JP4559878B2 - デジタル放送信号送出装置及びこのデジタル放送信号送出装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばベースバンド映像信号からＭＰＥＧ２規定のＥＳを生成し、このＥＳからＴＳパケットを生成して送出するデジタル放送信号送出装置及びこのデジタル放送信号送出装置の制御方法に関する。

周知のように、ＭＰＥＧ２のＰＥＳにはＰＥＳヘッダ部とＰＥＳパケットデータ部がある。ＰＥＳヘッダ部には、ＰＥＳパケットの開始コードの他、ＰＴＳ（Presentation Time Stamp）やＤＴＳ（Decoding Time Stamp）の時刻管理情報などが含まれ、ＥＳの情報から算出されるデータが存在する。一方、ＰＥＳパケットデータ部にはＥＳそのものが存在する。

また、ＭＰＥＧ２のＴＳにはＴＳヘッダ部とアダプテーションフィールド部とペイロード部がある。ＴＳヘッダ部には、ＴＳの先頭部を示す同期バイトの他、ＴＳヘッダ部に続くデータの内容などが含まれる。アダプテーションフィールド部にはシステムの時間情報を示すＰＣＲ（Program Clock Reference）などが含まれる。ペイロード部にはＰＥＳそのものが存在する。

デジタル放送送出設備においては、映像符号化装置にてＥＳレートを指定することにより、ベースバンド映像信号から指定された符号量のＥＳを生成し、このＥＳからＰＥＳを生成し、ＰＥＳからＴＳパケットを生成する。そして、多重化装置にてＴＳパケットを他のＴＳパケットに多重して送出することになる。しかし、多重化装置では、映像のパケットのみを換算したＴＳレート（多重化レート）が変動してしまうことがある。

そこで、従来では、生成されたＥＳのデータ量からバッファ占有量を計算し、このバッファ占有量から基準符号量を超えないように映像パケットを多重することで多重化レートの変動を抑える手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１９９３５６号公報。

ところが、上記手法では、生成されたＥＳデータ量をバッファに格納して、このＥＳから直接バッファ占有量を求めているものであり、ＥＳからＰＥＳ、ＰＥＳからＴＳパケットを生成した後、多重処理を行う装置には適用できない。上記ＴＳレートの変動は、ＰＥＳ化におけるオーバーヘッド量が一意に定まらないことが原因となっている。

従って、ＥＳからＰＥＳ、ＰＥＳからＴＳパケットを生成する装置にあっても、多重化レートの変動を抑えるようにした何らかの手法が強く望まれている。

そこで、この発明の目的は、ＥＳからＰＥＳ、ＰＥＳからＴＳパケットを生成した後に多重する際に生じる多重化レートの変動を抑制し得るデジタル放送信号送出装置及びこのデジタル放送信号送出装置の制御方法を提供することにある。

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。
符号化部にてベースバンド映像信号をヘッダ領域及びデータ領域を有する放送用に規格化された第１のストリームパケットに圧縮符号化し、多重化部にて第１のストリームパケットを当該第１のストリームパケットとは異なる第２のストリームパケットと多重化し送出信号として送出するデジタル放送信号送出装置であって、符号化部の符号化レート情報を取得する取得手段と、多重化部で送出信号に多重すべく第１のストリームパケットのデータ領域のデータ量を所定時間毎に求める第１の演算手段と、取得手段で取得された符号化レート情報から求めた所定時間毎のデータ量と、第１の演算手段で求められた所定時間毎のデータ量との差を求める第２の演算手段と、この第２の演算手段で求められた差が基準値を超えるか否かを判定し、基準値を超える場合に、第１のストリームパケットの送出信号に対する多重処理を停止するように多重化部を制御する制御手段とを備えるようにしたものである。

特に、符号化部が、ベースバンド映像信号からＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group 2)規定のＥＳ（Elementary Stream）を生成し、このＥＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）、このＰＥＳからＴＳ（Transport Stream）パケットを生成するとき、取得手段は、符号化部のＥＳレート情報を取得し、第１の演算手段は、送出信号に多重すべくＥＳのデータ量を所定時間毎に求め、第２の演算手段は、取得手段で取得されたＥＳレート情報から求めた所定時間毎のＥＳのデータ量と、第１の演算手段で求められた所定時間毎のＥＳのデータ量との差を求めることを特徴とする。

この構成によれば、取得したＥＳレート情報から求めたＥＳのデータ量、つまり本来多重化部により送出されるべくＥＳのデータ量と、実際に送出信号に多重すべくＥＳのデータ量との差を所定時間毎に求め、この差が基準値を超える場合に映像パケットの多重処理を停止し、差が基準値を超えなくなってから映像パケットを送出信号に多重するようにしているので、ＰＥＳ化におけるオーバーヘッド量が一意に定まらないことによる多重化レートの変動を抑制できる。

取得手段は、符号化部との通信により符号化レート情報を取得することを特徴とする。
この構成によれば、符号化部で指定される符号化レートを常に確実に取得することができる。

取得手段は、符号化レート情報を記憶した記録媒体を備えるとき、この記録媒体から符号化レート情報を読み出すことを特徴とする。
この構成によれば、１度符号化レート情報を記録媒体に記録しておけばよく、これにより記録媒体に記憶された符号化レート情報を用いて多重化レートの変動抑制処理を簡単手順で行うことができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、ＥＳからＰＥＳ、ＰＥＳからＴＳパケットを生成した後に多重する際に生じる多重化レートの変動を抑制し得るデジタル放送信号送出装置及びこのデジタル放送信号送出装置の制御方法を提供することができる。

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。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態となるデジタル放送信号送出装置の構成を示すもので、１１はＴＳ多重部である。なお、ここでは説明を簡単にするため、ＴＳ多重部１１の入力チャンネル（系統）数を４チャンネルとし、各チャンネル入力は全てＴＳパケットであるものとする。

この第１の実施形態では、ＴＳ多重部１１の第１入力チャンネルにＥＳ符号化部１２、ＰＥＳ化部１３及びＴＳパケット化部１４を設けている。ＥＳ符号化部１２は、ベースバンド映像信号をＥＳ（Elementary Stream）に圧縮符号化するもので、多重制御部１５からの要求に応じてＥＳレート情報を多重制御部１５に出力する。

ＰＥＳ化部１３は、ＥＳ符号化部１２から出力されるＥＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）を生成し、このＰＥＳをＴＳパケット化部１４に出力する。ＴＳパケット化部１４は、ＰＥＳからＴＳパケットを生成し、このＴＳパケットをＴＳ多重部１１に出力する。ＴＳ多重部１１は、入力されたＴＳパケットと、第２入力チャンネルから入力された音声用のＴＳパケットと、第３入力チャンネルから入力されたデータ用のＴＳパケットと、第４入力チャンネルから入力されたＰＳＩ（Program Specific information）とを送出ＴＳに多重する。

多重制御部１５は、ＴＳ多重部１１を制御するもので、ＥＳ符号化部１２からＥＳレート情報を取込んで、このＥＳレート情報から一定時間毎（８μＳ）のＥＳのデータ量を求めると共に、ＴＳ多重部１１で多重される一定時間毎のＥＳのデータ量を求め、これらデータ量の差が基準値を超える場合に、映像用のＴＳパケットの送出ＴＳに対する多重処理を停止するようにＴＳ多重部１１を制御する。

次に、上記構成における処理動作について説明する。
上記構成において、ベースバンド映像信号は、ＥＳ符号化部１２によって、ＥＳに圧縮符号化され、ＰＥＳ化部１３によってＰＥＳヘッダ部が付加されてＰＥＳに生成され、ＴＳパケット化部１４によってＴＳヘッダ部、アダプテーションフィールド部等が付加されてＴＳパケットに生成されてＴＳ多重部１１に供給される。

ところで、ＴＳ多重部１１において、ＴＳパケットは、図２に示すように、指定されたＥＳレートに従って送出ＴＳに多重されるが、ＰＥＳ化時のオーバーヘッド量により、実際には図２中Ｂに示すように推移することになり、場合によっては平均多重量（図２中Ａ）を超えてしまうことがある。

そこで、本第１の実施形態では、多重制御部１５において、図３に示す制御処理を実行する。
多重制御部１５は、ＥＳ符号化部１２からＥＳレート情報を取得し（ステップＳＴ３ａ）、このＥＳレート情報から一定時間（８μＳ）毎のＥＳのデータ量Ａの累積和を求め（ステップＳＴ３ｂ）、実際に多重化される一定時間（８μＳ）毎のＥＳのデータ量Ｂの累積和を求め（ステップＳＴ３ｃ）、これらＥＳのデータ量Ａとデータ量Ｂとの差を求める（ステップＳＴ３ｄ）。

例えば、ＥＳレートが１５Ｍｂｐｓの場合、８μＳ毎に多重すべき平均多重量は、
１５００００００［ｂｐｓ］×０．０００００８［ｓ］／８［ｂｉｔ］＝１５［バイト］
となる。

続いて、多重制御部１５は、上記差が基準値（例えば０）を超えるか否かの判断を行い（ステップＳＴ３ｅ）、差が基準値を超える場合（Ｙｅｓ）、次の映像用のＴＳパケットの多重処理を停止するようにＴＳ多重部１１を制御し（ステップＳＴ３ｆ）、上記ステップＳＴ３ｂの処理に移行する。８μＳが過ぎれば、さらにＥＳのデータ量から１５バイトが引かれるので、いずれは引いた結果の値が基準値以下になり、映像用のＴＳパケットが多重されることになる（ステップＳＴ３ｇ）。

以上のように上記第１の実施形態では、多重制御部１５において、ＥＳ符号化部１２から取得したＥＳレート情報から求めたＥＳのデータ量、つまり本来ＴＳ多重部１１により送出されるべくＥＳのデータ量と、実際に送出ＴＳに多重すべくＥＳのデータ量との差を一定時間毎に求め、この差が基準値を超える場合に映像用のＴＳパケットの多重処理を停止し、差が基準値を超えなくなってから映像用のＴＳパケットを送出ＴＳに多重するようにしている。従って、ＰＥＳ化におけるオーバーヘッド量が一意に定まらないことによるＴＳレートの変動を抑制できる。

また、上記第１の実施形態では、多重制御部１５において、ＥＳ符号化部１２との通信によりＥＳレート情報を取得するようにしているので、ＥＳ符号化部１２で指定されるＥＳレート情報を常に確実に取得することができる。

（第２の実施形態）
図４は、この発明の第２の実施形態となるデジタル放送信号送出装置の構成を示すもので、２１はＴＳ多重部である。なお、図４において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、ここでは説明を簡単にするため、ＴＳ多重部２１の入力チャンネル（系統）数を４チャンネルとし、各チャンネル入力は全てＴＳパケットであるものとする。

ＴＳ多重部２１には、記憶部２１１が設けられている。この記憶部２１１には、図５に示すように、１映像フレーム期間（３３．３ｍＳ）に送出ＴＳとして出力すべき映像用のＴＳパケット、音声用のＴＳパケット、データ用のＴＳパケットの組み合わせ手順を示す指示情報と、ＥＳ符号化部１２のＥＳレート情報とが記憶されている。

ＴＳ多重部２１は、記憶部２１１に記憶されている指示情報に従って、映像用のＴＳパケット、音声用のＴＳパケット、データ用のＴＳパケットを送出ＴＳに多重して送出するとともに、記憶部２１１に記憶されているＥＳレート情報から一定時間毎（８μＳ）のＥＳのデータ量を求めると共に、多重すべく一定時間毎のＥＳのデータ量を求め、これらデータ量の差が基準値を超える場合に、映像用のＴＳパケットの送出ＴＳに対する多重処理を停止する。これにより、適切なレート管理を行うことができる。

次に、上記構成における動作について説明する。
例えば、ＴＳレートが２０Ｍｂｐｓである場合、１映像フレーム期間に出力すべきＴＳパケット数は、
２０００００００［ｂｐｓ］／８［ｂｉｔ］／１８８［バイト］／（３０／１．００１）［ｓ］＝４４３．７…［パケット］
となる。端数は切り捨てて４４３パケットとし、この４４３パケットに対して、予め何番目のパケットでは何を多重するかをＴＳ多重部２１に予め指定しておく。

映像のＥＳレートが１５Ｍｂｐｓの場合、１映像フレーム期間に出力すべきＴＳパケット数は、
（１５００００００［ｂｐｓ］／８［ｂｉｔ］／（３０／１．００１）［ｓ］＋１９［バイト］）／１８４［バイト］＝３４０．１…［パケット］
となる。端数は切り上げて、さらにＰＥＳ化のオーバーヘッドを考慮して＋１し、３４２パケットを映像用のパケットとする。

４４３パケットのうち３４２パケットを映像用のパケットとしておくが、ＰＥＳ化のオーバーヘッドは変動するため、そのまま３４２パケット全てに映像を多重してしまうと、ＥＳレートが高くなりすぎる可能性が非常に高い。

そこで、本第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、記憶部２１１に記憶されたＥＳレート情報から求めたＥＳのデータ量と、実際に送出ＴＳに多重すべくＥＳのデータ量との差を一定時間毎に求め、この差が基準値を超える場合に映像用のＴＳパケットの多重処理を停止し、差が基準値を超えなくなってから映像用のＴＳパケットを送出ＴＳに多重するようにしている。

このように上記第２の実施形態であれば、上記第１の実施形態と同様に、ＥＳレートを適切に管理することができ、さらに記憶部２１１に記憶された指示情報及びＥＳレート情報を用いてＴＳレートの変動抑制処理を簡単な手順で行うことができる。

（その他の実施形態）
この発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１の実施形態では、多重制御部１５によりＥＳ符号化部１２からＥＳレート情報を取得する例について説明した。しかしこれに限ることなく、ＴＳ多重部１１に記憶部を設けておいて、この記憶部に予めＥＳレート情報を記憶しておくようにしてもよい。このようにすれば、ＴＳ多重部１１内でＴＳレートの変動抑制処理を簡単に実行できる。

また、上記第２の実施形態では、ＴＳ多重部２１に記憶部２１１を設けてこの記憶部２１１内に指示情報及びＥＳレート情報を記憶しておく例について説明した。しかしこれに限ることなく、第１の実施形態のように多重制御部により指示情報及びＥＳレート情報に従った多重処理を実行させるようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態では、ＴＳ多重部１１に対し多重制御部１５を設けるようにしたが、多重制御部１５の機能をＴＳ多重部１１に持たせるようにしたもよい。

その他、デジタル放送信号送出装置の構成、ＴＳパケットの多重方法等についても、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。

この発明の第１の実施形態となるデジタル放送信号送出装置の構成を示すブロック図。 同第１の実施形態において、ＥＳレートから求めた平均多重データ量と実際に多重されるＥＳのデータ量との関係を示す特性図。 同第１の実施形態における多重制御部の処理手順を示すフローチャート。 この発明の第２の実施形態となるデジタル放送信号送出装置の構成を示すブロック図。 同第２の実施形態におけるＴＳパケットの組み合わせの一例を示す図。

符号の説明

１１，２１…ＴＳ多重部、１２…ＥＳ符号化部、１３…ＰＥＳ化部、１４…ＴＳパケット化部、１５…多重制御部、２１１…記憶部。

Claims (6)

1. 符号化部にてベースバンド映像信号からＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group 2)規定のＥＳ（Elementary Stream）を生成し、このＥＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）、このＰＥＳから第１のＴＳ（Transport Stream）パケットを生成し、多重化部にて前記第１のＴＳパケットを当該第１のＴＳパケットとは異なる第２のＴＳパケットと多重化し送出信号として送出するデジタル放送信号送出装置であって、
   前記符号化部のＥＳレート情報を取得する取得手段と、
   前記多重化部で前記送出信号に多重すべく第１のＴＳパケットのＥＳのデータ量を所定時間毎に求める第１の演算手段と、
   前記取得手段で取得された前記ＥＳレート情報から求めた所定時間毎のＥＳのデータ量と、前記第１の演算手段で求められた所定時間毎のＥＳのデータ量との差を求める第２の演算手段と、
   この第２の演算手段で求められた差が基準値を超えるか否かを判定し、基準値を超える場合に、前記第１のＴＳパケットの前記送出信号に対する多重処理を停止するように前記多重化部を制御する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送出装置。
2. 前記取得手段は、前記符号化部との通信により前記ＥＳレート情報を取得することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
3. 前記取得手段は、前記ＥＳレート情報を記憶した記録媒体を備えるとき、この記録媒体から前記ＥＳレート情報を読み出すことを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
4. さらに、１映像フレーム期間に前記送出信号として出力すべき第１のＴＳパケット、第２のＴＳパケットの並び替え手順を示す指示情報を発生する指示情報発生手段を備え、
   前記制御手段は、前記指示情報取得手段で得られた前記指示情報に基づいて前記多重化部から前記第１のＴＳパケット及び第２のＴＳパケットを送出信号に多重するとともに、前記第２の演算手段で求められた差が基準値以上である場合に、前記１映像フレーム期間における第１のＴＳパケットの前記送出信号に対する多重処理を停止するように前記多重化部を制御することを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号送出装置。
5. 前記指示情報発生手段は、前記指示情報が記憶された記録媒体を備えることを特徴とする請求項４記載のデジタル放送信号送出装置。
6. 符号化部にてベースバンド映像信号からＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group 2)規定のＥＳ（Elementary Stream）を生成し、このＥＳからＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）、このＰＥＳから第１のＴＳ（Transport Stream）パケットを生成し、多重化部にて前記第１のＴＳパケットを当該第１のＴＳパケットとは異なる第２のＴＳパケットと多重化し送出信号として送出するデジタル放送信号送出装置の制御方法であって、
   前記符号化部のＥＳレート情報を取得し、
   前記多重化部で前記送出信号に多重すべく第１のＴＳパケットのＥＳのデータ量を所定時間毎に求め、
   前記ＥＳレート情報から求めた所定時間毎のＥＳのデータ量と、前記第１のＴＳパケットの所定時間毎のＥＳのデータ量との差を求め、
   この求められた差が基準値を超えるか否かを判定し、基準値を超える場合に、前記第１のＴＳパケットの前記送出信号に対する多重処理を停止するようにしたことを特徴とするデジタル放送信号送出装置の制御方法。

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