JP2010531087A - 一定のビットレートのストリームの伝送のためのシステム及び方法 - Google Patents

一定のビットレートのストリームの伝送のためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、受信機が一定のビットレートによりストリームを再構成することを可能にするための送信機、受信機及びこれらの方法に関する。本発明は、特に送信システムにおける第2パケットにカプセル化された第1パケットを送信する方法であって、送信機において、所定数の前記第1パケットを収集するステップと、前記収集された第1パケットをカプセル化した前記第2パケットの送信をトリガーするステップとを有し、前記第2パケットは、前記第1パケットのそれぞれに対するタイムスタンプを有する方法に関する。

Description

本発明は、一般に可変的なビットレートのストリームの伝送に関し、特にインターネットプロトコルを介したVBR MPEG−2 TSの時間に正確な伝送に関する。
本セクションは、読者に様々な技術的特徴を紹介するためのものであり、これらの技術的特徴は、以下に説明及び/又は請求される本発明の各種態様に関するものであるかもしれない。この説明は、本発明の各種態様のより良い理解を実現するため、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられる。従って、これらの説明はこの観点で参照されるべきであり、先行技術の自認としてみなされるべきでないことが理解されるべきである。
MPEG−2仕様書[1]及び[2]は、MPEG−2ストリーム内でタイムスタンプがどのように含まれるか、デスティネーションにおいて異なるタイムスタンプがソースサイドにおけるクロックと同期してクロックを復元するのにどのように使用されるか、及び異なるタイムスタンプがMPEGデコーダに提供し、送信ストリームの各要素を表示する時点を制御するのにどのように使用されるかについて記載している。
IETF RFC 2250[4]の文献は、複数のMPEG−2トランスポートストリーム、MPEG−2 TS、プログラムストリーム、MPEG−2 PS、パケットがRTPパケットのペイロード内でどのように搬送されるかについて記載し、さらに1つのタイムスタンプが各RTPパケットに添付されることを規定している。DVB−IP仕様書[5]は、IPネットワークを介したマルチメディアサービスの配信のための汎用的なアーキテクチャについて記載している。この仕様書は、RTPを介しMPEG−2ストリームを伝送するための機構としてRFC 2250を採用している。
グループ化されたMPEG−2 TSパケットは、IP送信ネットワークにおいてジッタ、すなわち、送信遅延の変動を被る。ジッタは、RFC 2250によりカプセル化スキームによるものである。すなわち、送信機において、MPEG−2 TSパケットがグループ化され、これにより時間に関してそれらの相対的なポジションが失われる。送信ネットワークもまたジッタをもたらす。このジッタは、受信機がMPEG−2 TSパケットの間の当初の時間間隔を正確かつ容易に再生することを許さない。複数のMPEG−2パケットが1つのRTPパケット内に搬送されるため、すべてのMPEG−2パケットのタイミングがデスティネーション側において正しく再構成されるべき場合、いくつかの仮定が必要とされる。通常、MPEG−2ストリーム全体が一定のビットレートのストリームであることが仮定される。これは必ずしも正しくなく、特に部分的なMPEG−2 TS、例えば、最初は一定のビットレートのストリームであったが、パケット量が削除されたストリームなどしか搬送されないときである。さらに、複数のMPEG−2パケットがRTPパケット内で搬送される場合、RTPパケットの構築が終了した時点、すなわち、最後のMPEG−2パケットが送信機に到着した時点で、RTPタイムスタンプが生成される。デスティネーション側では、これは、この最後のパケットの時間のみが知られることになることを意味し、他のすべてのMPEG−2パケットの時間しか推定できない。パケットの再構成されたタイミングは、MPEG−2パケットがRTPバッファ内に配置された時間の不確実性により与えられるジッタを含む。このジッタは、2つの後続するRTPパケットの送信の時間差、すなわち、それらのタイムスタンプの差に等しい。MPEG−2クロックリカバリは、このジッタのあるストリームからPCR又はSCRタイムスタンプを抽出し、MPEGクロックを再構成するため、それらをPLLに供給する。RTP送信により生じる補完的なジッタは、このPLLが、RTPなしに直接送信されるMPEGストリームの場合より効率的である必要があるはずである。それはまた、クロックが同期するまでより長い時間となる。
図1は、RFC 2250によるMPEG−2 TS伝送を表す。図1の第1ラインは、いくつかのパケットがPCR情報を搬送するパケット、オーディオビデオ情報のみを搬送するパケット又は対象とされるサービスに属さない単なるパケットとして特定される一定のビットレートのMPEG−2 TSを表す。
第2ラインは、伝送される特定のサービスに関係しないパケットがストリームから削除された際に取得される可変的なビットレートのMPEG−2 TSを表す。
第3ラインは、RFC 2250によりMPEG−2 TSを伝送するRTPストリームを表す。このため、4つのMPEG−2 TSパケットが各RTPパケットのペイロードにカプセル化される。
第4ラインは、RTPパケットがIPネットワークを介し伝送され、これによりジッタを被った際に受信機側で行われることを表す。dTAとdTBにより表されるRTPパケットの間の当初のタイミングが失われている。
第5ラインは、RTPのタイミングリカバリが利用されるときに行われることを表す。実際、RTPタイミングリカバリの後、RTPパケットの間の時間間隔は11μsの精度により再生可能であるため、第3ラインとほとんど同じストリームを再生可能である。RTPタイムスタンプは、90kHzのクロックに基づく。
最後のラインは、TSパケットがRTPパケットのペイロードから抽出されるときに行われることを表す。TSパケットの間の時間間隔は、処理中に失われている。通常、受信機は、最後のラインに示されるように、パケットが規則的に配置された抽出されたストリームを生成する。
MPEG−2 TSパケットの間の当初の時間間隔の不正確な再生は問題となるかもしれない。なぜなら、一部のアプリケーションは、受信機におけるパケットの当初の時間シーケンシングを再生可能である必要があるためである。いくつかのパケットは、プログラムクロックリファレンス(PCR)などのタイミング情報を搬送し、これらのPCRが過大なジッタを被らないことを確実にすることが非常に重要である。他のアプリケーションについては、各パケットのポジションを正確に示すことができることが重要である。パケット間の時間間隔は、実際には他のサービスのためのパケットの挿入に使用されるかもしれない。
本発明は、インターネットプロトコルを介したMPEG−2 TSの正確な伝送を可能にする方法を提供することによって、従来技術におけるRFC 2250に関する問題の少なくとも一部を解消しようとするものである。
本発明は、送信システムにおける第2パケットにカプセル化された第1パケットを送信する方法であって、送信機において、所定数の前記第1パケットを収集するステップと、前記収集された第1パケットをカプセル化した前記第2パケットの送信をトリガーするステップとを有し、前記第2パケットは、前記第1パケットのそれぞれに対するタイムスタンプを有する方法に関する。
一実施例によると、本方法は、関連のない第1パケットを特定するステップと、関連のない第1パケットを排除するステップと、前記第2パケットにおける前記関連のない第1パケットのポジションを示すステップとを有する。
一実施例によると、本方法は、前記関連のないパケットに対するタイムスタンプを示さないステップを有する。
一実施例によると、前記第1パケットは、MPEG−2トランスポートストリームパケットである。
一実施例によると、前記第2パケットは、RTPパケットである。
一実施例によると、前記関連のないパケットは、NULL TSパケットである。
本発明の他の課題は、送信システムにおいて第2パケットにカプセル化された第1パケットのストリームを受信する方法であって、受信機において、前記第2パケットにおける前記第1パケットに対するタイムスタンプの有無を特定するステップ及び/又は関連のないパケットの有無の表示を特定するステップと、前記タイムスタンプに従って設定された前記第1パケットの間の時間間隔及び/又は関連のないパケットの特定を備える前記第1パケットによりストリームを構成するステップとを有する方法である。
本発明の他の課題は、本発明による方法のステップを、コンピュータ上での実行時に実行するためのプログラムコード命令を有するコンピュータプログラムである。“コンピュータプログラム”によって、コンピュータプログラムが、ディスケットやカセットなどのプログラムを含む格納スペースだけでなく、電気又は光信号などの信号に構成されるもとをサポートすることを意図する。
開示される実施例による範囲に相当する特定の態様が、以下に与えられる。これらの態様は、読者に本発明がとりうる特定の形態の概略を提供するために提示されるにすぎず、これらの態様が本発明の範囲を限定することを意図していないことが理解されるべきである。実際、本発明は、以下に与えられない各種態様を含むかもしれない。
本発明は、限定的なものでない添付図面を参照して以下の実施例と実行例によってよりよく理解及び説明される。
図1は、MPEG−2 TSパケットのカプセル化から生じるジッタ問題を示す図である。 図2は、一実施例によるオリジナルストリームの再構成を示す図である。 図3は、第1実施例によるRTPパケットである。 図4は、第2実施例によるRTPパケットである。 図5は、第3実施例によるRTPパケットである。 図6は、本実施例による送信機のブロック図である。 図7は、本実施例による受信機のブロック図である。
図6及び7において、表示されたブロックは純粋に機能的なエンティティであり、必ずしも物理的に別々のエンティティに対応するとは限らない。すなわち、それらは、ソフトウェアの形態により開発可能であるか、又は1以上の集積回路により実現可能である。
一実施例は、IPを介したMPEG−2 TSの送信のフレームワーク内のものであるが、本発明は、この実施例に限定されず、送信がジッタを発生させる他のフレームワークに適用可能である。
第1実施例によると、図3に示されるように、送信機は、RTPペイロードの各TSパケットに対して1つのタイムスタンプを付加する。RFC 2250によると、RTPパケット毎に1〜7個のTSパケットが存在する可能性があるため、同数のタイムスタンプ表示1〜7が、RTPペイロードのエンドにおいてTSパケットの後に付加される。タイムスタンプ情報は、MPEG−2 TSと同じクロックである27MHzクロックに基づく。1つのタイムスタンプについて、32ビットが使用され、27MHzのクロックのレゾリューションによると、32ビットは依然として159秒のタイムウィンドウを提供する。159秒は、232/27E6に対応する。
タイムスタンプは、各TSパケットが受信すると時間に関して正確に配置されることを可能にする。これは、受信機が連続するTSパケットの間の時間間隔を正確に再生することを可能にする。もちろん、第1タイムスタンプはペイロードの第1TSパケットに対応し、第2タイムスタンプはペイロードの第2TSパケットに対応し、以下同様に対応する。
RTPパケットでは、RFC 2250に従ってほとんどすべてのフィールドが充填される。第1の相違は、ペイロードの最後のTSパケットの後に、送信機がタイムスタンプを導入するということである。他の相違は、RTPヘッダの長さフィールドに置かれる値がより大きなものであるということである。それは、TSパケットのタイムスタンプの長さもまた含む。
受信機側では、タイムスタンプの有無は、IP長フィールドにおいて検出される。タイムスタンプの有無が検出されると、受信機は、これらのタイムスタンプを利用して、パケットが配置されるVBR MPEG−2 TSを、これらのタイムスタンプ情報に従って生成する。もちろん、これはオリジナルのVBRストリームを再生する。
以下のテーブルは、第1実施例によるIP長フィールドの値であるIP長(tsモード)を示す。TSはトランスポートストリームであり、tsはタイムスタンプである。第1カラムでは、1TSび伝送のためのRTPのIP長は228ビットである。1TSと1tsの伝送のためのRTPのIP長は232ビットである。受信機が232のIP長を読むと、それは1つのタイムスタンプの有無を検出する。
Figure 2010531087
第2実施例によると、送信機はストリームにNULLパケットの有無に関する表示を付加する。
多くのVBR MPEG−2 TSは、CBRストリームから関係のないパケットを排除することによって生成される。より詳細には、VBR MPEG−2 TSは、NULL TSパケットがCBRストリームから排除された場合に生成される。これは、典型的には、大部分のMPEG−2 VBRエンコーダが生成するタイプのストリームである。このようなケースでは、受信機はTSパケット間の時間間隔を知る必要はない。オリジナルストリームを再生するためには、TSパケットの間のいくつのNULLパケットがあったか知ってさえすればよい。従って、図4に示されるように、RTPペイロードのエンドには1バイトが付加される。最上位の7ビットは、NULLパケットが存在するか示し、1に設定されたビットは、NULLパケットが存在することを意味する。
送信機では、NULLパケットが検出されるときは常に、対応するビットは1に設定され、NULLパケットはRTPペイロードには置かれない。送信機の一例は以下のとおりである。すなわち、送信機は、7つのTSパケットによりRTPパケットを構成するよう設定される。送信機は、7つのTSパケットを受信する。最初と最後のパケットは、AVコンテンツを有し、NULLパケットでない。その他のパケットは、5つのNULLパケットである。送信機は、0x01111100バイトが後続するAVコンテンツを有する2つのTSパケットしか含まないペイロードを有するRTPパケットを構成する。
第2実施例によると、NULL存在ビットは、NULLパケットが検出される場合かつその場合に限って1に設定される。送信機がRTPパケット毎に4つのTSパケットを送信するよう構成されるとき、バイトの最下位の4ビットは常に0に設定される。
受信機側では、送信機のコンフィグレーションはIP長フィールドにより検出される。余分なバイトの存在が検出されると、NULLパケットの存在が通知されるときは常に、受信機はNULLパケットを生成する。受信機は、当初のCBRに対応するレートによりパケットを生成する。それは、2つの連続するPCRの間で送信されるパケットの個数を確認することによって、当該レートを知る。
以下のテーブルは、第2実施例によるIP長フィールドの値を示す(NULLモード)。TSはトランスポートストリームであり、bはNULLパケットの識別情報に対応するビットである。第1カラムにおいて、1TSの伝送のためのRTPのIP長は228ビットである。1TSと1bとを伝送するためのRTPのIP長は229ビットである。
Figure 2010531087
第3実施例によると、図5に示されるように、送信機は、各TSパケットに対して1つのタイムスタンプと、ストリームにおけるNULLパケットの有無に関する表示とを付加する。第1実施例と同様に、送信機は、RTPペイロードに各パケットに対して1つのタイムスタンプを付加する。タイムスタンプの個数はまた7以下である。タイムスタンプは、30ビット長である。これは、7つの連続するTSパケットについて十分な約40秒のウィンドウをもたらす。
送信機はまた、各タイムスタンプの前にNビットとTビットの2ビットを付加する。Nビットは、NULLパケットの存在がマーク付けされる必要があるときは常に1に設定される。Tビットは、次の30ビットが関連するタイムスタンプを表すことを通知するよう1に設定される。
Nビットは、第2実施例のビットと同じ意味を有する。それは、TSからNULLパケットを排除することを可能にし、受信機がNULLパケットを再導入することによってCBRストリームを再構成することができるように、それらの存在を示す。
Tビットが0に設定されているとき、受信機は、次の30ビットにおいて何れが格納されていても、それが関連するタイムスタンプでないことを通知される。それは、オリジナルストリームを再構成するため、受信機により使用されない。
すべてのTビットが0に設定されているとき、NULLパケットの存在しか、オリジナルストリームを再生するのに利用可能でない。
Tビットが1に設定されているとき、受信機は、タイムスタンプを使用して、オリジナルストリームを再生することができる。
このようなタイムスタンプ情報の処理方法を知らない受信機は、いくつかのケースではおそらくより低い精度となるかもしれないが、依然としてNULL有無情報を利用することができる。
図6において、一実施例による送信機1が示される。NULL検出モジュール13は、ストリームにおけるNULLパケット、より一般には無関係なパケットを検出するよう構成される。タイムスタンプモジュール11は、MPEG−2 TSに従ってタイムスタンプを示すよう構成される。パケット化手段12は、タイムスタンプ及び/又はNULL情報によって、本実施例によるRTPパケットを構成する。このとき、RTPパケットは、RFC 2250に従って生成される。送信機は、インターネットネットワーク(図示せず)を介し受信機2に接続される通信モジュール(図示せず)を有する。
図7において、一実施例による受信機2が示される。それは、RTPパケットを受信するよう構成されるパケット解除モジュール22を有する。タイムスタンプモジュール21は、RTPパケットからタイムスタンプを抽出する。NULL検出手段は、RTPパケットにおけるNULLパケット表示を読む。タイムスタンプとNULL表示は、その後に上述されるようにしてオリジナルストリームを構成するのに利用される。
上記実施例は、レガシー受信機に準拠する。RFC 2250に準拠するが、上記実施例を実現しない受信機は、実施例により埋め込まれた情報の最後のビット又はバイトを無視する。
明細書、請求項及び図面に開示されたリファレンスは、独立して又は何れか適切な組み合わせにより提供されてもよい。必要に応じて、各特徴はハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現可能である。
“一実施例”又は“ある実施例”という表現は、当該実施例に関して説明される特定の機能、構成又は特徴が本発明の少なくとも1つの実現形態に含まれうることを意味する。明細書の各所における“一実施例では”というフレーズの出現は、必ずしも同一の実施例を参照しているとは限らず、他の実施例から相互に背反する別の又は他の実施例であるとは限らない。
請求項に現れる参照番号は、単なる例示であって、請求項の範囲に対して限定的な効果を有するものでない。
[リファレンス]
[1]ISO/IEC 13818−1:2000 Information technology−Generic coding of moving pictures and associated audio information:Systems,International Standards Organization
[2]ISO/IEC 13818−2:2000 Information technology−Generic coding of moving pictures and associated audio information:Video,International Standards Organization
[3]MPEG−4 Video:ITU−T Rec H.264|ISO/IEC 14496−10 Information Technology−coding of audio−visual objects−Part 10:Visual
[4]IETF RFC 2250,RTP Payload Format for MPEG1/MPEG−2 Video,D.Hoffman et al.,January 1998
[5]DVB TM 3022,Digital Video Broadcasting(DVB)−Transport of DVB Services over IP,ETSI,RTS/JTC−DVB−93,2004−03−26
MPEG−2ビデオ及びMPEGシステムに関するさらなる情報は、ISO/IEC 13818−1:2000 Information technology−Generic coding of moving pictures and associated audio information:Systems,International Standards Organization及びISO/IEC 13818−2:2000 Information technology−Generic coding of moving pictures and associated audio information:Video,International Standards Organizationに見つけることができる。

Claims (9)

  1. 送信システムにおける第2パケットにカプセル化された第1パケットを送信する方法であって、
    送信機において、
    所定数の前記第1パケットを収集するステップと、
    前記収集された第1パケットをカプセル化した前記第2パケットの送信をトリガーするステップと、
    を有し、
    前記第2パケットは、前記第1パケットのそれぞれに対するタイムスタンプを有する方法。
  2. 関連のない第1パケットを特定するステップと、
    関連のない第1パケットを排除するステップと、
    前記第2パケットにおける前記関連のない第1パケットのポジションを示すステップと、
    を有する、請求項1記載の方法。
  3. 前記関連のないパケットに対するタイムスタンプを示さないステップを有する、請求項2記載の方法。
  4. 前記第1パケットは、MPEG−2トランスポートストリームパケットである、請求項1乃至3何れか一項記載の方法。
  5. 前記第2パケットは、RTPパケットである、請求項1乃至4何れか一項記載の方法。
  6. 前記関連のないパケットは、NULL TSパケットである、請求項1乃至5何れか一項記載の方法。
  7. 送信システムにおいて第2パケットにカプセル化された第1パケットのストリームを受信する方法であって、
    受信機において、
    前記第2パケットにおける前記第1パケットに対するタイムスタンプの有無を特定するステップ及び/又は関連のないパケットの有無の表示を特定するステップと、
    前記タイムスタンプに従って設定された前記第1パケットの間の時間間隔及び/又は関連のないパケットの特定を備える前記第1パケットによりストリームを構成するステップと、
    を有する方法。
  8. 請求項1記載のセキュリティ処理のステップを、コンピュータ上での実行時に実行するためのプログラムコード命令を有するコンピュータプログラム。
  9. 請求項7記載のセキュリティ処理のステップを、コンピュータ上での実行時に実行するためのプログラムコード命令を有するコンピュータプログラム。
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