JP2002535934A - リファレンス信号情報を規定時間間隔で配信する方法および装置 - Google Patents

リファレンス信号情報を規定時間間隔で配信する方法および装置

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JP2002535934A
JP2002535934A JP2000595495A JP2000595495A JP2002535934A JP 2002535934 A JP2002535934 A JP 2002535934A JP 2000595495 A JP2000595495 A JP 2000595495A JP 2000595495 A JP2000595495 A JP 2000595495A JP 2002535934 A JP2002535934 A JP 2002535934A
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シー ジュン ホアン，
ジョエル スコエンブルム，
クリストファー エイチ． バーチ，
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サイエンティフィック−アトランタ， インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 速度可変マルチプレクサデバイスは、定義通り自身の中で符号化された情報のビットについて調節可能な出力速度を有する。その結果必要な時間同期情報（例えばプログラムクロックリファレンス情報）を、特定の業界のブロードキャスト規格（例えばＭＰＥＧ−２規格およびデジタル映像ブロードキャスト（ＤＶＢ）規格）によって要求される時間間隔閾値以内で配信することが保証され得なくなる。リファレンス信号（例えばＰＣＲ情報）の伝送は、リファレンス信号の発生する時間間隔を検出する検出手段を挿入することにより確実に行われ得る。リファレンス信号の発生する間隔が所定の時間間隔閾値を越える場合、検出手段はメモリデバイスに命令してリファレンス信号を提供させる。次いでリファレンス信号にリファレンス信号情報がインプリントされ、リファレンス信号はマルチプレクサによって出力されている情報ストリームに挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は概して、速度可変ビットストリームの伝送に関し、より詳細には、上
記ビットストリーム中のリファレンス信号情報の規定時間間隔内での配信に関す
る。
【０００２】 （発明の背景） データ伝送における新しい問題として、データ伝送は高バンド幅を必要とし、
バーストし易く（ｂｕｒｓｔｙ）、また時間的制約を有する問題がある。従来か
ら、データ伝送は、電話会社によって提供される公衆通信交換網上でまたはパケ
ットネットワーク上で行われてきた。公衆通信交換網は双方向音声アプリケーシ
ョン用に設計されているため、厳しい時間的制約を満足する比較的低バンド幅の
回路を提供する。パケットネットワークは、コンピュータシステム間のデータ転
送用に設計されている。唯一の制約は、データが送信先に到着する時期が不確定
である点である。転送用に利用可能なバンド幅の量は、ネットワークの輻輳の程
度によって異なる。そのため、パケットネットワークは、膨大な量のデータ（ｂ
ｕｒｓｔ ｏｆ ｄａｔａ）中のデータが送信先に到着する時期または送信先に
到着する順番を保証しない場合が多い。
【０００３】 従って、電話線ネットワークまたはパケットネットワークのいずれも、高いバ
ンド幅で、バーストし易いデータを時間制約を守って処理するよう良好に適合さ
れてはいない点が理解され得る。このようなデータの一例として、Ｍｏｔｉｏｎ
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ（「ＭＰＥＧ」）ＭＰＥＧ−２
規格、または別の場合はＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１および１３８１８−２に
記載されている規格に従って圧縮されるデジタルテレビ用データがある。
【０００４】 ここで図１を参照して、当業者が本発明を理解することを可能にするＭＰＥＧ
−２規格の詳細が示されている。しかし、本発明は、以下に説明するように、図
１の記載に限定されるのではなく、他のデータ圧縮技術とも機能可能である点が
理解される。ＭＰＥＧ−２規格は、デジタル映像の表示を圧縮するための符号化
スキームを定義する。この符号化スキームは、映像画像に大量の空間的冗長性お
よび時間的冗長性が存在する場合が多い事実を利用したものである。空間的冗長
性が存在するのは、所与の映像ピクチャに、領域全体が同じ外観のセクションが
存在するためである。このような領域が大きく、またこのような領域の割合が大
きくなるほど、画像中の空間的冗長性の量も増大する。時間的冗長性が存在する
のは、所与の映像画像自身と所与の映像画像の直前の画像および所与の画像の直
後の画像との間ではそれほど変化が無い場合が多いためである。２つの映像画像
間の変化量が小さいほど、時間的冗長性の量は増大する。画像中に存在する空間
的冗長性が多く、当該画像が属する画像シーケンス中に存在する時間的冗長性が
多いほど、画像を表示するために必要な情報のビット量が少なくなる。
【０００５】 ＭＰＥＧ−２規格を用いて符号化された画像伝送において最大の利点が得られ
るのは、画像の伝送を調節可能なビット速度で行うことが可能である場合である
。ビット速度が調節可能なのは、受信側のデバイスが画像を受信する速度が一定
である一方、画像のビット数はそれぞれ異なるからである。従って、複雑な画像
は、単純な画像の場合よりも高速のビット速度を要求し、調節可能なビット速度
で伝送されるＭＰＥＧ画像シーケンスは、時間制約付きの速度可変ビットストリ
ームである。例えば、無地の（ｓｏｌｉｄ）色付き背景の前にニュースの総合司
会者がいる様子を示す画像シーケンスは、コマーシャルまたはＭＴＶの楽曲表現
を示す画像シーケンスの場合よりも、より多くの空間的冗長性および時間的冗長
性を有する。また、ニュース総合司会者を示す画像のビット速度は、ＭＴＶの楽
曲表現用の画像のビット速度よりもはるかに遅い。
【０００６】 ＭＰＥＧ−２圧縮スキームは、映像画像のシーケンスを圧縮されたピクチャシ
ーケンスとして表現し、各圧縮ピクチャを、特定の時間に復号する必要がある。
ピクチャの圧縮様式は３種類あり、１つの様式は内部コード化であり、この様式
では、残り全てのピクチャを参照せずに圧縮を行う。この符号化技術は、空間的
冗長性を低減するが時間的冗長性は低減せず、この符号化技術から得られるピク
チャは一般的には、符号化によって空間的冗長性および時間的冗長性の両方が低
減したピクチャよりも大型である。この様式で符号化されたピクチャをＩ−ピク
チャと呼ぶ。シーケンス中には特定の数のＩ−ピクチャが必要である。これは、
先ず第１にＩ−ピクチャは初期のピクチャシーケンスとして必要であり、第２に
、Ｉ−ピクチャは伝送エラーからの回復を可能とするからである。
【０００７】 時間的冗長性は、先行ピクチャあるいは後続ピクチャまたはこれら両方からの
一連の変化として、符号化ピクチャによって低減される。ＭＰＥＧ−２の場合、
これは、前方の動きが補償された予測および後方の動きが補償された予測を用い
て行われる。前方の動きが補償された予測のみを用いるピクチャの場合、そのピ
クチャを予測符号化ピクチャまたはＰピクチャと呼ぶ。前方の動きが補償された
予測および後方の動きが補償された予測の両方を用いるピクチャの場合、そのピ
クチャを双方向予測符号化ピクチャまたは短縮してＢピクチャと呼ぶ。Ｐピクチ
ャは一般的には、Ｉ−ピクチャよりもビット数が少なく、ビット数が最少なのは
Ｂピクチャである。従って、ＭＰＥＧ−２方式のピクチャの所与のシーケンスを
符号化するために必要なビット数は、上述したピクチャコード化配信方式と、ピ
クチャのコンテンツそのものとによって異なる。上記の説明から明らかなように
、ニュース総合司会者の画像を符号化するために必要なピクチャシーケンスは、
ＭＴＶの楽曲を表現するために必要なシーケンスよりも、Ｉ−ピクチャ数ならび
にＢピクチャ数およびＰピクチャ数が少ない。その結果、ニュース総合司会者の
画像のＭＰＥＧ−２表示は、ＭＴＶシーケンスの画像のＭＰＥＧ−２表示よりも
ずっと小さくなる。
【０００８】 ＭＰＥＧ−２ピクチャは、低コストの消費者電子デバイス（例えば、デジタル
テレビセットまたはケーブルテレビ（「ＣＡＴＶ」）サービスプロバイダによっ
て提供されるセットトップボックス）によって受信される。このようなデバイス
は低コストであるため、ＭＰＥＧ−２ピクチャの格納用として利用可能なメモリ
量に厳しい制約がある。その上、ＭＰＥＧ−２ピクチャは動画生成用に用いられ
ているため、ＭＰＥＧ−２ピクチャは、受信器中に適切な順序で到着させなけれ
ばならず、しかも、次のＭＰＥＧ−２ピクチャが必要なときに利用できるような
時間間隔で送信する必要があり、かつ現在送信されているピクチャ用にメモリに
余裕を持たせておかなければならない。当該分野において、データが足りなくな
ったメモリのことをメモリがアンダーフローしたといい、許容収容量以上のデー
タを受信したメモリのことを、メモリがオーバーフローしたという。アンダーフ
ローの場合、次のＭＰＥＧ−２ピクチャが到着するまでＴＶピクチャ中の動きを
停止させなければならず、オーバーフローの場合、メモリ中にうまく入らなかっ
たデータはそのまま欠損部分となる。
【０００９】 図１は、デジタルピクチャソース１２およびテレビ１４を含むシステム１０を
示し、デジタルピクチャソース１２およびテレビ１４は、ＴＶ画像のシーケンス
のＭＰＥＧ−２ビットストリーム表示を搬送するチャネル１６によって接続され
る。デジタルピクチャソース１２は、画像１８の未圧縮デジタル表示（「ＵＤＲ
」）を生成し、生成された未圧縮デジタル表示は、調節可能なビット速度（「Ｖ
ＢＲ」）符号器２０へと送られる。符号器２０は、この未圧縮デジタル表示を符
号化して、速度可変ビットストリーム（「ＶＲＢＳ」）２２を生成する。速度可
変ビットストリーム２２は、調節可能な長さの圧縮化デジタルピクチャ２４のシ
ーケンスである。上述したように、ＭＰＥＧ−２規格に従って符号化を行う場合
、ピクチャの長さは、ピクチャによって表現される画像の複雑度と、当該ピクチ
ャがＩ−ピクチャ、ＰピクチャまたはＢピクチャのいずれかであるかということ
とによって異なる。さらに、ピクチャの長さは、ＶＢＲ符号器２０の符号化速度
によっても異なる。この速度は調節可能である。一般に、ピクチャの符号化用の
ビット数が多いほど、ピクチャ品質も高くなる場合が多い。
【００１０】 速度可変ビットストリーム２２は、チャネル１６を介してＶＢＲ復号器２６へ
と転送され、ＶＢＲ復号器２６は、圧縮化デジタルピクチャ２４を復号して、未
圧縮デジタルピクチャ１０５を生成する。次いで、これらの未圧縮デジタルピク
チャ１０５は、テレビ１１７に提供される。テレビ１１７がデジタルテレビであ
る場合、これらの未圧縮デジタルピクチャ１０５は、直接提供される。テレビ１
１７がデジタルテレビではない場合、未圧縮デジタルピクチャ（「ＵＤＰ」）２
８を標準的アナログテレビ信号に変換し、次いで変換した信号をテレビ１４に提
供する他の構成要素が存在する。もちろん、１つの符号器２０からの出力を受信
するＶＢＲ復号器２６の数はいくつであってもよい。
【００１１】 図１において、チャネル１６は、ビットストリーム２２をパケット３０のシー
ケンスとして転送する。従って、図１において、圧縮化デジタルピクチャ２４は
、長さが調節可能なパケット３０のシーケンスとして現れる。従って、ピクチャ
２４（ａ）は「ｎ」個のパケットを有し得、ピクチャ２４（ｄ）は「ｋ」個のパ
ケットを有し得る。各ピクチャ２４はタイミング情報３２を含む。タイミング情
報は、２種類の情報、すなわちクロック情報およびタイムスタンプを含む。クロ
ック情報は、復号器２６と符号器２０とを同期させるために用いられる。タイム
スタンプは、ピクチャを復号化するタイミングを指定する復号化タイムスタンプ
（「ＤＴＳ」）と、ピクチャを実際に表示するタイミングを指定する表示タイム
スタンプ（「ＰＴＳ」）とを含む。タイムスタンプ中で指定される時間は、クロ
ック情報として指定される。上述したように、ＶＢＲ復号器２６は、ピクチャ３
０が復号化され、ＴＶ１４に提供されるまで、ピクチャ３０の格納用として比較
的少量のメモリを含む。このメモリを図１中の３４に示し、本明細書中、以下に
おいてこのメモリを復号器のビットバッファと呼ぶ。ビットバッファ３４は、少
なくとも最大時のＭＰＥＧ−２ピクチャを収容するくらいの大きさでなければな
らない。さらに、チャネル１６は、ビットバッファ３４へのピクチャ２４の提供
を、復号器２６がピクチャ２４を適切なタイミングでＴＶ１４に利用可能とし、
かつ、ビットバッファ３４にオーバーフローまたはアンダーフローが発生しない
ような様式で行わなければならない。ビットバッファ３４にアンダーフローが発
生するのは、復号器にピクチャの復号を開始させるためのピクチャのタイムスタ
ンプ中に指定された時間までに、ピクチャ２４中の一部のビットがビットバッフ
ァに到着した場合である。
【００１２】 複数のチャネル１６が１つの超高バンド幅のデータリンクを共有し得るため、
ピクチャ２４をＶＢＲ復号器２６に適切な順序でかつ適切なタイミングで提供す
る工程は、より複雑になっている。例えば、ＣＡＴＶプロバイダは、衛星リンク
を用いて、多数のＴＶ番組を中央地点から複数のＣＡＴＶネットワークヘッドエ
ンドに提供し、これらのＣＡＴＶネットワークヘッドエンドから、ＴＶ番組を同
軸ケーブルまたは光ファイバケーブルを介して個々の加入者に伝送することがで
き、または、衛星リンクを用いてＴＶ番組を直接加入者に提供することもできる
。複数のチャネルが１つの媒体（例えば、衛星リンク）を共有する場合、その媒
体の状態をチャネル間で多重化されているという。
【００１３】 図２は、上記のような多重化された媒体を示す。ビットを含むパケットを搬送
する複数のチャネル１６（０）〜１６（ｎ）が、速度可変ビットストリーム２２
（０．．ｎ）から、マルチプレクサ４０に送られる。マルチプレクサ４０は、こ
れらのパケットを必要なだけ処理して、高バンド幅（「ＨＢＷ」）媒体４２上に
多重化する。次いで、これらのパケットは媒体４２を介してデマルチプレクサ４
４に送られ、デマルチプレクサ４４は、これらのパケットを個々のチャネル１６
（０．．ｎ）用のパケットストリームに選別する。デジタルデータを搬送する複
数のチャネル間で高バンド幅媒体を共有する単純な様式として、各個々のチャネ
ル１６アクセスを、ごく短時間で高バンド幅媒体に繰返し与える様式がある。本
明細書中、以下、この様式をスロットと呼ぶ。
【００１４】 このスロット様式を行う１つの様式を、図２中の５０に示す。ごく短い時間が
スロット５２として５０に現れ、スロット５２の間、チャネル１６に属する特定
の数のパケット３２が、媒体４２に出力され得る。次いで、各チャネル１６はス
ロット５２を有し、全スロットはまとめられてタイムスライス５４を構成するよ
うになる。媒体４２がビット速度および時間制約が異なるチャネル（例えば、チ
ャネル１６）を搬送する場合、各チャネル１６用のスロット５２は、チャネル１
６の時間、オーバーフローおよびアンダーフローに関する制約に収まる範囲で、
最大限のピクチャをチャネル１６に送るのに必要な速度でビットを提供するパケ
ットを出力する必要がある。もちろん、殆どのときは、チャネルのスロット５２
は、最大数よりも少ない数のパケットを媒体４２に出力し、時にはパケットを全
く搬送しない場合もあり得る。各スロット５２は媒体４２の全バンド幅の特定部
分を表すため、スロット５２が一杯でない場合、必ず媒体４２のバンド幅の一部
が無駄になっている。
【００１５】 媒体バンド幅を無駄にしないために、一般に、各タイムスライスを殆どパケッ
トで一杯にすることを確実にする技術が用いられている。この技術を、統計的多
重化と呼ぶ。この統計的多重化が利用しているのは、所与の瞬間において、一組
のチャネル中の各チャネルがビットを異なるビット速度で搬送し、媒体バンド幅
の大きさは、その瞬間においてチャネルが現在搬送している内容を伝送するだけ
大きければよいのであって、チャネルが伝送を最大速度で行っている場合に全チ
ャネルが搬送可能な内容を伝送するほど大きい必要はないという事実である。こ
れらのチャネルの出力に統計的解析を行い、全組のチャネルの実際の最大出力速
度を判定し、媒体バンド幅を、その実際のピーク速度を満たすようなサイズにす
る。このような様式で判定されたバンド幅は典型的には、図２の５０に示すよう
な様式での多重化用に必要なバンド幅よりもずっと少量である。その結果、所与
の容量のバンド幅でより多くのチャネルを送信することが可能となる。スロット
レベルにおいて統計的多重化に必要なことは、チャネルがタイムスライス５４中
に可変長さのスロットを有することを実際に可能にし、これにより、当該タイム
スライス５４間においてチャネル１６の実際の要求を満たす、メカニズムである
。このような可変長さのスロット５６を有するタイムスライス５４を５５に示す
。
【００１６】 ビットストリームを統計的に多重化する方法は例えば、１９９６年４月９日に
発行された、Ｒａｏに付与された「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｆｉｇｕｒｉ
ｎｇ ａ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｔｏ Ｄｙｎａ
ｍｉｃａｌｌｙ Ａｌｌｏｃａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎ
ｅｌ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ」という名称の米国特許第５，５０６，８４４号と、
１９９７年３月２１日に出願された、「Ｕｓｉｎｇ ａ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｍ
ｏｄｅｌ ｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒａｔｅ Ｂｉｔ
Ｓｔｒｅａｍｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ」とい
う名称の米国特許出願シリアル番号第０８／８２３，００７号とに開示されてい
る。本明細書中、同文献の各々の開示内容を参考のため援用する。
【００１７】 上記にて説明した可変ビット速度（「ＶＢＲ」）マルチプレクサと異なり、従
来技術のマルチプレクサは、情報の符号化を一定のビット速度（「ＣＢＲ）で行
う。一定のビット速度とは、同様の各時間単位毎に同じビット数の情報を符号化
および出力する速度を意味する。逆にいえば、ＶＢＲでは、時間単位あたりによ
り多くのまたはより少量のビット情報を符号化または伝送することが可能である
。従って、符号器および復号器を互いに同期化させて映像情報を適切に復号およ
び表示することを確実にするために必要なプログラムクロックリファレンス情報
（「ＰＣＲ」）は、ＣＢＲフォーマット下では規則的間隔で伝送され得る。これ
らの規則的間隔により、復号器がビットストリーム中のＰＣＲ情報を良好なタイ
ミングで探すことが可能となる。例えば、デジタル映像ブロードキャスト（ＤＶ
Ｂ）規格および他の規格によって指定される時間間隔は典型的には、約４０ミリ
秒のオーダーである。
【００１８】 しかし、ＭＰＥＧ／ＤＶＢに準拠するビットストリームが「Ｕｓｉｎｇ ａ
Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ｖａｒｉａｂｌｅ
−Ｒａｔｅ Ｂｉｔ Ｓｔｒｅａｍｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｓ
ｔｒａｉｎｔｓ」という名称の特許出願に開示されている方法中の統計的多重化
オペレーションを受ける場合、ビットを配信する時間の予定は、このバッファリ
ングメカニズムのために、またチャネル間（ｉｎｔｅｒ−ｃｈａｎｎｅｌ）多重
化プロセスのためにも変更される。これにより、最初の入力ビットストリームか
らＰＣＲ間隔が変化する。パケットがバッファに到着する速度よりも速い速度で
パケットを配信する場合、ＰＣＲ間隔は狭く（ｓｑｕｅｅｚｅｄ）（すなわち、
短くなる）。パケットがバッファに到着する速度よりも遅い速度でパケットを配
信する場合、ＰＣＲ間隔は広く（ｓｔｒｅｔｃｈ）（すなわち、長くなる）。後
者の場合、ＰＣＲ時間間隔に関するＭＰＥＧ／ＤＶＢ仕様に違反する多重化され
た（ｍｕｘｅｄ）出力ビットストリームが生成され、これにより、映像情報の欠
損または異常が発生する。
【００１９】 従って、現在用いられている規格に必要な時間間隔の閾値以内でＰＣＲ情報を
配信することを確実にする方法および装置が必要である。これらの方法および装
置は、ビットストリームは可変速度で出力可能であるため、ＰＣＲ情報パケット
の生成を一様な時間間隔で行うからといってＰＣＲ情報パケットの復号器への伝
送または出力を必ずしも一定の時間間隔で行う必要はない点を考慮に入れる必要
がある。従って、これらの方法および装置は、いくつかのＰＣＲ情報を、規格で
要求されている時間間隔閾値よりも短い間隔で復号器に伝送または出力すること
を確実にする必要がある。
【００２０】 （好適な実施例の詳細な説明） 本明細書は新規と考えられる本発明の機能を規定する特許請求の範囲で締めく
くられるが、本発明は、以下の説明を図面と共に考えればより深く理解されると
考えられる。図面中の類似の参照符号は以下の記載にも適用される。
【００２１】 最も簡単に言うと、本発明は、「ｎ」個のタイムスライスをルックアヘッドし
て、出力されるべき映像情報を収容するくらいに十分なバンド幅がシステムにあ
るかどうかを確認する能力に関する。本明細書中以下に説明するプロセスは、チ
ャネル毎に必要な相対スペースを見て、ビット（ｎ個のＭＰＥＧパケット）を必
要なだけ割り当てる。十分な数のタイムスライスを将来にわたって見ることによ
り、パニック状態（すなわち、バンド幅必要条件がバンド幅利用可能性を越えた
状態）を識別することが可能となる。このような状態をひとたび識別できれば、
グルーピクチャを挿入する機会を見ることにより、このような状態を回避するこ
とができる。
【００２２】 ここで図３を参照して、本発明の好適な実施形態を実現する（ｉｍｐｌｅｍｅ
ｎｔ）統計的マルチプレクサのブロック図が示されている。図３は、本発明の原
理に従って実現されたＭＰＥＧ−２ビットストリーム用の統計的マルチプレクサ
８０の概要を示す。マルチプレクサ８０の主要な構成要素は、パケット収集コン
トローラ８２と、各速度可変ビットストリーム２２（ｉ）用の伝送コントローラ
（「ＴＣ」）８４（ｉ）と、パケット配信コントローラ８６と、パケット配信コ
ントローラ８６の出力を受信し、受信した出力を伝送媒体４２に適した形態で出
力するモジュレータ８８とである。パケット収集コントローラ８２は、速度可変
ビットストリーム２２（０．．ｎ）からパケットを収集し、所与のビットストリ
ーム２２（ｉ）を搬送するパケットを、所与のビットストリームに対応する伝送
コントローラ８４（ｉ）に配信する。好適な実施形態において、ビットストリー
ム２２（０．．ｎ）の全てのパケットは、バス９０に出力される。各パケットは
、ビットストリームの所属先を示す指示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を含み、パケ
ット収集コントローラは、この指示を適切な伝送コントローラ８４（ｉ）に経路
設定することにより、パケット中に含まれるこの指示に応答する。ここで、各ビ
ットストリーム２２（ｉ）中のパケットは、符号器２０（ｉ）から送信された順
序で伝送コントローラ８４（ｉ）に到着する点に留意されたい。
【００２３】 伝送コントローラ８４（ｉ）は、当該パケットに対応するビットストリーム２
２（ｉ）からパケットを媒体４２に出力する速度を判定する。実際の速度は、伝
送速度コントローラ（「ＴＲＣ」）９２によって判定される。この速度判定は、
少なくとも以下の情報を基にして行われる：ビットストリーム２２（ｉ）中の少
なくとも１つの現在のピクチャ２４、タイミング情報３２および現在のピクチャ
のサイズ。映像バッファ検査器（Ｖｉｄｅｏ Ｂｕｆｆｅｒ Ｖｅｒｉｆｉｅｒ
）（ＶＢＶ）モデル９４（ｉ）は、仮定に基づいたビットバッファ３４（ｉ）の
モデルである。ビットバッファ３４（ｉ）にオーバーフローまたはアンダーフロ
ーが発生していない場合、ＶＢＶモデル９４（ｉ）は、タイミング情報およびピ
クチャサイズ情報を用いて、ビットストリーム２２（ｉ）を復号器のビットバッ
ファ３４（ｉ）に提供する速度の範囲を判定する。伝送速度コントローラ９２（
ｉ）はこの速度情報をパケット配信コントローラ８６に提供し、パケット配信コ
ントローラ８６は、全伝送コントローラ８４からの情報を用いて、各タイムスラ
イスの間に、次のタイムスライス中に伝送媒体４２のバンド幅をビットストリー
ム２２の間に割当てる様式を判定する。パケット数が多いほど、１つのタイムス
ライス中にビットストリーム２２（ｉ）が出力しなければならない量も多くなり
、バンド幅が大きいほど、当該タイムスライスにおいてビットストリーム２２（
ｉ）が受信する量も多くなる。
【００２４】 説明をより詳細に進める。伝送コントローラ８４は、ビットストリーム解析器
９６を用いてタイミング情報およびピクチャサイズ情報を入手する。ビットスト
リーム解析器９６は、ビットストリーム２２（ｉ）が伝送コントローラ８４に入
来したときにビットストリーム２２（ｉ）を読み出し、ビットストリーム２２（
ｉ）からタイミング情報３２およびピクチャサイズ９８を回復させる。ビットス
トリーム解析器９６がこのようなことを行うことが可能なのは、ＭＰＥＧ−２規
格によって、各ピクチャ２４の開始部分に印があることと、タイミング情報３２
が各ピクチャ２４中の所定の場所にあることとが定められているためである。上
述したように、各ピクチャ２４のタイミング情報３２は、クロック値および復号
タイムスタンプ（「ＤＴＳ」）を含む。伝送コントローラ８４（ｉ）および後続
の（ｌａｔｅｒ）復号器２６（ｉ）は、このクロック値を用いて、自身を符号器
２０（ｉ）と同期させる。タイミング情報は、ポケットサイズの基本ストリーム
（「ＰＥＳ（Ｐｏｃｋｅｔｓｉｚｅｄ Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｓｔｒｅａｍ）
」）パケットのヘッダ中に見受けられ、ポケットサイズの基本ストリーム（「Ｐ
ＥＳ」）パケットは、圧縮化映像データをカプセル化する。この情報は、ＰＥＳ
ヘッダのＰＴＳタイムスタンプパラメータおよびＤＴＳタイムスタンプパラメー
タ中に含まれる。ＭＰＥＧ−２規格は、タイムスタンプを少なくとも７００ミリ
秒（ｍｓｅｃ）毎に送ることを要求する。ＤＴＳが圧縮されたピクチャと共に送
られたかどうかが不明な場合、復号時間をシーケンスヘッダおよびピクチャヘッ
ダ中のパラメータから判定するか、または、以前に伝送されたピクチャのＤＴＳ
値から推定することができる。詳細については、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１
の添付書類Ｃを参照されたい。ビットストリーム解析器９６は、１つのピクチャ
の開始部分から次のピクチャの開始部分までのビット（またはパケット）を計数
するだけで、ピクチャのサイズを判定する。
【００２５】 タイミング情報およびピクチャサイズは、ＶＢＶモデル９４（ｉ）において用
いられる。ピクチャがマルチプレクサ８０に入来し、ピクチャが復号器２６（ｉ
）において復号されるまでの間、ＶＢＶモデル９４（ｉ）は、ビットストリーム
２２（ｉ）中の各ピクチャに関するタイミング情報およびピクチャサイズ情報を
必要とする。ＤＴＳバッファ１００は、入来ピクチャのＤＴＳ値を格納するよう
設計されており、ＶＢＶモデル９４（ｉ）に必要なピクチャ全てに関するタイミ
ング情報を収容するくらいに十分な大きさでなければならない。ＶＢＶモデル９
４（ｉ）の挙動はＭＰＥＧ−２規格のセマンティクスのみによって定義されるの
であって、特定のビットバッファ３４（ｉ）によって定義されるのではない点に
留意されたい。これは、本明細書中で述べた統計的マルチプレクサによって生成
されたビットストリームが規定された最小回復ビットバッファを有する任意のＭ
ＰＥＧ−１準拠の映像復号器によって復号可能であることを保証する。この最小
バッファサイズと、ピクチャのタイミング情報と、個々のピクチャのサイズとが
与えられると、ＶＢＶモデル９４（ｉ）は、作動中のあらゆるＭＰＥＧ−２復号
器のビットバッファ３４（ｉ）について、ピクチャが復号される前に各ピクチャ
がビットバッファ３４（ｉ）に到着し、かつビットバッファ３４（ｉ）にオーバ
ーフローまたはアンダーフローが発生しないことを保証する、ビットストリーム
２２（ｉ）の出力速度を判定することができる。
【００２６】 図４を参照して、本発明のプログラムクロックリファレンス情報挿入デバイス
１００の好適な実施形態が示されている。図４に示すように、ＰＣＲ情報をビッ
トストリームに挿入するための回路が、例えば図３に示すデバイスのメモリバッ
ファの出力側に配置されている。このようなＰＣＲ情報挿入回路はそれぞれ、各
速度可変ビットストリーム２２（ｉ）．．．（ｎ）に提供され、これにより、各
ビットストリームにＰＣＲパケットが時間間隔内に配信されることが確実になる
。ＰＣＲ情報挿入回路は、ＰＣＲ間隔検出器１０２を含み、このＰＣＲ間隔検出
器１０２は、メモリバッファからの出力ストリームと、マルチプレクサの各出力
データストリームのＶＢＶとに動作可能に配置される。ＰＣＲ間隔検出器１０２
の目的は、リファレンス信号（例えば、送出ビットストリーム中のＰＣＲ情報）
の存在を検出し、リファレンス信号を検出した後、最後に受信されたパケットの
ＰＣＲ情報と現在時間との間の時間間隔を判定することである。時間間隔が所定
の／既定の時間間隔閾値よりも大きい場合、出力ビットストリームは必要なＰＣ
Ｒ情報を含まないため、ＭＰＥＧ−２に準拠する復号器が、必要な周波数クロッ
ク再同期（ｒｅｓｙｎｃ）を入力ソースから受け取る。ＰＣＲ間隔検出器が所定
の時間間隔閾値未満で規則的に伝送されているＰＣＲ情報パケットの存在を検出
した場合、ＰＣＲ間隔検出器は動作しない。
【００２７】 しかし、ＰＣＲ間隔検出器が所定の時間間隔閾値未満でＰＣＲ情報パケットの
存在を検出しない場合、ＰＣＲ間隔検出器は、メモリデバイス１０４に命令して
、送出ビットストリームに挿入されるＰＣＲ専用（ＰＣＲ ｏｎｌｙ）パケット
を提供させる。ＰＣＲ専用パケットは、マルチプレクサの初期化（ｉｎｉｔｉａ
ｌｉｚａｔｉｏｎ）時に構成され、ＰＣＲ専用パケット格納１０４に格納される
。格納されたＰＣＲ専用パケットは、デフォルト値としてゼロで設定されたＰＣ
Ｒ値を有するように構成される。ＰＣＲ専用パケットを提供するＰＣＲ間隔検出
器１０２からＰＣＲ専用パケットを受け取ると、ＰＣＲ専用パケット格納１０４
は、ＰＣＲ専用パケットをＰＣＲ値挿入デバイス１０６に提供する。ＰＣＲ値挿
入デバイス１０６は、デバイスの現在のローカルクロック時間から読み出された
時間値をとり、その時間値をＰＣＲ専用パケットの適切な位置に入れるタイムス
タンプデバイスであり得る。ＰＣＲ値挿入デバイス１０６は、マルチプレクサの
クロックデバイスに動作可能に結合される。従って、ＰＣＲ値挿入デバイス１０
６は、ローカルクロック情報を有する。このローカルクロック情報を用いて、Ｐ
ＣＲ値を、ローカルクロックから読み出された現在時間に修正する。従って、Ｐ
ＣＲ専用情報は、ローカルクロックから読み出された現在のクロック時間であり
、この情報は、ビットストリーム出力に挿入されるＰＣＲパケットにインプリン
ト（ｉｍｐｒｉｎｔ）される。その後、ＰＣＲ専用パケットは、ＰＣＲ値挿入デ
バイス１０６を介して挿入された現在のＰＣＲ情報と共に、送出ビットストリー
ムに挿入され、復号器に伝送され、これにより、ＰＣＲ情報パケットは、関連す
るブロードキャスト規格によって指定された時間枠以内に受信される。
【００２８】 あるいは、図４のＰＣＲ間隔検出器１０２を用いなくても、関連するブロード
キャスト規格によって要求される間隔以内でＰＣＲ情報を配信することが可能で
ある。別の実施形態において、ＰＣＲ専用パケットは、ＰＣＲ専用パケット格納
デバイス１０４によって提供され、規則的時間間隔でＰＣＲ値挿入デバイス１０
６によって現在のＰＣＲ値情報でインプリントされる。次いで、このインプリン
トされたＰＣＲ専用パケットは、ＴPCRパケットミリ秒の規則的時間間隔で、マ
ルチプレクサの出力に挿入される。ＴPCRパケットの値は、用いられるブロード
キャスト規格の種類によって異なる。例えば、ＤＶＢ規格の場合、ＴPCRパケッ
トは、４０ミリ秒以下である。
【００２９】 この別の方法は、出力バンド幅の点においてある程度の犠牲を払っている点が
理解される。具体的には、上記の第一の実施形態において、ＰＣＲ情報専用パケ
ットが挿入されるのは、ＰＣＲ情報専用パケットが絶対に必要な場合（すなわち
、時間間隔が時間間隔閾値を越えたためにＰＣＲパケットが必要な場合）のみで
ある。従って、間隔閾値が越えられた場合にのみＰＣＲ情報専用パケットが挿入
されるため、ＰＣＲ情報を含む１つのパケットが、時間間隔閾値以内に挿入され
る。逆にいえば、本明細書中に述べた別の実施形態において、ＰＣＲ情報を含む
パケットが時間間隔内に伝送されたか否かに関係なく、ＰＣＲ専用パケットを４
０ミリ秒毎に挿入する。出力バンド幅の軽微な犠牲は、この別の実施形態ではＰ
ＣＲ間隔検出器が不要であることにより相殺される。
【００３０】 本発明の好適な実施形態について例示および説明を行ってきたが、本発明はこ
れらの実施形態に限定されないことは明らかである。当業者であれば、本明細書
中の特許請求の範囲に定義されているような本発明の精神および範囲から逸脱す
ることなく、多くの改変物、変更物、修正物、代替物および均等物を想起する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、デジタルテレビピクチャの符号化、伝送および復号化の様式を示すブ
ロック図である。
【図２】 図２は、速度可変ビットストリームを高バンド幅の媒体上に多重化する様子を
示すブロック図である。
【図３】 図３は、本発明の好適な実施形態を実現する統計的マルチプレクサのブロック
図である。
【図４】 図４は、図３の統計的マルチプレクサの一部のより詳細なブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バーチ， クリストファー エイチ． カナダ国 エム４エヌ １エイ７ オンタ リオ， トロント， ブリスウッド ロー ド 275 Ｆターム(参考） 5C059 KK34 KK35 PP04 RB02 RC03 RC04 RC08 SS06 5C063 AB03 AB07 CA12 DA07 DA13 5K028 AA14 EE03 KK01 MM16

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビットストリームを符号化し、該ビットストリームを速度可
    変で出力し、該ビットストリーム内でリファレンス信号を配信する装置であって
    、 符号化ビットストリームを出力する手段と、 該ビットストリームにおいて該リファレンス信号の存在を検出し、該リファレ
    ンス信号の発生する時間間隔を測定する検出器手段と、 該時間間隔が最大閾値間隔を越えた場合、該リファレンス信号を該ビットスト
    リームに挿入するリファレンス信号挿入手段と、 を備える装置。
  2. 【請求項２】 前記ビットストリームは構成要素のシーケンスであり、各構
    成要素は可変長さを有し、各構成要素は、受け取り側のデバイスが該構成要素を
    処理しなければならないタイミングを示すタイミング情報を含む、請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 前記構成要素は、デジタル符号化された映像画像である、請
    求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記映像画像は、ＭＰＥＧ−２規格に従って符号化される、
    請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記リファレンス信号は、プログラムクロックリファレンス
    信号である、請求項２に記載の装置。
  6. 【請求項６】 リファレンス信号構成要素を格納する格納手段と、 前記出力手段に結合されたクロックからのリファレンス信号を該リファレンス
    信号構成要素にインプリントするリファレンス値挿入手段と、 をさらに備える、請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記リファレンス信号構成要素は、前記リファレンス信号の
    みを含む、請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記時間間隔は、２０〜２００ミリ秒である、請求項１に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 前記時間間隔は約４０ミリ秒である、請求項１に記載の装置
    。
  10. 【請求項１０】 速度可変で出力されるビットストリームにリファレンス信
    号を既定の時間間隔閾値で配信することを確実にする方法であって、 該ビットストリームにおける該リファレンス信号の発生を検出する工程と、 該ビットストリーム中の該リファレンス信号からの時間間隔と、該所定の時間
    間隔閾値とを比較する工程と、 該時間間隔が該所定の時間間隔閾値を越えた場合、リファレンス信号格納から
    のリファレンス信号を、該ビットストリームに挿入する工程と、 を包含する、方法。
  11. 【請求項１１】 前記検出工程および前記比較工程は、リファレンス信号検
    出手段により実施される、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ビットストリームは構成要素のシーケンスであり、各
    構成要素は可変長さを有し、各構成要素は、受け取り側のデバイスが該構成要素
    を処理しなければならないタイミングを示すタイミング情報を含む、請求項１０
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記挿入工程は、 前記リファレンス信号格納からリファレンス信号専用構成要素を検索する工程
    と、 クロックからのリファレンス信号情報を該リファレンス信号専用構成要素にイ
    ンプリントする工程と、 をさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記構成要素は、デジタル符号化された映像画像である、
    請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記映像画像は、ＭＰＥＧ−２規格にしたがって符号化さ
    れる、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記所定の時間間隔閾値は、２０〜２００ミリ秒である、
    請求項１０に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定の時間間隔閾値は約４０ミリ秒である、請求項１
    ０に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 速度可変で出力されるビットストリームにプログラムクロ
    ックリファレンス信号を既定の時間間隔閾値以内で配信することを確実にする方
    法であって、 該ビットストリームにおいて該プログラムクロックリファレンス信号の発生を
    検出する工程と、 該ビットストリーム中の該プログラムクロックリファレンス信号からの時間間
    隔を、該所定の時間間隔閾値と比較する工程と、 該時間間隔が該所定の時間間隔閾値を越えた場合、リファレンス信号格納から
    のプログラムクロックリファレンス信号を該ビットストリームに挿入する工程と
    、 を包含する、方法。
  19. 【請求項１９】 前記検出工程および前記比較工程は、リファレンス信号検
    出手段によって実施される、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ビットストリームは構成要素のシーケンスであり、各
    構成要素は可変長さを有し、各構成要素は、該ビットストリームが発生したタイ
    ミングをデバイスクロックに示すタイミング情報を含む、請求項１８に記載の方
    法。
  21. 【請求項２１】 前記挿入工程は、 前記リファレンス信号格納からプログラムクロックリファレンス信号専用構成
    要素を検索する工程と、 ローカルクロックからのリファレンス信号情報を該リファレンス信号専用構成
    要素にインプリントする工程と、 をさらに包含する、請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記構成要素は、デジタル符号化された映像画像である、
    請求項２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記映像画像は、ＭＰＥＧ−２規格に従って符号化される
    、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記所定の時間間隔閾値は、約４０ミリ秒である、請求項
    １８に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 ビットストリームを符号化し、該ビットストリームを速度
    可変で出力し、該ビットストリーム内でプログラムクロックリファレンス信号を
    配信する装置であって、 符号化ビットストリームを出力する手段と、 該ビットストリームにおける該プログラムクロックリファレンス信号の存在を
    検出し、該プログラムクロックリファレンス信号が発生する時間間隔を測定する
    検出器手段と、 該時間間隔が最大閾値間隔を越えた場合、該プログラムクロックリファレンス
    信号を該ビットストリームに挿入するプログラムクロックリファレンス信号挿入
    手段と、 を備える、装置。
  26. 【請求項２６】 前記ビットストリームは、構成要素のシーケンスであり、
    各構成要素は可変長さを有し、各構成要素は、該ビットストリームが発生するタ
    イミングをデバイスクロックに示すタイミング情報を含む、請求項２５に記載の
    装置。
  27. 【請求項２７】 前記構成要素は、デジタル符号化された映像画像である、
    請求項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記映像画像は、ＭＰＥＧ−２規格に従って符号化される
    、請求項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 プログラムクロックリファレンス信号構成要素を格納する
    格納手段と、 前記出力手段に結合されたクロックからの該プログラムクロックリファレンス
    信号を、該プログラムクロックリファレンス信号構成要素にインプリントするプ
    ログラムクロックリファレンス値挿入手段と、 をさらに備える、請求項２５に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記時間間隔は約４０ミリ秒である、請求項２５に記載の
    装置。
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