JP2001517040A

JP2001517040A - 圧縮ビデオプログラムのシームレススプライシング

Info

Publication number: JP2001517040A
Application number: JP2000512361A
Authority: JP
Inventors: エドワードエイ．クラウス; ピーターエイ．モンタ
Original assignee: イメディアコーポレイション
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2001-10-02
Also published as: CA2303149C; CA2303149A1; AU9122998A; EP1013097A1; WO1999014955A1

Abstract

(57)【要約】圧縮ビデオプログラミングをシームレスにスプライシングするシステムが開示されている。スプライスデータ内の種々パラメータは、そのスプライスに従って正しい処理が行われるように調整される。カレントプログラムと次プログラムの両方における許容スプライスポイント (permissible splice point) は、望ましいスプライス時間 (splice time) に最も合致したものが判断されて、カレントプログラムから次プログラムへの移行がシームレスに行われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（１．技術分野）本発明は、ビデオプログラミングの配信に関する。より詳細には、本発明は、
圧縮ディジタルビデオプログラミングをシームレスにスプライシングすることに
関する。

【０００２】（２．発明の背景）スプライシングシステム (splicing system) は、ケーブルテレビジョンのヘッドエンド、衛星アップリンク施設、テレビジョンステーション、および編集ラ
ボラトリで使用されている。これらのシステムは、２つの異なるプログラム間を
スイッチングしたり、プログラムの中に広告を挿入したり、あるいはプログラム
コンテンツを単純に編集したりするために使用されている。今日では、ほとんど
すべてのプログラムスプライシングは、非圧縮アナログまたはディジタルソース
に応用されている。将来には、圧縮形式で存在する、異なるプログラムをスプラ
イシングする必要が起こるはずである。

【０００３】圧縮プログラムをスプライシングしようとすると、いくつかの問題が起こって
いる。例えば、MPEGなどの標準に準拠してディジタルに圧縮されたプログラムは
、圧縮ビットストリームの中の先行情報と後続情報と一緒に解釈されるときに、
復号器だけに意味のある多数のコードワードシーケンスを含んでいる。具体的に
は、圧縮標準は、先の時刻の瞬間から行われた変更だけを符号化して、送信する
ことを規定している場合がある。そのために、任意のロケーションでカレントプ
ログラム (current program) に単純に割り込みをかけることができず、また、同じような理由で、割り込みポイントで新しいプログラムを単純に挿入すること
ができない。さもなければ、再構築されたプログラムのプレゼンテーションの間
に可視的および可聴的に人工的なものが目立つ可能性がある。

【０００４】第２の問題は、圧縮比の短期的変動に対処するために、圧縮プログラムが送信
側と受信側の両方でレートバッファ (rate buffer) を使用していることが原因で起こっている。従って、圧縮プログラムが任意の時点で検査されるとき、受信
側のレートバッファを伝播していくために必要な時間を考慮に入れない限り、特
定のデータユニットの意図するプレゼンテーション時間を判断することは困難で
ある。この情報がなければ、スプライスの時間、従って、カレントプログラムに
割り込みをかける正確なポイントを正確に判断することができない。

【０００５】データ圧縮ステップの期間、符号器は、受信側のレートバッファが許容される
占有限界値内に保たれて、オーバフローとアンダフローが共に起こらないようす
る役割を果たしている。一般的に、圧縮標準は、同じ圧縮ビットストリームを受
信するすべての受信側が、同一のバッファ占有レベルを示すように設計されてい
る。このことは第３の問題を引き起こす原因になっている。スプライスされるプ
ログラムは、相互に独立して符号化されるのが一般であるからである。従って、
オーバフローとアンダフローのどちらもが、２プログラム間の移行によって引き
起こされないと考えることはできない。これは、カレントプログラム用に利用さ
れる符号器が、スプライスの正確な時間に特定のバッファの占有レベルを想定し
ているのに対し、次プログラム用に利用される符号器が、別のレベルを当然に想
定しているからである。これらの想定された２つの占有レベルが同一でなければ
、オーバフローまたはアンダフローが起こる可能性があり、このことは可視的お
よび／または可聴的な人工的なものの原因になっている。

【０００６】第４の問題は、リマルチプレクサ (remultiplexer) またはストリーム再フォーマッティングシステムが、スプライシングシステムの出力に結合されている場
合、圧縮プログラミングをスプライシングすることに関連して起こっている。リ
マルチプレクサは、複数のプログラムを共通信号に再結合するために使用される
のに対し、再フォーマッティングシステムは、プログラムと特定の配信システム
とを結ぶインタフェースとなるために使用されている。これらのシステムのどち
らも、異なる時刻参照値に同期された２つまたはそれ以上の圧縮プログラムが同
時にまたは順次に与えられたとき、正しく機能することを停止する場合がある。
例えば、１つまたは２つ以上のプログラムが毎秒29.97001フレームの表示レート
に基づいて符号化され、他方、１つまたは２つ以上の異なるプログラムが毎秒29
.96999フレームの表示レートに基づいて符号化されていた場合、この変化量が意
図する受信側のキャプチャレンジ内に十分に収まっている場合でも、問題が起こ
る可能性がある。リマルチプレクサが、それぞれの符号器の各々によって想定さ
れているオリジナルレート以外のレートでシーケンスを再送すると、データレー
トのミスマッチ (mismatch) がリマルチプレクサで起こるために、存在するバッ
ファ容量は最終的にオーバフローまたはアンダフローすることになる。単純なス
プライシングシステムでも、ある種の再フォーマッティング操作を実行しなけれ
ばならないために、また、多くのスプライシングシステムはもっと大きなスイッ
チおよびリマルチプレクサに統合化される可能性があるために、スプライサ (sp
licer) の有用性と汎用性が制限されるのを避ける目的でこの問題に対する解決が必要になる。さらに、多くのスプライシング問題を取り扱う方法は、再フォー
マッティングやリマルチプレクシングの問題を解決するのにも役立つはずである
。

【０００７】圧縮ディジタルプログラムのスプライシングには多くの問題が係わっているた
めに、非シームレスによる解決方法が提案されている。例えば、スプライスの持
続時間は、カレントプログラムと次プログラムの間に短時間のサイレントブラッ
クインターバル (silent black interval) を挿入することで延長することができる。このインターバル期間の間に、受信側レートバッファを空にすることがで
きるので、新しいプログラムを既知のバッファ占有レベルから開始することがで
きる。このインターバルは、２つの符号化ビットストリーム間の独立性を作り出
すタスクを単純化することもできる。しかし、この非シームレススプライシング
手法を実装しても、スプライス時間の不正確性と時刻参照値のミスマッチの問題
は解決しない。

【０００８】上述した問題を解消する完全シームレススプライシングシステムがあると、好
都合であり、従って、本発明はかかるシステムを提供することを目的としている
。

【０００９】（発明の開示）上述した説明から理解されるように、圧縮ビデオプログラミングを完全にシー
ムレスにスプライシングする方法およびシステムを開発することが望まれており
、しかも、かかるシステムがあると好都合である。従って、本発明は、前記セク
ションで説明したいくつかの現象が原因で起こる画像または音声の人口的なもの
を引き起こすことなく、第２の、または「次」プログラムが、第１の、または「
カレント」圧縮プログラムの後に続くようにスプライシングされるようにした、
圧縮ビデオプログラムのスプライシングシステムを提供することを目的としてい
る。

【００１０】スケジュールされたスプライス時間は、カレントプログラムと次プログラムに
おいて許容スプライス時間と一致していないのが一般である。これらの時間の２
つは、トリプルコインシデンス (triple coincidence) を達成するためにシフト
させる必要があるが、これはシームレススプライシングでは不可欠である。これ
を行う１つの方法は、相互に相対的に近接していると共に、スケジュールされた
スプライス時間に相対的に近接している２つのプログラム内にあって、ペアのス
プライス時間を探し出すことである。そのあと、実際のスプライス時間は、カレ
ントプログラム内の許容スプライス時間と一致するように、スケジュールされた
スプライス時間からシフトさせることができ、次プログラムは望みのトリプルコ
インシデンスを達成するために、必要に応じて遅延させることができる。しかし
、もっと単純な方法と装置でも、ほぼ同程度の良好結果が達成されるので、本発
明の好ましい実施形態では、スケジュールされたスプライス時間とカレントプロ
グラムの許容スプライスポイントの相対位置が使用されている。

【００１１】本発明のシームレススプライシングの、１つの実施形態では、２つのプログラ
ムプロセッサが使用され、これらのプロセッサはスケジューラに応答して、カレ
ントプログラムをいつカットアウト (cut out) すべきか、次プログラムをいつカットイン (cut in) すべきかを、スケジュールされたスプライス時間に基づい
て判断するようにしている。任意の時点では、これらのプログラムプロセッサの
一方はアクティブモードにあって、カレントプログラムを処理しており、他方の
プログラムプロセッサはスタンバイモードにあり、アクティブプロセッサからの
スプライスコマンド (Splice command) を待っている。アクティブプロセッサは
、スプライスされたプログラム内のフレームすべてを再構築するために必要なデ
ータのすべてが、出力データストリームに組み込まれるようにする。また、アク
ティブプログラムプロセッサは、該当する時間にスプライスコマンド信号をスタ
ンバイプログラムプロセッサに出すことも受け持っている。

【００１２】スタンバイプログラムプロセッサは、次データストリームが、スプライスポイ
ント後に挿入されていない先行データと関係のないものを入れることがないよう
にする。また、スタンバイプログラムプロセッサは、該当ポイントが次プログラ
ムのどこにあるかを判断して、カレントプログラムの最後に次プログラムを付加
することも行う。そのあと、スタンバイプログラムプロセッサは、次プログラム
ストリームを時間的にシフトし、次プログラムコンテンツを調整するといった、
種々の機能を実行すると共に、圧縮プログラムストリーム内のすべての埋め込み
パラメータが、行われた変更を反映するように正しく調整されることを保証する
。

【００１３】（表記および用語）以下の詳細説明では、圧縮ビデオプログラミングの処理に関係する技術用語が
使用されている。以下の説明の理解を容易にするために、以下はこれらの用語の
定義を示したものである。

【００１４】シームレススプライシング(seamless splicing)：可視的または可聴的に人工的なものを引き起こすことなく、フィールド境界上でカレントプログラムをカッ
トアウトし、次プログラムをカットインすることによってプログラムを作ること
。

【００１５】許容スプライスポイント(permissible splice point PSP)：プログラム内のフィールド境界であり、そこで圧縮プログラムをカットアウトまたはカットイン
して、圧縮スプライスプログラムが、スプライスプログラム内のフィールドのす
べてを再構築するために必要なデータのすべてを収容するようにする。

【００１６】統計的多重化(statistical multiplexing)：多数の圧縮プログラムを１つの信
号になるように結合し、複雑化したプログラムには多くのチャネル容量を割り当
て、複雑でないプログラムには少ない容量を割り当てるようにするプロセス。

【００１７】フィールド、フレーム(field, frame)：フレームは単一の完全ＴＶイメージで
ある。インタレースが使用されるときは、各フィールドはフレームの偶数ライン
または奇数ラインのどちらかを含んでいる。

【００１８】フィールド／フレームモード(field/frame mode)：インタレーステレビジョン
信号を符号化するとき、ある種のビデオ圧縮システムで使用されている適応プロ
セス。フィールドベースまたはフレームベースの処理手法は、通常ブロックごと
の単位またはフレームごとの単位で、どちらかが選択される。

【００１９】 MPEG：動画専門家グループ(Motion Picture Experts Group)。ディジタルテレ
ビジョン信号に関して国際標準化機構で採用されている圧縮システム。

【００２０】データストリーム(data stream)：圧縮形式または非圧縮形式のデータシンボルのシーケンスであり、ビデオ、オーディオ、または他のタイプのデータ情報の
単一チャネルを表しているもの。

【００２１】プログラム(program)：テレビジョンプロダクションに関連する、すべてのビデオ、オーディオ、および他の情報を収容しているデータストリームの集まり。

【００２２】圧縮プログラム(compressed program)：イメージおよびサウンド品質を重大に
損なうことなくデータレートが減少されているプログラムを表すデータストリー
ム。

【００２３】カレントプログラム(current program)：スプライスの直前に送信されたプログラム。

【００２４】次プログラム(next program)：スプライスの直後に送信されたプログラム。

【００２５】レートバッファ(rate buffer)：異なる伝送レート間を調整するために使用されるバッファ。

【００２６】バッファオーバフロー、アンダフロー(buffer overflow, underflow)：バッフ
ァが一杯になったため着信した追加データを受け入れることができないとき、ま
たは追加データの必要時にバッファが空であるとき起こる事態。

【００２７】リマルチプレクサ(remultiplexer)：複数の同時並行プログラムを１つの信号になるように結合するために使用されるマルチプレクサ。

【００２８】再フォーマッタ(reformatter)：特定の配信システムの要求条件を受け入れるように信号を再構成する装置。

【００２９】多重化(multiplexing)：一般的に、複数のデータストリームを１つに結合する
こと。

【００３０】 Mux, demux：一般的に、多重化の作用を実行すること、およびその作用を元に
戻すこと。

【００３１】入力、出力マルチプレクス(Input, Output Multiplex)：各々が復号化プロセスを実装するために必要なビデオデータ、オーディオデータ、および他のデータ
からなる、入力および出力プログラムを表すためにMPEGで使用されている非慣用
語。この意味で使用される「マルチプレクス」と、結合プロセスを意味するため
に使用される「マルチプレクス」との区別は、文脈から明らかにされる。

【００３２】パケット(packet)：伝送される情報の一部がグループ化されたデータのブロッ
ク。各パケットはヘッダとペイロードを収容している。ヘッダはパケットを完全
に識別し、オリジナルデータストリームがパケットのペイロードから正しく再組
み立てされるようになっている。複数の異なるデータストリームを１つのパケッ
トストリームに入れて送信することができる。

【００３３】スケジューリングシステム(scheduling system)：意図するスプライシング時間を生成するための手段。多くの場合、意図するスプライシング時間は、人間の
編集者によって求められる。他の場合には、意図するスプライシング時間は、プ
ログラム伝送に含まれる１つまたは２つ以上のデータストリームに埋め込まれた
情報から求められる。スプライスされるプログラムのスプライシング時間のリス
トはプレイリスト(playlist) とも呼ばれている。スケジューリングシステムは本発明の一部ではない。

【００３４】プレゼンテーション時間(presentation time)：復号化イメージが受信側で表示される時間。

【００３５】復号化時間(decoding time)：圧縮イメージが受信側で復号化される時間。イメージは常にその受信と同じ順序で復号化される。復号化時間は、イメージがプ
レゼンテーション順序で受信されないときはプレゼンテーション時間と異なる。

【００３６】タイムスタンプ(time stamp)：プログラムの特定エレメントのプレゼンテーシ
ョン時間または復号化時間を示すためにプログラムのデータストリームに埋め込
まれる付属データ。

【００３７】 DTS, PTS：復号化タイムスタンプ (decoding time stamp)、プレゼンテーショ
ンタイムスタンプ (presentation time stamp)のこと。プログラムデータに組み
入れることができる。

【００３８】時刻参照値(clock reference)：特定のプログラムデータが受信された瞬時の絶対クロック時間を示すデータ。

【００３９】 PCR：プログラム時刻参照値(program clock reference)。特定のプログラムに
適用される時刻参照値。このプログラムを復号化または表示する受信側は、受信
したPCRに一致するように自身の内部時刻参照値を調整しなければならない。

【００４０】イントラフレーム（Ｉフレーム）(Intra Frame (I-Frame)：単一のオリジナル
フレームのデータだけを使用して符号化され、従って、プログラム内の他のデー
タから独立して復号化できるフレーム。

【００４１】予測フレーム（Ｐフレーム）(Predicted Frame(P-Frame)：対応するオリジナルフレームと１つまたは２つ以上の先行フレームからのデータを使用して符号化
されるフレーム。

【００４２】双方向予測フレーム（Ｂフレーム）(Bi-directionally Predicted Frame (B-F
rame)：Ｐフレームに似ているが、先行フレームと後続フレームの両方からのデータを使用する。

【００４３】アンカフレーム(Anchor Frame)：別のフレームを予測するために使用されるＩ
またはＰフレーム。Ｂフレームは２つのアンカフレームをもつ。これらは最も近
接した先行ＩまたはＰフレームおよび最も近接した後続ＩまたはＰフレームであ
る。

【００４４】 PAT：プログラムアソシエーションテーブル(program association table)。受
信されたマルチプレクスに含まれるプログラムを識別するためにMPEG標準で定義
されているテーブル。

【００４５】 PMT：プログラムマップテーブル(program map table)。受信されたマルチプレ
クスに含まれる特定プログラムのデータストリームを識別するためにMPEG標準で
定義されているテーブル。

【００４６】 PID：パケット識別データ (packet identification data)。特定データストリ
ームの各パケットのヘッダに組み入れられる、ユニークなMPEGデータコード。特
定のプログラムのデータストリームに関連付けられた大部分のPIDは、同じマルチプレクスのPATテーブルとPMTテーブルを復号化することで推測することができ
る。PATデータストリームに対応する、すべてのパケットには、0のPID値が割り当てられる。各プログラムのPMTデータストリームに割り当てられたPIDはPATから推測することができる。

【００４７】スプライスコマンド(splice command)：実際のスプライスをトリガするパルス
。

【００４８】シーケンス終了コード(sequence end code)：ビデオセグメントの終了を示すために圧縮MPEGデータストリームに埋め込まれるデータコード。

【００４９】 FIFO：先入れ先出し(first-in first-out)。データストリームの可変遅延を実
現するために使用されるバッファ。

【００５０】 GOP：ピクチャのグループ(group of pictures)。MPEGでは、Ｉフレームから始
まる符号化フィールドのシーケンス。クローズド(closed)GOPは、GOP内に含まれ
ていないデータを参照しなくても再構築することができる。オープンGOPは、GOP
の開始時に受信された最初のＩフレームの前に表示される１つまたは２つ以上の
Bフレームを含むことができる。このようなＢフレームは、先行GOPの最後のアン
カフレームを参照しないと再構築することができない。

【００５１】テンポラルリファレンス(temporal reference)：表示の順序を示すために各符
号化ビデオイメージのヘッダに組み入れられるMPEGコードワード。

【００５２】 VBR：可変ビットレート(variable bit rate)。符号化データレートがイメージ
の複雑性と共に変化するという、圧縮システムの特性。

【００５３】（発明の実施形態）以下、圧縮ビデオプログラミングのシームレススプライシングを実現するため
の方法および装置について説明する。なお、以下では、MPEG圧縮ディジタルビデ
オプログラムをスプライシングする実施形態を中心にして本発明を説明している
が、本発明の概念および方法は、他の圧縮テクノロジを基礎とするシームレスス
プライシングシステムで使用するのにも適している。以下の詳細説明では、特定
のデータタイプや種々の制御情報といったように、具体的な説明を多数示すこと
によって本発明を十分に理解できるようにしている。しかし、当業者ならば理解
されるように、本発明はかかる具体的詳細がなくても実施可能である。その他の
場合には、本発明の理解を容易にするために、周知の制御構造およびシステムコ
ンポーネントの詳細説明は省略している。

【００５４】多くの場合、本発明によって実現されるコンポーネントは、階層的、機能的レ
ベルで説明されている。構成要素の多くは、周知の構造、具体的には種々の圧縮
ビデオ信号処理手法に関連するものとして示されている構造を使用して構成する
ことが可能である。さらに、本発明のシステム内に組み入れられるロジックに関
しては、この分野の通常の知識を有するものならば、実験が不適切なものでない
限り、特定の方法を実現できる程度に機能とフロー図が説明されている。また、
当然に理解されるように、本発明の手法は種々の技術を使用して実現することが
できる。例えば、以下に詳しく説明されているスプライシングシステムの種々コ
ンポーネントは、コンピュータシステム上で稼動するソフトウェアで実現するこ
とも、マイクロプロセッサ、専用集積回路 (application-specific integrated
circuit)、プログラマブルロジックデバイス、あるいはこれらの種々組み合わせ
を利用するハードウェアで実現することも可能である。当業者ならば理解される
ように、本発明はどの特定実現手法にも限定されるものではなく、この分野の通
常の知識を有するものならば、かかるコンポーネントで実行される機能が一度で
も説明されていれば、実験が不適切なものでない限り、種々の技術を用いて本発
明を実現することが可能である。

【００５５】次に、図１を参照して説明すると、図１は汎用マルチプログラムスプライシン
グシステム１００を示したものである。この実現形態では、１つまたは２つ以上
のプログラムは、Ｎ個の異なるマルチプレクス１０１ａ−１０１Ｎの各々で受信
される。スケジューリングシステム１２０は、Ｎ個の入力マルチプレクスからの
どのプログラムを選択し、組み合わせた上でＭ個の出力マルチプレクス１１０ａ
−１１０Ｍの各々に送り込むかを指定している。各出力マルチプレクス１１０の
構成に対する変更およびかかる変更の正確な時間も、スケジューリングシステム
１２０によって制御される。

【００５６】各出力マルチプレクス１１０は、オプションとして、図１に示すように、複数
のリマルチプレクサまたは再フォーマッタ１１５ａ−１１５Ｍの１つに送ること
も可能である。リマルチプレクサ１１５は、スプライシングシステム１００から
プログラムマルチプレクスを受信し、複数のプログラムを構成するパケットを並
べ替えて、利用可能なチャネルバンド幅の利用効率を向上する。適当なリマルチ
プレクサの例は、係属中の米国特許出願第08/560,219号、発明の名称「Method a
nd Apparatus for Multiplexing Video Programs for Improved Channel Utiliz
ation」に記載されている。本願発明の譲受人に譲渡済み。そこでの記載内容は引用により本明細書の一部を構成するものである。別のシステムでは、リマルチ
プレクサまたは再フォーマッタ１１５によって実行される機能は、スプライシン
グシステム１００に組み込むことが可能になっている。

【００５７】図２は、スプライシングシステム１００を示す詳細図である。各着信プログラ
ムマルチプレクス１０１は、Ｎ個の異なる入力モジュール２１０ａ−２１０Ｎの
１つによって受信される。以下に詳しく説明されている他の機能のほかに、入力
モジュール２１０は、特定のインタフェースに従って受信された信号を、共通バ
ス２１５上を配信するために必要なフォーマットに変換する。スケジュール変換
ユニット２３０は、スケジューリングシステム１２０からの外部生成スケジュー
ルまたはプレイリストを解釈し、Ｍ個の出力モジュール２２０ａ−２２０Ｍの各
々に対する命令に変換する。この例では、これらの命令も同じ共通バス２１５上
を伝達される。

【００５８】各出力モジュール２２０は、Ｎ個の入力モジュール２１０の各々から受信され
た、すべてのプログラムへの独立アクセス権をもっている。出力モジュール２２
０は、バス２１５からの特定のプログラムセットを抽出するだけでなく、スケジ
ュール変換ユニット２３０からの指示に従って、種々の時間に古いプログラムを
カットアウトし、新しいプログラムをカットインして出力マルチプレクスに送り
込むことも行う。

【００５９】各受信MPEGプログラムの各コンポーネントデータストリームには、ビデオ、オ
ーディオ、または他のデータフレームを受信側で復号化し、表示する正確な時間
を指定しているタイムスタンプが埋め込まれている。ビデオの場合には、いくつ
かのフレームをある時刻の瞬間に復号化し、その後の時刻の瞬間に表示または提
示することが可能になっている。そのようなケースとして、先行フレームデータ
と後続フレームデータの両方に依存して、正しく復号化されるようにしたMPEG B
フレームがある。そのために、復号化タイムスタンプ (DTS) とプレゼンテーションタイムスタンプ (PTS) の両方がビットストリームに組み入れられることもある。

【００６０】プログラムのタイミングを回復するには、タイムスタンプ単独では不十分であ
る。タイムスタンプは、特定の時刻参照値に関連付けられていることから、また
異なる符号化プログラムによって使用される時刻参照値は相互に独立にできるこ
とから、MPEG標準は、時刻参照値の現在値を、一定の最小周波数でビットストリ
ームに組み入れることを規定している。これらの時刻参照値はPCRとも呼ばれる。

【００６１】入力モジュール２１０によって実行される主要タスクの１つは、単一の共通参
照値に対して相対的になるように、すべてのタイムスタンプ（DTSとPTSの両方）
を正規化することである。共通の参照値が現在の時刻（またはスケジューリング
システムと共有される他の参照値）と既知の関係をもつようにすると、データス
トリーム内でスプライスを行うべきロケーションを正確に特定することが可能に
なる。さらに、リマルチプレクサまたは再フォーマッタ１１５は、各プログラム
コンポーネントの種々フレームを適当なレートで受信側システムに確実に送るこ
とも可能になる。これが可能になったのは、補正されたタイムスタンプが、対応
するデータユニットが復号化に間に合うように、しかしバッファにオーバフロー
が起こる前に、受信側ステーションに到着するようにするために必要な情報を伝
達するようになったためである。

【００６２】タイムスタンプ補正プロセスのもう１つの利点は、ビットストリームに埋め込
まれたPCRにこれ以上依存しなくなったことである。これが必要になるのは、プログラムのデータストリームを処理している途中でバッファリング遅延が起こっ
たとき、埋め込まれたPCRの有用性が重大に犠牲にされるからである。つまり、時刻参照値の有用性が、データストリームに未知の遅延量が生ずると減少するか
らである。同じ共通参照値へのアクセス権をもつ処理エレメントは、プレイバッ
クタイミングを制御するとき補正タイムスタンプを考慮するだけで済むことにな
る。ある時点では、PCRは共通参照値に基づいて再生成しなければならない。この実施形態では、PCRはリマルチプレクサユニット１１５によって再生成される。

【００６３】補正タイムスタンプを使用して種々の構成ストリームの伝送レートを制御する
ように適応可能である、適当なリマルチプレクサ１１５は前掲の係属中米国特許
出願に記載されている。この適応性は、図１４を参照して以下で詳しく説明して
いるように、パケットのストリームを順序付けて伝送するためのフローチャート
を使用して達成されている。

【００６４】タイムスタンプを単一の共通参照値に正規化するプロセスは図３に示されてい
るが、同図には入力モジュール２１０の詳細バージョンが示されている。プログ
ラムマルチプレクスは、入力インタフェース３１０を通して受信される。PCRカウンタ３１５は、受信マルチプレクス内の各々のプログラムごとに維持されてい
る。（共通PCR参照値をもつ、異なるプログラムは同じPCRカウンタ３１５を共有
することができる。）今日、MPEGで規定されている形式で符号化されたすべての
タイムスタンプは、90 KHzクロックを基準にしているので、この例での各カウン
タはこれと同じレートでインクリメントされている。PCRがビットストリームの中で検出されるたびに、これは対応するカウンタ３１５をロードするために即時
に使用される。別の方法として、もっと高度な位相同期ループカウンタによる解
決方法を採用することも可能である。

【００６５】個別的PCRカウンタのほかに、共通システム参照値にロックされた共有PCRカウ
ンタ３２５も維持されている。タイムスタンプが受信されるたびに（DTSまたはP
TS）、そのタイムスタンプは、システムPCR参照値カウンタ３２５にストアされたカウンタ値と、特定プログラムのPCR参照値に対応するカウントとの現在の差分として計算される補正値と加算される。ビットストリームに埋め込まれたタイ
ムスタンプは、その結果と置き換えられる。PCR抽出、タイムスタンプ抽出、およびタイムスタンプ挿入のプロセスは、それぞれ図４、５、および６のフローチ
ャートに詳しく示されている。これらのフローチャートはMPEG標準に固有のもの
である。

【００６６】図４は、PCR抽出のプロセスを示すフローチャートである。MPEGでは、これはビットストリームから抽出し、プログラムアソシエーションテーブル (PAT) を復号化することによって行われる。このテーブルはマルチプレクスを構成するプ
ログラムを示し、プログラムマップテーブル (PMT) の所在を突き止めるために必要な情報を収めている。なお、PMTも同じマルチプレクスに埋め込まれている。各PMTは多重化プログラムの１つと関連付けられており、特定プログラムのビデオ、オーディオ、および他のコンポーネントを識別するために必要な情報を収
めている。具体的には、この情報はパケットID (PID) の形になっている。PIDは
すべてのパケットのヘッダに埋め込まれており、マルチプレクスの単一データス
トリームコンポーネントの、すべてのパケットを識別するには１つのPID値だけが使用される。PMTは、プログラムのタイミングを再構築するために使用されるP
CRを収めているデータストリームも指定している。PATに対応するPIDは常に固定
しており、従って既知であるのに対し、PMTのPIDおよびプログラムのストリーム
コンポーネントのPIDは、それぞれPATテーブルとPMTテーブルを読み取ることによって推測されるのが通常である。

【００６７】手順はスタートボックス４１０から開始し、最初のステップでは、ステップ４
２０で次パケットが着信ストリームから取得される。パケットが、ステップ４３
０でPATパケットであれば、ステップ４４０で、各プログラムのPMT PIDが抽出さ
れる。パケットがPATパケットでなければ、ステップ４５０で、それが既知のPMT
パケットであるかどうかが判断される。そうであれば、ステップ４６０で、特定
プログラムのPCR PIDが抽出され、プロシージャはリターンして次パケットを取得する。パケットがステップ４５０で既知のPMTパケットでなければ、判定ボックス４７０で、そのパケットがPCRをもつパケットであるかどうかが判断される。そうでなければ、プロシージャはリターンして次パケットを取得する。それが
、PCRが組み込まれたパケットであれば、ステップ４８０で、PCRが抽出され、ス
テップ４９０で、そのPCRは特定プログラム用に割り当てられた出力ポートにコピーされる。そのあと、プロシージャはステップ４２０へリターンして次パケッ
トを再び取得する。

【００６８】図５は、タイムスタンプ抽出の手順であり、この手順は、スタートボックス５
１０から開始し、最初のステップでは、ステップ５２０で次の着信パケットを取
得する。そのパケットが、判定ステップ５３０でPATパケットであると判断されれば、ステップ５３５で、各プログラムのPMT PIDが抽出される。パケットが、判定ステップ５３０でPATパケットでなければ、判定ステップ５４０で、パケットが、既知のPMTパケットであるかどうかが判断される。そうであれば、ステップ５４５で、各ストリームコンポーネント（ビデオ、オーディオおよび／または
データ）のPIDが抽出される。パケットが既知のPMTパケットでなければ、判定ボ
ックス５５０で、パケットが、プログラムの１つの既知コンポーネントであるか
どうかが判断される。そうであれば、判定ボックス５６０で、復号化タイムスタ
ンプ(DTS)がパケットに存在するかどうかが判断される。そうであれば、そのDTS
は、ステップ５７０で、特定プログラム用に割り当てられた出力ポートにコピー
される。そのあと、判定ボックス５８０で、PTSがパケットに存在するかどうかが判断され、そうであれば、ステップ５９０で、そのPTSは、プログラムに割り当てられた出力ポートにコピーされる。

【００６９】図６は、タイムスタンプ挿入の手順を示す図であり、この手順はスタートボッ
クス６１０から開始し、最初のステップでは、ステップ６１５で次パケットが取
り出される。そのパケットが、判定ボックス６２０でPATパケットであれば、各プログラムのPMT PIDがステップ６２５で抽出される。パケットが、判定ステップ６４０で既知のPMTパケットであれば、特定プログラムの各ストリームコンポーネントのPIDが、ステップ６４５で抽出される。パケットが、ステップ６５０で、プログラムの１つの既知コンポーネントであれば、判定ボックス６６０で、
DTSがパケットに存在するかどうかが判断される。そうであれば、ステップ６７０で、そのDTSは特定プログラムに割り当てられた入力ポートから受信されたDTS
で置き換えられる。そのあと、判定ボックス６８０で、PTSがパケットに存在するかどうかが判断される。そうであれば、そのPTSは、ステップ６９０で、特定プログラムに割り当てられた入力ポートから受信されたPTSで置き換えられる。次パケットがステップ６１５で再び取り出される前に、パケットはステップ６３
０で出力にコピーされる。

【００７０】図７は、出力モジュール２２０の詳細ブロック図を示したものである。図示の
実施形態では、各出力モジュール２２０は、共通バス２１５から選択された複数
のプログラムを単一の多重化出力信号１１０になるように結合し、この信号は出
力インタフェース７１５から伝播される。単一のプログラムスプライサ (progra
m splicer) ７２０は、各出力プログラム７２５に対応するオーディオおよびビデオを処理する。プログラムスプライサ７２０は、カレントプログラムのオーデ
ィオとビデオコンポーネントおよび次プログラムのビデオコンポーネントを、バ
スから受信されたスケジュール制御情報で構成されたペアのデマルチプレクサ７
４０から受信する。スケジュール制御情報は、スケジューラ（図１）が発生源で
あり、カレントプログラムから次プログラムへの次の移行を実行するためのスプ
ライス時間を含んでいる。移行が完了すると、次プログラムはカレントプログラ
ムになり、スケジューラは新しい次プログラムをセットし、新しいすプライス時
間を指定する。

【００７１】シームレススプライシングは、異なるタイプのビデオフレームが受信され、表
示用に並べ替えられるという、特定のシーケンスで行われる。図８はMPEGからの
例を示す図である。図に示すように、カレントストリームと次ストリームの両方
のフレームは、これらが受信される順序（復号化順序）でシーケンスになってい
る。また、図８には、本発明の方法に従ってスプライシングされた結果のストリ
ームも示されている。この結果は、復号化順序とプレゼンテーション順序の両方
で示されている。なお、プレゼンテーション順序は、各フレームに割り当てられ
たインデックスによって指定されている。このインデックスは、テンポラルリフ
ァレンス (temporal reference) とも呼ばれている。Bフレームはアンカフレーム（Bフレームに先行し、その後に続く最近接ＩまたはＰフレーム）が分からないと再構築できないので、両方のアンカフレームは最初に送信されなければなら
ない。一般的に、復号化時間とプレゼンテーション時間は、Ｂフレームの場合と
同じである (PTS=DTS)。しかし、アンカフレームは、次アンカフレームが復号化
される前に提示されない。この時間までは、受信されたすべてのＢフレームが最
初に復号化され、提示されなければならない。

【００７２】スプライスを実行するときの最初のステップでは、各フレームに関連付けられ
たタイムスタンプが、スケジュールされたタイムスタンプと比較される。タイミ
ングの正確性を最大限にするには、プレゼンテーションタイムスタンプ (PTS) を使用すべきであり、比較テストはＩまたはＰフレームが受信されたときだけ行
うべきである。これは、受信側にアンカフレームを送信し、その前に表示すべき
介在Ｂフレーム（複数の場合もある）が送信されない場合、Ｂフレームでストリ
ームに割り込みをかけると、表示に人工的なものが発生するおそれがあるからで
ある。ここで注意すべきことは、MPEGは、すべてのフレームにタイムスタンプを
付随させることを規定していないことである。これは、脱落しているタイムスタ
ンプは、既知のフレームレートとフレーム表示インターバルに基づいて、先行タ
イムスタンプから常に外挿できるからである。

【００７３】スプライシングポイントが見つかると、Ｉフレームだけがシーケンス内の他の
フレームから独立して復号化できるので、次のステップでは、次ストリームがＩ
フレームから開始するようにされる。一般的に、Ｉフレームは、ビットストリー
ムを復号化するために必要な情報を収めている種々のヘッダが付随している。こ
のようなヘッダはすべて、本明細書では、Ｉフレームの一部であるものとしてい
る。場合によっては、あるストリームから異なる復号化パラメータをもつ別のス
トリームに移行するとき、次ストリームの最初のＩフレームは、パラメータ設定
値の変更を伝達するために必要なヘッダを組み入れることに失敗する場合がある
。そのような場合には、スプライシングシステムが最近傍に受信した関係ヘッダ
のコピーを挿入するはずであり、さもなければ、かかるヘッダ情報が受信される
までスプライスを延期することが可能である。また、ここで注意すべきことは、
ある種の初期モデルのMPEG受信機は、イメージ解像度に関係するパラメータのよ
うに、異なる符号化パラメータによって特徴付けられた２つのストリーム間のシ
ームレス移行を行う機能を備えていないことである。他のMPEG受信機では、移行
をシームレスに行うためには、「シーケンス終了コード(sequence end code)」を圧縮ビットストリームに挿入することが要求されている。従って、スプライシ
ングシステムが無条件に、あるいはパラメータ設定値のある種の変更が見つかっ
たとき、移行ポイントで「シーケンス終了コード」を挿入するようにすると、好
都合な場合がある。

【００７４】次ビデオストリーム内の最新Ｉフレームを、スプライス移行の瞬間と位置合わ
せすることのほかに、スプライサは、Ｉフレームの後と次ＩまたはＰフレームの
前に現れたすべてのＢフレームを削除しなければならない。Ｂフレームは２つの
アンカフレームに従属しており、そのうちの１つだけがスプライスの後残される
ので、これらの最初のＢフレームは正しく再構築することはできない。

【００７５】図９は、本発明によるプログラムスプライサ７２０の例を示すブロック図であ
る。この特定例では、プログラムスプライサは、２つのプログラムプロセッサ９
１０ａと９１０ｂを含んでいる。任意の時点では、一方のプログラムプロセッサ
だけがアクティブにあり、ビデオデータとオーディオデータを、それぞれORゲー
ト９１５と９２０に供給している。この時間の間は、他方のプログラムプロセッ
サはスタンバイモードのままになっている。スタンバイモードにあるプロセッサ
のビデオとオーディオ出力はロジック'0' にセットされ、その間、ビデオとオー
ディオ入力は、次スプライスに備えてキューに置かれている。次スプライスの時
間は、スケジュールコントロールの入力信号９２５によって与えられる。この信
号は、アクティブのプログラムプロセッサによって常時モニタされている。この
信号は、カレントプログラムをいつカットアウトし、次プログラムをいつカット
インすべきかをアクティブのプログラムプロセッサに指示している。該当時間に
、アクティブのプログラムプロセッサが、カレントプログラムが適当なスプライ
シングポイントにあると判断すると、スプライスコマンド出力信号を生成し、こ
の信号はスタンバイのプログラムプロセッサに送られる。これと同じに、アクテ
ィブのプログラムプロセッサはスタンバイモードにスイッチし、スタンバイのプ
ログラムプロセッサがアクティブになる。スプライスコマンド信号がどちらかの
プログラムプロセッサから受信されるたびに、この信号は、ORゲート９３０を経
由してGOP補正器９４０とタイムスタンプ補正器９５０に送られる。

【００７６】図１０は、プログラムプロセッサ９１０の特定実施形態を示す詳細ブロック図
である。ビデオFIFO１０１０とオーディオFIFO１０１５は、スプライスの時間に
プログラムプロセッサの出力を、他方のプログラムプロセッサの出力と位置合わ
せするために使用される。アクティブモード期間は、FIFO制御信号は静的であり
、入力と出力はイネーブルにされ、リセットはディスエーブルになっている。ス
タンバイモード期間は、FIFO制御信号はラッチ１０２０、１０２５、１０３０、
および１０３５によって判断される。ラッチ１０３５は、プロセッサがスタンバ
イモードにあるか、アクティブモードにあるかを指定している。スタンバイモー
ドにあるときは、ラッチ１０３５は、ANDゲート１０３８と１０３９がオーディオとビデオ出力を、それぞれロジック '0' にセットするように作用する。これと同時に、ラッチ１０３５は、Ｉフレーム検出器１０４０をイネーブルにする。
Ｉフレームの先頭がビデオ入力信号で検出されるたびに、Ｉフレーム検出器１０
４０は、ビデオFIFO１０１０をリセットさせる。これと同時に、ラッチ１０２５
はセットになり、ＩフレームデータがビデオFIFO１０１０に書き込まれる。また
、Ｉフレーム検出器１０４０は、ラッチ１０２０をセットするので、Ｂフレーム
検出器１０４５はＢフレームを検出することを開始する。Ｂフレームの先頭が検
出されると、ラッチ１０２５は、Ｂフレーム検出器１０４５によってクリアされ
るので、ＢフレームデータがビデオFIFO １０１０に書かれるのが禁止される。これと同時に、ラッチ１０２５は、Ｉ／Ｐフレーム検出器１０５０にＩフレーム
とＰフレームの両方を検出することを開始させる。どちらかのタイプのフレーム
の先頭が検出されると、Ｉ／Ｐフレーム検出器１０５０は、再びラッチ１０２５
をセットさせるので、ビデオFIFO１０１０はデータを受け入れることを再開する
。Ｉ／Ｐフレーム検出器１０５０は、ラッチ１０２０もクリアするので、Ｂフレ
ーム検出器１０４５によるＢフレーム検出は禁止されることになる。そのあと、
すべてのビデオデータがビデオFIFO１０１０に書かれ、次のＩフレームがＩフレ
ーム検出器１０４０によって検出されるまで続けられる。この時点で、ビデオFI
FO１０１０は再びリセットされ、初期化シーケンスが繰り返される。

【００７７】ビデオFIFO１０１０がリセットされるたびに、オーディオFIFO１０１５はラッ
チ１０３０によってリセットされる。FIFOをリセットすると、その内容が消去さ
れるのが基本である。FIFOは、それがリセットモードにある限り空のままになっ
ている。オーディオFIFO１０１５は、新しいオーディオフレームがオーディオフ
レーム検出器１０５５によって検出されるまでリセットモードのままになってい
る。そのあと、オーディオフレーム検出器は、ラッチ１０３０をクリアするので
、検出されたオーディオフレームはオーディオFIFO１０１５に書かれるようにな
る。

【００７８】オーディオおよびビデオFIFOをリセットし、イネーブル／ディスエーブルする
このプロセスは、プログラムプロセッサがスタンバイモードのままになっている
限り続けられる。最終的には、スプライスコマンド入力パルスがラッチ１０３５
をセットにしたとき、プログラムプロセッサはアクティブモードにスイッチし、
FIFO１０１０からのビデオ出力とFIFO１０１５からのオーディオ出力は、それぞ
れANDゲート１０３８と１０３９を通過していく。ビデオデータは、Ｉフレームから始まり、次の後続ＩまたはＰフレームに先行するＢフレームを含んでいない
。従って、ビデオストリームは、先行データが欠如していると起こる人工的なも
のはなしで復号化することが可能である。同様に、オーディオストリームは、ビ
デオに近接して位置合わせされた新しいオーディオフレームから開始する。

【００７９】プログラムプロセッサがアクティブモードに入ったあとは、次スプライス入力
信号は、オーディオおよびビデオストリームに埋め込まれたタイムスタンプと絶
えず比較して、再びスタンバイモードに戻れるになっていなければならない。オ
ーディオタイムスタンプはタイムスタンプ抽出器１０６０によって抽出される。
そのあと、抽出されたタイムスタンプは、オーディオフレーム周期と加算され、
カレントオーディオフレームの完了時間が得られる。このフレーム完了時間が次
スプライスのスケジュールされた時間を超えていると、コンパレータ１０６５が
判断すると、ANDゲート１０３８からロジックレベル0'を出力させるので、カレントオーディオフレームは削除されることになる。このステップがとられるのは
、カレントプログラムおよび次プログラムのオーディオセグメントにオーバラッ
プすることなく、オーディオフレーム境界にスプライスが現れるようにするため
である。この好ましいケースでは、シームレスなビデオ移行の見返りとして短時
間のサイレントオーディオインターバルが許容されている。

【００８０】ビデオタイムスタンプは、タイムスタンプ抽出器１０７０によって抽出され、
コンパレータ１０７５によって次スプライス時間と比較される。抽出されたタイ
ムスタンプが、次スプライス時間より大か等しければ、コンパレータ１０７５は
、Ｉ／Ｐフレーム検出器１０８０をイネーブルにする。次のＩまたはＰフレーム
の先頭が検出されると、Ｉ／Ｐ検出器１０８０は、スプライスコマンド出力信号
でパルスを出す。このパルスは、ラッチ１０３５をクリアし、プログラムプロセ
ッサを再びスタンバイモードにする。スプライスコマンド出力パルスは、他方の
プログラムプロセッサのスプライスコマンド入力信号にも結合され、他方のプロ
グラムプロセッサがスプライスを完了できるようにする。

【００８１】タイムスタンプ抽出器１０６０と１０７０を実現する１つの方法は、図５を参
照して説明した通りである。フレーム検出器１０４０，１０４５，１０５０、１
０５５、および１０８０を実現する方法は、MPEG標準の精通者には周知である。
時間シフトし、編集したオーディオおよびビデオフレームのシーケンスを生成し
て、プログラムプロセッサ９１０から出力するためのプロセスは、図１１に示す
タイミング図に示されている。信号は、図１０を参照して説明した回路のオペレ
ーションに対応している。

【００８２】図９に示されているプログラムプロセッサは、ハードウェアで実現した１つの
例である。アクティブとスタンバイの冗長のプログラムプロセッサについて説明
してきたが、これは多数で、反復的なスプライスを可能にする完全な解決方法の
説明を分かりやすくするためである。しかし、当然に理解されるように、この２
プロセッサによる解決方法は、カレントプログラムをアクティブモードで、次プ
ログラムをスタンバイモードで処理する類似のロジックを実装したシングルの統
合プロセッサで置き換えることが可能である。この場合、スプライスコマンドを
受信すると、次ストリームはカレントプログラムのロジックにスイッチされ、新
しい次プログラムは次プログラムのロジックにスイッチされることになる。この
シングルプロセッサによる代替解決法は、複数の並行プロセスではなく、シーケ
ンシャルプロセスで実現されるのが代表的である、ソフトウェアによるソリュー
ションに特に適している。

【００８３】カレントプログラムと次プログラムストリームがマージされたあと、ある種の
ビットストリームパラメータは、行われた変更のいくつかを反映するように調整
しなければならない。これらのパラメータの１つはテンポラルリファレンスであ
る。これは、各ピクチャグループ (GOP) の中で最初に表示されるフレームのテンポラルリファレンスにゼロのテンポラルリファレンスを割り当てることを、MP
EGが規定しているからである。例えば、スプライスの後に続く次プログラムが新
しいGOPから始まっていると想定する。この場合、図８の例を使用して、テンポラルリファレンスは２だけデクリメントされなければならない。これは、Ｉフレ
ームの後に受信された２つの削除済みＢフレームは、GOPの最初の２つの表示フレームになるはずであったからである。このテンポラルリファレンス調整は、次
のGOPヘッダが受信されると停止する。このプロセスは、図１２のフローチャートに示されている。

【００８４】プロセスは、スプライスコマンド信号が検出されるとスタートボックス１２１
０から開始する。そのあと、最初のステップ１２２０では、次フレーム（Ｉフレ
ーム）のテンポラルリファレンスが抽出される。ステップ１２３０で、変数TRc は、Ｉフレームの抽出されたテンポラルリファレンスにセットされる。次に、ス
テップ１２４０で、ビットストリーム内のテンポラルリファレンスは、ゼロに変
更される。判定ボックス１２５０で、GOPヘッダが検出されたと判断されていれば、クローズドGOPビットがステップ１２６０でセットされる。そのあと、または、そうでなければ、ステップ１２７０で、手順は次フレームを待つことになる
。次フレームが、判定ボックス１２８０でGOPヘッダを含んでいなければ、ステップ１２９０で、TRcの値はビットストリーム内のテンポラルリファレンスから減算され、プロシージャは、ステップ１２７０に戻って、次フレームを待つこと
になる。GOPヘッダが、判定ボックス１２８０で検出されたときは、プロシージャは終了する。

【００８５】クローズドGOPとは、グループを構成するフレームの各々がグループの外側でどのフレームも参照しないで再構築できるような、ピクチャの集合である。プロ
グラムスプライシングプロセスが、図９に示す方法とハードウェアに従って、お
よび図８の例に従って実現されていれば、スプライスポイントの後の、最初のGO
Pは、たとえ初期時にオープンであっても常にクローズドになる。図１２のフローチャートに示すように、クローズドGOPビットはそのようにセットされる。

【００８６】テンポラルリファレンスとクローズドGOPパラメータの調整が必要なのは、MPE
G標準との互換性を保つためであるが、これらのパラメータは、大部分の既存MPE
G復号器では無視される傾向にある。その代わりに、これらの復号器はタイムスタンプによって表示フレームの順序付けを制御することが予想される。タイムス
タンプがないときは、各復号器はMPEGシーケンスの復号と表示に関する標準化ル
ールに基づいてテンポラルリファレンスを推測している。しかし、無視できない
パラメータとして、復号化タイムスタンプとプレゼンテーションタイムスタンプ
があり、これらのパラメータも、異なるプログラムがスプライシングされるとき
調整しなければならない。異なる時刻参照値間の差分を補償するために入力モジ
ュール２１０によって調整されていた同じタイムスタンプは、今度は、次ストリ
ームのＩフレームをカレントストリームのスプライスポイントと位置合わせする
と発生する時間シフトを補償するために調整されなければならない。

【００８７】第２のタイムスタンプ補正１３００を実行する方法を、図１３のフローチャー
トを参照して説明する。ビデオFIFO１０１０（図１０）で発生する遅延の持続時
間に対応する補正値は、スプライスの後の、最初のフレームがステップ１３３０
で受信されると、ステップ１３３５、１３４０、および１３４５で計算される。
DTS₁は、ステップ１３３５で判断される復号化タイムスタンプであり、これは、
スプライスが現れていないと、先行ストリームの対応するフレームに割り当てら
れていたものである。DTS₂は、ステップ１３４０で計算される復号化タイムスタ
ンプであり、これはビデオFIFO１０１０で発生した遅延に先立って次ストリーム
の最初のフレームに前もって割り当てられていたものである。これらの２タイム
スタンプ間の差分は補正値TS_cである。この補正値はその後に続くPTS（ステップ
１３８５）およびDTS（ステップ１３７５）タイムスタンプに加えられる。ステップ１３６０での例外は、スプライスの直後に次ストリームを開始するために使
用されるＩフレームのPTSである。図８の例の場合に得られたスプライスされたストリームの復号化順序およびプレゼンテーション順序を比較すると分かるよう
に、１つの例外を除き、ＩアンカフレームとＰアンカフレームは、復号化された
後正確に３フレームインターバルで提示される。この遅延は、介在するＢフレー
ムおよびその後のフレーム再順序付けによるものである。しかし、スプライスの
後に受信された最初の２フレームは共にアンカフレームであり、その間に表示さ
れるＢフレームは存在しないので、再順序付けによる遅延は減少される。このケ
ースでは、Ｉフレーム（２アンカフレームの最初のもの）は先行ストリームの最
終フレーム(X8_p) を表示した直後に表示されることになる。この最終フレームの
プレゼンテーション時間は、Ｉフレームの復号化時間に等しいので、Ｉフレーム
のPTSは、先行する最終フレームの表示インターバル時間（ステップ１３２５で計算されたもの）を、ステップ１３６０でＩフレームに加算すると求めることが
できる。さらに、表示インターバル時間は、シーケンスがフィールドモードで符
号化されたか、フレームモードで符号化されたかに応じて、およびフィルムから
ビデオへの変換が実装されているかに応じて変化するので、表示インターバルは
、この関係情報（具体的には、MPEGフレームレート値、MPEGフィールド／フレー
ム符号化モード、およびMPEG repeat-first-fieldフラグ）を収めている、ビットストリーム内のコードワードを調べることによって判断されるはずである。

【００８８】スプライシングがフレーム境界だけでなく、フィールド境界でも行うことが許
されている場合には、別の問題が起こる可能性がある。従来の定義では、フレー
ムは、一方のフィールドは奇数ラインからなり、他方のフィールドは偶数ライン
からなる２フィールドのペアとして定義されているが、MPEGの定義はそれほど厳
格になっていない。MPEG-2では、時間的に早く現れるフィールドは、奇数ライン
からなるフィールドであっても、偶数ラインからなるフィールドであっても構わ
ない。この区別は、固有のビットストリームフラグ（top-field-firstとも呼ばれる）で行っている。さらに、MPEG-2フレームは、２フィールドインターバルに
スパンするだけでなく、場合によっては、３フィールドインターバルにスパンす
ることが許されている。しかし、３番目のフィールドを符号化する代わりに、フ
ラグがセットされて（repeat-first-fieldとも呼ばれる）、第３フィールドを表
示すること、およびそれが第１フィールドの正確なコピーであることを復号器に
知らせている。なお、連続するフィールドは人工的なものを防止するために、奇
数ラインと偶数ラインの間で交互になっていなければならないので、第２フィー
ルドは繰り返されることはない。

【００８９】例えば、カレントプログラムが偶数ラインからなるフィールドで終わり、次プ
ログラムが同じく偶数ラインからなるフィールドから始まっているとする。共に
偶数ライン（または奇数ライン）からなる、２つの連続フィールドが得られるよ
うなスプライスそれたビットストリームが、MPEGでは許されないのは、このよう
なフィールドは、既存のディスプレイ装置では正確に表示できないためである。
このようなことが起こるのを防止するには、別のステップをとることができる。
好ましい解決方法は、スプライシングポイントに先行するカレントストリームの
最終フレームに対応するrepeat-first-fieldフラグを編集することである。カレ
ントストリームの最後に表示されるフィールドと次ストリームの最初に表示され
るフィールドが、同じ奇数／偶数ラインパリティをもっていれば、repeat-first
-fieldフラグは単純にトグルすることができる。つまり、ロジック'0'の値はロジック'1'に変えることが可能であり、逆に、ロジック'1'はロジック'0'に変えることが可能である。このようにすると、カレントストリームの最終フレームが
正確に１フィールドだけ延長または短縮されるという効果が得られる。場合によ
っては、タイムスタンプ補正係数(TS_c) を判断するとき、この偏差が正しく考慮
されるようにする、特別なステップが必要になることがある。

【００９０】いくつかの実施形態では、プログラムスプライシングサブプロセスのいくつか
を、スプライシングシステム１００の出力モジュール２２０にではなく、リマル
チプレクサ／再フォーマッタ１１５に実装するようにすると、もっと好都合な場
合がある。例えば、リマルチプレクサのタスクの１つとして、結果のマルチプレ
クスのデータレートを制限または調整することがある。このデータレート調整機
能はスイッチングシステムの汎用性を大幅に向上し、可変ビットレート (VBR) ストリームの使用を可能にする。良好な統計リマルチプレクサは、複数のVBRストリームを単一のマルチプレクスに効率よく結合できるが、任意の時点で効力を
もっている特定のスケジュールによっては、結合データレートがチャネルの利用
可能容量を越える場合があり、その場合には、ある種のデータレート調整機能が
必要になる。かかる場合には、データレートがもっと管理しやすいレートに制限
された後の方が、ポストスプライス調整の一部を実現することが容易になる。一
例として、ソフトウェアベースのリマルチプレクサは十分に余裕のある処理能力
を備えているので、データレートが制限された後で、全部ではないとしても、ス
トリームスプライシング機能の一部を実現することが可能になる。

【００９１】データレート調整機能を備えたリマルチプレクサ１１５の例は、係属中の米国
特許出願第08/631,084号、発明の名称「Compressed-Video Reencoder System fo
r Modifying the Compression Ratio of Digitally Encoded Video Programs」に記載されている。本願発明の譲受人に譲渡済み。この様なリマルチプレクサは
、第２の理由によって出力モジュールの出力を有効に結合する。これは、２つの
異なるストリームの間でスイッチングされたあと、受信側バッファ占有レベルが
限界値の範囲内に保たれることを、リマルチプレクサが保証できるからである。
前述したように、このような保証がないと、両方のストリームが同じデータレー
トで符号化されたときでも、バッファにオーバフローまたはアンダフローが起こ
る可能性がある。これが起こるのは、カレントプログラムと次プログラムに対応
する２つの符号器によって、スプライスの時間に想定されていたバッファ占有レ
ベルに差があるためである。どのパケットを次に送信するかを、受信側のバッフ
ァの満杯状態に基づいて判断するプロセスは、図１４に示されている。

【００９２】どのパケットを次に送信するかを判断する手順１４００は、最初に、判定ボッ
クス１４１０で、すべての受信側バッファがすでにいっぱいであるかどうかを判
断する。いっぱいであれば、ヌルデータパケット (null data packet) がステッ
プ１４２０で送信される。そうでなければ、その次フレームのDTSが最小であるストリームのためのデータパケットが、ステップ１４３０で選択される。このデ
ータパケットを送信すると、受信側バッファにオーバフローが起こる場合には（
判定ボックス１４４０）、ステップ１４５０で、次フレームの次に最小のDTSをもつストリームに対応するパケットが選択される。このプロセスは、受信側バッ
ファにオーバフローを起こさないパケットが選択されるまで続けられる。この時
点で、選択されたストリームの次パケットがステップ１４６０で伝送される。

【００９３】第２の変形実施形態では、リマルチプレクサ１１５と出力モジュール２２０が
シングルユニットに統合化されている。

【００９４】以上、圧縮ビデオプログラミングをシームレスにスプライシングする方法およ
びシステムを説明してきた。特定の実施例および実装例を参照して本発明を説明
してきたが、この分野の通常の知識を有するものならば当然に理解されるように
、本発明は種々態様に変更または改良することが可能である。従って、本発明の
精神と範囲は、特許請求の範囲に記載されている事項によって判断されるべきも
のである。

【図面の簡単な説明】

本発明の目的、特徴および利点は、下述する詳細説明の中で明らかにする。

【図１】本発明を組み入れることができる汎用マルチプログラムスプライシングシステ
ムを示す図である。

【図２】本発明を組み入れることができるスプライシングシステムを示す詳細ブロック
図である。

【図３】本発明の一側面に従って、複数のタイムスタンプを単一の共通時刻参照値に正
規化するために使用されるコンポーネントを示すブロック図である。

【図４】プログラム時刻参照値を受信データストリームから抽出するためのフローチャ
ートを示す図である。

【図５】タイムスタンプを受信データストリームから抽出するプロセスのフローチャー
トを示す図である。

【図６】本発明の一側面に従ってタイムスタンプを挿入するプロセスのフローチャート
を示す図である。

【図７】本発明のスプライシングシステムで使用される出力モジュールを示す詳細ブロ
ック図である。

【図８】圧縮プログラムデータをスプライシングする詳細の一部を示すための、いくつ
かのフレームシーケンス例を示す図である。

【図９】本発明に従って使用されるプログラムスプライサを示すブロック図である。

【図１０】本発明に従って使用されるプログラムプロセッサのコンポーネントを示すブロ
ック図である。

【図１１】本発明に従って図１０の回路のオペレーションに対応する信号を示すタイミン
グ図である。

【図１２】本発明のスプライシングシステムに従ってプログラムスプライスが行われた後
、テンポラルリファレンスパラメータを調整するためのフロー図ある。

【図１３】本発明のスプライシングシステムに従ってプログラムスプライスの後に続くタ
イムスタンプ調整のためのフロー図である。

【図１４】異なるプログラムに対応するデータパケットを統計的に多重化するプロシージ
ャのフロー図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷＦターム(参考） 5C059 KK35 KK36 MA00 PP05 PP06 PP07 RB00 RC04 SS30 UA32 UA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１圧縮プログラムの後に続くように第２圧縮プログラムを
スプライシングするスプライシングシステムであって、スケジュールされたスプライス時間を特定している情報を受信する手段と、前記スケジュールされたスプライス時間に応答して、前記第１圧縮プログラム
を受信し、処理し、出力すると共に、スプライス移行を実行するのに適した、前
記第１圧縮プログラム内の該当ロケーションを判断し、その後でスプライス移行
信号を生成する手段と、前記スプライス移行信号に応答して、受信し、前記第２圧縮プログラムがシー
ムレスに該第１圧縮プログラムの後に続くように正しくスプライスされることを
保証する手段とを備えたことを特徴とするスプライシングシステム。
【請求項２】請求項１に記載のスプライシングシステムにおいて、前記第
１および第２圧縮プログラムに関連付けられたタイムスタンプを正規化するタイ
ムスタンプ正規化回路をさらに備えたことを特徴とするスプライシングシステム
。
【請求項３】請求項２に記載のスプライシングシステムにおいて、前記タ
イムスタンプ正規化回路は、前記第１および第２圧縮プログラムの受信時に該第１および第２圧縮プログラ
ムからプログラム時刻参照値を抽出するPCR抽出回路と、 PCR抽出回路から受信されたPCRと同期がとられた第１および第２PCRカウンタと、ローカルまたは外部から受信されたシステム時刻参照値と同期がとられたシス
テムPCRカウンタと、前記第１および第２圧縮プログラムからタイムスタンプ情報を抽出するタイム
スタンプ抽出回路と、前記第１および第２圧縮プログラムのタイムスタンプの補正値をシステムPCR カウンタのカウント値と関連PCRカウンタのカウント値との差分に等しくなるように計算するタイムスタンプ調整回路と、調整されたタイムスタンプを第１および第２圧縮プログラムに戻すように挿入
するタイムスタンプ挿入ロジックとを備えたことを特徴とするスプライシングシステム。
【請求項４】請求項２に記載のスプライシングシステムにおいて、前記ス
プライス移行信号に応答する前記手段は、前記第２圧縮プログラムに対応するビデオ入力信号を遅延する手段と、前記第２圧縮プログラムに対応する１つまたは２つ以上のオーディオ入力信号
を遅延する手段と、前記遅延されたビデオおよびオーディオ信号をスプライス移行信号の受信時に
出力する手段とを含むことを特徴とするスプライシングシステム。
【請求項５】請求項４に記載のスプライシングシステムにおいて、前記遅
延手段は、FIFOとFIFO制御ロジックを備えたことを特徴とするスプライシングシ
ステム。
【請求項６】請求項５に記載のスプライシングシステムにおいて、前記ビ
デオ入力信号の中のイントラ符号化フレーム（Ｉフレーム）を検出するフレーム
検出回路をさらに備え、該ビデオフレーム検出回路は、Iフレームデータの検出時に前記ビデオFIFOロジックをリセットさせるように結合されていることを特徴
とするスプライシングシステム。
【請求項７】請求項６に記載のスプライシングシステムにおいて、双方向符号化フレーム（Bフレーム）を検出する第１ビデオフレーム検出回路と、アンカフレーム（ＩまたはＰフレーム）を検出する第２ビデオフレーム検出回
路と、Ｉフレームの前と次アンカフレームの後に検出されたＢフレームがあればそれ
を削除する手段とをさらに備えたことを特徴とするスプライシングシステム。
【請求項８】請求項６に記載のスプライシングシステムにおいて、前記ビ
デオフレーム検出回路は、Ｉフレームデータの検出時に前記オーディオFIFOをリ
セットさせるように結合されており、前記スプライシングシステムは、前記オー
ディオ入力信号を受信するように結合されていると共に、次オーディオフレーム
の先頭が検出されるまで前記オーディオFIFOをリセットモードに保つように前記
オーディオFIFOに結合されているオーディオフレーム先頭検出回路をさらに備え
たことを特徴とするスプライシングシステム。
【請求項９】請求項６に記載のスプライシングシステムにおいて、前記第
２圧縮ディジタルプログラム内のタイムスタンプを含む埋め込みビットストリー
ムパラメータを調整する回路をさらに備えたことを特徴とするスプライシングシ
ステム。
【請求項１０】第１圧縮プログラムの後にシームレスに続くように第２圧
縮プログラムをスプライシングする方法であって、スケジュールされたスプライス時間を受信するステップと、前記スケジュールされたスプライス時間の近くでスプライス移行を実行するの
に適した前記第１圧縮プログラム内の該当ポイントを判断するステップと、スプライス移行信号を生成するステップと、前記第２圧縮プログラムを、該第２圧縮プログラムのイントラ符号化ビデオフ
レーム（Ｉフレーム）から始まって出力するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の方法において、前記第１および第２圧
縮プログラムに関連付けられたタイムスタンプを共通参照値に正規化するステッ
プをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の方法において、前記正規化するステッ
プは、前記圧縮ディジタルプログラムに関連付けられたプログラム時刻参照値 (PCR)
信号を抽出するステップと、システムPCR信号を維持するステップと、前記圧縮プログラムの受信時に前記圧縮プログラムからタイムスタンプを抽出
するステップと、関連PCRカウントとシステムPCRカウントとの現在の差分に等しい補正係数だけ
前記タイムスタンプをオフセットするステップと、調整されたタイムスタンプを前記圧縮ディジタルプログラムに戻すように挿入
するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】請求項１１に記載の方法において、前記該当ポイントを判
断するステップは、前記第１圧縮プログラムから各々のタイムスタンプを抽出するステップと、前記タイムスタンプを前記スケジュールされたスプライス時間と比較するステ
ップと、前記第１圧縮ディジタルプログラムの中のアンカフレームを検出するステップと
、前記スケジュールされたスプライス時間に最も近いアンカフレームの検出時に
スプライス移行信号を生成するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の方法において、前記生成するステップ
は、前記スケジュールされたスプライス時間の後で第１アンカフレームが検出さ
れたとき実行されることを特徴とする方法。
【請求項１５】請求項１３に記載の方法において、前記出力するステップ
は、前記第２圧縮プログラムをビデオデータFIFOにバッファリングするステップと
、符号化ビデオデータのイントラ符号化フレーム（Ｉフレーム）を探すために前
記第２圧縮プログラムをモニタリングするステップと、Ｉフレームの検出時に、前記ビデオデータFIFOをリセットするステップと、前記スプライス移行信号の検出時に前記圧縮プログラムを出力するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】請求項１５に記載の方法において、前記圧縮プログラムデータに関連付けられたオーディオデータをオーディオデ
ータFIFOにバッファリングするステップと、前記ビデオデータ FIFOがリセットされたときに始まって前記オーディオデ
ータFIFOをリセットするステップと、各イントラフレームのデータの検出に続く、次のオーディオフレームデータの
先頭を検出するステップと、前記検出が行われたとき該オーディオFIFOのリセットを終了するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】請求項１５に記載の方法において、前記Ｉフレームの後と
次アンカフレームの前に双方向符号化フレーム（Ｂフレーム）を検出し削除する
ステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】請求項１５に記載の方法において、前記第２圧縮プログラ
ムの処理によって変更された埋め込みビットストリームパラメータがあればそれ
を再調整するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】請求項１８に記載の方法において、前記調整するステップ
は、スプライスポイントの後に続く第１グループのフレームのテンポラルリファ
レンスを調整するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２０】請求項１８に記載の方法において、前記調整するステップ
は、前記第２圧縮プログラム内のスプライスポイントの後に続く第１グループの
フレームのクローズドGOPビットをセットするステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】請求項１８に記載の方法において、前記調整するステップ
は、カレントプログラムと次プログラムがスプライスの時間に同じフィールドパ
リティをもっているときフィールドを繰り返すステップを備えることを特徴とす
る方法。
【請求項２２】請求項１８に記載の方法において、前記調整するステップ
は、カレントプログラムと次プログラムがスプライスの時間に同じフィールドパ
リティをもっているときフィールドを削除するステップを備えることを特徴とす
る方法。
【請求項２３】請求項１８に記載の方法において、前記調整するステップ
は、第２圧縮プログラムを第１圧縮プログラムと位置合わせした結果発生した時
間シフトを補償するように前記第２圧縮プログラムに関連付けられたタイムスタ
ンプを調整するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２４】請求項２３に記載の方法において、前記タイムスタンプ調
整ステップは、ビデオデータFIFOで発生した遅延の持続時間に対応する補正値を計算するステ
ップと、前記スプライス移行信号の後に続く前記第２圧縮プログラム内の前記タイムス
タンプのすべてに前記補正値を加算するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２５】請求項２４に記載の方法において、スプライスポイントの
後に続く第１イントラ符号化フレーム（Ｉフレーム）に対応するプレゼンテーシ
ョンタイムスタンプ (PTS) をスプライスポイントに先行する最後のアンカフレームの復号化（デコード）タイムスタップ (DTS) にフレーム表示インターバルを加えることによって調整するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２６】第１および第２圧縮ビデオプログラムをシームレスにスプ
ライシングする方法であって、スケジュールされたスプライス時間を前記第１お
よび第２圧縮プログラム内の許容スプライスポイントと位置合わせするステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】請求項２６に記載の方法において、前記位置合わせするス
テップは、スケジュールされたスプライス時間をカレントビデオプログラムの最
も近い許容スプライスポイントに一致するようにシフトするステップを含むこと
を特徴とする方法。
【請求項２８】請求項２６に記載の方法において、前記次プログラムをそ
こに含まれる許容スプライスポイント (PSP) が前記シフトされたスケジュールされたスプライス時間と位置合わせされるまで遅延するステップをさらに備える
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】請求項１０に記載の方法において、スプライスされた出力
信号は再フォマッタに送られ受信側レートバッファにオーバフローまたはアンダ
フローが起こるのを防止するように信号のデータレートを調整することを特徴と
する方法。
【請求項３０】請求項１０に記載の方法において、スプライスされた出力
信号は、受信側レートバッファにオーバフローまたはアンダフローが起こるのを
防止するレートで他のプログラム信号と多重化されることを特徴とする方法。