JP2011529673A - ２次チャネル・ビデオ・ストリームを用いて高速チャネル変更を行う方法および装置 - Google Patents

２次チャネル・ビデオ・ストリームを用いて高速チャネル変更を行う方法および装置 Download PDF

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Abstract

主ピクチャとして全画面で見ているチャネルから２次チャネル番組表示ウィンドウ（例えばピクチャ・イン・ピクチャ（ＰＩＰ）ウィンドウ）内で見ているチャネルに変更するときに、高速チャネル変更を行う方法および装置。一実施態様では、チャネル変更中に、番組コンテンツが２次ビデオ・ストリームの番組コンテンツと同じであるビデオ番組用の対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）を受信する間、２次チャネル番組用の２次ビデオ・ストリーム（１３５）をアップサンプリングして全画面で表示する。その後、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームを受信したときに、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリームの番組コンテンツを、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の番組コンテンツにシームレスに置換する。別の実施態様では、２次チャネル番組の表示ウィンドウに表示されている２次ビデオ・ストリーム（１３５）に対応する、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の最後のＧＯＰパケットを、復号せずにバッファリングする。チャネル変更の要求があったときに、バッファリングしたＧＯＰパケットは直ちに復号されて表示され、その一方で、デコーダは、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）における後続のフレームの受信を開始する。

Description

本願は、米国特許法１１９条に基づき、２００８年７月２８日出願の米国仮出願第６１／０８４０６４号の利益を請求するものである。
本願は、以下に挙げる、所有者が共通する同時係属の米国特許出願と関連するものである。（１）２００７年７月２５日に国際特許出願として出願された「ディジタル・ビデオの高速チャネル変更を行う方法および装置」と題する米国特許出願第ＸＸＸ号（出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１６７８８号、トムソン整理番号ＰＵ０６０１４６）、（２）２００９年１月１６日に国際特許出願として出願された「ＳＶＣ高速チャネル変更の効率を向上させる符号化方法」と題する米国特許出願第ＸＸＸ号（出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０００３２５号、トムソン整理番号ＰＵ０８０１２８）、（３）２００９年１月２９日に国際特許出願として出願された「ＳＶＣを用いて高速チャネル変更を行うＲＴＰパケット化方法」と題する米国特許出願第ＸＸＸ号（出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ０８／００６３３３号、トムソン整理番号ＰＵ０８０１３３）、（４）２００８年１０月３０日に国際特許出願として出願された「高速チャネル変更および誤り耐性の向上のためのスケーラブル・ビデオ符号化方法」と題する米国特許出願第ＸＸＸ号（出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１２３０３号、トムソン整理番号ＰＵ０７０２７２）、ならびに（５）２００９年７月ＸＸ日に国際特許出願として出願された「スケーラブル・ビデオ符号化（ＳＶＣ）ストリームを用いて高速チャネル変更を行う方法および装置」と題する米国特許出願第ＸＸＸ号（出願番号第ＸＸＸ号、トムソン整理番号ＰＵ０８０１３６）。
本発明の原理は、一般に、ディジタル・ビデオ通信システムに関し、より詳細には、レギュラー・ビデオ・ストリームのビデオ番組と、放送番組コンテンツが２次チャネル・ビデオ・ストリームの放送番組コンテンツと同じである、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのビデオ番組との間で、高速チャネル変更を行う方法および装置に関する。
本明細書で使用する「レギュラー・ビデオ」という用語は、必ずしもその番組コンテンツの画質が「標準精細度（ＳＤ）」画質であることを示すものではない。すなわち、テレビジョン番組配信および受信システムの個別の構成に応じて、「高精細度（ＨＤ）」画質の番組コンテンツを、レギュラー・ビデオとして配信することもできる。本明細書における「レギュラー・ビデオ・ストリーム」という用語は、主ピクチャとして表示画面全域または表示画面の大部分に表現するのに適したビデオ・ストリームを指している。本明細書における「２次ビデオ・ストリーム」という用語は、マルチ・ピクチャ表示環境においてサブ・ピクチャとして表示画面の限られた領域内に表現するのに適したビデオ・ストリームを指している（一般にはピクチャ・イン・ピクチャ、ピクチャ・アウト・ピクチャなどと呼ばれる）。本明細書における２次ビデオ・ストリームは、レギュラー・ビデオ・ストリームより画質の低い番組コンテンツを搬送する。「ユーザ」および「視聴者」という用語は、本願の全体で交換可能である。
本発明の概念を除けば、図面に示す要素は、周知であり、詳細には説明しない。すなわち、無線周波数（ＲＦ）／ケーブル／インターネットを介したテレビジョン放送、テレビジョン受信機、およびビデオ符号化／復号に精通していることを前提としているので、本明細書ではこれについて詳細には説明しない。例えば、本発明の概念を除けば、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）、ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ）、ＳＥＣＡＭ（ＳＥｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｕｌｅｕｒ Ａｖｅｃ Ｍｅｍｏｉｒｅ）、およびＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）、ならびにＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＩＳＤＢ）、Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＢ）およびＤＶＢ−Ｈなど、現行および提案されているＴＶ標準の勧告に精通していることを前提としている。同様に、本発明の概念を除けば、８レベル残留側波帯（８−ＶＳＢ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、４相位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）などその他の伝送の概念、ならびに無線周波数（ＲＦ）のフロント・エンド（低雑音ブロック、チューナ、ダウン・コンバータなど）、復調器、相関器、リーク・インテグレータ、平方器などの受信機構成要素も前提としている。さらに、本発明の概念を除けば、ＩＰＴＶマルチキャスト・システム、双方向ケーブルＴＶシステム、インターネット・プロトコル（ＩＰ）、インターネット・プロトコル・エンカプスレータ（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｏｒ）（ＷＥ）など、その他のビデオ通信の概念も前提としている。同様に、本発明の概念を除けば、ＭＰＥＧ−２ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｔａｎｄａｒｄ（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１）やＨ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣなど、トランスポート・ビット・ストリームを生成するためのフォーマットおよび符号化／復号の方法も周知であり、本明細書では説明しない。
現在のビデオ圧縮技術は、ビデオ・フレームの時間的相関を利用することにより、非常に高い程度の圧縮を達成することができる。グループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）において、全体がイントラ符号化されるピクチャは１つだけであり、残りのピクチャは、他のピクチャと共通の冗長性に基づいて全体または部分的に符号化される。イントラ符号化ピクチャ（Ｉ）は、それ自体の内部の冗長性のみを使用して、圧縮を生成する。しかし、インター符号化ピクチャ（ＢまたはＰピクチャ）は、関連する１つまたは複数のイントラ符号化ピクチャを復号した後で復号しなければならない。Ｉピクチャは、通常、ＢまたはＰピクチャより３倍から１０倍多いビットを必要とするので、全体のビット・レートを低下させるために、Ｉピクチャは、ビット・ストリーム内においてかなり低い頻度で符号化される。一般に、同じビデオ・シーケンスでは、（例えばビデオ２秒分を超える）ＧＯＰ内に含まれるピクチャを比較的多数にして符号化したストリームの方が、（例えばビデオ１秒分以下の）短いＧＯＰサイズで符号化したストリームより、ビット・レートが大幅に低くなる。
ただし、比較的大きなＧＯＰサイズを使用すると、チャネル変更待ち時間に思いがけない悪影響がある。すなわち、受信機が、ビデオ番組に同調するときに、最初のＩピクチャを受信するまで待機しなければ、何れのピクチャも表示するために復号することができない。Ｉピクチャの頻度が低くなるほど、チャネル変更における遅延が長くなる可能性がある。ほとんどの放送システムは、ビデオ圧縮システムによるチャネル変更の遅延時間を制限するために、例えば１秒おきなど、頻繁にＩピクチャを伝送する。言うまでもなく、Ｉピクチャの頻度が高くなると、全体の伝送ビット・レートは大幅に上昇する。
インタラクティブなＩＰＴＶマルチキャスト・システムのような、ディジタル・ビデオ・マルチキャスティングの分野では、ＧＯＰの瞬間デコーダ・リフレッシュ（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｄｅｃｏｄｅｒ ｒｅｆｒｅｓｈ）（ＩＤＲ）フレームを待つ待機期間によるチャネル変更待ち時間は、それによって視聴者の全体的な体感品質（ＱｏＥ）が大幅に低下するため、視聴者にとって煩わしい問題である。上述のように、ＩＤＲフレームは、ＰフレームまたはＢフレームよりも符号化するビットの量が大幅に多いので、レギュラー・ビデオ・ストリーム中にＩＤＲフレームが頻繁に現れることは、全体のＧＯＰビット・レートの限界を考慮すると、望ましい解決策ではない。
このチャネル変更待ち時間の問題に対する可能な解決策として、放送ストリームの最新の部分をバッファリングするために、マルチキャスト・ネットワーク・システム自体の内部でバッファ装置を利用することもできる。この場合には、ユーザが自分の受信機からマルチキャスト・システムにチャネル変更要求を送信したときに、システムは、Ｉピクチャから始まるバッファリングしたビデオ・コンテンツを受信機（セット・トップ・ボックスなど）にユニキャストする。ここで、ユニキャスト・ストリームは、通常のビット・レートより速い伝送レートで送信することもできるし、通常の伝送ビット・レートで送信することもできる。バッファリングされたストリームのＩピクチャを受信した後で、受信機は、バッファリングされたビデオ・ストリームに対応する放送ストリームに切替える。
この解決策の大きな欠点は、ネットワーク・システムが複雑なミドルウェアのサポートを必要とすることである。さらに、このシステムでは、ユニキャスト・ストリームを記憶するために必要なハードウェアも必要となる。その結果、同時ユーザの総数が増加するにつれて、マルチキャスト・ネットワークの帯域幅および記憶要件をスケール・アップする必要がある。言うまでもなく、これはネットワーク・プロバイダに対して追加のコストを課すため望ましくない。
この問題に対する別の解決策としては、公開された国際出願（２００８年１月３１日付け公開の「ディジタル・ビデオの高速チャネル変更を行う方法および装置」と題するＷＯ２００８／０１３８８３）に開示されているように、チャネル変更動作中に、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームとともに、レギュラー・ビデオ・ストリームよりも頻繁に低解像度ＩＤＲフレームを含むチャネル変更ストリームを伝送することが挙げられる。この文献では、このようなチャネル変更ストリームを、ＰＩＰまたはＰＯＰビデオ・コンテンツなどの２次番組コンテンツの放送に利用することができることが述べられている。
本願は、マルチ・ピクチャ・ディジタル・テレビジョン環境において生じる可能性があるチャネル変更待ち時間の問題に対処するものである。より詳細には、この問題は、サブ・ピクチャ（例えばＰＩＰピクチャ）の番組コンテンツと主ピクチャの番組コンテンツとの間のチャネル変更動作に関連して生じる。例えば、チャネル変更動作において、視聴者が、現在サブ・ピクチャ・ウィンドウ（例えばＰＩＰウィンドウ）内に表示されているサブ・ピクチャの番組コンテンツを、新たな主ピクチャとして、全画面で、または表示画面の表示領域の大部分に表示しようと試みることがある。例えば、別のチャネル動作では、視聴者が、サブ・ピクチャの番組コンテンツと主ピクチャの番組コンテンツとをスワップしようと試みることがある。従って、前述のチャネル変更待ち時間の問題を回避し、視聴者のＱｏＥを改善する方法および装置が必要とされている。本発明は、これらの問題および／またはその他の問題に対処するものである。
本発明の１つの態様によれば、方法が開示される。例示的な態様によれば、この方法は、第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリームおよび第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリームを受信して復号するステップと、前記第１の番組コンテンツおよび前記第２の番組コンテンツを単一の表示画面上に同時に表示するステップであって、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっている該ステップと、ユーザからの要求に応答して、前記画面上で前記第１の番組コンテンツを前記第２の番組コンテンツに置換するために、前記復号した２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングするステップと、第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを受信して復号するステップであって、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記第３の番組コンテンツは前記第２の番組コンテンツと同じである該ステップと、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム中の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームが受信されて復号されたときに、前記第２の番組コンテンツを前記第３の番組コンテンツに置換するステップと、を含む。
本発明の他の態様によれば、装置が開示される。例示的な態様によれば、この装置は、第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリームおよび第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリームを受信して復号する、少なくとも１つのビデオ・ストリーム受信機および少なくとも１つのデコーダを含む受信機と、前記第１の番組コンテンツおよび前記第２の番組コンテンツを単一の表示画面上に同時に表示するビデオ信号を生成するビデオ・プロセッサであって、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっている前記ビデオ・プロセッサと、ユーザからの要求に応答して、前記画面上で前記第１の番組コンテンツを前記第２の番組コンテンツに置換するために、前記復号した２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングするアップサンプラと、を備えた装置であって、前記受信機は、第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを受信して復号し、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記第３の番組コンテンツは前記第２の番組コンテンツと同じであり、前記ビデオ・プロセッサは、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム中の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームが受信されて復号されたときに、前記第２の番組コンテンツを前記第３の番組コンテンツに置換する。
本発明の１つの態様によれば、方法が開示される。例示的な態様によれば、この方法は、第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリームを表示するために受信して復号するステップと、ユーザからの第１の要求に応答して、第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリームおよび第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの伝送を要求するステップであって、前記第２の番組コンテンツと前記第３の番組コンテンツとが同じである一方で、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっており、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）は時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期する該ステップと、前記第１のビデオ・コンテンツおよび前記第２のビデオ・コンテンツを単一の表示画面上に同時に表示するために前記２次ビデオ・ストリームを受信して復号するステップと、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの少なくとも最新のＧＯＰを記憶するステップと、ユーザからの第２の要求に応答して、前記表示画面上で前記第１の番組コンテンツを前記キャッシュした第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの番組コンテンツに置換するために、前記記憶した第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを復号するステップと、を含む。
本発明の他別の態様によれば、装置が開示される。例示的な態様によれば、この装置は、第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリームを受信して復号する、少なくとも１つのビデオ・ストリーム受信機および少なくとも１つのデコーダを含む受信機と、メモリと、を備えた装置であって、前記受信機は、ユーザからの第１の要求に応答して、第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリームおよび第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの伝送を求める少なくとも１つの要求コマンドを送信し、前記第２の番組コンテンツと前記第３の番組コンテンツとが同じである一方で、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっており、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記受信機は、前記第１のビデオ・コンテンツおよび前記第２のビデオ・コンテンツを単一の表示画面上に同時に表示するために前記２次ビデオ・ストリームを受信して復号し、かつ、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの少なくとも事前に復号された最新のＧＯＰパケットを前記メモリに記憶し、前記受信機は、ユーザからの第２の要求に応答して、前記表示画面上で前記第１の番組コンテンツを前記キャッシュした第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの番組コンテンツに置換するために、前記記憶した第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを復号する。
以下の本発明の実施形態の説明を添付の図面と関連付けて参照することにより、本発明の上記その他の特徴および利点、ならびにそれらを実現する方法がより明らかになり、本発明についてより良く理解できるであろう。
本発明を実施することができる例示的なマルチキャスト受信システム１５０を示すブロック図である。 本発明の原理による、図１の受信機１５０の第１の例示的な実施形態１５５Ａの詳細を示すブロック図である。 本発明の原理による、図２の受信機２００の高速チャネル変更動作を示す図である。 本発明の原理による、図３に示すチャネル変更動作の各ステップのフローチャートである。 本発明の原理による、図１の受信機１５０の第２の例示的な実施形態１５５Ｂの詳細を示すブロック図である。 本発明の原理による、図５の受信機５００の高速チャネル変更動作を示す図である。 本発明の原理による、図６に示すチャネル変更動作の各ステップのフローチャートである。 本発明の原理による、図１の受信機１５０の第３の例示的な実施形態１５５Ｃの詳細を示すブロック図である。
本発明の原理は、マルチ・ピクチャ表示ディジタル・テレビジョン環境においてサブ・ピクチャと主ピクチャとの間の高速チャネル交換を行う方法および装置に関する。従って、本明細書に明示的には記述または図示していなくても、本発明の原理を実現する、本発明の趣旨および範囲に含まれる様々な構成を、当業者なら考案することができることを理解されたい。
本明細書に記載する全ての例および条件に関する表現は、本発明の原理と、当技術分野をさらに進歩させるために発明者（等）が与える概念とを読者が理解するのを助けるという教授的な目的を有するものであって、これらの具体的に列挙した例および条件に限定されるわけではないものと解釈されたい。
さらに、本発明の原理、態様および実施形態ならびに本発明の具体的な例について本明細書で述べる全ての記述は、その構造的な均等物および機能的な均等物の両方を含むものとする。さらに、これらの均等物には、現在既知の均等物だけでなく、将来開発されるであろう均等物も含まれる、すなわち、その構造に関わらず、同じ機能を実行する将来開発される任意の要素も含まれるものとする。
従って、例えば、当業者であれば、本明細書に示すブロック図が本発明の原理を実施する例示的なシステムの概念図を表していることを理解するであろう。同様に、任意のフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどが、コンピュータ可読媒体中に実質的に表現され、明示してある場合もしていない場合もあるコンピュータまたはプロセッサによって実行される様々なプロセスを表すことも理解されたい。
図面に示す様々な要素の機能は、専用のハードウェアを使用して、またソフトウェアを実行することができるハードウェアを適当なソフトウェアと関連付けて使用して、実現することができる。プロセッサによってそれらの機能を実現するときには、単一の専用プロセッサで実現することも、単一の共用プロセッサで実現することも、あるいはその一部を共用することもできる複数の個別プロセッサで実現することもできる。同様に、メモリによってそれらの機能を実現するときには、単一の専用メモリ・チップまたはモジュールで実現することも、単一の共用メモリ・チップまたはモジュールで実現することも、あるいはその一部を共用することもできる複数の個別メモリ・チップまたはモジュールで実現することもできる。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ（制御装置）」という用語を明示的に用いていても、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを指していると解釈すべきではなく、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）および不揮発性記憶装置を、これらに限定されることなく黙示的に含み得る。
従来の、且つ／または特注のその他のハードウェアも含まれることがある。同様に、図面に示す任意のスイッチまたはセレクタも、概念的なものに過ぎない。それらの機能は、プログラム論理の動作によっても、専用論理によっても、プログラム制御と専用論理の相互作用によっても、あるいは手作業でも実施することができ、インプリメンタ（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒ）が、前後関係から適宜判断して特定の手法を選択することができる。
特許請求の範囲において、特定の機能を実行する手段として表現されている任意の要素は、例えば、（ｉ）当該機能を実行する回路素子の組合せ、または、（ｉｉ）ファームウェアやマイクロコードなども含む任意の形態のソフトウェアを、当該ソフトウェアを実行して当該機能を実行する適当な回路と組み合わせたもの、なども含め、当該機能を実行する任意の方法を含むものとする。特許請求の範囲によって定義される本発明の原理は、記載した様々な手段が実施する機能を、特許請求の範囲が求める手法で組み合わせて一緒にすることにある。従って、これらの機能を実施することができる任意の手段を、本明細書に示す手段の均等物とみなすものとする。
本明細書において、本発明の原理の「１つの実施形態」または「一実施形態」と述べている場合、それは、当該実施形態に関連して述べられる特定の特性、構造、特徴などが、本発明の原理の少なくとも１つの実施形態に含まれるという意味である。従って、本明細書の様々な箇所に見られる「１つの実施形態において」または「一実施形態において」という表現は、その全てが必ずしも同じ実施形態のことを指しているわけではない。
本明細書では、ディジタル加入者回線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）やスイッチなどのマルチキャスト・フォーク・ポイントにサブ・ピクチャの２次ビデオ・ストリームが配信される、ファイバまたはディジタル加入者回線（ＤＳＬ）型のインターネット・プロトコル・テレビジョン（ＩＰＴＶ）ネットワークなどの交換網に関連して、本発明の原理の１つまたは複数の実施形態について説明するが、本発明の原理は、このような交換網のみに限定されず、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームなど（ただしこれに限定されない）のトランスポート・ストリームを使用する任意の媒体伝送システムについて使用することができることを理解されたい。従って、例えば、本発明の原理は、本発明の原理の趣旨を維持したまま、ケーブル・テレビジョン・システムおよび衛星テレビジョン・システムなどについて利用することもできる。
本明細書に述べる本発明は、マルチキャスト・ピクチャ・イン・ピクチャ（ＰＩＰ）システムなどの複数ビデオ番組表示システムで用いられる高速チャネル変更動作に関する様々な問題に対処するものである。例示および説明を目的として、特にディスプレイを備える場合も備えない場合もあるマルチキャスト・ピクチャ・イン・ピクチャ（ＰＩＰ）テレビジョン信号受信システムに特に関連して、本発明の原理について述べる。ただし、ピクチャ・アウト・ピクチャ（ＰＯＰ）システムを含む、その他のタイプの複数ビデオ番組の表示システム、ならびに有線信号伝送および／または無線信号伝送を利用したシステムを含む、その他のタイプのインタラクティブ・ビデオ配信システムにも、本発明の原理を適用し、それらのシステムで実施することができることは、当業者なら直観的に理解できるであろう。
上述のように、チャネル変更待ち時間は、現在のディジタル・ビデオ受信の分野の大きな問題である。この問題は、受信機が新たに選択されたビデオ番組のＩＤＲフレームが来るのを待機する望ましくない期間があることによって生じる。
マルチキャスト・ビデオ配信ネットワークでは、チャネル変更プロセスは、マルチキャスト・グループに加入するための要求によって開始する。次いで、ビデオ・デコーダが、当該の特定のグループに同調し、選択したビデオ・ストリームのＧＯＰの最初のＩＤＲフレームを待機する。従って、このプロセスの遅延は、主にＩＤＲフレームの頻度によって決まる。例えば、通常の２４ｆｐｓフレーム・レート・ストリームのＧＯＰにおいてＩＤＲフレームが４８フレーム毎に１回現れる場合には、デコーダは、当該ＧＯＰの任意のフレームのうちで最初のフレームから受信を開始する可能性があるので、当該ＧＯＰの最初のＩＤＲフレームより前の全てのフレームを破棄しなければならない。その結果、チャネル変更待ち時間が２秒もの長さになることもある。
マルチ・ピクチャ・テレビジョン・システムに関しては、ユーザは、主ピクチャとサブ・ピクチャ（例えばＰＩＰピクチャ）の両方を単一の表示画面上に同時に表示することができる。ここで、ユーザは、しばしば主チャネルをＰＩＰチャネルに置き換えて、ＰＩＰチャネルの番組コンテンツを全画面表示にする。ＰＩＰチャネルの２次ビデオ・ストリームは、既存のサービスでは通常はどのチャネル変更方法とも関連付けられていないので、通常のＰＩＰストリームは、ＩＤＲフレームの数はレギュラー・ビデオ・ストリームと同じである場合もあるが、単なる低解像度ビデオ・ストリームに過ぎない。ここで、ユーザが、主ピクチャ・チャネルから、ＰＩＰチャネルも含めたその他の利用可能なチャネルの何れかに変更しようとすると、チャネル変更待ち時間の問題が生じる。さらに、ＰＩＰチャネルの２次ビデオ・ストリームは、ＰＩＰ番組コンテンツを搬送する対応するレギュラー・ストリームと時間領域で同期していないことがあるので、ＰＩＰピクチャをシームレスに主画面領域または全画面領域に移行させることができない。すなわち、チャネル変更中に、望ましくないアーチファクトが現れることがある。ＰＩＰピクチャの２次ビデオ・ストリームと、それに対応する主ピクチャのレギュラー・ビデオ・ストリームとは、３０の異なるマルチキャスト・アドレスを有する別個のＩＰストリームである。これら２つのストリームは、通常は、符号化および搬送されるときに関連付けられていない。
本発明は、その時に利用可能なＰＩＰストリームを利用して、望ましくないチャネル変更期間を埋めることを教示する。受信機が、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのＩＤＲフレームを受信する前に２次ビデオ・ストリームのＩＤＲフレームを受信するようにするために、２次ビデオ・ストリームは、対応するレギュラー・ストリームより多くのＩＤＲフレームを周期的に有するように構成される（すなわち、ＰＩＰストリームのＧＯＰの長さは、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのそれより短い）。例えば、ＰＩＰストリームは、１２フレーム毎に１つのＩＤＲフレームを有する（ＧＯＰ＝０．５秒）が、対応するレギュラー・ストリームは、４８フレーム毎に１つのＩＤＲフレームを有する（ＧＯＰ＝２秒）。さらに、２次ビデオ・ストリームから対応するレギュラー・ビデオ・ストリームにシームレスに移行するために、これら２つのストリームを時間領域で同期させる。例えば、この同期は、対応するレギュラー・フレームとＰＩＰフレームに同じプレゼンテーション・タイム・スタンプを割り当てることによって得ることができる。
さらに詳細には、本願は、本明細書において、高速且つシームレスなチャネル変更を行う２つの方法を開示する。第１の方法は、受信機が対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのＩＤＲフレームを待機し続けている間、ＰＩＰピクチャのその時点で利用可能な２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングして表示するものである。すなわち、望ましくないチャネル変更遅延期間の間、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリームのコンテンツが表示される。対応するレギュラー・チャネルのＩＤＲフレームを受信して復号したら、アップサンプリングしたＰＩＰフレームから対応するレギュラー・ビデオ・フレームに切り替える。
２次ビデオ・ストリームと対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの間の時間同期により、画面上でのアップサンプリングしたＰＩＰフレームから対応するレギュラー・ビデオ・フレームへの移行は、ほぼシームレスに行われる。換言すれば、チャネル変更中に、望ましくないアーチファクトはほぼ見られなくなる。ここで、望ましくないアーチファクトとしては、フレームが失われることによるピクチャの重複および／または画面のフリーズなどの、フレームのジッタリングなどが挙げられる。このシームレスな移行により、高速チャネル変更に加えて、視聴者のＱｏＥも改善される。
その結果、チャネル変更遅延を大幅に減少させることができる（例えば、望ましくない２．０秒の遅延量から、許容できる０．５秒の遅延量まで減少させることができる）。２次ビデオ・ストリームの元々の画質により、チャネル変更期間中に表示されるアップサンプリングしたＰＩＰピクチャの画質は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームから得られるピクチャの画質ほど良好でないこともあるが、遅いチャネル変更によって画面がフリーズしたり黒く表示されたりすることに比べれば、画質の劣るアップサンプリングしたＰＩＰフレームを表示することの方が、視聴者にとってよい解決策であることは間違いない。
本明細書に開示する第２の方法は、ユーザによるＰＩＰ動作の開始時に、１つまたは複数の要求コマンドをマルチキャスト・システムに送信して、ＰＩＰピクチャの２次ビデオ・ストリームと、それに対応する同期したレギュラー・ビデオ・ストリームとを両方一緒に伝送することを要求するものである。その結果、少なくとも１つの２次ビデオ・ストリームおよび２つのレギュラー・ビデオ・ストリームを、受信機が利用することができるようになる。１つのレギュラー・ビデオ・ストリームは主ピクチャ用、もう１つのレギュラー・ストリームはＰＩＰコンテンツ用である。その後、受信機は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの最新のＧＯＰの全てのパケットを、復号せずに記憶する。これにより、最新のＧＯＰのデータが、これから起こるであろう主ピクチャからＰＩＰチャネルへのチャネル変更にいつでも利用できる状態になる。
ユーザがチャネル変更動作を開始するとすぐに、受信機は、チャネル変更期間中に、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのキャッシュしたＧＯＰを表示するために復号する。２次ビデオ・ストリームは、その対応するレギュラー・ビデオ・ストリームと時間同期しているので、ＰＩＰピクチャからキャッシュしたＧＯＰのビデオ・コンテンツへの移行は、ほぼシームレスに行われる。次いで、受信機は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの後続のＧＯＰを表示するために復号し続ける。
この方法の優れた点は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの最後のＧＯＰデータを復号せずにキャッシュするので、追加の復号能力を受信機が必要とされないことである。３つのビデオ・ストリームを同時に受信するために、追加のネットワーク帯域は必要である。
ここで、第１の方法を第２の方法に組み込むこともできる。より詳細には、受信機は、チャネル変更期間中に、表示のために２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングすることができる。次いで、アップサンプリングしたＰＩＰピクチャを、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームのキャッシュしたＧＯＰデータを復号したものから得た対応するピクチャに置換する。ＰＩＰピクチャの第２のビデオ・ストリームは対応するレギュラー・ビデオ・ストリームと時間同期しているので、この移行も、ほぼシームレスに行われる。この組み合わせた方法では、受信機が十分な計算パワーを有していれば、アップサンプリングしたＰＩＰピクチャから、キャッシュした対応するレギュラー・ストリームから得られた対応するピクチャへの切替え速度が大幅に向上する。この場合も、２つの対応するストリームが時間同期していることから、シームレスな切替えが得られる。
次に、図面を参照して、特に図１を参照して、本発明の原理を適用することができる例示的な構成１００を示す。具体的には、図１の例示的な構成は、マルチキャスト機器１２０、受信機１５０、およびそれらの間に結合された双方向ディジタル信号通信パス１０８を含む。マルチキャスト機器１２０は、マルチキャスト送信機１０５と、受信機１５０から送信される制御信号１３７に応答してマルチキャスト送信機１０５を制御する伝送制御装置１０３とを含む。受信機１５０は、プロセッサ型システムであり、ＤＴＶ受信機１５５、ビデオ・プロセッサ１６０、およびメモリ１６５を含む。受信機１５０は、ディスプレイ１７０を含む場合も含まない場合もある（例えば携帯電話、携帯型ＴＶ、セット・トップ・ボックス、ディジタルＴＶ（ＤＴＶ）など）。
受信機１５０は、マルチキャスト機器１２０と通信する。より詳細には、マルチキャスト送信機１０５が、信号１０１を受信し、受信機１５０が生成した制御信号１３７に応答して、マルチキャスト信号１０６を受信機１５０に提供する。次いで、受信機１５０が、本発明の原理に従って、双方向ディジタル信号通信パス１０８を介してマルチキャスト信号１０６を受信する。受信機１５０は、本発明の原理に従って受信したマルチキャスト信号１０６を処理し、出力ビデオ信号１４０をディスプレイ１７０に供給する。
信号通信パス１０８は、少なくとも１つの、有線ディジタル信号通信パス、光ディジタル信号通信パス、または無線のディジタル信号通信パス、あるいはそれらの任意の組合せによって構成することができる。この通信パスは、複数の単方向信号パスおよび／あるいは単一または複数の双方向信号パスの組合せによって構成することができる。マルチキャスト信号１０６は、少なくとも１つの通常画質のディジタル・ビデオ・ストリームを含むレギュラー・ビデオ・ストリーム１３０，１３３の少なくとも一方と、それより画質の低い少なくとも１つのディジタル・ビデオ・ストリームを含む２次ビデオ・ストリーム１３５とを含む。受信機１５０は、１つまたは複数のディジタル・コマンドあるいはそれらの任意の組合せの形態の制御信号１３７を、マルチキャスト機器１２０に送信する。伝送制御装置１０３は、制御信号１３７に応答してマルチキャスト送信機１０５を制御して、マルチキャスト送信機１０５が、視聴者からの１つまたは複数の要求に応答して、１つまたは複数の特定のビデオ・ストリームあるいはそれらの任意の組合せを受信機１５０に伝送することができるようにする。
ピクチャ・イン・ピクチャ（ＰＩＰ）動作では、ＰＩＰ番組コンテンツＡが２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５として伝送され、主ピクチャ・コンテンツＢがレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０として伝送される。括弧内の文字ＡおよびＢは、本願全体で、各ビデオ・ストリームによって搬送される異なる番組コンテンツを表す。ここで、本発明の原理によるＰＩＰ番組コンテンツへの高速でシームレスなチャネル変更を実現するために、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５および対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３０は、以下の特徴を示す。（ｉ）２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５およびその対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３０は、同じ番組コンテンツを有する。（ｉｉ）２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５は、その対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３０より多くのＩＤＲフレームを有する。（ｉｉｉ）２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５は、信号通信パス１０８において、その対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３０が必要とするより少ない伝送帯域幅で伝送することができる（例えば、ＰＩＰピクチャは、より低いビット・レートおよびより低い解像度になるように符号化することができる）。この帯域幅の差は、図１では、矢印１３０／１３３と１３５の大きさの差として表現されている。（ｉｖ）２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５およびその対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３０は、時間領域で同期している。
このシステムの優れた点は、ユーザがチャネル変更動作を開始したときに、その時点で利用可能な２次ビデオ・ストリーム１３５がチャネル変更ストリームとして機能するので、受信機１５０が、その高速チャネル変更動作のために、いかなるチャネル変更ストリームもマルチキャスト機器１２０に対して要求する必要がないことである。これにより、チャネル変更動作全体の速度が向上する。受信機１５０は、１つまたは複数の適当なマルチキャスト「加入」コマンドの形態で、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）の伝送およびレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）の終了を要求するだけでよい。このチャネル変更動作および関連する信号の流れについては、以下で図３を参照して詳細に説明する。
図１では、ディジタル加入者回線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）やスイッチなどのマルチキャスト・フォーク・ポイントに２次ビデオ・ストリームが配信される、ファイバまたはディジタル加入者回線（ＤＳＬ）型のインターネット・プロトコル・テレビジョン（ＩＰＴＶ）ネットワークなどの交換網との関連において、本発明の例示的な実施形態を説明しているが、本発明の原理は、２次ストリームが常に受信機に配信される、ケーブル（例えばＨＦＣ）や衛星放送などの非交換網でも実施することができる。
もちろん、本発明の原理は、これらの上述したサブ・ピクチャ用の２次ビデオ・ストリームの配信に関する２つの実施形態のみに限定されるわけではなく、本明細書に記載された本発明の原理の教示があれば、当業者なら、本発明の原理の趣旨を維持しながら、２次ビデオ・ストリームの配信に関する上記およびその他の様々な選択肢を思いつくであろうことを理解されたい。
次に図２を参照すると、本発明の原理による図１の受信機１５０の第１の例示的な実施形態例の詳細を示すブロック図が示してある。例示および説明を目的として、上記で説明した図１の要素に関連して、図２について述べる。２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５は２次ビデオ・ストリーム受信機２０１によって受信され、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０および（Ａ）１３３は、それぞれ、レギュラー・ビデオ・ストリーム受信機２０２によって、受信機２００の動作の異なる時点で受信される。この２つのレギュラー・ストリームは、異なる番組コンテンツＡおよびＢを搬送し、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の番組コンテンツは、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツと同じである。さらに、上述のように、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３と時間同期している。
受信した２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５はデコーダ２０３によって復号され、受信したレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）はデコーダ２０４によって復号される。ここで、受信機２０１，２０２およびデコーダ２０３，２０４は、図２に点線で示すように、単一の受信機モジュール１５５Ａ内に統合することができることは、当業者なら分かるであろう。
視聴者がリモート・コントローラ２１５を介してＰＩＰ動作を開始するとすぐに、デコーダ２０３の出力信号がセレクタ２０７を介してアップサンプラ２０５に印加され、そこで２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５をアップサンプリングして、ビデオ・ディスプレイ画面の表示領域全体などの、ビデオ・ディスプレイ１７０上でＰＩＰピクチャが通常表示される領域（すなわちＰＩＰウィンドウ）より大きな領域に、ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の比較的画質の低いＰＩＰピクチャを表示することができるようにする。アップサンプリングは、チャネル変更期間中に実行する。アップサンプリングした２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツは、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３が表示のために受信されて復号されるまで、表示されている。ここで、少なくとも１つのマイクロプロセッサおよびメモリを含む制御装置２１０は、当業者には既知の通常の方法で、セレクタ２０６，２０７及び遠隔制御装置２１５を含む受信機２００と関連付けられた様々な装置と通信して、受信機２００の動作全体を制御する。
対応するレギュラー・ストリーム１３３（Ａ）の最初のＩＤＲフレームが受信されて復号されると、セレクタ２０６は、アップサンプラ２０５とビデオ・プロセッサ２０８との間の信号パスを切断する一方で、デコーダ２０４とビデオ・プロセッサ２０８との間の信号パスを確立する。２次ビデオ・ストリーム１３５（Ａ）と対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３（Ａ）とが時間同期していることにより、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリームの番組コンテンツは、ほぼシームレスに、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３（Ａ）の番組コンテンツに置換される。この場合も、アップサンプラ２０５およびセレクタ２０６，２０７は、制御装置２１０によって制御される様々な形態のビデオ切替え装置として実施することができることは、当業者なら分かるであろう。
従って、上述のように、チャネル変更期間中に２次ビデオ・ストリーム１３５（Ａ）を見ている間に、２次ビデオ・ストリーム１３５（Ａ）をアップサンプリングして、２次ビデオ・ストリーム１３５（Ａ）をＰＩＰウィンドウより大きな画面領域に表示することができるようにする。受信機２００が対応するレギュラー・ストリーム（Ａ）１３３の最初のＩＤＲフレームを待機している間は、アップサンプリングしたレギュラー・ビデオ信号を表示する。最初のＩＤＲフレームが受信されて復号されると、セレクタ２０６が、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３（Ａ）に切り替える。
次に図３を参照すると、本発明の原理による図２の受信機２００の高速チャネル変更動作が示してある。例示および説明を目的として、上記で説明した図１および図２の要素に関連して、図３について述べる。より詳細には、ピクチャ３１０，３２０および３３０はそれぞれ、チャネル変更動作の異なるステップにおける画面表示を示している。矢印１３０，１３３，１３５，３２３および３３６は、マルチキャスト機器１２０と受信機２００との間の信号通信を示している。各矢印は、マルチキャスト機器１２０と受信機２００との間の特定の方向の信号の流れを示しており、３種類の異なる矢印の大きさは、双方向ディジタル信号通信パス１０８上でのそれぞれの伝送に必要な帯域幅を相対的に示している。図３では、ビデオ番組Ａの番組コンテンツは、ヨットの絵で表され、ビデオ番組Ｂの番組コンテンツは、自動車の絵で表されている。
ピクチャ３１０は、マルチ・ピクチャ表示環境において２つの異なるビデオ番組ＡおよびＢが同時に表示されるときの、ビデオ・ディスプレイ１７０の画面表示を示す。ビデオ番組Ａを表示しているサブ・ピクチャ３１１は、画面の比較的小さな領域（すなわちＰＩＰウィンドウ）内に表示され、ビデオ番組Ｂを表示している主ピクチャ３１３は、画面の比較的大きな領域（すなわち主ピクチャ領域）内に表示されている。サブ・ピクチャ３１１は、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５から得られ、主ピクチャ３１３は、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０から得られる。
視聴者がリモート・コントローラ２１５を用いて１つまたは複数のチャネル変更要求を行ったことに応答して、受信機２００は、制御信号１３７として制御コマンド３２３をマルチキャスト機器１２０に送信して、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０の終了および対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の伝送を要求する。
ピクチャ３２０は、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツが全画面で表示される、チャネル変更期間中のビデオ・ディスプレイ１７０の画面表示を示す。
対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの最初のＩＤＲフレームが受信されて復号されるとすぐに、受信機２００は、制御信号１３７として１つまたは複数の制御コマンド３３３をマルチキャスト機器１２０に送信して、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の終了を要求する。２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５と対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３とは時間領域で同期しているので、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツは、ほぼシームレスに、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の番組コンテンツに置換される。
次に図４を参照すると、本発明の原理による、図３に示すチャネル変更動作の各ステップのフローチャートが示してある。例示および説明を目的として、前述した図１、図２および図３の要素に関連して、図４の各ステップについて述べる。図４のステップは単なる例示に過ぎず、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。
方法４００は、ステップ４０１で、２次ビデオ・ストリーム受信機２０１が２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５を受信し、レギュラー・ビデオ・ストリーム受信機２０２がレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０を受信することから開始される。ここでは、図３のピクチャ３１０に示すように、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツは、サブ・ピクチャとしてＰＩＰウィンドウ内に表示され、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０の番組コンテンツは、主ピクチャとして主ピクチャ領域に表示される。
ステップ４０４で、受信機２００は、視聴者がチャネル変更を求める（すなわち現在サブ・ピクチャとしてＰＩＰウィンドウ中に表示されているビデオ番組Ａを全画面の主ピクチャとして見ることを求める）要求を行っているかどうかを判定する。この要求が行われるとすぐに、受信機２００は、制御信号１３７として１つまたは複数の要求コマンド６１３をマルチキャスト機器１２０に送信して、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）の終了および対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）の伝送を要求する。
ステップ４０３で、アップサンプラ２０５は、デコーダ２０３の出力信号をアップサンプリングして、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツを直ちに全画面で表示することができるようにする。ステップ４０５で、図３の画面表示３２０に示すように、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０の番組コンテンツが、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツに置換される。ステップ４０９で、受信機２００は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３のＩＤＲフレームが受信されて復号されたかどうかを判定する。ステップ４１１で、ＩＤＲフレームが復号されるとすぐに、受信機２００は、図３の画面表示３３０に示すように、ほぼシームレスに、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツを、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の番組コンテンツに置換する。
２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５と対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３とは時間同期しているので、アップサンプリングした２次ストリーム（Ａ）１３５から対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３の番組コンテンツへの切替えは、シームレスに行うことができる。この同期が行われないと、チャネル変更期間中にフレームの望ましくないジッタリングが視聴者に見えてしまう可能性がある、例えば、フレームが失われることによってピクチャの重複やフリーズした画面を目にすることになる可能性があることは、当業者なら分かるであろう。このシームレスな切替え動作によって、視聴者のＱｏＥは大幅に向上する。
図４の方法を用いて、チャネル変更遅延を大幅に減少させることができる（例えば、望ましくない２．０秒の遅延量から、許容できる０．５秒の遅延量まで減少させることができる）。アップサンプリングした２次ストリームの番組コンテンツの画質は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の番組コンテンツの画質ほど良好に見えないこともあるが、視聴者の立場に立てば、画面がフリーズしたり黒く表示されたりする遅いチャネル変更動作に苛々することに比べれば、アップサンプリングした２次ビデオ・ストリームの番組コンテンツを見ることの方がはるかに良いことは、当業者なら理解するであろう。
次に図５を参照すると、本発明の原理による、図１の受信機１５０の第２の例示的な実施形態例の詳細を示すブロック図が示してある。例示および説明を目的として、前述した図１の要素に関連して、図５について述べる。
視聴者によるＰＩＰ動作の開始に応答して、受信機５００は、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５と、２つのレギュラー・ビデオ・ストリーム、すなわちレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０およびレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３とを、同時に受信し始める。ＰＩＰ動作中、２つのビデオ・ストリーム、すなわち２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５およびレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０は、それぞれのデコーダ２０３および２０４によって表示のために復号され、その一方で、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３の最新のＧＯＰの全ての未復号パケットがキャッシュ・メモリ５０３に記憶される。これにより、最新のＧＯＰデータが、主ピクチャからＰＩＰチャネルへの高速チャネル変更動作にいつでも利用できるようになる。
視聴者がリモート・コントローラ２１５を用いてチャネル変更動作を開始すると、セレクタ５０６は、キャッシュ・メモリ５０３とデコーダ２０４との間に信号パスを確立する一方で、主ビデオ受信機２０２とデコーダ２０４との間の信号パスを切断する。同時に、セレクタ２０６は、デコーダ２０４とビデオ・プロセッサ２０８との間の信号パスを構成する。その結果、記憶したＧＯＰパケットが直ちに復号されて表示される。その後、レギュラー・ビデオ・ストリーム受信機５０１は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３を、表示するためにキャッシュ・メモリ５０３を介してデコーダ２０４に供給し続ける。図２に関連して上述したように、少なくとも１つのマイクロプロセッサおよびメモリを含む制御装置２１０は、当業者には既知の通常の方法で、セレクタ２０６，５０６及びリモート・コントローラ２１５を含む受信機５００と関連付けられた様々な装置と通信して、受信機５００の動作全体を制御する。
この方法の優れた点は、受信機５００が追加の復号能力を必要とされないことである。これは、対応するレギュラー・ビデオ・ストリームの最後のＧＯＰデータを復号する前にキャッシュ・メモリ５０３に記憶するためである。ここで、受信機２０１，２０２，５０１およびデコーダ２０３，２０４ならびにセレクタ５０６およびキャッシュ・メモリ５０３は、図５に点線で示すように、単一の受信機モジュール（例えばＤＴＶ受信機１５５）内に統合することができることは、当業者なら分かるであろう。さらに、第１の実施形態と異なり、受信機５００は、最初のＩＤＲフレームを待機する必要がない。この構成は、上述のように少なくとも３つのビデオ・ストリームを同時に受信するので、十分な帯域幅を有するマルチキャスト・システムに特に適しているであろう。
２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５と対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３とは時間同期しているので、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の番組コンテンツと、キャッシュされている対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）の番組コンテンツとの置換は、ほぼシームレスに実行することができる。この場合も、セレクタ２０６，５０６は、制御装置２１０によって制御可能な様々なタイプのビデオ切替え装置で構成することができることは、当業者なら分かるであろう。
次に図６を参照すると、本発明の原理による、図５の受信機５００の高速チャネル変更動作が示してある。例示および説明を目的として、前述した図１および図５の要素に関連して図６について述べる。
より詳細には、ピクチャ３０３，３１０，６２０および３３０はそれぞれ、チャネル変更動作の異なるステップにおける画面表示を示している。矢印１３０，１３３，１３５，６１３および６２３は、マルチキャスト機器１２０と受信機５００との間の信号通信を示している。各矢印は、マルチキャスト機器１２０と受信機５００との間の特定の方向の信号の流れを示しており、３種類の異なる矢印の大きさは、双方向ディジタル信号通信パス１０８上でのそれぞれの伝送に必要な帯域幅を相対的に示している。図６でも、図３と同様に、ビデオ番組Ａの番組コンテンツは、ヨットの絵で表され、ビデオ番組Ｂの番組コンテンツは、自動車の絵で表されている。
ピクチャ３０１は、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０の番組コンテンツが主ピクチャとして表示されるときの、ビデオ・ディスプレイ１７０の画面表示を示す。ＰＩＰ動作が開始されると、すなわち視聴者が２次ビデオ・ストリーム（Ａ）の番組コンテンツをサブ・ピクチャとしてＰＩＰウィンドウで表示することを要求すると、受信機５００は、マルチキャスト機器１２０に１つまたは複数の要求コマンドを送信して、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５および対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）の伝送を要求する。
ピクチャ３１０は、マルチ・ピクチャ表示環境において２つの異なるビデオ番組ＡおよびＢが同時に表示されるときの、ビデオ・ディスプレイ１７０の画面表示を示す。ビデオ番組Ａを表示しているサブ・ピクチャ３１１は、画面の比較的小さな領域（すなわちＰＩＰウィンドウ）内に表示され、ビデオ番組Ｂを表示している主ピクチャ３１３は、画面の比較的大きな領域（すなわち主ピクチャ領域）内に表示されている。サブ・ピクチャ３１１は、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５から得られ、主ピクチャ３１３は、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０から得られる。
ＰＩＰ動作中には、２つのビデオ・ストリーム、すなわち２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５およびレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０が、それぞれのデコーダ２０３および２０４によって表示のために復号され、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム１３３の最新のＧＯＰの全ての復号前のパケットがキャッシュ・メモリ５０３に記憶される。これにより、最新のＧＯＰデータが、主ピクチャからＰＩＰチャネルへの高速チャネル変更動作にいつでも利用できるようになる。
視聴者がリモート・コントローラ２１５を用いて１つまたは複数のチャネル変更要求を行ったことに応答して、受信機５００は、図１に示すように制御信号１３７として１つまたは複数の制御コマンド６２３をマルチキャスト機器１２０に送信して、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０および２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５の終了を要求する。
ピクチャ６２０は、対応するビデオ・ストリーム（Ａ）１３３のキャッシュしたＧＯＰの番組コンテンツが全画面で表示される、チャネル変更期間中のビデオ・ディスプレイ１７０の画面表示を示している。その後、レギュラー・ビデオ・ストリーム受信機５０１は、ピクチャ３３０に示すように、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の後続のＧＯＰを、キャッシュ・メモリ５０３を介してデコーダ２０４に供給し続ける。
上述の例示的な実施形態例では、ＰＩＰウィンドウの番組コンテンツを全画面で表示したが、ＰＩＰウィンドウの番組コンテンツを全画面で表示することが必要であるわけではない。例えば、受信機５００は、ＰＩＰウィンドウ３１１の番組コンテンツを、主ピクチャ３１３の番組コンテンツとスワップするように構成することもできる。
次に図７を参照すると、本発明の原理による、図６に示すチャネル変更動作の各ステップのフローチャートが示してある。例示および説明を目的として、前述した図１、図５および図６の要素に関連して、図７の各ステップについて述べる。図７のステップは単なる例示に過ぎず、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。
方法７００は、ステップ７０１で、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０を、レギュラー・ビデオ・ストリーム受信機２０２が受信し、デコーダ２０４が図６にピクチャ３０１として示すように表示するために復号することから開始される。
ステップ７０３で、受信機５００は、視聴者がＰＩＰ動作を要求しているか否かを判定する。視聴者がＰＩＰ動作を開始するとすぐに、受信機５００は、制御信号１３７として１つまたは複数の要求コマンド６１３をマルチキャスト機器１２０に送信して、マルチキャスト機器１２０に、ＰＩＰピクチャ用の２次ビデオ・ストリーム（Ａ）と、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）と番組コンテンツが同じである主ピクチャ用の対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）とを、両方とも伝送するように要求する。
ステップ７０５で、受信機５００の２次ビデオ・ストリーム受信機２０１は、２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５を受信し、受信機５００のレギュラー・ビデオ・ストリーム受信機５０１は、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）を受信し、デコーダ２３０は、ＰＩＰピクチャ用の受信した２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５を復号し、デコーダ２０２は、主ピクチャ用の受信したレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）を復号する。画面表示は、図６のピクチャ３１０である。
ステップ７０７で、受信機５００は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の最新のＧＯＰをキャッシュし、ステップ７０９で、受信機５００は、視聴者がチャネル変更動作を要求しているかどうか（すなわち視聴者がＰＩＰウィンドウの番組コンテンツを画面いっぱいに表示することを要求しているかどうか）を判定する。
ステップ７１０で、視聴者がチャネル変更動作を開始すると、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）のキャッシュした最新のＧＯＰが、セレクタ５０６を介してデコーダ５０４によって復号され、直ちに図６のピクチャ６２０で示すように表示される。
ステップ７１２で、画面上で、レギュラー・ビデオ・ストリーム（Ｂ）１３０の番組コンテンツが、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の最新のＧＯＰの番組コンテンツに置換される。２次ビデオ・ストリーム（Ａ）１３５は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３と時間領域で同期しているので、この移行はほぼシームレスに行われる。
ステップ７１３で、デコーダ５０４は、対応するレギュラー・ビデオ・ストリーム（Ａ）１３３の後続のＧＯＰを復号し続けて、図６のピクチャ３３０で示すように表示する。
次に図８を参照すると、本発明の原理による、図１の受信機１５０の第３の例示的な実施形態例の詳細を示すブロック図が示してある。受信機８００は、図２および図５に示す前述の２つの例示的な実施形態に関連して開示した特徴を組み合わせたものである。受信機８００の詳細な動作については、上記で詳細に説明した図２および図５の受信機２００および５００の動作との関連で十分に理解できるはずであるから、これ以上述べることはしない。
当業者であれば、本明細書の教示に基づき、本発明の原理の全ての特徴および利点を容易に理解することができる。本発明の原理の教示は、様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的プロセッサ、またはそれらの組合せによって実施することができることを理解されたい。
本発明の原理の教示は、ハードウェアとソフトウェアとの組合せとして実施されることが最も好ましい。さらに、ソフトウェアは、プログラム記憶装置に実装されたアプリケーション・プログラムとして実施することができる。アプリケーション・プログラムは、任意の適当なアーキテクチャを備える機械にアップロードして実行することができる。この機械は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）などのハードウェア、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースを有するコンピュータ・プラットフォームで実施されることが好ましい。コンピュータ・プラットフォームは、オペレーティング・システムおよびマイクロ命令コードも備えることができる。本明細書に記載する様々なプロセスおよび機能は、ＣＰＵによって実行することができる、マイクロ命令コードの一部またはアプリケーション・プログラムの一部あるいはそれらの組合せの何れかにすることができる。さらに、追加のデータ記憶装置や印刷装置など、その他の様々な周辺装置をコンピュータ・プラットフォームに接続することもできる。
さらに、添付の図面に示すシステム構成要素および方法の一部はソフトウェアで実施することが好ましいので、システム構成要素間またはプロセス機能ブロック間の実際の接続は、本発明の原理をプログラミングする方法によって異なっていてもよいことも理解されたい。本明細書の教示があれば、当業者なら、本発明の原理の上記の実施形態または構成およびそれと同様の実施形態または構成を思いつくことができるであろう。
本明細書では、添付の図面を参照して例示的な実施形態について述べたが、本発明の原理は、これらの具体的な実施形態に限定されるわけではなく、当業者なら、本発明の原理の範囲または趣旨を逸脱することなく様々な変更および修正をそれらの実施形態に加えることができることを理解されたい。そうした変更および修正は全て、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の原理の範囲に含まれる。

Claims (12)

  1. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）および第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号するステップと、
    前記第１の番組コンテンツおよび前記第２の番組コンテンツを単一の表示画面上に同時に表示するステップであって、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっている該ステップと、
    ユーザからの要求に応答して、前記画面上で前記第１の番組コンテンツを前記第２の番組コンテンツに置換するために、前記復号した２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングするステップと、
    第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）を受信して復号するステップであって、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記第３の番組コンテンツは前記第２の番組コンテンツと同じである該ステップと、
    前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム中の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームが受信されて復号されたときに、前記第２の番組コンテンツを前記第３の番組コンテンツに置換するステップと、
    を含む方法。
  2. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項１に記載の方法。
  3. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）および第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号する、少なくとも１つのビデオ・ストリーム受信機および少なくとも１つのデコーダを含む受信機（１５５Ａ）と、
    前記第１の番組コンテンツおよび前記第２の番組コンテンツを単一の表示画面（１７０）上に同時に表示するビデオ信号を生成するビデオ・プロセッサ（２０８）であって、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっている前記ビデオ・プロセッサと、
    ユーザからの要求に応答して、前記画面（１７０）上で前記第１の番組コンテンツを前記第２の番組コンテンツに置換するために、前記復号した２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングするアップサンプラ（２０５）と、を備えた装置（２００）であって、
    前記受信機（１５５Ａ）は、第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）を受信して復号し、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記第３の番組コンテンツは前記第２の番組コンテンツと同じであり、
    前記ビデオ・プロセッサ（２０８）は、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム中の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームが受信されて復号されたときに、前記第２の番組コンテンツを前記第３の番組コンテンツに置換する、前記装置。
  4. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項３に記載の装置。
  5. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）および第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号する手段（１５５Ａ）と、
    前記第１の番組コンテンツおよび前記第２の番組コンテンツを単一の表示画面（１７０）上に同時に表示するビデオ信号を処理する手段（２０８）であって、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっている、該手段と、
    ユーザからの要求に応答して、前記画面（１７０）上で前記第１の番組コンテンツを前記第２の番組コンテンツに置換するために、前記復号した２次ビデオ・ストリームをアップサンプリングする手段（２０５）と、を備えた装置（２００）であって、
    前記受信手段（１５５Ａ）は、第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）を受信して復号し、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリームは時間領域で前記２次ビデオ・ストリームと同期し、前記第３の番組コンテンツは前記第２の番組コンテンツと同じであり、
    前記処理手段（２０８）は、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム中の瞬間デコーダ・リフレッシュ（ＩＤＲ）フレームが受信されて復号されたときに、前記第２の番組コンテンツを前記第３の番組コンテンツに置換する、前記装置。
  6. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項５に記載の装置。
  7. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）を表示するために受信して復号するステップと、
    ユーザからの第１の要求に応答して、第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）および第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の伝送を要求するステップであって、前記第２の番組コンテンツと前記第３の番組コンテンツとが同じである一方で、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっており、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）は時間領域で前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）と同期する該ステップと、
    前記第１のビデオ・コンテンツおよび前記第２のビデオ・コンテンツを単一の表示画面（１７０）上に同時に表示するために前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号するステップと、
    前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の少なくとも最新のＧＯＰを記憶するステップと、
    ユーザからの第２の要求に応答して、前記表示画面（１７０）上で前記第１の番組コンテンツを前記キャッシュした第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの番組コンテンツに置換するために、前記記憶した第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを復号するステップと、
    を含む方法。
  8. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項７に記載の方法。
  9. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）を受信して復号する、少なくとも１つのビデオ・ストリーム受信機および少なくとも１つのデコーダを含む受信機（１５５Ｂ）と、
    メモリ（５０３）と、を備えた装置（５００）であって、
    前記受信機（１５５Ｂ）は、ユーザからの第１の要求に応答して、第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）および第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の伝送を求める少なくとも１つの要求コマンドを送信し、前記第２の番組コンテンツと前記第３の番組コンテンツとが同じである一方で、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっており、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）は時間領域で前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）と同期し、
    前記受信機（１５５Ｂ）は、前記第１のビデオ・コンテンツおよび前記第２のビデオ・コンテンツを単一の表示画面（１７０）上に同時に表示するために前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号し、かつ、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の少なくとも事前に復号された最新のＧＯＰパケットを前記メモリ（５０３）に記憶し、
    前記受信機（１５５Ｂ）は、ユーザからの第２の要求に応答して、前記表示画面（１７０）上で前記第１の番組コンテンツを前記キャッシュした第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの番組コンテンツに置換するために、前記記憶した第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを復号する、前記装置。
  10. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項９に記載の装置。
  11. 第１の番組コンテンツを搬送する第１のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３０）を受信して復号する、少なくとも１つのビデオ・ストリーム受信機および少なくとも１つのデコーダを含む手段（１５５Ｂ）と、
    ディジタル・データを記憶する手段（５０３）と、を備えた装置（５００）であって、
    前記受信手段（１５５Ｂ）は、ユーザからの第１の要求に応答して、第２の番組コンテンツを搬送する２次ビデオ・ストリーム（１３５）および第３の番組コンテンツを搬送する第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の伝送を求める少なくとも１つの要求コマンドを送信し、前記第２の番組コンテンツと前記第３の番組コンテンツとが同じである一方で、前記第１の番組コンテンツと前記第２の番組コンテンツとは異なっており、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）は時間領域で前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）と同期し、
    前記受信手段（１５５Ｂ）は、前記第１のビデオ・コンテンツおよび前記第２のビデオ・コンテンツを単一の表示画面（１７０）上に同時に表示するために前記２次ビデオ・ストリーム（１３５）を受信して復号し、かつ、前記第２のレギュラー・ビデオ・ストリーム（１３３）の少なくとも事前に復号された最新のＧＯＰパケットを前記記憶手段（５０３）に記憶し、
    前記受信手段（１５５Ｂ）は、ユーザからの第２の要求に応答して、前記表示画面（１７０）上で前記第１の番組コンテンツを前記キャッシュした第２のレギュラー・ビデオ・ストリームの番組コンテンツに置換するために、前記記憶した第２のレギュラー・ビデオ・ストリームを復号する、前記装置。
  12. 前記２次ビデオ・ストリームのグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）の長さが、前記第１のレギュラー・ビデオ・ストリームのＧＯＰの長さより短い、請求項１１に記載の装置。
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