JP2022076343A - フレーム同期装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】比較的小さな演算コストで、フレーム同期を行うことが可能なフレーム同期装置を提供する。【解決手段】実施形態のフレーム同期装置は、受信部と、フレームメモリと、時刻生成部と、受信時刻取得部と、タイムスタンプ取得部と、制御部とを備える。受信部は、映像データおよびタイムスタンプを含むパケットデータを受信し、フレームメモリは、受信部が受信したパケットデータを格納し、時刻生成部は、基準同期信号に基づいて、時刻を生成し、受信時刻取得部は、時刻生成部が生成した時刻に基づいて、所定の条件を満たすパケットデータの受信時刻を取得し、タイムスタンプ取得部は、所定の条件を満たすパケットデータから、タイムスタンプを取得し、制御部は、受信時刻と前記タイムスタンプが示す時刻との差を求め、この差の変化量に応じて、フレームメモリからパケットデータを読み出す。【選択図】 図２

Description

この発明の実施形態は、フレーム同期装置に関する。
周知のように、映像信号を伝送するシステムにおいて、映像信号を発信する発信源で用いる基準同期信号と、その映像信号の受信側である放送局で用いる基準同期信号との間には、わずかな周波数偏差が生じうる。周波数偏差は、特にリアルタイム放送において、映像に不体裁を生じさせるなどの支障を来すおそれがある。このため、受信側でフレーム同期装置を用いて、周波数偏差の補償を行っている。
また近時、映像や音声などのメディア情報をIP（Internet Protocol）ネットワークを使用して配信するコンテンツ配信システムが実現されている。IPネットワークを使用したシステムにあっても、送り側と受け側の基準同期が異なる場合に周波数偏差を生じうるが、メディア情報をパケット化したデータで伝送するため、従来のフレーム同期装置を単純に適用することはできない。
なお、送り側と受け側の基準同期が両方ともＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）である場合は、周波数偏差が生じないが、いずれか一方の側がGNSSを使用できない環境に置かれる場合には、GNSSとは異なる基準同期を使用するため、周波数偏差が生じうる。
そこで、IPネットワークを使用したシステムでは、例えば、パケット化されたデータをいったんデパケタイズした後にフレーム同期を行い、再びパケタイズするなどの手法が考えられる。しかしながら、このような手法は、演算コストが大きいという問題があった。
また、このように演算コストが大きい場合、処理遅延の問題が生じて放送のリアルタイム性を損なったり、あるいはその手当てのために回路規模を大きくする必要が生じる。
特開昭５４－５２４１４号公報
本発明が解決しようとする課題は、比較的、演算コストが小さく、迅速にフレーム同期の処理を行うことが可能なフレーム同期装置を提供することである。
実施形態のフレーム同期装置は、受信部と、フレームメモリと、時刻生成部と、受信時刻取得部と、タイムスタンプ取得部と、制御部とを備える。受信部は、映像データおよびタイムスタンプを含むパケットデータを受信し、フレームメモリは、受信部が受信したパケットデータを格納し、時刻生成部は、基準同期信号に基づいて、時刻を生成し、受信時刻取得部は、時刻生成部が生成した時刻に基づいて、所定の条件を満たすパケットデータの受信時刻を取得し、タイムスタンプ取得部は、所定の条件を満たすパケットデータから、タイムスタンプを取得し、制御部は、受信時刻と前記タイムスタンプが示す時刻との差を求め、この差の変化量に応じて、フレームメモリからパケットデータを読み出す。
実施形態に係わるコンテンツ配信システムの構成を示す図。 図１に示したフレーム同期装置の第１の実施形態の構成を示す図。 ＲＴＰパケットの構造例を説明するための図。 図２に示したフレーム同期装置の処理を説明するためのフローチャート。 図１に示したフレーム同期装置の第２の実施形態の構成を示す図。 図５に示したフレーム同期装置の処理を説明するためのフローチャート。
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態に係わるフレーム同期装置およびコンピュータプログラムを含むコンテンツ配信システムの構成を示すものである。このコンテンツ配信システムは、発信源１００と、ネットワークＮＷと、放送局２００とを備える。
発信源１００は、メディア情報（映像、音声、補助情報など）をネットワークＮＷ（例えば、光公衆網）を通じて発信する装置や設備であって、放送局外の撮影場所にある設備、あるいは放送局２００以外の放送局である。そして発信源１００は、少なくとも、ＰＴＰマスタ１０１と、ＩＰ送出装置（IP Sender）１０２とを備える。
ＰＴＰマスタ１０１は、発信源１００内で使用する時刻を司る装置であって、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）を用いて時刻同期（ローカル時刻同期）を行い、発信源内部時刻ＰＴＰ１を生成する。ここで、ＰＴＰマスタ１０１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）以外を時刻源としているものとする。
ＩＰ送出装置１０２は、ＰＴＰマスタ１０１が生成した時刻ＰＴＰ１に基づいて、映像信号および音声信号を量子化（データ化）し、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケットにパケット化（パケタイズ）する。なお、ＲＴＰパケットには、時刻ＰＴＰ１に基づくタイムスタンプと、パケット毎にインクリメントされたシーケンスナンバーが付与される。そして、ＩＰ送出装置１０２は、生成したＲＴＰパケットをネットワークＮＷを通じて、放送局２００に送信する。
放送局２００は、例えば、無線や有線の放送媒体ないし通信媒体（図示しない）を介してコンテンツを放送する設備であって、発信源１００からネットワークＮＷを通じて受信したＲＴＰパケットから得たメディア情報などを上記コンテンツとして放送することができる。そして、放送局２００は、少なくとも、ＰＴＰマスタ２０１と、フレーム同期装置２１０と、ＩＰ受信装置２２０とを備える。
ＰＴＰマスタ２０１は、放送局２００内で使用する時刻を司る装置であって、ＧＮＳＳを時刻源として用いて時刻同期（ＧＮＳＳ同期）を行い、放送局内部時刻ＰＴＰ２を生成する。すなわち、前述のＰＴＰマスタ１０１とＰＴＰマスタ２０１は、互いに異なる時刻源を用いてそれぞれ時刻同期を行うので、発信源内部時刻ＰＴＰ１と放送局内部時刻ＰＴＰ２との間には、周波数偏差が存在しうる。
フレーム同期装置２１０は、ネットワークＮＷを通じて発信源１００から送信されるＲＴＰパケットを受信し、この受信したＲＴＰパケットに含まれる映像データのフレームを放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期させる。
具体的には、第１の実施形態として、図２乃至図４を用いて後述するようなフレーム同期装置２１０が考えられる。すなわち、フレーム同期装置２１０は、ＲＴＰパケットに含まれる映像データのタイムスタンプが示す時刻と、放送局内部時刻ＰＴＰ２に基づくＲＴＰパケットの受信時刻との時間差を求め、その変化量（以下、時間差変化量と称する）を検出／監視し、この時間差変化量に応じて、フレームの複製、読み飛ばしを行い、上記ＲＴＰパケットの上記タイムスタンプおよびシーケンスナンバーを内部時刻（後述するフレーム同期装置内部時刻）に基づき更新することで、映像データのフレーム同期を行う。
また第２の実施形態として、図５乃至図６を用いて後述するようなフレーム同期装置２３０が考えられる。すなわち、フレーム同期装置２３０は、フレーム同期装置２１０に代わって放送局２００に設けられるものであって、フレーム同期装置２３０内のフレームメモリに格納されるパケット数の変化量（以下、格納数変化量）を検出／監視し、この格納数変化量に応じて、フレームの複製、読み飛ばしを行い、上記ＲＴＰパケットの上記タイムスタンプおよびシーケンスナンバーを内部時刻に基づき更新することで、映像データのフレーム同期を行う。
ＩＰ受信装置２２０は、放送局内部時刻ＰＴＰ２に基づいて、フレーム同期装置２１０から出力されるＲＴＰパケットを受信する。
次に、図２を参照して、第１の実施形態に係わるフレーム同期装置２１０の詳細な構成例について説明する。なお、以下の説明では、フレーム同期装置２１０の構成を機能ブロック図で示すが、これらを、種々の記憶媒体に記憶されるプログラムとこれを実行するプロセッサやワーキングメモリによって実現することが可能であることはいうまでもない。
フレーム同期装置２１０は、図２に示すように、時刻生成部２１１と、ＲＴＰ受信部２１２と、フレームメモリ２１３と、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４と、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５と、フレーム制御部２１６と、読み出し制御部２１７と、タイムスタンプ打刻部２１８と、シーケンスナンバー付替部２１９とを備える。
時刻生成部２１１は、ＰＴＰマスタ２０１から放送局内部時刻ＰＴＰ２を受信し、受信した放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したフレーム同期装置内部時刻を生成する。
ＲＴＰ受信部２１２は、ネットワークＮＷを通じて、発信源１００から送信されるＲＴＰパケットを受信し、フレームメモリ２１３、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４およびＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５に出力する。
なお、ＲＴＰパケットは、例えば図３に示すような構造となっている。すなわち、図３（ａ）に示すように、１つのＲＴＰパケットは、IPヘッダ（IP Header）、UDPヘッダ（UDP Header）、メタ情報、メディア情報とからなる。またメタ情報は、RTPヘッダ（RTP Header）とメディアペイロードヘッダ（Media Payload Header）からなる。
また、RTPヘッダは、図３（ｂ）に示すような構造となっている。映像データは、１フレームがいくつかの連続するＲＴＰパケットに分割されて格納されるが、分割されたフレームのうち、最後のフレームを格納するＲＴＰパケットには、マーカビットＭがRTPヘッダに格納される。よって、このマーカビットＭから、フレームの切れ目（境目あるいは境界）を判別することができる。
そしてまた、RTPヘッダには、シーケンスナンバーの下位１６ビットと、タイムスタンプなどを含んでいる。そして、シーケンスナンバーの上位１６ビットは、図３（ｃ）に示すような構造を有するメディアペイロードヘッダに含まれる。
ここで、タイムスタンプは、発信源１００の発信源内部時刻ＰＴＰ１に基づいて打刻された時刻である。またシーケンスナンバーは、ＲＴＰパケット毎にインクリメントされて付与されるカウンタ値である。
フレームメモリ２１３は、ＲＴＰ受信部２１２が受信したＲＴＰパケットを、デパケタイズすることなく、格納（バッファ）し、読み出し制御部２１７の制御によって、格納したＲＴＰパケットを出力する。
また、フレームメモリ２１３は、複数フレームのＲＴＰパケットを格納することができ、例えば、格納領域全体をサイクリックに用いて、データの格納と読み出しが行われ、読み出し位置を示す読み出しポインタと、書き込み位置を示す書き込みポインタが用いられ、読み出しと書き込みが制御される。
ＲＴＰ受信時刻取得部２１４は、ＲＴＰ受信部２１２からフレームメモリ２１３に出力されるＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視して、フレームの最後のパケットを示すマーカビットＭがＲＴＰパケットに含まれる場合に、このＲＴＰパケットの受信時刻を上記フレーム同期装置内部時刻に基づいて取得する。この受信時刻は、フレーム制御部２１６に出力される。
ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５は、ＲＴＰ受信部２１２からフレームメモリ２１３に出力されるＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視して、フレームの最後のパケットを示すマーカビットＭがＲＴＰパケットに含まれる場合に、このＲＴＰパケットのRTPヘッダからタイムスタンプを取得する。このタイムスタンプは、フレーム制御部２１６に出力される。
フレーム制御部２１６は、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４から出力される受信時刻と、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５から出力されるタイムスタンプが示す時刻との時間差を求める。そして、フレーム制御部２１６は、この時間差と以前に求めた時間差との間に生じうる時間差変化量を検出する。この時間差変化量は、読み出し制御部２１７に出力される。
読み出し制御部２１７は、上記時間差変化量に応じて、フレームメモリ２１３に格納されるＲＴＰパケットを読み出す。読み出されたＲＴＰパケットは、タイムスタンプ打刻部２１８に出力される。
タイムスタンプ打刻部２１８は、読み出されたＲＴＰパケットのRTPヘッダに含まれるタイムスタンプを、時刻生成部２１１が生成したフレーム同期装置内部時刻に基づくタイムスタンプに替える打刻を行う。タイムスタンプが替えられたＲＴＰパケットは、シーケンスナンバー付替部２１９に出力される。
シーケンスナンバー付替部２１９は、内部にカウンタを備え、ＲＴＰパケットのRTPヘッダおよびメディアペイロードヘッダに含まれるシーケンスナンバーを、上記カウンタによってインクリメントする値にリナンバリングする。
これにより、フレームメモリ２１３から読み出されたＲＴＰパケットは、連続したシーケンスナンバーが与えられることになる。このようにして、タイムスタンプとシーケンスナンバーが更新されたＲＴＰパケットは、ＩＰ受信装置２２０に出力される。
次に、図４を参照して、第１の実施形態に係わるフレーム同期装置２１０の動作について説明する。なお、以下の説明する処理に並行して、ＲＴＰ受信部２１２がＲＴＰパケットを順次受信し、この受信したＲＴＰパケットをフレームメモリ２１３に格納する処理が行われているものとする。
ステップ４０１ではＲＴＰ受信時刻取得部２１４が、あるフレームＮのＲＴＰパケットの受信時刻ｔ（Ｎ）を取得する。ここで、Ｎは、以下でフレームの連続性を説明するために定義した任意の自然数であって、フレームＮの次のフレームをフレームＮ＋１と称する。
具体的には、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４が、ＲＴＰ受信部２１２が受信したＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視する。やがて、Ｎフレームの最後のパケットを示すマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットを検出すると、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４は、この検出したＲＴＰパケットの受信時刻ｔ（Ｎ）を上記フレーム同期装置内部時刻に基づいて取得し、フレーム制御部２１６に上記受信時刻ｔ（Ｎ）を出力して、ステップ４０２に移行する。
ステップ４０２ではＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が、ステップ４０１のＲＴＰ受信時刻取得部２１４と同様にフレームＮについて、ＲＴＰパケットからタイムスタンプｔｓ（Ｎ）を取得する。
具体的には、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が、ＲＴＰ受信部２１２が受信したＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視する。やがて、Ｎフレームの最後のパケットを示すマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットを検出すると、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５は、この検出したＲＴＰパケットのRTPヘッダからタイムスタンプｔｓ（Ｎ）を取得し、フレーム制御部２１６に上記タイムスタンプｔｓ（Ｎ）を出力して、ステップ４０３に移行する。
ステップ４０３ではフレーム制御部２１６が、ステップ４０１でＲＴＰ受信時刻取得部２１４が取得したフレームＮの受信時刻ｔ（Ｎ）と、ステップ４０２でＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が取得したフレームＮのタイムスタンプｔｓ（Ｎ）が示す時刻との時間差Δｔ（Ｎ）を求め、ステップ４０４に移行する。
ステップ４０４ではＲＴＰ受信時刻取得部２１４が、フレームＮ＋１のＲＴＰパケットの受信時刻ｔ（Ｎ＋１）を取得する。前述したように、フレームＮ＋１は、フレームＮに続く次の映像のフレームである。
具体的には、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４が、ＲＴＰ受信部２１２が受信したＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視する。やがて、Ｎ＋１フレームの最後のパケットを示すマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットを検出すると、ＲＴＰ受信時刻取得部２１４は、この検出したＲＴＰパケットの受信時刻ｔ（Ｎ＋１）を上記フレーム同期装置内部時刻に基づいて取得し、フレーム制御部２１６に上記受信時刻ｔ（Ｎ＋１）を出力して、ステップ４０５に移行する。
ステップ４０５ではＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が、ステップ４０４のＲＴＰ受信時刻取得部２１４と同様にフレームＮ＋１について、ＲＴＰパケットからタイムスタンプｔｓ（Ｎ＋１）を取得する。
具体的には、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が、ＲＴＰ受信部２１２が受信したＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視する。やがて、Ｎ＋１フレームの最後のパケットを示すマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットを検出すると、ＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５は、この検出したＲＴＰパケットのRTPヘッダからタイムスタンプｔｓ（Ｎ＋１）を取得し、フレーム制御部２１６に上記タイムスタンプｔｓ（Ｎ＋１）を出力して、ステップ４０６に移行する。
ステップ４０６ではフレーム制御部２１６が、ステップ４０４でＲＴＰ受信時刻取得部２１４が取得したフレームＮ＋１の受信時刻ｔ（Ｎ＋１）と、ステップ４０５でＲＴＰタイムスタンプ取得部２１５が取得したフレームＮ＋１のタイムスタンプｔｓ（Ｎ＋１）が示す時刻との時間差Δｔ（Ｎ＋１）を求め、ステップ４０７に移行する。
ステップ４０７ではフレーム制御部２１６が、時間差Δｔ（Ｎ＋１）と時間差Δｔ（Ｎ）との間に生じ得る時間差変化量を求め、時間差変化量に応じた処理に移行する。
具体的には、フレーム制御部２１６が、時間差Δｔ（Ｎ＋１）と時間差Δｔ（Ｎ）との差を時間差変化量としてを求め、この時間差変化量を読み出し制御部２１７に出力する。
そして、上記時間差変化量が負の場合には、ステップ４０８に移行し、一方、上記時間差変化量が負でない場合には、ステップ４１１に移行する。
ここで、上記時間差変化量が負の場合は、相対的に、発信源１００のＰＴＰ１の方が放送局２００のＰＴＰ２よりも早い場合である。反対に、上記時間差変化量が負でない場合は、相対的に、発信源１００のＰＴＰ１の方が放送局２００のＰＴＰ２よりも遅いか同じ場合である。
ステップ４０８では読み出し制御部２１７が、フレームメモリ２１３に格納しているＲＴＰパケットの数を検出し、次のフレームを構成するいくつかの連続するＲＴＰパケットを格納した場合に、フレームメモリ２１３がオーバーフローする（バッファするＲＴＰパケットが規定の記憶容量を超える）か否かを判定する。ここで、オーバーフローすると判定した場合には、ステップ４０９に移行し、一方、オーバーフローしないと判定した場合には、ステップ４１０に移行する。
ステップ４０９では読み出し制御部２１７が、フレームスキップを行って、フレームメモリ２１３に格納されるＲＴＰパケットを読み出す。そして読み出し制御部２１７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２１８に出力し、ステップ４１３に移行する。
より具体的には、読み出し制御部２１７は、フレームメモリ２１３に格納されるＲＴＰパケットのうち、最旧のフレームのＲＴＰパケットを読み飛ばして（読み出しポインタの位置を１フレーム分飛ばす変更を行う）、次のフレームのＲＴＰパケットを読み出し、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２１８に出力する。
なお、スキップしたフレームのＲＴＰパケットおよび読み出したＲＴＰパケットは、フレームメモリ２１３から消去する。ここでいう消去とは、説明を簡明にするための表現であって、必ずしも、実際にデータを消去する処理を実行することを示すものではない。
例えば、上記消去は、フレームメモリ２１３の格納領域に対するデータの書き込み開始アドレスを示す書き込みポインタの位置を、上記読み出したＲＴＰパケットが格納される領域が上書きされる対象となるように変更するものであってもよい。以下の説明では、説明を簡明にするために、書き込みポインタの位置変更による実質的なデータ消去を、単に消去と称する。
一方、ステップ４１０では読み出し制御部２１７が、通常のタイミングで、フレームメモリ２１３に格納される最旧のＲＴＰパケットを読み出す。そして読み出し制御部２１７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２１８に出力し、ステップ４１３に移行する。なお、読み出したＲＴＰパケットは、同様に、フレームメモリ２１３から消去する。
ステップ４１１では読み出し制御部２１７が、フレームメモリ２１３に格納しているＲＴＰパケットの数を検出し、次のフレームを構成するいくつかの連続するＲＴＰパケットの読み出した場合に、フレームメモリ２１３がアンダーフローする（バッファしているＲＴＰパケットが規定量を下回る）か否かを判定する。ここで、アンダーフローすると判定した場合には、ステップ４１２に移行し、一方、アンダーフローしないと判定した場合には、ステップ４１０に移行する。
ステップ４１２では読み出し制御部２１７が、フレームリピートを行って、フレームメモリ２１３に格納される同じフレームのＲＴＰパケットを２度読み出す。そして読み出し制御部２１７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２１８に出力し、ステップ４１３に移行する。
より具体的には、読み出し制御部２１７は、フレームメモリ２１３に格納されるＲＴＰパケットのうち、最旧のフレームを構成するいくつかのＲＴＰパケットをすべて読み出してタイムスタンプ打刻部２１８に出力したのち、再び同じフレームを読み出すために、例えば、読み出しポインタの位置を１フレーム分戻して、再度、同じフレームのＲＴＰパケットを読み出してタイムスタンプ打刻部２１８に出力し、その後、２度読み出したフレームのＲＴＰパケットをフレームメモリ２１３から消去する。
ステップ４１３ではタイムスタンプ打刻部２１８が、読み出し制御部２１７によって読み出されたＲＴＰパケットのRTPヘッダに含まれるタイムスタンプを、時刻生成部２１１が生成したフレーム同期装置内部時刻に基づくタイムスタンプに替える打刻を行い、ステップ４１４に移行する。タイムスタンプが替えられたＲＴＰパケットは、シーケンスナンバー付替部２１９に出力される。
ステップ４１４ではシーケンスナンバー付替部２１９が、タイムスタンプ打刻部２１８から出力されたＲＴＰパケットのRTPヘッダおよびメディアペイロードヘッダに含まれるシーケンスナンバーを、内部に備えるカウンタがカウントする値にリナンバリングする。
これにより、フレームメモリ２１３から読み出されたＲＴＰパケットは、フレーム同期装置２１０独自の連続したシーケンスナンバーが与えられることになる。このようにして、シーケンスナンバーが更新されたＲＴＰパケットは、ＩＰ受信装置２２０に出力される。
以上のように、上記構成のコンテンツ配信システムでは、放送局２００内に設けられたフレーム同期装置２１０において、ＲＴＰパケットに含まれるタイムスタンプが示す時刻とＲＴＰパケットの受信時刻との差を求め、この差の変化量（上記時間差変化量）に応じてフレームのスキップあるいはリピートを行ってフレーム数を調整する。また調整が施されたＲＴＰパケットは、放送局内部時刻ＰＴＰ２に基づくタイムスタンプを打刻するとともに、シーケンスナンバーをリナンバリングするようにしている。
したがって、上記構成のコンテンツ配信システムによれば、放送局２００の放送局内部時刻ＰＴＰ２に非同期なＲＴＰパケットであっても、デパケタイズ／パケタイズを行わずに、放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したＲＴＰパケットを少ない演算コストで生成することができる。
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係わるフレーム同期装置２３０の詳細な構成例について説明する。なお、以下の説明では、フレーム同期装置２３０の構成を機能ブロック図で示すが、これらを種々の記憶媒体に記憶されるプログラムと、これを実行するプロセッサやワーキングメモリによって実現することが可能であることはいうまでもない。
また、システム全体の構成は図１と同様であることより、その説明は省略する。第２の実施形態で扱うＲＴＰパケットの構造は、図３を用いて第１の実施形態で説明した通りであることより、詳細についての説明は省略する。
フレーム同期装置２３０は、図５に示すように、時刻生成部２３１と、ＲＴＰ受信部２３２と、フレームメモリ２３３と、パケット格納数取得部２３４と、シーケンスナンバー取得部２３５と、フレーム制御部２３６と、読み出し制御部２３７と、タイムスタンプ打刻部２３８と、シーケンスナンバー付替部２３９とを備える。
時刻生成部２３１は、ＰＴＰマスタ２０１から放送局内部時刻ＰＴＰ２を受信し、受信した放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したフレーム同期装置内部時刻を生成する。
ＲＴＰ受信部２３２は、ネットワークＮＷを通じて、発信源１００から送信されるＲＴＰパケットを受信し、フレームメモリ２３３およびシーケンスナンバー取得部２３５に出力する。
フレームメモリ２３３は、ＲＴＰ受信部２３２が受信したＲＴＰパケットを、デパケタイズすることなく、格納（バッファ）し、読み出し制御部２３７の制御によって、格納したＲＴＰパケットを出力する。また、フレームメモリ２３３は、複数フレームのＲＴＰパケットを格納することができ、例えば、格納領域全体をサイクリックに用いて、データの格納と読み出しが行われる。
パケット格納数取得部２３４は、時刻生成部２３１が生成したフレーム同期装置内部時刻に基づく１フレーム分の時間毎に、フレームメモリ２３３に格納されるＲＴＰパケットの数を取得し、その数（以下、格納数と称する）をフレーム制御部２３６に出力する。
具体的なパケット数の取得方法としては、フレームメモリ２３３の書き込みポインタの位置と読み出しポインタの位置の差分から求める。後述するフレームスキップあるいはリピートが行われる場合には、その分を補填した値を求める。
シーケンスナンバー取得部２３５は、ＲＴＰ受信部２３２からフレームメモリ２３３に出力されるＲＴＰパケットのRTPヘッダを監視して、フレームの最後のパケットを示すマーカビットＭがＲＴＰパケットに含まれる場合に、そのＲＴＰパケットのメタ情報からシーケンスナンバーを取得する。取得したシーケンスナンバーは、フレーム制御部２３６に出力される。
フレーム制御部２３６は、シーケンスナンバー取得部２３５が順次取得するシーケンスナンバーの変化量（１フレーム間のシーケンスナンバーの差。以下、ナンバー変化量と称する。）を求め、このナンバー変化量と、パケット格納数取得部２３４が取得した格納数の変化量（以下、格納数変化量と称する。）とを比較する。そして、フレーム制御部２３６は、この比較結果に応じた処理を実行するように、読み出し制御部２３７に指示する。
読み出し制御部２３７は、フレーム制御部２３６の指示に従って、フレームメモリ２３３に格納されるＲＴＰパケットを読み出す。読み出されたＲＴＰパケットは、タイムスタンプ打刻部２３８に出力される。
タイムスタンプ打刻部２３８は、読み出されたＲＴＰパケットのRTPヘッダに含まれるタイムスタンプを、時刻生成部２３１が生成したフレーム同期装置内部時刻に基づくタイムスタンプに替える打刻を行う。タイムスタンプが替えられたＲＴＰパケットは、シーケンスナンバー付替部２３９に出力される。
シーケンスナンバー付替部２３９は、内部にカウンタを備え、ＲＴＰパケットのRTPヘッダおよびメディアペイロードヘッダに含まれるシーケンスナンバーを、上記カウンタによってインクリメントする値にリナンバリングする。
これにより、フレームメモリ２３３から読み出されたＲＴＰパケットは、連続したシーケンスナンバーが与えられることになる。このようにして、タイムスタンプとシーケンスナンバーが更新されたＲＴＰパケットは、ＩＰ受信装置２２０に出力される。
次に、図６を参照して、第２の実施形態に係わるフレーム同期装置２３０の動作について説明する。なお、以下の説明する処理に並行して、ＲＴＰ受信部２３２がＲＴＰパケットを順次受信し、この受信したＲＴＰパケットをフレームメモリ２３３に格納する処理が行われているものとする。
ステップ６０１ではフレーム制御部２３６が、シーケンスナンバー取得部２３５が順次取得するシーケンスナンバーを比較して、ナンバー変化量を求め、ステップ６０２に移行する。すなわち、あるフレームＮのマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットのシーケンスナンバーと、その次のフレームＮ＋１のマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットのシーケンスナンバーの差をナンバー変化量ｍとして求める。ここで、Ｎは、以下でフレームの連続性を説明するために定義した任意の自然数であって、フレームＮの次のフレームをフレームＮ＋１と称する。
ステップ６０２ではパケット格納数取得部２３４が、ある時刻Ｔに、フレームメモリ２３３に格納されているＲＴＰパケットの格納数Ｗ（Ｔ）を取得し、この格納数Ｗ（Ｔ）と取得時刻をフレーム制御部２３６に出力して、ステップ６０３に移行する。
ステップ６０３ではパケット格納数取得部２３４が、時刻Ｔから１フレーム分の時間が経過したタイミング（Ｔ＋１）で、フレームメモリ２３３に格納されているＲＴＰパケットの格納数Ｗ（Ｔ＋１）を取得し、この格納数Ｗ（Ｔ＋１）と取得時刻をフレーム制御部２３６に出力して、ステップ６０４に移行する。
ステップ６０４ではフレーム制御部２３６が、格納数Ｗ（Ｔ＋１）と格納数Ｗ（Ｔ）との差が、ステップ６０１で求めたナンバー変化量ｍよりも大きいか否かを比較し、判定する。ここで、格納数Ｗ（Ｔ＋１）と格納数Ｗ（Ｔ）との差が、ナンバー変化量ｍよりも大きい場合には、ステップ６０５に移行し、一方、ナンバー変化量ｍよりも大きくない場合には、ステップ６０８に移行する。
ここで、上記差が、ナンバー変化量ｍよりも大きい場合は、相対的に、発信源１００のＰＴＰ１の方が放送局２００のＰＴＰ２よりも早い場合である。反対に、上記差が、ナンバー変化量ｍよりも大きくない場合は、相対的に、発信源１００のＰＴＰ１の方が放送局２００のＰＴＰ２よりも遅いか同じ場合である。
ステップ６０５では読み出し制御部２３７が、フレームメモリ２３３に格納しているＲＴＰパケットの数を検出し、次のフレームを構成するいくつかの連続するＲＴＰパケットを格納した場合に、フレームメモリ２３３がオーバーフローする（バッファするＲＴＰパケットが規定の記憶容量を超える）か否かを判定する。ここで、オーバーフローすると判定した場合には、ステップ６０６に移行し、一方、オーバーフローしないと判定した場合には、ステップ６０７に移行する。
ステップ６０６では読み出し制御部２３７が、フレームスキップを行って、フレームメモリ２３３に格納されるＲＴＰパケットを読み出す。そして読み出し制御部２３７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２３８に出力し、ステップ６１０に移行する。
より具体的には、読み出し制御部２３７は、フレームメモリ２３３に格納されるＲＴＰパケットのうち、最旧のフレームを構成するＲＴＰパケットのうち、ステップ６０１で求めた差分ｍの分だけのパケットを読み飛ばして、その次のＲＴＰパケットから読み出しを行い、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２３８に出力する。
なお、スキップしたＲＴＰパケットおよび読み出したＲＴＰパケットは、フレームメモリ２３３から消去する（書き込みポインタの位置を変更して、書き込みの対象領域にする）。
一方、ステップ６０７では読み出し制御部２３７が、通常のタイミングで、フレームメモリ２３３に格納される最旧のＲＴＰパケットを読み出す。そして読み出し制御部２３７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２３８に出力し、ステップ６１０に移行する。なお、読み出したＲＴＰパケットは、同様に、フレームメモリ２３３から消去する。
ステップ６０８では読み出し制御部２３７が、フレームメモリ２３３に格納しているＲＴＰパケットの数を検出し、次のフレームを構成するいくつかの連続するＲＴＰパケットの読み出した場合に、フレームメモリ２３３がアンダーフローする（バッファしているＲＴＰパケットが規定量を下回る）か否かを判定する。ここで、アンダーフローすると判定した場合には、ステップ６０９に移行し、一方、アンダーフローしないと判定した場合には、ステップ６０７に移行する。
ステップ６０９では読み出し制御部２３７が、フレームリピートを行って、フレームメモリ２３３に格納される同じフレームのＲＴＰパケットを２度読み出す。そして読み出し制御部２３７は、この読み出したＲＴＰパケットをタイムスタンプ打刻部２３８に出力し、ステップ６１０に移行する。
より具体的には、読み出し制御部２３７は、フレームメモリ２３３に格納されるＲＴＰパケットのうち、最旧のフレームを構成するＲＴＰパケットを読み出してタイムスタンプ打刻部２３８に出力したのち、例えば、ステップ６０１で求めた差分ｍの分だけパケットの読み出しポインタの位置を戻して、再度、差分ｍの分だけＲＴＰパケットを読み出してタイムスタンプ打刻部２３８に出力し、その後、２度読み出したＲＴＰパケットをフレームメモリ２３３から消去する。
ステップ６１０ではタイムスタンプ打刻部２３８が、読み出し制御部２３７によって読み出されたＲＴＰパケットのRTPヘッダに含まれるタイムスタンプを、時刻生成部２３１が生成したフレーム同期装置内部時刻に基づくタイムスタンプに替える打刻を行い、ステップ６１１に移行する。タイムスタンプが替えられたＲＴＰパケットは、シーケンスナンバー付替部２３９に出力される。
ステップ６１１ではシーケンスナンバー付替部２３９が、タイムスタンプ打刻部２３８から出力されたＲＴＰパケットのRTPヘッダおよびメディアペイロードヘッダに含まれるシーケンスナンバーを、内部に備えるカウンタがカウントする値にリナンバリングする。
これにより、フレームメモリ２３３から読み出されたＲＴＰパケットは、フレーム同期装置２３０独自の連続したシーケンスナンバーが与えられることになる。このようにして、シーケンスナンバーが更新されたＲＴＰパケットは、ＩＰ受信装置２２０に出力される。
以上のように、上記構成のコンテンツ配信システムでは、放送局２００内に設けられたフレーム同期装置２３０において、１フレーム間のシーケンスナンバーの差（上記ナンバー変化量）を求めるとともに、放送局内部時刻ＰＴＰ２に基づく１フレーム分の時間内のフレームメモリ２３３内のパケット格納数の変化量を求め、ナンバー変化量とパケット格納数の変化量の大小関係に応じてフレームのスキップあるいはリピートを行ってフレーム数を調整する。また調整が施されたＲＴＰパケットは、放送局内部時刻ＰＴＰ２に基づくタイムスタンプを打刻するとともに、シーケンスナンバーをリナンバリングするようにしている。
したがって、上記構成のコンテンツ配信システムによれば、放送局２００の放送局内部時刻ＰＴＰ２に非同期なＲＴＰパケットであっても、デパケタイズ／パケタイズを行わずに、放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したＲＴＰパケットを少ない演算コストで生成することができる。このため、フレーム同期の処理を迅速に行うことができる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態では、発信源１００は、ＧＮＳＳ以外を時刻源としているものとし、放送局２００は、ＧＮＳＳを時刻源としているものとして説明したが、逆であってもよい。すなわち、発信源１００は、ＧＮＳＳを時刻源とし、放送局２００は、ＧＮＳＳ以外を時刻源としている場合にも適用できる。
また、発信源１００、放送局２００ともに、ＧＮＳＳ、あるいは、ＧＮＳＳ以外を時刻源とする場合にも適用できる。例えば、ともにＧＮＳＳを時間源とする場合であっても、発信源１００側においてなんらかの不具合が生じて不正確なタイムスタンプがＲＴＰパケットに打刻された場合でも、フレーム同期装置２１０あるいは２３０によってフレーム同期を行うことができる。
また、上記実施の形態では、連続するフレームＮ、Ｎ＋１について、Δｔ（Ｎ）やＷ（Ｔ）を求める場合を例に挙げて説明したが、連続するフレームに限定されるものではない。例えば、予め設定した数Ｌだけ離れたフレームを比較の対象としたり、連続あるいは不連続のＬ個のフレームについて求めた値の平均値を用いるようにしてもよい。
また上記Ｌを周波数偏差の大きさ（例えば、Δｔ（Ｎ＋Ｌ）－Δｔ（Ｎ）あるいはＷ（Ｔ＋Ｌ）－Ｗ（Ｔ））やネットワークＮＷのトラヒック、通信時間帯などに応じて、ダイナミックに変動させるようにしてもよい。
また上記第２の実施形態では、１フレームに相当する時間の間に変化したパケット格納数に応じて、フレームメモリ２３３がオーバーフローあるいはアンダーフローしないように、読み出し制御部２３７がシーケンスナンバーの変化量ｍだけパケットをスキップあるいは二度読みするようにしたが、これに限定されるものではない。
（第２の実施形態の第１の変形例）
これに代わる第１の変形例として、フレーム制御部２３６が、フレームＮのマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットのシーケンスナンバーと、その次のフレームＮ＋１のマーカビットＭが含まれるＲＴＰパケットのシーケンスナンバーの差をナンバー変化量ｍとして求めるとともに、時刻生成部２３１が生成した時刻に基づくタイミングで受信したパケットデータから取得したシーケンスナンバーの変化量ｍ’を求め、読み出し制御部２３７が、変化量ｍとｍ’に応じて、フレームメモリ２３３がオーバーフローあるいはアンダーフローしないように、パケットをスキップあるいは二度読みするようにする。
具体的には、フレーム制御部２３６が、ステップ６０１と同様にして、差分ｍを求めるとともに、ステップ６０２～６０３に代わる処理として、時刻生成部２３１が生成した装置内部時刻に基づく１フレーム分の時間毎のタイミングで受信したＲＴＰパケットのシーケンスナンバーに基づいて、このシーケンスナンバーの１フレーム分の時間毎の変化量（差分ｍ’）を求める。
そして、ステップ６０４に相当する処理として、フレーム制御部２３６が、差分ｍとｍ’の大小関係を判定し、ステップ６０５～６０９に相当する処理として、読み出し制御部２３７が、フレームメモリがオーバーフローするかアンダーフローするかに応じて、それを防止するために、フレームスキップあるいはフレームリピートを行う。
このような第１の変形例であっても、放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したＲＴＰパケットを少ない演算コストで生成することができ、フレーム同期の処理を迅速に行うことができる。
（第２の実施形態の第２の変形例）
また、第２の変形例としては、１フレームに相当する時間の間に受信したパケット数の変化に応じて、フレームメモリ２３３がオーバーフローあるいはアンダーフローしないように、読み出し制御部２３７がシーケンスナンバーの変化量ｍだけパケットをスキップあるいは二度読みするようにする。
具体的には、パケット格納数取得部２３４に代わる制御機能として、パケット受信数取得部２３４’を設ける。パケット受信数取得部２３４’は、ＲＴＰ受信部２３２の出力を監視し、ＲＴＰパケットの受信数をカウントする。
そして、パケット受信数取得部２３４’が、ステップ６０２においては、ある時刻ＴまでのＲＴＰパケットの受信数（受信数の累積値）をカウントして受信数Ｎ（Ｔ）を取得し、ステップ６０３においては、その１フレーム時間後の時刻Ｔ＋１までのＲＴＰパケットの受信数（同累積値）をカウントして受信数Ｎ（Ｔ＋１）を取得する。
そして、ステップ６０４に相当する処理として、フレーム制御部２３６が、受信数Ｎ（Ｔ＋１）と受信数Ｎ（Ｔ）との差が、ステップ６０１で求めたナンバー変化量ｍよりも大きいか否かを比較し、判定する。
その後は、第２の実施形態と同様に、ステップ６０５～６０９において、読み出し制御部２３７が、フレームメモリがオーバーフローするかアンダーフローするかに応じて、それを防止するために、差分ｍの分だけのパケットをフレームスキップあるいはフレームリピートを行う。
このような第２の変形例であっても、放送局内部時刻ＰＴＰ２に同期したＲＴＰパケットを少ない演算コストで生成することができ、フレーム同期の処理を迅速に行うことができる。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
１００…発信源、１０１…ＰＴＰマスタ、１０２…ＩＰ送出装置、２００…放送局、２０１…ＰＴＰマスタ、２１０…フレーム同期装置、２１１…時刻生成部、２１２…ＲＴＰ受信部、２１３…フレームメモリ、２１４…ＲＴＰ受信時刻取得部、２１５…ＲＴＰタイムスタンプ取得部、２１６…フレーム制御部、２１７…読み出し制御部、２１８…タイムスタンプ打刻部、２１９…シーケンスナンバー付替部、２２０…ＩＰ受信装置、２３０…フレーム同期装置、２３１…時刻生成部、２３２…ＲＴＰ受信部、２３３…フレームメモリ、２３４…パケット格納数取得部、２３５…シーケンスナンバー取得部、２３６…フレーム制御部、２３７…読み出し制御部、２３８…タイムスタンプ打刻部、２３９…シーケンスナンバー付替部。
特開昭５４－５２４１２号公報

Claims (14)

  1. 映像データおよびタイムスタンプを含むパケットデータを受信する受信部と、
    この受信部が受信したパケットデータを格納するフレームメモリと、
    基準同期信号に基づいて、時刻を生成する時刻生成部と、
    この時刻生成部が生成した時刻に基づいて、所定の条件を満たすパケットデータの受信時刻を取得する受信時刻取得部と、
    所定の条件を満たすパケットデータから、タイムスタンプを取得するタイムスタンプ取得部と、
    前記受信時刻と前記タイムスタンプが示す時刻との差を求め、この差の変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出す制御部と、
    を備えるフレーム同期装置。
  2. １つのフレームの前記映像データが、連続する複数のパケットデータに分割されて格納され、
    前記パケットデータは、後続のパケットデータが別のフレームの映像データを含む場合に、フレームの境界を示すマーカービットを含み、
    前記受信時刻取得部は、前記時刻生成部が生成した時刻に基づいて、前記マーカービットを含むパケットデータの受信時刻を取得し、
    前記タイムスタンプ取得部は、前記マーカービットを含むパケットデータから、タイムスタンプを取得する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム同期装置。
  3. 前記制御部は、連続する２つのフレームについて、前記受信時刻と前記タイムスタンプが示す時刻との差をそれぞれ求め、２つの差の変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項２に記載のフレーム同期装置。
  4. 前記制御部は、連続しない２つのフレームについて、前記受信時刻と前記タイムスタンプが示す時刻との差をそれぞれ求め、２つの差の変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項２に記載のフレーム同期装置。
  5. 前記制御部は、前記変化量に応じて、フレームスキップあるいはフレームリピートにより、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフレーム同期装置。
  6. 映像データおよびシーケンスナンバーを含むパケットデータを受信する受信部と、
    この受信部が受信したパケットデータを格納するフレームメモリと、
    基準同期信号に基づいて、時刻を生成する時刻生成部と、
    この時刻生成部が生成した時刻に基づく所定のタイミングで、前記フレームメモリが格納しているパケットデータ数を取得する格納数取得部と、
    所定の条件を満たすパケットデータから、シーケンスナンバーを取得するシーケンスナンバー取得部と、
    前記格納数取得部が取得したパケットデータ数の変化量と、前記シーケンスナンバー取得部が取得したシーケンスナンバーの変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出す制御部と、
    を備えるフレーム同期装置。
  7. １つのフレームの前記映像データが、連続する複数のパケットデータに分割されて格納され、
    前記パケットデータは、後続するパケットデータが別のフレームの映像データを含む場合に、フレームの境界を示すマーカービットを含み、
    前記格納数取得部は、前記時刻生成部が生成した時刻に基づいて、前記フレームに相当する時間のタイミングで、前記フレームメモリが格納しているパケットデータ数を取得し、
    前記シーケンスナンバー取得部は、前記マーカービットを含むパケットデータから、シーケンスナンバーを取得する、
    ことを特徴とする請求項６に記載のフレーム同期装置。
  8. 前記制御部は、連続する２つのフレームについて、前記格納数取得部が取得したパケットデータ数の変化量と、前記シーケンスナンバー取得部が取得したシーケンスナンバーの変化量とをそれぞれ求め、前記パケットデータ数の変化量と前記シーケンスナンバーの変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項７に記載のフレーム同期装置。
  9. 前記制御部は、連続しない２つのフレームについて、前記格納数取得部が取得したパケットデータ数の変化量と、前記シーケンスナンバー取得部が取得したシーケンスナンバーの変化量とをそれぞれ求め、前記パケットデータ数の変化量と前記シーケンスナンバーの変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項７に記載のフレーム同期装置。
  10. 映像データおよびシーケンスナンバーを含むパケットデータを受信する受信部と、
    この受信部が受信したパケットデータを格納するフレームメモリと、
    基準同期信号に基づいて、時刻を生成する時刻生成部と、
    パケットデータから、シーケンスナンバーを取得するシーケンスナンバー取得部と、
    所定の条件を満たすパケットデータから取得したシーケンスナンバーの変化量と、前記時刻生成部が生成した時刻に基づくタイミングで受信したパケットデータから取得したシーケンスナンバーの変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出す制御部と、
    を備えるフレーム同期装置。
  11. 映像データおよびシーケンスナンバーを含むパケットデータを受信する受信部と、
    この受信部が受信したパケットデータを格納するフレームメモリと、
    基準同期信号に基づいて、時刻を生成する時刻生成部と、
    この時刻生成部が生成した時刻に基づく所定のタイミングで、パケットデータの受信数を取得する受信数取得部と、
    所定の条件を満たすパケットデータから、シーケンスナンバーを取得するシーケンスナンバー取得部と、
    前記受信数取得部が取得した受信数の変化量と、前記シーケンスナンバー取得部が取得したシーケンスナンバーの変化量に応じて、前記フレームメモリからパケットデータを読み出す制御部と、
    を備えるフレーム同期装置。
  12. 前記制御部は、前記パケットデータ数の変化量と前記シーケンスナンバーの変化量に応じて、フレームスキップあるいはフレームリピートにより、前記フレームメモリからパケットデータを読み出すことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれかに記載のフレーム同期装置。
  13. さらに、前記制御部によって読み出されたパケットデータに含まれるタイムスタンプを、前記時刻に基づくタイムスタンプに替える打刻部を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のフレーム同期装置。
  14. さらに、前記制御部によって読み出されたパケットデータに含まれるシーケンスナンバーをリナンバリングする付替部を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のフレーム同期装置。
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