JP3949638B2 - Ｍｐｅｇ画像ヘッダーのユーザ・データ内にクローズド・キャプションのようなデータを含むｍｐｅｇ圧縮ビデオ・データを受信する方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮ビデオ伝送環境でのクローズド・キャプションおよび他の補助ディジタル情報の伝送に関するものである。

ＰＡＬまたはＮＴＳＣの如き現行の標準ビデオ信号は、複数の水平ライン期間、例えばＮＴＳＣビデオ方式では１フィールド当り２６５．５本のラインを有する垂直期間またはフィールド期間を有している。各垂直および水平期間の開始点は、複合ビデオ信号中に含まれる垂直および水平同期パルスによってそれぞれ識別される。各垂直期間の一部分の期間中はビデオ信号中の情報を表示のためのものとする必要はない。例えば、垂直帰線期間は各フィールドにおける最初の２０個の水平ライン期間にほぼ相当する。加えて、垂直帰線期間に隣接する幾つかのライン期間、例えばライン２１はビデオ表示装置のオーバスキャン領域内にあり、これは見ることができない。

帰線およびオーバスキャンの期間中は表示される映像情報がないので、これらの期間内に補助情報成分、例えばテレテキストまたはクローズド・キャプション・データを挿入することができる。連邦通信委員会（ＦＣＣ）の規則の如き標準規格では、垂直期間内における情報の位置決めを含む各タイプの補助情報に対するフォーマットを規定している。例えば、現在のクローズド・キャプション化の標準規格（例えば、４７ＣＦＲ １５，１１９および７３．６８２参照）では、クローズド・キャプション化用のＡＳＣＩＩ文字に対応するディジタル・データはフィールド１のライン２１内としなければならないことを特定している。ＦＣＣが特定したフォーマットは、フィールド１のライン２１の各発生時に２つの８ビット・ディジタル・ワードを与えるようにする。クローズド・キャプションの仕様は、各フィールドのライン２１にクローズド・キャプションのフォーマット・データを与えるように拡張することができる。各ワードのデータは１つのＡＳＣＩＩフォーマット文字を表わす。ＦＣＣ標準規格に従うクローズド・キャプション信号データのフォーマットを図１に示してある。

近年（１９９３年）のディジタル技術の発展により、ビデオ信号をディジタル圧縮フォーマットで伝送することを現実的なものとなし、慣例のアナログ・テレビジョン信号と同じ帯域幅内にて２つ以上のテレビジョン信号を伝送することができるようになった。しかし、このビデオ信号の圧縮処理は、垂直帰線期間内に含まれたクローズド・キャプション情報の如きディジタル・コードの伝送に都合良いように考慮されてはいない。従って、本発明は、例えば圧縮ビデオ信号の伝送／蓄積システムにおいてクローズド・キャプション情報を送信および受信するための方法および装置を含むものである。

アナログ・ビデオ信号の水平または垂直帰線期間内にディジタル・データを含んでいるビデオ情報を圧縮するための装置はそのようなディジタル・データを検索するための回路を具えている。検索したディジタル・データは多数の補助ディジタル・データ・パケットにフォーマット化される。アナログ・ビデオ信号は、例えばＭＰＥＧ圧縮プロトコルに従って圧縮され、そして補助ディジタル・データ・パケットは圧縮されたビデオ信号のフレーム／画像ヘッダー内に含まれる。

クローズド・キャプション・データを運ぶ複数の補助ディジタル・データ・パケットを有する圧縮されたビデオ信号の受信機を含む他の実施例では、例えば圧縮ビデオ信号および補助ディジタル・データ・パケットを分離させる。補助ディジタル・データ・パケットはアナログのクローズド・キャプション信号フォーマットに符号化される。圧縮されたビデオ信号は標準のビデオ信号フォーマットに伸張ないし圧縮解除されて、テレビジョン受像機またはＶＣＲ（ビデオ・テープ・レコーダ）に適用するためにアナログのクローズド・キャプション信号と合成される。

（実施例）
以下、本発明を、ＮＴＳＣビデオ信号におけるクローズド・キャプション・データの処理について説明する。しかし、ここに云う「クローズド・キャプション・データ」という用語は、クローズド・キャプションのようなデータ、すなわちアナログ・ビデオ信号中の、視聴者には見ることができない個所に含まれる２進データのようなものと解釈すべきである。これはクローズド・キャプション・データ、例えば拡張データ・サービス、すなわちＥＤＳデータのように符号化されたデータとすることができる。ＥＤＳデータの符号化はキャプション・データを符号化するのと同じ汎用フォーマットに沿って行われる。クローズド・キャプション・データはライン２１内に含まれる。ＥＤＳデータが利用される場合、このデータはライン２８４において伝送される。それぞれのタイプのデータに対するフォーマットは同じフィールド内で伝送される文字対で構成する。文字は制御コード対またはデータ対のいずれかとすることができる。この対の第１バイトは、その対が制御対であるのか、あるいはデータ対であるのかどうかを決定する。第１バイトが０１ｈ〜０Ｆｈの範囲内にある場合には、その対は制御対とする。これらの値はキャプション化や、テキスト伝送用には定義づけられない。そのような制御コード対を受信すると、デコーダは次に来るデータをＥＤＳデータとして認識することになる。全ての文字は奇数パリティを用いて伝送される。これは現行ルールに従っており、より簡単な符号化／復号化のハードウェアおよびソフトウェアを許容する。加えて、本発明はテレテキスト・データを伝送するように実施することもできる。

図２を参照するに、奇数フィールドのライン２１にクローズド・キャプション・データ（または、もしあるとすれば、偶数フィールドのライン２８４にＥＤＳデータ）を含んでいるビデオ信号が信号源２００から供給される。この信号はクローズド・キャプション・デコーダ２１０に供給されると共に、マルチプレクサ２０１を介してＭＰＥＧ圧縮器として示したビデオ信号圧縮装置２１４に供給される。クローズド・キャプション・デコーダ２１０は、クローズド・キャプション・データを含んでいる水平ラインを認識して、このクローズド・キャプション・データを捕捉するように構成するものとする。クローズド・キャプション・デコーダはタイミング信号も発生し、この信号はマルチプレクサ２０１を制御して、信号源２００からのビデオ信号のアクティブ部分を通過させると共に、クローズド・キャプション・データを含んでいる水平ラインの期間中、基準値を圧縮器２１４へと供給するのに用いられる。これによりビデオ信号からディジタル・データを除去し、かつ圧縮器２１４にある程度の圧縮効率を与える。

ＭＰＥＧ圧縮器は、一般に、他のビデオ信号圧縮器と同様に、２つの基本構成部分を具えている。その第１構成部分はビデオ信号に作用して、映像情報信号を実際に圧縮する。第２構成部分は圧縮した信号を所望のプロトコルに従ってフォーマット化する。代表的には、第２構成部分はコントローラを具えており、このコントローラはヘッダー・データを発生し、このヘッダー・データを圧縮ビデオ・データと連結する。ＭＰＥＧプロトコルに従って、それぞれのビデオ・フレーム／フィールドに関連する画像ヘッダー内に種々のタイプのユーザ・データを含めるようにする。

ＭＰＥＧ圧縮器２１４において、コントローラ２１２はデコーダ２１０から再生されたクローズド・キャプション・データ（これはクロック・ラン−インおよびスタート・ビットを有していない）を受取る。コントローラ２１２は、このデータをフレーム・ヘッダー内にユーザ・データまたは拡張データとして配置し、かつこのデータを圧縮器にて発生された圧縮ビデオ信号と連結させる。フレームまたは画像ヘッダー内に別個に符号化されたクローズド・キャプション・データを含んでいる圧縮信号はトランスポート・プロセッサ２１５へ供給される。このトランスポート・プロセッサ２１５は圧縮されたビデオ・データを予定量の圧縮データ・パケットにセグメント化し、それぞれのトランスポート・パケット内のビデオ情報を識別するパケット・ヘッダーを発生し、誤り検出／補正符号化を行い、かつ圧縮されたセグメント、誤りコード情報およびパケット・ヘッダーを連結して、トランスポート・パケットを形成する。これらのトランスポート・パケットは伝送および蓄積用のモデム（変復調装置）２１６に供給される。なお、トランスポート・パケットの処理についての詳細は米国特許第５，１６８，３５６号に開示されている。

表１はＭＰＥＧプロトコルにおいて特定されている画像層またはフレーム・ヘッダーのフォーマットを示す。この表は次のような文献から複製したものである。ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11，CODED REPRESENTATION OF PICTURE AND AUDIO INFORMATION，MPEG 92/160，Document，AVC-260，1992年５月。これは、The American Nationa1 Standards Instituteの手続の下で運営されているINTERNATIONAL ORGANISATION FOR STANDARDISATION（X3 Secretariat：Computer and Business Equipment Manufacturers Association，Suite 500，311 First Street NW，Washington，DC 20001-2178）の後援の下にまとめられた。符号はユーザ・データと拡張データとの双方に対する規定を示している。

本発明の他の実施例をデコーダ２１０からトランスポート・プロセッサ２１５まで伸びている破線の矢印にて示してある。この装置では、クローズド・キャプション・データを補助トランスポート・パケット内あるいは、トランスポート・パケット・ヘッダーのヘッダー拡張部内に含めることができる。適当なトランスポート・ヘッダーおよび拡張部のフォーマットについては米国特許第５，１６８，３５６号に開示されている。

図３は図２の構成要素２１０として利用できるクローズド・キャプション・デコーダ装置の一例を示す。図３では、クローズド・キャプションおよび／またはＥＤＳ信号成分を含む複合ビデオ信号ＶＩＤＥＯをデータ・スライサ３１０に入力させる。データ・スライサ３１０は、アナログ信号ＶＩＤＥＯにおける情報、例えばクローズド・キャプション・データを、信号ＤＩＧＳＩＧとして識別される２レベルのディジタル・データのストリームに変換する。信号ＤＩＧＳＩＧにおける論理０および論理１のレベルは、データ・スライサ３１０内に設定したスライス・レベルより、それぞれ小さい、および大きいアナログ信号ＶＩＤＥＯのレベルを表わす。スライス・レベルはスライス制御信号ＳＬＣＴＲＬを介して制御ユニット３００の制御下でデータ・スライサ３１０により発生させる。制御ユニット３００はマイクロプロセッサとすることができる。

制御ユニット３００とデータ・スライサ３１０との間の相互作用の一例として、制御ユニットはデータ・スライサ３１０に、図１に示したクローズド・キャプション信号中に含まれるラン−イン・クロック（ＲＩＣ）信号の振幅に基づいた好適なスライス・レベルを発生させることができる。データ・スライサ３１０を実現するのに好適なデータ・スライサ装置の一例はRodrignez-Cavazos外による係属中の米国特許出願第８５０，４８１号に記載されている。

制御ユニット３００は、クローズド・キャプション情報を含むラインがアナログ信号ＶＩＤＥＯ中にいつ存在するかを決定するために信号ＶＩＤＥＯの監視も行う。例えば、制御ユニット３００には、アナログ信号ＶＩＤＥＯにおける同期信号（例えば、水平および垂直同期信号）に応答し、２１番目のラインがいつ現われるのかを決定するライン・カウンタを設けることができる。ライン２１が検出されると、制御ユニット２１は信号ＣＡＰＣＴＲＬによりデータ捕捉ユニット３５０を作動させ、ライン２１に含まれている文字情報を抽出させる。ライン２１内の文字データは図１に示すようにライン２１の終りの部分に発生する。従って、データの抽出は図１に示したタイミングに従って制御ユニット３００により開始させられる。抽出したデータは信号ＤＡＴＡにより制御ユニット３００に伝送される。

制御ユニット３００は前記抽出したデータを処理して、信号ＳＹＳＣＴＲＬを発生する。この信号ＳＹＳＣＴＲＬは、例えばクローズド・キャプション・データを表示装置に表示させるのに好適なフォーマットにする。拡張データのサービス・オペレーションを多数の追加の特徴のために設けることができる。例えば、ライン２８４（偶数フィールド）から抽出されたデータには、番組内容に関する情報またはビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）の動作を制御するための情報を含めることができる。ＶＣＲ制御情報の場合には、信号ＳＹＳＣＴＲＬをＶＣＲの適当な制御個所に供給することになろう。ＭＰＥＧ圧縮器２１４の制御ユニット２１２は、復号化したクローズド・キャプション（またはＥＤＳ）データを認識すると共に、それを圧縮されたビデオ信号のヘッダーに含めるようにフォーマット化すべくプログラムされる。

図４は図２の回路によって発生されたタイプの圧縮されたビデオ信号を再生するための受信装置の一例を示す。図４では、伝送されてきた圧縮されたビデオ信号をアンテナで捕捉して、変復調装置（モデム）４００に入力させる。この変復調装置はベースバンドの圧縮ビデオ信号を逆トランスポート・プロセッサ４０２へ供給する。この逆トランスポート・プロセッサ内で、トランスポート・ヘッダーは圧縮ビデオ・ペイロード（ＭＰＥＧフォーマット化信号）から分離され、そして、トランスポート・ヘッダーはシステム制御装置４０８へ伝送されて、送信機とのシステム同期をとり、かつ破損されまたは喪失されたデータに関する情報を供給する。圧縮されたビデオ信号はＭＰＥＧデコーダ４０４の如き圧縮解除器へ供給される。ＭＰＥＧデコーダは圧縮画素データからＭＰＥＧヘッダー・データを内部的に分離する。このヘッダー・データはデコーダにより用いられて、画素データを圧縮解除するための圧縮解除パラメータを設定する。圧縮信号のヘッダー内に含まれるユーザ・データはデコーダによって抽出され、システム制御装置４０８へ供給される。システム制御装置４０８はクローズド・キャプション・データのワードをアセンブルして、これらを通常のオン・スクリーン・ディスプレイ装置４０６に供給する。圧縮解除されたビデオ信号もオン・スクリーン・ディスプレイ装置４０６に供給され、ここでクローズド・キャプション・データはビデオ信号に重畳される。オン・スクリーン・ディスプレイ装置４０６はディスプレイ素子４１０に供給するように条件付けされた信号を発生し、このディスプレイ素子４１０により、ビデオ映像にテキストとして重畳されたクローズド・キャプション・データと一緒にビデオ映像を再生する。

図４の装置は圧縮されたディジタル・ビデオ情報を復号化して表示するように設計したテレビジョン受像機の一例である。図５は、ＮＴＳＣのような標準フォーマットとは異なるフォーマットの信号を受信して、ＮＴＳＣの如き標準フォーマットの信号を供給するセット・トップ受信機用に工夫した実施例を示す。出力信号は標準の受信機のＲＦ入力端子に供給するか、または適当なモニタに供給するためのベースバンド成分の信号とすることができる。

図５において、図２の装置によって発生されたタイプの圧縮されたビデオ信号をアンテナで捕捉して、変復調装置５００に供給し、これによってベースバンドの圧縮されたビデオ信号とする。このベースバンド圧縮ビデオ信号を逆トランスポート・プロセッサ５１０に供給し、これによってトランスポート・ヘッダー情報に応答してシステムの同期をとり、かつ例えばＭＰＥＧデコーダ５２０に供給するための圧縮ビデオ・データを分離する。ＭＰＥＧデコーダ５２０は圧縮画像データからヘッダー・データを分離するデータ・パース（parse；分析器）５２４を具えている。ヘッダー・データは、適当な圧縮解除パラメータを設定し、およびビデオ・デコーダに圧縮画像データを圧縮解除するのに用いられる。圧縮解除したビデオ信号のフレームは、例えばＮＴＳＣプロセッサ５４０へ供給される。プロセッサ５４０内において、ＮＴＳＣエンコーダ５４１は圧縮解除したフレームをインタレース・フィールドにする。こうしたインタレース・フィールドは加算器５４４に結合され、ここで他の加算器５４３からのクローズド・キャプション・データがビデオ信号に重畳される。

元のビデオ信号は圧縮する前にその元のビデオ信号からクローズド・キャプションまたはＥＤＳ信号を取り除いておいても、取り除いておかなくてもよい。従って、それが圧縮前に取り除かれていなかった場合には、加算器５４４を経て圧縮解除信号に加算されるクローズド・キャプション・データが、圧縮解除されたクローズド・キャプション・データの残部によって損われないようにする必要がある。こうした観点からして、加算器５４４はクローズド・キャプション情報がある時は、常に、エンコーダ５４１によって与えられるビデオ信号以外は、加算器５４３によって与えられるクローズド・キャプション信号を出力するように構成した非加算ミキサとすることができる。

ＮＴＳＣプロセッサ５４０は適当なカラーバースト、水平および垂直同期信号を発生するための回路５４７２も具えている。これらの同期成分は加算器５４６においてビデオ信号に加算される。加算器５４６の出力はＦＣＣ標準規格のクローズド・キャプション・データを含むベースバンドの複合ＮＴＳＣ信号である。この信号は、例えばキャンネル３または４に関連する周波数を有しているＲＦ搬送波上にベースバンドのビデオ信号をのせる変調器５５０に供給される。

ＭＰＥＧ画像ヘッダーにおいてユーザ・データとして伝送されるクローズド・キャプション・データはＭＰＥＧデコーダ５２０のデータ・パース５２４によって分離される。このクローズド・キャプション・データは制御ユニット５３０に結合され、この制御ユニットは、それぞれのクローズド・キャプション・データのバイトまたはクローズド・キャプション・データのバイトとＥＤＳデータのバイトをＮＴＳＣプロセッサ５４０へと搬送する。これらのクローズド・キャプション・データのバイトは各レジスタ５４２に格納される。タイミング制御ユニット５４７３はライン２１（およびＥＤＳが存在する場合にはライン２８４）における読取制御信号を発生して、各レジスタ５４２に格納してあるデータ・バイトを読取って、これをエンコーダ５４１から与えられる圧縮解除された飛越し走査のビデオ信号のライン２１（および場合によっては２８４）に含めるようにする。

スタート・ビットを伴なう標準のクローズド・キャプションのクロック・ラン−イン信号は他の構成要素５４７４によって発生させる。ラン−イン信号およびクローズド・キャプション・データは加算器または非加算ミキサ５４３に供給し、ここでそれらを順次に連結して図１に示した形態の信号（マイナスのバーストと、水平同期信号）を形成する。この信号はライン２１（２８４）の期間中に加算器５４４に供給される。

他の受信装置を、図４および図５の双方において、それぞれ逆トランスポート・プロセッサから各制御ユニットへと描かれた仮想の矢印によって示してある。いずれの場合においても、クローズド・キャプション・データはトランスポート・ヘッダーの一部として、あるいは補助トランスポート・パケットとして伝送するのであって、圧縮ビデオ・データの一部として伝送するのではない。クローズド・キャプション・データはトランスポート・プロセッサにおいて分離され、その後上述したように各制御ユニットにより処理される。

標準のクローズド・キャプション・アナログ信号の振幅／時間波形図である。 ビデオ・データよりむしろディジタル・データとしてのクローズド・キャプションのようなデータを送信する回路を具えて本発明を具体化するビデオ信号圧縮／送信システムのブロック図である。 アナログ・テレビジョン信号からクローズド・キャプションのようなデータを抽出して処理する装置のブロック図である。 図２のシステムによって送出された形態の圧縮されたビデオ信号を受信／再生するための他の受信装置のブロック図である。 図２のシステムによって送出された形態の圧縮されたビデオ信号を受信／再生するための他の受信装置のブロック図である。

Claims (1)

1. 受信機において、ユーザ・データ・フィールドを含む画像層を有し、前記ユーザ・データ・フィールド内に含まれるクローズド・キャプションのようなデータを有するＭＰＥＧデータストリームを受信して処理する方法であって、
   前記ユーザ・データ・フィールドを検出するステップと、
   前記ユーザ・データ・フィールドから前記クローズド・キャプションのようなデータを抽出するステップと、
   前記抽出したクローズド・キャプションのようなデータのワードをアセンブルして、情報として表示することができる映像信号に前記データを変換させるステップと、
   前記ＭＰＥＧ圧縮ビデオ・データを復号して、圧縮解除されたビデオ信号を生成するステップと、
   前記圧縮解除されたビデオ信号および前記抽出されたクローズド・キャプションのようなデータを表す前記映像信号を処理してディスプレイするステップと
   を備えることを特徴とする方法。

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