JP2009100114A - データ記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放送データについて不要なデータを削除した場合や劣悪な受信環境でパケット落ちなどが発生する場合でも、再生タイミングを時間間隔の精度で決定し、正しいタイミングで再生することが可能となるデータ記録再生方法を提供する。
【解決手段】MPEG2 規格により送信されるトランスポート・ストリーム形式のパケット列データを受信、抽出する際、受信データ中のＰＣＲパケットに同期して一定間隔でＳＴＣを生成し、当該ＳＴＣをＰＣＲパケットの代わりに受信データに付加して記録するステップと、ＳＴＣが付加記録された記録データを再生する際、ＳＴＣに同期して生成した任意クロックを時間間隔として使用するステップとを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、データ記録再生方法に係り、特にパケットデータの記録再生に関するもので、例えば地上波デジタル放送受信機に使用される。

地上デジタル放送の符号化送信装置側では、放送コンテンツのオーディオ・ビデオ(Audio/Video) 信号を、MPEGエンコーダによって、ISO/IEC 標準 13818-2（非特許文献１）で規定されるMPEG(Moving picture coding Experts Group)2方式で圧縮する。そして、圧縮したAudio/Video 信号等を含むトランスポート・ストリーム(Transport Stream;TS) 形式のパケット(Packet)列データを送信する。

地上デジタル放送の受信再生装置側では、受信信号からTS形式のパケット列データを抽出し、その中からAudio/Video 信号、時分割多重により重畳されているＰＣＲ（Program Clock Reference ）、ＰＴＳ（Presentation Time Stamp ）のパケットを分離抽出する。そして、ＰＣＲをＰＣＲ復調部で復調してＰＣＲ値を取得し、ＰＴＳをＰＴＳ復調部で復調して再生出力のタイムスタンプとしてＰＣＲ値を取得し、Audio/Video 信号をMPEGデコーダでデコードする。

ここで、ＰＣＲは、プログラム時刻基準参照値ともいわれ、符号化装置側のMPEGエンコーダにおけるシステムクロックのタイミングに基づいて生成され、エンコード時におけるシステムクロックの周波数の情報を有している。このＰＣＲは、ＴＳ中にＰＣＲパケット形式により約１００ｍｓ間隔で挿入されるようにして多重化されている。前記ＰＴＳは、MPEGエンコーダによって付されるものであり、例えばフレーム画像毎、もしくは符号化データのアクセスユニット毎の再生出力タイミングを指定する情報（再生出力の時刻管理情報）として機能する。

前記受信再生装置では、再生処理のためにＳＴＣ(System Time Clock) 再生を行う。ＳＴＣ再生とは、受信再生装置側のシステムクロックに基づいて生成する受信再生装置側の時計であるＳＴＣを、受信ＴＳのＰＣＲに同期させる処理である。この際、ＰＣＲ ＴＳＰ(Transport Stream Packet) を受信したタイミングのＳＴＣとＰＣＲ値を例えばソフトウェア処理により比較し、ＳＴＣのクロックを例えばハードウェア処理により微調整することによって、ＳＴＣとＰＣＲの同期をとる。これにより、受信再生装置側でＳＴＣとＰＣＲが同期している状態では、MPEGエンコーダのシステムクロックと周波数が一致したシステムクロックとしてＳＴＣが得られる。

なお、受信再生装置で抽出したAudio/Video パケットには、ＳＴＣに基づいてAudio/Video を復調して出力する時刻を決定する基準情報であるＰＴＳが付加されている。このＰＴＳはデータを読んでから再生するまでのデコード時間も考慮に入れた時刻となっているので、読み出しタイミングが少々ずれても、正しく再生することができる。すなわち、MPEGデコーダは、ＰＴＳにしたがって音声、画像の出力を行うことにより、AV同期を実現する。この際、ＳＴＣとPTS 値を比較し、両者が一致した時に信号が出力されるようにデコーダ制御を行う。

ところで、受信再生装置にMPEG2/TS形式で送られてくるパケット列にNullパケットなどの再生に不要なパケットが混じっている。そこで、受信再生装置では、不要なパケットを受信ＴＳから削除してデータ量を減らして記録ＴＳに変換し、この記録ＴＳに対してＳＴＣ再生を行う。この際、ＰＣＲパケットのＰＣＲに基づいて入力処理を行い、ＰＣＲパケット単位で受信ＴＳの再生時と同じ入力タイミングを実現している。

しかし、MPEG2 規格により送信されるデータの記録、再生において必要なデータのみを記録すると、動画像、音声などを再生するタイミングを規定するＰＣＲパケットに含まれるＰＣＲ値にずれが生じ、再生時にＳＴＣ再生を正しいタイミングで行うことが不可能になる。

また、ＰＣＲの連続性が保障されていない等の非標準なMPEGストリームを含む放送信号が受信された場合、従来のMPEGデコーダによっては、ＰＣＲに基づいて内部クロックを生成するので、生成するクロックの周波数が著しく異なってしまう。

さらに、従来のMPEGデコーダにおいては、ＳＴＣによる現在時刻とＰＴＳによる出力時刻とが一致した時に所定画像データの出力を実行するので、ＰＴＳの連続性が保障されない場合は、原理的に出力画像の欠落や重複が生じてしまう可能性がある。

上記したように受信ＴＳの再生と記録ＴＳの再生とでは、ＰＣＲパケットの受信タイミングが変わってしまい、ＰＣＲパケットでのＳＴＣ再生においてはＳＴＣとＰＣＲの差分が大きく、エラーとなるので、記録ＴＳの再生、工夫が必要となる。

このような事情に鑑み、受信したＴＳＰ毎に受信タイミングを記録するなど、再生時にＳＴＣ再生を行うための情報を付加して記録する方法が考えられている。しかし、この方法は、記録形式がSD Video形式などの場合に、そのフォーマットの規格より、ＴＳデータ以外の余分な情報を記録することができない。また、この方法では、単位時間あたりに受信するデータ量が多くなると、受信時刻を記憶する処理のオーバーヘッドが大きくなり、より処理性能の高いプロセッサが必要になる。

また、受信状況の良い環境では、パケットを受信する毎に受信時刻を記憶する必要はないが、記録するパケット毎に受信時刻も記録するようにすると、記録時間情報を余分に記録することになるので、記録に必要なデータ領域が大きくなる。

また、放送電波を受信、記録し、それを再生する場合の系において、記録データに異常データが含まれる可能性があることにより、受信時は再生可能であったものが、記録したデータを再生するときには、再生不可となってしまうこともある。すなわち、受信データのエラーへの対応が困難となる。

また、携帯端末向けデジタル放送のように、受信端末が必ずしも受信状況の良い環境に存在するとは限らない場合、受信端末側で全ての必要な放送データを正しく受信できず、パケット抜け等が発生する。このような環境で放送データの記録を行うと、同様に再生タイミングを規定するＰＣＲ値にずれが生じ、正しいタイミングで再生が行えなくなる。

このような問題点を解決すべく、本出願人は、受信データについて不要なデータを削除した場合や劣悪な受信環境でパケット落ちなどが発生する場合でも、再生タイミングを時間間隔の精度で決定し、正しいタイミングで再生することが可能となるデータ記録再生方式を提案した（特許文献１参照）。

上記提案のデータ記録再生方式は、１つまたは複数の受信データから、所望のデータを受信、抽出して記録する時に、所定の時間間隔におけるデータ量を表わす付加情報を記録するステップと、前記記録したデータを再生する時に、前記付加情報に基づいて、所定の時間あたりに再生するデータ量を決定しながら再生するステップとを具備する。

しかし、上記提案のデータ記録再生方式は、所望のデータを受信、抽出して記録する時に、所定の時間間隔におけるデータ量を表わす付加情報を記録するステップを必要とするので、より簡便な手法が望まれていた。また、通信エラーによってＰＣＲパケットのデータに異常が発生した場合、正常動作できない。
ISO/IEC 標準 13818-2 特開２００７−８７４８９号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、受信データについて不要なデータを削除した場合や劣悪な受信環境でパケット落ちなどが発生する場合でも、再生タイミングを時間間隔の精度で決定し、正しいタイミングで再生することを簡便化し得るデータ記録再生方法を提供することを目的とする。

本発明のデータ記録再生方法は、MPEG2 Systems の規格により送信されるトランスポート・ストリーム形式のパケット列データを受信、抽出する際、受信データ中のＰＣＲパケットに同期してＳＴＣを一定間隔で生成し、当該ＳＴＣを前記ＰＣＲパケットの代わりに受信データに付加して記録するステップと、前記ＳＴＣが付加記録された受信データを再生する際、前記付加記録されたＳＴＣを時間間隔として使用するステップとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、受信データについて不要なデータを削除した場合や劣悪な受信環境でパケット落ちなどが発生する場合でも、再生タイミングを時間間隔の精度で決定し、正しいタイミングで再生することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。

まず、本発明のデータ記録再生方法の適用例に係る地上デジタル放送受信装置の一例について、図１に概略的に示すブロック図を参照して概要を説明する。受信回路１０１、データメモリ１０２、デコード・再生処理部１０３、マイクロプロセッサ１０５は、システムバス１００に接続されている。システムバス１００には、ストレージ制御回路１０６１を介してデータストレージ装置（例えばハードディスク）１０６２が、画像表示制御回路１０７１を介して画像表示装置（例えば液晶ディスプレイ）１０７２が、オーディオ制御回路１０８１を介してスピーカーなどの音声出力装置１０８２がそれぞれ接続されている。

クロック発生回路１０４は、システム全体の動作に必要なクロック信号を供給する。受信回路１０１は、一時バッファ１０１２を含み、放送データを受信し、受信データを一時バッファ１０１２に蓄積する。データメモリ１０２は、半導体メモリのように高速処理が可能なものであり、フレームバッファ１０２１を含む。

マイクロプロセッサ１０５は、記録データの生成・読出機能を有し、システム全体を制御する。デコード・再生処理部１０３は、一時バッファ１０３１を含み、マイクロプロセッサ１０５が記録データを読み出して一時バッファ１０３１に蓄積した再生データをデコードし、PTS などの再生時間を制御する情報にしたがって再生を行う。このようにして再生された動画像データはディスプレイ制御回路１０７１を介して画像ディスプレイ装置１０７２に供給され、画像ディスプレイ装置１０７２で動画が表示される。他方、再生された音声データはオーディオ制御回路１０８１を介して音声出力装置１０８２に供給され、音声出力装置１０８２から音声が出力される。また、データストレージ装置１０６２は、必要に応じて、ストレージ制御回路１０６１を介してデータメモリ１０２との間でデータの転送（保存・読み出し）を行う。

＜一実施形態＞
図２は、本発明のデータ記録再生方法の一実施形態における受信ＴＳと記録ＴＳの関係の一例を示す。図２において、MPEG2 規格により送信されてくるＴＳ形式のパケット列データの一例は、一部にデータのないパケット（Nullパケット）があり、ＰＣＲパケットが部分的に欠落している。このようなＴＳデータを受信、抽出する際、受信データ中のＰＣＲパケットに同期して受信側で一定時間間隔（ＳＴＣ単位）でSTC1, STC2,STC3,STC4…を生成する。ここで、ＳＴＣ単位は、設定により可変である。そして、前記STC1,STC2,STC3,STC4 …を、受信データ中のＰＣＲパケットの代わりにＰＣＲ´パケットとして受信データに付加記録する。

上記したようにＰＣＲ´が記録された記録ＴＳは、ＰＣＲパケットに異常がない正常データとして扱える。ＰＣＲ´は定期間隔で出力されるので、隣り合うＰＣＲ´の差分値は一定か略一定となる。したがって、受信ＴＳと互換性を保ちつつ、保存可能であり、常に正常に再生可能である。

次に、上記ＰＣＲ´が付加記録された受信データをＳＴＣ再生する際、付加記録されたＰＣＲ´パケットを時間間隔として使用してＳＴＣ再生を行う。すなわち、ＳＴＣ再生に際して、記録時に正常データとして記録されたＰＣＲ ＴＳＰのＰＣＲ´を用いてＴＳ入力を同期させる。以後、ＳＴＣ＞ＰＣＲ´となったタイミングで記録ＴＳを入力することにより、記録ＴＳの再生処理を行う。

なお、上記ＳＴＣ再生に際して、通常の再生時には、ある初期値を持った２７ＭＨｚのクロックを使用する。即ち、ＳＴＣ再生時に最初に入力したＰＣＲ ＴＳＰを初期値とし、再生装置が出力可能な任意の周波数でカウントアップした出力をＳＴＣとする。

また、ＳＴＣ再生時に最初に入力したＰＣＲ ＴＳＰを初期値として設定した後、前回のＰＣＲ´と今回のＰＣＲ´との差分値PCR'(N)-PCR'(N-1) がある閾値以上にならない限り、再設定は行わない。

ところで、受信側で例えば長時間録画を行う場合等のように長い時間経過の過程において、例えば図３に示すように、放送番組の切換時などに伴って受信ＴＳのタイムベースの切り替わりが発生することがある。ここで、MPEG2/TSの規格として、ＰＣＲは約２７ＭＨｚであるが、ＰＣＲの間隔の切り替わりを受信ＴＳのタイムベースの切り替わりと定義する。この受信ＴＳのタイムベースの切り替わりは、ＰＣＲパケットのＰＣＲ値の間隔が一定でなくなる時、すなわち、前記差分値PCR'(N)-PCR'(N-1) が閾値以上離れた時を判定することで認識可能である。そして、ＰＣＲ値の間隔が一定でなくなるＰＣＲパケット時に、本来期待するＳＴＣ時刻になった段階で新しいＰＣＲ値をＳＴＣとして設定し直すことによりタイムベースの切り替わりに対処することが可能である。概念上、前回のＰＣＲと今回のＰＣＲとの差分は一定化されるので、閾値の決定が容易であり、タイムベースの切り替わりの判定が非常に容易となる。そして、前記差分値PCR'(N)-PCR'(N-1) が異なる場合に、ＳＴＣ値を再設定すればよい。タイムベースの切り替わりに伴って再生装置はＳＴＣ値を再度初期化する。

なお、再生時に前述したように送信側のエンコード時と同じ周波数（２７ＭＨｚ）のクロックを使用することで、受信ＴＳの再生状態と略同じとなる。上記クロックの周波数を変えることで、再生速度を変えることも可能になる。

上記したように実施形態によれば、受信データ中のＰＣＲパケットに同期してＳＴＣを一定間隔で生成し、当該ＳＴＣを前記ＰＣＲパケットの代わりに受信データに付加して正常情報として記録する。この際、記録フォーマットを規定化し、ＴＳＰ(188Byte) データ形式で記録することで、他の受信機に対する互換性も失われない。また、NullパケットをＴＳ ＰＣＲして記録する際にも、ＳＴＣにより記録間隔を指定することで、データの増分は線形となり、制御し易い。

また、上記実施形態によれば、再生タイミングをＳＴＣの時間間隔の精度で決定することができる。これにより、放送データとして不要なデータを削除した場合や劣悪な受信環境でパケット落ちなどのエラーが発生する場合でも、再生タイミングを時間間隔の精度で決定し、正しいタイミングで再生することが可能となる。

また、再生時にＳＴＣ再生を行うための受信タイミング等のＴＳ以外のデータを必要としなくなるので、従来の方式のように所定の時間間隔におけるデータ量を表わす付加情報を記録するステップあるいは手段を必要とする場合に比較すると、記録する付加情報のデータ量が少なくなる。これにより、単位時間あたりに受信するデータ量が多くなっても受信時刻を記憶する処理のオーバーヘッドがなくなり、処理性能の高いプロセッサが不要になるという利点もある。

また、上記実施形態によれば、再生時におけるデータのＰＣＲ情報は正常系であるので、ＰＴＳ異常等のデータ異常を検知することが可能となる。つまり、タイムベースの切り替わりも判別可能となる。また、再生側のＳＴＣが一定クロックとなるので、再生方式の時間管理ロジックが簡易化するとともに、ＳＴＣによる再生速度の変更が容易となる。また、記録時にはＳＴＣ再生のみ実施すればよい。

なお、前記付加記録するＳＴＣの時間間隔として、通常、動画像データ、音声データでは、デコード時間を考慮し、受信から再生までの時間に余裕を持たせて早めに送られてくることに鑑み、ＰＣＲの時間間隔（１０ｍｓ程度）に定めれば、再生タイミングを決定するには十分な精度であると考えられる。これにより、正しいタイミングで再生を行うことが可能となる。特に、受信端末が受信状況の良い環境に存在し、かつ、再生するデータを蓄積するバッファサイズが十分に大きい場合には、数百ｍ秒から数秒のオーダーの範囲内で任意の時間間隔とすれば、再生タイミングを決定するには十分な精度であると考えられる。

本発明のデータ記録再生方法の適用例に係る地上デジタル放送受信装置の一例を概略的に示すブロック図。 図１の受信装置に適用されているデータ記録再生方法における受信ＴＳと記録ＴＳの関係の一例を示す図。 長い時間経過において受信ＴＳのタイムベースの切り替わりが発生する様子を示す図。

符号の説明

１００…システムバス、１０１…受信回路、１０２…データメモリ、１０３…デコード・再生処理部、１０４…クロック発生回路、１０５…マイクロプロセッサ、１０１２…一時バッファ、１０２１…フレームバッファ、１０３１…一時バッファ、１０６１…ストレージ制御回路、１０６２…データストレージ装置、１０７１…画像表示制御回路、１０７２…画像表示装置、１０８１…オーディオ制御回路、１０８２…音声出力装置。

Claims (2)

1. MPEG2 Systems の規格により送信されるトランスポート・ストリーム形式のパケット列データを受信、抽出する際、
   受信データ中のＰＣＲパケットに同期して一定間隔でＳＴＣを生成し、当該ＳＴＣをＰＣＲパケットの代わりに受信データに付加して記録するステップと、
   前記ＳＴＣが付加記録された記録データを再生する際、前記付加記録されたＳＴＣに同期して生成した任意クロックを時間間隔として使用するステップと
   を具備することを特徴とするデータ記録再生方法。
2. 前記受信データ中のＰＣＲパケットに同期して数百msecから数秒のオーダーの一定間隔でＳＴＣを生成することを特徴とする請求項１記載のデータ記録再生方法。

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