】PESパケタイザ2、3はそれぞれビデオ
ESデータおよびオーディオESデータを読み出し、P
ES(パケタイズドES)データと呼ばれるパケットを
生成する。PESパケット列は、ビデオおよびオーディ
オESデータのフレームに対応してグループ化され、各
PESパケットはPESヘッダおよびPESペイロード
から成る。そして、各グループの先頭の、フレームの先
頭の情報を含むPESパケットのヘッダにはDTS(デ
コーディングタイムスタンプ:該データをデコードすべ
き時間情報)フィールドが含まれる。なお、PESパケ
タイザの仕様によっては、DTSフィールドの代わり
に、あるいはDTSフィールドに加えてPTS(プレゼ
ンテーションタイムスタンプ:該データを表示、出力す
べき時間情報)フィールドが存在する場合もあるが、P
TSフィールドのみが存在する場合には、DTS値をP
TS値で代用する。PESパケタイザは、パケット化の
際、例えばESデータのフレーム数をカウントすること
により、該データをデコード、表示すべき時間情報を生
成し、DTSあるいはPTSフィールドに該時間情報を
挿入する。なお、PESパケット化処理はデータの伝送
に先だって予め実行し、PESパケットが蓄積装置に蓄
積されている状態から伝送処理を開始する。
【0008】TSパケタイザ4、5、6はそれぞれTS
(トランスポートストリーム)パケットを生成する。T
SパケットはTSヘッダおよびTSペイロードから成
り、188バイトの固定長である。生成されたパケット
はバッファに格納され、選択部10によって1つづつ選
択されて読み出される。なお、ビデオ用およびオーディ
オ用のTSパケタイザ4、5はそれぞれ比較部8、9に
よってパケット化(データ入力)タイミングが制御され
る。
【0009】ビデオ用のTSパケタイザ4は、所定周期
(例えば100ミリ秒に1回以上)でTSヘッダ内にP
CRフィールドを挿入する機能を有している。クロック
情報であるPCR値は頻繁に伝送する必要があるが、周
期は一定である必要はない。従って、パケットの殆どを
占めるビデオTSパケットにのみ、所定周期でPCRフ
ィールドを設ける。ただし、TSパケタイザにおいて、
該フィールドには仮のPCR値が付与されるが、後述す
るPCR付与部において更新される。
【0010】PSI(プログラムスペシフィックインフ
ォメーション)データは、例えばCATV等におけるプ
ログラムのチャネル番号情報等のデータであり、所定周
期でデータに挿入される必要がある。PSI用のTSパ
ケタイザ6は所定周期でPSIデータを含むTSパケッ
トを生成する。ヌルパケット発生部7は、何の情報も含
まないヌルTSパケットを生成する。このヌルTSパケ
ットは、選択部10において、他に選択すべきパケット
が存在しない場合に、時間を埋めるために選択され、読
み出される。
【0011】送信クロック13は所定周波数(例えば2
7MHz)のクロック信号を発生し、PCRカウンタ1
2は、該クロック信号をカウントして、クロック情報P
CRを出力する。比較部8、9はそれぞれPCRカウン
タから出力されるPCR値と、各TSパケタイザ4、5
に入力されるPESデータ中のDTS値とを常に比較し
ている。そして、両方の値が一致するか、あるいはDT
S値の方が小さい場合には該データの再生(送信)タイ
ミングが到来しているので、次にDTS値を含むPES
データが現れるまで、PESデータを順にTSパケタイ
ザに入力させ(パケタイザを動作させ)、パケットを生
成させる。また、DTS値の方が大きい場合には、TS
パケタイザの動作を停止させる。
【0012】選択部10は、各TSパケタイザ4、5、
6のいずれかにパケットが存在する場合には、所定の優
先順位で1つのパケットを選択し、PCR付与部11に
出力する。優先順位は例えばオーディオ、PSI、ビデ
オの順であり、3つのパケタイザに送出すべきパケット
が1つも無い場合には、ヌルTSパケット発生部7から
ヌルTSパケットを読み出す。
【0013】PCR付与部11は、選択部10から出力
されるTSパケットにPCRフィールドが存在するか否
かをチェックし、PCRフィールドが存在する場合に
は、該フィールド内にPCRカウンタの値、即ち現在の
クロック情報を挿入し、伝送路14に送出する。伝送路
14は、伝送路独自(固有)のクロックを基準として、
固定の伝送速度でパケットを伝送する通信網であり、例
えばCATV、LAN、専用線、公衆通信網など、任意
の伝送路を使用可能である。
【0014】受信側の装置においては、まずPCR抽出
部15において、受信したパケット中からPCR値を抽
出する。受信クロック18は、送信クロックと同一の周
波数で発振する、外部から周波数を制御可能な発振回路
であり、受信側のPCRカウンタ17は、このクロック
信号をカウントして、受信側のクロック情報PCRを出
力する。比較部16はPCRカウンタ17から出力され
るPCR値と受信されたPCR値とを比較し、受信PC
R値の方が大きい場合には受信クロック18の周波数が
高くなるように、また受信PCR値の方が小さい場合に
は受信クロック18の周波数が低くなるように、受信ク
ロック18を制御する。従って、受信クロック18は送
信クロック13に従属同期する。
【0015】アンパケタイザ19は受信バッファを有し
ており、受信したパケットの内、ヌルTSパケットを破
棄し、その他のパケットを種類別に並べる。そして、種
類ごとにTSパケットを分解してデータを抽出し、ビデ
オおよびオーディオPESデータを再生する。ビデオ再
生部20およびオーディオ再生部21は、それぞれ入力
されたPESデータからESデータを抽出して、更に復
号(伸張)化し、ビデオおよびオーディオデータを出力
する。
【0016】比較部22、23はそれぞれPESデータ
からDTS値を抽出し、受信側PCRカウンタ17の値
と比較する。そしてDTS値がPCRカウンタ値以下の
場合にのみ、次のDTS値が現れるまで、それぞれの再
生部20、21の動作を許可し、DTS値がPCR値よ
り大きい場合には、両値が等しくなるまで再生部の動作
を停止させる。従って、各再生部20、21からは、再
生すべきタイミングと同期して、ビデオあるいはオーデ
ィオデータが出力され、アンパケタイザのバッファがオ
ーバーフローあるいはアンダーフローすることはない。
【0017】図2は、送信されるビデオデータの構造を
示す説明図である。例えば1/30(あるいは1/6
0)秒周期で発生するビデオ信号をA/D変換して取り
込まれたビデオフレームデータは、MPEG方式等の符
号化方式によって符号化され、ESデータとしてデータ
蓄積装置1に蓄積される。ESデータは例えばフレーム
ごとにデータが区切られており、各フレーム対応のデー
タ量は画像の特性等により変化する。PESパケタイザ
2におけるPESパケット化処理においては、例えば1
つのフレームに対応するESデータが幾つかのPESパ
ケットに格納され、先頭のPESパケットのヘッダには
DTSフィールドが設けられ、DTS値が格納される。
【0018】TSパケタイザ4においては、1つのPE
Sパケットが更に複数の固定長TSパケットに格納され
る。また所定の周期で、TSパケットにPCRフィール
ドが設けられる。なお、1フレーム当たりのTSパケッ
トの数は、元のESデータ量の変化に従って変化する。
従って、パケット数が少ない場合には、選択部10から
空き時間を埋めるためにヌルTSパケットが送出され
る。また、ビデオTSパケットは、オーディオやPSI
データよりも優先順位が低いので、選択部10において
送出を待たされる場合がある。従って、TSパケタイザ
4においては、PCRフィールドには仮のPCR値を格
納するか、あるいは何も格納せず、選択部10の後段の
PCR付与部11においてPCR値を格納する。以上の
ような構成により、ビデオやオーディオなど複数の属性
のデータを混合して所望のタイミングで送出することが
可能となる。
【0019】図3は本発明の実施例の一部を示すブロッ
ク図である。図1ではPCRカウンタ12でPCR値を
生成するとして説明したが、本実施例は、ソフトウェア
による計算によりPCR値を生成する
【0020】TSパケットの長さが固定であり、TSパ
ケタイザ4において生成されるPCRフィールドの位置
が常に同じビット位置である場合には、PCRの値はパ
ケット送出ごとに一定値が加算されるカウンタにより構
成することができる。図3は実施例におけるPCR生
成部のブロック図であり、図1のPCRカウンタ12
代わるものである。送信クロック13を基準として、パ
ケットを一定の伝送速度で送出するパケット送出部40
(図1においては、PCR付与部11に含まれる)は、
パケットを送出する度に、ソフトウェアにより構成され
るPCRカウンタ41に送出通知を出す。PCRカウン
タ41は、送出通知を受け取る毎に、PCRカウンタ値
に一定のPCR増加値を加算する。PCR増加値は次式
によって算出される。
【0021】PCR増加値=(クロック周波数×パケットビ
ット長)÷伝送速度。
【0022】なお、一般的には、前回伝送されたPCR
値と新たに伝送されるPCR値との差は、前回のPCR
フィールドと新たに伝送されるPCRフィールド間のビ
ット間隔に基づき、次式によって求められる。
【0023】PCR増加値=(クロック周波数×PCRビッ
ト間隔)÷伝送速度。
【0024】更に、実施例において、TSパケットデ
ータをリアルタイムに伝送路に送出せず、蓄積装置に蓄
積する場合には、パケット送出部40の代わりに、蓄積
装置へパケットを格納するパケット格納部を使用して、
パケットを1つ格納するたびにPCRカウンタ41に格
納通知を出せばよい。従って、この場合には送信クロッ
クとは全く非同期に処理可能となる。
【0025】以上、本発明原理および実施例を開示した
が、本発明は、以下に述べるような変形例も考えられ
る。図1においては、PCRとDTSの比較部によりパ
ケタイザを制御する例を開示したが、他の方式として以
下のような構成も考えられる。まず、TSパケタイザに
おいては、PCRと非同期でパケット化を行い、生成さ
れたパケットにそれぞれDTS値を付加する。選択部に
おいては、各パケットに付加されたDTS値とPCRと
を比較し、DTS値がPCR以下であるパケットを所定
の優先順位に従って、1つづつ選択し、送出する。この
ように構成すれば、TSパケタイザはパケット化処理を
先行して行うことが可能となり、処理による遅延が減少
する。
【0026】本発明原理および実施例においては、PC
RをビデオTSパケットにのみ設ける方式を開示した
が、PCRを他のパケット、例えばオーディオTSパケ
ット、PSIパケット、ヌルTSパケットにのみ設けて
もよい。オーディオTSパケット、PSIパケットは周
期的に伝送されるので、例えば、オーディオTSパケッ
トの所定個数ごとにPCRフィールドを設けるか、ある
いはPSIの伝送周期とPCRの伝送周期が近ければ、
PSIパケットに全てPCRフィールドを設けるように
すれば、周期の制御が簡単になる。更に、通常、ビデオ
信号のフレーム周期で必ずヌルTSパケットが送出され
るのであれば、ヌルTSパケットにPCRフィールドを
設けてもよい。オーディオTSパケットを使用してPC
Rを伝送する場合には、オーディオTSパケットは優先
順位が最も高いので、実施例のごとく、計算によりPC
R値を算出して、TSパケタイザ5においてPCR値を
書き込むこともできる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
データをパケット化して伝送するデータ伝送装置におい
て、クロック情報に基づき、関連のある複数の属性のデ
ータをそれぞれパケット化するパケット生成手段と、所
定の優先順位に基づき生成されたパケットを1つづつ選
択して送出する選択手段とを含み、また、少なくとも一
部のパケット内にクロック情報を挿入するクロック情報
挿入手段を含み、クロック情報エリアに書き込まれるク
ロック情報は、クロック情報挿入間隔データに基づき、
計算により算出されるので、一旦符号化されて蓄積され
たデータを固定速度の伝送路に送出でき、また受信側に
おいて、厳密なクロック再生を行うことが可能となると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明原理によるパケットデータ伝送システム
の構成を示すブロック図である。
【図2】送信されるビデオデータの構造を示す説明図で
ある。
【図3】本発明の実施例の一部を示すブロック図であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−198144(JP,A) 特開 平1−295546(JP,A) 特開 平1−295547(JP,A) 特開 平3−273736(JP,A) 特開 平5−30138(JP,A) 特開 平8−195723(JP,A) 特開 昭63−82151(JP,A) 特表 平9−511368(JP,A) 国際公開95/026596(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 12/56 H04N 7/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオおよびオーディオデータをパケッ
    ト化して伝送するデータ伝送装置において、 クロック情報を発生するクロック手段と、 クロック情報に基づき、ビデオデータをそれぞれ再生す
    べきタイミングでパケット化し、かつ所定の間隔でパケ
    ット内にクロック情報エリアを設けるビデオデータパケ
    ット化手段と、 クロック信号に基づき、少なくともオーディオデータを
    それぞれ再生すべきタイミングでパケット化するオーデ
    ィオデータパケット化手段と、 所定の間隔でプログラムに関する情報を含むパケットを
    生成するプログラム情報パケット生成手段と、 無効パケット生成手段と、 前記ビデオデータパケット化手段、前記オーディオデー
    タパケット化手段、前記プログラム情報パケット生成手
    段および前記無効パケット生成手段からの送出可能なパ
    ケットの中から、所定の優先順位で、パケットを1つづ
    つ選択して送出する選択手段と、 選択手段の出力パケットにクロック情報エリアが存在す
    る場合には、クロック情報を該エリアに書き込むクロッ
    ク情報挿入手段とを含み、 前記クロック情報エリアに書き込まれるクロック情報
    は、クロック情報挿入間隔データに基づき、計算により
    算出される ことを特徴とするデータ伝送装置。
  2. 【請求項2】 前記選択手段は、パケットを1つづつ選
    択して送出するに際し、オーディオデータパケット、プ
    ログラム情報パケット、ビデオデータパケット、無効パ
    ケットの優先順位でパケットを選択することを特徴とす
    請求項1に記載のデータ伝送装置。
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