JP2004128870A

JP2004128870A - 映像復号出力装置

Info

Publication number: JP2004128870A
Application number: JP2002290034A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kaneko; 金子　唯史
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】送信映像フレーム位相と受信映像フレーム位相関係が常に一定になるように制御し、誤差のあるＰＴＳを受信した場合でも乱れのない映像信号を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮符号化されたビットストリームから映像信号を復号する映像復号装置において、映像フレーム毎に付加された時刻情報を抽出する時刻抽出手段と、抽出された時刻情報を数フレーム分保持する時刻情報保持手段と、ストリーム上の基準時刻を再生する基準時刻再生手段と、時刻情報保持手段と基準時刻再生手段から得られた時刻情報を比較する比較手段と、比較手段より得られた結果によって制御される映像タイミング信号発生手段とを有することを特徴とする映像復号装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は符号化装置によって、映像信号を圧縮符号化し、その圧縮データを復号装置によって復号し、映像を出力するシステムにかかわり、特に復号装置における映像フレームの位相同期方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像および音声を圧縮する符号化方式として、ＭＰＥＧ２方式（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）が広く利用されている。ＭＰＥＧ２においては、映像、音声の復号出力のタイミングを同期させるために、再生時間を示すＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ）と、基準時間を示すＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｃｌｏｃｋ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）と呼ばれるデータをストリーム中に符号化して、復号器において復号出力タイミングの調整が可能となるようになっている。
【０００３】
ＭＰＥＧ２復号装置（以下「従来例１」ということもある）には、ＰＴＳとＰＣＲとによって、符号器側のフレーム位相と、復号器側のフレーム位相の関係が一定となるように同期させたものがある。これは受信したＰＴＳを一時保持し、再生したＰＣＲ値と比較する事で、符号器側のフレーム位相を検出して、復号器のタイミング発生器を制御し、位相同期を取るものである（図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に市販されている映像符号化装置の中には、ＰＴＳを生成する際に正規の値に対して±３程度の誤差のあるＰＴＳを生成し、ストリーム上に多重してしまう機器が存在する。
例えば、ＮＴＳＣにおけるＰＴＳの値はフレーム毎に３００３ずつインクリメントしているのが正常なＰＴＳであるが、これに対し、インクリメント値が３０００や３００６というＰＴＳを生成してしまうものがある。
【０００５】
このような誤差を含むＰＴＳが多重されたストリームを、従来例１で示す複合装置で受信した場合、Ｖ，Ｈカウンタが、本来のリセットタイミングではない、不正なタイミングでリセットされてしまい、Ｖ，Ｈ同期が乱れた映像信号を出力してしまうという問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、Ｖ，Ｈカウンタのリセット信号を手動で無効にするという方法が容易に考えられるが、符号化装置は常に同じものであるとは限らないため、ユーザがリセット信号を有効にすべきか、無効にすべきかの判断ができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するために発明されたものであり、誤差をもつＰＴＳを受信した場合でも、乱れのない映像信号を出力し、かつ、正確なＰＴＳを受信した場合には復号した映像フレーム位相が常に一定となる復号化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮符号化されたビットストリームから映像信号を復号する映像復号装置において、映像フレーム毎に付加された時刻情報を抽出する時刻抽出手段と、抽出された時刻情報を数フレーム分保持する時刻情報保持手段と、ストリーム上の基準時刻を再生する基準時刻再生手段と、前記時刻情報保持手段と前記基準時刻再生手段から得られた時刻情報を比較する比較手段と、前記比較手段より得られた結果によって制御される映像タイミング信号発生手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、ビットストリームより抽出した時刻情報に誤差があるかないかを判定するモード判定手段と、このモード判定手段の結果により制御されるタイミング信号発生手段とを有するようにしてもよい。
【００１０】
ビットストリームにＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８で示されるトランスポートストリームを、時刻情報にＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ）を、基準時刻にＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｃｌｏｃｋ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を用いるようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は従来技術を表す、ＭＰＥＧ２方式の復号化装置のブロック図である。
ＴＳデコーダ１０１はＭＰＥＧ２で規定されるＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｔｒｅａｍ）を入力信号とし、ＴＳを復号して、ＴＳ内に多重化された単一、あるいは複数のプログラムの分離、選択を行い、圧縮データであるＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ　Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｓｔｒｅａｍ）を出力し、また基準時間情報であるＰＣＲデータをＰＣＲａとして出力する。ＰＥＳデータは映像デコーダ１０２、およびＰＴＳ検出器１０５に入力され、ＰＣＲａはＰＣＲ再生器１０３に入力される。
【００１２】
ＰＣＲ再生器１０３では入力されたＰＣＲａを基準にＰＬＬ回路によって、システムクロック２７ＭＨｚを再生し、また連続したＰＣＲを再生してＰＣＲｂとして出力する。これによって、入力される最大０．１秒周期のＰＣＲからシステムクロック２７ＭＨｚの周期のＰＣＲｂが再生される。再生されたＰＣＲｂは映像デコーダ１０２および比較器１０７に出力され、システムクロックは映像デコーダ１０２とタイミング発生器１０４に供給される。
ＰＴＳ検出器１０５では入力されたＰＥＳデータからＰＥＳヘッダを検出し、ＰＴＳを抽出し、保持回路１０６及びモード判定器１０８にＰＴＳａとして出力する。
【００１３】
保持回路１０６では、比較器１０７においてＰＴＳとＰＣＲの一致が検出できるようにするため、ＰＴＳａを所定のフレーム数の間保持し、その間同一のＰＴＳを比較器１０７及びモード判定器１０８へＰＴＳｂとして出力する。通常ＰＴＳはＰＣＲに比べて、数フレーム分大きい値（遅めの値）に符号化されているため、ＰＴＳａを数フレーム保持することで、ＰＣＲｂと一致させる事ができるようになる。一般的にはＰＴＳはＰＣＲより、１〜２０フレーム分大きい値となる。そのような場合、入力されたＰＴＳａを２０フレーム保持し、その間同一のＰＴＳｂを出力する。
【００１４】
モード判定器１０８では、ＰＴＳ検出器１０５からＰＴＳａと、保持回路１０６からのＰＴＳｂと、図示しないフレーム信号が入力されており、ＰＴＳの値が正確な周期であるか、そうでないかの判定を行っている。
【００１５】
図２にモード判定器内部のブロック図を示す。同図において、入力されたＰＴＳａ及びＰＴＳｂは演算器１０８−１に渡され、下記に示す式１の演算がなされる。なお、この演算器には演算を開始するトリガーとして、フレーム信号が与えらており、フレーム毎に一回演算が実行されるようになっている。
【００１６】
｜　ＰＴＳａ−ＰＴＳｂ　｜　／　Ｉｎｃ　　・・・式１
ここで、ＩｎｃはＰＴＳが１フレームにインクリメントすべき値であり、これは
Ｉｎｃ＝　９００００　　／　Ｆ
という式より求めることができる。ここで、Ｆは映像信号のフレーム周波数である。例えばＮＴＣＳ方式の場合、フレーム周波数は３０／１．００１Ｈｚであるので、Ｉｎｃは、Ｉｎｃ　＝　　９００００／（３０／１．００１）という計算式から３００３になる。｜ＰＴＳａ−ＰＴＳｂ｜は受信したＰＴＳのインクリメント値を示しており、１フレームにインクリメントすべき値Ｉｎｃによって割り切れる場合（演算結果の小数部が０の場合）は正確なＰＴＳと判定して論理値１を、割り切れない場合（演算結果の小数部が０以外の場合）は誤差のあるＰＴＳと判定して論理値０を、一次判定結果としてアップダウンカウンタ１０８−２に出力する。
【００１７】
アップダウンカウンタ１０８−２にはクロックとして外部よりフレーム信号が与えられおり、フレーム毎に１回動作する。さらにアップダウンカウンタ１０８−２は下限値（例えば０）と上限値（例えば６０）を持ち、カウンタ値が下限値となった場合はカウントダウンを行わないように制御され、また、上限値となった場合はカウントアップを行わないように制御されている。
【００１８】
アップダウンカウンタ１０８−２は演算器１０８−１からの一次判定結果が”正常なＰＴＳ（理論値１）”なら、ｎのカウントアップを行い、同判定結果が”ＰＴＳエラー（理論値０）”ならｍのカウントダウンを行う。ｎ、ｍの値はＰＴＳエラーが伝送エラーによるものか、符号化器の誤差によるものなのか判定できるようにするために次式を満たす値とする。
ｎ＊Ｙ＜ｍ＊Ｘ
ｎ＊（Ｙ＋１）＞ｍ＊（Ｘ−１）
ここで、Ｘは一定期間の間に発生するＰＴＳエラーの回数、Ｙは同期間の間に発生する正常なＰＴＳの回数である。
【００１９】
例えば、ｎ＝２、ｍ＝５とすると、１０回ＰＴＳを受信したうち、正常なＰＴＳが７回、ＰＴＳのエラーが３回のような場合、カウント結果は以下のように−１となり、負方向にカウンタは推移する。
ｎ＊７−ｍ＊３＝１４−１５＝−１
【００２０】
しかし、正常なＰＴＳが９回、ＰＴＳのエラーが１回のような場合（すなわち、伝送エラーと想定できる場合）、カウント結果は以下のように１３となり、負方向にカウンタは推移しない。
ｎ＊９−ｍ＊１＝１８−５＝１３
【００２１】
次にこのカウンタ値が、ある閾値（例えば３０）より大きい場合は論理値１を、小さい場合は論理値０を、モード判定器１０８の最終判定結果として、後述するセレクタ１０９へ出力する。
【００２２】
アップダウンカウンタによって、一次判定結果にフライホイール効果（慣性）が与えられる事になり、一時的な伝送エラーによってＰＴＳ値にエラーが混入した場合であっても、本来の判定を出力し続ける事が可能となる。
【００２３】
比較器１０７では入力されたＰＴＳｂとＰＣＲｂの値を比較し、同一である場合のみ、論理値１を、それ以外は論理値０をタイミング発生器１０４のリセット信号として出力する。図３にＰＴＳを保持するフレーム数を４とした場合のこれらの動作タイミングを示す。
【００２４】
もともとＰＴＳは、符号化装置において映像フレームの一定の位置、例えば１ライン目など、固定のタイミングでＰＣＲ値を取り出して符号化したものであるので、上述のようにＰＴＳとＰＣＲとが一致するタイミングを検出することによって、符号化装置の映像フレームに同期したリセット信号を出力する。
【００２５】
タイミング発生器１０４においては、再生されたシステムクロックと比較器１０７からのリセット信号によって、以下のようにして、Ｈ同期信号、Ｖ同期信号及びリセットマスク信号を生成する。
【００２６】
タイミング発生器１０４内部には映像の水平画素をカウントするＨカウンタと垂直ライン数をカウントするＶカウンタがあり、システムクロックが立ち上がるごとにＨカウンタがカウントアップする。Ｈカウンタは所定の映像の水平画素数に達すると１に戻り、それと同時にＶカウンタがカウントアップする。Ｖカウンタは所定の映像の垂直ライン数に達すると１に戻る。Ｖ、Ｈカウンタはこの動作を繰り返し行なう。また、Ｖ、Ｈカウンタは後述するリセット信号が論理値１となると、１にリセットされるように動作する。このリセット動作は前述したカウントアップ動作より優先的に行われる。そして、Ｈカウンタ、Ｖカウンタの値をデコードして、Ｖ同期信号、Ｈ同期信号及びリセットマスク信号を生成する。
【００２７】
Ｖ同期信号およびＨ同期信号は後述する映像デコーダ１０２において映像信号を制御するのに必要な信号であり、映像デコーダ１０２に出力される。
リセットマスク信号はタイミング発生器１０４に入力されるリセット信号をマスクするために使用される。図３に示すように、リセットマスク信号はＶ、Ｈカウンタが次にリセットされるべきタイミングを中心にＰＴＳの最大誤差時間である幅Ｗをもたせて、論理値０となるようにし、それ以外では論理値１となるように生成される。
【００２８】
セレクタ１０９においてはモード判定器１０８の判定結果に応じて、リセットマスク信号か、論理値１の信号を選択し、ＡＮＤ回路１１０に出力する。
ＡＮＤ回路１１０はセレクタ１０９からの信号と比較器１０７からのリセット信号との論理和をとり、タイミング発生器に出力する。
モード判定器１０８においてＰＴＳが正常と判定された場合は、セレクタ１０９は論理値１を出力するため、ＡＮＤ回路１１０は比較器１０７からのリセット信号をそのまま、タイミング発生器１０４に出力する。
【００２９】
一方、モード判定器１０８においてＰＴＳが不正と判定された場合は、セレクタ１０９はリセットマスク信号を出力し、ＡＮＤ回路１１０は比較器１０７からのリセット信号がリセットマスク信号によってマスクされ、タイミング発生器１０４が不正なタイミングでリセットがかからないように動作する。
【００３０】
前述したようにリセットマスク信号は、タイミング発生器１０４のＶ、Ｈカウンタが次にリセットされるべきタイミングに論理値０であるため、リセットマスク信号の幅Ｗの期間に次のリセットが発生しても、Ｖ、Ｈカウンタはマスクされない。ただし、リセットマスク信号の幅Ｗの期間外でリセットが発生した場合は、ＰＴＳの誤差ではなく、別の原因（ストリームが切り替わったなど）とみなし、リセット信号をタイミング発生器１０４へ出力する。
【００３１】
映像デコーダ１０２においては、以下のようにして映像データの復号が行われる。
【００３２】
まず、ＴＳデコーダ１０１によって分離されたＰＥＳデータは映像デコーダ１０２内部にあるバッファに一旦蓄積される。バッファにＰＥＳデータが一定量蓄積されると、バッファからＰＥＳデータを読み出して映像データへの復号がフレームごとに順次行われる。復号した映像データは前述したＶ同期信号、Ｈ同期信号によって、映像信号の標準規格であるＮＴＳＣやＰＡＬなどの映像信号となり出力される。
【００３３】
この映像信号は、前述したように符号化装置側の映像フレームに位相同期したＶ同期信号、Ｈ同期信号に制御されているため、符号化装置側の映像フレーム位相に同期して出力される。
【００３４】
またこれと同時に、映像デコーダ１０２内のバッファから読み出されたＰＥＳデータからはＰＥＳヘッダが検出され、それに続くＰＴＳが抽出される。ＰＴＳはその後のＥＳ内に検出される最初のピクチャ（すなわち、映像フレーム）に対応するように付加されており、前記再生されたＰＣＲデータとの比較が以下のようにして行われる。
【００３５】
ＰＴＳとＰＣＲの比較するタイミングは映像フレームの一定の位置、例えば１ライン目などの固定したタイミングで行われ、ＰＴＳがＰＣＲよりもある一定値（一般には１／２フレームの時間分）以上大きい場合は、映像信号の出力タイミングが早いと認識し、１フレームの間、同じ復号映像をリピートさせて、映像の出力タイミングを遅くする。
【００３６】
また、ＰＴＳがＰＣＲよりもある一定値（一般には１／２フレームの時間分）以下小さい場合は映像信号の出力タイミングが遅いと認識し、該当するフレームを出力せずに次のフレームをすぐに出力するように、映像をスキップさせて、映像の出力タイミングを早くする。
【００３７】
このようにして、映像デコーダでは映像の復号を行うと同時にＰＴＳとＰＣＲとによって映像フレームの出力タイミングを調整し、出力する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、モード判定器が受信したＰＴＳに誤差があるかないかを正確に判定し、誤差をもつＰＴＳを受信した場合は、不正なタイミングでタイミング発生器がリセットされなくなるため、乱れのない映像出力を得ることが可能となる。
また、誤差のない正確なＰＴＳを受信した場合はＨ同期信号及びＶ同期信号を生成するカウンタがＰＣＲとＰＴＳが一致するタイミングでリセットされるので、ＰＣＲとＨ同期信号及びＶ同期信号との位相が常に一定となるように制御される。そのため、映像デコーダ出力のフレーム位相はＰＣＲと一定の位相関係を保つ事ができ、伝送エラーによってストリームが遮断された場合や、復号装置の電源がＯＮ／ＯＦＦされた場合でも常に一定のフレーム位相を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の復号装置を示すブロック図である。
【図２】本発明のモード判定器を示すブロック図である。
【図３】本発明の動作を示すタイミング図である。
【図４】従来の復号装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１　ＴＳデコーダ
１０２　映像デコーダ
１０３　ＰＣＲ再生器
１０４　タイミング発生器
１０５　ＰＴＳ検出器
１０６　保持回路
１０７　比較器
１０８　モード判定器
１０９　セレクタ
１１０　ＡＮＤ回路

Claims

圧縮符号化されたビットストリームから映像信号を復号する映像復号装置において、
映像フレーム毎に付加された時刻情報を抽出する時刻抽出手段と、抽出された時刻情報を数フレーム分保持する時刻情報保持手段と、ストリーム上の基準時刻を再生する基準時刻再生手段と、前記時刻情報保持手段と前記基準時刻再生手段から得られた時刻情報を比較する比較手段と、前記比較手段より得られた結果によって制御される映像タイミング信号発生手段とを有することを特徴とする映像復号出力装置。
前記ビットストリームより抽出した時刻情報に誤差があるかないかを判定するモード判定手段と、このモード判定手段の結果により制御されるタイミング信号発生手段とを有することを特徴とする請求項１記載の映像復号出力装置。
前記ビットストリームはＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８で示されるトランスポートストリームであり、前記時刻情報はＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ）であり、前記基準時刻はＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｃｌｏｃｋ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）であることを特徴とする請求項１記載の映像復号出力装置。