JP2001309377A - 統計的にマルチプレックスされたｍｐｅｇ転送ストリームのデマルチプレクス方法 - Google Patents

統計的にマルチプレックスされたｍｐｅｇ転送ストリームのデマルチプレクス方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 統計的にマルチプレックスされたＭＰＥＧ転
送ストリームを一定ビット・レートの単一プログラム転
送ストリームに確実且つ簡単にデマルチプレックスす
る。 【解決手段】 統計的にマルチプレックスされたＭＰＥ
Ｇ転送ストリームから可変ビット・レートの単一プログ
ラム転送ストリームを分離し；画像をデコードする時点
以前であって、特定時点、又は、その後できるだけ早
く、可変ビット・レートの単一プログラム転送ストリー
ムから画像を一定ビット・レートでスムージング・バッ
ファにロードし；デコード時点にスムージング・バッフ
ァから画像を伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ビデオ圧
縮に関し、特に、統計的にマルチプレックスされたＭＰ
ＥＧ転送ストリーム（即ち、多数のプログラムがマルチ
プレックスされた転送ストリームである多数プログラム
転送ストリームＭＰＴＳ：multiple program transport
streams）を、ビデオ要素ストリームにいかなる変化も
与えることなく、一定ビット・レート（ＣＢＲ：consta
nt bit rate）の単一プログラムの転送ストリーム（Ｓ
ＰＴＳ：single program transport stream）にデマル
チプレックスする簡単な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多数プログラム転送ストリーム（ＭＰＴ
Ｓ）内のビデオ要素ストリームの総ては、典型的には、
可変ビット・レート（ＶＢＲ：variable bit rate）に
よりエンコードされている。一定ビット・レートが低す
ぎる場合には、ビデオ要素ストリームを変調することな
く、多数プログラム転送ストリーム（ＭＰＴＳ）からの
単一のストリームをデマルチプレックスすることが不可
能になる。明らかに、これは、ＶＢＲストリームの平均
ビット・レートがＣＢＲストリームの一定ビット・レー
トよりも高い場合である。この場合でさえ、Ｂ（Bidire
ctinally predictive-coded）型画像（双方向予測を用
いるフレームのピクチャ）をヌルＢ型画像（新たなデー
タがない画像であり、バッファがオーバーフローした期
間中、前にデコードした画像を繰り返す）に置換するこ
とにより、潜在的な視覚アーティファクト（歪）を改善
することが通常は可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】統計的にマルチプレッ
クスされたＭＰＴＳを多数の一定ビット・レート（ＣＢ
Ｒ）の単一プログラム転送ストリーム（ＳＴＰＳ）にデ
マルチプレックスする従来技術は、ビデオ・ストリーム
を変調（トランスコード：コード変換）していた。な
お、より一般的には、これは、計算が非常に重要な処理
であり、デマルチプレックスしたビデオの品質に好まし
くない影響を与えた。かかる従来技術を用いた製品の例
としては、アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタ・ク
ララのテラヨン・コミュニケーション・システムズが販
売しているチェリーピッカー（CherryPicker）７０００
型ビデオ・リマルチプレクサ（re-multiplexer）や、カ
ナダ国オンタリオ州ワーテルローのピックスストリーム
・インコーポレイテッドが販売しているＰＳ５０３０型
マルチプレクサ・モジュールがある。
【０００４】統計的にマルチプレックスしたＭＰＴＳに
おいては、１画像当たりのビット・レートを広く分散さ
せて、ビデオ・ストリームを可変ビット・レート（ＶＢ
Ｒ）としてエンコードしている。いくらかのスムージン
グがあるにもかかわらず、所定ビデオ・ストリーム用の
転送パケット（ＴＰ：transport packet）により、ほと
んどの場合、バーストとしてパターンが届く。いずれに
しても、ビデオを記録したり又は変調しないで、一定ビ
ット・レート（ＣＢＲ）ネットワーク接続内において、
可変ビット・レート（ＶＢＲ）のビデオと、一定ビット
・レート（ＣＢＲ）のオーディオとを有する完全な単一
プログラム転送ストリーム（ＳＰＴＳ）に適合できるこ
とが望まれている。
【０００５】本発明は、ビデオを記録又は変調すること
なく、統計的にマルチプレクサされたＭＰＥＧ転送スト
リームを一定ビット・レート（ＣＢＲ）の単一プログラ
ム転送ストリームにデマルチプレックスする簡単且つ確
実な方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、統計的にマル
チプレックスされたＭＰＥＧ転送ストリームを一定ビッ
ト・レートの単一プログラム転送ストリームにデマルチ
プレックスする方法であって；統計的にマルチプレック
スされたＭＰＥＧ転送ストリームから可変ビット・レー
トの単一プログラム転送ストリームを分離し；画像をデ
コードする時点以前であって、特定時点、又は、その後
できるだけ早く、可変ビット・レートの単一プログラム
転送ストリームから画像を一定ビット・レートでスムー
ジング・バッファにロードし；デコード時点にスムージ
ング・バッファから画像を伝送することを特徴としてい
る。
【０００７】本発明による方法は、先ず、画像をデコー
ドする前、又はその後できるだけ早く、１０又は１００
ミリ秒のオーダの固定インターバルで画像を送る。各可
変ビット・レートの単一プログラム転送ストリームの各
々に対して、分離した論理スムージング（平滑）バッフ
ァを用いる。デコード時間になると、デコードするため
に、スムージング・バッファから画像を転送する。バッ
ファがオーバーフローした場合、Ｂ型フレーム（Ｂ型画
像のフレーム）をヌルＢ型フレーム（ヌルＢ型画像のフ
レーム）と置換して、このオーバーフロー状態が終わる
まで、前にデコードした画像を繰り返すことにより、フ
リーズ・フレーム（フレームの固定）の効果を得る。
【０００８】本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添
付図を参照した以下の説明から更に明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、統計的にマルチプレック
スされたＭＰＥＧ転送ストリーム（ＭＰＴＳ）であっ
て、互いにマルチプレックスされた可変ビット・レート
（ＶＢＲ）の複数のプログラム（番組）を有するＭＰＴ
Ｓを示す図である。斜線を付した矩形で示すパケット
は、単一のプログラム（番組）転送ストリームであるプ
ログラム１を表し、これらパケットは総て同じプログラ
ムの一部である。ＰＣＲ０ｍｓ及びＰＣＲ１．８０４８
ｍｓの間に示すように、この間の約３分の１のパケット
がプログラム１である。これらプログラム１のパケット
は、１０ＭｂｓのＭＰＴＳストリーム・レート、即ち、
１ＭＰＥＧ転送ストリームＭＴＳ（MPEG transport str
eam）パケット当たり０．１５０４ｍｓで他のプログラ
ムのパケットとインターリーブしている。このインター
バルにおけるプログラム１のビット・レートは、３．３
３３３３Ｍｂｓである。次のＰＣＲ１．８０４８ｍｓ及
びＰＣＲ２．１０５６ｍｓの間には、インターリーブさ
れたパケットがないので、プログラム１のビット・レー
トは、ＭＴＳストリームの１０Ｍｂｓである。プログラ
ム１用の異なるビット・レートは、例えば、イメージの
複雑さ及びＭＰＥＧフレームの型式であるＩ型式（Intr
a-coded：予測を使わずそのままコード化する）、Ｐ型
式（Predictive-coded：一方向の動き補償予測を用いて
コード化する）又はＢ型式により決まる。
【００１０】可変ビット（ＶＢＲ）の単一プログラム転
送ストリーム（ＳＰＴＳ）は、パケットＰＩＤに基づい
てＭＰＥＧ転送ストリーム（ＭＴＳ）から分離され、所
望の一定ビット・レートで論理スムージング・バッファ
に入力して、一定ビット・レート（ＣＢＲ）の単一プロ
グラム転送ストリーム（ＳＰＴＳ）を発生する。なお、
ＰＩＤは、プログラム識別番号（Program IDentificati
on number）のことであり、パケットＰＩＤは、そのパ
ケットがどのプログラム用のものであるかを示す。各フ
レームに対するデコード・タイム・スタンプ（ＤＴＳ：
decode time stamp）が示す時点で、一定ビット・レー
ト（ＣＢＲ）の単一プログラム転送ストリーム（ＳＰＴ
Ｓ）をデコードして、ビデオ・ストリーム内のオリジナ
ルのイメージを再生する。
【００１１】図２は、本発明によりスムージング・バッ
ファを用いて発生した一定ビット・レートの単一プログ
ラム転送ストリームと入力可変ビット・レートの単一プ
ログラム転送ストリームとの関係を示す図である。この
図２に示すように、所望の一定ビット・レート（ＣＢ
Ｒ）よりも低い平均ビット・レート（ＡＢＲ：averageb
it rate）の単一プログラム転送ストリーム（ＳＰＴ
Ｓ）にとって、可変ビット・レート（ＶＢＲ）のＳＰＴ
ＳがＣＢＲを超える時点がある。本発明を用いない場
合、これにより、画像がデコードされず、その結果、次
のフレームがデコードされなければ、前のフレームを繰
り返すので、繰り返しフレームとなる。関連したデコー
ド・タイム・スタンプ（ＤＴＳ）が示す時点にて、デコ
ーダが次の完全なイメージ又はフレームを利用できるよ
うになるまで、静止フレームが維持される。この望まし
くない異常を避けるために、本発明による解決方法で
は、フレーム用パケットのバッファへのロードを開始す
るので、デコード時点になると、図３に示し、詳細に後
述するように、フレームの全データがデコード用に利用
可能となる。
【００１２】Ｂｕｆnは、統計的にマルチプレックスさ
れたＭＰＥＧ転送ストリーム（ＭＰＴＳ）内の可変ビッ
ト・レート（ＶＢＲ）のビデオ基本ストリームｎ用のス
ムージング・バッファを示す。変数ｔｄn（ｊ）は、シ
ステム・ターゲット・デコーダ内のビデオ基本ストリー
ムｎのｊ番目の画像におけるデコード時点である。デコ
ード時点は、秒により測定され、基本ストリームｎを含
むプログラム用のシステム・クロックＰＣＲに基づく。
変数ｔn i（ｊ）は、基本ストリームｎのｊ番目の画像の
ｉ番目の転送ストリーム（ＴＳ）パケットがスムージン
グ・バッファＢｕｆnに入る時点である。再び、時間を
秒単位で測定するが、この時間は、基本ストリームｎを
含むプログラム用のシステム・クロックに関係する。Ｒ
nは、図２に示す所望ビット・レートに基づいている
が、これは、ビデオを伝送しない単一プログラム転送ス
トリーム（ＳＰＴＳ）内のパケットのビット・レートよ
りも低い所望ビット・レートである。また、このＲ
nは、ビデオ基本ストリームｎを有するＴＳパケットが
スムージング・バッファＢｕｆnに入る際の一定レート
である。このレートは、１秒当たりのビットを単位とし
て決める。最後に、δnは、ビデオ基本ストリームＴＳ
パケットがスムージング・バッファＢｕｆnに入ること
ができるデコード時点の前で、最も早い時間である。こ
こでも、時間は、秒で与える。
【００１３】バッファ・サイズ｜Ｂｕｆn｜は、｜Ｂｕ
ｆn｜＝Ｒnδnで与えられる。ビデオ基本ストリームｎ
を含む転送ストリーム（ＴＳ）パケットは、次の状態に
遭遇するとできるだけ早くＢｕｆnに入る。 １．パケットがＢｕｆnに入るレートがＲnにより制限さ
れる状態。 ２．ビデオ基本ストリームｎの任意の画像ｊと、画像ｊ
を含む総てのＴＳパケットに対して、ｔn i（ｊ）＋δn
＞＝ｔｄn（ｊ）となる状態。 ３．時点ｔｄn（ｊ）にて、パケットｔn i（ｊ）の総て
が除去される状態。 ４．バッファＢｕｆnが一杯ならば、即ち、Ｒnδnビッ
トを含んでいて、新たなパケットが入らない状態。
【００１４】バッファＢｕｆnがオーバーフローしない
又はアンダーフローしないならば、バッファ・モデルを
満足する、即ち、バッファが通常動作をする。ビデオ基
本ストリームｎの任意の画像ｊ、及び画像ｊを含む任意
のＴＳパケットに対して、ｔ n i（ｊ）＞ｔｄn（ｊ）の
ときに、オーバーフロー又はアンダーフローが生じる。
【００１５】オーバーフローの場合、このオーバーフロ
ーが終わるまで、Ｂ型フレームをヌルＢ型フレームと置
換する。これにより、デコーダが前のビデオ・フレーム
を繰り返すという効果がある。この点は、例えば、本願
出願人に譲渡されたダグラス・シー・ステバンス等のア
メリカ合衆国特許出願第０９／１１３６６９号「圧縮さ
れたビデオ・ストリームの間で切替を行う際のビット・
レートの再調整」（特開２０００−５０２６６号公報に
対応）にも記載されている。
【００１６】上述は、可変ビット・レートの一連のフレ
ームを示す図３にも示されている。フレーム１に対する
デコード・タイム・スタンプＤＴＳの前の時間δにおい
て、フレーム１がバッファにロードされる。このバッフ
ァは、連続的なＤＴＳ時点の間に複数の等しい容量のス
ロットを有すると考えることができる。フレーム１は、
１スロットの容量よりも少ないビットを有するので、フ
レーム２のＤＴＳの前で時間δにて、フレーム２がバッ
ファにロードされる前にギャップが生じる。同様に、フ
レーム３は、ＤＴＳ3の前の時間δでロードされる。フ
レーム３は、１つのスロットにフィットするよりも多く
のビットを有するので、その後できるだけ早く、フレー
ム４がバッファにロードされる。次に、フレーム５がで
きるだけ早くバッファにロードされる。フレーム５の終
わりは、フレーム５のＤＴＳ時点をほとんど超えて、バ
ッファがオーバーフローの危険状態となる。しかし、次
のフレーム６、７及び８の各々は、１スロットよりも少
ないビットを有するので、バッファの容量状態が緩和す
る。
【００１７】
【発明の効果】よって、本発明は、スムージング・バッ
ファを用いて、画像をデコードする必要になる前に、固
定インターバルまででのできるだけ早い時点で、ストリ
ーム内のビデオ画像を所望一定レートでスムージング・
バッファにロードするので、統計的にマルチプレックス
されたＭＰＥＧ転送ストリームを一定ビット・レートの
単一プログラム転送ストリームに確実且つ簡単にデマル
チプレックスできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変ビット・レートの単一プログラム転送スト
リームを有し、統計的にマルチプレックスされたＭＰＥ
Ｇ転送ストリームを示す図である。
【図２】本発明によりスムージング・バッファを用いて
発生した一定ビット・レートの単一プログラム転送スト
リームと入力可変ビット・レートの単一プログラム転送
ストリームとの関係を示す図である。
【図３】本発明により、デコード時点の前、又はその後
できるだけ早く、固定時点にて開始する一定ビット・レ
ートでのスムージング・バッファへの画像のロードを示
すタイミング図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライアン・ピー・ヘイガー アメリカ合衆国 オレゴン州 97015 ク ラッカマス サウス・イースト ブラッド フォード 15056

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 統計的にマルチプレックスされたＭＰＥ
    Ｇ転送ストリームを一定ビット・レートの単一プログラ
    ム転送ストリームにデマルチプレックスする方法であっ
    て、 上記統計的にマルチプレックスされたＭＰＥＧ転送スト
    リームから可変ビット・レートの単一プログラム転送ス
    トリームを分離し、 画像をデコードする時点以前であって、特定時点、又
    は、その後できるだけ早く、上記可変ビット・レートの
    単一プログラム転送ストリームから画像を上記一定ビッ
    ト・レートでスムージング・バッファにロードし、 デコード時点に上記スムージング・バッファから上記画
    像を伝送することを特徴とする統計的にマルチプレック
    スされたＭＰＥＧ転送ストリームのデマルチプレクス方
    法。
  2. 【請求項２】 上記スムージング・バッファがオーバー
    フロー状態のときに、このオーバーフロー状態が終わる
    まで、上記スムージング・バッファへの入力におけるＢ
    型画像をヌルＢ型画像に置換することを特徴とする請求
    項１の方法。
JP2001067030A 2000-03-23 2001-03-09 統計的にマルチプレックスされたｍｐｅｇ転送ストリームのデマルチプレクス方法 Expired - Lifetime JP4520062B2 (ja)

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US09/535676 2000-03-23

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