JP2003037574A - ストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法 - Google Patents

ストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法

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JP2003037574A
JP2003037574A JP2001224420A JP2001224420A JP2003037574A JP 2003037574 A JP2003037574 A JP 2003037574A JP 2001224420 A JP2001224420 A JP 2001224420A JP 2001224420 A JP2001224420 A JP 2001224420A JP 2003037574 A JP2003037574 A JP 2003037574A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル伝送網を介して伝送した多重化ス
トリームについて、遅延揺らぎによる時刻基準参照値の
誤差を修正して復号装置に伝達することができ、遅延揺
らぎに起因する復号画像の色ずれや歪の問題を解消す
る。 【解決手段】 送信装置2および受信装置内に共通のク
ロックを受けて動作する同期計時器210を有し、送信
装置2では、多重化ストリームに含まれる時刻基準参照
値に、同期計時器210の時刻を付加情報として添えて
伝送し、受信装置では付加情報が示す時刻と自己の同期
計時器210の時刻との差分値を基に多重化ストリーム
に含まれる時刻基準参照値を書き換える。また、同期計
時器210に含まれるクロックカウンタは、共通クロッ
クを分周した信号によりカウントアップされる基本部と
拡張部で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像や音声、あ
るいはその他のディジタル信号が、例えばMPEG(M
oving Picture Experts Gro
up)方式に従って符号化および多重化された時系列の
データを、ディジタルネットワークなどの伝送路を介し
て伝送するストリーム送信装置および受信装置、ならび
に送受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、メディア信号の組合せ、例え
ば1つのテレビジョン番組を構成する動画像や音声その
他のディジタル信号について、これらを多重化して1本
の多重化ストリームとし、ディジタル衛星放送やATM
・IPネットワークなどのディジタル伝送媒体を介して
伝送するシステムが存在している。例えば、MPEG−
2符号化されたビデオやオーディオその他の信号を、そ
れぞれ188バイトの固定長パケット(トランスポート
ストリームパケット)に収容し、それらのパケットを混
合して1本の多重化ストリーム(トランスポートストリ
ーム)とする方法が、ISO/IEC13818−1に
規定されており、このトランスポートストリームを使用
してMPEG−2符号化情報を多重伝送するシステムが
広く用いられている。
【0003】図14は、従来における多重化ストリーム
を伝送する一般的な系の構成図である。符号化装置1に
おいて、映像や音声その他の付加情報信号は、対応する
エンコーダ101〜103により圧縮および符号化が行
われる。多重化器104は、これらのエレメンタリース
トリーム(メディア別のストリーム)をパケット化して
多重化し、1本の多重化ストリームとして出力する。こ
の時、各メディアを同期させるための時刻情報として、
発振器105によって駆動されるクロックカウンタ10
6の値が使用される。使用方法の一つ目は、クロックカ
ウンタ106の現在の値が、時刻基準参照値として多重
化ストリームに埋め込まれる。二つ目は、各メディアを
復号すべき時刻、および提示すべき時刻が、タイムスタ
ンプとして付加される。
【0004】符号化装置1から多重化ストリームを受け
取った送信装置2は、これをパケットないしセルのペイ
ロードに格納し、ディジタル伝送網3を介して受信装置
4へ伝送する。受信装置4は、受信したパケットないし
セルのペイロードから多重化ストリームを取り出し、復
号装置5へ供給する。復号装置5は、多重化ストリーム
を受け取り、分離器504で各メディア別のエレメンタ
リーストリームに分離して、対応するデコーダ501〜
503に供給する。さらに、分離器504は、多重化ス
トリームに埋め込まれた時刻基準参照値が到着した瞬間
に、当該時刻基準参照値を基準時刻再生器507に供給
する。
【0005】デコーダ501〜503は、クロックカウ
ンタ506を逐次参照し、クロックカウンタ506の値
が前述のタイムスタンプ(当該メディアを復号すべき時
刻、および提示すべき時刻を示す)と同一になった瞬間
に、当該メディアの復号および提示を行う。従って、ク
ロックカウンタ506の値は、符号化装置1にあるクロ
ックカウンタ106の値が正確に再現されたものでなけ
ればならない。例えば、クロックカウンタ106の値と
比較して、クロックカウンタ506の値が次第に遅れた
とすると、デコーダ501〜503によるメディアの復
号および表示が次第に遅れて、受信装置4および復号装
置5内部のバッファには未復号のストリームが次第に蓄
積して、ついにはバッファのオーバランを来たす。逆の
場合には、バッファのアンダーランが生じる。そのた
め、基準時刻再生器507は、分離器504から供給さ
れる時刻基準参照値をもとに、符号化装置1にあるクロ
ックカウンタ106の値が、正確にクロックカウンタ5
06で再現されるように制御を行う。
【0006】図15は、図14における基準時刻再生器
の動作説明図である。分離器504から供給された時刻
基準参照値と自己のクロックカウンタ506との差分、
すなわち誤差を演算して、急激な周波数変動を防ぐため
の低域通過フィルタ508を通じてD/A変換器509
でアナログ電圧信号に変換し、VCO505へ当該電圧
信号を供給する。VCO505は、印加する電圧により
発振周波数を制御できる電圧制御発振器であって、自己
のクロックカウンタ506が時刻基準参照値に比べて遅
れ気味の場合には発振周波数を上昇させる方向に、進み
気味の場合には発振周波数を減少させる方向にそれぞれ
制御される。このようにして、復号装置5のクロックカ
ウンタ506には、符号化装置1のクロックカウンタ1
06と同一の時刻が再生される。このような時刻再生機
構を、一般的にPLL(Phase Locked L
oop)と呼んでいる。
【0007】ISO/IEC13818−1で規定され
ているMPEG−2トランスポートストリームでは、時
刻基準参照値をPCR(Program Clock
Reference)としてトランスポートストリーム
パケット(以下、TSパケットと呼ぶ)に付加し、10
0ミリ秒以内の間隔で送信することが規定されている。
PCRは、時間解像度27MHzの時刻値を42ビット
で表示する。PCRの基本部33ビットが時間解像度9
0kHzの値を示し、拡張部9ビットは時間解像度27
MHzの値を0〜299の値で示す。すなわち、27M
Hzでカウントアップされる拡張部の値が300に達し
た時点で、拡張部の値は0にリセットされ、基本部の値
が1つインクリメントされる。
【0008】TSパケットは、符号情報をメディア別に
収めた188バイト固定長のパケットである。PCRの
付加に際しては、PCR専用のTSパケットを用意する
か、あるいはビデオなどのTSパケットにPCRを付加
して送信される。当該TSパケットにPCR情報が含ま
れる判断基準は、(1)当該TSパケットのPID(パケ
ットID)が、PCRを付加することを事前に示し合わ
せたPIDであること、(2)アダプテーションフィール
ド制御(2ビット)の上位1ビットが「1」であるこ
と、(3)アダプテーションフィールド長の値が1以上で
あること、(4)PCRフラグが「1」であること、であ
り、以上の条件を満たすTSパケットにPCRが含まれ
る。図16は、TSパケット中の各フィールドの位置を
示した配置図の例である。この例では、PCR専用のT
Sパケットを用いている。メディア毎のTSパケット
(188バイト)中に、PCR専用のパケットがある。
PCRを含むパケットにおける各フィールドは、図のよ
うな構成をとる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、MPEG
−2に代表される多重化ストリームの符号化・復号シス
テムにおいては、符号化装置1と復号装置5の時刻を同
期させる手法が用意されている。しかしながら、この同
期手法を有効に動作させるためには、符号化装置1から
復号装置5までの伝送遅延が常に一定でなければならな
い。換言すれば、符号化装置1から出力される多重化ス
トリームは、そのままの時刻間隔を保持して復号装置5
に入力される必要がある。例えば、ISO/IEC13
818−1では、PCRの伝送遅延揺らぎは±0.5μ
secを超えてはならないと規定されている。しかしな
がら、一般的にディジタル伝送網3を介してパケットな
いしセルを伝送する際には、その遅延時間が一定となら
ず不規則に変動する、いわゆる遅延揺らぎを生じること
が知られている。そして、これらの遅延揺らぎを受けた
多重化ストリームをそのまま復号装置5に入力すると、
前述のPLL回路によりVCO505の発振周波数が不
規則に揺らぎ、クロックカウンタ506で正確な時刻が
再生できない。また、VCO505の発振周波数は、ア
ナログ映像出力を生成する回路の基準クロックとしても
用いられるため、その結果として、出力画像の歪や色ず
れなどの問題を引き起こすことが指摘されている。
【0010】そこで、この不規則な遅延揺らぎを吸収す
るために、例えばPLL回路を利用することが考えられ
る。しかしながら、大きな遅延揺らぎをPLL回路のみ
で吸収しようとすると、時定数を大きくとらなくてはな
らず、同期に長い時間を要してしまう、という問題があ
る。また、受信装置4にバッファを持ち、遅延揺らぎを
平滑化した上で復号装置5に伝達する各種の手法が提案
されている。平滑化の代表的な手法としては、アダプテ
ィブクロック方式が知られている。アダプティブクロッ
ク方式では、ネットワークから受信したデータを一旦F
IFOバッファに格納する。そして、FIFOバッファ
内に滞留するデータが常に一定量(通常は、全バッファ
量の半分)に保たれるように、FIFOバッファからの
読み出し速度を調整する。このようにして遅延揺らぎが
平滑化されるが、その結果として、短周期の遅延揺らぎ
を平均化して出力しているに過ぎず、遅延揺らぎの長周
期成分が残留することになる。その結果、PCRの伝送
遅延揺らぎを±0.5μsecに抑えることはできな
い、という問題がある。
【0011】その他にも、ITU−T H.222.0
付属書Jには、ジッタ吸収のために受信装置側にバッフ
ァを持ち、揺らぎを吸収した後に復号装置へ伝達する手
法が記載されている。しかしながら、ジッタを除去する
具体的な制御方法については記述されていない。また、
ATM回線などで供給される網共通クロックを使用する
方法も考えられる。網共通クロックは、1つのクロック
発振源から全端末に一斉に配信され、揺らぎや誤差を生
じない。この網共通クロックを使用して、例えば網共通
クロックを基にPCRと同じ時間解像度(27MHz)
のクロックを各端末で生成し、送信装置はこのクロック
とPCRとの差分を多重化ストリームに載せて送ること
で、受信装置では、この差分情報を基にバッファで遅延
を吸収したり、PCRの値を書き換えてジッタを補正す
ることができる。しかしながら、PCRと同じ時間解像
度のクロックを発生させるためにPLL回路が必要であ
ること、複数のチャネルの複数PCRに対応するために
はパケットのID番号を識別して個別に情報を管理しな
くてはならないこと、あるいは符号化装置がリセットし
てPCRが不連続となった場合には、送信装置と受信装
置のジッタ補正装置もリセットして初期動作を繰り返さ
なくてはならないため、装置規模が大きくなったり、動
作が不安定になったりするという問題があった。
【0012】そこで、本発明の目的は、これら従来の課
題を解決し、多重化ストリームをパケットないしセル化
してディジタル伝送網経由で伝送する送信装置および受
信装置において、遅延揺らぎによる時刻基準参照値の揺
らぎを補正して復号装置に供給する機構を、小さな装置
規模で実現できるストリーム送信装置および受信装置、
ならびに送受信方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のストリーム送信装置および受信装置は、送
信装置および受信装置内に共通のクロックを受けて動作
する同期計時器を有し、送信装置では多重化ストリーム
に含まれる時刻基準参照値に、同期計時器の時刻を付加
情報として添えて伝送し、受信装置では付加情報が示す
時刻と自己の同期計時器の時刻との差分値を基に多重化
ストリームに含まれる時刻基準参照値を書き換える。ま
た、送信装置と受信装置の同期計時器に含まれるクロッ
クカウンタは、共通のクロックを分周した信号によりカ
ウントアップされる基本部と内部の発振器でカウントア
ップされる拡張部で構成される。また、符号化装置から
出力される多重化ストリーム中の付加情報パケットを示
すビット列を含むパケットを検出し、当該パケットにお
ける付加情報パケットを示すビット列を書き換える違反
パケットフィルタを設ける。このように、同期計時器に
おけるクロックカウンタの基本部は、網共通クロックを
基にして動作し、拡張部はPCRと同一の内蔵発振器を
基にして動作するため、送信側と受信側で誤差を生じる
ことがなく、かつPCRと同一の27MHzの時間解像
度の時刻情報を生成することができる。従って、同期計
時器の時刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時
計として用いることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。 (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例を示す
送信装置および受信装置を用いた多重化ストリーム伝送
システムの構成図である。送信装置2において、多重化
ストリーム送信部201が従来の送信装置(図14の送
信装置2に相当)と同等の機能を提供し、この前段に付
加情報重畳部202を設置する。また、受信装置4にお
いては、多重化ストリーム受信部401が従来の受信装
置(図14の受信装置4に相当)と同等の機能を提供
し、この後段に時刻基準参照値補正部402を設置す
る。以下、付加情報重畳部202および時刻基準参照値
補正部402の詳細な動作について説明する。
【0015】図2は、図1における送信装置の具体的構
成図である。網共通クロック211は、送信装置2と受
信装置4が共通して得ることができるクロックである。
図2では、網共通クロック211はディジタル伝送網3
(具体的には、ATM網)から供給され、多重化ストリ
ーム送信部201を通じて得られるものとする。同期計
時器210は、この網共通クロック211に同期して、
PCRと同一の時間解像度である27MHzで計時を行
うものである。
【0016】図3は、図2における同期計時器の詳細構
成図である。同期計時器210において、クロックカウ
ンタの拡張部217eは27MHzの時間解像度を持
ち、PCRと同一の9ビット長を持つ。一方、クロック
カウンタの基本部217bは90kHzの時間解像度を
持ち、ビット長は想定される遅延揺らぎの最大値に対し
てカウンタのクリアが起こらない程度とする。例として
は、遅延揺らぎの最大値を±100msecとすると、
90kHzの時間解像度で100msecは13ビット
程度に相当するから、基本部217bは15ビット程度
を用意するとよい。
【0017】発振器213は、27MHzの周波数を発
生し、クロックカウンタの拡張部217eをカウントア
ップさせる(214)。ATM網より供給される19.
44MHzの網共通クロック211は、先ず分周器21
2において1/216に分周され、90kHzの信号と
なってクロックカウンタの基本部217bをカウントア
ップする(216)とともに、拡張部217eをゼロに
リセットする(215)。この一連の動作により、クロ
ックカウンタの拡張部217eは、0〜299の範囲で
27MHzの計時を繰り返すとともに、基本部217b
が90kHzでカウントアップされる。
【0018】いま、発振器213の発振周波数のずれ
が、MPEG−2符号化器で基準時刻を発生する発振器
の許容偏差と同等の±30ppm(perts per
million)程度であるとすると、300カウン
ト中の誤差は10-2カウントにとどまるため、クロック
カウンタの拡張部217eが一時的に299を超える値
となったり、299に達しないままゼロにリセットされ
たりすることはない。このように、同期計時器210に
おけるクロックカウンタの基本部は、19.44MHz
の網共通クロックを基にして動作し、拡張部はPCRと
同一の27MHzの内蔵発振器を基にして動作するた
め、送信側と受信側で誤差を生じず、かつ、PCRと同
一の27MHzの時間解像度の時刻情報を作り出すこと
ができる。従って、同期計時器210および410の時
刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時計として
用いることができる。そして、外部からの参照に応じ
て、それぞれのクロックカウンタから時刻情報218を
読み出して、現在時刻223として出力する。
【0019】さて、符号化装置1で生成される多重化ス
トリームは、映像信号や音声信号などのビットストリー
ムがパケット化されて時分割多重されている。ISO/
IEC13818−1に規定されたMPEG−2トラン
スポートストリームの場合、188バイトのTSパケッ
トが時分割多重されている。多重化ストリーム受取器2
20は、このパケット入力を受けて、1箇のパケットを
バッファA230に格納する。同時に、パケットを受け
取った瞬間に受信タイミングパルス221を出力する。
スイッチ222は、受信タイミングパルス221を受け
取ると、同期計時器210から現在時刻223を読み出
して、バッファB231に格納する。このように、バッ
ファA230とバッファB231には、多重化ストリー
ムのパケット1箇とその入力時刻が対になって格納され
る。
【0020】時刻基準参照値検出器240は、バッファ
A230に格納されたパケットに時刻基準参照値が含ま
れるか否かを判断し、判定信号241を出力する。TS
パケットの場合、(1)アダプテーションフィールド制御
(2ビット)の上位1ビットが「1」であること、(2)
アダプテーションフィールド長の値が1以上であるこ
と、(3)PCRフラグが「1」であること、を検出す
る。上記(1)〜(3)が全て真であるときはPCRを含み、
そうでないときはPCRを含まない。
【0021】付加情報混合器250は、判定信号241
に従って動作する。判定信号241が偽の(時刻基準参
照値を含まない)場合には、バッファB231の時刻情
報は破棄し、バッファA230に含まれるパケットを取
り出して、多重化ストリーム送信部201に転送する。
判定信号241が真(時刻基準参照値を含む)の場合に
は、先ずバッファB231の時刻情報を基に付加情報パ
ケットを生成して多重化ストリーム送信部201に転送
し、続いてバッファA230に含まれるパケットを取り
出して多重化ストリーム送信部201に転送する。
【0022】図4は、付加情報パケットのフォーマット
として、ヌルパケットを使用した場合の例を示す図であ
る。符号化装置1により生成される一般的なヌルパケッ
トでは、ISO/IEC13818−1の規定に従っ
て、ユニット開始表示フィールドおよびスクランブル制
御フィールドのいずれも値は「0」である。そこで、付
加情報パケットはヌルパケット(188バイト)の形態
をとりながらも、ユニット開始表示フィールドないしス
クランブル制御フィールドのいずれかの値を「1」とす
ることで、一般的なヌルパケットとの区別を可能にす
る。ここでは、スクランブル制御フィールドの上位1ビ
ットを「1」としている。そして、ヌルパケットのペイ
ロード部に、バッファB231から読み出した時刻情報
(基本部および拡張部)を収容する。
【0023】図5は、図4に示す付加情報パケットと、
時刻基準参照値を含むパケットとの順序関係を示す配置
図である。付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパ
ケットとの関係は、図5に示すように、付加情報パケッ
ト、時刻基準参照値を含むパケットの順序で連続して伝
送される。一連の動作が終了したならば、再び多重化ス
トリーム受取器220から1箇のパケットをバッファA
230に格納し、同様の処理を繰り返し行う。多重化ス
トリーム送信部201は、多重化ストリームのパケット
を通信路符号化してディジタル伝送網3に送り出す。
【0024】図6は、本発明の受信装置の具体的な構成
図である。図6においても、網共通クロック411はデ
ィジタル伝送網3(具体的には、ATM網)から供給さ
れ、多重化ストリーム受信部401を通じて得られるも
のとする。同期計時器410は、この網共通クロック4
11に同期して、PCRと同一の時間解像度である27
MHzで計時を行うものである。受信装置4のうちの時
刻基準参照値補正部402は、バッテァ430、付加情
報パケット検出器440、多重化ストリーム送出器48
0、入力スイッチ420、出力スイッチ470、時刻基
準参照値読出器461、時刻基準参照値補正器463、
時刻基準参照値書戻器464、時刻差分演算器450、
同期計時器410、および時刻情報レジスタ442から
構成される。
【0025】図7は、図6における同期計時器の詳細構
成図である。図3の同期計時器210とほぼ同様の動作
を行うが、「初期セット」機構を持つ点のみが図3と異
なる。外部から初期セット443の値が与えられると、
クロックカウンタの基本部417bに該当値がセットさ
れる。ただし、拡張部417eにはセットされない。
【0026】図8は、図6の時刻基準参照値補正部にお
ける処理フローチャートである。バッファ430は、多
重化ストリームパケットが1箇だけ格納できる容量を持
っている(新たなパケットの入力により、バッファの内
容は上書きされる)。また、入力スイッチ420および
出力スイッチ470は、スイッチを閉じる(オンにす
る)毎に多重化ストリームパケットを1箇ずつ入出力す
る機能を有する。送信装置2よりディジタル伝送網3を
経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信部40
1で通信路復号化される。このようにして得られた多重
化ストリームは、先ず入力スイッチ420が閉じられ、
1箇のパケットがバッファ430に導かれる(ステップ
S1)。次に、付加情報パケット検出器440は、バッ
ファ430に格納されたパケットが付加情報パケットか
否かを判別する(ステップS2)。ISO/IEC13
818−1に規定されたヌルパケットを使用する本例に
おいては、当該パケットがヌルパケットであり、かつス
クランブル制御フィールドの上位1ビットが「1」であ
れば、付加情報パケットと判断される。
【0027】バッファ430の内容が付加情報パケット
でない場合には、出力スイッチ470が閉じられ、バッ
ファ430に格納されたパケットを取り出して多重化ス
トリーム送出器480に伝達し(ステップS3)、一連
の動作を終了する。バッファA430の内容が付加情報
パケットの場合には、付加情報パケット検出器440は
バッファ430に格納されたパケットから時刻情報を読
み出し、基本部と拡張部をそれぞれ時刻情報レジスタ4
42に格納する(ステップS4)。なお、受信装置4が
稼動し始めてから初めて到着した付加情報パケットであ
った場合に限り(ステップS5)、クロックカウンタの
「初期セット」を行う(ステップS6)。すなわち、時
刻情報レジスタ442のうち基本部の値を、クロックカ
ウンタの基本部417bにセットして、一連の動作を終
了する。
【0028】既に「初期セット」作業が済んでいる場合
には、入力スイッチ420が閉じられ、多重化ストリー
ム受信部401から得られる次のパケット1箇をバッフ
ァ430に格納する(ステップS7)。図5に示すよう
に、付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケット
は連続しているから、バッファ430に格納されたパケ
ットは時刻基準参照値を含んでいる。ただし、ディジタ
ル伝送網3の伝送損失によるパケットロスが原因で、付
加情報パケットに続くパケットに時刻基準参照値が含ま
れない可能性がある。そのため、時刻基準参照値を含む
か否かを確認して(ステップS8)、万が一時刻基準参
照値が含まれない場合には、ステップS9をスキップし
て時刻基準参照値の補正動作を中止し、出力スイッチ4
70を閉じてバッファ430に格納されたパケットを取
り出し、多重化ストリーム送出器480に伝達して(ス
テップS10)、一連の動作を終了する。異常がない場
合には、時刻基準参照値を補正するための動作を行う
(ステップS9)。
【0029】時刻基準参照値を補正する動作の詳細な流
れを、以下に説明する。 (1)時刻基準参照値読出器461は、バッファ430に
格納されたパケットの時刻基準参照値を読み出して出力
する。具体的には、TSパケットのPCRフィールドか
らPCRの値を読み出す。 (2)時刻差分演算器450は、同期計時器410より得
られる現在時刻415の値から、時刻情報レジスタ44
2の値を減算し、差分値451として出力する。それぞ
れの値は基本部と拡張部から構成されるので、差分値の
演算は、基本部の1が拡張部の300に相当することを
考慮して行われる。差分値451は符号付きの値となっ
て、後述のように、多重化ストリームが伝送中に受けた
遅延揺らぎ(27MHzの時間解像度で計測した値)に
相当する。 (3)時刻基準参照値補正器463は、時刻基準参照値4
62の値(具体的には、PCRの値)に差分値451を
加算する。それぞれの値は基本部と拡張部とから構成さ
れるので、この演算も基本部の1が拡張部の300に相
当することを考慮して行われる。これにより、多重化ス
トリームが伝送中に受けた遅延揺らぎに対応して、時刻
基準参照値462が補正される。
【0030】なお、これに加えて、時刻基準参照値補正
器463は、時刻基準参照値462から常に一定の値を
減算する機能が追加されてもよい。これは、復号装置5
において、デコーダ501〜503のバッファに滞留す
るストリームの量を増加し、バッファのアンダーランを
生じ難くする作用がある。この作用について、以下に説
明する。映像、音声など複数のメディア情報が多重化さ
れたストリームでは、複数メディアを同期再生するため
に、それぞれのメディア情報を復号、ないし提示するタ
イミングを指定したタイムスタンプが存在する。例え
ば、MPEG−2ストリームでは、復号タイミングであ
るDTS(Decoding Time Stam
p)、および提示タイミングであるPTS(Prese
ntation Time Stamp)が、映像情報
や音声情報のそれぞれに付加される。
【0031】MPEG−2復号装置5のクロックカウン
タ506(図14参照)には、時刻基準参照値PCRを
基に再生した基準時刻(デコーダのシステムクロック)
が存在するが、この基準時刻の値がDTSないしPTS
が示す値になった瞬間に、該当する映像情報および音声
情報を復号ないし提示することを意味している。このよ
うにして、例えば人が会話する場面において、口の動き
と音声とがずれたりすることなく、複数メディアの同期
再生が可能になる。基準時刻(デコーダのシステムクロ
ック)の値がDTSないしPTSが示す値になるまでの
期間、多重化ストリームはデコーダ501〜503のバ
ッファに滞留し、復号の開始を待つ。
【0032】ここで、PCRの値から常に一定値を減算
した場合、PCRの値と、DTSおよびPTSの値の間
隔がより広がることになる。すなわち、基準時刻(デコ
ーダのシステムクロック)の値がDTSないしPTSが
示す値になるのを待つために、デコーダ501〜503
のバッファに滞留する多重化ストリームの量がより多く
なる。伝送遅延揺らぎが復号装置5に与える影響とし
て、一つには、これまで述べてきたPCRの揺らぎに起
因してシステムクロックが揺らぐ問題、もう一つには、
多重化ストリームの到着の一時的な遅れが原因でデコー
ダ501〜503のバッファが空になり(バッファアン
ダーラン)、復号すべきデータが未到着であるため符号
化を停止せざるを得なくなる問題がある。ここで、デコ
ーダ501〜503のバッファに滞留する多重化ストリ
ームの量を増加させれば、バッファアンダーランが起こ
る可能性をより小さくできる。このように、PCRの値
から常に一定値を減算することにより、復号装置のバッ
ファアンダーランの可能性を減少させ、その結果とし
て、遅延揺らぎの影響を抑えることができる。
【0033】(4)時刻基準参照値書戻器464は、補正
された時刻基準参照値を、バッファ430に格納された
パケットの時刻基準参照値フィールド(具体的には、T
SパケットのPCRフィールド)に書き戻す。図8に戻
り、最後に、出力スイッチ470を閉じてバッファ43
0に格納されたパケットを取り出し、多重化ストリーム
送出器480に伝達して(ステップS10)、一連の動
作を終了する。なお、時刻差分演算器450以降、多重
化ストリーム送出器480からパケットが出力されるま
では、処理時間が一定となる構成(ハードウェアによる
構成など)を採用する。一連の動作が終了したならば、
再びステップS1に戻り、入力スイッチ420から1箇
のパケットがバッファ430に格納されて、同様の処理
を繰り返し行う。
【0034】図9は、本発明における時刻基準参照値か
ら遅延揺らぎの影響が補正される仕組みの説明図であ
る。図9において、例えば時刻情報が「100:10」
と表記されている場合には、時刻情報の基本部が10
0、拡張部が10であることを意味している。図9
(A)は、1つ目の付加情報パケットが送られた場合を
示している。いま、図9(A)において、送信側のクロ
ックカウンタ212が‘100:0’の時に、PCRの
値‘0:0’を含むTSパケットが入力されたとする。
その結果、ディジタル伝送網3上では、「‘100:
0’」の付加情報パケットと、PCR「‘0:0’」を
含むTSパケットの2つが伝送される。受信側では、最
初に受けた付加情報パケットであるから、クロックカウ
ンタ412の基本部に「‘100’」を初期セットする
(443)。クロックカウンタ412の拡張部は、その
構造上、網共通クロックを216分周した90kHzに
よりリセットされることが決定されているため、拡張部
を初期セットすることはできない。ここでは、初期セッ
トを行った際の拡張部の値がたまたま10であったとす
る。この影響については後述する。クロックカウンタ4
12の基本部は、初期セットされた値‘100’を起点
とし、網共通クロック411を216分周した90kH
zによってカウントアップされる。PCR「‘0:
0’」を含むTSパケットは、そのまま復号装置5へ出
力される。
【0035】次に、図9(B)は、2つ目の付加情報パ
ケットが送られた場合を示している。図9(B)におい
ては、送信側のクロックカウンタ212が‘200:
0’の時に、PCR‘100:0’を含むTSパケット
が入力されたとする。その結果、ディジタル伝送網3上
では「‘200:0’」の付加情報パケットと、PCR
「‘100:0’」を含むTSパケットの2つが伝送さ
れる。ここで、ディジタル伝送網3上の遅延揺らぎによ
り、パケットの到着が10:0の時間遅れたとする。こ
の場合、PCRが「‘100:0’」のままTSパケッ
トを復号装置5へ転送すると、復号装置5が遅延揺らぎ
の影響を受ける。従って、遅延揺らぎを補正するために
は、パケットの到着が遅れた分を補正し、PCRに1
0:0を加えて「‘110:0’」として復号装置5へ
転送しなければならない。さて、パケットの到着が1
0:0遅れたため、クロックカウンタ412の値は‘2
10:10’になっている。その結果、時刻差分演算器
450は、クロックカウンタ412の値から付加情報パ
ケットの値を減算し、値‘10:10’を得る。時刻基
準参照値補正器463は、読み出したPCRの値‘10
0:0’に‘10:10’を加算して‘110:10’
とし、書き戻す。このようにして、遅延揺らぎ分を補正
した時刻基準参照値が、復号装置5へ伝達される。
【0036】ここで、正しくは「‘110:0’」とし
て復号装置5へ転送されるべきところを、「‘110:
10’」に書き換えられてしまったのは、図9(A)に
おいてクロックカウンタ412の拡張部をセットしてい
ない影響である。しかしながら、図9(C)に示すよう
に、2つ目以降の全ての付加情報パケットの処理におい
て、この誤差は一定値で持続する。誤差が常に一定値で
あることから、遅延揺らぎの除去という本発明の目的で
は、2つ目以降の処理においてこの誤差が悪影響を及ぼ
すことはない。
【0037】なお、以上の説明においては、符号化装置
1内部の発振器によって生成されるPCRと、同期計時
器210により生成される現在時刻が、双方とも正確に
27MHzであることが前提となっている。しかしなが
ら、実際にはこれらは正確な27MHzではなく、若干
の誤差を含むことが考えられる。以下に、この影響につ
いて述べる。ATM網で供給される網共通クロックは、
原子時計などの信頼性の高いクロック供給源を持ったA
TM網の使用を前提とし、ほぼ正確な27MHzが得ら
れるものとする。これに対して、ISO/IEC138
18−1の規定においては、符号化装置の持つ発振器は
±30ppm、すなわち27MHz±810Hz以内の
偏差が許容されている。
【0038】いま、符号化装置の持つ発振器の偏差が、
規定内で最大の27MHz±810Hzであったとす
る。このとき、本発明の装置において、j(秒)の遅延
揺らぎが起き、PCRの値をj(秒)だけ書き換えたと
すると、書き換えたPCRの値に含まれる誤差は(81
0/27×10)×j(秒)となる。この誤差を、I
SO/IEC13818−1の規定である±0.5μs
ec以内に抑えるためには、 (810/(27×10))×j≦0.5×10−6 j≦0.016 となり、16ミリ秒以内の遅延揺らぎに対しては、本発
明による方式でISO/IEC13818−1の規定を
満たす遅延揺らぎ吸収が可能である。
【0039】なお、16ミリ秒以内の遅延揺らぎを起こ
す網においても、多重化ストリーム受信部401と、時
刻基準参照値補正部402との間に、例えば前述のアダ
プティブクロック方式に基づく遅延揺らぎ吸収機構を設
けることができる。アダプティブクロック方式によって
遅延揺らぎを数百マイクロ秒まで平滑化し、続いて本発
明による時刻基準参照値補正部402でPCRの値を書
き換えることにより、大きな遅延揺らぎを起こす網にお
いても、本発明による方式を適用することができる。
【0040】上記の実施例では、一つの符号化装置1か
ら供給される一本の多重化ストリームを、一つの復号装
置5に供給する系について記述したが、実際の送信装置
2および受信装置4においては、符号化装置1および復
号装置5を接続するコネクタを複数設け、複数本の多重
化ストリームを伝送できるようにする場合も考えられ
る。その際に、複数本の多重化ストリームそれぞれに対
して遅延揺らぎ補正機能を提供するため、一般的には上
述した付加情報重畳部202および時刻基準参照値補正
部402を複数持つ必要がある。しかしながら、本発明
においては、同期計時器210および410は各装置に
1つだけあればよく、その分ハードウェアコストを抑え
ることができる。
【0041】さらに、同期計時器210および410
が、多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値に同期
して動作する構成をとった場合(例えば、最初に得た時
刻基準参照値をクロックカウンタ212および412に
セットする等)、多重化ストリームにおいて時刻基準参
照値が途切れたり不連続になったりすると、遅延揺らぎ
吸収動作を中止して、同期計時器210および410を
再同期しなければならない。さらに、複数チャネルに複
数の時刻基準参照値を持つ多重化ストリームの場合に
は、そのそれぞれを識別して(例えば、TSパケットの
パケットID番号で識別して)、個別の処理を行わなく
てはならない。これに対して、本発明における同期計時
器210および410は、多重化ストリームに含まれる
時刻基準参照値とは独立して動作するため、多重化スト
リームにおいて時刻基準参照値が不連続となった場合に
も、遅延揺らぎ吸収動作を継続することができる。ま
た、複数チャネルに複数の時刻基準参照値が存在する多
重化ストリームであっても、ID番号などによって個別
のチャネルを区別する必要がなく、遅延揺らぎ補正を一
括して処理できる。
【0042】(第2の実施例)図10は、本発明の第2
の実施例を示す付加情報パケットと時刻基準参照値を含
むパケットとの位置関係図である。図10と第1の実施
例の図5とを比較すると、図2の付加情報混合器250
から出力されるパケットの送信順序が逆順となってい
る。すなわち、時刻基準参照値を含むパケット、付加情
報パケット、の順序で送信されるものとする。
【0043】図11は、本発明の第2の実施例を示す受
信装置の構成図である。図11と第1の実施例の図6に
示した受信装置4とを比較すると、次の3点のみが異な
っている。すなわち、(a)多重化ストリームパケット
を格納するバッファを、バッファA430およびバッフ
ァB431の2つに増設したこと、(b)入力スイッチ
420および出力スイッチ430に、上記の2つのバッ
ファを切り替えてパケット入出力するための選択機能を
追加したこと、(c)付加情報パケットフィルタ475
を設置したこと、このフィルタは、バッファA430か
ら出力されるパケットが付加情報パケットか否かを判定
し、付加情報パケットであれば当該パケットを破棄する
機能を持つ。
【0044】図12は、図11における受信装置の動作
フローチャートである。送信装置2よりディジタル伝送
網3を経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信
部401で通信路復号化される。このようにして得られ
た多重化ストリームは、先ず入力スイッチ420が閉じ
られ、1箇のパケットがバッファ430に導かれる(ス
テップS21)。次に、付加情報パケット検出器440
は、バッファ430に格納されたパケットが時刻基準参
照値を含むか否かを判別する(ステップS22)。IS
O/IEC13818−1に規定されたヌルパケットを
使用する本例においては、当該パケットがヌルパケット
であり、かつスクランブル制御フィールドの上位1ビッ
トが「1」であれば、付加情報パケットと判断される。
付加情報パケットの場合には、バッフア430からパケ
ットを出力し、フィルタ475で破棄される(ステップ
S23)。
【0045】続くパケットをバッファB431に格納す
る(ステップS24)。付加情報パケット検出器440
は、バッファB431の内容が付加情報パケットか否か
を判別する(ステップS25)。付加情報パケットの場
合には、付加情報パケット検出器440はバッファ43
1に格納されたパケットから時刻情報を読み出し、基本
部と拡張部をそれぞれ時刻情報レジスタ442に格納す
る(ステップS28)。付加情報パケットでない場合に
は、バッファA430からパケットを出力する(S2
6)とともに、バッファB431からもパケットを出力
する(ステップS27)。受信装置4が稼動し始めてか
ら初めて到着した付加情報パケットであった場合に限り
(ステップS29)、クロックカウンタ412に時刻情
報レジスタ442のうちの基本部の値を初期セットする
(ステップS30)。付加情報パケットでない場合に
は、時刻基準参照値の補正動作を行う(ステップS3
1)。次に、バッファA430からパケットを出力する
(ステップS32)。
【0046】(第3の実施例)図13は、本発明の第3
の実施例を示す送信装置の一部の構成図である。本実施
例においては、第1の実施例および第2の実施例の図2
と比較して、多重化ストリーム受取器220とバッファ
A230との間に、違反パケットフィルタ225を設置
する点のみが異なっている。違反パケットフィルタ22
5は、符号化装置1から入力された多重化ストリームパ
ケットの中に、付加情報パケットと混同するようなパケ
ットが存在した場合、当該パケットを強制的に書き換え
る機能を持っている。
【0047】一例として、第1の実施例および第2の実
施例の図4と同様に、付加情報パケットとして、スクラ
ンブル制御フィールド上位1ビットを「1」としたヌル
パケットを使用する場合を挙げる。ISO/IEC13
818−1の規定に従い、符号化装置1が出力するヌル
パケットのスクランブル制御フィールドは‘00’であ
る。しかし、符号化装置1がISO/IEC13818
−1の規定に反して、スクランブル制御フィールドが
‘00’ではないヌルパケットを生成する可能性も考え
られる。この場合、受信装置4において付加情報パケッ
トとの区別が不可能となり、装置の動作が異常となる。
そこで、違反パケットフィルタ225は、スクランブル
制御フィールドが‘00’ではないヌルパケットが符号
化装置1から入力された場合には、当該フィールドを強
制的に‘00’に書き換える。これにより、受信装置4
における付加情報パケットとの混同を防ぎ、装置を安定
に動作させることができる。なお、第3の実施例におい
て、送信装置の他の動作については、第1および第2の
実施例と同様であるので、説明を省略する。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディジタル伝送網を介して伝送した多重化ストリームに
ついて、遅延揺らぎによる時刻基準参照値の誤差を修正
して復号装置に伝達することができるため、遅延揺らぎ
に起因する復号画像の色ずれや歪の問題を解消すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す送信装置および受
信装置を用いた多重化ストリーム伝送システムの構成図
である。
【図2】図1における送信装置の構成を示す図である。
【図3】図2における同期計時器の詳細構成図である。
【図4】図2における付加情報混合器により生成される
付加情報パケットの例を示す図である。
【図5】図2の付加情報混合器により出力される付加情
報パケットと時刻基準参照値を含むパケットとの位置関
係を示す図である。
【図6】図1における受信装置の構成を示すブロック図
である。
【図7】図6における同期計時器の構成を示す図であ
る。
【図8】図6における受信装置の処理フローチャートで
ある。
【図9】図6の受信装置により時刻基準参照値が修正さ
れる手順の説明図である。
【図10】本発明の第2の実施例を示す付加情報パケッ
トと時刻基準参照値を含むパケットとの位置関係図であ
る。
【図11】本発明の第2の実施例を示す受信装置の構成
図である。
【図12】図11における受信装置の処理フローチャー
トである。
【図13】本発明の第3の実施例を示す送信装置の要部
の構成図である。
【図14】従来の多重化ストリーム伝送システムを示す
ブロック図である。
【図15】図14における基準時刻再生器の仕組みを説
明する図である。
【図16】MPEG−2トランスポートストリームパケ
ットにおけるPCRの配置を示す図である。
【符号の説明】
1…符号化装置、2…送信装置、3…ディジタル伝送
網、4…受信装置、5…復号装置、201…多重化スト
リーム送信部、202…付加情報重畳部、401…多重
化ストリーム受信部、402…時刻基準参照値補正部、
210…同期計時器、211…網共通クロック、220
…多重化ストリーム受取器、230,231…バッファ
A,B、240…時刻基準参照値検出器、250…付加
情報混合器、222…スイッチ、221…受信タイミン
グパルス、212…分周器、223…現在時刻、217
b…クロックカウンタ(基本部)、217e…クロック
カウンタ(拡張部)、218b…時刻情報(基本部)、
218e…時刻情報(拡張部)、411…網共通クロッ
ク、410…同期計時器、442…時刻情報レジスタ、
441…時刻情報、440…付加情報パケット検出器、
430…バッファ、420…入力スイッチ、470…出
力スイッチ、480…多重化ストリーム送出器、461
…時刻基準参照値読出器、462…時刻基準参照値、4
63…時刻基準参照値補正器、464…時刻基準参照値
書戻器、450…時刻差分演算器、443…初期セッ
ト、451…差分値、415…現在時刻、412…分周
器、417b…クロックカウンタ(基本部)、417e
…クロックカウンタ(拡張部)、413…発振器、41
4,416…カウントアップ、418b…時刻情報(基
本部)、418e…時刻情報(拡張部)、475…付加
情報パケットフィルタ、431…バッファB、225…
違反パケットフィルタ。
フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 MA00 RB02 RC03 RC04 UA02 UA05 UA09 UA38 5K028 AA01 EE03 KK01 KK32 MM08 MM16 NN31 5K047 AA06 CC02 DD02 GG45 MM56

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つ以上のディジタル信号のビットスト
    リームがパケット化されて時分割多重されるとともに、
    時刻基準参照値が付加された多重化ストリームをディジ
    タル伝送網を介して伝送するストリーム送受信方法にお
    いて、 送信装置および受信装置の双方に備えられた同期計時器
    が、共通のクロック信号をカウントして動作し、 送信装置では、時刻基準参照値を含むパケットの到来時
    刻を前記同期計時器から取得し、該到来時刻を記録した
    付加情報を生成して送信し、 受信装置では、前記付加情報を検出して読み出し、かつ
    時刻基準参照値を含むパケットを検出して、該時刻基準
    参照値を読み出し、 前記読み出した付加情報から得た時刻と同期計時器から
    取得した時刻の差分を演算し、該差分値を時刻基準参照
    値に加算することで、遅延揺らぎの影響を補正し、 補正した時刻基準参照値をパケットに書き戻して出力す
    ることにより、ディジタル伝送網で生じた伝送遅延の揺
    らぎに対応して、受信した多重化ストリームに含まれる
    時刻基準参照値を修正することを特徴とするストリーム
    送受信方法。
  2. 【請求項2】 一つ以上のディジタル信号のビットスト
    リームがパケット化されて時分割多重化され、かつ時刻
    基準参照値が付加された多重化ストリームをディジタル
    伝送網を介して伝送するストリーム送信装置において、 受信装置と共通のクロック信号をカウントして動作する
    同期計時器と、 時刻基準参照値を含むパケットの到来時刻を前記同期計
    時器から取得し、該到来時刻を記録した付加情報を生成
    して送信する付加情報生成手段とを具備したことを特徴
    とするストリーム送信装置。
  3. 【請求項3】 一つ以上のディジタル信号のビットスト
    リームがパケット化されて時分割多重化され、かつ時刻
    基準参照値が付加された多重化ストリームをディジタル
    伝送網を介して受信するストリーム受信装置において、 送信装置と共通のクロック信号をカウントして動作する
    同期計時器と、 送信装置から送信された付加情報を検出して読み出す付
    加情報読み出し手段と、 時刻基準参照値を含むパケットを検出して、時刻基準参
    照値を読み出す時刻基準参照値読み出し手段と、 該付加情報読み出し手段から得た時刻と前記同期計時器
    から取得した時刻の差分を演算する時刻差分演算手段
    と、 該時刻差分演算手段で得た差分値を、前記時刻基準参照
    値に加算することで遅延揺らぎの影響を補正する時刻基
    準参照値補正手段と、 補正した時刻基準参照値をパケットに書き戻して出力す
    る時刻基準参照値書き戻し手段とを備えたことを特徴と
    するストリーム受信装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載のストリーム送信装置に
    おいて、 前記同期計時器は、共通のクロック信号、ないしそれを
    一定値で分周した分周信号によりカウントアップされる
    基本部と、 内蔵された発振器によりカウントアップされ、前記基本
    部をカウントアップする信号と同一の信号によりリセッ
    トされる拡張部とを有することを特徴とするストリーム
    送信装置。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載のストリーム受信装置に
    おいて、 前記同期計時器は、共通のクロック信号、ないしそれを
    一定値で分周した分周信号によりカウントアップされる
    基本部と、 内蔵された発振器によりカウントアップされ、前記基本
    部をカウントアップする信号と同一の信号によりリセッ
    トされる拡張部とを有することを特徴とするストリーム
    受信装置。
  6. 【請求項6】 請求項2または4に記載のストリーム送
    信装置において、 前記同期計時器が使用する共通のクロック信号は、網共
    通クロック信号を用いることを特徴とするストリーム送
    信装置。
  7. 【請求項7】 請求項3または5に記載のストリーム受
    信装置において、 前記同期計時器が使用する共通のクロック信号は、網共
    通クロック信号を用いることを特徴とするストリーム受
    信装置。
  8. 【請求項8】 請求項2,4または6のいずれかに記載
    のストリーム送信装置において、 符号化装置から出力される前記多重化ストリーム中の付
    加情報パケットを示すビット列を含むパケットを検出
    し、当該パケットにおける付加情報パケットを示すビッ
    ト列を書き換えるパケットフィルタ手段を備えたことを
    特徴とするストリーム送信装置。
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