JP4082376B2 - 送信装置、送信方法及び送受信システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数ビットのデジタル入力信号又は1ビットデジタル入力信号にデルタシグマ(ΔΣ)変調処理を施して生成したΔΣ変調1ビットオーディオデータとビデオデータとを受信装置側に送信する送信装置及び送信方法に関する。また、本発明は、上記送信装置と受信装置からなる送受信システムに関する。

従来、デジタルオーディオにおいてデータの形はリニアPCMが用いられてきており、CD、DAT等においてメディアに保存されている。例えば、CDはサンプリング周波数fsを約44.1kHzとし、PCM方式により1サンプルを各チャンネル16ビットのデジタルオーティオとして記録している。CD、DAT等のメディアから読み出したデジタルオーディオデータをデジタル伝送するフォーマットはIEC60958に規定されている。

一方、DSD(Direct Stream Digital)方式により生成された、サンプリング周波数が非常に高い周波数(例えば通常のCDのサンプリング周波数fsの64倍の周波数)で1ビット方式のオーディオストリームデータを記録しているスーパーオーディオCD(Super Audio CD:SA−CD)が知られるようになった。入力信号に対して64fsのオーバーサンプリング・ΔΣ変調を施すと1ビットオーディオデジタル信号が得られる。CD方式のシステムでは、その直後に1ビットの信号からマルチビットのPCM符号へのデシメーションが行われるが、DSD方式を採用した前記SA−CDではΔΣ変調により生成された1ビットオーディオ信号(ΔΣ変調1ビットオーディオデータ)を直接記録している。SA−CDに記録されるΔΣ変調1ビットオーディオデータの周波数帯域はおよそ100kHzであり、CDで採用されているPCM方式における信号の周波数帯域と比べて非常に広い。このΔΣ変調1ビットオーディオデータによるデジタルオーディオ伝送にはIEEE1394(IEC61883)が用いられている。本件出願人による、特開2001−223588、特開2002−217911には、IEEE1394方式のバスラインを用いた1ビットオーディオデータの伝送に関する技術が開示されている。

さらに、近年は、ベースバンドのハイビジョンとリニアPCMオーディオのマルチチャンネルオーディオとを同時にデジタル伝送できる高解像度マルチメディアインターフェース(High-Deminition Multimedia Interface:HDMI)が策定された。このHDMIについての詳細は、インターネットのHP、http://www.licensing.philips.comに開示されている。

特開2001−223588 特開2002−217911

ところで、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのハイビジョンとを同時にデジタル伝送する技術は未だ確立されていなかった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのビデオデータとを同時にデジタル伝送する送信装置及び送信方法の提供を目的とする。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのビデオデータとを同時にデジタル送受信することができる送受信システムの提供を目的とする。

本発明に係る送信装置は、上記課題を解決するために、オーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信する送信装置において、周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成手段と、上記ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されるΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化手段と、上記パケット化手段によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化手段と、上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成手段に可変クロックを生成させ、また上記パケット化手段による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックを用いて上記多重化手段によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る送信方法は、上記課題を解決するために、オーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信するための送信方法において、周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成工程と、上記ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されるΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化工程と、上記パケット化工程によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成工程によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化工程とを備え、上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成工程にクロックを生成させ、また上記パケット化工程による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックを用いて上記多重化工程によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御する。

本発明に係る送受信システムは、上記課題を解決するために、周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成手段と、ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されるΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化手段と、上記パケット化手段によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化手段と、上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成手段にクロックを生成させ、また上記パケット化手段による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックを用いて上記多重化手段によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御する制御手段とを備えてオーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信する送信装置と、ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されてパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと、ビデオデータとの多重化信号からビデオデータとパケット化オーディオデータとを分離する分離手段と、上記分離手段によって分離されたパケット化オーディオデータのパケット化を解くデパケット化手段と、上記デパケット化手段によってパケット化が解かれた1ビットオーディオデータを出力するオーディオ出力手段とを備えてなる受信装置とを有する。

本発明に係る送信装置は、制御手段が可変クロック生成手段による可変クロックの生成をビデオデータの解像度にしたがって制御すると共に、パケット手段によるΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ多重化手段によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化を制御するので、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのビデオデータとを同時にデジタル伝送することができる。

本発明に係る送信方法は、パケット化工程が可変クロック生成工程によって生成されたクロックに基づいてサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されたΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化し、多重化工程がパケット化工程によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを多重化し、送信工程が多重化工程によって多重化されたパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとを受信装置側に送信するので、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのビデオデータとを同時にデジタル伝送することができる。

本発明に係る送受信システムは、ΔΣ変調1ビットオーディオデータによるマルチチャンネルオーディオとベースバンドのビデオデータとを同時にデジタル送受信することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1は実施の形態のビデオ・オーディオデータ送受信システム1の構成を示す図である。このビデオ・オーディオデータ送受信システム1は、ディスク再生装置2によって再生されたビデオデータとΔΣ変調1ビットオーディオデータとを多重化して受信装置側に送信する送信装置3と、送信装置3から送信されてきた多重化ビデオオーディオデータを受信する受信装置4とからなる。受信装置4は、多重化ビデオオーディオデータを分離しビデオデータに基づくビデオ信号をモニタ受像機5に写し出させ、かつ1ビットオーディオデータに基づくオーディオ信号をマルチチャンネル用の各スピーカ7から出力させる。通信路としては高解像度マルチメディアインターフェース(High-Deminition Multimedia Interface:HDMI)に用いられるHDMI816B規格のケーブル8を使用する。

図2はディスク再生装置の構成図である。ディスク11は、MPEG(Moving Picture Coding Experts Group)規格のビデオータを記録している。また、ディスク11は、後述するΔΣ変調により生成されたダイレクトストリームデジタル(Direct Stream Digital:DSD)方式の1ビットオーディオデータを上記ビデオデータに関連付けて多重化記録している。例えば、映画、歌劇、演劇、ミュージカルであれば、上記ビデオデータとDSD方式の1ビットオーディオデータは、関連したデータである。また、ディスク11は、DSD方式の1ビットオーディオデータからなるSA-CD規格のアルバムに関連したビデオデータを記録してもよい。もちろん、アルバムのジャケット等をJPEG規格の静止画として記録してもよい。

光ピックアップ12は、レーザ光源、ビームスプリッタ、対物レンズ、受光素子(フォトダイオード)等を備えてなる。光ピックアップ12は、ディスク11にレーザ光を照射し、このレーザ光のディスク11からの反射光を受光して電気信号に変換し、これをRF回路13に供給する。ディスク11からの反射光は、ディスク11に記録されているデータに応じて変化するものである。

RF回路13は、光ピックアップ12からの信号から再生RF信号を形成し、波形等化及び2値化処理などを行って、再生データを形成し、これをフロントエンド回路14(FE回路という)に供給する。また、RF回路13は、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号などのサーボエラー信号も形成する。

これら各サーボエラー信号を用いて、トラッキングエラー制御、フォーカスエラー制御などを行って、適正な大きさのスポット形状のレーザ光により、ディスク上のデータが記録されたトラック上を正確に走査することができる。

なお、図2においては、説明を簡単にするため、ディスク11を回転駆動させるスピンドルモータ、光ピックアップをディスクの半径方向に移動させるスレッド機構部、光ピックアップの位置をディスクに直交する方向、及びディスクの半径方向に微調整するための2軸アクチュエータなどについての記載は省略した。

FE回路14は、これに供給された再生データの復調や誤り訂正などの処理を行い、処理後の再生データをデータ分離回路15に供給する。データ分離回路15は、再生データからディスク11に多重化記録されているビデオデータと1ビットオーディオデータとを分離する。データ分離回路15で再生データから分離されたビデオデータはビデオデコーダ16に供給される。また、データ分離回路15で再生データから分離された1ビットオーディオデータはオーディオデコーダ18に供給される。ビデオデコーダ16は、図示を省略するビデオコードバッファに上記ビデオデータを一旦蓄え、そこからビデオデータを取り出して復号処理を行い、伸長化したビデオデータを出力端子17から送信装置3の多重化回路に送る。オーディオデコーダ18は、図示を省略するオーディオコードバッファに上記オーディオデータを一旦蓄え、そこからオーディオデータを取り出して復号処理を行い、伸長化したオーディオデータを出力端子19を介して送信装置3のパケット化回路に送る。

図3は、ディスクに記録されるDSD方式の1ビットオーディオデータを生成する1ビットΔΣ変調器20の構成を示す図である。ΔΣ変調器20は、加算器22と、積分器23と、1ビット量子化器24と、1サンプル遅延器26とを備えてなる。加算器22の加算出力は積分器23に供給され、積分器23からの積分出力は1ビット量子化器24に供給される。1ビット量子化器24の量子化出力は出力端子25から導出される一方、1サンプル遅延器26を介して負符号とされて加算器22にフィードバックされ、入力端子21から供給されるアナログオーディオ信号に加算される。加算器22からの加算出力は、積分器23で積分される。そして、この積分器23からの積分出力を1ビット量子化器24で1サンプル期間毎に量子化しているので、出力端子25から1ビット量子化データ、すなわち上記1ビットオーディオデータを出力することができる。

図4は、送信装置3の構成を示す図である。この送信装置3は、ビデオデータの解像度にしたがって周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成回路34と、ビデオデータの解像度にしたがってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されたΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化回路32と、パケット化回路32によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと、ビデオデータとを多重化する多重化回路33と、多重化回路33によって生成された多重化データを上記ケーブル8に送り出すI/F回路38を備える。また、この送信装置3は、可変クロック生成回路34による可変クロックの生成と、パケット化回路32の1ビットオーディオデータに対するパケット化と、多重化回路33の多重化処理を制御するコントローラ35とを備える。コントローラ35には、入力操作装置36としてマウス36a、キーボード36bが接続されている。また、上記受信装置4に接続されたモニタ受像機5の特徴を記憶する記憶部(RAM)37も接続されている。

可変クロック生成回路34は、これから受信装置4側に送信しようとするビデオデータの解像度に基づいて周波数を可変したクロックを生成する。この送信しようとするビデオデータの解像度は、受信装置4側のモニタ受像機5の解像度の能力によって特定される。

多重化回路33は、可変クロック生成回路34によって周波数が可変されたクロックに応じてビデオデータと上記パケット化された1ビットオーディオデータとを多重化する。多重化回路33におけるビデオデータと1ビットオーディオデータとの多重化は、送信しようとするビデオデータの解像度、つまり受信装置4側のモニタ受像機5の解像度によって左右される。

これは、ビデオオーディオデータ送受信システムが、高解像度マルチメディアインターフェース(High-Deminition Multimedia Interface:HDMI)に用いられるHDMI816B規格のケーブル8を使用しているためである。このシステムによるデータの伝送は、無限のバンド幅で行われるわけではなく、限られたバンド幅で行われる。しかし、このHDMIによるHDMI816B規格のケーブル8を用いた伝送は、伝送のバンド幅がビデオデータの大きさによって可変する。例えば、ハイビジョンサイズだと多くのデータが送れる余地がある。しかし、普通の640×480のVGA(Video Graphics Array)だとハイビジョンサイズほどのデータを送れる余地はない。これは、ビデオデータを送るときに、スキャンするためのピクセルクロックも送っているからである。このピクセルクロックは、画像サイズ、あるいは解像度にしたがって可変する。したがって、ハイビジョンサイズは、周波数の高いクロックを一緒に送ることになる。また、例えばVGAのように画像が小さいときは低いクロックを送ることになる。

HDMIでは、オーディオデータはビデオデータを送っている隙間に送ることになっている。具体的には、ブランキング期間に入れることになっている。このため、必然的に小さな画面用のビデオデータを送るときには、大きな画面用のビデオデータを送るときよりも、ブランキング期間が少なくなるので、相対的に伝送レートが低くなってしまう。

このように、HDMIにおけるビデオデータとオーディオデータの伝送においては、データと共にピクセルクロックを伝送する仕様になっており、その結果送る画像のフォーマット(解像度)によってデジタルオーディオデータのサンプリング周波数、チャンネル数の伝送可能スペックに制限がかかる。

このため、送信装置3は、受信装置4側のモニタ受像機5の解像度に関する情報の送信を要求し、要求に応答して送られてきた上記解像度に関する情報をRAM37に書き込んでおく。そして、このRAM37からコントローラ35が上記解像度に関する情報を、読み出して、可変クロック生成回路34に解像度に基づいたクロックを生成させ、多重化回路33にビデオデータに上記クロックに同期してパケット化オーディオデータを多重化する。

図5は、例えば垂直同期周波数60Hzのとき、及び50Hzのとき各画面種類(Description)における、PCMオーディオデータのサンプリング周波数、チャンネル数等の伝送可能スペックを示す図である。例えば、矢印40でポイントする、画面種類が480pでフォーマットタイミング(Format Timing)が1440×480pで垂直同期周波数が59.94Hzである[1440×480P@59.94Hz]の例を示す。基本的には水平ブランキングH-Blkの期間に伝送できるオーディオパック数で決まることになる。

図6に示すように、この場合の水平ブランキングH-Blkは276クロック(clock)で高帯域幅デジタルコンテンツプロテクション(High-bandwidth Digital Content Protection:HDCP)の鍵生成プロセスに56クロック、また前後のガードバンドGBに2クロック*2が必要になるので、実際にデータ伝送で仕様できるクロック数は、276-56-(2*2)=216クロックとなる。この216クロック中に伝送できるオーディオサンプルパケット数(Audio Pack)は、1オーディオサンプルパケット数の伝送に必要なクロック数が32クロックであるので、216/32=6.75となり、最大6パケットの伝送が可能になる。

また、マルチチャンネルPCMの場合(3〜8chまで同じ)、このビデオフォーマットでは、水平同期周波数(H freq)が31.469kHzである。このため、サンプリング周波数fsが96kHzであれば1Hあたり平均で96/31.469=3.0506・・となり1Hあたり4パケットの伝送が必要で、最大6パケットが伝送できるのでこれを満たす(OK)。また、サンプリング周波数fsが192kHzの場合、192/31.469=6.1012・・となり伝送には1Hあたり7パケットの伝送が必要で、最大6パケットを超えてしまうのでこれを満たさない(NG)。

リニアPCMデータはIEC60958をベースとして、オーディオサンプルパケット(Audio Sample Pccket)を用い、ヘッダを図7、データを図8のようにして伝送する。ヘッダは、図7に示すように、各1バイトづつ、3つの層HB0、HB1、HB2の3バイトからなる。オーディオサンプルサブパケットはHB1の0〜3ビットまでと、HB2の0〜3ビットまでの2層に割り当てられている。HB1の0〜3ビットには、サンプル・プレゼント・spX(sample_present_sp0、1、2及び3)が割り当てられている。オーディオサンプルを含んでいるサブパケットであることを示している。HB2の0〜3ビットには、サンプル・フラット・spX(sample_flat_sp0、1、2及び3)が割り当てられている。フラットラインflatlineサンプルであることを表現している。サンプル・プレゼント・spXがセットされたときに有効となる。HB2の4〜7ビットには、B.X(B.0〜B.3)が割り当てられている。"1"のときには、IEC60958blockにおいて、第1フレームの中に含まれることを示す。"0"であるときには、それ以外のフレームになることを示す。

データは、図8に示すように、各1バイトづつ、7層のSB0,SB1,・・・SB6からなる。SB0〜SB2には、タイムスロットXから左チャンネル(第1サブフレーム)のビット符号がL.4〜L.11、L12〜L.19、L.20〜L.27のように割り当てられている。同様に、SB3〜SB5には、タイムスロットXから右チャンネル(第2サブフレーム)のビット符号がR.4〜R.11、R12〜R.19、R.20〜R.27のように割り当てられている。SB6の0〜3ビットには、第1サブフレーム(左チャンネル)の有効ビットがVL、第1サブフレームのユーザデータビットがUL、第1サブフレームのチャンネルステータスビットがCL、第1サブフレームの偶数パリティビットがPLとして割り当てられている。また、SB6の4〜7ビットには、第2サブフレーム(右チャンネル)の有効ビットVR、第2サブフレームのユーザデータビットがUR、第2サブフレームのチャンネルステータスビットがCR、第2サブフレームの偶数パリティビットがPRとして割り当てられている。

また、リニアPCMのマルチチャンネル伝送は、これらのパケットを複数組み合わせることにより可能としている。図9には、480p/576p(図5の矢印41,42でポイントする)におけるサンプリング周波数fs96kHz以下2チャンネル伝送と、fs48kHz以下8チャンネル伝送の具体例を示す。

2チャンネル伝送は、水平ブランキングH-Blk138クロック(clock)を用いて以下のとおりに行う。高帯域幅デジタルコンテンツプロテクション(High-bandwidth Digital Content Protection:HDCP)の鍵生成プロセスに56クロック、続いてガードバンドGBに2クロック使われる。そのGBに続いて32クロックをサンプルN、N+1、N+2、N+3に割り当てる。1水平ラインに1パケットを、1パケット当たりに3又は4サンプルを割り当てる。

8チャンネル伝送も、水平ブランキングH-Blk138クロック(clock)を用いるが、以下のとおりになる。HDCPの鍵生成プロセスに56クロック、続いてガードバンドGBに2クロック使われる。そのGBに続いて32クロックをサンプルNのチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8に割り当てる。さらに続いて32クロックをサンプルN+1のチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8に割り当てる。1ラインに1又は2パケットを割り当てている。

図10には、480p/576p(図5の矢印40、43でポイントする)におけるダブルピクセルの場合のサンプリング周波数fs96kHz8チャンネル伝送の具体例を示す。ダブルピクセルであるので、水平ブランキングH-Blk276クロック(clock)を用いる。HDCPの鍵生成プロセスに56クロック、続いてガードバンドGBに2クロック使われる。そのGBに続いて32クロックをサンプルNのチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8に割り当てる。続いて32クロックをサンプルN+1のチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8に割り当てる。さらに、続いて32クロックをサンプルN+2のチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8に割り当てる。GBの2クロックを挟んで、サンプルN+3のチャンネル1,2、3,4、5,6、7,8を次に割り当ててもよい。1ラインに3又は4ラインを割り当てている。

また、それぞれのサンプルパケットは、サブパケットsubpacket(7バイト単位)から構成されている。図11には、ヘッダとサンプルパケット及びサブパケットとの関係を示す。サンプルパケットとして、チャンネル0、チャンネル1、チャンネル2を挙げている。例えば、チャンネル0は、ピクセルクロック0、ピクセルクロック1・・・ピクセルクロック31に同期して、D0〜D3の0Ai〜31Aiを構成している。ここで、iはD0〜D3の数字に相当している。D0は水平同期HSYNCに、D1は垂直同期VSYNCに用いられる。D2はBCHblock4に使われる。チャンネル1及びチャンネル2も、ピクセルクロック0、ピクセルクロック1・・・ピクセルクロック31に同期して、D0〜D3の0Ai〜31Aiを構成している。チャンネル1のD0とチャンネル2のD0は、BCHblock0を構成する。チャンネル1のD1とチャンネル2のD1は、BCHblock1を構成する。これにならって、チャンネル1のDiとチャンネル2のDiは、BCHblockiを構成する。

BCHblock0は、チャンネル1の0B0、チャンネル2の0C0、チャンネル1の1B0、チャンネル2の1C0、これにならったチャンネル1のmB0、チャンネル2のmC0によって構成される。ここで、mは、ピクセルクロックの数0〜31である。BCHblock1は、チャンネル1の0B1、チャンネル2の0C1、チャンネル1の1B1、チャンネル2の1C1、これにならったチャンネル1のmB1、チャンネル2のmC1によって構成される。これにならってBCHblockiは、チャンネル1のmBi、チャンネル2のmCiによって構成される。各CHblock0〜3の各データが8ビットづつまとめられてByte0〜Byte6からなるサブパケット0〜サブパケット3となる。サブパケット0〜サブパケット3はパケットボディPacket Bodyを構成する。各サブパケットには2bitのパリティビットが付加される。BCHblock4は、0A1からByte単位でまとめられて3Byte0〜2からなるパケットヘッダPacket Headerを構成する。このパケットヘッドには、パリティビットが付加される。このように、リニアPCMでは、2チャンネル分で一つのオーディオパケットを構成し、例えば8チャンネル伝送であれば、上記オーディオパケットを4つ使った伝送を行う。以上、リニアPCMのデータの伝送について説明した。

ここにおいて、DSDの伝送を定義しようとすると、単純には図12に示すように、リニアPCMで使用していたデータ24ビットの部分にDSDのデータを埋め込み、サブ情報は新たに付加するDSDパケットを新定義することが考えられる。すなわち、図12において、CH1.XとしてSB0〜SB2には、第1チャンネル(左)DSDデータの24ビット(CH1.0〜CH1.24)をパックし、SB3〜SB5にはCH2.Xとして第2チャンネル(右)DSDデータの24ビット(CH2.0〜CH2.24)をパックしている。SB6には、SubP.X(0〜7)が割り当てられる。やはり、2チャンネル分で一つのオーディオパケットを構成する方法である。

ここで、スーパーオーディオCDにおいてサンプリング周波数2.8224MHz(64×44.1kHz)のDSD信号が使用されており、それを当てはめて図13に示すようにDSD8chを考える。変換周波数は、2.8224MHz/24bitPackから117.6kHzである。この場合、ビデオ解像度による伝送より制限が生じ、マルチチャンネル伝送が可能とならないビデオモードが図14に示すようにでてくる。60HzフォーマットのVGA、480i、240p、480p、50Hzフォーマットの576i、288p、576pという比較的低解像度のビデオモードでは、DSD8チャンネルの伝送モードが不可となっている。

そこで、本実施の形態のビデオ・オーディオデータ送受信システム1の送信装置3では、パケット化回路32によって、DSDの1ビットオーディオデータを図15に示すようなサブパケットフォーマットに定義する。

HDMI本来の最大マルチチャンネル数は8であるが、スーパーオーディオCDにおいては6なので、それを利用し、伝送帯域を有効化するサブパケットフォーマットを形成している。すなわち、図15において、SB0〜SB5の6バイトに、CH1.0〜7、CH2.0〜7、CH3.0〜7、CH4.0〜7、CH5.0〜7、CH6.0〜7というチャンネル毎に8ビットのデータをパックする。また、SB6の1バイトには、SubP.X(0〜7)が割り当てられる。さらに、図示しないが、8バイト目には、CRCが入る。つまり、1つのパケットには、6つのチャンネルの各8ビットのデータを入れる。上記PCMデータはワードという概念があるが、DSD方式の1ビットデータにはそれがなく、あえて言えば1ビットデータそのものがワードの概念に相当する。このため、受信側では、送信側からデータが送られてきた順番で、データを並べていけば、デコードできる。

このようにして、送信装置3のパケット化回路32は、DSDデータを8ビット毎にパックし、6チャンネル分スタックし(図16)、サブ情報とともに一つのサブパケットを構成する。このことによりマルチチャンネル伝送可能なビデオモードを図17に示すように増やすことができる。不可であるのは、60Hzフォーマットの480pの繰り返し(Repetition)がnoneの場合と、50Hzフォーマットの576pの同じく繰り返し(Repetition)がnoneの場合である。しかし、現在汎用化されているモニタ受像機は、ほとんど繰り返すタイプである。また、マルチチャンネル伝送が不可なビデオモードでは、2CH伝送を行うようにすればよい。DSDは、1ビットのストリームであり、PCMのようなワードがなく、LSBもMSBもないためそのような任意のビット数をパックして伝送し、再生時に時系列的にデータをつなげてストリームを再構成することによりオーディオ再生を可能とする。

ビデオ・オーディオデータ送受信システム1の送信装置3は、パケット化回路32によってDSDデータを8ビット毎にパックし、6チャンネル分スタックし、サブ情報とともに構成して1ビットオーディオデータをパケット化し、多重化回路33に送る。多重化回路33は、可変クロック生成回路34によって周波数が可変されたクロックに応じてビデオデータと上記パケット化された1ビットオーディオデータとを多重化する。多重化回路33におけるビデオデータと1ビットオーディオデータとの多重化は、上述したように、送信しようとするビデオデータの解像度、つまり受信装置4側のモニタ受像機5の解像度によって左右される。

図18は、受信装置4の構成を示す図である。この受信装置4は、送信装置3によりビデオデータの解像度に基づいて可変するクロックにしたがってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されてパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと、ビデオデータとの多重化信号を受信する受信装置である。

受信装置4は、HDMI816B規格のケーブル8から上記多重化信号をインターフェースするI/F回路40と、I/F回路40を介して受け取った上記多重化信号からビデオデータとパケット化オーディオデータとを分離する分離回路41と、分離回路41によって分離されたパケット化オーディオデータのパケット化を解くデパケット回路48と、デパケット回路48によってパケット化が解かれた1ビットオーディオデータを出力するオーディオ出力部(D/A変換器)49からなる。また、受信装置4は、I/F回路48で受信された多重化信号に基づいたコントローラ44の制御により周波数可変のクロックを生成するクロック生成回路45と、コントローラ44と、コントローラ44に接続されているROM46とを備える。また、分離回路41とデパケット回路48との間には、分離回路41によって分離されたパケット化オーディオデータを一旦バッファリングしてからデパケット回路48に送るバッファ47を備える。

分離回路41は、上記多重化信号を可変クロック生成回路45で生成された周波数可変のクロックにしたがってビデオデータとオーディオパケットデータとに分離する。可変クロック生成回路45は、コントローラ44によって検出された送信側から送られてきた可変クロックに基づいて受信装置側のクロックを生成する。ビデオデータは、出力端子43を介してモニタ受像機5に供給される。オーディオパケットデータは、バッファ47を介してデパケット回路48に供給される。デパケット回路48は、バッファ47から受け取ったオーディオパケットデータを解き、例えば6チャンネル用に容易されたアナログフィルタ49によりアナログオーディオ信号に変換し、出力端子50から図示しないアンプへ送る。

これにより、受信装置4は、オーディオパケットを解いて各チャンネル毎に1本のストリームを再構成してから各チャンネル対応のスピーカから音声にして出力することができる。

以上に説明したように、本実施の形態のビデオ・オーディオデータ送受信システム1は、HDMIのようなビデオデータの解像度によって伝送クロックが可変するようなデータ送受方式にあっても、DSD方式のマルチチャンネル用1ビットオーディオデータをパケット化してビデオデータと多重化して送信し、また受信して再生することができる。

このため、例えば送信側にてSACDのマルチチャンネルオーディオデータと、例えばジャケットのようなビデオデータとを多重化して送信することができる。受信装置では、上記ケーブルを介して多重化データを受け取り、これを分離してから1ビットオーディオパケットを解いて、1ビットオーディオデータをアナログ信号に戻し、スピーカから出力することができる。このとき、受信装置側のモニタ受像機5の解像度が、SACDに記録されている画像の解像度よりも低い場合には、送信側では解像度をダウンコンバートしてから多重化回路33に供給することになる。

なお、本実施の形態のビデオ・オーディオデータ送受信システム1にあって、送信装置3は、ディスク再生装置2によって再生されたビデオデータと、DSD方式の1ビットオーディオデータとを多重化したが、ディスクのような記録媒体からだけでなく、入力端子61、62から入力されるビデオデータ、1ビットオーディオデータを多重化してもよい。もちろん、リアルタイムに生成したビデオデータと1ビットオーディオデータを多重化してもよい。

また、送信装置3は、ディスクから読み出した1ビットオーディオデータと、ディスク上には記録されていない、送信装置3自らが作り出した、例えば曲の表示、操作ボタンなどのユーザインターフェースを、上記パケット化された1ビットオーディオデータと多重化して送信するようにしてもよい。

ビデオ・オーディオデータ送受信システムの構成図である。 ディスク再生装置の構成図である。 1ビットΔΣ変調器の構成図である。 送信装置の構成図である。。 垂直同期周波数60Hzのとき、及び50Hzのとき各画面種類における、PCMオーディオデータのサンプリング周波数、チャンネル数等の伝送可能スペックを示す図である。 PCMオーディオデータの伝送を説明するための図である。 リニアPCMデータのオーディオサンプルパケット(Audio Sample Pccket)を構成するヘッダを示す図である。 リニアPCMデータのオーディオサンプルパケット(Audio Sample Pccket)を構成するデータを示す図である。 リニアPCMの480p/576pにおけるサンプリング周波数fs96kHz以下2チャンネル伝送と、fs48kHz以下8チャンネル伝送の具体例を示す図である。 480p/576pにおけるダブルピクセルの場合のサンプリング周波数fs96kHz8チャンネル伝送の具体例を示す図である。 ヘッダとサンプルパケット及びサブパケットとの関係を示す図である。 リニアPCMで使用していたデータ24ビットの部分にDSDのデータを埋め込みしたときを示す図である。 DSD8CHを説明するための図である。 ビデオ解像度による伝送より制限が生じ、マルチチャンネル伝送が可能とならないビデオモードがあるのを説明するための図である。 DSD6CHをパケット化したフォーマット図である。 DSD6CHを示す図である。 マルチチャンネル伝送が可能となったビデオモードを説明するための図である。 送信装置の構成図である。

符号の説明

1 ビデオオーディオデータ送受信システム、2 ディスク再生装置、3 送信装置、4 受信装置、5 モニタ受像機、8 ケーブル、32 パケット化回路、33 多重化回路、34 可変クロック生成回路、35 コントローラ

Claims (5)

  1. オーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信する送信装置において、
    周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成手段と、
    上記ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化手段と、
    上記パケット化手段によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化手段と、
    上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成手段にクロックを生成させ、また上記パケット化手段による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックを用いて上記多重化手段によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御する制御手段とを備えることを特徴とする送信装置。
  2. 上記多重化手段は、上記受信装置側のビデオデータの解像度に基づいてダウンコンバートされたビデオデータと上記パケット化1ビットオーディオデータとを多重化することを特徴とする請求項1記載の送信装置。
  3. 上記パケット化手段は、6チャンネルの上記1ビットオーディオデータを8ビットづつパックして1パケットを形成することを特徴とする請求項1記載の送信装置。
  4. オーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信するための送信方法において、
    周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成工程と、
    上記ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化工程と、
    上記パケット化工程によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成工程によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化工程とを備え、
    上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成工程にクロックを生成させ、また上記パケット化工程による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成工程によって生成されたクロックを用いて上記多重化工程によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御することを特徴とする送信方法。
  5. 周波数が可変するクロックを生成する可変クロック生成手段と、ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されΔΣ変調1ビットオーディオデータをパケット化するパケット化手段と、上記パケット化手段によりパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと上記ビデオデータとを上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックに基づいて多重化する多重化手段と、上記受信装置側の解像度に関する情報に基づいて当該解像度に適するピクセルクロックを求め、このピクセルクロックに基づいて上記可変クロック生成手段にクロックを生成させ、また上記パケット化手段による上記ΔΣ変調1ビットオーディオデータのパケット化を制御し、かつ上記可変クロック生成手段によって生成されたクロックを用いて上記多重化手段によるパケット化1ビットオーディオデータとビデオデータとの多重化処理を制御する制御手段とを備えてオーディオデータとビデオデータを受信装置側に送信する送信装置と、
    ビデオデータの解像度に応じたピクセルクロックによってサンプリング周波数及びチャンネル数が制限されてパケット化されたΔΣ変調1ビットオーディオデータと、ビデオデータとの多重化信号からビデオデータとパケット化オーディオデータとを分離する分離手段と、上記分離手段によって分離されたパケット化オーディオデータのパケット化を解くデパケット化手段と、上記デパケット化手段によってパケット化が解かれた1ビットオーディオデータを出力するオーディオ出力手段とを備えてなる受信装置と
    を有することを特徴とする送受信システム。
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