JP2005167747A

JP2005167747A - 映像復号化装置

Info

Publication number: JP2005167747A
Application number: JP2003405377A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Kuroda; 篤司黒田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】遠隔地から放送や、無線または有線のネットワーク等によって伝送される映像信号や音声信号を復号化してＴＶなどの表示装置に出力する映像復号化装置において、映像信号処理用のクロックがノイズ等の影響を受けやすく、コストが高いという大きな問題点があった。
【解決手段】復号化手段３の出力するディジタル制御信号によって制御され、復号化手段３に対して映像信号の出力基準となる映像クロック信号１８を出力する容量負荷可変手段付き発振器５と、容量負荷可変手段付き発振器５に接続される水晶振動子６とを備え、ディジタル制御信号を制御して、容量負荷可変手段付き発振器２の水晶振動子６から見た容量負荷を変化することで映像クロック信号１２の周波数を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔地から放送や、無線または有線のネットワーク等によって伝送される映像信号や音声信号を復号化してＴＶなどの表示装置に出力する映像復号化装置に関するものである。

近年、遠隔地から放送や、無線または有線のネットワーク等によって伝送される、映像信号や音声信号を復号化する映像復号化装置が多数開発されている。近年における画像圧縮技術の進展と、伝送路の容量拡大により、従来得ることができなかった高品質の映像や音声をリアルタイムで伝送することが可能となってきた。例えば、ＭＰＥＧ２方式で毎秒６Ｍｂｐｓ程度に圧縮符号化した映像データおよび音声データを、光ファイバー等のネットワークを用いて一般家庭に伝送し、家庭ではＳＴＢ(セット・トップ・ボックス)と呼ばれる端末において、圧縮符号化された映像データや音声データを復号化して、ＴＶ等の表示装置に表示することで、家庭においても非常に高品質な映像、音声を楽しむことが可能となってきている。

従来の、有線ネットワークを経由して伝送される映像、音声を復号化する映像復号化装置(ＳＴＢ)の一例を図５に示す。

図５は、従来の映像復号化装置の構成を示したブロック図である。

図５において符号化データ入力端子６０にＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データおよび音声データが入力される。復号化手段５０においては、ＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データを復号し、出力端子６４に復号化された映像信号を出力する。一方、符号化データ入力端子６０に入力される符号化された映像データおよび音声データを送信する送出装置における映像信号符号化用クロック信号のクロック周波数と、受信側の映像復号化装置における映像信号復号化用クロック信号のクロック周波数は、それぞれ別々の水晶振動子をもとにして作られるため完全には一致しておらず、映像復号化装置において完全に固定周波数で発振する水晶振動子を用いて映像データを復号化すると、長い時間で見た場合、映像信号のコマ落ちや、コマのダブリが発生する。そこで、送出装置における映像信号符号化用クロック信号のクロック周波数と、受信側の映像復号化装置における映像信号復号化用クロック信号のクロック周波数を一致させるために、以下に示すような処理が行われていた。

復号化手段５０において、例えば復号化した映像信号データを保持する図示しない映像バッファの使用量に応じて、ディジタル値の制御データである発振制御信号６１を出力し、ディジタルアナログ変換手段５１において、発振制御信号６１をディジタルアナログ変換して、アナログ値である発振制御電圧６２を出力する。電圧制御型発振手段５２は、入力される発振制御電圧６２の電圧値に応じて発振周波数が変化する電圧制御型の発振器であって、映像信号処理用の２７ＭＨｚのクロック信号６３を出力する。図６に電圧制御型発振手段５２の内部構成の一例を示す。図６において、５３は抵抗器、５４はバリキャップ、５５はコンデンサ、５６は水晶振動子、５７は発振手段である。入力端子６５に加わった電圧値は、抵抗器５３を介して、バリキャップ５４に加わる。バリキャップ５４は電圧値に応じて容量が変わる素子であり、バリキャップ５４の両端に加わる電圧値によって、バリキャップ５４とコンデンサ５５の合成容量が変化し、水晶振動子５６に接続される容量負荷が変化することで、水晶振動子５６の発振周波数が変化するため、発振手段５７の発振周波数が変化し、出力端子６６に出力されるクロック信号６３の周波数を制御できる。

次に、図５において、復号化手段５０は、クロック信号６３に同期したタイミングで復号化した映像信号を図示しない映像バッファから読み出し、映像バッファが破綻せず一定量の映像信号が映像バッファに保持されるように制御を行って出力端子６４に映像信号を出力する。

なお、映像復号化装置に関する特許文献１としては下記のものがある。
特開平１０−５１３１４号公報

しかしながら、上記の従来の方法では、発振制御信号６１をディジタルアナログ変換して、アナログ値である発振制御電圧６２によって、電圧制御型発振手段５２の発振周波数を変化させていた。アナログ信号によって発振周波数を制御するため、ノイズ等の影響を受けやすく、もし周辺回路からの影響によって発振制御電圧６２にノイズが重畳された場合、電圧制御型発振手段５２の出力するクロック信号６３がジッタを持ってしまうという問題点があった。また、ディジタルアナログ変換手段やローパスフィルタ等のアナログ回路が必要であり、コストが高いという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ノイズ等の影響を受けず、かつ低コストの映像復号化装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の映像復号化装置は、制御手段の出力するディジタル制御信号によって制御され、復号化手段に対して映像信号の基準となる映像クロック信号を出力する容量負荷可変手段付き発振器と、容量負荷可変手段付き発振器に接続される水晶振動子とを備え、ディジタル制御信号を制御して、容量負荷可変手段付き発振器の水晶振動子から見た容量負荷を変化することで映像クロック信号の周波数を制御するものである。

本発明の映像復号化装置は、上記構成を有し、ジッタの無い安定した映像クロック信号を発生することができ、かつ低コスト化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は有線または無線のネットワーク経由で伝送される映像、音声データを復号化する映像復号化装置における本発明の第一の実施の形態の構成を示したブロック図である。図１において１は受信手段、２はバッファ、３は復号化手段、４は制御手段、５は容量負荷可変手段付き発振器、６は水晶振動子である。

以上のように構成された映像復号化装置において、その動作を図面を参照しながら詳しく説明する。

図１においてビットストリーム入力端子１５には、有線または無線ネットワーク経由で送信される、ＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データおよび音声データを含むビットストリームが入力される。受信手段１においてはビットストリームの受信処理を行い、ビットストリームをバッファ２に書き込む。次に、復号化手段３においては、バッファ２からビットストリームを読み出し、ＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データを復号し、出力端子６４に復号化された映像信号を出力する。

次に、送出装置における映像信号符号化用クロック信号のクロック周波数と、受信側の映像復号化装置における映像信号復号化用クロック信号のクロック周波数を一致させるために、以下に示すような処理を行う。図１の制御手段４においては、ビットストリームを一時的に保持するバッファ２の使用量に応じて、ディジタル値の制御データである発振制御信号１７を出力する。バッファ２から制御手段４に対しては、バッファ２の残容量やバッファ２の書き込み速度と読み出し速度の差等のバッファに関する情報データ１６を出力する。

容量負荷可変手段付き発振器５は、発振制御信号１７に応じて水晶振動子６から見た容量負荷を変化させることができる。水晶振動子６は、接続された容量負荷可変手段付き発振器５の容量負荷を変化させると、発振周波数が微妙に変化する。容量負荷可変手段付き発振器５は、入力される発振制御信号１７の値に応じて発振周波数が変化する発振器であって、映像信号処理用の２７ＭＨｚのクロック信号１８を出力する。図２に容量負荷可変手段付き発振器５の内部構成を示す。図２において入力端子２０にディジタル信号である発振制御信号１７が入力される。制御手段７においては発振制御信号１７の内容を解釈して、選択信号２２を容量可変手段８に出力し、同時に選択信号２３を容量可変手段９に出力する。上記容量可変手段８、９の内部構成を図３に示す。容量可変手段８、９は、コンデンサを直列に多段接続したコンデンサアレイ１１と、コンデンサアレイ１１内の各コンデンサから引き出した複数の端子線のうちから一本の端子線を選択する選択手段１２から構成されている。選択手段１２は入力端子２７に入力される選択信号２２、２３に応じて、コンデンサアレイ１１内の各コンデンサからの端子線のうち一本の端子線を選択して出力端子２８に出力する。

次に図２において、容量可変手段８の出力は、接続端子２４に接続されており、また容量可変手段９の出力は、接続端子２５に接続されている。接続端子２４、２５には、水晶振動子６が接続される。

図２において発振手段１０はインバータ回路、バッファ回路等から構成されており、２７ＭＨｚのクロック信号１８をクロック出力端子２６に出力する。以上のように構成された容量負荷可変手段付き発振器５においては、発振制御信号１７によって内蔵したコンデンサアレイの引き出し端子の一本を選択することで、容量可変手段８、９の出力端子２８と接地間の容量が変化する。すなわち、水晶振動子６に接続された接続端子２４、２５の水晶振動子６側から見た容量負荷が変化するため、水晶振動子６の発振周波数を微妙に変化させることができる。

次に、図１において復号化手段３は、容量負荷可変手段付き発振器５の出力するクロック信号１８に同期したタイミングでバッファ２からビットストリームを読み出し、ビットストリーム中の映像データを抜き出して復号化し、出力端子６４に復号化した映像信号を出力する。

次に、制御手段４が行うクロック信号１８の周波数の制御方法を示す。バッファ２はビットストリームを保持するために十分な容量を持っており、制御手段４に対し使用可能な残りのバッファ容量の情報あるいはバッファ２の書き込み速度と読み出し速度等の情報データ１６を出力している。制御手段４は常に情報データ１６を監視し、バッファ２の残量が一定のしきい値より小さくなった場合、クロック信号１８の周波数が高くなるように発振制御信号１７を出力する。逆に、バッファ２の残量が一定のしきい値より大きくなった場合、クロック信号１８の周波数が低くなるように発振制御信号１７を出力する。上記のような制御を行うことで、バッファ２が破綻し復号化するデータが不足したり、あるいは復号化するデータがバッファ２からあふれたりすることなく復号化処理を続けることができる。

上記の説明において制御手段４は、バッファ２の残量により制御を行うとしたが、他の方法であってもよい。例えばバッファ２がバッファ２に対する書き込み速度と読み出し速度等の情報データを出力し、上記読み出し速度が上記書き込み速度と等しくなるようにクロック信号１８の周波数を制御してもよい。

また、以上の説明においては、音声データの処理については省略してあるがクロック信号１８に同期した音声処理用クロック信号を発生することで、音声についても破綻なき処理が可能である。

なお、容量負荷可変手段付き発振器５の内部において容量可変手段を２個持つ構成としたが、容量可変手段を１個にして、もう一方の容量可変手段を固定のコンデンサに変更しても良い。

なお、ビットストリーム入力端子１５にはＭＰＥＧ２方式で圧縮符号化された映像信号が入力されるとしたが、圧縮符号化された映像信号に限定するものではなく、圧縮符号化されていないＮＴＳＣ信号等のディジタル信号であってもよい。この場合もバッファ２の残留バッファ容量に応じて制御を行うことで、以降全く同様な構成を用いて同様な効果を得ることができる。

また、クロック信号１８の周波数は２７MHｚであるとしたが、他の周波数であってもよく、また容量負荷可変手段付き発振器５と復号化手段３の間に、クロック逓倍手段や、クロック分周手段、クロック分配手段を挿入してもよいことはいうまでもない。

また、バッファ２と制御手段４を一体化してバッファ２がバッファ２の残量等に応じて発振制御信号１７を容量負荷可変手段付き発振器５に出力する構成であってもよい。

以上説明したように本発明においては、全てディジタル信号を用いて容量負荷を変化させることが可能なので、ノイズの影響を受けることがなく、安定した動作制御が可能であり、映像信号用クロックのジッタを軽減することができる。また、半導体の内部にコンデンサアレイを作り込むことは容易なので、容量負荷可変手段付き発振器を集積回路化することは容易であり、集積回路化した場合、さらに安定した動作とさらなるコストダウンが可能である。

（実施の形態２）
図４は本発明の映像復号化装置における第二の実施の形態の構成を示したブロック図である。本実施の形態は、地上波または衛星から伝送されるディジタル放送を受信する映像復号化装置（ＳＴＢ）の構成の一例を示したものである。

図４において、３０は復号化手段、３１は比較手段、３２はカウンタ、５は容量負荷可変手段付き発振器、６は水晶振動子である。

図４において符号化データ入力端子６０に、ＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データおよび音声データが入力される。復号化手段３０においては、ＭＰＥＧ２方式で符号化された映像データを復号し、出力端子６４に復号化された映像信号を出力する。

次に、送出装置における映像信号符号化用クロック信号のクロック周波数と、受信側の映像復号化装置における映像信号復号化用クロック信号のクロック周波数を一致させるために、以下に示すような処理を行う。図４の復号化手段３０においては、ＭＰＥＧ２のデータ内に挿入されているＰＣＲ（プログラム・クロック・レファレンス）値を検出し、ＰＣＲ値４０を出力する。ＰＣＲは、符号化装置側で、映像信号処理用の２７ＭＨｚのクロック信号をカウントしたカウント値であり、ＭＰＥＧ２データ中に周期的に挿入され伝送されている。カウンタ３２では、ＭＰＥＧ２データを受信開始後、最初に検出されたＰＣＲ値４０を初期値としてロードし、ロード後は、クロック信号４３を自動的にカウントアップする。次に、比較手段３１は、復号化手段３０において新たなＰＣＲが検出されるたびに、カウンタ３２の出力するカウンタ値４１と、ＰＣＲ値４０を比較し、比較結果にもとづいてディジタル値である発振制御信号４２を出力する。容量負荷可変手段付き発振器５は、発振制御信号４２に応じて水晶振動子６から見た容量負荷を変化させることができる。水晶振動子６は、接続された容量負荷可変手段付き発振器５の容量負荷を変化させると、発振周波数が微妙に変化する。容量負荷可変手段付き発振器５は、入力される発振制御信号４２の値に応じて発振周波数が変化する発振器であって、映像信号処理用の２７ＭＨｚのクロック信号４３をカウンタ３２および復号化手段３０に出力する。

容量負荷可変手段付き発振器５の内部構成は実施の形態１における図２、図３と同一であるのでここでは説明を省略する。

次に、復号化手段３０は、容量負荷可変手段付き発振器５の出力するクロック信号４３に同期したタイミングで映像信号を復号化して、復号化した映像信号を出力端子６４に出力する。

次に、クロック信号４３の周波数の制御方法を示す。比較手段３１において、復号化手段３０で検出されたＰＣＲ値４０とカウンタ３２の出力するカウンタ値４１を、ＰＣＲが検出されたタイミング毎に比較し、カウンタ値４１が新たに検出されたＰＣＲ値４０より小さい場合、クロック信号４３の周波数が高くなるように発振制御信号４２を出力する。逆に、カウンタ値４１が新たに検出されたＰＣＲ値４０より大きい場合、クロック信号４３の周波数が低くなるように発振制御信号４２を出力することで、常にカウンタ値４１とＰＣＲ値４０の差が所定の範囲内に収まるように制御する。上記のような制御を行うことで、符号化装置側の映像信号符号化用クロック信号と全く同期したクロック信号を復号化装置側でも生成可能である。

また、以上の説明においても、音声データの処理については省略したがクロック信号４３に同期した音声処理用クロック信号を発生することで、音声についても破綻なき処理が可能である。

さらに、図４においては図示していないが、復号化手段３０の前段に、放送される映像、音声データの受信を行なう受信手段、復調処理を行なう復調手段等が置かれることは明らかである。

また、本実施の形態においても、容量負荷可変手段付き発振器５と復号化手段３０の間に、クロック逓倍手段や、クロック分周手段、クロック分配手段を挿入してもよい。

以上説明したように、ディジタル放送を受信する映像復号化装置においても、ノイズの影響を受けることがなく、安定した動作制御が可能であり、かつコストダウンが可能となる。

また、本発明は映像復号化装置に適応するとしたが、これに限定するものではなく、音声信号の復号化装置等にも適応可能である。また、さらに一般的なＰＬＬ（フェイズ・ロック・ループ）回路にも適応可能であり、本発明を用いることで安定したＰＬＬ回路を構成することができる。

また、圧縮符号化された映像信号はＭＰＥＧ２方式であるとしたが、これに限定するものではなく、Ｈ２６１、Ｈ２６３、Ｈ２６４、ＭＰＥＧ４等他の符号化方式であってもよいことはいうまでもない。

本発明にかかる映像復号化装置は、低コストでノイズ等の影響を受けず安定動作するという特徴を有し、遠隔地から放送や、有線または無線のネットワーク等によって伝送される映像信号や音声信号を復号化してＴＶなどの表示装置に出力する映像復号化装置として有用である。

本発明の映像復号化装置における第一の実施の形態の構成を示すブロック図本発明の映像復号化装置における容量負荷可変手段付き発振器の構成を示すブロック図本発明の映像復号化装置における容量負荷可変手段付き発振器の容量可変手段の構成を示すブロック図本発明の映像復号化装置における第二の実施の形態の構成を示すブロック図従来の映像復号化装置の構成を示すブロック図電圧制御型発振手段の内部構成の一例を示す図

符号の説明

１受信手段
２バッファ
３復号化手段
４制御手段
５容量負荷可変手段付き発振器
６水晶振動子
３０復号化手段
３１比較手段
３２カウンタ

Claims

ビットストリームを受信する受信手段と、前記受信手段の出力するビットストリーム信号を保持するバッファと、前記バッファからビットストリーム信号を読み出し映像信号を復号化して出力する復号化手段と、前記バッファの出力する情報データを元にしてディジタル制御信号を出力する制御手段と、前記制御手段の出力する前記ディジタル制御信号によって制御され、前記復号化手段に対して映像信号の処理基準となる映像クロック信号を出力する容量負荷可変手段付き発振器と、前記容量負荷可変手段付き発振器に接続される水晶振動子とを備えたことを特徴とする映像復号化装置。
バッファの出力する情報データに応じてディジタル制御信号を制御して、容量負荷可変手段付き発振器の水晶振動子から見た容量負荷を変化することで映像クロック信号の周波数を制御することを特徴とする請求項１記載の映像復号化装置。
映像信号を復号化して出力する復号化手段と、前記復号化手段の出力するＰＣＲ（プログラム・クロック・レファレンス）によって初期化され、映像クロック信号を計数するカウンタと、前記復号化手段の出力するＰＣＲと前記カウンタの出力するカウンタ値を比較してディジタル制御信号を出力する比較手段と、前記比較手段の出力するディジタル制御信号によって制御され、前記復号化手段および前記カウンタに対して映像信号の処理基準となる映像クロック信号を出力する容量負荷可変手段付き発振器と、前記容量負荷可変手段付き発振器に接続される水晶振動子とを備えたことを特徴とする映像復号化装置。
比較手段の比較結果が所定の範囲内に収まるようにディジタル制御信号を制御して、容量負荷可変手段付き発振器の水晶振動子から見た容量負荷を変化することで映像クロック信号の周波数を制御することを特徴とする請求項３記載の映像復号化装置。
容量負荷可変手段付き発振器は、ディジタル制御信号をデコードして選択信号を出力する制御手段と、前記選択信号が入力され出力端子と接地間の容量を可変できる１または２個の容量可変手段と、水晶振動子に接続され映像クロック信号を出力する発振手段とを備えた請求項１から請求項４記載の映像復号化装置。
容量可変手段は、複数のコンデンサが直列接続されたコンデンサアレイと、入力される選択信号によって前記コンデンサアレイの各コンデンサから引き出された複数の端子から１本の端子を選択して出力する選択手段とから構成され、前記選択信号によって前記選択手段の出力端子と接地間の容量を変化することが可能な請求項１から請求項５記載の映像復号化装置。