JP2023016995A - 受信装置および受信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレームレートが動的に変化する場合であっても受信側において良好に表示可能とする。【解決手段】送信ビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、またはこの符号化画像データをコンテナするパケットに、表示制御情報を挿入する。受信側では、この表示制御情報を用いて、ピクチャの表示制御を行って、良好な表示を実現する。【選択図】図36

Description

本技術は、送信装置、送信方法および受信装置に関する。詳しくは、本技術は、動画像データを構成する各ピクチャの画像データを階層符号化して送信する送信装置等に関する。
圧縮動画を、放送、ネット等でサービスする際、受信機のデコード能力によって再生可能なフレーム周波数の上限が制限される。従って、サービス側は普及している受信機の再生能力を考慮して、低フレーム周波数のサービスのみに制限したり、高低複数のフレーム周波数のサービスを同時提供したりする必要がある。
受信機は、高フレーム周波数のサービスに対応するには、高コストとなり、早期普及の阻害要因となる。初期に低フレーム周波数のサービス専用の安価な受信機のみ普及していて、将来サービス側が高フレーム周波数のサービスを開始する場合、新たな受信機が無いと全く視聴不可能であり、新規サービスの普及の阻害要因となる。
例えば、H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)において、動画像データを構成する各ピクチャの画像データを階層符号化することによる時間方向スケーラビリティが提案されている(非特許文献1参照)。受信側では、NAL(Network Abstraction Layer)ユニットのヘッダに挿入されているテンポラルID(temporal_id)に基づき、各ピクチャの階層を識別でき、デコード能力に対応した階層までの選択的なデコードが可能となる。
Gary J. Sullivan, Jens-Rainer Ohm, Woo-Jin Han, Thomas Wiegand, "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECNOROGY, VOL. 22, NO. 12, pp. 1649-1668, DECEMBER 2012
本技術の目的は、フレームレートが動的に変化する場合であっても受信側において良好に表示可能とすることにある。
本技術の概念は、
動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類し、該分類された各階層のピクチャの画像データを符号化すると共に、上記複数の階層を所定数の階層組に分割し、該分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームを生成する画像符号化部を備え、
上記画像符号化部は、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔となるように符号化し、
上記生成された所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを送信する送信部と、
上記送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報を挿入する情報挿入部とをさらに備える
送信装置にある。
本技術において、画像符号化部により、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが符号化されて所定数のビデオストリームが生成される。この場合、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化される。そして、この複数の階層が所定数の階層組に分割され、この分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームが生成される。
画像符号化部では、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔、例えば等間隔となるように符号化される。これにより、例えば、受信側が、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、各ピクチャの符号化画像データのデコード処理を無理なく連続して行うことが可能となる。
例えば、画像符号化部は、最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングが、この階層組より下位側に位置するすべての階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化する、ようにされてもよい。なお、ここで言う中間タイミングは、必ずしも真ん中のタイミングである必要はなく、下位側のデコードタイミングと重ならないタイミングを意味するものである。これにより、例えば、受信側では、最下位の階層組だけでなく、それよりも上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データまでもデコードする能力がある場合に、各ピクチャのデコード処理を順次スムーズに進めることが可能となる。
送信部により、上述の所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナが送信される。例えば、コンテナは、デジタル放送規格で採用されているトランスポートストリーム(MPEG-2 TS)であってもよい。また、例えば、コンテナは、インターネットの配信などで用いられるMP4、あるいはそれ以外のフォーマットのコンテナであってもよい。
情報挿入部により、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入される。例えば、表示制御情報は、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である、ようにされてもよい。
また、例えば、表示制御情報は、第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である、ようにされてもよい。この場合、例えば、コンテナはトランスポートストリームであり、情報挿入部は、表示制御情報をPESパケットのエクステンションフィールドに挿入する、ようにされてもよい。これにより、例えば、この表示制御情報を用いて、非圧縮データバッファからの各ピクチャの画像データの読み出しを制御することが可能となる。
このように本技術においては、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されて送信されるものである。そのため、例えば、受信側において、この表示制御情報に基づいて非圧縮データバッファからの各ピクチャの画像データの読み出しを制御でき、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
なお、本技術において、例えば、情報挿入部は、第1のシーケンスの最後のピクチャの符号化画像データに、この第1のシーケンスの最後のピクチャであることを識別する識別情報をさらに挿入する、ようにされてもよい。これにより、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、受信側において、この識別情報に基づいて、第1のシーケンスの最後のピクチャを容易に識別可能となる。
また、本技術において、例えば、コンテナのレイヤに、符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されているか否かを識別する識別情報を挿入する識別情報挿入部をさらに備える、ようにされてもよい。例えば、コンテナはトランスポートストリームであり、識別情報挿入部は、識別情報を、プログラムマップテーブルの配下に所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループの中にデスクリプタとして挿入する、ようにされてもよい。この場合、受信側においては、符号化画像データをデコード処理することなく、この識別情報に基づいて、符号化画像データに表示制御情報が挿入されているか否かを容易に識別可能となる。
また、本技術の他の概念は、
動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを受信する受信部と、
上記受信されたビデオストリームを処理する処理部とを備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されている
受信装置にある。
本技術において、受信部により、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、この複数の階層が所定数の階層組に分割されて得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが受信される。そして、処理部により、その受信されたビデオストリームが処理される。
この場合、所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔、例えば等間隔となるように符号化されている。そのため、例えば、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、各ピクチャの符号化画像データのデコード処理を無理なく連続して行うことが可能となる。
また、この場合、受信されたビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されている。そのため、例えば、この表示制御情報に基づいて非圧縮データバッファからの各ピクチャの画像データの読み出しを制御でき、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
例えば、表示制御情報は、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間はこの第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である、ようにされてもよい。また、例えば、表示制御情報は、第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である、ようにされてもよい。
また、本技術の他の概念は、
動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データに表示制御情報が挿入されており、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記表示制御情報に基づいて制御する制御部とをさらに備える
受信装置にある。
本技術において、受信部により、所定フォーマットのコンテナが受信される。このコンテナには、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、この複数の階層が所定数の階層組に分割されて得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが含まれている。
この場合、所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔、例えば等間隔となるように符号化されている。そのため、例えば、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、各ピクチャの符号化画像データのデコード処理を無理なく連続して行うことが可能となる。
画像復号処理部により、受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データが選択的にデコードされ、このデコードされて得られた各ピクチャの画像データがバッファに取り込まれ、この各ピクチャの画像データが所定のタイミングで読み出されて出力される。この読み出しが、制御部により、表示制御情報に基づいて制御される。
例えば、表示制御情報は、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間はこの第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である、ようにされてもよい。また、例えば、表示制御情報は、第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である、ようにされてもよい。
このように本技術においては、デコードされて得られた各ピクチャの画像データがバッファに取り込まれ、この各ピクチャの画像データが所定のタイミングで読み出されて出力される際に、この読み出しが表示制御情報に基づいて制御されるものである。そのため、例えば、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
また、本技術の他の概念は、
動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームに基づいて該ビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を検出するシーケンス切り替わり検出部と、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記シーケンス切り替わり検出部の検出出力に基づいて制御する制御部とをさらに備える
受信装置にある。
本技術において、受信部により、所定フォーマットのコンテナが受信される。このコンテナには、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、この複数の階層が所定数の階層組に分割されて得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが含まれている。
この場合、所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔、例えば等間隔となるように符号化されている。そのため、例えば、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、各ピクチャの符号化画像データのデコード処理を無理なく連続して行うことが可能となる。
シーケンス切り替わり検出部により、受信されたコンテナに含まれるビデオストリームに基づいて、このビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替え部が検出される。そして、画像復号処理部により、受信されたコンテナに含まれる所定数のビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データが選択的にデコードされ、このデコードされて得られた各ピクチャの画像データがバッファに取り込まれ、この各ピクチャの画像データが所定のタイミングで読み出されて出力される。この読み出しが、制御部により、シーケンス切り替わり検出部の検出出力に基づいて制御される。
このように本技術においては、デコードされて得られた各ピクチャの画像データがバッファに取り込まれ、この各ピクチャの画像データが所定のタイミングで読み出されて出力される際に、この読み出しがシーケンス切り替わりの検出出力に基づいて制御されるものである。そのため、例えば、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
本技術によれば、フレームレートが動的に変化する場合であっても受信側において良好に表示可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
実施の形態としての送受信システムの構成例を示すブロック図である。 送信装置の構成例を示すブロック図である。 エンコーダで行われる階層符号化の一例を示す図である。 エンコーダで行われる階層符号化の他の一例を示す図である。 NALユニットヘッダの構造例およびその構造例における主要なパラメータの内容を示す図である。 HEVCによる各ピクチャの符号化画像データの構成を説明するための図である。 所定数のビデオストリーム(2ストリーム)のピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)を説明するための図である。 ベースストリームとエンハンスストリームの2つのビデオストリームを生成する場合における、各ピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)の一例を示す図である。 所定数のビデオストリーム(3ストリーム)のピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)を説明するための図である。 ベースストリームと2つのエンハンスストリームの3つのビデオストリームを生成する場合における、各ピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)の一例を示す図である。 シーケンス切り替わり部の一例を示す図である。 シーケンス切り替わり部におけるエンコーダのHRD制御の一例を示す図である。 シーケンス切り替わり部の他の一例を示す図である。 シーケンス切り替わり部におけるエンコーダのHRD制御の他の一例を示す図である。 AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIを挿入するためのインタフェースの構造例を示す図である。 AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの構造例を示す図である。 AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの構造例における主要な情報の内容を示す図である。「 シーケンス切り替え(1倍速から2倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(1倍速から2倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の他の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(2倍速から1倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(2倍速から1倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の他の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(1倍速から4倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(1倍速から4倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の他の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(4倍速から1倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の一例を示す図である。 シーケンス切り替え(4倍速から1倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIの各フラグの値の推移の他の一例を示す図である。 エンコーダの構成例を示すブロック図である。 エンコーダの処理フローの一例を示す図である。 PESエクステンション・フィールド・データの構造例と、それにおける主要な情報の内容を示す図である。 オフセット・タイムスタンプ・インフォメーションの構造例と、それにおける主要な情報の内容を示す図である。 AUプレゼンテーション・コントロールの構造例を示す図である。 AUプレゼンテーション・コントロールの構造例における主要な情報の内容を示す図である。 テンポラル・コントロール・デスクリプタの構造例を示す図である。 HEVCデスクリプタの構造例を示す図である。 マルチプレクサの構成例を示すブロック図である。 マルチプレクサの処理フローの一例を示す図である。 2ストリーム配信におけるトランスポートストリームTSの構成例を示す図である。 受信装置の構成例を示すブロック図である。 デマルチプレクサの構成例を示すブロック図である。 ストリーム結合の一例を示す図である。 デマルチプレクサの処理フローの一例を示す図である。 ダの構成例を示すブロック図である。 ポスト処理部の構成例を示す図である。 デコーダ、ポスト処理部の処理フローの一例を示す図である。
以下、発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.変形例
<1.実施の形態>
[送受信システム]
図1は、実施の形態としての送受信システム10の構成例を示している。この送受信システム10は、送信装置100と、受信装置200とを有する構成となっている。
送信装置100は、コンテナとしてのトランスポートストリームTSを放送波に載せて送信する。このトランスポートストリームTSには、動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、この複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが含まれる。この場合、例えば、H.264/AVC、H.265/HEVCなどの符号化が施され、被参照ピクチャが自己階層および/または自己階層よりも低い階層に所属するように符号化される。
この実施の形態において、複数の階層を所定数の階層組に分割する場合、最下位の階層組に複数の階層を含み、この最下位の階層組より上位に位置する階層組には1つの階層を含むようにされる。このような分割により、受信側では、例えば、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、この最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームだけを選択してバッファに取り込んでデコード処理を行うことが可能となる。
各階層のピクチャの符号化画像データに、ピクチャ毎に、所属階層を識別するための階層識別情報が付加される。この実施の形態においては、各ピクチャのNALユニット(nal_unit)のヘッダ部分に、階層識別情報(temporal_idを意味する“nuh_temporal_id_plus1”)が配置される。このように階層識別情報が付加されることで、受信側では、NALユニットのレイヤにおいて各ピクチャの階層識別が可能となり、所定階層以下の階層の符号化画像データを選択的に取り出してデコード処理を行うことができる。
この実施の形態において、所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が等間隔となるように符号化される。この符号化により、受信側では、最下位の階層組に含まれる複数の階層のピクチャの符号化画像データを処理可能なデコード能力がある場合、各ピクチャの符号化画像データのデコード処理を無理なく連続して行うことが可能となる。
この実施の形態において、最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングが、この階層組より下位側に位置するすべての階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化される。なお、ここで言う中間タイミングは、下位側の2つのピクチャのデコードタイミングの真ん中のタイミングである必要はなく、下位側のデコードタイミングと重ならないタイミングであることを意味するものである。したがって、この場合、例えば、下位側の2つのピクチャのデコードタイミングの間に、上位層の2つ以上のピクチャのデコードタイミングが来るような符号化も含まれる。この符号化により、受信側では、最下位の階層組だけでなく、それよりも上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データまでもデコードする能力がある場合に、各ピクチャのデコード処理を順次スムーズに進めることが可能となる。
この実施の形態において、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに、表示制御情報が挿入される。受信側では、この表示制御情報に基づいて、非圧縮データバッファからの各ピクチャの画像データの読み出しを制御でき、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
例えば、表示制御情報は、例えば、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間はこの第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である。また、例えば、表示制御情報は、第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である。
なお、この実施の形態においては、第1のシーケンスの最後のピクチャの符号化画像データに、第1のシーケンスの最後のピクチャであることを識別する識別情報が挿入される。この識別情報により、受信側では、第1のシーケンスの最後のピクチャを容易に識別可能となる。
また、この実施の形態において、トランスポートストリームTSのレイヤに、符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに上述の表示制御情報が挿入されているか否かを示す識別情報が挿入される。この構成情報は、プログラムマップテーブルの配下に所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループの中にデスクリプタとして挿入される。この識別情報により、受信側では、符号化画像データをデコード処理することなく、符号化画像データに表示制御情報が挿入されているか否かを容易に識別可能となる。
受信装置200は、送信装置100から放送波に載せて送られてくる上述のトランスポートストリームTSを受信する。受信装置200は、このトランスポートストリームTSに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じて選択された所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファ(非圧縮データバッファ)に取り込む。そして、受信装置200は、このバッファから各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力し、画像再生を行う。
上述したように、受信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されている。この表示制御情報に基づいて、バッファからの各ピクチャの画像の読み出しが制御される。この制御により、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
「送信装置の構成」
図2は、送信装置100の構成例を示している。この送信装置100は、CPU(Central Processing Unit)101と、エンコーダ102と、圧縮データバッファ(cpb:coded picture buffer)103と、マルチプレクサ104と、送信部105を有している。CPU101は、制御部であり、送信装置100の各部の動作を制御する。
エンコーダ102は、非圧縮の動画像データを入力して、階層符号化を行う。エンコーダ102は、この動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類する。そして、エンコーダ102は、この分類された各階層のピクチャの画像データを符号化し、各階層のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを生成する。エンコーダ102は、例えば、H.264/AVC、H.265/HEVCなどの符号化を行う。この際、エンコーダ102は、参照するピクチャ(被参照ピクチャ)が、自己階層および/または自己階層よりも下位の階層に所属するように、符号化する。
図3は、エンコーダ102で行われる階層符号化の一例を示している。この例は、0から3までの4階層に分類され、各階層のピクチャの画像データに対して符号化が施された例である。縦軸は階層を示している。階層0から3のピクチャの符号化画像データを構成するNALユニット(nal_unit)のヘッダ部分に配置されるtemporal_id(階層識別情報)として、それぞれ、0から3が設定される。一方、横軸は表示順(POC:picture order of composition)を示し、左側は表示時刻が前で、右側は表示時刻が後になる。
また、図4は、エンコーダ102で行われる階層符号化の一例を示している。この例は、0から4までの5階層に分類され、各階層のピクチャの画像データに対して符号化が施された例である。縦軸は階層を示している。階層0から4のピクチャの符号化画像データを構成するNALユニット(nal_unit)のヘッダ部分に配置されるtemporal_id(階層識別情報)として、それぞれ、0から4が設定される。一方、横軸は表示順(POC:picture order of composition)を示し、左側は表示時刻が前で、右側は表示時刻が後になる。
図5(a)は、NALユニットヘッダの構造例(Syntax)を示し、図5(b)は、その構造例における主要なパラメータの内容(Semantics)を示している。「Forbidden_zero_bit」の1ビットフィールドは、0が必須である。「Nal_unit_type」の6ビットフィールドは、NALユニットタイプを示す。「Nuh_layer_id」の6ビットフィールドは、0を前提とする。「Nuh_temporal_id_plus1」の3ビットフィールドは、temporal_idを示し、1を加えた値(1~7)をとる。
図3、図4に戻って、矩形枠のそれぞれがピクチャを示し、数字は、符号化されているピクチャの順、つまりエンコード順(受信側ではデコード順)を示している。図3の例の場合、「2」から「9」の8個のピクチャによりサブ・ピクチャグループ(Sub group of pictures)が構成されており、「2」はそのサブ・ピクチャグループの先頭のピクチャとなる。「1」は前のサブ・ピクチャグループのピクチャである。このサブ・ピクチャグループがいくつか集まってGOP(Group Of Pictures)となる。
また、図4の例の場合、「2」から「17」の16個のピクチャによりサブ・ピクチャグループ(Sub group of pictures)が構成されており、「2」はそのサブ・ピクチャグループの先頭のピクチャとなる。「1」は前のサブ・ピクチャグループのピクチャである。このサブ・ピクチャグループがいくつか集まってGOP(Group Of Pictures)となる。
GOPの先頭ピクチャの符号化画像データは、図6に示すように、AUD、VPS、SPS、PPS、PSEI、SLICE、SSEI、EOSのNALユニットにより構成される。一方、GOPの先頭ピクチャ以外のピクチャは、AUD、PPS、PSEI、SLICE、SSEI、EOSのNALユニットにより構成される。VPSはSPSと共に、シーケンス(GOP)に一度、PPSは毎ピクチャで伝送可能とされている。
図3、図4に戻って、実線矢印は、符号化におけるピクチャの参照関係を示している。例えば、「2」のピクチャは、Pピクチャであり、「1」のピクチャを参照して符号化される。また、「3」のピクチャは、Bピクチャであり、「1」、「2」のピクチャを参照して符号化される。同様に、その他のピクチャは、表示順で近くのピクチャを参照して符号化される。なお、最上位の階層のピクチャは、他のピクチャからの参照がない。
エンコーダ102は、複数の階層を2以上の所定数の階層組に分割し、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームを生成する。例えば、エンコーダ102は、最下位の階層組に複数の階層を含み、この最下位の階層組より上位に位置する階層組には1つの階層を含むように分割する。
例えば、図3の階層符号化の例において、エンコーダ102は、一点鎖線で区切るように、階層0から2を最下位の階層組とし、階層3をその上位に位置する階層組として、2つの階層組に分割する。この場合、エンコーダ102は、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ2つのビデオストリーム(符号化ストリーム)を生成することになる。
また、例えば、図4の階層符号化の例において、エンコーダ102は、一点鎖線および2点鎖線で区切るように、階層0から2を最下位の階層組とし、階層3をその上位に位置する階層組とし、さらに階層4をその上位に位置する階層組として、3つの階層組に分割する。この場合、エンコーダ102は、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ3つのビデオストリーム(符号化ストリーム)を生成することになる。
この場合、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームはベースストリームとされ、そのストリームタイプは“0x24”とされる。また、この最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データを含むビデオストリームはエンハンスストリームとされ、そのストリームタイプは、新規定義する“0x25”とされる。
なお、エンハンスストリームが複数存在する場合、全てのエンハンスストリームのストリームタイプを“0x25”とするのではなく、各エンハンスストリームの識別が可能となるように、ストリームタイプを新規定義することも考えられる。例えば、エンハンスストリームが2つある場合、第1のエンハンスストリームのストリームタイプは“0x25”とされ、第2のエンハンスストリームのストリームタイプは“0x26”とされる。
このストリームタイプは、所定数のビデオストリームのそれぞれが、ベースストリームであるかエンハンスストリームであるかを識別するための識別情報を構成する。このストリームタイプは、トランスポートストリームTSのレイヤに挿入される。すなわち、このストリームタイプは、プログラムマップテーブル(PMT:Program Map Table)の配下に所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループ(Video ES loop)の中に挿入される。
エンコーダ102は、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が等間隔となるように、符号化する。図7(a)は、図3の階層符号化の例において、各ピクチャが時間解像度でフルな120Hzタイミングで符号化される場合であって、階層0から2がベースストリーム(B stream)を構成する最下位の階層組とされ、階層3がその上位に位置するエンハンスストリーム(E stream)を構成する階層組とされて、2つの階層組に分割される場合を示している。
この場合、最下位の階層組のピクチャの時間解像度は60fpsであるが、120Hzのタイミングで連続して符号化されるピクチャが存在し、60fpsのデコード能力を備えるデコーダでは連続して安定したデコード処理が不可能となる。そのため、図7(b)に示すように、ベースストリームを構成する最下位の階層組のピクチャの符号化タイミングが60Hzとなるように調整され、この最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が等間隔となるように符号化される。これにより、60fpsのデコード能力を備えるデコーダにより、ベースストリームを構成する最下位の階層組のピクチャの符号化画像データに対して連続して安定したデコード処理が可能となる。
また、図7(b)に示すように、エンハンスストリーム(E stream)を構成する階層組のピクチャの符号化タイミング、従ってそのピクチャの符号化画像データのデコードタイミングは、ベースストリーム(B stream)を構成する最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化される。これにより、受信側で、ベースストリームだけでなく、エンハンスストリームを構成する階層組のピクチャの符号化画像データまでもデコードする能力がある場合に、各ピクチャのデコード処理を順次スムーズに進めることが可能となる。
図8は、図3の階層符号化の例において、ベースストリーム(B stream)と、エンハンスストリーム(E stream)の2つのビデオストリームを生成する場合における、各ピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)の一例を示している。この例は、エンハンスストリームのデコード遅延がベースストリームに対して最小となる例である。
この例では、ベースストリーム(B stream)のピクチャの符号化タイミングは偶数タイミングとされ、エンハンスストリーム(E stream)の符号化タイミングは奇数タイミングとされる。そして、この例では、エンハンスストリーム(E stream)は、ベースストリーム(B stream)の最上位層の符号化順のすぐ後に符号化される。すなわち、エンハンスストリーム(E stream)の「7」のピクチャは、ベースストリーム(B stream)の「6」のピクチャの直後に符号化される。
図9(a)は、図4の階層符号化の例において、各ピクチャが時間解像度でフルな120Hzタイミングで符号化される場合であって、階層0から2がベースストリーム(B stream)を構成する最下位の階層組とされ、階層3がその上位に位置するエンハンスストリーム(E stream1)を構成する階層組とされ、さらに階層4がその上位に位置するエンハンスストリーム(E stream2)を構成する階層組とされて、3つの階層組に分割される場合を示している。
この場合、最下位の階層組のピクチャの時間解像度は30fpsであるが、120Hzのタイミングで連続して符号化されるピクチャが存在し、30fpsのデコード能力を備えるデコーダでは連続して安定したデコード処理が不可能となる。そのため、図9(b)に示すように、ベースストリームを構成する最下位の階層組のピクチャの符号化タイミングが30Hzとなるように調整され、この最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が等間隔となるように符号化される。これにより、30fpsのデコード能力を備えるデコーダにより、ベースストリームを構成する最下位の階層組のピクチャの符号化画像データに対して連続して安定したデコード処理が可能となる。
また、図9(b)に示すように、エンハンスストリーム(E stream1)を構成する階層組のピクチャの符号化タイミング、従ってそのピクチャの符号化画像データのデコードタイミングは、ベースストリーム(B stream)を構成する最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化される。さらに、図9(b)に示すように、エンハンスストリーム(E stream2)を構成する階層組のピクチャの符号化タイミング、従ってそのピクチャの符号化画像データのデコードタイミングは、ベースストリーム(B stream)およびエンハンスストリーム(E stream1)を構成する階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化される。これにより、受信側で、ベースストリームだけでなく、2つのエンハンスストリームを構成する階層組のピクチャの符号化画像データまでもデコードする能力がある場合に、各ピクチャのデコード処理を順次スムーズに進めることが可能となる。
図10は、図4の階層符号化の例において、ベースストリーム(B stream)と、エンハンスストリーム(E stream1)と、エンハンスストリーム(E stream2)の3つのビデオストリームを生成する場合における、各ピクチャの符号化タイミング(デコードタイミング)の一例を示している。この例は、エンハンスストリームのデコード遅延がベースストリームに対して最小となる例である。
この例では、ベースストリーム(B stream)のピクチャの符号化タイミングは4の倍数のタイミングとされ、エンハンスストリーム(E stream1)の符号化タイミングは4の倍数のタイミングで、ベースストリーム(B stream)のピクチャの符号化タイミングの中間のタイミングとされる。また、エンハンスストリーム(E stream2)の符号化タイミングは奇数タイミングとされる。
そして、この例では、エンハンスストリーム(E stream1)は、ベースストリーム(B stream)の最上位層の符号化順のすぐ後に符号化される。すなわち、エンハンスストリーム(E stream1)の「10」のピクチャは、ベースストリーム(B stream)の「8」のピクチャの直後に符号化される。また、この例では、エンハンスストリーム(E stream2)は、エンハンスストリーム(E stream1)の符号化順のすぐ後に符号化される。すなわち、エンハンスストリーム(E stream2)の「11」のピクチャは、エンハンスストリーム(E stream1)の「10」のピクチャの直後に符号化される。
エンコーダ102は、生成するビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データに表示制御情報を挿入する。
このようにシーケンス切り替わり部を持つ場合として、エンコーダ102に入力される非圧縮の動画像データのフレームレートが切り替わる場合、あるいは、エンコーダ102に入力される非圧縮の動画像データのフレームレートは同じであるが、フレームの間引き、あるいは補間によりフレームレートが切り替わる場合などがある。なお、シーケンス切り替わり部でフレームレートが切り替わるとき、エンコーダ102で生成されるビデオストリームの数は、同じ場合、あるいは異なる場合がある。
図11は、シーケンス切り替わり部の一例を示している。この例は、第1のシーケンス(60Hz画像のシーケンス)から第2のシーケンス(120H画像のシーケンス)に切り替わる例である。第1のシーケンスでは、図3の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)のみが生成される。一方、第2のシーケンスでは、図3の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)と、図3の階層符号化の例の階層3のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream)が生成される。
図12は、上述の図11に示すようなシーケンス切り替わり部におけるエンコーダ102のHRD(Hypothetical Reference Decoder)制御の一例を示している。ここでは、ベースストリームをサブストリーム1(Encoding of Substream1)とし、エンハンスストリームをサブストリーム2(Encoding of Substream2)として説明する。
階段状の実線a1は、エンコード(符号化)により発生するサブストリーム1のデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、エンコードにより発生するデータ量を示している。階段状の実線b1は、デコード(復号化)により消費するcpb1(coded picture buffer 1:圧縮データバッファ)におけるデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、デコードにより消費するデータ量を示している。傾斜した実線c1の傾きR1は、cpb1に入力される符号化画像データのビットレートを示している。
タイミングP01は、第1のシーケンスの最後の表示ピクチャである「2」のピクチャの最初のバイトデータがcpb1に入力されるタイミングである。このタイミングP01で、デコーダは、「2」のピクチャの符号化画像データのSEIを検知し、「2」のピクチャが切り替え前の最後のピクチャ(アクセスユニット)であることを認識する共に、後続ピクチャ(アクセスユニット)の制御法を検知する。
この場合、切り替え前のピクチャの表示期間は、VPSあるいはSPS の「clock_tick」と「time_scale」から検知する。また、後続のアクセスユニット(AU)における同パラメータ要素の変動により、表示期間の変化を検知する。
また、現在のアクセスユニット(AU)の表示タイミングよりも遅い表示タイミングをもつアクセスユニット(AU)を有する上階層のサブストリーム(sub-stream)が、cpbに新たに追加されること(現在のフレームレートをPとすると、PからNのフレームレートへの変化:P<N)、あるいは、現在のアクセスユニット(AU)の表示タイミングよりも遅い表示タイミングをもつアクセスユニット(AU)を有する上階層のサブストリーム(sub-stream)が、cpbに新たに入力されないこと(現在のフレームレートをNとすると、NからPのフレームレートへの変化:P<N)を認識し、後のアクセスユニット(AU)のパラメータをチェックする。
例えば、「next_au_presentation_skip_flag」が“1”の場合は、現在のアクセスユニット(AU)の表示期間終了まで、後続のアクセスユニット(AU)の表示をスキップする。また、「current_au_repeat_flag」が“1”の場合は、「repeat_type」で指定の回数だけ、現在のアクセスユニット(AU)をリピート表示させることで後続のアクセスユニット(AU)を置き換える。なお、この各パラメータの詳細につては、後述する(図16参照)。
また、タイミングP02は、第2のシーケンスの最初のデコードピクチャである「10」のピクチャの最初のバイトデータがcpb1に入力されるタイミングである。このタイミングP02で、デコーダは、「10」の符号化画像データのSEIを検知し、切り替え後のピクチャ(アクセスユニット)の表示期間を検知する。この場合、表示期間をVPSあるいはSPSの「clock_tick」と「time_scale」から検知する。
また、階段状の実線a2は、エンコード(符号化)により発生するサブストリーム2のデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、エンコードにより発生するデータ量を示している。階段状の実線b2は、デコード(復号化)により消費するcpb2におけるデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、デコードにより消費するデータ量を示している。傾斜した実線c2の傾きR2は、cpb2に入力される符号化画像データのビットレートを示している。
タイミングP03は、第2のシーケンスの最初の表示ピクチャである「15」のピクチャの最初のバイトデータがcpb2に入力されるタイミングである。このタイミングP03で、デコーダは、「15」の符号化画像データのSEIを検知し、タイムスタンプ・オフセットを検知する。この場合、「dpb_output_delay」のタイミングに対してオフセット値を加えた修正表示タイミングでピクチャ表示を行う。デコードタイミングについても、「cpb_removal_delay」のタイミングに対してオフセット値を加えた修正デコードタイミングでピクチャのデコードを行う。
なお、上述では、R1,R2とも、固定ビットレート(constant_bit_rate)の例を示しているが、これに限定せずとも、可変ビットレート(variable_bit_rate)でも考え方は同じである。
図示の例では、サブストリーム1に関しては「0」、「2」、「4」、「6」、「8」、「10」、「12」・・・のピクチャ順にデコードされ、サブストリーム2に関しては「15」、「17」、「19」・・・のピクチャ順にデコードされる。すなわち、第1のシーケンスではサブストリーム1のピクチャのみがデコードされ、第2のシーケンスではサブストリーム1のピクチャとサブストリーム2のピクチャが交互にデコードされる。デコードされた各ピクチャの画像データは、dpb(decoded picture buffer:非圧縮データバッファ)に入力され、図示の「表示画1」のタイミングでdpbから読み出されて出力される。
この場合、「2」のピクチャは第1のシーケンス(60Hz画像のシーケンス)のピクチャであるが、120Hzで表示される。そこで、この実施の形態においては、上述したように、少なくとも切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データに表示制御情報を挿入することで、受信側では、図示の「表示画2」あるいは「表示画3」の表示が可能とされる。
「表示画2」では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングを120Hzの1周期分だけ遅くされる。また、「表示画3」では、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間だけ第2のシーケンスのピクチャの表示がスキップされる。「表示画2」、「表示画3」のいずれにおいても、「2」のピクチャは60Hzで表示されることとなり、表示ギャップの発生が解消される。
図13は、シーケンス切り替わり部の他の一例を示している。この例は、第1のシーケンス(120Hz画像のシーケンス)から第2のシーケンス(60H画像のシーケンス)に切り替わる例である。第1のシーケンスでは、図3の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)と、図3の階層符号化の例の階層3のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream)が生成される。一方、第2のシーケンスでは、図3の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)のみが生成される。
図14は、上述の図13に示すようなシーケンス切り替わり部におけるエンコーダ102のHRD(Hypothetical Reference Decoder)制御の一例を示している。ここでは、ベースストリームをサブストリーム1(Encoding of Substream1)とし、エンハンスストリームをサブストリーム2(Encoding of Substream2)として説明する。
階段状の実線a11は、エンコード(符号化)により発生するサブストリーム1のデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、エンコードにより発生するデータ量を示している。階段状の実線b11は、デコード(復号化)により消費するcpb1(coded picture buffer 1:圧縮データバッファ)におけるデータ量の推移を示しており、各段がそれぞれ一つのピクチャの単位に対応している。段の高さは、デコードにより消費するデータ量を示している。傾斜した実線c11の傾きR11は、cpb1に入力される符号化画像データのビットレートを示している。
タイミングP11は、第1のシーケンスの最後の表示ピクチャである「2」のピクチャの最初のバイトデータがcpb1に入力されるタイミングである。このタイミングP11で、デコーダは、「2」のピクチャの符号化画像データのSEIを検知し、「2」のピクチャが切り替え前の最後のピクチャ(アクセスユニット)であることを認識する共に、後続ピクチャ(アクセスユニット)の制御法を検知する。
また、タイミングP12は、第2のシーケンスの最初のデコードピクチャである「10」のピクチャの最初のバイトデータがcpb1に入力されるタイミングである。このタイミングP12で、デコーダは、「10」の符号化画像データのSEIを検知し、切り替え後のピクチャ(アクセスユニット)の表示期間を検知する。
また、タイミングP13は、第2のシーケンスの最初の表示ピクチャである「14」のピクチャの最初のバイトデータがcpb1に入力されるタイミングである。このタイミングP13で、デコーダは、「14」の符号化画像データのSEIを検知し、タイムスタンプ・オフセットを検知する。
なお、上述では、R11,R21とも、固定ビットレート(constant_bit_rate)の例を示しているが、これに限定せずとも、可変ビットレート(variable_bit_rate)でも考え方は同じである。
図示の例では、サブストリーム1に関しては「2」、「4」、「6」、「8」、「10」、「12」・・・のピクチャ順にデコードされ、サブストリーム2に関しては「3」、「5」、「7」・・・のピクチャ順にデコードされる。すなわち、第1のシーケンスではサブストリーム1のピクチャとサブストリーム2のピクチャが交互にデコードされ、第2のシーケンスではサブストリーム1のピクチャのみがデコードされる。デコードされた各ピクチャの画像データは、dpb(decoded picture buffer:非圧縮データバッファ)に入力され、図示の「表示画1」のタイミングでdpbから読み出されて出力される。
この場合、「2」のピクチャは第1のシーケンス(120Hz画像のシーケンス)のピクチャであるが、60Hzで表示される。そこで、この実施の形態においては、上述したように、少なくとも切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データに表示制御情報を挿入することで、受信側では、図示の「表示画2」あるいは「表示画3」の表示が可能とされる。
「表示画2」では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングを120Hzの1周期分だけ早くされる。また、「表示画3」では、第1のシーケンスの最後のピクチャの表示が1回だけリピートされる。「表示画2」、「表示画3」のいずれにおいても、「2」のピクチャは120Hzで表示されることとなり、表示ギャップの発生が解消される。
エンコーダ102は、上述の表示制御情報を含む、新たに定義する、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI(au_timing_control_information SEI)を、プリフィックスSEI(Prefix_SEI)の一つとして挿入する。
図15(a)は、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIを挿入するためのインタフェース(I/F)の構造例(Syntax)を示している。「uuid_iso_iec_11578」のフィールドは、“ISO/IEC 11578:1996 Annex A.”で示されるUUID値を持つ。「user_data_payload_byte」のフィールドに、「au_timing_control_information()」が挿入される。
図16は、「au_timing_control_information()」の構造例(Syntax)を示している。図17は、その構造例における主要な情報の内容(Semantics)を示している。「userdata_id」の16ビットフィールドには、所定のユーザデータのIDを付す。「au_timing_control_information_length」の8ビットフィールドは、“au_timing_control_information”のバイト数(本要素の次の要素からカウント)を示す。
「last_au_flag」の1ビットフィールドは、現在のアクセスユニット(ピクチャ)がCVD(coded video sequence)の最後のアクセスユニットであることを示す。“1”は最後のアクセスユニットであることを示し、“0”は最後のアクセスユニットではないことを示す。
「next_au_presentation_skip_flag」の1ビットフィールドは、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることを示す。“1”は、現在のアクセスユニットの表示期間終了まで、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることを示す。“0”は、後続のアクセスユニットの表示スキップをしないことを示す。この場合、デコードしたものをストリームで指定される表示タイミングで表示することを示す。
「current_au_repeat_flag」の1ビットフィールドは、現在のアクセスユニットを表示リピートすることを示す。“1”は、次のタイミンググリッド(timing grid)で表示すべきアクセスユニットを現在のアクセスユニットを表示リピートすることで置き換えることを示す。“0”は、次のアクセスユニットをストリームで指定される表示タイミングで表示することを示す。
この「current_au_repeat_flag」が“1”であるとき、「repeat_type」の4ビットフィールドが存在する。この4ビットフィールドは、現在のアクセスユニットのリピート回数を指定する。例えば、“0001”はリピート回数が1であることを示し、“0010”はリピート回数が2であることを示し、“0011”はリピート回数が3であることを示す。
「offset_timing_control_flag」の1ビットフィールドは、オフセット情報を伝送することを示す。“1”は、「offset_to_cpb_removal_delay」、「offset_to_dpb_output_delay」を伝送することを示し、それぞれが配置される24ビットフィールドが存在する。「offset_to_cpb_removal_delay」の24ビットフィールドは、該当ピクチャの「cpb_removal_delay」との差分値を示す。「offset_to_dpb_output_delay」は、該当ピクチャの「dpb_output_delay」との差分値を示す。
図18、図19は、上述の図11、図12のシーケンス切り替え(1倍速から2倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI(図15~図17参照)の各フラグの値の推移を示している。
図18は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画2」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「2」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、第2のシーケンスのピクチャの「offset_timing_control_flag」は“1”となり、「offset_to_cpb_removal_delay」、「offset_to_dpb_output_delay」が伝送される。これにより、受信側では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングが第2のシーケンスの1周期分だけ遅くなるように制御され、「表示画2」の表示が実現される。
図19は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画3」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「2」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、この「2」のピクチャの「next_au_presentation_skip_flag」は“1”となり、現在のアクセスユニットの表示期間終了まで、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることが示される。これにより、受信側では、「2」のピクチャの表示期間だけ第2のシーケンスのピクチャの表示がスキップされ、「表示画3」の表示が実現される。
図20、図21は、上述の図13、図14のシーケンス切り替え(1倍速から2倍速への切り替え)における、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI(図15~図17参照)の各フラグの値の推移を示している。
図20は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画2」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「2」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、第2のシーケンスのピクチャの「offset_timing_control_flag」は“1”となり、「offset_to_cpb_removal_delay」、「offset_to_dpb_output_delay」が伝送される。これにより、受信側では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングを第のシーケンスの1周期分だけ早くなるように制御され、「表示画2」の表示が実現される。
図21は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画3」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「2」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、この「2」のピクチャの「current_au_repeat_flag」は“1”となり、次のタイミンググリッド(timing grid)で表示すべきアクセスユニットを現在のアクセスユニットを表示リピートすることで置き換えることが示される。さらに、この「2」のピクチャの「repeat_type」は“0001”とされ、リピート回数が1であることが示される。これにより、受信側では、「2」のピクチャの表示が1回だけリピートされ、「表示画3」の表示が実現される。
図22、図23は、1倍速から4倍速へのシーケンス切り替えにおける、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI(図15~図17参照)の各フラグの値の推移を示している。この例は、第1のシーケンス(例えば、30Hz画像のシーケンス)から第2のシーケンス(例えば、120Hz画像のシーケンス)に切り替わる例である。
第1のシーケンスでは、図4の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)のみが生成される。一方、第2のシーケンスでは、図4の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)と、図4の階層符号化の例の階層3のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream 1)と、図4の階層符号化の例の階層4のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream 2)が生成される。
図22は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画2」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「0」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、第2のシーケンスのピクチャの「offset_timing_control_flag」は“1”となり、「offset_to_cpb_removal_delay」、「offset_to_dpb_output_delay」が伝送される。これにより、受信側では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングが第2のシーケンスの3周期分だけ遅くなるように制御され、「表示画2」の表示が実現される。
図23は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画3」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「0」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、この「0」のピクチャの「next_au_presentation_skip_flag」は“1”となり、現在のアクセスユニットの表示期間終了まで、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることが示される。これにより、受信側では、「0」のピクチャの表示期間だけ第2のシーケンスのピクチャの表示がスキップされ、「表示画3」の表示が実現される。
図24、図25は、4倍速から1倍速へのシーケンス切り替えにおける、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI(図15~図17参照)の各フラグの値の推移を示している。この例は、第1のシーケンス(例えば、120Hz画像のシーケンス)から第2のシーケンス(例えば、30Hzの画像のシーケンス)に切り替わる例である。
第1のシーケンスでは、図4の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)と、図4の階層符号化の例の階層3のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream 1)と、図4の階層符号化の例の階層4のピクチャの符号化画像データを持つエンハンスストリーム(E stream 2)が生成される。一方、第2のシーケンスでは、図4の階層符号化の例の階層0から2のピクチャの符号化画像データを持つベースストリーム(B stream)のみが生成される。
図24は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画2」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「0」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、第2のシーケンスのピクチャの「offset_timing_control_flag」は“1”となり、「offset_to_cpb_removal_delay」、「offset_to_dpb_output_delay」が伝送される。これにより、受信側では、第2のシーケンスの各ピクチャの表示タイミングを第1のシーケンスの3周期分だけ早くなるように制御され、「表示画2」の表示が実現される。
図25は、受信側において、「表示画1」の表示から「表示画3」の表示に変更制御する際の各フラグの値の推移を示している。この場合、第1のシーケンスの最後のピクチャである「0」のピクチャの「last_au_flag」は“1”となり、このピクチャが第1のシーケンスの最後のピクチャであることが示される。また、この「2」のピクチャの「current_au_repeat_flag」は“1”となり、次のタイミンググリッド(timing grid)で表示すべきアクセスユニットを現在のアクセスユニットを表示リピートすることで置き換えることが示される。さらに、この「2」のピクチャの「repeat_type」は“00011”とされ、リピート回数が3であることが示される。これにより、受信側では、「0」のピクチャの表示が3回だけリピートされ、「表示画3」の表示が実現される。
なお、詳細説明は省略するが、1倍速から3倍速へのシーケンス切り替え、3倍速から1倍速へのシーケンス切り替えなどのその他の倍率での切り替えの場合も、同様に、AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEIに基づいて制御されることで、受信側では、「表示画2」あるいは「表示画3」の表示が実現される。
図26は、エンコーダ102の構成例を示している。このエンコーダ102は、テンポラルID発生部121と、バッファ遅延制御部122と、HRD(Hypothetical Reference Decoder)設定部123と、パラメータセット/SEIエンコード部124と、スライスエンコード部125と、NALパケット化部126を有している。
テンポラルID発生部121には、CPU101から、階層数(Number of layers)の情報が供給される。テンポラルID発生部121は、この階層数の情報に基づいて、階層数に応じたtemporal_idを発生する。例えば、図3の階層符号例においては、temporal_id=0~3が発生される。また、例えば、図4の階層符号例においては、temporal_id=0~4が発生される。
バッファ遅延制御部122には、CPU101から、ミニマムデコード能力(Target minimum decoder capability)の情報が供給されると共に、テンポラルID発生部121で発生されるtemporal_idが供給される。バッファ遅延制御部122は、ビデオストリーム毎に、cpbバッファリング(buffering)初期値である、“initial_cpb_removal_delay ”と、ピクチャ毎の“cpb_removal_delay”、“ dpb_output_delay”を計算する。
バッファ遅延制御部122は、サブストリーム(Sub-stream)毎のcpbバッファにおいて、“Cpb_removal_delay”を制御する。バッファ遅延制御部122は、dpbバッファにおいて、デコーダのデコードタイミングと表示タイミングの間でバッファ破綻がないよう制御する。この場合、最下位の階層組のピクチャのデコードタイミングが等間隔となるように、“cpb_removal_delay”を制御する。
また、この場合、最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データのエンコードタイミングが、この階層組より下位側に位置するすべての階層組のピクチャの符号化画像データのエンコードタイミングの中間タイミングとなるように、“cpb_removal_delay”を制御する。また、cpbバッファの破たんを招かないように、“dpb_output_delay”を制御する。なお、エンコードタイミングは、受信側で圧縮データバッファ(cpb:coded picture buffer)から読み出されるデコードタイミングと同じ意味を示す。
HRD(Hypothetical Reference Decoder)設定部123には、バッファ遅延制御部122で計算された各ビデオストリームのピクチャの「cpb_removal_delay」、「dpb_output_delay」が供給されると共に、CPU101からストリーム数(Number of streams)の情報が供給される。HRD設定部123は、これらの情報に基づいてHRD設定を行う。
パラメータセット/SEIエンコード部124には、HRD設定情報と共に、temporal_idが供給される。パラメータセット/SEIエンコード部124は、符号化するストリーム数に応じて、各階層のピクチャのVPS、SPS、PPSなどのパラメータセットと、各種のSEIを生成する。
例えば、上述のAUタイミング・コントロール SEI(au_timing_control SEI)が生成される。また、例えば、「cpb_removal_delay」と「dpb_output_delay」を含むピクチャ・タイミング・SEI(Picture timing SEI)が生成される。また、例えば、「initial_cpb_removal_time」を含むバッファリング・ピリオド・SEI(Buffereing Perifod SEI)が生成される。バッファリング・ピリオド・SEIは、GOPの先頭のピクチャ(アクセスユニット)に対応して生成される。
「initial cpb removal time」は、圧縮データバッファ(cpb)からGOP(Group Of Picture)の先頭のピクチャの符号化画像データをデコードする際に取り出す時刻(初期時刻)を示す。「cpb_removal_delay」は、各ピクチャの符号化画像データを圧縮データバッファ(cpb)から取り出す時間であり、「initial_cpb_removal_time」と合わせて時刻が決まる。また、「dpb_output_delay」は、デコードして非圧縮データバッファ(dpb)に入ってから取り出す時間を示す。
スライスエンコード部125は、各階層のピクチャの画像データをエンコードしてスライスデータ(slice segment header, slice segment data)を得る。スライスエンコード部125は、フレームバッファにより、時間方向の予測の状態を表す情報として、「Prediction Unit」の予測先ピクチャのインデックスを示す「ref_idx_l0_active(ref_idx_l1_active)を、「slice segment header」に挿入する。これにより、デコード時には、temporal_idで示される階層レベルと共に、被参照ピクチャが決定される。また、スライスエンコード部125は、現在のスライス(slice)のインデックスを、「short_term_ref_pic_set_idx」、 あるいは「it_idx_sps」として、「slice segment header」に挿入する。
NALパケット化部126は、パラメータセット/SEIエンコード部124で生成されたパラメータセットおよびSEIと、スライスエンコード部125で生成されるスライスデータに基づき、各階層のピクチャの符号化画像データを生成し、ストリーム数に応じた数のビデオストリーム(符号化ストリーム)を出力する。
その際、ピクチャごとに、その階層を示すtemporal_idがNALユニットヘッダに付される(図5参照)。また、temporal_idで示される階層に属するピクチャは、サブレイヤ(sub_layer)として括られ、サブレイヤごとのビットレートのレベル指定値「Level_idc」が「sublayer_level_idc」とされて、VPSやSPSに挿入される。
図27は、エンコーダ102の処理フローを示す。エンコーダ102は、ステップST1において、処理を開始し、その後に、ステップST2の処理に移る。このステップST2において、エンコーダ102は、符号化する動画シーケンスのパラメータをチェックする。このパラメータには、フレームレート(フレーム周波数)も含まれる。
次に、エンコーダ102は、ステップST3において、シーケンス間でフレームレートに変化があるか否かを判断する。フレームレートに変化があるとき、エンコーダ102は、ステップST4の処理に進む。このステップST4において、変化点の前後のバッファ入出力タイミング管理を行う。
ステップST4の処理後、エンコーダ102は、ステップST5の処理に進む。上述のステップST3でフレームレートに変化がないとき、エンコーダ102は、直ちに、ステップ5の処理に移る。このステップST5において、エンコーダ102は、すべてのピクチャ(Slice) において、HRD管理を行い、スライス(Slice)、パラメータセット(parameter set)、SEIなどの符号化を行ったうえで、ストリームをNALパケット(NAL packet)で構成させる。その後、エンコーダ102は、ステップST6において、処理を終了する。
図2に戻って、圧縮データバッファ(cpb)103は、エンコーダ102で生成された、各階層のピクチャの符号化データを含むビデオストリームを、一時的に蓄積する。マルチプレクサ104は、圧縮データバッファ103に蓄積されているビデオストリームを読み出し、PESパケット化し、さらにトランスポートパケット化して多重し、多重化ストリームとしてのトランスポートストリームTSを得る。
このトランスポートストリームTSには、上述したように、複数の階層が分割されて得られた各階層組のピクチャの符号化画像データを持つ所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下層の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが含まれる。つまり、このトランスポートストリームTSには、通常は、エンコーダ102で生成された所定数のビデオストリームの全てが含まれるが、上位側の階層組がピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが除かれることも考えられる。
マルチプレクサ104は、ビデオストリームをコンテナするパケット、例えば、PESパケットに、表示制御情報を挿入する。この表示制御情報は、上述したようにエンコーダ102で符号化画像データに挿入される表示制御情報と同様のものである。この実施の形態においては、PESパケットのPESエクステンション(PES extension)のフィールドに、オフセット・タイムスタンプ・インフォメーション(offset_timestamp_information)、AUプレゼンテーション・コントロール(au_presentation_control)などを定義する。
図28(a)は、PESエクステンション・フィールド・データ(pes_extension_field_data)の構造例(Syntax)を示している。図28(b)は、その構造例における主要な情報の内容(Semantics)を示している。なお、「PES_extension field length」は、このシンタクス構造の外部で与えられるものとする。「start_sync_byte」の8ビットフィールドは、エクステンション・フィールド(extension field)の開始を表す符号値を示す。
「extension_field_type」の8ビットフィールドは、エクステンションフィールドのタイプを示す。“0x02”は、「offset_timestamp_information ()」、「au_presentation_control()」を供給することを示す。「maximum_temporal_layer_minus1」の4ビットフィールドは、サービスを構成する複数のサブストリーム(sub-stream)全体の階層数を示し、「temporal_layer_id」の最大値から「1」を引いた値である。
図29(a)は、「offset_timestamp_information ()」の構造例(Syntax)を示している。図29(b)は、その構造例における主要な情報の内容(Semantics)を示している。「offset_to_DTS」の24ビットフィールドは、PESヘッダ(PES header)に付すDTSからのオフセット差分値(90KHz単位符号付き)を示す。「offset_to_PTS」の24ビットフィールドは、PESヘッダ(PES header)に付すPTSからのオフセット差分値(90KHz単位符号付き)を示す。
図30は、「au_presentation_control()」の構造例(Syntax)を示している。図31は、その構造例における主要な情報の内容(Semantics)を示している。「last_au_flag」の1ビットフィールドは、現在のアクセスユニット(ピクチャ)がCVD(coded video sequence)の最後のアクセスユニットであることを示す。“1”は最後のアクセスユニットであることを示し、“0”は最後のアクセスユニットではないことを示す。
「next_au_presentation_skip_flag」の1ビットフィールドは、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることを示す。“1”は、現在のアクセスユニットの表示期間終了まで、後続のアクセスユニットの表示をスキップすることを示す。“0”は、後続のアクセスユニットの表示スキップをしないことを示す。この場合、デコードしたものをストリームで指定される表示タイミングで表示することを示す。
「current_au_repeat_flag」の1ビットフィールドは、現在のアクセスユニットを表示リピートすることを示す。“1”は、次のタイミンググリッド(timing grid)で表示すべきアクセスユニットを現在のアクセスユニットを表示リピートすることで置き換えることを示す。“0”は、次のアクセスユニットをストリームで指定される表示タイミングで表示することを示す。
この「current_au_repeat_flag」が“1”であるとき、「repeat_type」の4ビットフィールドが存在する。この4ビットフィールドは、現在のアクセスユニットのリピート回数を指定する。例えば、“0001”はリピート回数が1であることを示し、“0010”はリピート回数が2であることを示し、“0011”はリピート回数が3であることを示す。
また、マルチプレクサ104は、トランスポートストリームTSのレイヤに、符号化画像データにAUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)が挿入されているか否かを示す識別情報を挿入する。この識別情報は、プログラムマップテーブルの配下に所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループの中にデスクリプタとして挿入される。
マルチプレクサ104は、HEVCデスクリプタ(HEVC_descriptor)と共に、新規定義するテンポラル・コントロール・デスクリプタ(Temporal_control_descriptor)を挿入する。図32は、テンポラル・コントロール・デスクリプタの構造例(Syntax)を示している。
「Temporal_control_descriptor_tag」の8ビットフィールドは、デスクリプタタイプを示す。ここでは、テンポラル・コントロール・デスクリプタであることを示す。「Temporal_control_descriptor_length」の8ビットフィールドは、デスクリプタの長さ(サイズ)を示し、デスクリプタの長さとして、以降のバイト数を示す。ここでは、1バイトを示す。「au_timing_control_SEI_existed」の1のビットフィールドは、AUタイミング・コントロールSEIが存在するか否かを示し、“1”は存在することを示す。
図33は、HEVCデスクリプタ(HEVC_descriptor)の構造例(Syntax)を示している。「descriptor_tag」の8ビットフィールドは、デスクリプタタイプを示し、ここでは、HEVCデスクリプタであることを示す。「descriptor_length」の8ビットフィールドは、デスクリプタの長さ(サイズ)を示し、デスクリプタの長さとして、以降のバイト数を示す。
「level_idc」の8ビットフィールドは、ビットレートのレベル指定値を示す。また、「temporal_layer_subset_flag = 1」であるとき、「temporal_id_min」の5ビットフィールドと、「temporal_id_max」の5ビットフィールドが存在する。「temporal_id_min」は、対応するビデオストリームに含まれる階層符号化データの最も低い階層のtemporal_idの値を示す。「temporal_id_max」は、対応するビデオストリームが持つ階層符号化データの最も高い階層のtemporal_idの値を示す。
また、マルチプレクサ104は、それぞれのビデオストリームが、ベースストリームであるかエンハンスストリームであるかを識別するための識別情報を挿入する。この場合、識別情報は、プログラムマップテーブルの配下に所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループ(Video ES loop)の中にストリームタイプとして挿入する。
この場合、ベースストリームのストリームタイプは“0x24”とされる。また、エンハンスストリームのストリームタイプは新規定義される、例えば“0x25”とされる。なお、エンハンスストリームが複数存在する場合、全てのエンハンスストリームのストリームタイプが同じくされるのではなく、各エンハンスストリームの識別が可能となるようにエンハンスストリームのストリームタイプとして複数のストリームタイプが新規定義されてもよい。例えば、エンハンスストリームが2つある場合、第1のエンハンスストリームのストリームタイプは“0x25”とされ、第2のエンハンスストリームのストリームタイプは“0x26”とされる。
図34は、マルチプレクサ104の構成例を示している。マルチプレクサ104は、セクションコーディング部142と、PESパケット化部143-1~143-Nと、スイッチ部144と、トランスポートパケット化部145を有している。
PESパケット化部143-1~143-Nは、それぞれ、圧縮データバッファ103に蓄積されているビデオストリーム1~Nを読み込み、PESパケットを生成する。ここで、ビデオストリーム1~Nには、少なくとも1つのベースストリームが含まれている。Nが2以上である場合には、1つのベースストリームと、一つ以上のエンハンスストリームが含まれている。
この際、PESパケット化部143-1~143-Nは、ビデオストリーム1~NのHRD情報を元にDTS(Decoding Time Stamp)、PTS(Presentation Time Stamp)のタイムスタンプをPESヘッダに付与する。この場合、各ピクチャの「cpu_removal_delay」、「dpb_output_delay」が参照されて、STC(System Time Clock)時刻に同期した精度で、各々DTS、PTSが生成され、PESヘッダの所定位置に配置される。
PESパケット化部143-1~143-Nは、圧縮データバッファ103に蓄積されているビデオストリーム(Elementary Stream)を読み込み、PESパケットを生成する。この際、PESパケット化部143-1~143-Nは、ビデオストリームのHRD情報等をもとに、DTS(Decoding Time Stamp)、PTS(Presentation Time Stamp)のタイムスタンプをPESヘッダに付与する。この場合、各ピクチャの「cpu_removal_delay」、「dpb_output_delay」が参照され、STC(System Time Clock)時刻に同期した精度で、各々DTS、PTSに変換され、PESヘッダの所定位置に配置される。
また、この際、PESパケット化部143-1~143-Nは、タイムスタンプが不連続であること、SEI、あるいはビデオストリームのHRD情報等をもとに、PESパケットのPESエクステンション(PES extension)のフィールドに、上述のオフセット・タイムスタンプ・インフォメーション(offset_timestamp_information)、AUプレゼンテーション・コントロール(au_presentation_control)を作成する。そして、PESパケット化部143-1~143-Nは、この情報を、PESパケットのPESエクステンション(PES extension)のフィールドに挿入する。
スイッチ部144は、PESパケット化部143-1~143-Nで生成されたPESパケットを、パケット識別子(PID)に基づいて選択的に取り出し、トランスポートパケット化部145に送る。トランスポートパケット化部145は、PESパケットをペイロードに含むTSパケットを生成し、トランスポートストリームTSを得る。
セクションコーディング部142は、トランスポートストリームTSに挿入すべき各種のセクションデータを生成する。セクションコーディング部142には、CPU101から、階層数(Number of layers)と、ストリーム数(Number of streams)などの情報が供給される。セクションコーディング部142は、これら情報に基づいて、上述したHEVCデスクリプタ(HEVC_descriptor)を生成する。また、セクションコーディング部142には、CPU101から、階層数(Number of layers)と、CPU101から、符号化画像データにAUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)が挿入されているか否かの情報が供給される。セクションコーディング部142は、この情報に基づいて、上述したテンポラル・コントロール・デスクリプタ(Temporal_control_descriptor)を生成する。
セクションコーディング部142は、各種セクションデータを、トランスポートパケット化部145に送る。トランスポートパケット化部145は、このセクションデータを含むTSパケットを生成し、トランスポートストリームTSに挿入する。なお、この際、各ビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループ(Video ES loop)の中に、ストリームタイプも挿入される。この場合、ベースストリームのストリームタイプは“0x24”とされ、エンハンスストリームのストリームタイプは、例えば新規定義する“0x25”とされる。
図35は、マルチプレクサ104の処理フローを示す。マルチプレクサ104は、ステップST11において、処理を開始し、その後に、ステップST12の処理に移る。このステップST12において、マルチプレクサ104は、ビデオストリーム(Elementary Stream)のピクチャ・タイミング・SEI、バッファリング・ピリオド・SEI、AUタイミング・コントロールSEI、あるいはHRD情報からタイムスタンプを計算する。
次に、マルチプレクサ104は、ステップST13において、オフセット・タイムスタンプ・インフォメーション(offset_timestamp_information)、AUプレゼンテーション・コントロール(au_presentation_control)を作成し、PESエクステンション(PES extension)のフィールドに挿入する。次に、マルチプレクサ104は、ステップST14において、PESペイロードにビデオストリーム(Elementary Stream)を挿入する。
次に、マルチプレクサ104は、ステップST15において、テンポラル・コントロール・デスクリプタ(Temporal_control_descriptor)を、セクション領域にエンコードする。そして、マルチプレクサ104は、ステップST16において、TSパケットにして出力する。マルチプレクサ104は、このステップST16の処理の後、ステップST17において、処理を終了する。
図36は、あるサービスを2ストリームで配信する場合のトランスポートストリームTSの構成例を示している。このトランスポートストリームTSには、ベースストリームとエンハンスストリームの2つのビデオストリームが含まれている。すなわち、この構成例では、ベースストリームのPESパケット「video PES1」が存在すると共に、エンハンスストリームのPESパケット「video PES2」が存在する。
PESヘッダ(PES header)のPESエクステンションのフィールドに、上述したオフセット・タイプスタンム・インフォメーション(offset_timestamp_information)、AUプレゼンテーション・コントロール(au_presentation_control)が挿入される。また、各ピクチャの符号化画像データには、バッファリング・ピリオドSEI、ピクチャ・タイミングSEI、AUタイミング・コントロールSEIなどが挿入される。なお、PESヘッダには、DTS、PTSも配置されている。
また、トランスポートストリームTSには、PSI(Program Specific Information)の一つとして、PMT(Program Map Table)が含まれている。このPSIは、トランスポートストリームに含まれる各エレメンタリストリームがどのプログラムに属しているかを記した情報である。
PMTには、プログラム全体に関連する情報を記述するプログラム・ループ(Program loop)が存在する。また、PMTには、各ビデオストリームに関連した情報を持つエレメンタリストリーム・ループが存在する。この構成例では、ベースストリームに対応したビデオエレメンタリストリームループ「video ES1 loop」が存在すると共に、エンハンスストリームに対応したビデオエレメンタリストリームループ「video ES2 loop」が存在する。
「video ES1 loop」には、ベースストリーム(video PES1)に対応して、ストリームタイプ、パケット識別子(PID)等の情報が配置されると共に、そのビデオストリームに関連する情報を記述するデスクリプタも配置される。このストリームタイプは、ベースストリームを示す“0x24”とされる。また、デスクリプタの一つとして、上述したHEVCデスクリプタ、テンポラル・コントロール・デスクリプタが挿入される。
また、「video ES2 loop」には、エンハンスストリーム(video PES2)に対応して、ストリームタイプ、パケット識別子(PID)等の情報が配置されると共に、そのビデオストリームに関連する情報を記述するデスクリプタも配置される。このストリームタイプは、エンハンスストリームを示す、例えば新規定義する“0x25”とされる。また、デスクリプタの一つとして、上述したHEVCデスクリプタ、テンポラル・コントロール・デスクリプタが挿入される。
図2に戻って、送信部105は、トランスポートストリームTSを、例えば、QPSK/OFDM等の放送に適した変調方式で変調し、RF変調信号を送信アンテナから送信する。
図2に示す送信装置100の動作を簡単に説明する。エンコーダ102には、非圧縮の動画像データが入力される。エンコーダ102では、この動画像データに対して、階層符号化が行われる。すなわち、エンコーダ102では、この動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化され、各階層のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームが生成される。この際、参照するピクチャが、自己階層および/または自己階層よりも下位の階層に所属するように、符号化される。
エンコーダ102では、複数の階層が所定数の階層組に分割され、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ所定数のビデオストリームが生成される。この場合、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つベースストリームが生成されると共に、この最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データを持つ所定数のエンハンスストリームが生成される。そして、この場合、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が等間隔となるように符号化される。
このエンコーダ102では、生成する所定数のビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データに表示制御情報(AUタイミング・コントロール・インフォメーションSEI:図16参照)が挿入される。
エンコーダ102で生成された所定数のビデオストリームは、圧縮データバッファ(cpb)103に供給され、一時的に蓄積される。マルチプレクサ104では、圧縮データバッファ103に蓄積されている各ビデオストリームが読み出され、PESパケット化され、さらにトランスポートパケット化されて多重され、多重化ストリームとしてのトランスポートストリームTSが得られる。
このマルチプレクサ104では、ビデオストリームをコンテナするパケット、例えば、PESパケットのPESエクステンション(PES extension)のフィールドに、表示制御情報(オフセット・タイムスタンプ・インフォメーション、AUプレゼンテーション・コントロール:図29、図30参照)が挿入される。また、このマルチプレクサ104では、トランスポートストリームTSのレイヤに、符号化画像データにAUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)が挿入されているか否かを示す識別情報(テンポラル・コントロール・デスクリプタ:図32参照)が挿入される。
また、このマルチプレクサ104では、トランスポートストリームTSのレイヤに、所定数のビデオストリームのそれぞれが、ベースストリームであるかエンハンスストリームであるかを識別するための識別情報が挿入される。この識別情報は、例えば、各ビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループ(Video ES loop)の中に挿入されるストリームタイプである。この場合、ベースストリームのストリームタイプは“0x24”とされ、エンハンスストリームのストリームタイプは、例えば新規定義する“0x25”とされる。
マルチプレクサ104で生成されるトランスポートストリームTSは、送信部105に送られる。送信部105では、このトランスポートストリームTSが、例えば、QPSK/OFDM等の放送に適した変調方式で変調され、RF変調信号が送信アンテナから送信される。
「受信装置の構成」
図37は、受信装置200の構成例を示している。この受信装置200は、CPU(Central Processing Unit)201と、受信部202と、デマルチプレクサ203と、圧縮データバッファ(cpb:coded picture buffer)204を有している。また、この受信装置200は、デコーダ205と、非圧縮データバッファ(dpb:decoded picture buffer)206と、ポスト処理部207を有している。CPU201は、制御部を構成し、受信装置200の各部の動作を制御する。
受信部202は、受信アンテナで受信されたRF変調信号を復調し、トランスポートストリームTSを取得する。デマルチプレクサ203は、トランスポートストリームTSから、デコード能力(Decoder temporal layer capability)に応じた階層組のピクチャの符号化画像データを選択的に取り出し、圧縮データバッファ(cpb:coded picture buffer)204に送る。
図38は、デマルチプレクサ203の構成例を示している。デマルチプレクサ203は、PID処理部231と、N個のストリーム処理部232-1~232-Nと、ストリーム統合部233を有している。PID処理部231は、デコード能力により、パケット識別子(PID)に基づくフィルタリングを行って、少なくともベースストリームを含む所定数のビデオストリームを抽出する。PID処理部231で抽出された各ビデオストリームは、それぞれ、対応するストリーム処理部に送られる。例えば、ストリーム処理部232-1はベースストリームを処理し、ストリーム処理部232-2~232-Nはエンハンスストリームを処理する。
ストリーム処理部232-1は、セクション・パース部241と、PESパケット・パース部242と、PESヘッダ抽出部243と、PESペイロード抽出部244を有している。セクション解析部241は、対象のビデオストリームのセクションデータを解析し、例えば、テンポラル・コントロール・デスクリプタに基づいて、符号化画像データにおけるAUタイミング・コントロールSEIの存在情報を取得し、CPU201に送る。
PESパケット解析部242は、PESパケットを解析する。PESヘッダ抽出部は243、PESパケット解析部242の解析に基づいて、ヘッダに挿入されているPTS,DTSと、さらにはPESエクステンションに挿入されているオフセットタイムスタンプを取得し、CPU201に送る。CPU201は、PTS,DTSをオフセットタイムスタンプで修正し、デコーダタイミングや表示タイミングを決定する。PESペイロード抽出部244は、PESパケット解析部242の解析に基づいて、PESペイロードに含まれるピクチャの符号化画像データを抽出し、ストリーム統合部233に送る。
ストリーム処理部232-2~232-Nも、上述のストリーム処理部232-1と同様の処理を行って、それぞれ、ESペイロードに含まれるピクチャの符号化画像データを抽出し、ストリーム統合部233に送る。ストリーム統合部233は、ストリーム処理部232-1~232-Nから送られてくる各ピクチャの符号化画像データを統合して単一のビデオストリーム(エレメンタリビデオストリーム)として、圧縮データバッファ(cpb)204に送る。
この場合、ストリーム統合部233は、対象階層選択部252から出力される各ビデオストリーム(符号化ストリーム)を一つに結合する。各ピクチャの符号化画像データをデコードタイミング情報に基づいて1つのストリームにする。図39は、ストリーム結合の一例を示している。この例は、60Hz間隔のベースストリームのピクチャと、60Hz間隔のエンハンスストリームのピクチャとを結合した例である。この場合、各ピクチャは120Hzのタイムスタンプの1つのストリームとされる。
図40は、デマルチプレクサ203の処理フローの一例を示している。デマルチプレクサ203は、ステップST31において、処理を開始し、その後に、ステップST32において、TSペイロードを抽出する。次に、デマルチプレクサ203は、ステップST33において、PID解析を行って、セクションか否かを判断する。セクションと判断するとき、デマルチプレクサ203は、ステップST34において、該当PIDフィルタを通過するパケットをデマルチプレクスし、セクションパーシング(Section parsing)を行う。
次に、デマルチプレクサ203は、ステップST35において、テンポラル・コントロール・デスクリプタ(Temporal_control_descriptor)を解析する。そして、デマルチプレクサ203は、ステップST36において、AUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)があるか否かを判断する。AUタイミング・コントロールSEIがあるとき、デマルチプレクサ203は、ステップST37において、PESヘッダ(PES header)のPESエクステンション(PES extension)をチェックする。
デマルチプレクサ203は、ステップST37の処理の後、ステップST38に進み、処理を終了する。なお、ステップST36でAUタイミング・コントロールSEIがあるとき、デマルチプレクサ203は、直ちに、ステップST38に進み、処理を終了する。
また、ステップST33でセクションでないとき、デマルチプレクサ203は、ステップST39において、PESパケットを抽出する。そして、デマルチプレクサ203は、ステップST40において、PESヘッダか否かを判断する。PESヘッダであるとき、デマルチプレクサ203は、ステップST42において、PESエクステンションに、オフセット・タイムスタンプ・インフォメーション(offset_timestamp_information)があるか否かを判断する。
オフセット・タイムスタンプ・インフォメーションがあるとき、デマルチプレクサ203は、ステップST43において、オフセットタイムスタンプ(offset_to_DTS, offset_to_PTS )をシステム、つまりCPU201に通知する。その後、デマルチプレクサ203は、ステップST44の処理に移る。なお、ステップST42でオフセット・タイムスタンプ・インフォメーションがなおいとき、デマルチプレクサ203は、直ちに、ステップST44の処理に移る。
このステップST44において、デマルチプレクサ203は、DTS、PTSがあるか否かを判断する。DTS、PTSがあるとき、デマルチプレクサ203は、ステップST46の処理に移る。一方、DTS、PTSがないとき、デマルチプレクサ203は、ステップST45において、DTS、PTSを補間して生成し、その後に、ステップST46の処理に移る。ステップST46において、デマルチプレクサ203は、DTS、PTSをシステム、つまりCPU201に通知する。その後、デマルチプレクサ203は、ステップST38に移り、処理を終了する。
また、ステップST40でPESヘッダでないとき、デマルチプレクサ203は、ステップST47においてPESペイロード(PES payload)を抽出する。そして、デマルチプレクサ203は、ステップST48において、PIDの対象となる符号化ストリームをDTS順に結合して圧縮データバッファ(cpb)204へ転送する。その後、デマルチプレクサ203は、ステップST38に移り、処理を終了する。
図37に戻って、圧縮データバッファ(cpb)204は、デマルチプレクサ203で取り出されるビデオストリーム(符号化ストリーム)を、一時的に蓄積する。デコーダ205は、圧縮データバッファ204に蓄積されているビデオストリームから、デコードすべき階層として指定された階層のピクチャの符号化画像データを取り出す。そして、デコーダ205は、取り出された各ピクチャの符号化画像データを、それぞれ、そのピクチャのデコードタイミングでデコードし、非圧縮データバッファ(dpb)206に送る。
ここで、デコーダ205には、CPU201からデコードすべき階層がtemporal_idで指定される。この指定階層は、デマルチプレクサ203で取り出されるビデオストリーム(符号化ストリーム)に含まれる全階層、あるいは低階層側の一部の階層とされ、CPU201により自動的に、あるいはユーザ操作に応じて設定される。また、デコーダ205には、CPU201から、DTS(Decoding Time stamp)に基づいて、デコードタイミングが与えられる。なお、デコーダ205は、各ピクチャの符号化画像データをデコードする際に、必要に応じて、非圧縮データバッファ206から被参照ピクチャの画像データを読み出して利用する。
図41は、デコーダ205の構成例を示している。このデコーダ205は、テンポラルID解析部251と、対象階層選択部252と、デコード部254を有している。テンポラルID解析部251は、圧縮データバッファ204に蓄積されているビデオストリーム(符号化ストリーム)を読み出し、各ピクチャの符号化画像データのNALユニットヘッダに挿入されているtemporal_idを解析する。
対象階層選択部252は、圧縮データバッファ204から読み出されたビデオストリームから、テンポラルID解析部251の解析結果に基づいて、デコードすべき階層として指定された階層のピクチャの符号化画像データを取り出す。対象階層選択部252で取り出された各ピクチャの符号化画像データはデコード部254に送られる。デコード部254は、各ピクチャの符号化画像データを、順次デコードタイミングでデコードし、非圧縮データバッファ(dpb)206に送る。
この場合、デコード部254は、VPS、SPSの解析を行って、例えば、サブレイヤごとのビットレートのレベル指定値「sublayer_level_idc」を把握し、デコード能力内でデコードし得るものかどうかを確認する。また、この場合、デコード部254は、SEIの解析を行って、例えば、「initial_cpb_removal_time」、「cpb_removal_delay」を把握し、CPU201からのデコードタイミングが適切か確認する。
また、デコード部254は、AUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)を解析し、含まれる表示制御情報を、CPU201に送る。CPU201は、この表示制御情報に基づいて、被圧縮データバッファ(dpb)206からの各ピクチャの読み出しを制御し、上述したように、シーケンス切り替え部において、「表示画2」あるいは「表示画3」の表示を実現する(図12、図14、図18~図25参照)。
また、デコード部254は、スライス(Slice)のデコードを行う際に、スライスヘッダ(Slice header)から、時間方向の予測先を表す情報として、「ref_idx_l0_active(ref_idx_l1_active)を取得し、時間方向の予測を行う。なお、デコード後のピクチャは、スライスヘッダ(slice header)から得られる「short_term_ref_pic_set_idx」、あるいは「it_idx_sps」が指標とされて、他のピクチャによる被参照として処理される。
図37に戻って、非圧縮データバッファ(dpb)206は、デコーダ205でデコードされた各ピクチャの画像データを、一時的に蓄積する。ポスト処理部207は、非圧縮データバッファ(dpb)206から表示タイミングで順次読み出された各ピクチャの画像データに対して、そのフレームレートを、表示能力に合わせる処理を行う。この場合、CPU201から、PTS(Presentation Time stamp)に基づいて、表示タイミングが与えられる。
例えば、デコード後の各ピクチャの画像データのフレームレートが120fpsであって、表示能力が120fpsであるとき、ポスト処理部207は、デコード後の各ピクチャの画像データをそのままディスプレイに送る。また、例えば、デコード後の各ピクチャの画像データのフレームレートが120fpsであって、表示能力が60fpsであるとき、ポスト処理部207は、デコード後の各ピクチャの画像データに対して時間方向解像度が1/2倍となるようにサブサンプル処理を施し、60fpsの画像データとしてディスプレイに送る。
また、例えば、デコード後の各ピクチャの画像データのフレームレートが60fpsであって、表示能力が120fpsであるとき、ポスト処理部207は、デコード後の各ピクチャの画像データに対して時間方向解像度が2倍となるように補間処理を施し、120fpsの画像データとしてディスプレイに送る。また、例えば、デコード後の各ピクチャの画像データのフレームレートが60fpsであって、表示能力が60fpsであるとき、ポスト処理部207は、デコード後の各ピクチャの画像データをそのままディスプレイに送る。
図42は、ポスト処理部207の構成例を示している。この例は、上述したようにデコード後の各ピクチャの画像データのフレームレートが120fpsあるいは60fpsであって、表示能力が120fpsあるいは60fpsである場合に対処可能とした例である。
ポスト処理部207は、補間部271と、サブサンプル部272と、スイッチ部273を有している。非圧縮データバッファ206からのデコード後の各ピクチャの画像データは、直接スイッチ部273に入力され、あるいは補間部271で2倍のフレームレートとされた後にスイッチ部273に入力され、あるいはサブサンプル部272で1/2倍のフレームレートとされた後にスイッチ部273に入力される。
スイッチ部273には、CPU201から、選択情報が供給される。この選択情報は、CPU201が、表示能力を参照して自動的に、あるいは、ユーザ操作に応じて発生する。スイッチ部273は、選択情報に基づいて、入力のいずれかを選択的に出力とする。これにより、非圧縮データバッファ(dpb)206から表示タイミングで順次読み出された各ピクチャの画像データのフレームレートは、表示能力に合ったものとされる。
図43は、デコーダ205、ポスト処理部207の処理フローの一例を示している。デコーダ205、ポスト処理部207は、ステップST51において、処理を開始し、その後に、ステップST52の処理に移る。このステップST52において、デコーダ205は、圧縮データバッファ(cpb)204に蓄積されているデコード対象のビデオストリームを読み出し、temporal_idに基づいて、CPU201からデコード対象として指定される階層のピクチャを選択する。
次に、デコーダ205は、ステップST53において、選択された各ピクチャの符号化画像データをデコードタイミングで順次デコードし、デコード後の各ピクチャの画像データを非圧縮データバッファ(dpb)206に転送して、一時的に蓄積する。次に、ポスト処理部207は、ステップST54において、非圧縮データバッファ(dpb)206から、表示タイミングで各ピクチャの画像データを読み出す。
この際、シーケンス切り替わり部がある場合には、表示制御情報に基づいて、読み出しを制御する。この読み出しの制御としては、上述したように、「表示画3」を実現するためのリピート制御、スキップ制御がある他、「表示画2」を実現するための読み出しタイミングの制御がある。なお、表示制御情報としては、AUタイミング・コントロールSEI(au_timing_control SEI)を利用できることは勿論であるが、PESエクステンションに含まれるオフセット・タイムスタンプ・インフォメーション(offset_timestamp_information)、AUプレゼンテーション・コントロール(au_presentation_control)を利用してもよい。
次に、ポスト処理部207は、ステップST55において、読み出された各ピクチャの画像データのフレームレートが表示能力にあっているか否かを判断する。フレームレートが表示能力に合っていないとき、ポスト処理部207は、ステップST56において、フレームレートを表示能力に合わせて、ディスプレイに送り、その後、ステップST57において、処理を終了する。一方、フレームレートが表示能力に合っているとき、ポスト処理部207は、ステップST58において、フレームレートそのままでディスプレイに送り、その後、ステップST57において、処理を終了する。
図37に示す受信装置200の動作を簡単に説明する。受信部202では、受信アンテナで受信されたRF変調信号が復調され、トランスポートストリームTSが取得される。このトランスポートストリームTSは、デマルチプレクサ203に送られる。デマルチプレクサ203では、トランスポートストリームTSから、デコード能力(Decoder temporal layer capability)に応じて全部あるいは一部のビデオストリームが、PIDフィルタリングされる。
例えば、デコード能力が高い場合には、ベースストリームおよびエンハンスストリームの全てのビデオストリームが選択される。また、例えば、デコード能力が低い場合には、デコード可能な階層を含む、ベースストリームを含む所定数のビデオストリームが選択される。そして、デマルチプレクサ203からは、選択されたビデオストリームのピクチャの符号化画像データが圧縮データバッファ(cpb)204に送られ、一時的に蓄積される。
デコーダ205では、圧縮データバッファ204に蓄積されているビデオストリームから、デコードすべき階層として指定された階層のピクチャの符号化画像データが取り出される。そして、デコーダ205では、取り出された各ピクチャの符号化画像データが、それぞれ、そのピクチャのデコードタイミングでデコードされ、非圧縮データバッファ(dpb)206に送られ、一時的に蓄積される。この場合、各ピクチャの符号化画像データがデコードされる際に、必要に応じて、非圧縮データバッファ206から被参照ピクチャの画像データが読み出されて利用される。
非圧縮データバッファ(dpb)206から表示タイミングで順次読み出された各ピクチャの画像データは、ポスト処理部207に送られる。ポスト処理部207では、各ピクチャの画像データに対して、そのフレームレートを、表示能力に合わせるための補間あるいはサブサンプルが行われる。このポスト処理部207で処理された各ピクチャの画像データは、ディスプレイに供給され、その各ピクチャの画像データによる動画像の表示が行われる。
以上説明したように、図1に示す送受信システム10においては、送信側において、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データおよび/またはPESエクステンションに表示制御情報が挿入されて送信されるものである。そのため、例えば、受信側において、この表示制御情報に基づいて非圧縮データバッファからの各ピクチャの画像データの読み出しを制御でき、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
また、図1に示す送受信システム10においては、送信側において、第1のシーケンスの最後のピクチャの符号化画像データおよび/またはPESエクステンションに、この第1のシーケンスの最後のピクチャであることを識別する識別情報が挿入されるものである。そのため、例えば、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、受信側において、この識別情報に基づいて、第1のシーケンスの最後のピクチャを容易に識別可能となる。
また、図1に示す送受信システム10においては、送信側において、コンテナのレイヤに、符号化画像データに表示制御情報が挿入されているか否かを識別する識別情報が挿入されるものである。そのため、例えば、受信側においては、符号化画像データをデコード処理することなく、この識別情報に基づいて、符号化画像データに表示制御情報が挿入されているか否かを容易に識別可能となる。
また、図1に示す送受信システム10においては、受信側において、デコードされて得られた各ピクチャの画像データがバッファに取り込まれ、この各ピクチャの画像データが所定のタイミングで読み出されて出力される際に、この読み出しが、符号化画像データおよび/またはPESエクステンションに挿入されている表示制御情報に基づいて制御されるものである。そのため、例えば、フレームレートが動的に変化する場合であっても、表示ギャップを発生させることなく良好な表示が可能となる。
<2.変形例>
なお、上述実施の形態においては、送信側において符号化画像データおよび/またはPESエクステンションに表示制御情報が挿入され、受信側では、その表示制御情報に基づいて表示制御を行う構成となっている。しかし、符号化画像データおよび/またはPESエクステンションに表示制御情報が挿入されていない場合であっても、受信側において、送信されてくるビデオストリームのシーケンスの切り替わり部を検出して、同様の表示制御を行うことが考えられる。この場合、例えば、VPSあるいはSPSの「clock_tick」と「time_scale」から表示期間を求め、この表示期間の変化によりシーケンスの切り替わり部を検出することが可能となる。
また、上述実施の形態においては、送信装置100と受信装置200からなる送受信システム10を示したが、本技術を適用し得る送受信システムの構成は、これに限定されるものではない。例えば、受信装置200の部分が、例えば、(HDMI(High-Definition Multimedia Interface)などのデジタルインタフェースで接続されたセットトップボックスおよびモニタの構成などであってもよい。なお、「HDMI」は、登録商標である。
また、上述実施の形態においては、コンテナがトランスポートストリーム(MPEG-2 TS)である例を示した。しかし、本技術は、インターネット等のネットワークを利用して受信端末に配信される構成のシステムにも同様に適用できる。インターネットの配信では、MP4やそれ以外のフォーマットのコンテナで配信されることが多い。つまり、コンテナとしては、デジタル放送規格で採用されているトランスポートストリーム(MPEG-2 TS)、インターネット配信で使用されているMP4などの種々のフォーマットのコンテナが該当する。
また、上述実施の形態においては、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が等間隔となるように符号化されたものを示したが、本技術は、必ずしも、これに限定されるものではなく、所定の間隔で符号化がなされていればよい。
また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
(1)動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類し、該分類された各階層のピクチャの画像データを符号化すると共に、上記複数の階層を所定数の階層組に分割し、該分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームを生成する画像符号化部を備え、
上記画像符号化部は、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔となるように符号化し、
上記生成された所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを送信する送信部と、
上記送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報を挿入する情報挿入部とをさらに備える
送信装置。
(2)上記表示制御情報は、
上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
前記(1)に記載の送信装置。
(3)上記表示制御情報は、
上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
前記(1)に記載の送信装置。
(4)上記コンテナはトランスポートストリームであり、
上記情報挿入部は、
上記表示制御情報をPESパケットのエクステンションフィールドに挿入する
前記(1)に記載の送信装置。
(5)上記情報挿入部は、
上記第1のシーケンスの最後のピクチャの符号化画像データに、該第1のシーケンスの最後のピクチャであることを識別する識別情報をさらに挿入する
前記(1)から(4)のいずれかに記載の送信装置。
(6)上記コンテナのレイヤに、上記符号化画像データに上記表示制御情報が挿入されているか否かを識別する識別情報を挿入する識別情報挿入部をさらに備える
前記(1)から(5)のいずれかに記載の送信装置。
(7)上記コンテナはトランスポートストリームであり、
上記識別情報挿入部は、
上記識別情報を、プログラムマップテーブルの配下に上記所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループの中にデスクリプタとして挿入する
前記(6)に記載の送信装置。
(8)上記画像符号化部は、
上記最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングが、該階層組より下位側に位置するすべての階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化する
前記(1)から(7)のいずれかに記載の送信装置。
(9)動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類し、該分類された各階層のピクチャの画像データを符号化すると共に、上記複数の階層を所定数の階層組に分割し、該分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームを生成する画像符号化ステップを有し、
上記画像符号化ステップでは、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔となるように符号化し、
送信部により、上記画像符号化ステップで生成された所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを送信する送信ステップと、
上記送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報を挿入する情報挿入ステップとをさらに有する
送信方法。
(10)動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを受信する受信部と、
上記受信されたビデオストリームを処理する処理部とを備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されている
受信装置。
(11)上記表示制御情報は、
上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
前記(10)に記載の受信装置。
(12)上記表示制御情報は、
上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
前記(10)に記載の受信装置。
(13)動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されており、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記表示制御情報に基づいて制御する制御部とをさらに備える
受信装置。
(14)上記表示制御情報は、
上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
前記(13)に記載の受信装置。
(15)上記表示制御情報は、
上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
前記(13)に記載の受信装置。
(16)動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームに基づいて、該ビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を検出するシーケンス切り替わり検出部と、
上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記シーケンス切り替わり検出部の検出出力に基づいて制御する制御部とをさらに備える
受信装置。
本技術の主な特徴は、送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスからこの第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる場合、少なくとも、この切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データやPESエクステンションに表示制御情報を挿入することで、フレームレートが動的に変化する場合であっても、受信側において良好な表示を可能としたことである(図36参照)。
10・・・送受信システム
100・・・送信装置
101・・・CPU
102・・・エンコーダ
103・・・圧縮データバッファ(cpb)
104・・・マルチプレクサ
105・・・送信部
121・・・テンポラルID発生部
122・・・バッファ遅延制御部
123・・・HRD設定部
124・・・パラメータセット/SEIエンコード部
125・・・スライスエンコード部
126・・・NALパケット化部
142・・・セクションコーディング部
143-1~143-N・・・PESパケット化部
144・・・スイッチ部
145・・・トランスポートパケット化部
200・・・受信装置
201・・・CPU
202・・・受信部
203・・・デマルチプレクサ
204・・・圧縮データバッファ(cpb)
205・・・デコーダ
206・・・非圧縮データバッファ(dpb)
207・・・ポスト処理部
231・・・PID処理部
232-1~232-N・・・ストリーム処理部
233・・・ストリーム統合部
241・・・セクション・パース部
242・・・PESパケット・パース部
243・・・PESヘッダ抽出部
244・・・PESペイロード抽出部
251・・・テンポラルID解析部
252・・・対象階層選択部
254・・・デコード部
271・・・補間部
272・・・サブサンプル部
273・・・スイッチ部
本技術は、受信装置および受信方法に関する

Claims (16)

  1. 動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類し、該分類された各階層のピクチャの画像データを符号化すると共に、上記複数の階層を所定数の階層組に分割し、該分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームを生成する画像符号化部を備え、
    上記画像符号化部は、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔となるように符号化し、
    上記生成された所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを送信する送信部と、
    上記送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報を挿入する情報挿入部とをさらに備える
    送信装置。
  2. 上記表示制御情報は、
    上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
    請求項1に記載の送信装置。
  3. 上記表示制御情報は、
    上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
    請求項1に記載の送信装置。
  4. 上記コンテナはトランスポートストリームであり、
    上記情報挿入部は、
    上記表示制御情報をPESパケットのエクステンションフィールドに挿入する
    請求項1に記載の送信装置。
  5. 上記情報挿入部は、
    上記第1のシーケンスの最後のピクチャの符号化画像データに、該第1のシーケンスの最後のピクチャであることを識別する識別情報をさらに挿入する
    請求項1に記載の送信装置。
  6. 上記コンテナのレイヤに、上記符号化画像データに上記表示制御情報が挿入されているか否かを識別する識別情報を挿入する識別情報挿入部をさらに備える
    請求項1に記載の送信装置。
  7. 上記コンテナはトランスポートストリームであり、
    上記識別情報挿入部は、
    上記識別情報を、プログラムマップテーブルの配下に上記所定数のビデオストリームにそれぞれ対応して配置されたビデオエレメンタリストリームループの中にデスクリプタとして挿入する
    請求項6に記載の送信装置。
  8. 上記画像符号化部は、
    上記最下位の階層組より上位に位置する階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングが、該階層組より下位側に位置するすべての階層組のピクチャの符号化画像データのデコードタイミングの中間タイミングとなるように符号化する
    請求項1に記載の送信装置。
  9. 動画像データを構成する各ピクチャの画像データを複数の階層に分類し、該分類された各階層のピクチャの画像データを符号化すると共に、上記複数の階層を所定数の階層組に分割し、該分割された各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームを生成する画像符号化ステップを有し、
    上記画像符号化ステップでは、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データのデコード間隔が所定間隔となるように符号化し、
    送信部により、上記画像符号化ステップで生成された所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを送信する送信ステップと、
    上記送信されるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替わり部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報を挿入する情報挿入ステップとをさらに有する
    送信方法。
  10. 動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを受信する受信部と、
    上記受信されたビデオストリームを処理する処理部とを備え、
    上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
    上記受信されたビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されている
    受信装置。
  11. 上記表示制御情報は、
    上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
    請求項10に記載の受信装置。
  12. 上記表示制御情報は、
    上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
    請求項10に記載の受信装置。
  13. 動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
    上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
    上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を持つ場合、少なくとも、該切り替え部に対応するピクチャの符号化画像データ、または該符号化画像データをコンテナするパケットに表示制御情報が挿入されており、
    上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
    上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記表示制御情報に基づいて制御する制御部とをさらに備える
    受信装置。
  14. 上記表示制御情報は、
    上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示を所定数だけリピートするように制御する、あるいは上記第1のシーケンスの最後のピクチャの表示期間は上記第2のシーケンスのピクチャの表示をスキップするように制御する情報である
    請求項13に記載の受信装置。
  15. 上記表示制御情報は、
    上記第2のシーケンスのピクチャの表示タイミングを制御する表示オフセット情報である
    請求項13に記載の受信装置。
  16. 動画像データを構成する各ピクチャの画像データが複数の階層に分類されて符号化されると共に、上記複数の階層が所定数の階層組に分割されることで得られた、各階層組のピクチャの符号化画像データをそれぞれ持つ上記所定数のビデオストリームのうち少なくとも最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームを含む所定フォーマットのコンテナを受信する受信部を備え、
    上記所定数のビデオストリームのうち、少なくとも、最下位の階層組のピクチャの符号化画像データを持つビデオストリームは、各ピクチャのデコード間隔が所定間隔となるように符号化されており、
    上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームに基づいて、該ビデオストリームのシーケンスが第1のシーケンスから該第1のシーケンスとはフレームレートを異にする第2のシーケンスに切り替わる切り替わり部を検出するシーケンス切り替わり検出部と、
    上記受信されたコンテナに含まれるビデオストリームからデコード能力に応じた所定階層以下の階層のピクチャの符号化画像データを選択的にデコードし、該デコードされて得られた各ピクチャの画像データをバッファに取り込み、該各ピクチャの画像データを所定のタイミングで読み出して出力する画像復号処理部と、
    上記画像復号処理部における上記バッファからの各ピクチャの画像の読み出しを上記シーケンス切り替わり検出部の検出出力に基づいて制御する制御部とをさらに備える
    受信装置。
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