JP3507766B2 - 転送セルに圧縮されたビデオデータをフォーマットする方法 - Google Patents

転送セルに圧縮されたビデオデータをフォーマットする方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データの喪失ある
いはデータ破壊の生起から受信機が急速に回復すること
ができるように、送信のためのセルまたはパケット内に
圧縮ビデオデータを分割するための方法と装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Gro
up）は、コンピュータによる使用のためビデオデータの
送信と格納のための標準を、一義的に確立している。こ
の提案されている標準は、“国際標準化機構”（ＩＳＯ
−ＩＥＣ ＪＴ（１／ＳＣ２／ＷＧ１）の“動画像およ
び関連するオーディオの符号化”（ＭＰＥＧ ９０／１
７６ Ｒｅｖ．２ （１９９０年１２月１８日））に詳
細に述べられている。ビデオデータのフレームは、たと
えば、１５フレームのグループに圧縮される。各フレー
ムはフレーム内符号化（Ｉフレーム）、順方向予測フレ
ーム間符号化（Ｐフレーム）、あるいは順／逆方向予測
フレーム間符号化（Ｂフレーム）のいずれかである。各
フレームは、水平画像帯（たとえば１６ラインストライ
プ）に対応するスライスに分割（segment）される。ス
ライスは、１６×１６マトリクスからなるマクロブロッ
クに分割される。マクロブロックは、４つの８×８ブロ
ックの輝度値と、２つの８×８ブロックの色値（Ｕ信号
成分とＶ信号成分）に符号化される。色値の８×８色ブ
ロックの各々は、それぞれ１６×１６マクロブロックを
表す色値の成分を水平および垂直にサブサンプリングす
ることから得られる。信号プロトコルは全体の信号形式
を識別するためシーケンス層をコールし、そのシーケン
ス層は、例えば画像サイズ、画素アスペクト比、画像レ
ート、ビットレート、バッファーサイズ、フラグビット
数等を識別するためのヘッダ情報とシーケンススタート
コードを含んでいる。シーケンス層には画像グループＧ
ＯＰが続き、そのヘッダはスタートコード、タイムコー
ド、閉ＧＯＰフラグ、ブロークンリンクフラグ、および
拡張データを含んでいる。次の層は画像スタートコード
と画像ヘッダである。画像（ＰＩＣＴ）ヘッダは、一時
基準と、画像符号化形式（picture coding type）
（Ｉ，Ｐ，Ｂ）と、バッファの混み具合、ベクトルと画
素精度フラグと、可変長コード識別子と、および拡張デ
ータを含んでいる。スライススタートコードが、画像層
に続き、スタートコードとそのスライスを識別するため
のヘッダを含んでいる。スライス層には、スタートコー
ドとヘッダ・データを含むマクロブロック層が続いてい
る。マクロブロック・ヘッダ・データは、識別インディ
シア（identifying indicia）、量子化情報、符号化の
形式（タイプ：ｔｙｐｅ）等を含んでいる。マクロブロ
ック層は、また、各マクロブロック内の６ブロックのデ
ータに共通な動きベクトルと、およびブロック単位での
符号化ブロックデータとを含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した標準におい
て、圧縮アルゴリズムは、ビデオ信号の前のフレームか
らビデオ信号のフレームを予測することと、圧縮形式で
実際のフレームと予測されたフレーム間の差を送信する
ことを含んでいる。連続符号化フレームは、先に符号化
されたフレームの正しさに依存する。画像グループのた
だ１つのフレーム、あるいは僅かな数のフレームが予測
無しに符号化される。受信機側で、送信中のデータ喪失
あるいは破壊による復号化エラーはＧＯＰ内の連続フレ
ームに伝搬することは直ちに認識されよう。そのような
エラーと付随する画像の乱れを排除するために、特別な
注意が払われなければならない。しかしながら、そのよ
うな注意は、ノイズの無い送信チャンネルのために一義
的に様式化されているので、ＭＰＥＧプロトコルには含
まれていない。
【０００４】ＡＤＴＶは、単一６ＭＨｚ放送チャンネル
の高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）を配給する全デジタル同
時放送システムである。それは、先進テレビ研究コンソ
ーシアム（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ： ＡＴＲ
Ｃ）により現在開発中である。ＡＤＴＶの基本設計の１
つは、地上同時放送送信のため高品位でノイズに強いデ
ジタルＨＤＴＶを配給することである。ＡＤＴＶシステ
ムは、ＭＰＥＧ圧縮を用いて６ＭＨｚチャンネル内での
ＨＤＴＶ信号の送信が可能である。しかしながら、ＡＴ
ＲＣは、ノイズの多い地上送信媒体中での送信のための
十分ノイズに強いな信号を達成するために、特別仕様の
高階層構造（ｃｕｓｔｏｍ ｈｉｇｈｅｒ ｌａｙｅｒ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（ＭＰＥＧ＋＋Ｒｅｖ １）を
付加した拡大仕様のＭＰＥＧを有している。この拡大仕
様は、ＭＰＥＧデータを２つの階層、すなわち高優先度
（順位）（ＨＰ）と低優先度（順位）（ＬＰ）との送信
手法に優先順位付けすることを含み、多数のデータサー
ビスをサポートし、送信エラーが存在しても受信機性能
がそれほど低下しないようにするための転送（トランス
ポート）プロトコルを含んでいる。
【０００５】ディレク（Ｄｉｒｅｃ）ＴＶは、衛星チャ
ンネルで家庭に標準精細度ＮＴＳＣテレビを配給する全
デジタルシステムである。それは、トムソン・コンシュ
ーマ・エレクトロニクス（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｃｏｎｓｕ
ｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：ＴＣＥ）で現在開発
中である。それはＭＰＥＧデータ圧縮を用いる点でＡＤ
ＴＶと同様であるが、ＨＤＴＶではない。これはＮＴＳ
Ｃ品質テレビ信号を送信するための１階層システムであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノイズの多い
通信チャンネルでのノイズに強い送信のため階層的にフ
ォーマットされた圧縮ビデオデータを構成するための転
送プロトコルを含み、その転送プロトコルを実現するた
めの装置を含む。提供される転送プロトコルは、データ
のセル（あるいはパケット）を定義する。各セルはプリ
フィックスと転送ブロックを含んでいる。例示的実施例
では、プリフィックスは４ビットの制御情報と１２ビッ
トのサービスチャンネル識別子とからなる。（一般に１
２８バイトの）転送ブロックは補助データ、冗長ＭＰＥ
Ｇヘッダ、あるいは標準ＭＰＥＧデータからなる。圧縮
ビデオデータは転送プロセッサに送られ、それは、ヘッ
ダ・データに応じて、転送ブロックヘッダを展開し、特
定ヘッダ・データを格納する。転送プロセッサは圧縮デ
ータを予め決められたサイズのデータブロックに分割
し、それに転送ヘッダを付け、送信セルを形成する。特
定の格納されたヘッダ・データは複数のセルにフォーマ
ットされ、これらのセルは圧縮データの一定に生起する
連続セル間に散在させられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の転送プロトコルは、３つ
のデータプロトコル層、すなわちリンク層、転送層、お
よびサービス層を含んでいる。リンク層は、サービスに
独立であるように構成され、一方サービス層は特定のサ
ービスである。“サービス”とは、特別の転送（トラン
スポート）セルで送信される形式のデータ、例えば、オ
ーディオデータ、ビデオデータ、補助データ等をいう。
【０００８】リンク層は、プレフィックスバイト（実際
８ビットの２バイト）からなり、多くの別のビデオ、オ
ーディオ、およびデータのサービスに対するチャンネル
識別子にくわえて、いくつかのリンク層コントロールフ
ラグを含んでいる。図１は、プレフィックスと転送ブロ
ック間の関係を示す転送セルの論理構造を示している。
指定子（ｄｅｓｉｇｎａｔｏｒ）Ｐ，ＢＢ，ＣＦ、およ
びＣＳは、全て１ビットの指定子である。指定子Ｐは、
転送ブロックが高い優先度データを含むのか、あるいは
低い優先度データ（１＝ＨＰ、０＝ＬＰ）を含むのかを
識別するために２階層システムで使用され、連続するセ
ル内でトグルすることによりセルのフレーム化のための
１階層システムで使用される。指定子ＢＢは、束（ｂｕ
ｎｄｌｅ）境界を定義し、各束の最初のセルに対しての
み値”１”にセットされる。指定子ＣＦは、スクランブ
ル状態を示すために使用されるコントロールフラグであ
る。ＣＳは各スクランブル・キーの変更につれてトグル
するコントロール同期ビットである。
【０００９】指定子ＳＣＩＤは、１２ビットワードであ
り、サービス形式（ｔｙｐｅ）を識別するために使用さ
れる。”０”のＳＣＩＤ値はヌルパケットのために予約
され、値”４０９５”は将来の定義のために予約されて
いる。残りの４０９４個のＳＣＩＤ値が種々のサービス
形式を定義するために使用可能である。
【００１０】図２はビデオ転送層を示し、それは多くの
可能な転送層フォーマットの一例である。各サービス形
式は特定の転送ブロックフォーマットを有することがで
きる。この記述は、ＭＰＥＧ符号化ビデオ転送サービス
に適合する。図２は転送ブロックの論理構造を示す。ビ
デオ転送層の最初のフィールドは、４ビットの連続性カ
ウンタＣＣを含む。このカウンタは、各セルが送信され
るごとに１づつインクリメントされる。それは、サービ
スに依存し、優先度（順位）に依存する。すなわち、別
個のカウンタが各サービスの同一性と各送信優先度階層
のために維持される。連続性カウントの値は０から１５
まで順番である。連続性カウントは、各受信機において
エラー検出の対策を提供する。受信されるカウントの不
連続性は、特定の転送サービスに対する連続データの喪
失、あるいは受信データのエラーのいずれかを示す。
【００１１】ビデオ転送層内の次のフィールドは、４ビ
ットのヘッダ指定子ＨＤを含み、その指定子は、形式
（ｔｙｐｅ）とアイデンティティ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ；
ＩＤ）の２ビットのサブフィールドを有する。そのサブ
フィールドは、各データフィールド内で送信されるデー
タのフォームを識別する。ビデオ転送層では、ＨＤ形式
０、１、２、３が使用され、補助パケット、基本サービ
スパケット、ＭＰＥＧ情報データ付き基本サービスパケ
ット、およびＭＰＥＧでない冗長データ付き基本サービ
スパケットをそれぞれ識別する。後者の２つの形式は、
送信ＭＰＥＧデータの標準フォームではなく、完全さの
ために含まれる。形式“基本サービスパケット”は、転
送セルに分割されているにもかかわらず、標準フォーム
のＭＰＥＧデータを含む形式と識別される唯一の形式で
ある。形式“補助パケット”は、一般に、このアプリケ
ーションでは冗長ＭＰＥＧヘッダ・データを送信するた
めに使用されるが、ＭＰＥＧ信号ではない。名目上、補
助パケットは、例えば、閉キャプションデータのような
補助データを送信するために使用される。
【００１２】ＨＤ識別値（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｖａｌｕ
ｅｓ）は、ＨＤ形式のサブセットを定義する。１つのＨ
Ｄ形式／識別値の組み合わせ（０／０）は、補助データ
グループセルを示し、その内容は図３で定義される。補
助データセルのフィールドは、スクランブルされていな
い。したがって、プリフィックスビットＣＦは１にセッ
トされる。各データグループは、付加データグループが
同じパケット内に存在するか否かを示すフラグビット
で、自己定義される。データグループは、タイムコード
・リファレンスとスクランブル・キーのような情報を含
んでいる。
【００１３】基本サービスパケットは、ＭＰＥＧ符号化
データのほとんどを運ぶために使用される。２階層基本
サービスパケットは、２つのデータストリームの同期を
取るためのエントリーポイントデータを含んでいる。エ
ントリーポイントデータによりデータブロックはセル境
界にまたがって分割されることができる。この概念は図
４に示されている。図５は、２階層送信手法に対するエ
ントリーポイントデータ内で見つけられるエントリーポ
イント成分を示している。フレーム形式（タイプ）、ス
ライス、およびマクロブロック識別子は、ビデオプロセ
ッサにより供給され、一方エントリーポイントとフレー
ム番号は転送プロセッサにより供給される。エントリー
ポイントは転送ブロック内のエントリーポイント位置へ
のバイトオフセットである。フレーム形式は、データが
フレーム内符号化フレームを参照するのか、フレーム間
符号化フレームを参照するのか、あるいはＧＯＰの最初
のセルを参照するのかを示す。フレーム番号（ｎｕｍｂ
ｅｒ）は、フレームの連続性カウンタとして使用され、
フレーム毎に一度インクリメントされる。フレーム形式
とフレーム番号の両方が、２階層データストリームのデ
コーダ同期を助ける。スライスとマクロブロック識別子
（ＩＤ）とは、フレームに渡ってユニーク（ｕｎｉｑｕ
ｅ）であり、ＭＰＥＧデータストリームをデコードする
ことなく、エントリーポイント値を特定する。セル当た
り１つのエントリーポイントを持つことが設計目的であ
るが、優先度チャンネルとフレーム形式に依存してスラ
イス当たり広範囲のデータが存在する。エントリーポイ
ントプロセスに関する更なる情報のためには、米国特許
番号（ＲＣＡ８６，３１７Ａ許可済み）を参照。
【００１４】転送ブロック内に冗長ＭＰＥＧデータを運
ぶ２つの方法が使用可能である。１つの方法は、特定補
助パケットを使用して（多数のパケットに広げることが
できるであろう）ＭＰＥＧシーケンスヘッダのコピーを
運ぶことである。第二の方法は基本サービス転送ブロッ
クの変更例を使用してＭＰＥＧ画像グループ（ＧＯＰ）
ヘッダと画像ヘッダとのコピーを運ぶことである。
【００１５】ビデオサービス層に含まれる全ての情報
は、ビデオエンコーダ（と２階層システムにおいては優
先度プロセッサ）によって供給される。２階層システム
の詳細な説明のためには米国特許番号（ＲＣＡ８６，３
１７Ａ許可済み）を参照。
【００１６】特定フォーマット規則は、ビデオ転送ブロ
ックを符号化するとき必要とされ、以下に概略を示す。 ・ＨＤ形式１、２、３では、ＨＤ ＩＤビット１がＧＯ
Ｐの最初のシーケンスヘッダ、Ｂ−フレームのスター
ト、およびＰ−フレームのスタート時にトグルされる。 ・新しいセルは、（Ｉ−フレームでＧＯＰが始まると仮
定して）ＧＯＰの開始と、各連続フレームの開始で開始
される。 ・“基本サービス”転送ブロックフォーマットが、ＧＯ
Ｐの最初のセルと、各連続フレームの最初のセルで使用
される。 ・フレームが多数のパケットに広がれば、“冗長デー
タ”転送ブロックフォーマットが、“基本サービス”フ
ォーマットに代わって、フレームの２番目のパケットで
使用される。 ・“冗長データ”フォーマットは、フレーム当たり約４
倍から８倍の区間で再び使用される。 ・ＭＰＥＧシーケンスヘッダの冗長送信は、毎秒５から
３０回の間隔で“補助パケット”として運ばれる。
【００１７】図６は、本発明による転送エンコーダを含
むＭＰＥＧエンコーダ装置のブロックダイアグラムであ
る。転送エンコーダは、ＭＰＥＧデータストリームを受
け取り、以下のプロトコルが付随する： ・転送デコーダが、失われた、あるいは妥当ではないデ
ータを、検出することを可能とする、 ・クリティカル（ｃｒｉｔｉｃａｌ）データの冗長送信
を提供する、および ・ＭＰＥＧデコードを再開するためのデータリエントリ
ー（ｒｅｅｎｔｒｙ）ポイントを示す。
【００１８】転送エンコーダ１２への入力は、（１階層
送信システムでは）ＭＰＥＧエンコーダ１０から、ある
いは（２階層送信システムでは）ＭＰＥＧ優先度プロセ
ッサ１１からのいずれかから直接である。２階層システ
ムでは、２つの別個のデータ径路が使用される。一方は
高優先度（ＨＰ）であり、他方は低優先度（ＬＰ）であ
る。優先度プロセッサは、レート（rate）バッファの満
たし具合を監視し、優先度のブレークポイントを発生す
る。そのブレークポイントは、データストリームで、Ｍ
ＰＥＧデータの各スライスに対してどこでデータがＨＰ
データ径路とＬＰデータ径路間で分けられるかを示す。
ＭＰＥＧ符号化データと共に、ブレークポイントデータ
は転送エンコーダ１２の入力データである。ＭＰＥＧコ
ードワード（codewords）は、ワード長インディシアと
データ形式インディシア（例えばヘッダ・データ、動き
ベクトル、離散コサイン変換係数等）でタグを付けられ
て、転送エンコーダの入力に達する。転送エンコーダへ
の他の入力は、システムクロック１３により提供され
る。このクロックは、デコーダ・レートバッファがオー
バーフローあるいはアンダーフローすることがないよう
に、受信機と送信機をゲンロック（genlock）するよう
に組み込まれている。
【００１９】転送エンコーダ１２からの出力は、データ
スクランブル機構１４を介してサービスマルチプレクサ
およびレートバッファ１５に送られる。マルチプレクサ
１５は異なるサービスソースからのデータをインターリ
ーブする。マルチプレクサ１５からの出力は送信機１６
を介して通信チャンネルに供給される。
【００２０】転送デコーダ２０はサービスデマルチプレ
クサおよびレートバッファ１８を介して通信チャンネル
受信機１７からセルを受信する。デマルチプレクサは、
転送セルヘッダのサービス形式フィールドのデータに応
じて、異なるサービス形式のデータを分離し、分離され
たデータ形式を適切な処理回路に供給する。デマルチプ
レクサ１８からのビデオ出力データは、デスクランブラ
１９に結合され、そのデスクランブラは、要素１４のス
クランブル機能と反対のデスクランブル機能を達成す
る。デスクランブルデータは転送デコーダ２０に供給さ
れ、それはサービスデータからヘッダを分離してデコー
ダ２２にサービスデータを供給する。転送デコーダ２０
からの出力は、送信サービスに受信機を同期させるため
のシステムクロック（２１）と、ＭＰＥＧデコーダ２２
へのデータ径路との両方を提供する。転送デコーダ内で
エラーチェックは行われ、セルが失われているか、ある
いはエラーを含んでいるかを判定する。たとえば、ＣＣ
コードが、各転送セルが適当なシーケンスで生じている
かを判定するために監視される。エラーが何も検出され
ない転送セルだけが、ＭＰＥＧデコーダに供給される。
転送デコーダは、転送ブロックからエントリーポイント
データを抜き取り、このヘッダをデコードし、適当なフ
ォーマットでＭＰＥＧデコーダへのデータを提供する。
セルの不連続性があれば、ビデオ転送デコーダは、以下
のように再同期タスクシーケンスを起動するようプログ
ラムされる。
【００２１】図７は、典型的な転送エンコーダを示すブ
ロックダイアグラムである。１階層送信システムには、
構成要素１４５−１７０は含まれていない。２階層送信
システムでは、図７の全ての構成要素が含まれている。１階層システム 符号化ビデオコードワードと、コードワード形式に関連
する対応するコードワードとコードワード長の識別イン
ディシアとが、ビデオエンコーダ１００から転送エンコ
ーダに到達する。要素１０５は、識別インディシアに応
じて、ヘッダ情報のあるものを捕捉し、メモリ要素１１
０内に格納する。要素１１０に格納されたデータは、わ
ずかの情報冗長度を提供するために複数回送信データに
含まれる。冗長送信のために選択されるデータは、一般
に、シーケンスヘッダ・データ、ＧＯＰヘッダ・デー
タ、および画像ヘッダ（ＰＩＣＴ）データを含んでい
る。最小限、冗長データとして選択されるデータは、デ
ータシーケンスの始まり以外に入力された、ＭＰＥＧデ
コーダがデータストリームをデコードし始めるための条
件に必要なデータである。
【００２２】シーケンスは多数のＧＯＰを含んでいる。
送信されたＭＰＥＧデータをデコードするには、シーケ
ンスヘッダ・データを使用することが必要である。ユー
ザがシーケンスヘッダの生起後のデータに同調した（ｔ
ｕｎｅ）ならば、後続データをデコードすることはでき
ないであろう。ここで述べられた転送プロトコルは、そ
れが入力（エンター）された場所にかかわらず、送信さ
れたデータストリームを入力（エンター）したすぐ後に
デコードするためのシーケンスと他の必要なヘッダ・デ
ータを繰り返し提供する。
【００２３】要素１０５は、また、ユーザデータを抽出
し、このデータをメモリ１１５に供給する。ユーザデー
タは、タイムスタンプのような多くの異なる形式のもの
でよい。画像がカラーかそうではないか、オリジナルソ
ース材料はフィルムモードからか、あるいはビデオモー
ドか等である。ＭＰＥＧプロトコルはそれらの形式の情
報を含むことをサポートしていない。しかしながら、そ
のような情報を含むことは、受信機設計者が、特別の信
号形式のための特別な処理を組み込み、それにより画像
の全体の再生を強化することを可能としている。
【００２４】要素１０５は、ヘッダ識別インディシアを
クロックフォーマッタ１３０に提供する。クロックフォ
ーマッタ１３０は、あるヘッダ・データの生起時にサン
プリングして対応するヘッダ・データと関連するタイム
スタンプを生成するクロックを含んでいる。これらのタ
イムスタンプは、受信機装置で使用され、信号同期の対
策を提供する。
【００２５】要素１０５，１１０，１１５、および１３
０からのデータは、セルフォーマッタに結合される。フ
ォーマッタ１２０は、要素１０５からデータを受信し、
そのようなデータをセル長パッケージにパース（解明）
し、図１と図２に示されるプロトコルに従って適切なビ
デオサービス転送ヘッダに展開し、転送ヘッダとセルデ
ータを連結し、転送セルをセルバッファ１４０に結合す
る。しかしながら、シーケンスデータの開始時に、デー
タ送信の間周期的にフォーマッタはコントローラ１２５
により条件づけられ、他のデータを形成して送信する。
この他のデータは、信号同期のためのクロックフォーマ
ッタ１３０からのタイムスタンプのような補助情報と、
メモリ要素１１０内に格納された冗長ヘッダ・データと
を含んでいる。
【００２６】補助データセルは、必要に応じて生成さ
れ、スペース（ｓｐａｃｅ）が使用可能であるときデー
タストリーム内に含まれる。すなわち、補助データセル
は、Ｉ、Ｐ、およびＢフィールドデータのいずれかのビ
デオデータとインターリーブされてもよい。他方、冗長
データは、ほとんどの部分がＩフィールドビデオデータ
とだけインターリーブされる。これは、ビデオデータは
Ｉフィールドで始まらなければならないためである。Ｍ
ＰＥＧデータの他の全てのフィールドは、Ｉフィールド
から予測され、Ｉフィールドに依存している。冗長デー
タセルは、一定の離れた間隔で、あるいはデータ空間が
使用可能な場合に、含まれてもよいが、デコーディング
を指し示すに十分な情報を提供するための少なくとも最
小限のデータを含んで実行される。
【００２７】セルフォーマッタは、形式にかかわらず、
各転送セル内に連続性カウントを含んでいる。連続性カ
ウントＣＣは連続するセル内で１ユニットだけインクリ
メントされ、モジュロ（ｍｏｄｕｌｏ）Ｎ繰り返す。こ
こで、Ｎは１６のような都合のよい２進数であってもよ
い。２階層システム ２階層システム内の転送エンコーダの動作は、１階層シ
ステムのための上記の全ての機能を含み、高優先度すな
わちＨＰチャンネルに供給される１階層機能を有する。
ブロック１００で提供される符号化ビデオデータに加え
て、優先度プロセッサ（図６）は、要素１４５に格納さ
れた優先度ブレークポイントデータを提供する。ブレー
クポイントデータは、ＭＰＥＧデータのスライス（ｓｌ
ｉｃｅ）に渡って一定であり、どのデータ（コードワー
ド）がＨＰチャンネル上におかれ、どのデータがＬＰチ
ャンネル上におかれるかのしきい値を示す。優先度ブレ
ークポイントデータはスイッチ１６５に供給され、それ
は要素１４５に格納されているブレークポイント情報を
要素１００により提供される現在のコードワード識別子
（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）とを比較し、データコードワード
を、ＨＰあるいはＬＰ転送セルのいずれかを生成するた
めのセルフォーマッタ１２０か、あるいはセルフォーマ
ッタ１６０のいずれかに供給する。
【００２８】要素１０５は、機能要素１５０にヘッダ・
データを提供し、それはＨＰとＬＰデータの両方のため
エントリーポイント定義を展開する。これらのエントリ
ーポイント定義はエントリーポイントデータメモリ１５
５に格納される。セルフォーマッタ１２０と１６０は、
生成される各セルに対してエントリーポイントデータを
生成する。エントリーポイントはデコーダにより使用さ
れ、送信エラーによるパケット喪失後の可変長データの
デコードを回復する。完全にフォーマットされたパケッ
トはＬＰセルフォーマッタ１６０からセルバッファ１７
０に送られ、出力される。
【００２９】図８のフローチャートを参照して、コント
ローラ１２５は連続性カウンタ（ＣＣ）とセルカウント
をリセットすることによりシステム（８５０）を初期化
する。それは、補助データインターラプトをチェックす
る（８５２）。これらのインターラプトによりユーザは
送信時に（望むならば）特別の情報を介在させることが
できる。補助インターラプトが起きたならば、補助セル
が生成され（８５４）、レートバッファに接続され、補
助ＣＣがインクリメントされる。使用可能なチャンネル
・スペースが現在無ければ、システムはＭＰＥＧデータ
をアクセスすることになる（８５６）。
【００３０】ＭＰＥＧデータはシーケンスヘッダの生起
のためにチェックされる（８５８）。シーケンスヘッダ
が使用可能であれば、基本セル形式が、シーケンスヘッ
ダ・データを使用して生成される（８６０）。基本セル
連続性カウンタはインクリメントされ（８６２）、セル
はレートバッファに出力される（８６４）。シーケンス
ヘッダ・データでの基本セル形式の生成に続いて、Ｎ個
の補助形式セルがシーケンスヘッダ・データを用いて生
成される。ここで、Ｎは４のような小さい整数である。
Ｎ個の補助形式セルの各々が出力され、補助連続性カウ
ントが各セルの生成につれてインクリメントされる。
【００３１】他に、シーケンスヘッダ・データが使用可
能でないときは、テストがなされ、画像グループ（ＧＯ
Ｐ）あるいは画像（ＰＩＣＴ）ヘッダ・データの生起を
判定する（８７０）。ＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダ・データ
が使用可能ならば、セルカウントはリセットされ（８７
２）、冗長形式セルがＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダ・データ
で生成される（８７３）。スペースがセル内で使用可能
ならば、ＭＰＥＧデータがさらに含まれる。セルは出力
され、冗長セル連続性カウントとセルカウントはインク
リメントされる。テスト８５８と８７０に注意すべきで
あり、シーケンスヘッダ、あるいはＧＯＰあるいはＰＩ
ＣＴヘッダが使用可能ならば、それらは同じデータの冗
長セルを形成する際に使用されるようにメモリ要素１１
０に格納される。
【００３２】テスト８７０では、現在のＭＰＥＧデータ
がＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダ・データでなければ、セルカ
ウントがテストされる。セルカウントが、例えば２、
４、あるいは８でなければ、基本形式セルが現在のＭＰ
ＥＧデータで作られる。他に、セルカウントが２、４、
あるいは８ならば、冗長形式セルが、最後に生起したＧ
ＯＰ／ＰＩＣＴヘッダ・データで作られる。
【００３３】第１表は転送セルシーケンスの例を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】（ビデオデータを除いて）第１表に示され
る転送セルシーケンスを生成するために必要な情報は、
セルフォーマッタ１２０とコントローラ１２５内にプロ
グラムされている。スタートコードに応じて、フォーマ
ッタとコントローラは転送セルのフレーム特定シーケン
スを生成するように条件づけられ、生成されるべき転送
セルの形式に応じて、適切な転送ヘッダ情報が、たとえ
ば、内部メモリありは連続性カウンタからアクセスされ
る。また、プログラムされたシーケンスに応じて、コン
トローラとセルフォーマッタは新たに生起する圧縮され
たビデオデータあるいは格納されたヘッダ・データを処
理するように条件づけられている。転送セルシーケンス
が一旦確立されると、必要な転送セルを形成すること
は、関連するデータを単に時分割多重化することを含む
だけであることに注意すべきである。
【００３６】図９は、典型的な転送デコーダを示すブロ
ックダイアグラムである。１階層送信システムには構成
要素２３５−２７５は含まれない。２階層システムで
は、図９の全ての構成要素が含まれる。１階層と２階層
のシステムの両方で、セル連続性カウンタＣＣは、セル
が送信中に失われたか、間違ったか、の最小の表示を提
供する。付加的な喪失表示が、各転送セルの回りのエラ
ー検出ＣＲＣあるいはＦＥＣ符号化／復号化により提供
されてもよい。エラーのない転送セルだけがビデオデコ
ーダに配給される。ビデオ転送デコーダは、各転送セル
からエントリーポイントデータと転送ヘッダ・データを
除き、エントリーと転送ヘッダ・データをデコードし、
それらに応じて適切なフォーマットでＭＰＥＧデコーダ
にデータを提供する。セルの不連続性が存在すれば、ビ
デオ転送デコーダは、以下に述べるように、再同期タス
クシーケンスを起動するように条件づけられている。１階層システム 転送セルは転送セルバッファ２００を介して転送デコー
ダに提供される。符号化プロトコルに応答するようにプ
ログラムされて、セル解析器（ｐａｒｓｅｒ）２１０は
セルヘッダをデコードし、各サービス形式のデータを分
離する。補助ユーザデータはメモリ２１５に向かわさ
れ、格納される。冗長ＭＰＥＧシーケンスヘッダ、ＧＯ
Ｐヘッダ、および画像ヘッダは他のメモリ２２０に向か
わされ、格納される。通常、（基本サービスセルから）
ＭＰＥＧデータを生起するために、出力レジスタ２３０
に通され、それからＭＰＥＧデコーダに供給される。冗
長データコントローラ２２５は、機能２０５でのセル喪
失の表示とメモリ２２０に格納された冗長データとに基
づいて、メモリ２１５と２２０からの適切な冗長データ
が続くエラートークン（ｔｏｋｅｎ）を供給し、デコー
ドを継続し、あるいは再同期を取るようにＭＰＥＧデコ
ーダを条件づける。２階層システム ２階層システムの転送デコーダの動作は、ＨＰチャンネ
ルに適用される１階層機能と共に、１階層システムで説
明された機能の全てを含んでいる。２階層システムで
は、低優先度転送セルの２番目のストリームがデスクラ
ンブラ１９から使用可能である。これらの低優先度転送
セルはセルバッファ２３５を介してセル解析器２４５に
適用される。ＬＰセル解析器２４５からのＭＰＥＧデー
タは解析器２４５から出力レジスタ２７５を介してＭＰ
ＥＧデコーダに結合される。ＨＰとＬＰセル解析器（そ
れぞれ２１０と２４５）は、生起する転送セルからエン
トリーポイントと転送ヘッダ・データを抽出する。ＨＰ
とＬＰのエントリーデータは、それぞれメモリ２６５と
２７０に格納される。セル喪失がないことが連続性カウ
ントにより示されれば、エントリーデータは後で破棄さ
れる。セル喪失が示されれば、エントリーポイントデー
タが次のデコード可能なデータに各データストリームを
再エンターするために使用される。再エントリーは要素
２５５（ＬＰ）、２６０（ＨＰ）と再同期ロジック２５
０によりなされる。再同期ロジックは、再同期サイクル
の間、エントリーポイントまで、各セル解析器がデータ
をスキップするように／破棄するように、事実上条件づ
ける。その後、レジスタ２７５あるいは２３０に次の連
続データを適用する。例えば、ＨＰセル喪失は再同期ロ
ジック２５０が、転送ヘッダにより指定されるそのセル
のエントリーポイントに位置決めされるまで、次のよい
パケット内のビットをスキップするようセル解析器２１
０を条件づけるよう要求するであろう。その後、そのＨ
Ｐエントリーポイントのデータは出力レジスタ２３０に
提供される。ＬＰセル喪失は、再同期ロジック２５０に
以下のことを要求する。すなわち、ＨＰエントリーポイ
ントに等しいか、あるいは先行する次のエントリーポイ
ントにジャンプするようにセル解析器２４５に要求す
る。このエントリーポイントに続くデータはレジスタ２
７５に接続される。
【００３７】図１０および図１１は、１階層ビデオシス
テムでの典型的な転送デコーダのアルゴリズムを示す。
このアルゴリズムは、初期化シーケンス（３００），
（４００で始まる）各パケットを処理する機能を含んで
いる。この例は冗長シーケンス層に対する特別の再送信
ポリシーと、冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダとを仮定して
いる。冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダはどんなフレームで
も送信され、冗長シーケンス層と冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴ
ヘッダはＩフレームでだけ送信される。冗長ＧＯＰ＋Ｐ
ＩＣＴヘッダがＩフレーム中に送信されるとき、それら
は冗長シーケンスヘッダに対して２番目の優先度を有す
る。
【００３８】初期化シーケンス３００は、それは転送プ
ロトコル中の冗長ＭＰＥＧデータを待機するよう制御す
る２つのフラグを“虚偽状態”（ｆａｌｓｅ ｓｔａｔ
ｅ）にセットする（３０１，３０２）。初期化はまた、
ＭＰＥＧデコーダに対してエラーコードを生成し（３０
３）、ＭＰＥＧデコーダは、デコードが回復するとき、
次のスタートコードを待つよう条件づけられている。
【００３９】初期化の完了時に、システムは、各転送セ
ルの処理を始める（４００）。この例では、各セルのヘ
ッダ指定子（ＨＤ）の状態に依存して３つの可能な処理
径路がある。ＨＤ形式０（補助セル）では処理は決定ス
テージ（５００）で始まり、ＨＤ形式１（基本セル）で
は処理は決定ステージ（７００）で始まり、ＨＤ形式２
（冗長セル）では処理は決定ステージ（８００）で始ま
る。ＭＰＥＧデータセルの処理がポイント（７００）と
（８００）で始まる前に決定ステージ（６００）で喪失
セルの連続性がチェックされる。
【００４０】補助セル処理は決定ステージ（５００）で
始まる。ここで、テストは補助ヘッダ指定子識別子（Id
entity）についてなされる。識別子が０（テスト５１
０）ならば、このセル補助データグループを含み、セル
は機能（５１５）で処理される。テスト（５１０）にお
いて識別子が０でなければ、テスト（５２０）が採用さ
れ、デコーダが冗長シーケンスヘッダ情報を回復させる
よう待っているかどうかを判定する。そうでなければ、
アルゴリズムは（４００）で次のパケットに進む。シー
ケンスヘッダが必要とされれば、また、このセルがシー
ケンスヘッダの開始にインディシアを付ければ（mark
s）（テスト５３０）、デコーダがこのヘッダの処理を
初期化し（５３５）、（全てのシーケンスヘッダ・デー
タが１つのパケット内に含まれる場合では）処理がテス
ト（５６０）で完了したかどうかを知るためのチェック
がなされる。そうならば、待機フラグを虚偽にセット
し、ヘッダを出力し（５７０）、他のエラートークンを
提供する（５７５）。このエラートークンはＭＰＥＧデ
コーダが新しいエントリーポイントデータ処理を開始す
るよう準備されるように条件づける。多数のセル補助シ
ーケンスヘッダの捕捉中はセルの連続性についてのチェ
ックがなされる（５４０）。喪失があれば、シーケンス
ヘッダの処理はリセットされ（５４５）、他の場合はデ
ータがシーケンスヘッダの処理を継続するよう補助セル
から抽出される（５５０）。その後、シーケンスヘッダ
は再び完全さのためにチェックされる（５６０）。
【００４１】ＭＰＥＧデータパケットが使用される前
に、連続した喪失に備えてチェックがなされる（６０
０）。喪失しているならば、エラーコードがＭＰＥＧデ
コーダに提供され（６０５）、新しいフレームをエンタ
ーするまでチェックがなされる（６１０）。新しいフレ
ームが喪失の間に開始されると、コントロールフラグは
真にセットされ（６１５，６２０）、冗長ＭＰＥＧヘッ
ダを待つ。
【００４２】パケットが基本セル形式ならば（テスト７
００）、デコーダが冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダ（７１
０）を待つ状態にあるかどうかを判定するチェックがな
される（７１０）。冗長ヘッダを待つのでなければ、Ｍ
ＰＥＧデータセルがＭＰＥＧデコーダに送られる（７１
５）。デコーダが冗長ヘッダを待っていれば、現在のセ
ルがＭＰＥＧストリーム内に埋め込まれた必要なヘッダ
を有するかどうかを判定するチェックがなされる（７２
０）。全てのフレームの始まりは、整列されたセル（ｃ
ｅｌｌ ａｌｉｇｎｅｄ）を有し、そこでセルの最初の
３２ビットがＭＰＥＧスタートコードならば、必要とさ
れるヘッダはＭＰＥＧストリーム内でＭＰＥＧデコーダ
にとって使用可能である。デコーダが冗長ヘッダを待っ
ていて、それが埋め込まれていなければ、よいパケット
がスキップされる（７２５）。デコーダが冗長ヘッダを
待っていて、それが埋め込まれていれば、冗長ヘッダを
待つコントロールフラグが虚偽にセットされ、パケット
がＭＰＥＧデコーダに送られる（７３０）。
【００４３】セルが冗長セル形式ならば（テスト８０
０）、かつ転送デコーダが冗長情報を待っていなければ
（８１０）、冗長データはスキップされ（８１５）、こ
のセルの残りのデータがＭＰＥＧデコーダに送られる。
セルが冗長セル形式であり（テスト８００）、転送デコ
ーダが冗長情報を待っていれば（テスト８１０）、冗長
ヘッダを待つコントロールフラグは虚偽にセットされ、
このセルから冗長ヘッダ情報がＭＰＥＧデコーダに送ら
れ（８２０）、続いてエラートークンが送られ（８２
５）、その結果ＭＰＥＧデコーダはデコードを再開する
とき次のスタートコードを探すであろう。最後に、この
パケットのＭＰＥＧデータは抽出され、ＭＰＥＧデコー
ダに送られる（８３０）。
【００４４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、デ
ータの喪失あるいはデータ破壊の生起から受信機が急速
に回復することができるように、転送セルに圧縮された
ビデオデータをフォーマットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転送層の転送セル（あるいはパケッ
ト）を表す図である。
【図２】転送セルに含まれるビデオサービスのための転
送ブロックを表す図である。
【図３】補助データセルのフォーマットの一例を示す図
である。
【図４】圧縮データストリーム内への再エントリーのた
めに利用されるエントリーポイントの概念を示す図であ
る。
【図５】２階層送信システムにおいてエントリーポイン
トデータを示す図である。
【図６】全体のシステムにおける転送エンコーダとデコ
ーダを識別するためのシステムレベルのブロックダイア
グラムである。
【図７】典型的な転送エンコーダを示すブロックダイア
グラムである。
【図８】転送エンコーダの動作を示すフローチャートで
ある。
【図９】典型的な転送デコーダを示すブロックダイアグ
ラムである。
【図１０】図１１を含めて、１階層ビデオシステムの転
送デコーダの動作を示すフローチャートである。
【図１１】１階層ビデオシステムの転送デコーダの動作
を示すフローチャートであり、図１０の続きである。
【符号の説明】
ＧＯＰ Ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｐｉｃｔｕｒｅ Ｉ ｉｎｔｒｆｒａｍｅ ｅｎｃｏｄｅｄ Ｐ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ
ｅｎｃｏｄｅｄ Ｂ ｆｏｒｗａｒｄ／ｂａｃｋｗａｒｄ ｐｒｅｄｉ
ｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｅｎｃｏｄｅｄ １０ ＭＰＥＧエンコーダ １１ ＭＰＥＧ優先度プロセッサ １２ 転送エンコーダ １３ システムクロック １４ データスクランブル機構 １５ マルチプレクサおよびレートバッファ １６ 送信機 １７ 通信チャンネル受信機 １８ サービスデマルチプレクサおよびレートバッフ
ァ １９ デスクランブラ ２０ 転送デコーダ ２１ システムクロック ２２ ビデオデコーダ（ＭＰＥＧデコーダ） １００ ビデオエンコーダ １１０ シーケンス、ＧＯＰおよび画像、ヘッダのメ
モリ １１５ ユーザデータメモリ １２０ セルフォーマッタＡ １２５ セル ジェネレーション コントローラ １３０ クロックフォーマッタ １３５ システムクロック １４０ ＨＰセルバッファ １４５ 優先度ブレークポイントデータ １５０ エントリーポイントエンコード １５５ エントリーポイントデータメモリ １６０ ＬＰセルフォーマッタＢ １７０ ＨＰセルバッファ ２００ 転送セルバッファ ２０５ セル喪失ディテクターＡ ２１０ セル解析器（ｐａｒｓｅｒ）Ａ ２１５ ユーザ・データ・メモリ ２２０ シーケンス、ＧＯＰおよび画像ヘッダーメモ
リ ２３０ データ出力レジスタＡ ２３０ 出力レジスタ ２３５ ＬＰセルバッファ ２４０ セル喪失ディテクター ２４５ セル解析器（ｐａｒｓｅｒ）Ｂ ２５０ 再同期ロジック ２５５ エントリーポイントデコーダＢ ２６０ エントリーポイントデコーダＡ ２６５ エントリーポイントデータＡ（メモリ） ２７０ エントリーポイントデータＢ（メモリ） ２７５ データ出力レジスタＢ
フロントページの続き (72)発明者 ジェプスキ，ジョエル ウォルター アメリカ合衆国 ニュージャージー州 ベル ミード イースト マウンテン ロード 219 (56)参考文献 特開 平２−272851（ＪＰ，Ａ) 米国特許5111292（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 3/00 H04N 7/08 H04N 7/24

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各層を記述するデータを収容するヘッダ
    を有する階層化データを含むＭＰＥＧ圧縮ビデオ信号を
    送信するためのデジタルビデオ送信システムにおいて、
    それぞれが３つのプロトコル層を収容する転送セル内に
    前記圧縮ビデオ信号をセグメント化するための方法であ
    って、 前記圧縮ビデオ信号を供給するステップと、少なくともビデオ信号が適用されることになるサービス
    を識別する第１のデータフィールドを含むリンク層ヘッ
    ダを形成する ステップと、サービスの個々に行われる連続カウントで、連続する転
    送セル内でインクリメントする連続カウントと、それぞ
    れのサービス層に対して選択された複数の選択的なデー
    タフォーマットの１つを指示するデータフィールドとを
    含むビデオ転送層 ヘッダを形成するステップと、前記圧縮ビデオ信号を、あらかじめ定めたビット数より
    多くないビット数からなるペイロードで、複数のペイロ
    ード中に分割するステップと、 前記複数の選択的なデータフォーマットの１つから、少
    なくとも前記ペイロードの１つを含むことができるサー
    ビス層 を形成するステップと、 前記リンク層ヘッダと、前記ビデオ転送層ヘッダと、伝
    送用の前記サービス層とを連結するステップを備える方
    法。
  2. 【請求項２】 前記リンク層ヘッダを形成するステップ
    は、さらに、スクランブルされているかに関係する２つ
    のデータフィールドであって、第１のデータフィールド
    はデータがスクランブルされているかどうかを示し、第
    ２のデータフィールドは、選択的なスクランブリングキ
    ーを示す、２つのデータフィールドを供給するステップ
    を含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記リンク層ヘッダを形成するステップ
    は、さらに、サービス識別データフィールドと異なる、
    ヘッダ・データ・フィールドを形成するステップと、対
    応するサービス層内に、あらかじめ定めたデータ境界の
    発生を指示するビットを収容するステップを含む請求項
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記サービス層を形成するステップは、
    さらに、ペイロード 中に含まれる予め決められた形式の
    データのバイト数を示すデータフィールドをさらに含ま
    せるステップを備える請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記サービス層を形成するステップは、
    さらに、補助および基本のサービスフォーマットの１つ
    にサービス層を形成するステップを備える請求項１に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 前記リンク層ヘッダを形成するステップ
    は、さらに、対応するサービス層内に、予め決められた
    信号の境界の発生の指示を呈示するビットを収容するヘ
    ッダーデータフィールドを形成するステップを含む請求
    項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記サービス層を形成するステップは、
    さらに、それぞれのペイロード中に収容され圧縮ビデオ
    信号のタイプと、それぞれのペイロード中の復号エント
    リーポイントのロケーションを決定するステップと、そ
    れぞれのペイロード中の圧縮ビデオ信号の前記タイプを
    識別するデータフィールドと、それぞれの前記エントリ
    ーポイントのロケーションを記述するデータフィールド
    とを含むサービス層ヘッダを形成するステップを備える
    請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記サービス層を形成するステップは、
    さらに、補助データと補助データ識別子をそれぞれに含
    む補助パックを形成するステップと、変動する数の前記
    補助パックを連結し、前記サービス層を形成するステッ
    プを含む請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記転送層ヘッダを形成するステップ
    は、さらに、それぞれのサービズ層内で、ＧＯＰの最初
    のシーケンスヘッダ、Ｂフレームのスタート、およびＰ
    フレームのスタートのうちの一つの発生を指示するビッ
    トを有するフィールドを含めるステップ、を備える請求
    項１に記載の方法。
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