JP2006279803A - 再多重化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力ＴＳの帯域の無駄を大幅に低減すること。
【解決手段】再多重する複数のサービスおよび伝送制御情報に関連するＴＳパケットを記憶するための複数の入力ＦＩＦＯメモリ（２−１〜２−ｎ）と、前記伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを記憶するカルーセルデータ用メモリ（３）と、出力ＴＳにおける１ＴＳパケットの送出間隔で、入力ＦＩＦＯメモリ（２−１〜２−ｎ）からＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行い、さらに、送出レートに応じた複数ＴＳパケットの送出間隔で、カルーセルデータのＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行う制御部（８）と、を備え、制御部（８）の制御により読み出されたＴＳパケットを再多重化して出力ＴＳとして送出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式で採用可能な再多重化装置に関するものである。

以下、従来の再多重化装置について説明する（下記特許文献１および２参照）。ケーブルテレビでは、デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式として、たとえば、限られたＲＦ伝送帯域を有効に使用することが可能なリマックス方式が採用されている。このリマックス方式においては、再多重化装置が用いられ、放送したいサービスのみを選択し多重化して伝送することができる。また、デジタル放送では、パケット多重の方式としてＭＰＥＧ−２システム規格が採用され、このＭＰＥＧ−２方式により、デジタル符号化された映像，音声などのサービスデータがパケット化されて送信される。このパケットストリームをトランスポートストリーム（ＴＳ）、また、個々のパケットをＴＳパケットと呼ぶ。

なお、ＴＳには、サービスデータの他に伝送制御情報が含まれている。また、ＴＳパケットには、パケット識別子（ＰＩＤ）が付与される。また、上記伝送制御情報には、番組の情報を伝送するための番組配列情報（ＳＩ）が含まれ、ＳＩ中のＭＰＥＧ−２システムで定義された情報をプログラムスペシフィックインフォメーション（ＰＳＩ）と呼ぶ。

ここで、従来の再多重化装置の動作を簡単に説明する。再多重化装置には、複数の入力端子に対して再多重するサービスを含むＴＳをそれぞれ入力する。そして、各入力端子に入力されたＴＳのサービスに関連したＴＳパケットのＰＩＤを、各入力端子に個別に対応したＰＩＤフィルタにそれぞれ設定する。

つぎに、各ＰＩＤフィルタでは、設定されたＰＩＤのＴＳパケットを選択し、出力する。ＰＩＤフィルタから出力された再多重するサービスに関連するＴＳパケットは、各ＰＩＤフィルタに個別に対応する入力メモリに記憶される。なお、ＰＩＤフィルタには、サービス以外に、ＳＩなどの伝送制御情報が入力されるものがあり、そのＰＩＤフィルタに設定されたＰＩＤの内容により、所望のＰＩＤのＴＳパケットが選択され多重される。

つぎに、サービスを再多重する機能を有する多重化部が、たとえば、出力ＴＳにおける１ＴＳパケットの送出間隔で、各入力メモリからＴＳパケットを一つずつ順に読み出し、読み出したＴＳパケットを出力メモリに書き込む。

たとえば、上記多重化部では、図１１の（１）→（２）…（４）→（５）→（６）…（８）に示すように、ＴＳパケットを、各入力メモリ（＃１〜＃３）から一つずつ順番に読み出す。ただし、読み出そうとした入力メモリ＃２にＴＳパケットが存在しない場合は、図１１の（５）→（６）に示すように、次の入力メモリ＃３からＴＳパケットを読み出す。また、ＰＳＩ情報を出力ＴＳパケットとする場合は、図１１の（３）に示すように、サービスに関連するＴＳパケットの読み出しは行わない。また、全ての入力メモリにＴＳパケットが存在せず、再多重化装置で付与するＰＳＩ情報も出力しない場合は、図１１の（７）に示すように、出力メモリに対してＰＩＤが１６進数で「１ＦＦＦ」であるヌルパケットを書き込む。

最後に、再多重化装置では、出力メモリに書き込まれたＴＳパケット（ヌルパケットを含む）を順番に読み出し、読み出されたＴＳパケットを出力ＴＳとして送出する。

このように、従来の再多重化装置は、入力されたサービスおよび伝送制御情報を上記の手順で再多重し、提供するサービスに合わせたＰＳＩ情報を付加した出力ＴＳを送出している。

特開平１０−４１９０９号公報 特開２００２−１５２０４７号公報

しかしながら、複数のデータストリームより選択された複数のサービスを多重化し、ひとつのストリームとして送信する従来の再多重化装置においては、再多重するサービスの組み合わせ、すなわち、再多重するデータの和、が常に出力ストリームの帯域内に収まるようにサービスを選択する必要がある。そのため、従来の再多重化装置では、再多重するサービスの組み合わせとして、出力ストリームの帯域に対して余裕を持った組み合わせを採用することとなり、出力ストリームの帯域に無駄が生じてしまう、という問題が一例として挙げられる。特に、後述するＶＢＲ（Variable Bit Rate）と呼ばれる可変レートのサービスを再多重する場合は、可変レートの最大値で再多重するデータを考慮しなければならないため、図１２に示すように、上記問題点が顕著に現れる。

また、デジタル放送では、たとえば、映像圧縮のレート制御の方式として、より高画質な圧縮を目的にＶＢＲと呼ばれる可変ビットレート方式が用いられる場合がある。このＶＢＲ方式で圧縮されたサービスを多重化する場合は、時間で多重化後のビットレートも変動するため、多重化後のビットレートが出力ＴＳに許容されている帯域幅を超えてしまう場合がある。しかしながら、上記従来の再多重化装置においては、たとえば、図１３−１に示すように、ほとんどの時間については出力レート内に収まっている場合であっても、極めて短い時間にわたって帯域オーバーが発生するだけで、多重化が実行できなくなる、という問題が一例として挙げられる。

また、上記帯域オーバーが発生する場合の問題点を解決する従来例として、たとえば、再圧縮機能を有する従来の再多重化装置がある。この再多重化装置は、多重化後のビットレートが出力ＴＳの帯域幅を超えた場合、映像データの再圧縮を行うことで、多重化後のビットレートを出力ＴＳの帯域幅内に抑えることができる。しかしながら、再圧縮機能を有する従来の再多重化装置では、単位時間当たりの入力ＴＳパケット数の総和が単位時間で出力可能なＴＳパケット数の上限を超えると、すなわち、多重化後のビットレートが出力ＴＳの帯域幅を少しでも超えると（図１３−１のような場合であっても）、図１３−２に示すように、必ず映像データの圧縮が発生し、この圧縮に伴って画質が劣化する、という問題が一例として挙げられる。また、単位時間のみで圧縮率を計算しているため、極端に高い圧縮率が必要となった場合には、さらに画質の劣化が大きくなる、という問題も一例として挙げられる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式で採用可能な再多重化装置であって、たとえば、再多重する複数のサービスおよび伝送制御情報に関連するトランスポートストリームパケット（ＴＳパケット）を記憶するための複数の入力メモリ手段と、前記伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを記憶するカルーセルデータ用メモリ手段と、出力ＴＳにおける１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケット多重タイミング）で、前記入力メモリ手段からＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行い、さらに、送出レートに応じた複数ＴＳパケットの送出間隔（カルーセルデータ多重タイミング）で、カルーセルデータのＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行う読み出し制御手段と、を備え、前記読み出し制御手段の制御により読み出されたＴＳパケットを再多重化して出力ＴＳとして送出することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式で採用可能な再多重化装置であって、たとえば、再多重する複数のサービスおよび伝送制御情報に関連する全トランスポートストリームパケット（ＴＳパケット）のうち、映像ＴＳパケットを入力ポート毎に記憶するための複数の映像入力メモリ手段と、前記全ＴＳパケットのうち、映像ＴＳパケット以外のその他のＴＳパケットを入力ポート毎に記憶するための複数のその他入力メモリ手段と、前記映像ＴＳパケットの数をカウントする映像ＴＳパケット数カウンタ手段と、前記その他のＴＳパケットの数をカウントするその他ＴＳパケット数カウンタ手段と、前記各ポートの映像ＴＳパケットから所定の時間情報を取得する時間情報取得手段と、連続した複数の単位時間を設け、当該単位時間あたりのＴＳパケット数および前記時間情報に基づいて、各単位時間の間で前記映像入力メモリ手段に記憶された映像ＴＳパケットを時間的に前後にシフトするレート制御を実施するレート制御手段と、前記レート制御手段のレート制御に応じて、ポート毎に再圧縮を実施した映像ＴＳパケット、または再圧縮未実施のポート毎の映像ＴＳパケット、を出力する再圧縮手段と、を備え、前記再圧縮手段の出力する映像ＴＳパケットと前記その他入力メモリ手段に記憶されたその他のＴＳパケットとをポート毎にコンポーネント多重化し、当該コンポーネント多重化後のＴＳパケットを再多重化して出力ＴＳとして送出することを特徴とする。

以下に、本発明にかかる再多重化装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
実施の形態１では、デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式において用いられる再多重化装置について説明する。

図１は、本発明にかかる再多重化装置の実施の形態１の構成例を示す図である。この再多重化装置は、入力ＴＳ＃１〜＃ｎを個別に受信するＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎと、サービス＃１〜＃（ｎ−１）および伝送制御情報に対応するＴＳパケットを個別に記憶する入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎと、カルーセルデータ用メモリ３と、多重化部４と、出力ＦＩＦＯメモリ５と、出力ＴＳを送信するＰＣＲ書換部６と、基準クロックを生成する基準発振器７と、制御部８と、を備えている。

なお、上記伝送制御情報には、番組の情報を伝送するための番組配列情報（ＳＩ）が含まれ、ＳＩ中のＭＰＥＧ−２システムで定義された情報をプログラムスペシフィックインフォメーション（ＰＳＩ）と呼ぶ。ＰＳＩは、プログラムアソシエーションテーブル（ＰＡＴ），限定受信テーブル（ＣＡＴ），プログラムマップテーブル（ＰＭＴ），ネットワーク情報テーブル（ＮＩＴ）からなる。また、上記ＰＭＴには、サービスを構成する映像，音声などのパケットのＰＩＤと、サービスを受信機にて再生する際に必要となる時刻情報プログラムクロックリファレンス（ＰＣＲ）を伝送するパケットのＰＩＤと、が記載されている。また、上記ＰＡＴは、ＰＩＤが１６進で“００００”であるＴＳパケットで伝送され、ＴＳに含まれるサービスのＰＭＴのＰＩＤが記載されている。

ここで、上記本実施の形態の再多重化装置の動作を説明する。本実施の形態の再多重化装置は、入力ＴＳ＃１〜＃ｎを受信するための複数の入力端子があり、各入力端子から再多重するサービスを含む入力ＴＳ＃１〜＃ｎを受信する。そして、受信した入力ＴＳ＃１〜＃ｎのＴＳパケットのＰＩＤを、各入力端子に個別に対応したＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎにそれぞれ設定する。このとき、再多重するサービスに関連したパケットには、ＰＳＩ情報の中のＰＡＴおよび多重されるサービスのＰＭＴや、多重されるサービスの映像，音声などのコンポーネントが含まれる。

つぎに、上記ＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎでは、設定されたＰＩＤのＴＳパケットを選択し、出力する。ＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎから出力された再多重するサービスに関連するＴＳパケットは、各ＰＩＤフィルタに個別に対応する入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎにそれぞれ記憶される。

なお、ＰＩＤフィルタ１−ｎには、ＳＩデータなどの伝送制御情報が入力され、そのＰＩＤフィルタ１−ｎに設定されたＰＩＤのパケットの内容により、所望のＰＩＤのＴＳパケットが選択され多重される。また、ＳＩデータなどには、周期的に同じデータを繰り返し送信するカルーセルデータが含まれる。

つぎに、制御部８が、後述する本実施の形態の制御により、出力ＴＳにおける１ＴＳパケットの送出間隔で、入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎおよびカルーセルデータ用メモリ３からＴＳパケットを一つずつ読み出す。そして、サービスを再多重する機能を有する多重化部４が、制御部８の制御で読み出されたＴＳパケットを、出力ＦＩＦＯメモリ５に書き込む。

なお、多重化部４では、読み出されたＴＳパケットがＰＡＴおよびＰＭＴで、かつ変化があった場合、その内容を解析する。そして、解析の結果、多重するサービスに関連したパケットのＰＩＤが変更されている場合は、該当するＰＩＤフィルタに対してＰＩＤを再設定する。また、多重化部４に取り込まれたＴＳパケットがサービスを構成する映像，音声などのコンポーネントデータの場合は、出力においてＰＩＤが同じ値とならないように、予め割り当てられたＰＩＤに付け替えて、出力ＦＩＦＯメモリ５に書き込む。また、多重化部４では、ＰＳＩを再構築し、再構築後のＰＳＩを所定の間隔で出力する。

つぎに、ＰＣＲ書換部６が、上記出力ＦＩＦＯメモリ５から順に読み出されたＴＳパケットを受け取る。このとき、上記ＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎでは、パケットが入力された時刻を基準発振器７の信号から得て、その入力時刻情報（ＰＣＲ）をパケットに付与しているが、本実施の形態の再多重化装置の出力ＴＳを受信する受信機（図示せず）では、ＰＣＲによりシステムクロックを再生するため、再多重化装置内におけるＴＳパケットの相対的な位置のずれによって、映像，音声の同期が乱れてしまう可能性がある。そこで、ＰＣＲ書換部６では、出力ＦＩＦＯメモリ５から順に読み出されたＴＳパケットから、各ＰＩＤフィルタで付与されたＴＳパケットの入力時刻を抽出し、そのＴＳパケットの入力時刻と、基準発振器７の信号から得られるＴＳパケットの出力時刻と、に基づいて、ＰＣＲの値を適切な値に書き換えた状態のＴＳパケットを、出力ＴＳとして送信する。

つづいて、本実施の形態における特徴的な動作である制御部８の制御、および制御部８の制御によるＴＳパケットの読み出し処理、について具体的に説明する。

制御部８では、ＰＩＤフィルタ１−ｎが出力する伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを、カルーセルデータ用メモリ３に格納する。そして、制御部８では、送出レートに応じた所定の複数ＴＳパケットの送出間隔で、カルーセルデータを一つずつ読み出す制御を行う。なお、カルーセルデータとしては、たとえば、ＳＩ中のサービス記述テーブル（ＳＤＴ），ブロードキャスト情報テーブル（ＢＩＴ），イベント情報テーブル（ＥＩＴ）などがある。

また、制御部８では、入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎからＴＳパケットを読み出す制御を行う。基本的には、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔で、いずれかの入力ＦＩＦＯメモリからＴＳパケットを一つずつ読み出し、多重化部４において取り込む。ただし、本実施の形態の再多重化装置で付加するＰＳＩなどをＴＳパケットとして出力する場合、およびカルーセルデータ用メモリ３からＴＳパケットを出力する場合は、入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎからのＴＳパケットの読み出しは行われない。

なお、本実施の形態の再多重化装置で付加するＰＳＩなどをＴＳパケットとして出力するタイミングと、カルーセルデータ用メモリ３からＴＳパケットを出力するタイミングと、が同時の場合、制御部８では、ＰＳＩの出力を優先する制御を行い、カルーセルデータの多重および出力は、次の多重タイミングで行うように制御する。すなわち、通常よりも１パケット分ずらして多重する。

ここで、上記制御部８の制御を、図面を用いて具体的に説明する。図２−１および図２−２は、制御部８による読み出し制御を示すシーケンス図である。なお、ここでは、説明の便宜上、入力ＦＩＦＯメモリが２つ（入力ＦＩＦＯメモリ２−１，２−２）の場合について説明する。また、図２においては、（４）と（８）のタイミングを、正規のカルーセルデータの多重タイミングとする。また、次のＴＳパケットを多重するタイミングにおいて、次の入力ＦＩＦＯメモリにＴＳパケットが存在しない場合は、その次の入力ＦＩＦＯメモリからＴＳパケットを読み出すこととする。

まず、制御部８では、図２−１の（１），（２），（３）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、各入力ＦＩＦＯメモリから順番にＴＳパケットを読み出す制御を行う（ＴＳパケット＃１−１→＃２−１→＃１−２の順）。

つぎに、制御部８では、図２−１の（４）に示すように、上記所定の複数ＴＳパケットの送出間隔（カルーセルデータの正規の多重タイミング）で、カルーセルデータのＴＳパケット＃３−１を読み出す制御を行う。ここでは、全ての入力ＦＩＦＯメモリにＴＳパケットが存在しないので、通常どおりカルーセルデータ用メモリ３から１ＴＳパケットが読み出される。

つぎに、制御部８では、図２−２の（５）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、入力ＦＩＦＯメモリ２−１からＴＳパケット＃１−３を読み出す制御を行う。その後、次のＴＳパケットを多重するタイミングにおいては、図２−２の（６）に示すように、入力ＦＩＦＯメモリ２−１，２−２にＴＳパケットが存在しないので、読み出し制御を行わず、ヌルデータを多重する制御を行う。そして、次のＴＳパケットを多重するタイミングにおいては、図２−２の（７）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、入力ＦＩＦＯメモリ２−２からＴＳパケット＃２−２を読み出す制御を行う。

つぎに、制御部８では、図２−２の（８）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、入力ＦＩＦＯメモリ２−１からＴＳパケット＃１−４を読み出す制御を行う。なお、図２−２（８）のタイミングは、前述したように、カルーセルデータの正規の多重タイミングとなっているが、ここでは、入力ＦＩＦＯメモリ２−１にＴＳパケット＃１−４が存在しているので、カルーセルデータ用メモリ３に対する読み出し制御を行わず、優先して入力ＦＩＦＯメモリ２−１のＴＳパケット＃１−４を読み出す制御を行う。上記読み出し制御が行われなかったカルーセルデータについては、次回のカルーセルデータの多重タイミングまでの間で、かつ全ての入力ＦＩＦＯメモリにＴＳパケットが存在しないＴＳパケットの多重タイミングにおいて、読み出し制御が行われる。ただし、次回のカルーセルデータの多重タイミングまでの間に、全ての入力ＦＩＦＯメモリにＴＳパケットが存在しない多重タイミングがない場合については、この区間でのカルーセルデータの読み出し制御は行われない。

つぎに、制御部８では、図２−２の（９）に示すように、入力ＦＩＦＯメモリ２−１，２−２にＴＳパケットが存在しないので、上記図２−２の（８）のカルーセルデータの正規の多重タイミングにおいて読み出し制御が行われなかったカルーセルデータのＴＳパケット＃３−２を、読み出すための制御を行う。

このように、上記のように構成される本実施の形態の再多重化装置においては、たとえば、上記伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを格納するカルーセルデータ用メモリ３を設け、制御部８の制御により、カルーセルデータを所定レートで読み出し、多重する。このとき、各サービスの入力レートの和が規定値（出力ＴＳに許容された帯域幅）を超える場合は、上記制御部８の制御により、カルーセルデータの送信レートを低くし、各サービスに対応するＴＳパケットを優先的に送出する（図３参照）。

これにより、提供可能なサービスデータの総和を従来よりも大きく取ることが可能となり、また、図３に示すように、従来では出力ＴＳの帯域をオーバーしてしまうようなサービスの組み合わせが可能となるため、従来技術の問題点であった出力ＴＳの帯域の無駄を大幅に低減することができる。すなわち、出力ＴＳの帯域をより有効に使用することができる。

（実施の形態２）
つづいて、実施の形態２の再多重化装置について説明する。なお、実施の形態２の再多重化装置の構成については、前述した実施の形態１の図１と同様である。本実施の形態では、前述した実施の形態１と異なる動作について説明する。

本実施の形態の制御部８は、たとえば、カルーセルデータを読み出すためのしきい値を設定する。そして、そのしきい値と各入力ＦＩＦＯメモリに蓄積されたＴＳパケットの蓄積量とを比較し、蓄積量がしきい値を越える入力ＦＩＦＯメモリが存在しない場合に、前述した実施の形態１と同様に、送出レートに応じた所定の複数ＴＳパケットの送出間隔（カルーセルデータの多重タイミング）で、カルーセルデータを一つずつ読み出す制御を行う。

また、本実施の形態の制御部８では、前述した実施の形態１と同様に、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、入力ＦＩＦＯメモリ２−１〜２−ｎからＴＳパケットを一つずつ読み出す制御を行うが、ここでは、たとえば、蓄積されたＴＳパケットの多い入力ＦＩＦＯメモリから順に、ＴＳパケットを一つずつ読み出す制御を行う。

ここで、本実施の形態の制御部８の制御を、図面を用いて具体的に説明する。図４−１および図４−２は、制御部８による読み出し制御を示すシーケンス図である。なお、ここでは、説明の便宜上、入力ＦＩＦＯメモリが３つ（入力ＦＩＦＯメモリ２−１，２−２，２−３）の場合について説明する。また、図４においては、（４）と（８）のタイミングを、正規のカルーセルデータの多重タイミングとする。

まず、制御部８では、図４−１の（１），（２），（３）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、蓄積されたＴＳパケットの多い入力ＦＩＦＯメモリから順にＴＳパケットを読み出す制御を行う（ＴＳパケット＃１−１→＃２−１→＃３−１の順）。

つぎに、制御部８では、図４−１の（４）に示すように、上記複数ＴＳパケット間隔（カルーセルデータの正規の多重タイミング）で、カルーセルデータのＴＳパケット＃４−１を読み出す制御を行う。ここでは、蓄積量がしきい値を超える入力ＦＩＦＯメモリが存在しないので、通常どおりカルーセルデータ用メモリ３から１ＴＳパケットが読み出される。

つぎに、制御部８では、図４−２の（５），（６），（７）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、蓄積されたＴＳパケットの多い入力ＦＩＦＯメモリから順にＴＳパケットを読み出す制御を行う（ＴＳパケット＃１−２→＃３−２→＃２−２の順）。

つぎに、制御部８では、図４−２の（８）に示すように、出力ＴＳの１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケットの多重タイミング）で、蓄積されたＴＳパケットが最も多く、かつ蓄積量が上記しきい値を超える入力ＦＩＦＯメモリ２−１からＴＳパケット＃１−３を読み出す制御を行う。なお、図４−２（８）のタイミングは、前述したように、カルーセルデータの正規の多重タイミングとなっているが、ここでは、蓄積量がしきい値を超える入力ＦＩＦＯメモリ２−１が存在しているので、カルーセルデータ用メモリ３に対する読み出し制御を行わず、優先して入力ＦＩＦＯメモリ２−１のＴＳパケット＃１−３を読み出す制御を行う。上記読み出し制御が行われなかったカルーセルデータについては、次回のカルーセルデータの多重タイミングまでの間で、かつ蓄積量がしきい値を超える入力ＦＩＦＯメモリが存在しないＴＳパケットの多重タイミングにおいて、読み出し制御が行われる。ただし、次回のカルーセルデータの多重タイミングまでの間に、全ての入力ＦＩＦＯメモリの蓄積量がしきい値以下となるＴＳパケットの多重タイミングがない場合については、この区間でのカルーセルデータの読み出し制御は行われない。

つぎに、制御部８では、図４−２の（９）に示すように、全ての入力ＦＩＦＯメモリの蓄積量がしきい値以下となっているので、上記図４−２の（８）のカルーセルデータの正規の多重タイミングにおいて読み出し制御が行われなかったカルーセルデータのＴＳパケット＃４−２を、読み出すための制御を行う。

このように、上記のように構成される本実施の形態の再多重化装置においては、たとえば、上記伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを格納するカルーセルデータ用メモリ３を設け、制御部８の制御により、カルーセルデータを所定レートで読み出し、多重する。このとき、各サービスの入力レートの和が規定値（出力ＴＳに許容された帯域幅）を超える場合、すなわち、各入力ＦＩＦＯメモリに記憶されているＴＳパケットの蓄積量が上記しきい値を超える場合は、上記実施の形態２の制御部８の制御により、カルーセルデータの送信レートを低くし、各サービスに対応するＴＳパケットを優先的に送出する（図３参照）。

これにより、提供可能なサービスデータの総和を従来よりも大きく取ることが可能となり、また、図３に示すように、従来では出力ＴＳの帯域をオーバーしてしまうようなサービスの組み合わせが可能となるため、従来技術の問題点であった出力ＴＳの帯域の無駄を大幅に低減することができる。すなわち、出力ＴＳの帯域をより有効に使用することができる。

（実施の形態３）
つづいて、実施の形態３の再多重化装置について説明する。図５は、本発明にかかる再多重化装置の実施の形態３の構成例を示す図である。この再多重化装置は、入力ＴＳ＃１〜＃ｎを個別に受信するＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎと、ＰＴＳ／ＤＴＳ／ＰＣＲ抽出部１１−１〜１１−ｎと、映像ＴＳパケット数カウンタ１２−１〜１２−ｎと、その他ＴＳパケット数カウンタ１３−１〜１３−ｎと、映像ＴＳ入力バッファ１４−１〜１４−ｎと、その他ＴＳ入力バッファ１５−１〜１５−ｎと、再圧縮部１６−１〜１６−ｎと、コンポーネント多重化部１７−１〜１７−ｎと、中間バッファ１８−１〜１８−ｎと、前述した実施の形態１の多重化部４と同様の機能を有するサービス多重化部１９と、前述した出力ＦＩＦＯメモリ５と同様の機能を有する出力バッファ２０と、レート制御部２１と、ＰＣＲ書換部６と、基準発振器７と、を備えている。なお、前述した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

つづいて、上記本実施の形態の再多重化装置の動作を説明する。ここでは、前述した実施の形態１および２と異なる処理について説明する。

たとえば、ＰＩＤフィルタ１−１〜１−ｎから出力されたＴＳパケットのうち、映像ＴＳパケットは、映像ＴＳ入力バッファ１４−１〜１４−ｎにそれぞれ記憶され、その他のＴＳパケットは、その他ＴＳ入力バッファ１５−１〜１５−ｎにそれぞれ記憶される。

また、映像ＴＳパケット数カウンタ１２−１〜１２−ｎでは、映像コンポーネントを伝送するＴＳパケット数をカウントする。また、その他ＴＳパケット数カウンタ１３−１〜１３−ｎでは、上記その他のＴＳパケット数をカウントする。これらのカウンタでは、後述する単位時間当たりのそれぞれのパケット数をカウントし、その結果をレート制御部２１に通知する。

また、ＰＴＳ／ＤＴＳ／ＰＣＲ抽出部１１−１〜１１−ｎでは、各ＰＩＤフィルタから出力された（各ポートの）映像ＴＳパケットからＰＴＳ（Presentation Time Stamp）／ＤＴＳ（Decoding Time Stamp）およびＰＣＲを取得し、取得したＰＴＳ／ＤＴＳおよびＰＣＲをレート制御部２１に通知する。

そして、レート制御部２１では、上記単位時間あたりのパケット数と、上記ＰＴＳ／ＤＴＳおよびＰＣＲと、に基づいて、本実施の形態の特徴的な動作である所定のレート制御を実施する。ここで、レート制御部２１によるレート制御処理を詳細に説明する。

まず、レート制御部２１では、連続した複数の単位時間Ｔの区間Ｗ１〜Ｗｍを設け、それぞれの単位時間における入力ポート毎の再多重するデータのＴＳパケット数ＰＮ[Wm][portn]を求める。ＴＳパケット数ＰＮ[Wm][portn]は、映像ＴＳパケット数カウンタによる映像ＴＳパケット数ＰＮ[Wm][portn][video]と、その他ＴＳパケット数カウンタによるその他のＴＳパケット数ＰＮ[Wm][portn][other]と、を用いて求める。ここでは、下記（１）式の関係が成立する。
ＰＮ[Wm][portn]＝ＰＮ[Wm][portn][video]＋ＰＮ[Wm][portn][other] …（１）

つぎに、レート制御部２１では、入力ＴＳと出力ＴＳの間に一定の遅延時間を設ける。すなわち、再多重するサービスの入力ＴＳのＰＣＲで示されるシステム時刻と出力ＴＳのＰＣＲで示されるシステム時刻との間に、常に一定の遅延時間を設ける。なお、その遅延時間は、複数の単位時間の合計よりも長い時間とする。

つぎに、レート制御部２１では、各単位時間における入力ポート毎の再多重するデータのＴＳパケット数ＰＮ[Wm][portn]を合計し、単位時間あたりの総ＴＳパケット数ＰＮ[Wm]を求める。ここでは、下記（２）式の関係が成立する。
ＰＮ[Wm]＝ＰＮ[Wm][port1]＋ＰＮ[Wm][port2]＋…＋ＰＮ[Wm][portn] …（２）

つぎに、レート制御部２１では、複数の単位時間あたりの総ＴＳパケット数ＰＮ[W1]〜ＰＮ[Wm]を合計する（下記（３）式）。
ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋…＋ＰＮ[Wm] …（３）
そして、たとえば、単位時間に出力可能なパケット数をＰＮoutとし、このＰＮoutと上記（３）式の結果とを比較する。比較の結果、「ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋…＋ＰＮ[Wm]≦ＰＮout×ｍ」が成立する場合、レート制御部２１では、ＰＮ[W1]がＰＮoutと等しくなるパケットシフト数ＰＮshiftを求める。

つぎに、レート制御部２１では、実際に出力ＴＳを受信する受信機内の受信用バッファ（ＶＢＶバッファ）に記憶されたデータ量を計算し、受信用バッファがオーバーフロー／アンダーフローしないパケットシフト数の範囲を求める。そして、レート制御部２１では、パケットシフト数ＰＮshiftを各ポートのシフト数に分割し、さらに、受信機の受信バッファがオーバーフロー／アンダーフローしない範囲で各ポートのパケットシフト数を決定する。

上記「ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋…＋ＰＮ[Wm]＜＝ＰＮout×ｍ」が成立する場合は、単位時間Ｗ１においては映像データを再圧縮する必要がないので、レート制御部２１では、再圧縮部１６−１〜１６−ｎに対してその旨を通知する。

一方、「ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋…＋ＰＮ[Wm]＞ＰＮout×ｍ」が成立する場合、レート制御部２１では、ＰＮ[W1]が（ＰＮ[W1]+ＰＮ[W2]＋…＋ＰＮ[Wm]）／ｍと等しくなるパケットシフト数ＰＮshiftを求める。そして、上記と同様に、受信機の受信用バッファがオーバーフロー／アンダーフローしない範囲で各ポートのパケットシフト数を決定する。

そして、レート制御部２１では、パケットシフト後の単位時間Ｗ１における各ポートの映像データの再圧縮率を計算し、それらの計算結果を再圧縮部１６−１〜１６−ｎにそれぞれ設定する。

図６は、パケットシフトを行った結果、映像データを再圧縮する必要がない場合の、レート制御部２１により制御後の出力ＴＳの状態を示す図である。

その後、各再圧縮部では、レート制御部２１から、映像データを再圧縮しない旨の通知を受け取った場合、映像ＴＳ入力バッファ１４−１〜１４−ｎに記憶された映像コンポーネントデータ（映像ＴＳパケット）を読み出し、そのままの状態で出力する。一方、レート制御部２１から、圧縮率が設定された場合には、その圧縮率に基づいて、映像ＴＳ入力バッファ１４−１〜１４−ｎから読み出した単位時間当たりの映像コンポーネントデータ（映像ＴＳパケット）をそれぞれ再圧縮する。この再圧縮処理は、圧縮された映像データをさらに圧縮する。また、映像データの再圧縮には、ＴＳからエレメンタリストリーム（ＥＳ）に変換する必要があるが、再圧縮後は、再びＴＳパケット化する。

そして、コンポーネント多重化部１７−１〜１７−ｎでは、各再圧縮部にて再圧縮後の映像ＴＳパケットまたは各再圧縮部にて再圧縮を行うことなく出力された映像ＴＳパケットを、その他のＴＳパケットと再多重化し、それらの結果を中間バッファ１８−１〜１８−ｎにそれぞれ記憶する。なお、サービス多重化部１９以降の処理は、前述した実施の形態１と同様である。

つづいて、上記レート制御部２１の処理を、図面を用いて具体的に説明する。図７および図８は、レート制御部２１の処理の一例を示す図であり、詳細には、図７は、上記各再圧縮部において再圧縮を行わない場合の処理を示す図であり、図８は、上記各再圧縮部において再圧縮を行う場合の処理を示す図である。なお、図７および図８は、３つの単位時間を用いた場合を想定する。また、単位時間に最大１００パケット（ＰＮout）が割り当てられている場合を想定する。

たとえば、図７に示すように、単位時間（区間Ｗ１）当たりの総ＴＳパケット数ＰＮ[W1]が９０パケット、ＰＮ[W2]が１２０パケット、ＰＮ[W3]が８０パケットの場合、ＰＮ[W1]，ＰＮ[W2]，ＰＮ[W3]の合計はＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋ＰＮ[W3]＝２９０となる。ここで、ＰＮ[W1]，ＰＮ[W2]，ＰＮ[W3]の合計と、ＰＮout×３（=100×3=300）と、を比較すると、「ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋ＰＮ[W3]≦ＰＮout×３」が成立するので、ここでは、ＰＮ[W1]（９０ＴＳパケット）がＰＮout（１００ＴＳパケット）と等しくなるように、１０ＴＳパケットが区間Ｗ２から区間Ｗ１にシフトされる。同様に、次の単位時間においては（図７下部参照）、区間Ｗ１から区間Ｗ２に１０ＴＳパケットがシフトされる。ここでは、単位時間当たりの出力パケット数が最大値以下となるので再圧縮は不要となり、画質の劣化がない。

一方、図８に示すように、単位時間（区間Ｗ１）当たりの総ＴＳパケット数ＰＮ[W1]が１１０パケット、ＰＮ[W2]が１３０パケット、ＰＮ[W3]が１２０パケットの場合、ＰＮ[W1]，ＰＮ[W2]，ＰＮ[W3]の合計はＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋ＰＮ[W3]＝３６０となる。ここで、ＰＮ[W1]，ＰＮ[W2]，ＰＮ[W3]の合計と、ＰＮout×３（=100×3=300）と、を比較すると、「ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋ＰＮ[W3]＞ＰＮout×３」が成立するので、ここでは、単位時間のＴＳパケット数が（ＰＮ[W1]＋ＰＮ[W2]＋ＰＮ[W3]）／３＝１２０となるように、区間Ｗ２から区間Ｗ１に１０パケットがシフトされる。同様に、次の単位時間においては（図８下部参照）、５ＴＳパケットが区間Ｗ１から区間Ｗ２にシフトされる。ここでは、特定の単位時間で圧縮率が突出して大きくならないように、連続した単位時間において圧縮量を平均化している。これにより、再圧縮による極端な画質劣化が発生しなくなる。

つづいて、本実施の形態のレート制御部２１による制御を行った場合の受信機の状態について説明する。上記パケットのシフト量は、各サービスのＰＴＳ／ＤＴＳおよびＰＣＲに基づいて、実際に出力ＴＳを受信する受信機内部の映像/音声用のバッファ（ＶＢＶバッファ）がオーバーフロー／アンダーフローしない範囲内で決定される。図９は、受信機のビデオ用受信バッファのモデルの一例を示す図である。受信したＴＳ中のＴＢ（Transmission Buffer）は、ＴＳ信号処理に伴うジッタを保障するためのバッファである。ＭＢ（Multiplex Buffer）は、ＴＳから映像のＴＳパケットを選択し、ＥＳに変換する処理のジッタを保障するためのバッファである。ＥＢ（Elementary Buffer）は、ＰＴＳ／ＤＴＳで示されるシステム時刻において後段のＤ（Decoder）でピクチャのデコードが実施されるが、それまでの間、ＥＳデータを蓄えるためのバッファである。Ｏは、デコードされたピクチャの表示順を入れ替える際に使用されるバッファである。

上記ＥＢは、ＶＢＶバッファとも呼ばれ、バッファ蓄積量が、たとえば、図１０−１に示すように、通常は徐々に増え、ピクチャのデコード時刻においてピクチャサイズのデータ量が減る、鋸波上の形状を示す。バッファ蓄積量がＶＢＶバッファの最大値を超えた場合がオーバーフローで、ピクチャデコードの時点で、デコードするピクチャのデータが一部しかない場合がアンダーフローである。

また、図１０−２，図１０−３は、パケットシフトによりＶＢＶバッファのバッファ蓄積量がどのように変化しているのかを表している。たとえば、ＴＳパケットを相対的に前の単位時間にシフトしている場合（図１０−２に対応）は、ＶＢＶバッファの蓄積量が増え、バッファのオーバーフローが発生する可能性がある。一方、ＴＳパケットを相対的に後ろの単位時間にシフトしている場合（図１０−３に対応）は、アンダーフローが発生する可能性がある。

このように、本実施の形態の再多重化装置では、複数の単位時間の間でＴＳパケットを時間的に前後にシフトすることにより、再圧縮前の段階で、出力ＴＳをできるだけ許容されている帯域幅に収めるように制御する。一方で、出力ＴＳの帯域幅に収まらない場合においても、複数の単位時間でＴＳパケットを時間的に前後にシフトすることにより、圧縮率の平均化を行い、極端な画質低下が発生しないように制御する。また、ＴＳパケットのシフト量は、ＰＣＲおよびＰＴＳ／ＤＴＳで求められる受信機のバッファ蓄積量に基づいて、受信機においてオーバーフロー／アンダーフローが発生しない範囲内で決定される。これにより、従来と比較して画質の劣化を抑えることができる。

なお、本実施の形態の構成に、前述した実施の形態１および２の制御部８の読み出し制御を適用した場合には、上記の画質劣化の抑制効果に加えて、さらに、実施の形態１および２と同様の効果を得ることができる。

本発明にかかる再多重化装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 制御部による読み出し制御を示すシーケンス図である。 制御部による読み出し制御を示すシーケンス図である。 制御部により制御後の出力ＴＳの状態を示す図である。 制御部による読み出し制御を示すシーケンス図である。 制御部による読み出し制御を示すシーケンス図である。 本発明にかかる再多重化装置の実施の形態３の構成例を示す図である。 レート制御部により制御後の出力ＴＳの状態を示す図である。 レート制御部の処理の一例を示す図である。 レート制御部の処理の一例を示す図である。 受信機のビデオ用受信バッファのモデルの一例を示す図である。 受信機のバッファ蓄積量の状態を示す図である。 パケットシフトによる受信機のバッファ蓄積量の変化を示す図である。 パケットシフトによる受信機のバッファ蓄積量の変化を示す図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術の問題点を説明するための図である。 従来技術の問題点を説明するための図である。 従来技術の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１−１，１−（ｎ−１），１−ｎ ＰＩＤフィルタ
２−１，２−（ｎー１），２−ｎ 入力ＦＩＦＯメモリ
３ カルーセルデータ用メモリ
４ 多重化部
５ 出力ＦＩＦＯメモリ
６ ＰＣＲ書換部
７ 基準発振器
８ 制御部
１１−１，１１−ｎ ＰＴＳ／ＤＴＳ／ＰＣＲ抽出部
１２−１，１２−ｎ 映像ＴＳパケット数カウンタ
１３−１，１３−ｎ その他ＴＳパケット数カウンタ
１４−１，１４−ｎ 映像ＴＳ入力バッファ
１５−１，１５−ｎ その他ＴＳ入力バッファ
１６−１，１６−ｎ 再圧縮部
１７−１，１７−ｎ コンポーネント多重化部
１８−１，１８−ｎ 中間バッファ
１９ サービス多重化部
２０ 出力バッファ
２１ レート制御部

Claims (11)

1. デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式で採用可能な再多重化装置であって、
   再多重する複数のサービスおよび伝送制御情報に関連するトランスポートストリームパケット（ＴＳパケット）を記憶するための複数の入力メモリ手段と、
   前記伝送制御情報に含まれるカルーセルデータを記憶するカルーセルデータ用メモリ手段と、
   出力ＴＳにおける１ＴＳパケットの送出間隔（ＴＳパケット多重タイミング）で、前記入力メモリ手段からＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行い、さらに、送出レートに応じた複数ＴＳパケットの送出間隔（カルーセルデータ多重タイミング）で、カルーセルデータのＴＳパケットを一つずつ読み出すための制御を行う読み出し制御手段と、
   を備え、
   前記読み出し制御手段の制御により読み出されたＴＳパケットを再多重化して出力ＴＳとして送出することを特徴とする再多重化装置。
2. 前記読み出し制御手段は、
   前記全ての入力メモリ手段にＴＳパケットが存在しない場合に、前記カルーセルデータ用メモリ手段からカルーセルデータのＴＳパケットを読み出すための制御を行い、
   前記入力メモリ手段にＴＳパケットが存在している場合には、カルーセルデータに対する読み出し制御を行わず、優先して当該入力メモリ手段のＴＳパケットを読み出すための制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の再多重化装置。
3. 前記読み出し制御手段は、前記読み出し制御を行わなかったカルーセルデータに対する読み出し制御を、次回のカルーセルデータ多重タイミングまでの間で、かつ全ての入力メモリ手段にＴＳパケットが存在しないＴＳパケット多重タイミングにおいて、実施することを特徴とする請求項２に記載の再多重化装置。
4. 前記読み出し制御手段は、前記ＴＳパケット多重タイミングにおいて、蓄積されたＴＳパケットの多い入力メモリ手段から順に、ＴＳパケットを読み出すための制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の再多重化装置。
5. 前記読み出し制御手段は、
   前記カルーセルデータを読み出すためのしきい値を設定し、当該しきい値と前記入力メモリ手段に蓄積されたＴＳパケットの蓄積量とを比較し、
   蓄積量が前記しきい値を越える入力メモリ手段が存在しない場合に、前記カルーセルデータ用メモリ手段からカルーセルデータのＴＳパケットを読み出すための制御を行い、
   蓄積量が前記しきい値を超える入力メモリ手段が存在している場合には、カルーセルデータに対する読み出し制御を行わず、優先して当該入力メモリ手段のＴＳパケットを読み出すための制御を行うことを特徴とする請求項１または４に記載の再多重化装置。
6. 前記読み出し制御手段は、前記読み出し制御を行わなかったカルーセルデータに対する読み出し制御を、次回のカルーセルデータ多重タイミングまでの間で、かつ蓄積量が前記しきい値を超える入力メモリ手段が存在しないＴＳパケット多重タイミングにおいて、実施することを特徴とする請求項５に記載の再多重化装置。
7. デジタル放送等のデジタル化されたコンテンツを送信する方式の一つである、リマックス方式で採用可能な再多重化装置であって、
   再多重する複数のサービスおよび伝送制御情報に関連する全トランスポートストリームパケット（ＴＳパケット）のうち、映像ＴＳパケットを入力ポート毎に記憶するための複数の映像入力メモリ手段と、
   前記全ＴＳパケットのうち、映像ＴＳパケット以外のその他のＴＳパケットを入力ポート毎に記憶するための複数のその他入力メモリ手段と、
   前記映像ＴＳパケットの数をカウントする映像ＴＳパケット数カウンタ手段と、
   前記その他のＴＳパケットの数をカウントするその他ＴＳパケット数カウンタ手段と、
   前記各ポートの映像ＴＳパケットから所定の時間情報を取得する時間情報取得手段と、
   連続した複数の単位時間を設け、当該単位時間あたりのＴＳパケット数および前記時間情報に基づいて、各単位時間の間で前記映像入力メモリ手段に記憶された映像ＴＳパケットを時間的に前後にシフトするレート制御を実施するレート制御手段と、
   前記レート制御手段のレート制御に応じて、ポート毎に再圧縮を実施した映像ＴＳパケット、または再圧縮未実施のポート毎の映像ＴＳパケット、を出力する再圧縮手段と、
   を備え、
   前記再圧縮手段の出力する映像ＴＳパケットと前記その他入力メモリ手段に記憶されたその他のＴＳパケットとをポート毎にコンポーネント多重化し、当該コンポーネント多重化後のＴＳパケットを再多重化して出力ＴＳとして送出することを特徴とする再多重化装置。
8. 前記レート制御手段は、複数の単位時間の総ＴＳパケット数を求め、当該総ＴＳパケット数および単位時間に出力可能なＴＳパケット数に基づいて「前記総ＴＳパケット数≦前記出力可能ＴＳパケット数×単位時間区間数」が成立する場合に、時間的に最も早い単位時間のＴＳパケット数が前記出力可能ＴＳパケット数と等しくなるようにシフト量を決定することを特徴とする請求項７に記載の再多重化装置。
9. 前記レート制御手段は、「前記総ＴＳパケット数≦前記出力可能ＴＳパケット数×単位時間区間数」が成立する場合に、前記再圧縮手段に対して、再圧縮を行う必要がない旨を通知し、
   前記再圧縮手段は、再圧縮未実施のポート毎の映像ＴＳパケットを前記映像入力メモリ手段から読み出し、再圧縮を実施せずに出力することを特徴とする請求項８に記載の再多重化装置。
10. 前記レート制御手段は、複数の単位時間の総ＴＳパケット数を求め、当該総ＴＳパケット数および単位時間に出力可能なＴＳパケット数に基づいて「前記総ＴＳパケット数＞前記出力可能ＴＳパケット数×単位時間区間数」が成立する場合に、各単位時間のＴＳパケット数が平均するようにシフト量を決定することを特徴とする請求項７、８または９に記載の再多重化装置。
11. 前記レート制御手段は、「前記総ＴＳパケット数＞前記出力可能ＴＳパケット数×単位時間区間数」が成立する場合に、前記再圧縮手段に対して、各ポートの映像ＴＳパケットの再圧縮率を設定し、
    前記再圧縮手段は、再圧縮未実施のポート毎の映像ＴＳパケットを前記映像入力メモリ手段から読み出し、前記再圧縮率に基づいて再圧縮を実施することを特徴とする請求項１０に記載の再多重化装置。
    
    

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