JP5767638B2 - ＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅｓＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）トランスポートストリーム（ＭＰＥＧ−ＴＳ）のチャンネル選局を行う装置及び方法 - Google Patents

ＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅｓＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）トランスポートストリーム（ＭＰＥＧ−ＴＳ）のチャンネル選局を行う装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えばインターネットプロトコルテレビ（IPTV）ネットワークにおいて高速チャンネル変更（FCC）手順を実行する場合にMPEG（Moving Pictures Expert Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）のチャンネル選局を行う方法に関する。
加入者の体感品質は、インターネットプロトコルテレビ（IPTV）及びモバイルテレビ（モバイルＴＶ）の双方にとって重要な要素である。画質又は写真の信頼性等のIPTVサービス品質に影響を及ぼす多くの要因があるが、体感要素の重要な品質は、加入者がどれほど迅速且つ確実にＴＶチャンネルを変更できるかである。
従来、IPTVを使用してビデオチャンネルを視聴したい加入者は、ビデオストリーム内の適当なアクセスポイントにおいてビデオストリームに接続しなければならない。このため、IPTVにおけるチャンネル変更手順中（すなわち、いわゆる「チャンネルザッピング」中）に遅延が生じる可能性があり、その結果、加入者はチャンネル変更中に応答時間が遅いと感じることになる。
チャンネル変更応答時間を改善するための、高速チャンネル変更（FCC）及び高速コンテンツ切り替え（FCS）等の種々の技術が、IPTV及びモバイルＴＶのそれぞれに対して開発されている。
図１は、一般的なチャンネル変更手順中にIPTVにおいて実行されるステップを示し、１秒のビデオバッファ時間及び０．５秒のピクチャ群（GOP）時間（GOPは、IPTVネットワークにおいてＩフレーム、Ｂフレーム及びＰフレームのシーケンスである）に基づいて平均（最悪の場合）タイミングを含む一例を示す。
最初に、新しいチャンネルを受信したいセットトップボックス（STB）等の受信機又はテレビは、まず新しいチャンネル選局を行わなければならない。これは、選局が完了するまでコマンドをネットワークに送出し且つ処理することを含む（これらのステップは、時間t1、t2及びt3において示される）。第１のビデオパケットは、時間t3において、すなわち選局が完了した後セットトップボックスにより受信されるだけである。IPTVの場合、一般にマルチキャストトラフィックを加入者に配信するのを制御するために使用される制御機構は、インターネットグループマルチキャストプロトコル（IGMP）である。IGMPコマンドは、一方のチャンネルの送出を中止（切断）するように、あるいは他方のチャンネルの送出を開始（「接続」）し始めるようにアップストリーム機器に命令するために使用される。従って、時間t1においてセットトップボックスがIGMP接続コマンドをネットワークに送出することにより、ネットワークは、要求されたチャンネルに対するパケットをセットトップボックスに転送し始める。
あるいは、データを取り出すためにIGMPコマンドではなくリアルタイムストリーミングプロトコル（RTSP）コマンドが使用されてもよい。一般にRTSPコマンドは、ある特定のIPTVチャンネルを「接続」及び「切断」するためだけに使用される。一般にRTSPは、メディアストリーミングサーバを制御するために使用される制御プロトコルである。一般にRTSPは、ユニキャスト配信を制御するために使用され（マルチキャストに対して更に使用されてもよいが）、IGMPは、マルチキャスト配信の場合にマルチキャストグループへの加入を制御するために使用される。
デジタルビデオ放送−衛星（DVB-S）等の従来の放送の場合、受信機（例えば、セットトップボックス又はテレビ）は、チャンネル又はチャンネルバンドルの新しいトランスポンダ周波数に同調しなければならない。一般にMPEGトランスポートストリーム（MPEG-TS）は、複数のチャンネルが単一のトランスポートストリームに多重化されるような放送システムにおいて使用される。その後、複数のチャンネルを含むトランスポートストリームは、単一の周波数（例えば、衛星トランスポンダ）上に送信される。セットトップボックスは、受信したMPEGトランスポートストリームを構文解析し、番組特定情報（PSI:Program Specific Information）、すなわち主に番組関連テーブル（PAT:Program Association Table）及び番組マップテーブル（PMT:Program Map Table）を探索する。これらの２つのテーブルは、トランスポートストリーム内のチャンネルの割り当て、すなわちチャンネルに属するパケット識別子（PID:packet identifier）、マルチメディアコーデック（MPEG２、MPEG４、．．等）を示す。更にPIDは、チャンネルのための番組基準クロック（PCR：Promram Clock References）を搬送する。この例は、「無料の」（free-to-air）放送を仮定する。コンテンツが保護されたIPTVチャンネルの場合、セットトップボックスは、使用されるコンテンツ保護方式を示す限定受信テーブル（CAT:conditional access table）を更に探索する。そのようなシステムにおいて、セットトップボックスは、コンテンツをレンダリングするためにMPEGトランスポートストリームを更に復号化しなければならない。
番組基準クロック（PCR）は、セットトップボックスが適切な速度で且つ同期された方法で時間に関するプログラムを提示するのを補助するために提供される。例えばヨーロッパにおいて、ビデオフレームは２５フレーム／秒で表示されることを意図し、ビデオストリームの各写真は、写真フレームがリアルタイムで表示される時（例えば、２ｐｍに第１のフレーム及び１／２５秒後に後続のフレーム等）を示すタイムスタンプを搬送する。PCRは、受信機のクロックを送出機のクロックと同期するため、受信機においてトランスポートストリームのバッファリングを制御するために使用される。
上述したように、受信したトランスポートストリームの処理中に望ましくない遅延が体感されることが理解されるだろう。
例えば、セットトップボックスがPIDを取得している間、一般に１００ｍｓｅｃ〜２００ｍｓｅｃの時間t3〜t4の間に遅延「Ｘ」がある。
セットトップボックスがPAT及びPMTを取得すると、次にセットトップボックスは、適切なRAP（ランダムアクセスポイント：random access point）を新しいチャンネルに構文解析し始める。MPEG２ビデオの場合、これはイントラフレーム手順である。図１は、ランダムアクセスポイントが０．５秒毎に提供されると仮定する。この場合も、図１において時間t4とt5との間で遅延「Ｙ」として示される望ましくない遅延がビデオ開始の探索中に体感されることが理解されるだろう。
セットトップボックスがＴＶチャンネルに対するランダムアクセスポイントを識別した後、すなわち時間t5においてビデオ開始を見つけた後、セットトップボックスは受信したパケットをバッファリングし始める。バッファは、（相対的に）一定の転送速度と比較して変動するメディアビットレートを処理することを意図する。
イントラフレームに対するデコード時間は、トランスポートストリーム、特にPES（パケット化エレメンタリシステム：Packetized Elementary System）ヘッダのDTS（デコードタイムスタンプ：Decoding Time Stamp）拡張ヘッダ内に提供される。セットトップボックスは、デコードのためにPCR情報がそのシステムクロックを送信側と同期することを必要とする。従って、MPEG-TS受信機は、PCRを使用してセットトップボックスにおけるバッファリング時間（すなわち、ビデオ開始が時間t5において見つけてからデコードが開始するまでの時間）を判定する。バッファリング時間Btは、
バッファ時間Bt＝DTS(i)−PCR(i)
で与えられる。ただし、「ｉ」はビデオイントラフレームの第１のMPEG-TSパケット、DTS(i)はｉ番目のMPEG-TSパケットにおいて開始するフレームのデコードタイムスタンプ、PCR(i)はｉ番目のMPEG-TSパケットにおける受信機システム時間である。ｉ番目のMPEG-TSパケットはフレームの開始を含む。
このフレームに対する全てのPESデータは、このバッファ時間Bt中に送信されなければならない（すなわち、このシステムクロック周波数が２７ＭＨｚであり（PCRの精度でもある）且つDTSクロック周波数が９０ｋＨｚであり、PCR(i)が1/27000000秒(27MHz)の単位でシステムクロックを表し且つPCR(i)/300が1/90000秒(90kHz)の単位でバッファ時間を表し、(DTS(i)-PCR(i)/300)が1/90000秒(90kHz)の単位でバッファ時間を表し且つ(DTS(i)-PCR(i)/300)/90000が秒単位でバッファ時間を表すため、DTS(i)-PCR(i)/300)/90000)。フレームに対するPESパケットは、少なくとも、
(len(PES-Data)*90000/(DTS(i)-PCR(i)/300))
のビットレートで送信されなければならない。
一般にビットレートは、
(PCR(i+N)-PCR(i))/27000000*N)
としてストリームにおいてPCRに関連する。ただし、Nは、トランスポートストリームにおけるパケット数であり、トランスポートストリームのビットレートは、PCT境界間で一定である。
このデコード時間に加え、セットトップボックスは、「伝送順」から「表示順」に（PTS−DTS）フレームを再配列するために更なる時間を必要とする。
従って、図１において時間t5とt6との間で遅延「Ｚ」として示され、一般に700〜1000msecである望ましくない遅延がこのデコード手順中に体感されることが理解されるだろう。
従って、上述の選局手順又はチャンネル変更手順は、多くの望ましくない遅延を有する。これらの遅延は、選局手順又はチャンネル変更手順の種々のステップにより発生し、バッファリング手順中に遅延を含む。
本発明の目的は、上述の遅延のうちの１つ以上を軽減することである。特に、本発明の目的は、例えばインターネットプロトコルテレビ（IPTV）ネットワークを介してMPEG（Moving Pictures Expert Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）を使用する場合、MPEGトランスポートストリーム（MPEG-TS）のチャンネルへ選局、例えばMPEGパケットを転送するように構成されたインターネットプロトコル（IP）ネットワークにおけるチャンネル変更手順を最適化する装置及び方法を提供することである。
本発明の第１の態様によれば、MPEG（Moving Pictures Expert Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）のチャンネル選局を行う方法が提供される。方法は、第１のビットレートで複数のチャンネルを含むMPEGトランスポートストリームを受信するステップを有する。受信したMPEGトランスポートストリームにおける番組基準クロック（PCR）値が識別され、該番組基準クロック（PCR）値のうちの１つ以上が調整される。方法は、第２のビットレートで調整された番組基準クロック値を含むMPEGトランスポートストリームを送信するステップを更に有する。
本発明は、より速い速度でMPEG-TSデータ等のデータを末端の受信機に送出できることにより、チャンネル変更手順中にデータストリームへの選局時間を短縮できるという利点を有する。
本発明のそのような一実施形態において、調整するステップは、第２のビットレートと第１のビットレートとの差に関連して１つ以上の番組基準クロック値を調整するステップを含む。第１の番組基準クロック値と第２の番組基準クロック値との差が調整されてもよい。また、第２の番組基準クロック値と第３の番組基準クロック値との差が調整されてもよい。
本発明の一実施形態によれば、受信したMPEGトランスポートストリームにおける所定の番組基準クロック値が選択され、MPEGトランスポートストリームにおける前記所定の番組基準クロック値の前に発生する全ての番組基準クロック値が調整され、後続の全ての番組基準クロック値が元のまま残る。
受信したMPEGトランスポートストリームは、送信したMPEGトランスポートストリームが受信したMPEGトランスポートストリームより高いビットレートで送信されるようにバッファリングされてもよい。本発明の一実施形態によれば、これは、受信したMPEGトランスポートストリームを所定の番組基準クロック値までバッファリングするステップを有する。MPEGトランスポートストリームは、所定の期間、例えば選局手順又はチャンネル変更手順のためにデータをバッファリングするのに必要な期間第２のビットレートで送信されてもよい。
本発明の一実施形態によれば、方法は、受信したMPEGトランスポートストリームにおいて番組特定情報をイントラフレームと位置合わせするステップと、位置合わせしたMPEGトランスポートストリームを送信するステップとを更に有してもよい。
一実施形態によれば、MPEGトランスポートストリームを送信するステップは、イントラフレームパケットを送信する前に番組特定情報（PSI）を送信するステップを含んでもよい。
番組基準クロック（PCR）は、MPEGトランスポートストリームのイントラフレームパケットで提供されてもよい。あるいは、番組基準クロック（PCR）は、MPEGトランスポートストリームにおいて専用のチャンネルで提供されてもよい。
なお、MPEGトランスポートストリームのチャンネル選局を行うステップは、既存のチャンネルから新しいチャンネルの選局を行うステップ又は初期のチャンネル選局を行うステップを含んでもよい。
本発明の別の態様によれば、MPEG（Moving Pictures Expert Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）のチャンネル選局を行うノードが更に提供される。ノードは、第１のビットレートで複数のチャンネルを含むMPEGトランスポートストリームを受信する受信機ユニットを備える。ノードは、受信したMPEGトランスポートストリームにおける番組基準クロック（PCR）値を識別し、且つ番組基準クロック（PCR）値のうちの１つ以上を調整する処理ユニットを更に備える。ノードは、第２のビットレートで調整された番組基準クロック値を含むMPEGトランスポートストリームを送信する送信機ユニットを更に備える。
処理ユニットは、第２のビットレートと第１のビットレートとの差に関連して１つ以上の番組基準クロック値を調整するように構成されてもよい。本発明の一実施形態によると、処理ユニットは、第１の番組基準クロック値と第２の番組基準クロック値との差を調整するように構成される。調整手段は、第２の番組基準クロック値と第３の番組基準クロック値との差を調整するように更に構成されてもよい。一実施形態によると、処理ユニットは、受信したデータストリームにおいて所定の番組基準クロック値を選択し、データストリームにおいて前記所定の番組基準クロック値の前に発生する全ての番組基準クロック値を調整し、且つ後続の全ての番組基準クロック値を元のまま残すように構成される。
ノードは、受信したMPEGトランスポートストリームを格納するバッファを更に備えてもよい。送信機ユニットは、所定の期間第２のビットレートでMPEGトランスポートストリームを送信するように構成されてもよい。例えばこれは、選局手順又はチャンネル変更手順中にデータをバッファリングするのにかかる時間に対応してもよい。
ノードは、番組特定情報（PSI）を格納するキャッシュを更に備えてもよい。送信機ユニットは、MPEGトランスポートストリームのイントラフレームパケットを送信する前にキャッシュから番組特定情報（PSI）を送信するように構成されてもよい。
本発明の更なる態様によれば、イントラフレームの再生は、番組基準クロック（PCR）を使用して送出機クロックと同期されるシステムクロックと同期されてもよい。これは、図１に示される時間「Ｙ」を短縮するという利点を有する。
本発明の更なる態様によれば、PSI情報は、選局手順後に第１のパケットと共に送出されてもよく、これは図１に示される時間「Ｘ」を短縮するという利点を有する。
一般的なチャンネル変更手順を示す図。 本発明の第１の実施形態により実行されるステップを示す図。 本発明の別の実施形態に係るチャンネル変更ユニットを示す図。 本発明の別の実施形態に係るチャンネル変更ユニットを示す図。 本発明の一実施形態により実行されるステップを示す図。 本発明の別の実施形態に係るチャンネル変更ユニットを示す図。 本発明の実施形態に従って番組基準クロックが調整される方法を示す図。
インターネットプロトコルテレビ（IPTV）に関連して且つＴＶチャンネルがMPEG形式のMPEG２を使用して放送される状況で実施形態を以下に説明する。しかし、本発明は、これらの特定の状況に限定されず、モバイルIPTV（又はモバイルＴＶ）等を含むあらゆる形態のデジタルＴＶ及びデータを配信するあらゆる形態のプロトコル、すなわちMPEG２だけではないあらゆる形態を範囲に含むことを意図する。
また、「選局」チャンネル又は「変更」チャンネルを参照することは、いずれの場合も一方のチャンネルから他方のチャンネルに選局を行うか又は変更すること、あるいは初期のチャンネル、すなわち第１のチャンネルを選局することを含むことを意図する。
本発明の第１の態様によれば、セットトップボックスが送出機が意図するより前に提示を開始できるように、チャンネル変更手順中に初期のバッファリング時間、すなわち図１に時間「Ｚ」として示されるバッファリング時間に対応するバッファリング時間を最短にする装置及び方法が提供される。
本発明の第１の実施形態によれば、これは、初めに意図した以上に速く（すなわち、より高いビットレートで）ビデオデータをセットトップボックスに提供することにより達成される。しかし、上述したように受信機におけるバッファリング時間Btを判定するのは送出機であるため、MPEGトランスポートストリームにおけるビデオデータが単に初めに意図した以上に速く送出される場合、これは全く利益をもたらさない。これは、バッファリング時間Btがデコーディング・タイムスタンプ（DTS：Decoding Time Stamp）と番組基準クロック（PCR：Program Clock References）との差、並びに、データストリームにおけるPCR値を介したビットレートにより判定されるためである。従って、単により高いビットレートでMPEGトランスポートストリームを送出すると、セットトップボックスのバッファはオーバフローする。これは、チャンネル変更体感を劣化させるという影響を及ぼす。
従って、本発明の一実施形態によると、PCRは、MPEG-TSストリームにおいて識別され、MPEG-TSのビットレートが増加している量に関連して変化する。換言すると、PCRは、ビットレートの増加量等に関連して増加する。
以下の説明において、MPEG-TSビットレートを増加するステップがバッファリング時間を短縮する所望の効果を有することを保証するために、種々の例を説明する。なお、これらは単なる例であり、本発明は、添付の請求の範囲内における他の方法を包含することを意図する。
図２は、本発明の一実施形態、例えば高速チャンネル変更機能を提供するIPTVネットワークのノード（以下において、「チャンネル変更ユニット」と示す）により実行されるステップを示す。ステップ４０１において、MPEGトランスポートストリームが受信される。MPEGトランスポートストリームは、MPEGトランスポートストリームの送出機、例えばIPTVネットワークにおいて提供されたMPEG-TSマルチプレクサにより判定される第１のビットレートを有する。ステップ４０３において、番組基準クロックは、受信したMPEG-TS内で識別される。例えばMPEGトランスポートストリームのビットレートがチャンネル変更手順中に増加する量に従って番組基準クロックのタイムスタンプを増加させることにより、すなわちそのようなチャンネル変更手順中に末端の受信機（例えば、セットトップボックス）におけるバッファリング時間を短縮するために、番組基準クロックのうちの１つ以上を調整する（ステップ４０５）。MPEG-TSは、その後増加したビットレートで受信機に送信され（ステップ４０７）、調整された番組基準クロック値を含む。
以下に更に詳細に説明されるように、チャンネル変更手順中にステップ４０７のデータ伝送速度が一時的に増加するのを可能にするのに十分な所定の期間、入力トランスポートストリームはチャンネル変更ユニットにおいてバッファリングされる必要があることが理解されるだろう。
番組基準クロック値、すなわち受信機のクロックを送出機のクロックと同期するために使用される値を調整することにより、MPEGトランスポートストリームは、チャンネル変更手順中により高いビットレートでチャンネル変更ユニットから末端の受信機に送信されるが、末端の受信機のバッファはオーバフローされない。
図３は、本発明の一実施形態に係るチャンネル変更ユニットを示す。セットトップボックス等の「末端の受信機」、すなわち受信ユニット５０１は、送出機ユニット５０３、例えばIPTVネットワークにおいて提供されたMPEG-TSマルチプレクサからビデオデータを受信する。本発明の本実施形態によれば、チャンネル変更ユニット５０５は、送出機ユニット５０３からMPEG-TSデータを受信する受信機ユニット５０９を備える。図２に関連して上述したように、チャンネル変更ユニット５０５は、第１のビットレートで送出機ユニット５０３からMPEG-TSデータを受信し、且つ第２のビットレート、例えばチャンネル変更手順中により高いビットレートで送信機ユニット５１０を使用してMPEG-TSデータを受信機ユニット５０１に一時的に送信するように構成される。チャンネル変更ユニットは、バッファ５０６と、処理ユニット５０８とを備える。チャンネル変更ユニット５０５がより高いビットレートで、すなわちチャンネル変更手順中にMPEG-TSデータを受信機ユニット５０１に一時的に送信できるように、バッファユニット５０６は、送出機ユニット５０３から（受信機ユニット５０９を介して）受信したMPEG-TSデータをバッファリングする。バッファ５０６のサイズは、該当するビットレート及びチャンネル変更ユニット５０５がより高いビットレートで一時的に送信することを期待される時間の長さに従って選択されることが理解されるだろう。例えば、500msの持続時間の間、入力ビットレートが５Mbit/sであり且つ出力ビットレートが10Mbit/sである（すなわち、ビットレートが１／２増加する）と仮定すると、バッファ５０６は、チャンネル変更手順中に受信機５０１に送出されるデータ５０４からその時間中にチャンネル変更ユニット５０５により受信されるデータ５０２を差し引いた値、すなわち５Mbit/s＊500ms＝2.5Mbitを保持するのに十分に大きい。
本発明によれば、チャンネル変更ユニット５０５の処理ユニット５０８は、MPEG-TS内の番組基準クロックを識別し、且つビットレートの増加量等に基づいて第２のビットレートと第１のビットレートとの差に従って番組基準クロック値を増加するように構成される。
本発明は、図１に示されたバッファ時間「Ｚ」を短縮する効果を有する。
上述の実施形態において、チャンネル変更ユニット５０５は中間ノードの形態としての役割を果たす。しかし、チャンネル変更ユニット５０５により実行される機能は、図３に示されたような別個のノードではなく、送出機ユニット５０３又は受信機ユニット５０１の一部として同等に提供されてもよいことが理解されるだろう。
送出機ユニット５０３から受信したMPEG-TSデータ５０２に含まれた番組特定情報（Program Specific Information）は、ビデオイントラフレームと位置合わせされてもされなくてもよい。送出機ユニット５０３から受信したMPEG-TSデータ５０２がビデオイントラフレームと位置合わせされる場合、MPEG-TSデータ５０４は、番組特定情報が依然として位置合わせされたまま第２のビットレート（すなわち、より高いビットレート）で受信機ユニット５０１に送信されるのが好ましい。番組特定情報は、MPEG-TSの初期期間、例えば始めの数秒間だけ位置合わせされる可能性が高い。本実施形態によれば、番組特定情報がイントラフレームと位置合わせされるような形態で既に受信されているため、チャンネル変更ユニット５０５は、受信したトランスポートストリームにおいてイントラフレームを検出する必要はない。その代わり、チャンネル変更ユニット５０５は、番組関連テーブル（Program Association Table）を使用して受信したトランスポートストリームにおいて適切なチャンネル変更又は選局点を検出するように構成されてもよい。
図４は、送出機ユニット５０３から受信したMPEG-TSデータの番組特定情報がビデオイントラフレームと位置合わせされない場合にチャンネル変更ユニットが更に構成される方法を示す本発明の更なる実施形態を示す。
図４に示されるように、セットトップボックス等の受信機６０１は、MPEG-TSマルチプレクサ等の送出機ユニット６０３からビデオデータを受信する。チャンネル変更ユニット６０５は、第１のビットレートで送出機ユニット６０３からMPEG-TSデータを受信する受信機ユニット６０９と、第２のビットレート、例えばより高いビットレートでMPEG-TSデータを受信機ユニット６０１に送信する送信機ユニット６１０とを備える。チャンネル変更ユニット６０５は、バッファ６０６と、処理ユニット６０８とを備える。チャンネル変更ユニット６０５がより高いビットレートで、すなわちチャンネル変更手順中にMPEG-TSデータを受信機ユニット６０１に一時的に送信できるように、バッファユニット６０６は、送出機ユニット６０３から（受信機ユニット６０９を介して）受信したMPEG-TSデータをバッファリングする。バッファ６０６のサイズは、該当するビットレート及びチャンネル変更ユニット６０５がより高いビットレートで一時的に送信することを期待される時間の長さに従って選択されることが理解されるだろう。
図３において説明したように、チャンネル変更ユニット６０５の処理ユニット６０８は、MPEG-TS内の番組基準クロックを識別し、且つ第２のデータ速度と第１のデータ速度との差に従って、すなわちビットレートの増加量に基づいて番組基準クロック値のうちの１つ以上を増加するように構成される。本発明の本実施形態によれば、チャンネル変更ユニット６０５の処理ユニット６０８は、番組特定情報をビデオイントラフレームと位置合わせするように更に構成される。キャッシュ６０７は、このために番組特定情報を格納するように提供される。キャッシュ６０７は、チャンネル変更ユニット６０５内に常駐してもよく、あるいはネットワークの他の場所に配置されてもよい。PSI情報をイントラフレームと位置合わせするために、チャンネル変更ユニット６０５は、MPEG-TSを構文解析し、例えばトランスポートストリームの「adaptation_field」において「random_access_indicator」フィールドを変換するか、あるいは使用されたビデオコーデックに従って流線を構文解析し且つイントラフレームを識別する（すなわち、ビデオパケットのヘッダを構文解析する）ことにより、イントラフレームを識別する。MPEG-TSパケットが検出されると、キャッシュ６０７においてバッファリングされたPSI情報は、イントラフレームを搬送するパケットの直前のMPEG-TSに挿入されてもよい。なお、いくつかのPSI情報が経時変化してもよいため、PSIキャッシュ６０７は常に最新のPSIテーブルを保持すべきであるのが好ましい。
図５は、図４の実施形態に従ってチャンネル変更ユニット６０５により実行されるステップ、特にチャンネル変更ユニット６０５が番組特定情報をイントラフレームと位置合わせするように構成される方法に関する更なる詳細を示す。ステップ７０１において、MPEGトランスポートストリームが受信される。MPEGトランスポートストリームは、MPEGトランスポートストリームの送出機、例えばIPTVネットワークにおいて提供されたMPEG-TSマルチプレクサにより判定される第１のビットレートを有する。
ステップ７０３において、チャンネル変更ユニット６０５は、番組特定情報に対して入力MPEGトランスポートストリームを構文解析するように構成される。番組基準クロックの識別を可能にするために番組特定情報を使用できるように、これは初期起動段階中に実行されるのが好ましい。構文解析された番組特定情報はキャッシュ６０７に格納される。番組特定情報は時間が経過すると変更されうるため、チャンネル変更ユニット６０５は、最新の番組特定情報テーブルを格納するように構成されるのが好ましい。
次に、ステップ７０５において、番組基準クロックは受信したMPEG-TS内で識別される。例えばMPEGトランスポートストリームのビットレートがチャンネル変更手順中に増加する量に従って番組基準クロック値のうちの１つ以上を増加させることにより、すなわちそのようなチャンネル変更手順中にバッファリング時間を短縮するために、番組基準クロックのうちの１つ以上を調整する（ステップ７０７）。
チャンネル変更ユニット６０５は、ビデオイントラフレーム（すなわち、ランダムアクセスポイント）を更に識別又は追跡しなければならない（ステップ７０９）。チャンネル変更コマンド又は選局コマンドが受信される（例えば、IGMP接続）とすぐ、チャンネル変更ユニット６０５は、より高いビットレートで新しいIPTVチャンネルに対する実際のMPEG-TSデータを増加した番組基準クロックと共に送出し始める（ステップ７１３）前に、ステップ７１１において要求されたIPTVチャンネル（ＩＰマルチキャストグループ）に対するキャッシュ６０７からの全ての番組特定情報を送出する。
従って、図１に示された遅延「Ｚ」を軽減することに加え、図４及び図５の実施形態は図１に示された遅延「Ｘ」を更に軽減する。
図６は、図１に示された遅延「Ｙ」を軽減することを目的とする本発明の別に態様に係る一実施形態を示す。本実施形態は、送出機が制御するPSI位置合わせに関する。図３及び図４に示される湯に、セットトップボックス等の受信機ユニット８０１は、MPEG-TSマルチプレクサ等の送出機ユニット８０３からビデオデータを受信する。本実施形態において、送出機ユニット８０３が番組特定情報をストリームへのビデオランダムアクセスポイント（イントラフレーム）と個々に位置合わせするように構成されることにより、チャンネル変更手順中にストリームをより速くに起動する確率を上げる。
次に、上述の実施形態に従って番組基準クロック値が調整される方法に関する更なる情報を与える。番組基準クロック値は、受信機ユニット（５０１、６０１、８０１）のシステムクロックを送出機ユニット（５０３、６０３、８０３）のシステムクロックと同期するために使用される。番組基準クロック値は、1/27000000秒(27MHz)の単位で与えられる。２つの番組基準クロック値PCR1とPCR2との差は、「システムクロックが進行する秒数」、すなわち、
（PCR2−PCR1）／27000000
として算出される。
従って、以下の式は、番組基準クロック及び２つのPCRパケット間のトランスポートストリームパケット数（「dNoTS」）の観点からMPEGトランスポートストリームの所期のビットレートを示す。ビットレートがPCR境界において変化すると仮定する。ビットレートは、その時間中のシステムクロックの進行状況により分割された２つのPCRパケット間のビットにより算出される。
dNoTS＊188＊8＊27000000／（PCR2−PCR1）＝トランスポートストリームビットレート（bit/s）
従って、MPEGトランスポートストリームのビットレートを増加させるためには、２つのPCR値間のトランスポートストリームにおけるパケット数が増加しなければならないか、あるいは２つのPCR値（PCR2−PCR1）間の差が減少しなければならない。
上述の実施形態は、変更される番組基準クロックを含む２つのパケット間のトランスポートストリームにおけるパケット数ではなく、初期のMPEGトランスポートストリームにおける番組基準クロック値が変更される（すなわち、差（PCR2−PCR1）が減少する）という認識に基づく。
図７は、番組基準クロック値が調整される方法を示す。基準のPCR1、PCR2等は、システムクロックの値を表し、元のMPEGトランスポートストリームにおいて、すなわちそれぞれ図３及び図４の送出機ユニット５０３、６０３から受信した番組基準クロック値に対応する。本発明によれば、これらの番組基準クロック値のうちの１つ以上は、図７の下部に示されたように調整される。調整される番組基準クロック値の実際の数は、始めに見つけられたイントラフレームのバッファリング時間（すなわち、DTS(i)−PCR(i)）に依存する。この初期のバッファリング時間が「短縮」されてもよいため、第１のイントラフレームのデコード時間までの全てのPCRタイムスタンプは変更されなければならない。例えば、最初の３つのPCR値PCR1、PCR2及びPCR3は、ビットレートの増加量に従ってそれらの値をそれぞれPCR'1、PCR'2及びPCR'3に増加させることにより調整されうる。より少ないPCR値又はより多くのPCR値が調整されてもよいことが理解されるだろう。調整されるPCR値の数は、（１）ＴＳパケットにおけるPCRレート（すなわち、PCR値を有するＴＳパケットの比は何か？）、（２）出力ビットレートと入力ビットレートとの比として与えられたビットレート増加因子、（３）チャンネル変更ユニットがより高いビットレートで送信する持続時間を含む多くの要因に依存する。
例えば、図３及び図４のチャンネル変更ユニット５０５、６０５が第１のビットレートでMPEGトランスポートストリームを受信し、且つMPEGトランスポートストリームが第１のビットレートより３０％高い、すなわちセットトップボックス５０１、６０１においてより速いバッファフィルを提供するために第２のビットレートでチャンネル変更ユニット５０５、６０５から送信されると仮定する場合、「PCR2とPCR1」、「PCR3とPCR2」及び「PCR4とPCR3」との差は、２３％（すなわち、ｐ／（１＋ｐ）、ただし「ｐ」は、第２のビットレートが第１のビットレートより何パーセント高いかを示し、この例において３０％＝０．３であるため０．３／１．３＝２３％である）だけ減少すべきである。この場合、第１のイントラフレームの初期のバッファリング時間（DTS１−PCR1である）は（PCR4−PCR1）に等しいと仮定する。
上述の例において、PCR4以降のPCR値は、変化しないか、あるいは少なくともDTS／PTSと共に同一の固定の量だけシフトする（すなわち、バッファが十分に充填されるためにPCR4以降のMPEGトランスポートストリームが「所期の」ビットレートで送出されることを意図するため）。
PCR値を変更する多くの方法がある。本発明はそのような全ての方法を含むことを意図し、そのうちのいくつかを以下に説明する。
一実施形態によれば、前の全ての値が変更され且つ後続の全てのPCR値が元のままであるように、PCR4等の少なくとも１つの所定のPCRが既知であると仮定する。これを可能にするために、トランスポートストリームは、PCR1が変更され且つ送出される前に所定のPCR値、すなわちこの例においてはPCR4までネットワークバッファにおいてバッファリングされなければならない。トランスポートストリームは、チャンネル変更ユニット５０５、６０５又はネットワークの他の場所でバッファリングされてもよい。その後、トランスポートストリームがPCR4までバッファリングされているため、これによりPCR2及びPCR3を変更することも可能である。
ビットレートが３０％増加する場合、新しい値PCR'1、PCR'2、PCR'3は以下の通り算出される。
（PCR4−PCR3）＊0.77＝（PCR4−PCR'3）、従って、
PCR'3＝PCR4−（PCR4−PCR3）＊0.77
（PCR3−PCR2）＊0.77＝（PCR'3−PCR'2）、従って、
PCR'2＝（PCR3−PCR2）＊0.77
そして最終的に、
（PCR2−PCR1）＊0.77＝（PCR'2−PCR'1）、従って、
PCR'1＝PCR'2−（PCR2−PCR1）＊0.77
別の実施形態によれば、PCR値を調整する別の方法は、PCR1に対する値を「適切な」値PCR'1に増加させる方法である。例えばフレームは、約500msの間バッファリングされてもよい。改善された起動により、バッファリングが約250msに短縮されるべきである。これは、PCR値が6750000(27MHz単位)又は22500(90kHz単位)のdPCRだけ増加すべきであることを意味する。MPEGトランスポートストリームビットレートが所望のパーセンテージだけ増加するか、あるいはdPCRが多くのPCR値からゼロにリニアに減少するように、PCR'2に対する値を選択する。
別の実施形態によれば、PCR1、PCR2、PCR3等のいくつかのPCR値がビットレートを増加させるように変更され、残りの全てのPCR値PCR4、PCR5等を残りの全てのDTS／PTSと共にシフトすることが可能である。しかし、この技術の欠点は、ビットストリーム操作が初期段階中（すなわち、チャンネル変更中）に必要なだけでなく、常時実行される必要があることである。
上述の本発明の種々の実施形態は、チャンネル変更手順を最適化できるという利点を有することが理解されるだろう。
上述の実施形態において、更に最適化するために、セットトップボックスはイントラフレームの直前でPATテーブル及びPMTテーブルを受信するのが好ましい。これは、セットトップボックスがPATの直後（より悪い場合）であるがPMTの前に選局する確率を下げるという利点を有する（セットトップボックスはPATなしでPMTを見つけられない）。PATテーブル及びPMTテーブルは、トランスポートストリームにおいてイントラフレームを見つけるのを支援する。セットトップボックス等の受信機が第１のイントラフレーム（ビデオストリームへのランダムアクセスポイント）の前に必要な全てのPSI情報（特に、PAT、PMTであるが、更にCA情報）を受信すべきであるため、これは好ましい。さもなければ、受信機はMPEG-TSストリームにおいて適切なフローを見つけられない。
別の実施形態によれば、中間ノード（５０５、６０５）は、PCRを全く変更せずに最初にPSIキャッシュ（６０７）からPSI情報を送出し、次にバッファ（５０６、６０６）から第１のイントラフレームを送出することにより、チャンネル変更を改善するように構成されてもよい。
上述の実施形態は、調整されている番組基準クロックに依存する。番組基準クロックをMPEGトランスポートストリームにおいて搬送する、すなわち番組基準クロックを調整する多くの方法がある。
ある技術によれば、MPEGトランスポートストリームは、イントラフレームトランスポートストリームパケットのみがPCR情報を有するように構成されてもよい。従って、チャンネル変更ユニットが「より速い初期のデータ速度で」MPEGトランスポートストリームを提供するように構成される場合、MPEG ＴＳヘッダのPCR値は変化する。この技術を使用する場合、PCR値を調整するステップは、PCRフィールドを有するトランスポートストリームパケットを識別する更なるステップを含む。
別の技術によれば、MPEGトランスポートストリームは、「ダミー」ストリームがPCR値に提供されるように構成されてもよい。換言すると、MPEGトランスポートストリームは、PCRが別個のＴＳストリームとして提供されるように構成される。上述したように、PMTは、PCRストリームのPIDを規定する。従って、ネットワークは、容易にフローを識別し、且つ識別したＴＳパケットを書き換えられる（他のパケットに全く依存せずに）。
別の技術によれば、電子サービスガイドデータ又は他のあらゆる適切な副チャンネルが、特殊なチャンネル変更情報を含むように拡張されてもよい。例えば、電子サービスガイドに提供されたチャンネル変更情報は、MPEGトランスポートストリームビットレートを増加させる要因を含んでもよい。セットトップボックス等の受信機は、それに応じてデコード時間を調整しなければならず、所定の要因によりバッファリング時間を短縮する。従って、そのような構成によると、セットトップボックスは、トランスポートストリームがより高いビットレートで提供されることを認識しているため、番組基準クロックを無視する。しかし、そのような実施形態は、適応されているセットトップボックスに依存するという欠点を有し、これは既存の機器で使用できないことを意味する。
上述の実施形態において、チャンネル変更ユニット５０５、６０５は、セットトップボックス等の受信機ユニットとMPEG-TSマルチプレクサ等の送出機ユニットとの間のどこかに常駐するものとして説明される。しかし、チャンネル変更ユニットは、受信機ユニット又は送出機ユニット自体の一部を更に形成してもよい。例えば、受信機が「選択された」チャンネルだけでなく複数のチャンネルを直接受信できるように、受信機に対して十分な帯域幅がある場合、チャンネル変更ユニットの機能を受信機ユニットに採用してもよい。
なお、上述の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は添付の請求の範囲の範囲から逸脱せずに別の多くの実施形態を設計できる。「備える」という用語は、請求の範囲に列挙される以外の要素又はステップの存在を除外せず、単数形は複数形を除外せず、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求の範囲で説明されるいくつかのユニットの機能を実行してもよい。請求の範囲のあらゆる参照記号は、請求の範囲の範囲を限定するように解釈されない。

Claims (20)

  1. MPEG（Moving Picture Experts Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）の選局手順において前記MPEGトランスポートストリームを処理する方法であって、
    受信部が、MPEGトランスポートストリームの送信ノードから、第１のビットレートで複数のチャンネルを含むMPEGトランスポートストリームを受信するステップと、
    処理部が、前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける番組基準クロック（PCR：Program Clock Reference）値を識別するステップと、
    前記処理部が、前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける所定の番組基準クロック値を選択するステップと、
    前記処理部が、前記所定の番組基準クロック値より前に受信した前記番組基準クロック（PCR）値を調整するステップと、
    送信部が、受信機に、第２のビットレートで前記調整された番組基準クロック値を含む前記MPEGトランスポートストリームを送信するステップと、
    を有し、
    前記選択するステップは、前記第２のビットレートと前記第１のビットレートとの差に関連して前記所定の番組基準クロック値を選択するステップを含み、前記調整するステップは、前記第２のビットレートと前記第１のビットレートとの差に関連して各番組基準クロック値を調整するステップを含み、前記第２のビットレートは前記第１のビットレートより高い
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記調整するステップは、前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける第１の番組基準クロック値と、前記第１の番組基準クロック値の後に発生した第２の番組基準クロック値との差を調整するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記調整するステップは、前記第２の番組基準クロック値と、前記第２の番組基準クロック値の後に発生した第３の番組基準クロック値との差を調整するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記受信したMPEGトランスポートストリームをバッファリングするステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記受信したMPEGトランスポートストリームを前記所定の番組基準クロック値までバッファリングするステップを更に有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける番組特定情報（PSI）をイントラフレームと位置合わせするステップを更に有し、
    前記送信するステップは、前記位置合わせしたMPEGトランスポートストリームを送信するステップを含む
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記MPEGトランスポートストリームを送信するステップは、イントラフレームパケットを送信する前に番組特定情報（PSI）を送信するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記MPEGトランスポートストリームは、所定の期間、前記第２のビットレートで送信されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記所定の期間は、前記選局手順のためにデータをバッファリングするのに必要な期間に対応することを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 前記番組基準クロック（PCR）は、前記MPEGトランスポートストリームのイントラフレームパケットで提供されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記番組基準クロック（PCR）は、前記MPEGトランスポートストリームにおいて専用のチャンネルで提供されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記選局手順は、既存のチャンネルから新しいチャンネルを選局するステップ又は初期のチャンネルを選局するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記方法は、インターネットプロトコルテレビ（IPTV）ネットワークのチャンネル選局を行うために使用されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. MPEG（Moving Picture Experts Group）トランスポートストリーム（MPEG-TS）の選局手順において前記MPEGトランスポートストリームを処理するノードであって、
    第１のビットレートで複数のチャンネルを含むMPEGトランスポートストリームを受信する受信部と、
    前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける番組基準クロック（PCR）値を識別し、前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける所定の番組基準クロック値を選択し、前記所定の番組基準クロック値より前に受信した前記番組基準クロック値を調整する処理部と、
    受信機に、第２のビットレートで前記調整された番組基準クロック値を含む前記MPEGトランスポートストリームを送信する送信部と、
    を有し、
    前記処理部は、前記第２のビットレートと前記第１のビットレートとの差に関連して前記所定の番組基準クロック値を選択し、前記第２のビットレートと前記第１のビットレートとの差に関連して各番組基準クロック値を調整するように構成され、前記第２のビットレートは前記第１のビットレートより高い
    ことを特徴とするノード。
  15. 前記処理部は、前記受信したMPEGトランスポートストリームにおける第１の番組基準クロック値と、前記第１の番組基準クロック値の後に発生した第２の番組基準クロック値との差を調整することを特徴とする請求項１４に記載のノード。
  16. 前記処理部は、更に、前記第２の番組基準クロック値と、前記第２の番組基準クロック値の後に発生した第３の番組基準クロック値との差を調整することを特徴とする請求項１５に記載のノード。
  17. 前記受信したMPEGトランスポートストリームを格納するバッファを更に有することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のノード。
  18. 前記送信部は、所定の期間、前記第２のビットレートで前記MPEGトランスポートストリームを送信することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のノード。
  19. 番組特定情報（PSI）を格納するキャッシュを更に有し、
    前記送信部は、前記MPEGトランスポートストリームのイントラフレームパケットを送信する前に前記キャッシュから前記番組特定情報（PSI）を送信する
    ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のノード。
  20. インターネットプロトコルテレビ（IPTV）ネットワークにおけるノードであって、該ノードは、請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のノードであるか、又は、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されていることを特徴とする、インターネットプロトコルテレビ（IPTV）ネットワークにおけるノード。
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