JP4216553B2 - デジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、1125ライン方式の映像信号を符号化したビットストリームと525ライン方式の映像信号を符号化したビットストリームとを切り替えて送出するデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル放送技術の確立に伴い、通信衛星や放送衛星を使用する衛星放送システムではデジタル放送が開始され、さらに地上波放送システムにおいてもデジタル放送への移行が計画されている。
【0003】
このデジタル放送では、1125ライン方式の高精細テレビジョン放送(以下、HDTVと称する)と、複数チャンネルのNTSC方式のテレビジョン放送(以下、SDTVと称する)との混在放送が可能となる。通常、HDTVをMPEG2(Moving Picture Experts Group 2)に従って符号化する場合、デジタル放送規格であるMP@HLが適応され、さらにSDTVを符号化する場合にはMP@MLの規格が適応される。
【0004】
一般的に、映像の符号化から復号までの遅延(コーデック遅延)はエンコーダの性能により決定され、バッファの蓄積容量(vbv(video buffering verifier)サイズ)とビットレートに大きく依存する。例えばHDTVの場合には、MP@HLのvbvサイズが9,781,248ビットであり、地上デジタル放送では14Mbps〜9Mbpsのビットレートで運用することが想定される。これに対し、SDTVの場合には、MP@MLのvbvサイズが1,835,008ビットであり、地上デジタル放送では10Mbps〜3Mbpsのビットレートで運用することが想定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、HDTVとSDTVとの切り替えをシームレスに行うためには、HDTVを符号化するエンコーダとSDTVを符号化するエンコーダとでコーデック遅延を一定に合わせる必要がある。しかし、コーデックの遅延量のほとんどはvbvサイズ/ビットレートで算出される値で占められ、HDTVの場合、700msec〜1,100msec程度、SDTVの場合、180msec〜600msec程度であるため、遅延量が異なり、切り替えをシームレスに行うことができない。
【0006】
また、HDTVとSDTVとの遅延量を合わせるために、遅延の多い方(HDTV)のvbvサイズを遅延の少ない方(SDTV)に合わせるという手法がある。しかし、この手法では、vbvサイズが2割程度に制約されてしまい、画質劣化が問題になる。
そこで、この発明の目的は、1125ライン方式の映像信号と525ライン方式の映像信号との切り替えを、画質劣化を起こすことなく、シームレスに行うことのできるデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
(1)複数の入力系統の伝送経路からの信号を少なくとも1つの出力系統の伝送経路に選択的に導出する切替手段と、この切替手段の少なくとも一部の入力端子に接続され、525ライン方式である第1の映像信号を第1のビットストリームに符号化して第1のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第1のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第1の符号化手段と、切替手段の第1の符号化手段が接続されない入力端子に接続され、1125ライン方式である第2の映像信号を第2のビットストリームに符号化して第1のバッファに比して蓄積容量の大きい第2のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第2のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第2の符号化手段と、第2の符号化手段の第2のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第2のバッファの最大遅延時間より短い第1の遅延時間となるように設定し、第1の符号化手段の第1のバッファの遅延時間を、第1の遅延時間相当に設定した上で切替手段の切り替えを行う切替制御手段とを備えるようにしたものである。
【0008】
(1)の発明によれば、1125ライン方式の映像信号を取り扱う第2のバッファの蓄積容量を、該第2のバッファの最大遅延時間より短い第1の遅延時間となるように設定し、525ライン方式の映像信号を取り扱う第1のバッファの遅延時間を、第1の遅延時間に合わせるようにしてタイミングを揃えることができるようになり、これによって経路切替時のタイミング制御を容易に行えるようになる。したがって、1125ライン方式のビットストリームと525ライン方式のビットストリームとをシームレスに繋ぐことができる。また、第2のバッファの遅延時間を第1のバッファの遅延時間に合わせる必要がなく、画質が劣化しない範囲で短い時間に設定すればよいので、1125ライン方式の映像信号に画質劣化を生じさせることなく、送出することができる。
【0009】
(2)切替制御手段は、第1の符号化手段で符号化される第1のビットストリームのビットレートを監視し、この第1のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第1のバッファの最大蓄積容量により第1のバッファに設定すべく第2の遅延時間を求め、この第2の遅延時間を第1の遅延時間に合わせるように第1のバッファの蓄積容量を制御し、しかも第2の遅延時間が第1の遅延時間に満たないときに、第1の遅延時間から第2の遅延時間を差し引いた第3の遅延時間を第2の遅延時間に加えるようにしたことを特徴とする。
【0010】
(2)の発明によれば、525ライン方式の映像信号を取り扱う第1のバッファに設定された第2の遅延時間が第2のバッファと共通の第1の遅延時間に満たない場合に、第3の遅延時間を第2の遅延時間に加えて第2のバッファの遅延時間に合わせるようにしているので、万一、525ライン方式の映像信号のビットレートから求めた第2の遅延時間が第1の遅延時間に満たなくても、1125ライン方式の映像信号に画質劣化を生じさせることなく送出することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の実施形態となるデジタル放送信号切替装置の構成を示すもので、11はマルチプレクサ(MUX)である。なお、ここでは説明を簡単にするため、マルチプレクサ11の入力チャンネル(系統)数を4系統とし、各チャンネル入力は全てMPEG2符号化方式によるトランスポートストリーム(以下、TS)であるものとする。
【0012】
この実施形態では、マルチプレクサ11の第1入力チャンネルにHDTV用のエンコーダ(ENC)12を接続し、第2入力チャンネルにSDTV1用のエンコーダ(ENC)13を接続し、第3入力チャンネルにSDTV2用のエンコーダ(ENC)14を接続し、第4入力チャンネルにSDTV3用のエンコーダ(ENC)15を接続している。
エンコーダ12〜14は、映像信号をMPEG2符号化方式に基づく可変長圧縮符号化を施し、TSパケットに変換するもので、その詳細な構成は後述するが、その処理に使用されるストリーム情報が符号化多重制御装置(EMC)16に送られる。
【0013】
上記符号化多重制御装置16は、マルチプレクサ11に対し、図示しない自動番組送出制御装置から与えられる切替情報に従って任意の入力チャンネルを出力チャンネルに接続させる。このとき、出力チャンネルに接続される入力チャンネルを切り替える場合に、切替元となるエンコーダ12からストリーム情報を取込んで処理時間を計算し、その処理時間に基づいて切替先となるエンコーダ13,14,15の遅延時間を制御し、マルチプレクサ11への入力タイミングを合わせた上でマルチプレクサ11の切替制御を行う。
【0014】
ここで、エンコーダ12〜15は図2に示すように構成される。図2において、例えばHDTVの映像信号は映像符号化モジュール21により符号化されてバッファ22に格納された後、多重モジュール23にて他のビットストリームと多重化されてTSに生成される。同時に、映像符号化モジュール21の出力は、解析モジュール24に入力されてそのビットレートが解析され、この解析結果が制御モジュール25に入力される。制御モジュール25は、符号化されたESについて解析モジュール24による解析結果からビットレートを判別し、このビットレートからバッファ22の遅延量を制御する。さらに、制御モジュール25は、符号化多重制御装置16からの要求に応じてストリーム情報を送信し、符号化多重制御装置16から遅延制御信号が与えられた場合には、その制御信号によって指定される時間だけ処理時間を遅らせる。
【0015】
上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
図3は、MPEG2における一般的な遅延モデルを示す。まず、vbvサイズ/ビットレートで算出される遅延量は、vbvバッファ遅延と称する。一般的にvbvサイズとビットレートが一定であればvbvバッファ遅延は一定値であるが、発生符号量によって遅延量の配分が変動する。
【0016】
HDTVの映像信号を符号化する場合、MP@HLの規格が適応されることが多く、vbvサイズの最大値は9,781,248ビットである。ここで、図4に示す如く、HDTVの映像信号を14Mbpsで符号化した場合、vbvバッファ遅延量=9,781,248/14,000,000=699msecとなる。また、SDTVの映像信号を符号化する場合、MP@MLの規格が適応されることが多く、vbvサイズの最大値は1,835,008ビットである。SDTVの映像信号を6Mbpsで符号化した場合、vbvバッファ遅延量=1,835,008/6,000,000=306msecとなる。
【0017】
地上デジタル放送において、想定されるビットレートはHDTVで9〜14Mbps、SDTVで3Mbps〜10Mbpsである。この想定ビットレートで決定されるvbvバッファ遅延量は、HDTVで699〜1,087msec、SDTVで187〜612msecである。このため、図5に示す如く、遅延量が大きく異なってしまい、HDTVからSDTVへの切り替えがシームレスに行えなくなってしまうことになる。
【0018】
HDTVとSDTVのvbvバッファ遅延量を一致させるためには、遅延量の小さい方に合わせる方法が容易である。しかし、SDTVの最小遅延184msecにHDTVの遅延を合わせるためにはvbvサイズが1.6Mビット程度となってしまい、規格の最大値の17%程度しか使えなくなってしまうため、HDTVの画質劣化が大きな問題となってしまう。
【0019】
そこで、本実施形態では、図6に示すように、HDTVに対してはvbvサイズに制限を加え、SDTVに対しては、仮想的なバッファによる遅延(多重遅延)を加えることにより、vbvサイズの縮小によるHDTVの画質劣化を防いでいる。ここでは、バッファ遅延を500msecとしている。このときのvbvサイズは、図6(a)に示す如く、HDTVの14Mbpsで7Mビット(最大値の約70%)、図6(d)に示す如く、HDTVの9Mbpsで4.5Mビット(最大値の約46%)であるが、規格上の最大ビットレート80Mbpsに対してビットレートが11〜18%なので、画質に与える影響は少なくなる。また、SDTVの10Mbpsでは、図6(e)に示す如く、vbvバッファ遅延が185msecでバッファ遅延500msecに対して足りない315msecを多重遅延で補っている。
【0020】
このとき、符号化多重制御装置16は、エンコーダ12に対し、図7に示す制御処理を実行する。すなわち、ステップST7aにおいて、HDTVからSDTVへの切替情報を受信すると、符号化多重制御装置16は、エンコーダ12からストリーム情報を取得し(ステップST7b)、このストリーム情報から遅延時間を計算し(ステップST7c)、この求めた遅延時間が指定時間(500msec)以上であるか否かの判断を行う(ステップST7d)。
【0021】
ここで、遅延時間が指定時間以上であるならば(Yes)、符号化多重制御装置16は指定時間となるようにエンコーダ12のバッファ22のvbvサイズを制御し(ステップST7e)、以後マルチプレクサ11の切替制御を行うようにしている(ステップST7f)。これに対し、遅延時間が指定時間に一致したならば(No)、符号化多重制御装置16はそのままマルチプレクサ11の切替制御に移行する。
【0022】
また、符号化多重制御装置16は、エンコーダ13〜15に対し、図8に示す制御処理を実行する。すなわち、ステップST8aにおいて、HDTVからSDTVへの切替情報を受信すると、符号化多重制御装置16は、エンコーダ13〜15からそれぞれストリーム情報を取得し(ステップST8b)、このストリーム情報から遅延時間を計算し(ステップST8c)、この求めた遅延時間が指定時間(500msec)未満であるか否かの判断を行う(ステップST8d)。
【0023】
ここで、遅延時間が指定時間未満であるならば(Yes)、符号化多重制御装置16は指定時間となるようにエンコーダ13〜15それぞれのバッファ22の遅延時間に多重遅延時間を加え(ステップST8e)、以後マルチプレクサ11の切替制御を行うようにしている(ステップST8f)。これに対し、遅延時間が指定時間以上であるならば(No)、符号化多重制御装置16は各エンコーダ13〜15それぞれのvbvサイズを制御して遅延時間を指定時間に合わせた上でマルチプレクサ11の切替制御に移行する。
【0024】
以上のように上記実施形態によれば、符号化多重制御装置16において、マルチプレクサ11の切替元となるHDTV用のエンコーダ12からストリーム情報を取得し、そのストリーム情報からバッファ22の遅延時間を計算し、その遅延時間が指定時間となるようにエンコーダ12のvbvサイズを制御するとともに、切替先となるSDTV用のエンコーダ13〜15からストリーム情報を取得してそれぞれのバッファ22の遅延時間を計算し、遅延時間が切替元の指定時間に満たなければ指定時間となるようにバッファ22の遅延時間に多重遅延時間を加えて、それぞれのマルチプレクサ11への入力タイミングを合わせた上でマルチプレクサ11の切替制御を行うようにしている。
【0025】
従って、HDTVのビットストリームとSDTVのビットストリームとをシームレスに繋ぐことができる。また、エンコーダ12の遅延時間をエンコーダ13〜15の遅延時間に合わせる必要がなく、画質が劣化しない範囲で短い指定時間に設定すればよいので、HDTVの映像信号に画質劣化を生じさせることなく、送出することができる。
【0026】
なお、上記実施形態では、MPEG2で規定されたHDTVの映像信号とSDTVの映像信号との切替を行う例について説明したが、MPEG2以外のものにも適用できることはもちろんのことである。
その他、装置構成、エンコーダ内部の機能構成、遅延時間の制御手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0027】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、1125ライン方式の映像信号と525ライン方式の映像信号との切り替えを、画質劣化を起こすことなく、シームレスに行うことのできるデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係るデジタル放送信号切替装置の概略構成を示すブロック図。
【図2】図1に示したエンコーダ内部の構成を示すブロック図。
【図3】MPEG2の一般的な遅延モデルを示す図。
【図4】SDTVとHDTVのvbvバッファ遅延の関係を示す図。
【図5】SDTVとHDTVとの切替処理を説明するための図。
【図6】上記実施形態おけるバッファ遅延の制御方法を実現した際のビットレートごとの遅延モデルを示す図。
【図7】図1に示した符号化多重制御装置の処理動作を示すフローチャート。
【図8】同じく図1に示した符号化多重制御装置の処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…マルチプレクサ(MUX)、
12〜15…エンコーダ(ENC)、
16…符号化多重制御装置、
21…映像符号化モジュール、
22…バッファ、
23…多重モジュール、
24…解析モジュール、
25…制御モジュール。
Claims (4)
- 複数の入力系統からの信号を少なくとも1つの出力系統に選択的に導出する切替手段と、
この切替手段の少なくとも一部の入力端子に接続され、525ライン方式である第1の映像信号を第1のビットストリームに符号化して第1のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第1のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第1の符号化手段と、
前記切替手段の前記第1の符号化手段が接続されない入力端子に接続され、1125ライン方式である第2の映像信号を第2のビットストリームに符号化して前記第1のバッファに比して蓄積容量の大きい第2のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第2のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第2の符号化手段と、
前記第2の符号化手段の第2のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第2のバッファの最大遅延時間より短くかつデジタル放送で規定される該第1のバッファの最小遅延時間より長い第1の遅延時間となるように設定し、前記第1の符号化手段で符号化される第1のビットストリームのビットレートを監視し、この第1のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第1のバッファの最大蓄積容量により前記第1のバッファに設定すべく第2の遅延時間を求めてこの第2の遅延時間が前記第1の遅延時間以上であるか否かを判定し、前記第1の遅延時間以上である場合に前記第2の遅延時間を前記第1の遅延時間に合わせるように前記第1のバッファの蓄積容量を制御し、しかも前記第2の遅延時間が前記第1の遅延時間に満たないときに、第1の遅延時間から第2の遅延時間を差し引いた第3の遅延時間を前記第2の遅延時間に加えるようにした上で前記切替手段の切り替えを行う切替制御手段とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号切替装置。 - 前記第1の符号化手段は、MPEG(Moving Picture Experts Group)の規定に従って、525ライン方式である第1の映像信号を第1のビットストリームに符号化して第1のバッファに格納した後、出力し、
前記第2の符号化手段は、MPEGの規定に従って、1125ライン方式である第2の映像信号を第2のビットストリームに符号化して前記第1のバッファに比して蓄積容量の大きい第2のバッファに格納した後、出力し、
前記切替制御手段は、前記第2の符号化手段の第2のバッファのvbv(video buffering verifier)サイズを、デジタル放送で規定される該第2のバッファの最大遅延時間より短くかつデジタル放送で規定される該第1のバッファの最小遅延時間より長い第1の遅延時間となるように設定し、前記第1の符号化手段で符号化される第1のビットストリームのビットレートを監視し、この第1のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第1のバッファの最大vbvサイズにより前記第1のバッファに設定すべく第2の遅延時間を求めてこの第2の遅延時間が前記第1の遅延時間以上であるか否かを判定し、前記第1の遅延時間以上である場合に前記第2の遅延時間を前記第1の遅延時間に合わせるように前記第1のバッファのvbvサイズを制御し、しかも前記第2の遅延時間が前記第1の遅延時間に満たないときに、第1の遅延時間から第2の遅延時間を差し引いた第3の遅延時間を前記第2の遅延時間に加えるようにした上で前記切替手段の切り替えを行うことを特徴とする請求項1記載のデジタル放送信号切替装置。 - 複数の入力系統からの信号を少なくとも1つの出力系統に選択的に導出する切替器と、この切替器の少なくとも一部の入力端子に接続され、525ライン方式である第1の映像信号を第1のビットストリームに符号化して第1のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第1のバッファの遅延時間及び蓄積容量のいずれか一方によって制御可能な第1の符号化器と、前記切替器の前記第1の符号化器が接続されない入力端子に接続され、1125ライン方式である第2の映像信号を第2のビットストリームに符号化して前記第1のバッファに比して蓄積容量の大きい第2のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第2のバッファの遅延時間及び蓄積容量のいずれか一方によって制御可能な第2の符号化器とを備えたデジタル放送信号切替装置で使用されるデジタル放送信号切替方法であって、
前記第2の符号化器の第2のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第2のバッファの最大遅延時間より短くかつデジタル放送で規定される該第1のバッファの最小遅延時間より長い第1の遅延時間となるように設定する第1の過程と、
前記第1の符号化器で符号化される第1のビットストリームのビットレートを監視し、この第1のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第1のバッファの最大蓄積容量により前記第1のバッファに設定すべく第2の遅延時間を求めてこの第2の遅延時間が前記第1の遅延時間以上であるか否かを判定し、前記第1の遅延時間以上である場合に前記第2の遅延時間を前記第1の遅延時間に合わせるように前記第1のバッファの蓄積容量を制御し、しかも前記第2の遅延時間が前記第1の遅延時間に満たないときに、第1の遅延時間から第2の遅延時間を差し引いた第3の遅延時間を前記第2の遅延時間に加える第2の過程と、
前記第1及び第2の過程による設定が終了した後、切替器の切替を行う第3の過程とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号切替方法。 - 複数の入力系統からの信号を少なくとも1つの出力系統に選択的に導出する切替手段と、
この切替手段の少なくとも一部の入力端子に接続され、第1の放送方式による第1の映像信号を第1のビットストリームに符号化して第1のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第1のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第1の符号化手段と、
前記切替手段の前記第1の符号化手段が接続されない入力端子に接続され、前記第1の放送方式よりも高精細な第2の放送方式による第2の映像信号を第2のビットストリームに符号化して前記第1のバッファに比して蓄積容量の大きい第2のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第2のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第2の符号化手段と、
前記第2の符号化手段の第2のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第2のバッファの最大遅延時間より短くかつデジタル放送で規定される該第1のバッファの最小遅延時間より長い第1の遅延時間となるように設定し、前記第1の符号化手段で符号化される第1のビットストリームのビットレートを監視し、この第1のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第1のバッファの最大蓄積容量により前記第1のバッファに設定すべく第2の遅延時間を求めてこの第2の遅延時間が前記第1の遅延時間以上であるか否かを判定し、前記第1の遅延時間以上である場合に前記第2の遅延時間を前記第1の遅延時間に合わせるように前記第1のバッファの蓄積容量を制御し、しかも前記第2の遅延時間が前記第1の遅延時間に満たないときに、第1の遅延時間から第2の遅延時間を差し引いた第3の遅延時間を前記第2の遅延時間に加えるようにした上で前記切替手段の切り替えを行う切替制御手段とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号切替装置。
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