JP3839084B2 - データバッファの同期システム - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオデータバッファに関し、特にビデオデータバッファを用いて可変のビットレート伝送を行うシステムと方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一定のビットレート符号化を用いて動作するビデオ圧縮システムは、国際標準機構「International Standards Organization (ISO)」のモーションピクチャーイクスパートグループ「Motion Picture Experts Group (MPEG) 」標準を実行することができる。このＭＰＥＧ標準の詳細は、「MPEG Test Model 4, "Coded Representation of Picture and Audio Information", ISO-IEC/JTC1/SC29/EG11, CCITT SG XV, Working Party XV/1, Document AVC-445b, February 1993.」に記載されている。このＭＰＥＧ標準は、ビデオデコーダバッファ用にビデオバッファベリファイア「Video Buffer Verifier (VBV) 」バッファをモデルとして規定している。このシステムは、ビデオエンコーダバッファとデコーダバッファを同期させるために、エンコーダからデコーダに伝送される圧縮ビデオビットストリームに挿入されるＶＢＶ＿ＤＬＹ（Video＿Buffer＿Verifier Delay ）パラメータを用いている。このエンコーダにより生成された、パラメータＶＢＶ＿ＤＬＹは、デコーダがデコーダバッファからビデオデータを取り出す前に、デコーダバッファをその空の状態から適当なバッファレベルまで充填するのに必要な時間尺度である。このＭＰＥＧ標準は、ＶＢＶ＿ＤＬＹパラメータをエンコーダバッファレベルと伝送チャネルの一定ビットレートＲとの関数として計算する方法を提供している。このＶＢＶ＿ＤＬＹが計算され伝送用にエンコーダバッファからデコーダに伝送される前に圧縮ビデオビットストリームに挿入される。このような圧縮ビデオビットストリームは、デコーダバッファ内でアンダフローあるいはオーバフローを引き起こさないような方法でエンコーダにより生成される。
【０００３】
可変ビットレートシステムにおいては、オーバフローあるいはアンダフローせずに適切なビデオデコーディング（復号化）を行いながらそのシステムの所定のビットレートでの伝送チャネルへの依存性を取り除くことができる。このようなシステムにとってＭＰＥＧ標準は、ＶＢＶ＿ＤＬＹパラメータを計算する方法を規定していない。そしてこのようなシステムにおいては、バッファの同期は別の方法で行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、可変の伝送チャネルをＶＢＶ＿ＤＬＹパラメータを用いて、ビデオ圧縮システムにおけるビデオデータバッファを同期させる方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載したシステムあるいは、請求項７に記載した方法により達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、可変ビットレート伝送システム１０は、ビデオデータのような入力データを圧縮データビットストリームに符号化するエンコーダ１２と、このエンコーダ１２に関連して動作し、伝送チャネル１６を介して伝送されるべき符号化入力データを受信するエンコーダバッファ１４とを有する。デコーダバッファ１８は、この伝送されたデータを取り出し、デコーダ２０により処理されるために伝送ビットストリームを受信する。このエンコーダバッファ１４とデコーダバッファ１８とは、仮想バッファ２２の１部として示している。
【０００７】
エンコーダ１２の詳細は、米国特許第５，１４４，４２３号、第５，２３１，４８４号、第５，２４７，３６３号、第５，２９３，２２９号、第５，３２５，１２５号に開示されている。
【０００８】
代表的な可変ビットレート伝送システムにおいては、デコーダ２０は、復号化手段と制御信号を取り出す手段とを有する。特に、ＭＰＥＧで規定した可変ビットレート伝送システムにおいては、エンコーダ１２とデコーダ２０は、ＭＰＥＧのエンコーダとＭＰＥＧのデコーダで、これらは公知のものである。
【０００９】
図１において、エンコーダバッファ１４とデコーダバッファ１８は、仮想バッファ２２として動作する。このエンコーダバッファ１４は、エンコーダバッファ遅延ＤE を有し、デコーダバッファ１８は、デコーダバッファ遅延ＤD を有する。各遅延ＤE ，ＤD は、それぞれ処理に必要な時間および／またはエンコーダバッファ１４とデコーダバッファ１８を通過する時間を意味する。この実施例において、伝送チャネル１６の公称遅延は一定と見なす。
【００１０】
全バッファ遅延ＤB は、デコーダ２０が適切に動作するためには一定でなければならない。全バッファ遅延ＤB がある瞬間一定であることにより、エンコーダ１２は、エラスティックなエンコーダバッファ１４とデコーダバッファ１８でもって、入力データの符号化速度を可変にすることができる。そしてこれは、デコーダバッファ遅延ＤB がエンコーダバッファ遅延ＤE に依存するようにして行われる、すなわちＤB ＝ＤE ＋ＤD 。書き換えるとＤD ＝ＤB −ＤE 。
【００１１】
エンコーダ１２は、可変レートのビデオデータを生成する。ＶＢＶ＿ＤＬＹが周期的に計算され、エンコーダバッファ１４から出る圧縮ビデオビットストリームに挿入される。このＶＢＶ＿ＤＬＹは、エンコーダバッファ１４から出るデータが受ける瞬時の遅延ＤE を測定し、この遅延を全バッファ遅延ＤB から減算することにより計算される。この実施例においては、ＶＢＶ＿ＤＬＹの単位は９０ＫＨＺクロックである。
【００１２】
図２に本発明における同期方法を示す。入力データをエンコーダ１２を用いて圧縮データビットストリームに符号化する（ステップ２４）。この圧縮されたデータをエンコーダバッファ１４に転送する（ステップ２６）、エンコーダバッファ１４に到達した時間を記録する（ステップ２８）、伝送用にエンコーダバッファ１４からデータを取り出す（ステップ３０）、エンコーダバッファ１４からデータを取り出した時間を記録する（ステップ３２）、ＤE ＝取り出し時間−到着時間を計算し、ＤD ＝ＤB −ＤE を計算する（ステップ３４）、ＤD の値を制御信号として、符号化データに挿入する（ステップ３６）。この符号化データをデコーダバッファ１８に転送する（ステップ３８）。この伝送されたデータから制御信号を取り出す（ステップ４０）。この伝送された符号化データをデコーダバッファ１８に記録する（ステップ４２）。この制御信号を用いてデコーダバッファ１８から符号化データを取り出すべき時間を指示する（ステップ４４）。この符号化データを復号化する（ステップ４６）。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、可変の伝送チャネルをＶＢＶ＿ＤＬＹパラメータを用いて、ビデオ圧縮システムにおけるビデオデータバッファを同期させるビデオバッファ検証方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変のビットレート伝送システムのブロック図
【図２】図１に開示された可変のビットレート伝送システムの動作を表すフローチャート図
【符号の説明】
１０ 可変ビットレート伝送システム
１２ エンコーダ
１４ エンコーダバッファ
１６ 伝送チャネル
１８ デコーダバッファ
２０ デコーダ
２２ 仮想バッファ
２４ データの符号化
２６ 符号化データをエンコーダバッファに記憶する
２８ データがエンコーダバッファに到達した時間を記録する
３０ 伝送用にエンコーダバッファからデータを取り出す
３２ データがエンコーダバッファから取り出された時間を記録する
３４ 以下を計算
ＤＥ ＝取り出し時間−到着時間
ＤＤ ＝ＤＢ −ＤＥ を計算
３６ ＤＤ の値を制御信号として符号化データに挿入する
３８ 符号化データをデコーダバッファに転送
４０ 制御信号を伝送されたデータから取り出す
４２ この伝送された符号化データをデコーダバッファに記録する
４４ この制御信号を用いてデコーダバッファから符号化データを取り出すべき時間を指示する
４６ 符号化データを復号化する

Claims (4)

  1. 可変レート伝送チャネルを用いてデータバッファを同期化するシステムにおいて、
    （Ａ）入力データを符号化し、圧縮データビットストリームを送信するエンコーダ、
    （Ｂ）該エンコーダからの圧縮データビットストリームを該可変レート伝送チャネルに出力するエンコーダバッファ、
    （Ｃ）該可変レート伝送チャネル上の圧縮データビットストリームを受信する、該エンコーダバッファに同期化されているデコーダバッファ、及び
    （Ｄ）該デコーダバッファからの圧縮データビットストリームを受信して復号化するデコーダであって、同期確立のため該圧縮データビットストリームから該同期制御信号を抽出するデコーダとからなり、
    前記同期制御信号は周期的に生成され、該可変レート伝送チャネル上に出力される該圧縮データビットストリームに挿入され、
    前記同期制御信号はデコーダバッファ遅延（ＤＤ）を表すように計算され、該デコーダバッファ遅延（ＤＤ）は該エンコーダバッファを通過するデータの瞬時エンコーダバッファ遅延（ＤＥ）を所定の総バッファ遅延（ＤＢ）から差し引くことで得られ、該瞬時エンコーダバッファ遅延（ＤＥ）は実質的に該データが該エンコーダバッファから出た時間と該エンコーダバッファに到着した時間との差に等しく、
    該エンコーダバッファと該デコーダバッファとは、該可変レート伝送チャネルを介して接続されており、
    該デコーダは該抽出された同期制御信号により表されるデコーダバッファ遅延（ＤＤ）の遅延で該デコーダバッファから圧縮データビットストリームを取り出していることを特徴とするシステム。
  2. ＭＰＥＧビデオ伝送システムであって、
    （Ａ）入力データを圧縮データビットストリームとして符号化するＭＰＥＧエンコーダ、
    （Ｂ）該ＭＰＥＧエンコーダからの圧縮データビットストリームを可変レート伝送チャネルに出力するエンコーダバッファ、
    （Ｃ）該可変レート伝送チャネル上の圧縮データビットストリームを受信するデコーダバッファ、及び
    （Ｄ）該デコーダバッファから圧縮データビットストリームを取り出し、該取り出した圧縮データビットストリームを復号化するＭＰＥＧデコーダとからなり、
    同期制御信号が、該エンコーダバッファをデータが通過する瞬時的なエンコーダバッファ遅延（ＤＥ）に基づいて周期的に生成されて、該可変レート伝送チャネル上に出力される圧縮データビットストリームに挿入されており、そして
    該ＭＰＥＧデコーダは、該圧縮データビットストリームから該同期制御信号を抽出し、該瞬時的なエンコーダバッファ遅延（ＤＥ）に基いた該抽出された同期制御信号に従って、該瞬時的なエンコーダバッファ遅延（ＤＥ）と該デコーダバッファをデータが通過するデコーダバッファ遅延（ＤＤ）との和（ＤＢ）が一定となるような時間で該デコーダバッファから圧縮データビットストリームを取り出しており、
    該同期制御信号が、該瞬時的なエンコーダバッファ遅延（ＤＥ）と一定の総バッファ遅延（ＤＢ）との間の差としてのデコーダバッファ遅延（ＤＤ）を表わしていることを特徴とするＭＰＥＧビデオ伝送システム。
  3. 請求項２のＭＰＥＧビデオ伝送システムにおいて、
    該瞬時的なエンコーダバッファ遅延（ＤＥ）は、データが該エンコーダバッファから出た時間と該エンコーダバッファに到着した時間との差であるＭＰＥＧビデオ伝送システム。
  4. 請求項２又は３のＭＰＥＧビデオ伝送システムにおいて、
    該同期制御信号はＭＰＥＧ標準のＶＢＶ−ＤＬＹパラメータとして実装されているＭＰＥＧビデオ伝送システム。
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