JP2005277457A - デジタル放送信号送出装置及びデジタル放送信号送出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル放送信号の伝送レート変更を受信機側でデコーダバッファにアンダーフローを生じさせることなくスムーズに行なうことができるデジタル放送信号送出装置を提供する。
【解決手段】レート変更が指定されたときに、符号化多重制御装置１３において、デジタル放送で規定されかつ符号化レートで共通の先送り時間変更時間内、つまり受信機におけるデコーダバッファのアンダーフローが発生しない最長時間内で、音声符号化装置１２−１〜１２−１６に対し符号化レート変更を実行し、かつマルチプレクサ１１に対し多重レート変更を実行すると共に、変更前の符号化レートに対応する先送り時間から変更後の符号化レートに対応する先送り時間への設定変更を実行するようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、デジタル圧縮処理技術を用いた映像または音声の符号化装置及び多重化装置を備えた放送設備に係り、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）規格に基づいて映像信号または音声信号を圧縮符号化し、ＴＳ（Transport Stream）形式で伝送するデジタル放送信号送出装置及びデジタル放送信号送出装置の制御方法に関する。

近年、デジタル放送技術の確立に伴い、通信衛星や放送衛星を使用する衛星放送システムではデジタル放送が普及し、さらに地上波放送システムにおいてもデジタル放送が開始されている。
このようなデジタル放送の放送局では、多種の伝送レートの映像信号または音声信号を取り扱っており、このため符号化装置及び多重化装置において、伝送レートの切り替えが必要となる（例えば、特許文献１）。

特願平１１−１５２７４８号。

ところが、伝送レートを切り替えるとき、放送すべく映像信号または音声信号が多チャンネル化していることから、所定のＴＳパケット数以上の遅延が生じてしまう場合があり、このため、受信機側のデコーダバッファがアンダーフローする可能性がある。
そこで、この発明の目的は、デジタル放送信号の伝送レート変更を受信機側でデコーダバッファにアンダーフローを生じさせることなくスムーズに行なうことができるデジタル放送信号送出装置及びデジタル放送信号送出装置の制御方法を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
デジタル放送信号を編成時刻に基づいて送出するデジタル放送信号送出装置において、それぞれ番組情報データを放送用に規格化されたストリームパケットに圧縮符号化して指定された符号化レートで出力するものであって、出力タイミングを指定時間によって制御可能な複数の符号化部と、複数のストリームパケットを多重化し編成時刻に基づき指定された多重レートでデジタル放送信号として送出する多重化部と、符号化レートごとに異なり、デジタル放送の受信装置でデジタル放送信号を編成時刻で再生させるべくストリームパケットの出力タイミングを早めた時間を表す複数の先送り時間情報から任意の符号化レートに対応する先送り時間情報を選択的に取得し、複数の符号化部に対し設定する時間設定手段と、レート変更が指定されたときに、デジタル放送で規定され最大符号化レートに対応する先送り時間と最小符号化レートに対応する先送り時間との差分／最大符号化レートと最小符号化レートとの差分に対応する変更時間内で、複数の符号化部に対し符号化レート変更を実行させ、かつ多重化部に対し多重レート変更を実行させると共に、時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させる制御手段とを備えるようにしたものである。

この構成によれば、レート変更が指定されたときに、デジタル放送で規定されかつ符号化レートで共通の変更時間内、つまり受信装置におけるデコーダバッファのアンダーフローが発生しない最長時間内で、複数の符号化部に対し符号化レート変更を実行し、かつ多重化部に対し多重レート変更を実行すると共に、変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行するようにしたので、レート変更前の信号とレート変更後の信号が綺麗につながり、受信装置側のデコーダバッファにアンダーフローを生じさせることなくデジタル放送信号を送出できるようになる。

符号化レートと先送り時間情報との対応関係を表すテーブルを格納する格納手段をさらに備え、時間設定手段は、テーブルから指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を読み出して複数の符号化部に設定することを特徴とする。
この構成によれば、符号化レートと先送り時間情報との対応関係を表すテーブルを用意するようにしたので、指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を読み出して複数の符号化部に設定するといった簡単な手順でしかも短時間でレート変更処理を完了することができる。

時間設定手段は、符号化レートごとの先送り時間情報を管理する外部制御装置との通信により前記先送り時間情報を取得することを特徴とする。
この構成によれば、符号化レートに対応する先送り時間情報を上位の外部制御装置から取得するようにしているので、符号化レートごとの先送り時間情報を蓄積管理するためのテーブルを格納する必要がなく、その分記憶容量の削減を図り先送り時間管理を簡略化すると共に、システム構成を簡単化でき、さらに複数の符号化部に対する先送り時間の変更が容易となる。

制御手段は、レート変更時に指定された符号化レートに比して下がる符号化レートの符号化部については、その符号化レートを下げ、変更時間内で、時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させ、しかる後に、多重レートを下げ、指定された符号化レートに比して上がる符号化レートの符号化部については、多重レートが下げ終えるタイミングで、多重レートを上げ、変更時間内で、時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させ、しかる後に、符号化レートを上げることを特徴とする。
この構成によれば、符号化部ごとに最適な符号化レート変更処理、多重レート変更処理、先送り時間変更処理を行なうことができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、デジタル放送信号の伝送レート変更を受信機側でデコーダバッファにアンダーフローを生じさせることなくスムーズに行なうことができるデジタル放送信号送出装置及びデジタル放送信号送出装置の制御方法を提供することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わるデジタル放送信号送出装置の概略構成図である。符号１１はマルチプレクサ（ＭＵＸ）である。なお、ここでは説明を簡単にするため、マルチプレクサ１１の入力チャンネル（系統）数を１６系統とし、各チャンネル入力は全てＭＰＥＧ符号化方式によるトランスポートストリームパケット（以下、ＴＳパケット）であるものとする。

この実施形態では、マルチプレクサ１１の第１入力チャンネルから第１６入力チャンネルにそれぞれ音声符号化装置１２−１〜１２−１６を接続している。
音声符号化装置１２−１〜１２−１６は、音声信号をＭＰＥＧ符号化方式に基づく可変長圧縮符号化を施し、ＴＳパケットに変換するもので、その処理に使用されるストリーム情報が符号化多重制御装置（ＥＭＣ）１３に送られる。

上記符号化多重制御装置１３は、マルチプレクサ１１に対し、図示しない自動番組送出制御装置から与えられるレート変更情報に従って任意の入力チャンネルのＴＳを多重化して出力チャンネルに導出する。このとき、変更元となる音声符号化装置１２−１からストリーム情報を取込んで、受信機でＴＳを編成時刻で再生させるべくＴＳの出力タイミングを早めた時間相当分の先送り時間を音声符号化装置１２−１に設定した上で、音声符号化装置１２−１の符号化レート及びマルチプレクサ１１の多重レートを変更する。同様に、音声符号化装置１２−２〜１２−１６に対しても先送り時間を設定した上で、符号化レート及び多重レートを変更する。

ところで、この実施形態の音声符号化装置１２−１〜１２−１６は、図２に示すような機能を備えている。図２において、音声符号化装置１２−１を代表して説明する。
音声符号化装置１２−１は、記憶部１２１と、時間情報読出部１２２と、設定制御部１２３とを備えている。記憶部１２１には、図３に示すように、符号化レートと先送り時間との対応関係を表すテーブルが記憶されている。

時間情報読出部１２２は、記憶部１２１中のテーブルから指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を読み出し、音声符号化装置１２−１に設定する。設定制御部１２３は、符号化多重制御装置１３からの指示情報に従って、デジタル放送で規定される変更時間内で、符号化レート変更を実行し、指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を設定するように時間情報読出部１２２を制御する。

上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
まず、音声符号化装置１２−１をステレオ／符号化レート２５６ｋｂｐｓで動作させ、他の音声符号化装置１２−２〜１２−１６を停止させているものとする。この状態から音声符号化装置１２−１〜１２−１６を同時にモノラル／符号化レート１６ｋｂｐｓで動作させる。

ステレオ／符号化レート２５６ｋｂｐｓの場合の最大先送り時間は、図４に示すように、デジタル放送システムの規格より以下となる。
（Ｂバッファサイズ−ＥＳバッファサイズ）／レート
＝（３５８４×８（ｂｉｔ）−１５３６×８（ｂｉｔ））／２５６０００（ｂｐｓ）
＝０．０６４（ｓ）

また、モノラル／符号化レート１６ｋｂｐｓの場合の最大先送り時間は、図５に示すように、デジタル放送システムの規格より以下となる。
（Ｂバッファサイズ−ＥＳバッファサイズ）／レート
＝（３５８４×８（ｂｉｔ）−７６８×８（ｂｉｔ））／１６０００（ｂｐｓ）
＝１．４０８（ｓ）

この時、モノラル／符号化レート１６ｋｂｐｓの先送り時間をステレオ／符号化レート２５６ｋｂｐｓの先送り時間０．０６４（ｓ）に合わせれば先送り時間を変える必要が無いように見える。しかし、これら１６台の音声符号化装置１２−１〜１２−１６のＴＳ出力がマルチプレクサ１１で１つのＴＳに変換される場合、各音声符号化装置１２−１〜１２−１６がそれぞれ均等にＴＳパケットを送ったとしても、１つのＴＳパケットはマルチプレクサ１１で最長１５ＴＳパケット分待たされる可能性がある。

さらに、レート変更時に、ＴＳパケットに対してスタッフィング処理が加わると最長３１ＴＳパケット分待たされる可能性がある。
従って、必要先送り時間としては、３１ＴＳパケット時間となる。１ＴＳパケットで遅れる符号化データの最大サイズをＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）ヘッダを無視して１８４バイトとし、またマルチプレクサ１１の出力レートを符号化データに対して２５６ｋｂｐｓであるとすると、図６に示す如く、３１ＴＳパケット時間は以下となる。
１ＴＳパケットサイズ×３１／多重化装置出力レート
＝１８４×８×３１（ｂｉｔ）／２５６０００（ｂｐｓ）
＝０．１７８２５（ｓ）

従って、音声符号化装置１２−１は、ステレオ／符号化レート２５６ｋｂｐｓからモノラル／符号化レート１６ｋｂｐｓにレート変更する際には、先送り時間を０．０６４（ｓ）から０．１７８２５（ｓ）へ変更する必要がある。そうしない場合は、音声符号化装置１２−２〜１２−１６のＴＳパケットのために、音声符号化装置１２−１のＴＳパケットに、
０．０６４（ｓ）×レート／１ＴＳパケットサイズ
＝０．０６４×２５６０００（ｂｐｓ）／１８４×８（ｂｉｔ）
＝１１．１

つまり、図７に示すように、約１２ＴＳパケット以上の遅延が生じた場合に、受信機のデコーダバッファがアンダーフローする可能性がある。
そこで、本実施形態では、デジタル放送システムの規格に沿った先送り時間変更時間内で、全ての音声符号化装置１２−１〜１２−１６に対し指定された符号化レートに対応した先送り時間に変更し、符号化レートを変更するとともに、マルチプレクサ１１に対し多重レートを変更するようにした。この先送り時間変更時間は、
（０．１８０−０．０６４）×１６０００（ｂｐｓ）／２５６０００−１６０００
＝０．１１６（ｓ）×１６／２４０（ｂｐｓ）＝０．００７７３（ｓ）
となる。

音声符号化装置１２−１は、図８に示すように、２５６ｋｂｐｓのデータを、通常先送り時間０．０６４（ｓ）で送る。そして、レート変更時に、符号化多重制御装置１３は、図９に示す制御手順を実行する。
２５６ｋｂｐｓから６４ｋｂｐｓに変更すべくレート変更情報が入力されると、符号化多重制御装置１３は音声符号化装置１２−１について、駆動中であるか否かの判断を行なう（ステップＳＴ９ａ）。ここでは、駆動中であるので（Ｙｅｓ）、符号化多重制御装置１３は音声符号化装置１２−１の符号化レートが指定レートより上であるか否かの判断を行なう（ステップＳＴ９ｂ）。

ここでは、音声符号化装置１２−１の符号化レートが２５６ｋｂｐｓであり指定レートより上であるので（Ｙｅｓ）、符号化多重制御装置１３は音声符号化装置１２−１の符号化レートを２５６ｋｂｐｓから６４ｋｂｐｓに下げ（ステップＳＴ９ｃ）、続いて先送り時間を０．０６４（ｓ）から０．１７８２５（ｓ）に変更し（ステップＳＴ９ｄ）、マルチプレクサ１１の多重レートを１６ｋｂｐｓに変更する（ステップＳＴ９ｅ）。これらステップＳＴ９ａ乃至ステップＳＴ９ｅの処理は、先送り時間変更時間０．００７７３（ｓ）の間で行なわれる。

また、符号化多重制御装置１３は、他の音声符号化装置１２−２〜１２−１６についても、並行して処理を実行する。音声符号化装置１２−２〜１２−１６では、停止状態であるので（Ｎｏ）、符号化多重制御装置１３はマルチプレクサ１１の第２入力チャンネル〜第１６入力チャンネルそれぞれの多重レートを上げ、先送り時間変更時間である０．００７７３（ｓ）の間で符号化レート０ｋｂｐｓのデータを多重レート１６ｋｂｐｓで送るようにマルチプレクサ１１を制御する（ステップＳＴ９ｆ）。

以後、符号化多重制御装置１３は、音声符号化装置１２−２〜１２−１６の先送り時間を０．１７８２５（ｓ）に変更し、符号化レートを１６ｋｂｐｓに変更する（ステップＳＴ９ｇ）。なお、符号化レートを０ｋｂｐｓから１６ｋｂｐｓに変更する場合には、先送り時間を最初から０．１７８２５（ｓ）にできる。

以上のように上記実施形態では、レート変更が指定されたときに、符号化多重制御装置１３において、デジタル放送で規定されかつ符号化レートで共通の先送り時間変更時間内、つまり受信機におけるデコーダバッファのアンダーフローが発生しない最長時間内で、音声符号化装置１２−１〜１２−１６に対し符号化レート変更を実行し、かつマルチプレクサ１１に対し多重レート変更を実行すると共に、変更前の符号化レートに対応する先送り時間から変更後の符号化レートに対応する先送り時間への設定変更を実行するようにしている。

従って、レート変更前のＴＳパケットとレート変更後のＴＳパケットが連続し、受信機のデコーダバッファにアンダーフローを生じさせることなくＴＳを送出できるようになる。
また、上記実施形態では、各音声符号化装置１２−１〜１２−１６それぞれに符号化レートと先送り時間情報との対応関係を表すテーブルを記憶した記憶部１２１を設けるようにしたので、指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を読み出して音声符号化装置１２−１〜１２−１６に設定するといった簡単な手順でしかも短時間でレート変更処理を完了することができる。

さらに、上記実施形態によれば、符号化多重制御装置１３にて、音声符号化装置１２−１〜１２−１６に対する符号化レート変更処理、多重レート変更処理、先送り時間変更処理を並行して行なうことができる。
なお、上記実施形態では、各音声符号化装置１２−１〜１２−１６に記憶部１２１を設ける例について説明したが、記憶部１２１を設けずに自動番組制御装置やデータサーバといった上位の外部制御装置との通信により指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を取得し設定するようにしてもよい。この場合、符号化レートごとの先送り時間情報を蓄積管理するためのテーブルを格納する必要がなく、その分音声符号化装置１２−１〜１２−１６それぞれの記憶容量の削減を図り先送り時間管理を簡略化すると共に、システム構成を簡単化でき、さらに音声符号化装置１２−１〜１２−１６に対する先送り時間の変更が容易となる。

また、上記実施形態では、各音声符号化装置１２−１〜１２−１６に記憶部１２１、時間情報読出部１２２及び変更制御部１２３を設ける例について説明したが、符号化多重制御装置１３に設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ＭＰＥＧで規定されたＴＳを取り扱う例について説明したが、ＭＰＥＧ以外のものにも適用できることはもちろんのことである。また、音声以外の映像等にも適用できることは勿論のことである。
その他、システム構成、音声符号化装置内部の機能構成、符号化レート変更処理、先送り時間変更処理、多重レート変更処理の制御手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

この発明の一実施形態に係わるデジタル放送信号送出装置の概略構成図。 図１に示した音声符号化装置の機能構成を示すブロック図。 図２に示した記憶部の記憶内容を示す図。 同実施形態におけるステレオ／符号化レート２５６ｋｂｐｓの場合の最大先送り時間を説明するために示す図。 同実施形態におけるモノラル／符号化レート１６ｋｂｐｓの場合の最大先送り時間を説明するために示す図。 レート変更時の必要先送り時間を説明するために示す図。 １２ＴＳパケット以上の遅延が生じた様子を説明するために示す図。 同実施形態において、先送り時間変更時間内で符号化レート変更、先送り時間変更、多重レート変更を行なった場合の様子を説明するために示す図。 同実施形態における符号化多重制御装置の制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１…マルチプレクサ、１２−１〜１２−１６…音声符号化装置、１３…符号化多重制御装置、１２１…記憶部、１２２…時間情報読出部、１２３…設定制御部。

Claims (6)

1. デジタル放送信号を編成時刻に基づいて送出するデジタル放送信号送出装置において、
   それぞれ番組情報データを放送用に規格化されたストリームパケットに圧縮符号化して指定された符号化レートで出力するものであって、出力タイミングを指定時間によって制御可能な複数の符号化部と、
   前記複数のストリームパケットを多重化し編成時刻に基づき指定された多重レートで前記デジタル放送信号として送出する多重化部と、
   符号化レートごとに異なり、前記デジタル放送の受信装置で前記デジタル放送信号を前記編成時刻で再生させるべく前記ストリームパケットの出力タイミングを早めた時間を表す複数の先送り時間情報から任意の符号化レートに対応する先送り時間情報を選択的に取得し、前記複数の符号化部に対し設定する時間設定手段と、
   レート変更が指定されたときに、デジタル放送で規定され最大符号化レートに対応する先送り時間と最小符号化レートに対応する先送り時間との差分／最大符号化レートと最小符号化レートとの差分に対応する変更時間内で、前記複数の符号化部に対し符号化レート変更を実行させ、かつ前記多重化部に対し多重レート変更を実行させると共に、前記時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させる制御手段とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号送出装置。
2. 前記符号化レートと前記先送り時間情報との対応関係を表すテーブルを格納する格納手段をさらに備え、
   前記時間設定手段は、前記テーブルから指定された符号化レートに対応する先送り時間情報を読み出して前記複数の符号化部に設定することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
3. 前記時間設定手段は、符号化レートごとの先送り時間情報を管理する外部制御装置との通信により前記先送り時間情報を取得することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
4. 前記制御手段は、レート変更時に指定された符号化レートに比して下がる符号化レートの符号化部については、その符号化レートを下げ、前記変更時間内で、前記時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させ、しかる後に、多重レートを下げ、指定された符号化レートに比して上がる符号化レートの符号化部については、多重レートが下げ終えるタイミングで、多重レートを上げ、前記変更時間内で、前記時間設定手段に変更前の符号化レートに対応する先送り時間情報から変更後の符号化レートに対応する先送り時間情報への設定変更を実行させ、しかる後に、符号化レートを上げることを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
5. 前記時間設定手段は、前記複数の符号化部それぞれに設けられることを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
6. デジタル放送信号を編成時刻に基づいて送出し、それぞれ番組情報データを放送用に規格化されたストリームパケットに圧縮符号化して指定された符号化レートで出力するものであって、出力タイミングを指定時間によって制御可能な複数の符号化部と、
   前記複数のストリームパケットを多重化し編成時刻に基づき指定された多重レートで前記デジタル放送信号として送出する多重化部とを備えるデジタル放送信号送出装置に使用される制御方法であって、
   レート変更が指定されたときに、デジタル放送で規定され最大符号化レートに対応する先送り時間と最小符号化レートに対応する先送り時間との差分／最大符号化レートと最小符号化レートとの差分に対応する変更時間内で、前記複数の符号化部に対する符号化レート変更し、かつ前記多重化部に対する多重レート変更を実行し、
   指定された符号化レートに対応し、前記デジタル放送の受信装置で前記デジタル放送信号を前記編成時刻で再生させるべく前記ストリームパケットの出力タイミングを早めた時間を表す先送り時間情報を取得し、前記複数の符号化部に対し設定するようにしたことを特徴とするデジタル放送信号送出装置の制御方法。

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