JP3851199B2

JP3851199B2 - タイムスタンプ付与装置およびそれを用いたデジタル録画装置

Info

Publication number: JP3851199B2
Application number: JP2002084202A
Authority: JP
Inventors: 敦郎西垣
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003283996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルストリームを構成するパケットに到着時間を付与する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在実施されているデジタル放送では、番組をＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２規格に準拠した固定長パケットのトランスポートストリームにて伝送する。
【０００３】
このトランスポートストリーム中には、符号化の際に使用した周波数２７ＭＨｚの放送局側基準クロックを復元するためのタイミング情報が記述されている。一般的な受信機では、このタイミング情報に基づいて受信機内の周波数２７ＭＨｚである局発周波数がＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御され、放送局側の基準クロックに同期して動作する。上述のトランスポートストリーム中に含まれるタイミング情報を、ＰＣＲ（Program Clock Reference）と言う。一般には、放送局側の基準クロック周波数には誤差が生じるので、受信機には受信機側の局発周波数を一定の範囲内で周波数補正する能力が要求される。
【０００４】
パケット到着時刻付与方式のデジタル録画機の場合、録画時の局発周波数と再生時の局発周波数が等しければ、付与された到着時刻に基づき再生時送出を行うことにより、原理的に問題なく再生が可能となる。
【０００５】
しかしながら、一般に局発周波数は水晶などの発振素子により生成されており、録画時と再生時の局発周波数は動作時の温度などでわずかに変動する。つまり、発振素子が生成する局発周波数がその外部環境に影響されて変動する。また、磁気テープや光記録媒体などのリムーバブルメディアを用いた録画機の場合、録画時の装置と再生時の装置が異なる場合があり、装置間に局発周波数のズレが見られることもある。局発周波数のズレ量が大きい場合、時としてコマ落ちや音切れが発生したりし、表示品位の低下を招く。
【０００６】
このため、録画機においても録画時にＶＣＸＯ（Voltage Controlled Xtal Oscillator）などの周波数変動素子を用いてＰＬＬ制御により装置基準時刻を補正し、その補正された装置基準時刻に基づき生成された到着時刻をパケットに付与する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＬＬを構成する場合、一般に上述のようにＶＣＸＯが用いられることが多い。ＶＣＸＯは、入力電圧に応じて出力周波数を変動できる素子であるが、固定された周波数を出力する発振素子と比較して、一般的には高価である。
【０００８】
本発明は、こうした状況に鑑みなされたもので、その目的は、ＶＣＸＯを用いずにストリーム中の基準時刻を利用してパケットに付与すべき到着時刻を補正する技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、タイムスタンプ付与装置に関する。このタイムスタンプ付与装置は、デジタルストリームを構成するパケットに含まれるストリーム基準時刻を抽出するストリーム基準時刻抽出部と、ストリーム基準時刻と異なる装置基準時刻を所定の発振周波数に基づき生成する装置基準時刻生成部と、抽出されたストリーム基準時刻と生成された装置基準時刻との差分を計算する比較部と、パケットに付与すべき到着時刻を装置基準時刻に基づき生成するタイムスタンプ生成部と、比較部にて計算された差分に基づき到着時刻の補正量を算出する補正部と、装置基準時刻と算出された補正量をもとにパケットに対して補正された到着時刻を付与するタイムスタンプ付与部と、抽出されたストリーム基準時刻を装置基準時刻として設定し直す装置時刻校正部と、を有する。
【００１０】
ＭＰＥＧ２規格に準拠したデジタルストリームを特にトランスポートストリームという。デジタル放送では、映像信号と音声信号はそれぞれＭＰＥＧ２規格に基づき圧縮符号化されている。圧縮符号化された信号は、パケットと呼ばれる構造を有するデータに組み直される。このパケットが連続した列がトランスポートストリームと呼ばれている。以下、上述のパケットをＴＳパケットとも言う。また、ＴＳパケット中には符号化の際に使用する周波数２７ＭＨｚのクロックのカウンタ値（Program Clock Reference;以下、単に「ＰＣＲ」とも言う）が記述されている。ただし、ＰＣＲは、規格では１００ｍｓに最低１度記述されていればよく、全てのパケットに記述されているわけではない。
【００１１】
ここで、ストリーム基準時刻とは、デジタルストリームを生成する際に使用されそのストリームに記述されている情報であり、例えば、ＭＰＥＧ２規格に準拠したトランスポートストリームにおいては、ＰＣＲがストリーム基準時刻に相当する。また、装置基準時刻は、デジタルストリームを受信する装置がその内部に備える発振素子を基準として生成される。
【００１２】
一つのトランスポートストリームは、複数の放送番組が収容されている。つまり、トランスポートストリームを構成するＴＳパケットは、全て同一の放送番組を収容しているわけではない。例えば、一つのトランスポートストリームに７種類の放送番組が収容されているとすれば、連続する７個のＴＳパケットは、それぞれ異なる放送番組を収容してもよい。
【００１３】
したがって、特定の放送番組を録画する場合、所望のパケットのみを取り出して記録する。つまり、間のパケットは間引かれることになる。これにより、ＰＣＲがすべてのパケットには記述されていないので、パケットをそのまま記録し、再度再生すると間を詰めてしまい、高速で再生されることになる。そこで、パケットを記録する際に、ＰＣＲに関連づけられた到着時間を付与し、適切なタイミングで再生されるようになっている。
【００１４】
到達時間は装置基準時刻に基づいて生成されるが、上述のようにこの装置基準時刻は、誤差が生じやすい。誤差を含んだ到着時間が補正されずパケットに記述されると、再生時に同期がズレてしまい、このズレが大きくなると再生の際にデコーダバッファのアンダーランやオーバーランなどが発生してしまう。そこで、デジタルストリーム中に記述されている基準時刻を利用して、パケットに記述すべき到着時刻が補正される。
【００１５】
例えば、装置基準時刻を生成する発振素子の周波数が２７ＭＨｚよりわずかに高いと仮定する。トランスポートストリームから抽出されたＰＣＲが「２００」のとき、装置基準時刻は「２０３」となっている可能性がある。ズレが小さければ視聴に影響を与えるような表示品位の低下はないが、小さなズレでもそれが蓄積された場合、視聴に影響を来す可能性がある。従って、どこかのタイミングでこのズレを補正する必要がある。
【００１６】
また、補正部は、タイムスタンプ生成部で到着時刻を生成するために稼働しているカウンタの進行を制御することで到着時刻を補正してもよい。このカウンタは、ＰＣＲが生成されたクロックと同一の周波数を発信する発振素子に基づいて、その値が進行する。例えば、ＰＣＲは２７ＭＨｚの周波数を基準として生成されているので、上述のカウンタも２７ＭＨｚの周波数を発振する発振素子に基づき進行する。
【００１７】
一般には、装置基準時刻を補正するために、ＶＣＸＯを用いて発振素子が発振する周波数がＰＬＬ制御され補正された。ここでは、ＶＣＸＯを用いずにカウンタの進行を制御することで、ＶＣＸＯを用いた補正と同様の効果が期待される。
【００１８】
また、補正部は、到着時刻を補正する際の１パケットにおける補正量の上限を設定可能であってもよい。また、補正部は、ストリーム基準時刻を取得した間隔を検出し、検出した間隔に基づいて、補正をする間隔を決定してもよい。また補正部は、補正をする間隔を所定のパケットの個数により決定してもよい。また、補正部は、補正量が所定の上限を超えている場合、補正すべき補正量の一部のみを補正してもよい。
【００１９】
このような、タイムスタンプ付与装置はＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路に組み込まれてもよい。また、入力されるデジタルストリームの上限速度が、出力されるデジタルストリームの上限速度より低く設定されてもよい。
【００２０】
本発明の別の態様は、デジタル記録装置に関する。このデジタル記録装置は、デジタルストリームを受信する受信部と、受信したデジタルストリームを構成するパケットに含まれるストリーム基準時刻を抽出するストリーム基準時刻抽出部と、ストリーム基準時刻と異なる装置基準時刻を所定の発振周波数に基づき生成する装置基準時刻生成部と、抽出されたストリーム基準時刻と、生成された装置基準時刻との差分を計算する比較部と、パケットに付与すべき到着時刻を装置基準時刻に基づき生成するタイムスタンプ生成部と、比較部にて計算された差分に基づき到着時刻の補正量を算出する補正部と、装置基準時刻と前記補正量をもとにパケットに補正された到着時刻を付与するタイムスタンプ付与部と、抽出されたストリーム基準時刻を装置基準時刻として設定し直す装置時刻校正部と、補正された到着時刻が付与されたパケットを所定の記録媒体に記録する記録部と、を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
デジタル放送を記録する録画機において、録画すべき番組を収容するＴＳパケットに到着時刻を付与する際に、トランスポートストリームに含まれているＰＣＲを抽出し、抽出したＰＣＲと録画機の基準時刻とのズレが算出される。算出されたズレ量に基づき付与すべき到着時刻が補正される。従来は、録画機の基準時刻を生成するために、局発振素子としてＶＣＸＯが用いられ、算出されたズレ量に基づき、局発振素子の発信する周波数が補正された。本実施の形態では、局発振素子としてＶＣＸＯより安価である固定周波数を発信する素子を用い、到着時刻を生成しているカウンタの値を制御することで、番組を録画する際にパケットに付与される到着時刻の誤差が抑えられる。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る、タイムスタンプ付与装置１２を含むデジタル録画システム１０の構成を示した図である。デジタル録画システム１０は、アンテナ１６と、受信部１８と、タイムスタンプ付与装置１２と、２７ＭＨｚの固定周波数を発振する局発振素子２８と、磁気テープや磁気ディスクや光記録媒体からなる蓄積メディア４０と、蓄積メディア４０に所望のＴＳパケットを書き込む記録部４２から構成される。
【００２３】
タイムスタンプ付与装置１２は、パケット選択部２２と、ＰＣＲ抽出部２４と、装置基準時刻生成部２６と、誤差算出部３０と、補正値計算部３２と、タイムスタンプ生成部３４と、タイムスタンプ付与部３６と、補正量設定部３８を備える。
【００２４】
パケット選択部２２は、受信したトランスポートストリームからユーザにより指定されたチャンネルの放送に対応するＴＳパケットをそのパケットに割り振られて番組を構成するＴＳパケットの識別に用いられるＰＩＤ（Packet Identification）を参照して選択する。例えば、番組を構成するビデオ、オーディオ、ＰＣＲなどを伝送するＴＳパケットをそれぞれＰＩＤにより選択する。
【００２５】
ＰＣＲ抽出部２４は、ＰＣＲが付与されているＴＳパケットをＰＩＤにより選択し、そのＰＣＲを抽出し取得する。装置基準時刻生成部２６は、局発振素子２８が発振する周波数をカウントしその値をローカルＰＣＲ（以下、単に「ＬＰＣＲ」と略す）として保持する。ここで、ＰＣＲ抽出部２４は、ＰＣＲを取得すると、その値を装置基準時刻生成部２６に通知する。一方、ＰＣＲを通知された装置基準時刻生成部２６は、ＬＰＣＲを通知されたＰＣＲと等しく設定する。
【００２６】
誤差算出部３０は、ＰＣＲとＰＣＲ取得時のＬＰＣＲの差分を計算する。補正値計算部３２はその差分に応じて補正量および補正タイミングを計算し、その計算結果をタイムスタンプ生成部３４へ通知する。補正量設定部３８は、補正量および補正タイミングを計算する際の諸条件を設定する。その条件とは、１度に補正する補正量およびその上限、補正を行う間隔である。また、補正値計算部３２は、ＰＣＲを取得する間隔を取得して、その間隔を上述の補正量や補正タイミングの計算に反映させてもよい。
【００２７】
タイムスタンプ生成部３４は、局発振素子２８で発振される２７ＭＨｚの周波数をカウントし、ＴＳパケットに付与すべきタイムスタンプを生成しタイムスタンプ付与部３６へ通知する。このとき、タイムスタンプ生成部３４は、補正値計算部３２から通知された補正量に基づき周波数のカウントを加減算する。つまり、カウントした値を進めたり遅らせたりする。
【００２８】
タイムスタンプ付与部３６は、タイムスタンプ生成部３４から通知されたタイムスタンプを到着時刻としてＴＳパケットに付与する。タイムスタンプを付与されたＴＳパケットは、記録部４２によって蓄積メディア４０に記録される。
【００２９】
図２は、蓄積メディア４０に記録されているＴＳパケットを再生する再生システム５０の構成図である。再生システム５０は、タイムスタンプ抽出部５２と、比較器５４と、ＴＳ蓄積メモリ５６と、送出時刻カウント部５８と、送出制御部６０と、局発振素子２８と、蓄積メディア４０を備える。タイムスタンプ抽出部５２は、蓄積メディア４０から読み出されたＴＳパケット中に含まれるタイムスタンプを取得する。取得したタイムスタンプは比較器５４へ通知される。つづいて、ＴＳパケットはＴＳ蓄積メモリ５６へ送られ、蓄積され送出制御部６０からの出力指示を待つ。
【００３０】
また、送出時刻カウント部５８は、局発振素子２８から発振される周波数をカウントし、その値を比較器５４に通知する。比較器５４は、タイムスタンプ抽出部５２から通知されるタイムスタンプと送出時刻カウント部５８でカウントされた値が一致すると、送出制御部６０に対して、所望のＴＳパケットをＴＳ蓄積メモリから出力するよう指示する。
【００３１】
以上の構成による、ＴＳパケットに付与すべきタイムスタンプの補正方法について、図３に基づき説明する。図３は、ＰＣＲ、ＬＰＣＲおよびＴＳパケットに付与される到着時刻の関係を示した図である。上から順に、ＰＣＲ抽出部２４で抽出されたＰＣＲ、装置基準時刻生成部２６でカウントされたＬＰＣＲ、ＰＣＲとＬＰＣＲの誤差、タイムスタンプ生成部３４で生成された到着時刻を示している。さらに一番下には、タイムスタンプ生成部３４に対する補正量が示されている。
【００３２】
まず、ＰＣＲ抽出部２４がＴＳパケット中からＰＣＲとして「１００」という値を抽出すると、その値を装置基準時刻生成部２６に通知する。装置基準時刻生成部２６はそこでカウントされているＬＰＣＲを「１００」に初期化する。この値は、タイムスタンプ生成部３４に通知され、タイムスタンプ生成部３４は時刻を「１００」として生成する。
【００３３】
いま、ＴＳパケット中に含まれるＰＣＲは「１００」カウント間隔であるので、次のＰＣＲが取得されるまで、装置基準時刻生成部２６は局発振素子２８から発振される周波数をカウントしＬＰＣＲとする。タイムスタンプ生成部３４が次に「２００」というＰＣＲを取得するとき、ＬＰＣＲが「２０３」までカウントされている。つまり、ＰＣＲが「１００」進む間に、ＬＰＣＲは「１０３」進み、誤差が「＋３」発生している。誤差算出部３０が、ＰＣＲとＬＰＣＲを比較して、その誤差「＋３」を算出する。そのとき、ＬＰＣＲは、再度ＰＣＲの値に設定される。つまり、ＬＰＣＲは「２０３」から「２００」へ初期化される。
【００３４】
一方、タイムスタンプ生成部３４でカウントされている値、つまり生成されている到着時刻は、「２０３」となる。この値は、このときＬＰＣＲのように初期化されることはない。したがって、ＴＳパケットに付与される到着時刻は、この段階では補正されていない。この誤差「＋３」は、次にＰＣＲが取得されるまでに補正される。これは、一度にこの誤差を補正すると、ＴＳパケットのジッタが大きくなり、前後するＴＳパケットの到着時刻が逆転するなどの矛盾が生じる恐れがあるためである。例えば、タイムスタンプ生成部３４は、カウンタ値「２０」毎に３回、そのカウントを「１」カウントだけとめ、誤差「＋３」を補正する。
【００３５】
次に、ＰＣＲ抽出部２４でＰＣＲとして、「３００」という値が取得されたとする。このとき、ＬＰＣＲが「３０２」であれば、誤差は「＋２」となる。このとき、ＬＰＣＲは「１０２」進んでいるので、補正がなされていない場合、タイムスタンプ生成部３４で生成されている到着時刻は「２０３」に「１０２」を加算した「３０５」になる。
【００３６】
しかし、前回発生した誤差「＋３」は、ＬＰＣＲが「２００」から「３０２」に進む間に、補正されているので、ＰＣＲとして「３００」が抽出されたときに、タイムスタンプ生成部３４で生成されている到着時刻は「３０２」となる。この時点で、上述のように前回までに認識されていた誤差は補正されており、今回発生した誤差のみが到着時刻に残っていることになる。また、ＬＰＣＲは、上述同様「３０２」から「３００」へ初期化される。
【００３７】
同様に、ＰＣＲとして「４００」が取得されとき、ＬＰＣＲは「４０４」となっていて、誤差「＋４」が発生している。このとき、先ほど到着時刻に残っていた誤差「＋２」は、補正されており、この時点の到着時刻は「４０４」となっている。以降同様の処理がなされ、到着時刻には誤差が蓄積されない。
【００３８】
図４のフローチャートをもとに、到着時刻の補正手順を簡単に説明する。まず、ＰＣＲ抽出部２４がＴＳパケットに含まれるＰＣＲを抽出する（Ｓ１０）。つづいて、誤差算出部３０は、抽出されたＰＣＲと装置基準時刻生成部２６でカウントされているＬＰＣＲの誤差を算出し（Ｓ１２）、誤差の算出が終了すると、ＬＰＣＲがＰＣＲに等しくなるように校正される（Ｓ１４）。補正値計算部３２は、タイムスタンプ生成部３４に対して補正量を指示し、タイムスタンプ生成部３４はその指示に基づき到着時刻であるカウンタ値を補正し（Ｓ１６）、タイムスタンプ付与部３６がＴＳパケットに補正された到着時刻を付与する（Ｓ１８）。ＴＳパケットの記録を継続する場合（Ｓ２０のＮ）、ＰＣＲが抽出され到着時刻が補正されＴＳパケットに補正された到着時刻を付与するＳ１０からＳ２０の工程を繰り返す。ＴＳパケットの記録を終了場合（Ｓ２０のＹ）、この一連の処理は終了する。
【００３９】
以上、本実施の形態によれば、トランスポートストリーム中に記述されているＰＣＲを利用し、受信装置の装置基準時刻に生じた誤差を初期化することができる。また、パケットに付与すべき到着時刻の誤差を視聴に影響を与えない範囲に抑えることができる。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それら各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲であることは当業者に理解されるところである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＶＣＸＯを使用せずに、パケットに付与すべき到着時刻を視聴に影響のない誤差内に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る、タイムスタンプ装置を備えるデジタル方式の録画システムの構成を示した図である。
【図２】蓄積メディアに記録されているＴＳパケットを再生する再生システムの構成を示した図である。
【図３】ＰＣＲ、ＬＰＣＲおよびＴＳパケットに付与される到着時刻の関係を示した図である。
【図４】到着時刻の補正の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０デジタル録画システム、１２タイムスタンプ付与装置、１８受信部、２２パケット選択部、２４ＰＣＲ抽出部、２６装置基準時刻生成部、２８局発振素子、３０誤差算出部、３２補正値計算部、３４タイムスタンプ生成部、３６タイムスタンプ付与部、３８補正量設定部、４０蓄積メディア、４２記録部、５０再生システム、５２タイムスタンプ抽出部。

Claims

デジタルストリームを構成するパケットに含まれるストリーム基準時刻を抽出するストリーム基準時刻抽出部と、
前記ストリーム基準時刻と異なる装置基準時刻を所定の発振周波数に基づき生成する装置基準時刻生成部と、
前記抽出されたストリーム基準時刻と、前記生成された装置基準時刻との差分を計算する比較部と、
前記パケットに付与すべき到着時刻を装置基準時刻に基づき生成するタイムスタンプ生成部と、
前記比較部にて計算された差分に基づき前記到着時刻の補正量を算出する補正部と、
前記装置基準時刻と前記補正量をもとに前記パケットに補正された到着時刻を付与するタイムスタンプ付与部と、
前記抽出されたストリーム基準時刻を前記装置基準時刻として設定し直す装置時刻校正部と、
を有することを特徴とするタイムスタンプ付与装置。
前記補正部は、前記タイムスタンプ生成部で到着時刻を生成するために稼働しているカウンタの進行を制御することで前記到着時刻を補正することを特徴とする請求項１に記載のタイムスタンプ付与装置。
前記補正部は、前記到着時刻を補正する際の１パケットにおける補正量の上限を設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のタイムスタンプ付与装置。
前記補正部は、前記ストリーム基準時刻を取得した間隔を検出し、検出した間隔に基づいて、前記補正をする間隔を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のタイムスタンプ付与装置。
前記補正部は、前記補正をする間隔を所定のパケットの個数により決定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のタイムスタンプ付与装置。
デジタルストリームを受信する受信部と、
受信したデジタルストリームを構成するパケットに含まれるストリーム基準時刻を抽出するストリーム基準時刻抽出部と、
前記ストリーム基準時刻と異なる装置基準時刻を所定の発振周波数に基づき生成する装置基準時刻生成部と、
前記抽出されたストリーム基準時刻と、前記生成された装置基準時刻との差分を計算する比較部と、
前記パケットに付与すべき到着時刻を装置基準時刻に基づき生成するタイムスタンプ生成部と、
前記比較部にて計算された差分に基づき前記到着時刻の補正量を算出する補正部と、
前記装置基準時刻と前記補正量をもとに前記パケットに補正された到着時刻を付与するタイムスタンプ付与部と、
前記抽出されたストリーム基準時刻を前記装置基準時刻として設定し直す装置時刻校正部と、
前記補正された到着時刻が付与されたパケットを所定の記録媒体に記録する記録部と、
を有することを特徴とするデジタル録画装置。