JP2003259365A - データストリーム処理装置 - Google Patents
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Abstract
場合、復号器側はストリームデータを生成した各々の符
号器側の基準周波数と同一の周波数で復号化処理を行う
必要がある。もし、同一の周波数で復号化を行わなけれ
ば、復号器側がもっているストリームデータを格納する
バッファ内で、ストリームデータの欠落または不足が発
生し、画像、音声の繰り返し再生や、駒落ちなどの不具
合が生じる。復号化側が周波数をあわせるために必要な
基準時間をストリームデータ内に埋め込む場合、すべて
のストリームデータに対して周波数を合わせるのは困難
である。 【解決手段】 本発明では、基準周波数を生成するため
に必要な基準時間情報を、符号化側と復号化側のどちら
も外部の同一の基準時間局から取得し、同一の周波数で
符号化処理、復号化処理を行う。
Description
報等を含んだデータに対して、符号化や復号化等の処理
を行うデータストリーム処理装置に関する。
に、国際規格のMPEG2がある。MPEG2(Mov
ing Picture Experts Group
2)は、映像、音声を個別に圧縮し、圧縮された映像
や音声、及びデータ等を同期化して多重化する方式で、
蓄積メディアやネットワークなどに適合する。MPEG
2には、1つのプログラムの多重・分離方式であるMP
EG2−PS(Program Stream)及びマ
ルチプログラムに対応したMPEG2−TS(Tran
sport Stream)の2種類の方式がある。M
PEG2−TSは、複数のプログラムデータを1つの連
続的データ(以下「データストリーム」)として扱うこ
とができるため、テレビ放送などに主に用いられる。
タには、映像や音声の各フレームを復号化する時刻、再
生する時刻として、再生時刻情報(PTS)、復号時刻
情報(DTS)が含まれる。また、圧縮されたデータを
復号する復号化装置(以下、「復号化装置」)側の時刻
の基準となるSTC(System Time Clo
ck)の値を、データを圧縮する符号化装置(以下、
「符号化装置」)側で意図した値になるように補正する
ために復号化装置で使用される、SCR(System
Clock Reference)及びPCR(Pr
ogram Clock Reference)の2種
類の時刻情報も、圧縮されたデータに含まれる。
TCを補正しなければ、符号化装置側のシステムクロッ
クに対し、復号化装置側のSTCが徐々にずれる現象が
発生する。復号化装置側のSTCが、符号化装置側のシ
ステムクロックよりも前にずれる場合、符号化装置から
データストリームが完全に到着する前、すなわち、映像
データや音声データを含むデータストリームを格納する
バッファが一時的に空になった状態で、復号化装置側は
復号又は再生時間となる。つまり、復号化装置側では、
同一の映像、音声の繰り返しが生じる。一方、復号化装
置側のSTCが符号化装置のシステムクロックよりも後
ろにずれる場合、復号化装置側で復号や再生を行うタイ
ミングが遅れ、映像データや音声データを含むデータス
トリームを格納するバッファに符号化装置側から送られ
たデータストリームを格納することができなくなる。そ
の結果、映像、音声の駒落ちが発生する。
り返し又は駒落ちを回避するため、MPEG2−TSの
規格では、符号化装置側のシステムクロックと復号化装
置側のSTCの周波数とを完全に一致させるための、S
TCと一体となったPLL(Phase Locked
Loop)を復号化装置に実装することが義務づけら
れている。復号化装置側のPLLは、自らが有する基準
時間カウンタのカウンタ値と圧縮されたデータストリー
ムに埋め込まれているPCRとの差分に基づいて、符号
化装置側と完全に周波数が一致したクロックを生成す
る。このように、PCRを使用してSTCを補正するこ
とにより、符号化装置側で意図したタイミングで、復号
化装置側で映像、音声を同期して再生することが可能と
なる。なお、MPEG2の場合、システムクロックは2
7MHzであり、810Hz以内の誤差が許されてい
る。
テムやビデオチャット等を実現するために、複数の遠隔
地で符号化された映像、音声がネットワーク等で転送さ
れ、受信側が複数のデータストリームを受信して復号化
する機能が要求されている。
た場合、復号化装置側に、MPEG2−TS方式に従っ
た複数のデータストリームが転送される。この場合、す
べてのデータストリームに対して、符号化装置側で意図
したタイミングに復号化装置側のSTCを補正するため
には、復号化装置側に複数のPLLが必要となる。しか
し、これは復号化装置のコストアップの要因となる。ま
た、複数のモニタにそれぞれのデータストリームを出力
する場合、上記の複数のPLLでデータストリーム毎に
基準時間を校正し、複数の基準周波数でデータストリー
ムを再生することができるが、1つのモニタに複数のデ
ータストリームを同時再生する場合には、単一の基準周
波数で再生を行う必要があるため、全てのデータストリ
ームをそれぞれの時間情報に従い再生することができな
い。
1−5499公報に開示されている。本技術では、復号
化装置に、複数のデータストリームから各々のデータス
トリームのPCRを取得し、複数のPCRから何れか一
つを選択する基準時間情報選択部が設けられている。本
技術における復号化装置は、基準時間情報選択部で選択
されたPCRを使用してSTCを補正する。
では、選択されたデータストリーム以外のデータストリ
ームに対して正確な時間で再生できない。さらに、ネッ
トワークや無線等でジッタやパケット損失が発生する環
境下では、本技術では、基準周波数の違いによる再生時
の不具合を減少させるための基準時間情報選択の処理が
複雑化するという課題がある。さらに、一つのデータス
トリームの転送においても、ネットワークのジッタやパ
ケット損失により、PCRデータの取りこぼしが生じ、
復号化装置側でタイミングよくデータを再生することが
出来ない。
装置から送出されるデータストリームを、復号化装置側
においてタイミングよく再生することができるデータス
トリーム符号化装置及び復号化装置を提供することであ
る。
ために、本発明のデータストリーム処理装置は、装置外
部から時間情報が入力される基準周波数制御部と、基準
周波数制御部によって生成される信号に基づいてデータ
ストリームの入出力を行うデータストリーム制御部とを
有する構成とする。
力される基準時間情報取得部と、データストリーム処理
部内の周波数を定める信号を生成する発信器と、基準時
間情報取得部に入力される時間情報と発信器から発信さ
れる信号の周波数とのずれを計算し、計算結果に基づい
て発信器を制御する発信器制御部とを有する構成として
も良い。
ら入力されたデータを格納するデータストリーム格納部
と、データストリーム格納部に格納されたデータを加工
して外部へ出力するデータストリーム処理部とを有する
構成としても良い。
ストリーム格納部から入力されるデータを画像符号化情
報と音声符号化情報とに分離するデータストリーム分離
部と、データストリーム分離部から入力される画像符号
化情報から画像データを生成する画像デコーダ部と、デ
ータストリーム分離部から入力される前記音声符号化情
報から音声データを生成する音声デコーダ部と、画像デ
ータを選択及び合成して外部へ出力する画像選択合成部
と、音声データを選択及び合成して外部へ出力する音声
選択合成部とを有する構成としても良い。
ら入力される画像データを格納する画像格納部と、外部
から入力される音声データを格納する音声格納部とを有
し、データストリーム処理部は、画像データから画像符
号化情報を生成する画像エンコーダ部と、音声データか
ら音声符号化情報を生成する音声エンコーダ部と、画像
符号化情報と音声符号化情報を多重化し、データストリ
ームを生成するストリーム多重化部とを有する構成とし
ても良い。
れる時間情報でも良い。
ストリーム処理装置1の構成を示す図である。尚、デー
タストリーム処理装置とは、データ符号化装置、データ
復号化装置及びデータ符号化/復号化装置を総称した名
称である。
数制御部11及びデータストリーム制御部12を有す
る。基準周波数制御部11は、データストリーム処理装
置1の外部から入力される時間情報に基づいて、装置内
部のデータ送信等のタイミングを規定する基準周波数を
制御する。データストリーム制御部12は、外部から入
力されたデータストリームを一旦格納し、基準周波数制
御部11で生成される信号で定められる基準周波数に基
づいて、データストリームを出力する。
準時間カウンタ16、発振器制御部17、及び基準時間
情報取得部15を有する。
出力されるクロック信号によって定められる基準周波数
(本実施形態では27MHz)に同期してカウントアッ
プされる。発振制御部17は、基準時間カウンタ16の
カウンタ値と基準時間情報取得部15が外部から取得し
た時間情報との差分を使って、発振器13を制御する。
基準時間情報取得部15が取得する時間情報の一例とし
て、NTP(Network Time Protoc
ol)がある。
である。NTPの時間情報は、1900年1月1日から
の秒数(32ビット)と秒の小数部(32ビット)から
構成される、232Hz(約4GHz)のカウンタ値で
ある。発振制御部17は、外部から取得したNTPの時
間情報と、NTPを取得した時の基準時間カウンタ16
のカウンタ値を保存する。その後、発振制御部17は、
次に取得したNTPの時間情報及びその時の基準時間カ
ウンタ16のカウンタ値と、先に保存された以前の時間
情報及び基準時間カウンタ16のカウンタ値とを比較し
て、各々の増分を計算する。さらに発信制御部17は、
NTPの時間情報の増分と基準時間カウンタ16のカウ
ンタ値の増分を比較し、その差分量に応じて、発振器1
3を制御する。
入力されるデータストリームを格納するデータストリー
ム格納部14と、データストリーム格納部14に格納さ
れたデータストリームを加工して出力するデータストリ
ーム処理部18とを有する。データストリーム処理部1
8は、発信器13によって生成されるクロック信号のク
ロックに従って、加工されたデータストリームを外部に
出力する。
処理装置1をデータストリーム復号化装置2として使用
する場合の一実施形態の構成を示す図である。
リーム制御部12のデータストリーム処理部18は、デ
ータストリーム分離部23、画像デコーダ部24、音声
デコーダ部25、画像選択合成部26、及び音声選択合
成部27を有する。尚、基準周波数制御部11の構成は
図1と同一である。
ら入力されたデータストリーム(本実施例においては、
MPEG2−TS)が格納される。データストリーム分
離部23は、データストリーム格納部14から入力され
たデータストリームから、画像符号化情報(ビデオスト
リーム及びPTS、DTS)、及び音声符号化情報(オ
ーディオストリーム及びPTS、DTS)を抽出する。
また、データストリーム分離部23は、抽出した画像符
号化情報を画像デコーダ部24へ、音声符号化情報を音
声デコーダ部25へ出力する。本実施形態においては、
データストリームに含まれているPCRは、基準周波数
の制御に使用しない。
分離部23から入力された画像符号化情報を画像デコー
ダ部24が有するバッファに格納する。その後、画像デ
コーダ部24は、基準時間カウンタ16のカウント値
(STC)とデータに含まれるDTSとが等しくなった
タイミングで画像データの復号化処理を開始する。生成
された画像データは、画像選択合成部26へ出力され
る。
分離部23から入力された音声符号化情報を、STCと
データに含まれるDTSとが一致するタイミングで復号
化する。生成された音声データは音声選択合成部27へ
出力される。
4から入力された複数の画像データから、ユーザが表示
を要求している画像データを選択し、モニタ等の表示機
器に出力するために用意された1フレーム分の画像デー
タ格納領域の指定された位置に、それぞれの画像データ
を重み付けして加算した値を格納することにより、複数
の画像データを合成する。その後、画像選択合成部26
は、基準時間カウンタ16のカウント値(STC)とデ
ータに含まれるPTSとが等しくなったタイミングで、
合成した画像データを画像信号として出力する。
部25から入力された複数の音声データから、ユーザが
表示を要求している音声データを選択し、スピーカー等
の音声機器に出力するために用意された1フレーム分の
音声データ格納領域に、それぞれの音声データの周波数
レベルまたは出力レベルを重み付けして加算した値を格
納することにより、複数の音声データを合成する。
1をデータストリーム符号化装置3として使用する場合
の構成を示す図である。
部33、及び音声格納部34から構成される。データス
トリーム処理部18は、画像エンコーダ部35、音声エ
ンコーダ部36、及びデータストリーム多重化部37か
ら構成される。尚、基準周波数制御部11は、図1と同
じ構成である。
ータストリーム、具体的には映像信号を画像データとし
て格納する。音声格納部34は、外部から入力される音
声信号を音声データとして格納する。画像エンコーダ部
35は、画像入力部33から入力された画像データを符
号化して画像符号化情報を生成する。音声エンコーダ部
36は、音声入力部34から入力された音声データを符
号化し、音声符号化情報を生成する。
間カウンタ16のカウンタ値をもとに、PTS、DT
S、及びPCRを生成する。さらに、データストリーム
多重部37は、これらの時刻情報と画像符号化情報、音
声符号化情報からデータストリームを生成して外部へ出
力する。
の実施形態の構成を示す図である。本実施形態では、基
準時間情報取得部15が外部から時間情報を取得できな
い場合においても基準周波数を補正し、徐々に各々の符
号化側の意図する時間と復号化側のSTCとが離れてし
まう現象を最小限に抑えることができる。
択部43を有する点が、図1の基準周波数制御部11の
構成と異なる。データストリーム制御部48は、データ
ストリーム分離部44の機能が、図2で説明したデータ
ストリーム分離部18と異なる。
た複数のデータストリームの各々からPCRを抽出し、
基準時間情報選択部43に出力する。基準時間情報選択
部43は、上記PCRと基準時間情報取得部15から入
力される時間情報とのうち何れか一つを選択し、発振制
御部17に出力する。基準時間情報選択部43は、基準
時間情報取得部15から時間情報が入力されなくなった
場合は、データストリーム分離部44から入力されるP
CRを選択する。ここで、時間情報が入力されなくなっ
た場合とは、装置内部に設けられた時間間隔の閾値を超
えて外部から時間情報が入力されなくなることを指す。
閾値を超えても時間情報が外部から入力されない場合、
基準時間情報選択部43は、PCRを選択する。
基準時間情報取得部15が外部から基準時間情報を取得
できない状態に陥った場合、データストリーム復号化装
置4が、データストリーム分離部43で抽出したPCR
を選択することにより、ある程度、再生時の不具合を減
少させることが可能になる。
びデータストリーム復号化装置2をネットワークに接続
した場合の構成の一実施形態を示す図である。
符号化装置3、データストリーム復号化装置2に加え、
基準時間局62が接続される。基準時間局62が供給す
る時間情報は、各々のデータストリーム符号化装置3及
びデータストリーム復号化装置2の各々が有する基準時
間情報取得部15で取得される。取得された時間情報に
基づいて、データストリーム符号化装置3及びデータス
トリーム復号化装置2双方は、基準時間局62の基準周
波数と同一になるように、各々の基準周波数を補正す
る。したがって、図7のようにデータストリーム符号化
装置3が複数ある場合であっても、データストリーム符
号化装置3及びデータストリーム復号化装置2双方の基
準周波数がずれることはない。これにより、データスト
リーム復号化装置2におけるデータ再生時の基準周波数
のずれによる不具合を回避することができる。
ンピュータ、GPS(Global Positioning Satellit
e)、NTPサーバ等を使用することが考えられる。N
TPサーバとは、インターネットに接続されたコンピュ
ータ間で時間を同期させる技術に用いられるサーバであ
る。本技術によれば、インターネットに接続された計算
機は、全世界に散らばったNTPサーバを利用すること
で、自分自身の時間を調整することができる。また、あ
るサーバがNTPサーバの役割をも有する場合、各クラ
イアントは、このサーバを使って、自分自身の時間をN
TPサーバと同一のシステム時間に調整することができ
る。NTPの技術では、最終的に、基準基地局と各計算
機との時間の差が数十ミリ秒以内に収まる。したがっ
て、基準時間局としてNTPサーバを採用すれば、符号
化装置側と復号化装置側との基準時間の誤差を常に数十
ミリ秒以内に抑えることができる。
Pによって供給される時間情報を取得した場合、前述し
たように数十ミリ秒の誤差が含まれる可能性がある。こ
の場合、データストリーム復号化装置2において、1組
の時間情報とカウンタ値を使用して発振器13を制御す
ると、基準周波数が安定しないことがありうる。
リーム復号化装置5の実施形態を示す図である。
有する点が基準周波数制御部11と異なる。基準時間情
報取得部15は、外部から基準時間情報を取得したら、
基準時間情報と基準時間カウンタ16のカウンタ値をレ
ジスタ52に登録する。レジスタ52は、図6に示すよ
うに、基準時間とカウンタ値の履歴が格納される構成を
有する。この履歴により、基準周波数制御部51は、基
準時間とカウンタ値の増加傾向を把握することができ
る。発振制御部17は、レジスタ52に格納されている
基準時間とカウンタ値の履歴から把握した増加傾向を基
に、発振器13の制御を行う。例えば、発信制御部17
は、基準時刻の増加時間、及び、カウンタ値の増加時間
の平均値を求めて、これらの平均値の差分に応じて発振
器13を制御する。
装置5は、レジスタ52に格納された基準時間とカウン
タ値の履歴に基づいて、基準時間、カウンタ値の増加傾
向を解析して発振器17を制御する。これにより、デー
タストリーム復号化装置において、より変動の少ない基
準周波数のクロックを生成することができる。
ム符号化/復号化処理装置63の構成を示す図である。
71は、基準周波数制御部11及びデータストリーム制
御部12を有する。基準周波数制御部11の構成は図
2、図3と同一である。また、データストリーム制御部
12は、復号化処理を実行する図2のデータストリーム
格納部14とデータストリーム処理部18、符号化処理
を実行する図3のデータストリーム格納部14とデータ
ストリーム処理部18を有する。データストリーム符号
化/復号化装置71は、一つの基準周波数制御部11
で、符号化処理を行う部分と復号化処理を行う部分へ基
準周波数を送信する。
リーム符号化/復号化装置を、ネットワーク61を介し
て接続したシステムを示す図である。
号化した映像、音声のデータストリームを転送し、離れ
た位置に存在する装置で符号化された複数の映像、音声
のデータストリームをお互いが送受信することが可能と
なる。これにより、テレビ会議システムやビデオチャッ
ト等の双方向の通信システムで、画像、音声の繰り返し
や欠落の発生を減少させることが出来る。
時的に転送されなくなった場合においても、従来技術で
はそのデータストリームの基準時間を使用していた場合
問題が発生したが、本システムでは、外部から基準時間
を取得するので問題は起きない。
ストリームを受信し、表示装置に表示する場合であって
も、符号化装置側と復号化装置側との基準周波数の違い
による画像、音声の繰り返しや欠落を解消することがで
きる。
す図である。
成を示す図である。
成を示す図である。
成を示す図である。
成を示す図である。
タ値を格納するレジスタの構成を示す図である。
ークに接続した構成を示す図である。
ークに接続した構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
部、12…データストリーム制御部、13…発振器、1
4…データストリーム格納部、15…基準時間情報取得
部、16…基準時間カウンタ、17…発振器制御部、1
8…データストリーム処理部、21…基準周波数制御
部、23…データストリーム分離部、24…画像デコー
ダ部、25…音声デコーダ部、26…画像選択合成部、
27…音声選択合成部、33…画像格納部、34…音声
格納部、35…画像エンコーダ部、36…音声エンコー
ダ部、37…ストリーム多重化部、43…基準時間情報
選択部、52…レジスタ、61…ネットワーク、62…
基準時間局、71…データストリーム符号化/復号化装
置。
Claims (12)
- 【請求項1】装置外部から時間情報が入力される基準周
波数制御部と、 前記基準周波数制御部によって生成される信号に基づい
てデータストリームの入出力を行うデータストリーム制
御部とを有することを特徴とするデータストリーム処理
装置。 - 【請求項2】前記基準周波数制御部は、 前記時間情報が入力される基準時間情報取得部と、 該データストリーム処理部内の周波数を定める信号を生
成する発信器と、 前記基準時間情報取得部に入力される時間情報と前記発
信器から発信される信号の周波数とのずれを計算し、前
記計算結果に基づいて前記発信器を制御する発信器制御
部とを有することを特徴とする請求項1記載のデータス
トリーム処理装置。 - 【請求項3】前記基準周波数制御部は、 前記発振器出力する信号が定める周波数をカウントして
基準時間を出力する基準時間カウンタを有し、 前記発信器制御部は、前記時間情報と前記基準時間との
差分がなくなるように前記発信器を制御することを特徴
とする請求項2記載のデータストリーム処理装置。 - 【請求項4】前記データストリーム処理部は、外部から
入力されたデータストリームを格納するデータストリー
ム格納部と、前記データストリーム格納部に格納された
データストリームを加工して外部へ出力するデータスト
リーム処理部とを有することを特徴とする請求項1、請
求項2及び請求項3のうちいずれか1つの請求項に記載
されたデータストリーム処理装置。 - 【請求項5】前記データストリーム処理部は、 前記データストリーム格納部から入力されるデータスト
リームを画像符号化情報と音声符号化情報とに分離する
データストリーム分離部と、 前記データストリーム分離部から入力される前記画像符
号化情報から画像データを生成する画像デコーダ部と、 前記データストリーム分離部から入力される前記音声符
号化情報から音声データを生成する音声デコーダ部と、 前記画像データを選択及び合成して外部へ出力する画像
選択合成部と、 前記音声データを選択及び合成して外部へ出力する音声
選択合成部とを有することを特徴とする請求項4記載の
データストリーム処理装置。 - 【請求項6】前記基準周波数制御部は、 前記ストリーム分離部によって抽出される基準時間情報
と、前記基準時間情報取得部が取得した時間情報の内い
ずれか一つを選択して前記発信器制御部に出力する基準
時間情報選択部を有することを特徴とする請求項5記載
のデータストリーム処理装置。 - 【請求項7】前記基準周波数制御部は、 前記時間情報と前記基準時間カウンタの履歴を格納する
レジスタを有することを特徴とする請求項6記載のデー
タストリーム処理装置。 - 【請求項8】前記データストリーム格納部は、 外部から入力される画像データストリームを格納する画
像格納部と、 外部から入力される音声データストリームを格納する音
声格納部とを有し、 前記データストリーム処理部は、 前記画像データストリームから画像符号化情報を生成す
る画像エンコーダ部と、 前記音声データストリームから音声符号化情報を生成す
る音声エンコーダ部と、 前記画像符号化情報と前記音声符号化情報を多重化し、
データストリームを生成するストリーム多重化部とを有
することを特徴とする請求項4のデータストリーム処理
装置。 - 【請求項9】前記時間情報は、NTPサーバから送信さ
れる時間情報であることを特徴とする請求項1から請求
項8のうちいずれか1に記載されたデータストリーム処
理装置。 - 【請求項10】外部から入力されたデータの処理を行う
データストリーム処理装置プログラムを格納した記録媒
体であって、外部から入力された基準時間情報と、発振
器が供給する基準周波数をカウントし、基準時間を出力
する基準時間カウンタの値を取得し、両者の変化のずれ
を減少させるように前記発振器に対し調整信号を制御す
ること特徴とするデータストリーム処理プログラムを記
録した媒体。 - 【請求項11】前記データストリーム処理プログラム
で、前記基準時間情報と前記基準時間カウンタを履歴に
登録するための、前記基準時間情報と前記基準時間カウ
ンタを関数引数としてもつプログラムの関数インタフェ
ース。 - 【請求項12】前記データストリーム処理プログラム
で、前記基準時間情報と前記基準時間カウンタを履歴に
登録するための、前記基準時間情報と前記基準時間カウ
ンタを大域変数としてもつプログラムの関数インタフェ
ース。
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