JP2008527817A - Ｉｐを介してｍｐｅｇストリームを伝送する方法、並びに、対応する装置、受信方法及び受信器 - Google Patents

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Abstract

本発明は、送信器のクロック及び受信器のクロックを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを、送信装置を介して送信する方法に関する。上記方法は少なくとも、送信によってもたらされるジッタを受信器が相殺可能なように送信器によって時間基準を補正する工程を含む。本発明を用いて前述の精度低下を相殺する。本発明は、上記装置、並びに、対応する受信器及び受信方法にも関する。

Description

本発明は、IPネットワークを介してオーディオ／ビデオ・サービスを伝送する分野に関する。特に、本発明は、RTP（リアル・タイム・プロトコル）プロトコルを用いたMPEG（動画像専門家グループ）の伝送に関する。
非特許文献３（RFC(コメント要求)）には、時間制約を有するストリームを、IPを介して伝送する手段が開示されており、各RTPパケットへの時間基準（タイムスタンプ）の添付が規定されている。
非特許文献４には、いくつかのMPEG-2伝送パケットをRTPパケットのデータ部分内で伝送可能なやり方が開示されている。
非特許文献１（MPEG-2技術仕様）には、MPEG-2ストリームに時間基準を含めるやり方、及び、宛先において、別々の時間基準を用いてそのクロックをソースのクロックと再同期化させるやり方が開示されている。時間基準をMPEG復号器によって使用して、伝送ストリームに含まれる要素が表示される時点を制御するやり方も開示されている。
非特許文献５（DVB-IP技術仕様）には、IPネットワークを介してマルチメディア・サービスを配信するための汎用アーキテクチャが開示されている。この技術仕様は、MPEG-2ストリームを、RTPを介して伝送する機構としてRFC２２５０を採用している。
プロMPEGフォーラム（プロMPEGワイド・エリア・ネットワーキング・グループ）は、やはりRFC２２５０をマルチメディア・ストリーム伝送機構として採用した作業標準（ナンバー３）を刊行している。したがって、DVB-IPとともに、RFC２２５０に基づいた機器のインターワーキングを提供する、IPを介したサービスのエンドツーエンド・アーキテクチャが存在している。
PCR（プログラム・クロック基準）と呼ばれる、MPEG-2パケットに含まれる時間基準は、27MHzの精度のクロックに基づいた時間基準である。この基準は、MPEGパケット全てに含まれている訳でなく、一部にのみ含まれている。ストリームの速度は、PCR基準を伝達するパケット間で一定とする。
各RTPパケットに添付される時間基準に関しては、これは、90kHzの精度を有するクロックに基づいており、したがって、かなり精度が低い。RTPの場合、各パケットは一時間基準のみを含む。RTPパケットの宛先における再アラインメントはしたがって、RTPクロックの精度、すなわち、９０kHzに基づいている。
ISO/IEC 13818-1:2000 Information technology -- Generic coding of moving pictures and associated audio information: Systems, International Standards Organization. http://www.iso.org/iso/en/cataloguedetailpage.Cataloguedetail?Csnumber=31537ISO/IEC 13818-2:2000 Information technology -- Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video, International Standards Organization http://www.iso.org/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=31539 MPEG-4 Video: ITU-T Rec H.264|ISO/IEC 14496-10 Information Technology- coding of audio-visual objects-Part 10: Visual IETF RFC 3550, RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, H. Schulzrinne et al., July 2003, http://www.ietf.org/rfc/rfc3550.txt IETF RFC 2250, RTP Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video, D. Hoffman et al., January 1998, http://www.ietf.org/rfc/rfc2250.txt DVB TM3022, Digital Video Broadcasting (DVB) - Transport of DVB Services over IP, ETSI, RTS/JTC-DVB-93, 2004-03-26 ARIB* STD-B24 Version 3.2, Data Coding and Transmission Specification for Digital Broadcasting, Association of Radio Industries and Businesses, November 15, 2001 Digital Living Network Alliance-Home Networked Device Interoperability Guidelines Version: 1.0
したがって、前述の機構の使用がMPEGパケットの時間配列の修正をもたらすことが分かり得る。この修正は、一方で、MPEG-2パケットがRTPパケット内でグループ化されることから生じる。この手法は、別々の時間にソースによって送出されるパケットが最終的に、1つの時間基準のみを含むRTPパケットにおいてグループ化されて送信されることを意味し、したがって、時間基準（PCR）の精度の300分の１未満の精度で再アラインされる時間に宛先によってグループ化されて受信される。したがって、グループ化による時間配列の修正の第１のソース、及び、27MHzではなく90kHzでのRTPパケットの再アラインメントによる修正の第２のソースを扱うことが不可欠である。
本発明を用いて前述の精度低下を相殺することが可能である。これは、MPEGパケットに挿入された時間基準（すなわち、PCR）の値のソースにおける補正に基づいている。時間基準のソースにおけるこの補正を用いて、伝送においてもたらされるジッタを補正する。このようにして、PCRの値は、宛先におけるストリーム内のその位置により正確に対応する。
本発明は、送信器のクロックと受信器のクロックとを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを、送出装置を介して送信する方法に関する。この方法は、
伝送によってもたらされるジッタを相殺するように送信器によって時間基準を補正する工程を少なくとも含む。
本発明の特定の実施例によれば、上記方法は、
バッファ内にデータ・パケットを一時的に記憶して、伝送するためのパケット組を構成する工程と、
バッファ内で費やされる時間を加えて、パケットの少なくとも一部によって伝達される時間基準を修正する工程とを含む。
本発明の特定の実施例によれば、上記方法は、
時間基準によって用いられる精度よりも低い精度のクロックによって受信器による時間配列の再構成を扱う伝送プロトコルによって送信器と受信器との間でパケットが送信されてから、この時間基準を伝達するパケットが送出される時点における２つのクロック間の差で時間基準を補正する工程を含む。
本発明の特定の実施例によれば、上記方法は、
時間基準によって用いられる精度よりも低い精度のクロックによって受信器による時間配列の再構成を扱う伝送プロトコルによって送信器と受信器との間でパケットが送信されてから、時間基準の基本クロックと、伝送プロトコルによる時間配列の再構成に用いるより低い精度の基本クロックとの差がゼロになることを求めて、パケットを送出する前に待つ工程を含む。
特定の特徴によれば、パケットはRTPプロトコルによって送出される。
好ましい実施例によれば、パケットは画像データを備える。前述のデータは、圧縮することが可能であり（例えば、MPEG２標準やMPEG4標準による）、圧縮しないことがあり得る（例えば、SDI標準による）。
本発明は送信装置にも関する。
本発明は、送信器のクロック及び受信器のクロックを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを受信する方法にも関する。本発明によれば、この方法は、
少なくとも１つのデータ・パケットに含まれる時間基準の補正を用いて送信によってもたらされるジッタを相殺する工程を少なくとも含む。
次いで、受信器は、ジッタを相殺する（全部又は一部を打ち消す）。好ましくは、相殺されるジッタは、送信器によるジッタである。効果的には、受信器は、伝送チャネルによるジッタも同時に相殺する。
本発明は送信装置及び受信器にも関する。
添付図面を参照する説明を読むことによって、本発明がより深く分かり、他の特徴及び利点が明らかになる。
伝送することを必要とするMPEGストリームは、一組のMPEGパケット(通常、１８８バイト)を備える。前述のパケットは、ソース装置と受信装置との間で送信される対象の連続ストリームである。ソース装置はしたがって、ストリームの送信側として動作する一方、受信装置は受信側になる。このストリームは、オーディオやビデオなどのリアル・タイム・コンテンツを伝送する多重化された個々のストリーム組を含む。種々の部分を正しく同期化させて、受信装置がマルチメディア・サービスを均一に再構成することを可能にするために、パケット間の相対時間、及びソース・クロックと宛先クロックとの間の同期化を制御することが重要である。
これを行うために、MPEGは、ソースのクロックと宛先のクロックとの間で同期化させるための時間基準（PCRと呼ばれる）をストリームの特定パケットに挿入するようにしている。前述の時間基準は、パケットが送出された時点におけるソース・クロックの値を送信し、既知のPLL（位相ロック・ループ）の原理によって宛先のクロックを再同期化させるためにパケットの受信時に用いられる。
この手法は、ソースと宛先との間の伝送が透過的に行われるので一層、効果的である。特に、パケット伝送時間ができる限り均一であることが重要である。システムは、均一である限りレ―テンシにうまく適合するが、同期化はすぐに、伝送時間が不均一であることを被る。
データ・パケットがIPネットワークを介して伝送される場合、パケット転送時間の均一性を保証することは可能でない。伝送によって、パケットが複製され、狂った順序でパケットが到着することがあり得る。パケットは必ずしも、ネットワークを介して同じ経路をたどる訳でないからである。RTPプロトコルは、送信される各RTPデータ・パケットへの時間基準の追加を推奨することによってこの状況を直そうとする。この時間基準は90kHzクロックに基づいている。RTPパケットの宛先はよって、この基準を用いて、互いに受信されるパケットを再アラインさせ、この90kHzのクロックの精度によって受信されるRTPパケットの時間配列を再構成することが可能である。
DVB-IP標準組（プロMPEG）に従う場合に、MPEGストリームは、IPネットワークを介してRTPプロトコルを用いてソースと宛先との間で伝送される。
この伝送は、MPEGパケットをRTPパケット内にカプセル化することによって行われる。通常のカプセル化は、７つのMPEGパケットを１つのRTPパケットに入れる工程を備える。図３は、このカプセル化が機能するやり方を示す。MPEGパケット（３．１として参照する）は、MPEG TS(伝送ストリーム)と呼ばれる出力ストリームを構成する。前述のパケットの一部は、３．２と表す時間基準（すなわち、PCR）を収容する。前述のパケットは直ちに送信される訳でなく、３．３で参照するRTPパケットを構成するようにFIFOバッファに記憶されなければならない。RTPパケットは、レディ状態になると、パケットが送出された時点に対応するそのRTP時間基準（３．４として参照する）を完備して送出される。受信側では、RTPパケットは、伝送後制御されない時間配列によって受信される。前述のパケットの配列は、RTPクロックの精度（すなわち、90kHz）を備えたRTP時間基準を用いることによって補正される。結果として生じるのは、90kHzの精度を備えた単一の時間基準に対して時間上配列されたパケット群を備えた再構成MPEGストリームである。
この手法はしたがって、MPEGパケットのそれ自体の間の相対配列の2重の修正（すなわち、一方での、同じ時間基準を有するいくつかのパケットのグループ化の導入、及び、他方での、90kHzというより低い精度による前述のグループの再整合）をもたらす。
本発明の例示的な実施例は、到着時に再構成される時間配列に対応させるようにMPEGパケットのPCRに補正を加えることに依存している。前述の補正は、図で３．５として参照するPCRに追加される。第１の補正には、FIFO記憶バッファにおけるその到着と、RTPパケットが送出された時点との間の時間をPCRに加えることが関係する。このようにして、群の一部であるパケットに添付されており、したがって、同じRTPパケットの一部であるパケットに添付されているPCRは、RTPパケットの送出と整合したPCRを有する。
パケットがメモリに入力される時間と、その出力時間との間で費やされる時間をパケット毎に考慮に入れるこの補正は以下のように説明することも可能である。このメモリを用いて、RTPフレームのデータ部分を構成する１乃至７個のMPEGパケットを記憶する。各パケットの記憶時間は、RTPフレームが完全な場合に、バッファにおける到着の時点から、バッファからの出力の時点までの時間に対応する。この機構はよって、PCR時間情報を伝達する連続パケット間の時間関係（ジッタをもたらす）を修正する。
バッファ内で費やされる時間を知るために、各MPEGパケットは、PCRカウンタによって供給される到着時間（T_inと呼ばれる）の情報とともに記憶される。パケットが出力される時間（T_outと呼ばれる）が、パケットが出力される時点におけるPCRカウンタの現行値によって供給される。MPEGパケットのPCRに対して行われる補正は、メモリ内で費やされる時間（T_out−T_in）によってPCR値を補正する。
PCR(i)=パケット番号iのPCR値
T_in(i)=パケットiのバッファにおける到着時間
T_out(i)=パケットiのバッファからの出発時間
PCR’(i)=バッファ出力におけるPCR値の補正
PCR’(i)=PCR(i)+（T_out(i)−T_in(i)）
この第１の補正はしたがって、グループ化効果によってもたらされるジッタを補正する。
適切に修正されたPCRは、よって、RTPパケットが送出される時点と整合している。このパケットが受信され、その時間配列が、RTP固有の時間基準機構によって補正される。このパケットはよって、９０ｋＨｚの精度で、宛先側で再アラインさせられるが、ＭＰＥＧパケットに含まれているＰＣＲは、３００倍の精度である２７MHzの精度を有する。RTPパケットの配列はよって、２７MHzのクロックに対してみる実際の送出時点に対して90kHzクロックのより低い整数値に切り捨てられる。
２つのクロック間の精度差を補正する第１の解決策は、第２の補正を導入することである。ソースでは、27MHzのクロックが存在していることは、RTPパケットが送出された時点をこのスケールまで知ることが可能であることを意味するからである。したがって、RTPパケットの90kHzの時間基準によって得られる値と、27MHzのクロックの精度を備えた同じ値との間の差を算出することが可能である。伝送に用いられているRTPパケットの90kHzまで配列が再アラインされて、このPCRがその宛先で整合しているように、この差がPCRに加えられる。
項PCR’’(i)=を用いて、RTPを90kHzまで丸めることを考慮に入れ、PCRの最終的な修正を表し、「拡張」が、27MHzのクロックと90kHzのクロックの値との差を意味する場合、
PCR’’(i)=PCR’(i)−拡張
である。
別の解決策は、27MHzのクロックと90kHzのクロックとの差が0に戻る場合に、RTPフレームをブロックし、それを送出することである。行う対象の補正PCR’’はPCR’と同じである。拡張が0であるからである。この解決策には帯域幅が費やされる。２つのRTPフレーム開始位置間の持続時間が1/90kHzの倍数でなければならないからである。
本発明を実現することができる例示的な装置を図４に示す。この装置（４．１）は、ネットワーク・インタフェース（４．５）を介してIPネットワーク（４．７）に接続される。これは、前述の手法を実現することができるプロセッサ（４．２）を有する。このプロセッサはこのメモリ（４，４）を用いて前述の方法を実行する。送出されるストリームは例えば、不揮発性メモリ（４．３）（場合によっては、ディスクを備える）から得られる。ソフトウェアであってもハードウェアであっても、本発明の範囲から逸脱しない限り、何れかの他の実現形態も可能である。
例示的な実施例は本発明を非限定的に開示している。特性が知られているジッタを予防的に考慮に入れるようなストリームの時間基準の他のいかなる修正も本発明の範囲内に収まる。
固有に知られているやり方でMEPG-2データ・ストリームを送信する工程を略示する図である。 本発明による、補正を含む前述の工程を略示する図である。 送信されるとパケットの経時的な変化態様を表す図である。 本発明の実施例による、ストリームを送出することができる装置の例示的なアーキテクチャを表す図である。

Claims (9)

  1. 送信器のクロックと受信器のクロックとを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを、送信装置を介して送信する方法において、
    少なくとも、前記送信によってもたらされるジッタを前記受信器が相殺可能であるように前記送信器によって前記時間基準を補正する工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 請求項１記載の方法であって、
    バッファ内に前記データ・パケットを一時的に記憶して、伝送するためのパケット組を構成する工程と、
    前記バッファ内で費やされる時間を加えて、前記パケットの少なくとも一部によって伝達される時間基準を修正する工程とを含む方法。
  3. 請求項１又は２に記載の方法であって、
    前記時間基準によって用いられる精度よりも低い精度のクロックによって前記受信器による時間配列の再構成を扱う伝送プロトコルによって前記送信器と前記受信器との間で前記パケットが送信されてから、前記時間基準を、時間基準を伝達するパケットが送出される時点における２つのクロック間の差で補正する工程を含む方法。
  4. 請求項２記載の方法であって、
    前記時間基準によって用いられる精度よりも低い精度のクロックによって前記受信器による時間配列の再構成を扱う伝送プロトコルによって前記送信器と前記受信器との間で前記パケットが送信されてから、前記時間基準の基本クロックと、転送プロトコルによる時間配列の再構成に用いる、より低い精度の基本クロックとの差がゼロになることを求めて、前記パケットを送出する前に待つ工程を含む方法。
  5. 請求項1乃至４の何れかに記載の方法であって、前記パケットがRTPプロトコルによって送出されることを特徴とする方法。
  6. 請求項1乃至5の何れかに記載の方法であって、前記パケットが画像データを備えることを特徴とする方法。
  7. 送信器のクロックと受信器のクロックとを同期化させることを意図した時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを送出する装置において、送信によってもたらされるジッタを相殺するように前記受信器によって前記時間基準を補正する手段を含むことを特徴とする装置。
  8. 送信器のクロックと受信器のクロックとを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームを受信する方法において、
    少なくとも１つのデータ・パケットに含まれる時間基準の補正を用いて、送信によってもたらされるジッタを相殺する工程を含むことを特徴とする方法。
  9. 送信器のクロックと受信器のクロックとを同期化させるための時間基準を少なくとも一部が含むデータ・パケットを備えたデータ・ストリームの受信器において、少なくとも１つのデータ・パケットに含まれる時間基準の補正を用いて送信によってもたらされるジッタを相殺する手段を含むことを特徴とする受信器。
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