JPH07508380A - ノイズの多い通信チャンネル上の送信のため圧縮ビデオデータを構成するための装置 - Google Patents

ノイズの多い通信チャンネル上の送信のため圧縮ビデオデータを構成するための装置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ノイズの多い通信チャンネル上の送信のため圧縮ビデオデータな構成するための 装置本発明は、データの喪失あるいはデータ破壊の生起から受信機が急速に回復 することができるように、送信のためのセルまたはパケット内に圧縮ビデオデー タな分割するための方法と装置に関する。
ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）はコ ンピュータによる使用のためビデオデータの送信と格納のための標準を一義的に 確立している。この提案されている標準は、“国際標準化機構”（ＩＳＯ−ＩＥ ＣＪＴ（１／ＳＣ２／ＷＧＩ）の°°動画像と関連するオーディオの符号化”（ ＭＰＥＧ９０／１７６　Ｒｅｖ、２　（１９９０年１２月１８日））に詳細に述 べられている。ビデオデータのフレームは、例えば、１５フレームのグループに 圧縮される。各フレームはフレーム内符号化（エフレーム）、順方向予測フレー ム間符号化（Ｐフレーム）、あるいは順／逆方向予測フレーム間符号化（Ｂフレ ーム）のいずれかである。各フレームは、水平画像帯（例えば１６ラインストラ イプ）に対応するスライスに分割される。スライスは、１６Ｘ　１６マトリクス からなるマクロブロックに分割される。マクロブロックは、４つの８Ｘ８ブロツ クの輝度値単位で符号化され、２つの８×８ブロツクの色値（Ｕ信号成分とＶ信 号成分）単位で符号化される。８×８色ブロックの各々は、それぞれの１６Ｘ　 １６マクロブロツクを表す水平垂直サブサンプリング成分色値により導がれる。
信号プロトコルは全体の信号形式を識別するためシーケンス層をコールし、その シーケンス１は、例えば画像サイズ、画素アスペクト比、画像レート、ビットレ ート、バッファーサイズ、フラグビット数等を識別するためのヘッダー情報とシ ーケンススタートコードを含んでいる。シーケンス層には画像グループＧＯＰが 続き、そのヘッダーはスタートコード、タイムコード、閉ＧＯＰフラグ、プロー クンリンクフラグ、および拡張データを含んでいる。次の層は画像スタートコー ドと画像へラダーである。画像（ＰＩＣＴ）へラダーは、一時基準と、画像符号 化形式（ｐｉｃｔｕｒｅ　ｃｏｄｉｎｇ　ｔｙｐｅ）（Ｉ、Ｐ、Ｂ）と、バッフ ァの混み具合、ベクトルと画素精度フラグと、可変長コード識別子と、および拡 張データを含んでいる。スライススタートコードが、画像層に続き、スタートコ ードとそのスライスを識別するためのへラダーを含んでいる。スライス層には、 スタートコードとへラダーデータを含むマクロブロック層が続いている。マクロ ブロックへラダーデータは、識別印（ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ　１ｎｄｉｃｉａ ）　、量子化情報、符号化の形式（タイプ：　ｔｙｐｅ）等を含んでいる。マク ロブロック層は、また、各マクロブロック内の６ブロツクのデータに共通な動き ペクトと、およびブロック単位での符号化ブロックデータとを含んでいる。圧縮 アルゴリズムは、ビデオ信号の前のフレームからビデオ信号のフレームを予測す ることと、圧縮形式で実際のフレームと予測されたフレーム間の差を送信するこ とを含んでいる。連続符号化フレームは、先に符号化されたフレームの正しさに 依存する。画像グループのただ１つのフレーム、あるいは僅かな数のフレームが 予測無しに符号化される。受信機側で、送信中のデータ喪失あるいは破壊による 復号化エラーはＧＯＰ内の連続フレームを伝搬することは直ちに認識されよう。
そのようなエラーと付随する画像の乱れを排除するために、特別な注意が払われ なければならない。しかしながら、そのような注意は、ノイズの無い送信チャン ネルのために一義的に様式化されているので、ＭＰＥＧプロトコルには含まれて いない。
ＡＤＴＶは、単一６Ｍ１（ｚ放送チャンネルの高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）を配 給する全デジタル同時放送システムである。それは、先進テレビ研究組合（Ａｄ ｖａｎｃｅｄＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ ：　ＡＴＲＣ）により現在開発中である。ＡＤＴＶの基本設計の１つは、地上同 時放送送信のため高品位でノイズに強いデジタルＨＤＴＶを配給することである 。ＡＤＴＶシステムは、ＭＰＥＧ圧縮を用いて６ＭＨｚチャンネル内でのＨＤＴ Ｖ信号の送信が可能である。しかしながら、ＡＴＲＣは、顧客高層構造（ｃｕｓ ｔｏｍｈｉｇｈｅｒ　１ａｙｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（ＭＰＥＧ＋＋Ｒｅｖ 　ｌ）を付加することによりＭＰＥＧを増加させ、ノイズの多い地上送信媒体中 での送信のための十分ノイズに強いな信号を達成している。この増加は、ＭＰＥ Ｇデータを２つの階層、即ち高優先度（順位）　（ＨＰ）と低優先度（順位）　 （ＬＰ）送信手法に優先順位を付けることを含み、多数のデータサービスをサポ ートし、送信エラーが存在しても受信機性能がそれほど低下しないようにするた めの転送プロトコルを含んでいる。
ブイレフ（ｄｉｒｅｃ）ＴＶは、衛星チャンネルで家庭に橿準精細度ＮＴＳＣテ レビを配給する全デジタルシステムである。それは、トムソン消費エレクトロニ クス（Ｔｈｏｍｓｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：ＴＣＥ） で現在開発中である。それはＭＰＥＧデータ圧縮を用いる点でＡＤＴＶと同様で あるが、ＨＤＴＶではない。これはＮＴＳＣ品位テレビ信号を送信するための１ 階層システムである。
本発明は、ノイズの多い通信チャンネルでのノイズに強い送信のため階層的にフ ォーマットされた圧縮ビデオデータを構成するための転送プロトコルを含み、そ の転送プロトコルを実現するための装置を含む。提供される転送プロトコルは、 データのセル（あるいはパケット）を定義する。各セルはブリフィックスと転送 ブロックを含んでいる。例示的実施例では、ブリフィックスは４ビツトの制御情 報と１２ビツトのサービスチャンネル識別子とからなる。（一般に１２８バイト の）転送ブロックは補助データ、冗長ＭＰＥＧへラダー、あるいは標準ＭＰＥＧ データからなる。圧縮ビデオデータは転送プロセッサに送られ、それは、ヘッダ ーデータに応答して、転送ブロックへラダーを展開し、特定へラダーデータを格 納する。転送プロセッサは圧縮データを予め決められたサイズのデータブロック に分割し、それに転送へラダーを付け、送信セルを形成する。特定の格納された ヘッダーデーターは複数のセルにフォーマットされ、これらのセルは圧縮データ の一定に生起する連続セル間に散在させられる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の転送層の転送セル（あるいはパケット）を表す図である。
第２図は、転送セルに含まれるビデオサービスのための転送ブロックを表す図で ある。
第３図は、補助データセルのフォーマットの一例を示す図である。
第４図は、圧縮データストリーム内への再エントリーのために利用されるエント リーポイントの概念を示す図である。
第５図は、２階層送信システムにおいてエントリーポイントデータを示す図であ る。
第６図は、全体のシステムにおける転送エンコーダーとデコーダーを識別するた めのシステムレベルのブロックダイアグラムである。
第７図は、典型的な転送エンコーダーを示すブロックダイアグラムである。
第８図は、転送エンコーダーの動作を示すフローチャートである。
第９図は、典型的な転送デコーダーを示すブロックダイアグラムである。
第１０Ａ図および第１０Ｂ図は、１階層ビデオシステムの転送デコーダーの動作 を示すフローチャートである。
踵１巳（ｌ明 本発明の転送プロトコルは、３つのデータプロトコル層、即ちリンク層、転送層 、およびサービス層を含んでいる。リンク層は、サービスに独立であるように構 成され、一方サービス層は特定のサービスである。
“サービス°°とは、特別の転送セルで送信される形式のデータ、例えば、オー ディオデータ、ビデオデータ、補助データ等をいう。
リンク層は、プレフィックスバイト（実際８ビツトの２バイト）からなり、多く の別のビデオ、オーディオ、およびデータのサービスに対するチャンネル識別子 と同様に、い（っがのリンク層コントロールフラグを含んでいる。第１図は、プ レフィックスと転送ブロック間の関係を示す転送セルの論理構造を示している。
指定子（ｄｅｓｉｇｎａｔｏｒ）Ｐ、ＢＢ、ＣＦ　、およびＣＳは、全て１ビツ トの指定子である。指定子Ｐは、転送ブロックが高い優先度データを含むのか、 あるいは低い優先度データ（１＝ＨＰ、０＝ＬＰ）を含むのかを識別するために ２階層システムで使用され、連続するセル内でトグルすることによりセルのフレ ーム化のための１階層システムで使用される。指定子ＢＢは、束（ｂｕｎｄｌｅ ）境界を定義し、各束の最初のセルに対してのみ値”１“にセットされる。指定 子ＣＦは、スクランブル状態を示すために使用されるコントロールフラグである 。ＣＳは各スクランブルキーの変更につれてトグルするコントロール同期ビット である。
指定子５ＣＩＤは、１２ビツトワードであり、サービス形式（ｔｙｐｅ）を識別 するために使用される。”０”の５ＣＩＤ値はヌルパケットのために予約され、 値”４０９５”は将来の定義のために予約されている。残りの４０９４個の５Ｃ ＩＤ値が種々のサービス形式を定義するために使用可能である。
第２図はビデオ転送層を示し、それは多くの可能な転送層フォーマットの一例で ある。各サービス形式は特定の転送ブロックフォーマットを有することができる 。この記述は、ＭＰＥＧＰＥ化ビデオ転送サービスに適合する。第２図は転送ブ ロックの論理構造を示す。ビデオ転送層の最初のフィールドは、４ビツトの連続 性カウンターＣＣを含む。このカウンターは、各セルが送信されるごとに１づつ インクリメントされる。それは、サービスに依存し、優先度（順位）に依存する 。
すなわち、別個のカウンターが各サービスの同一性と各送信優先度階層のために 維持される。連続性カウントの値は０から１５まで順番である。連続性カウント は、各受信機においてエラー検出の対策を提供する。
受信されるカウントの不連続性は、特定の転送サービスに対する連続データの喪 失、あるいは受信データのエラーのいずれかを示す。
ビデオ転送層内の次のフィールドは、４ビツトのヘッダー指定子ＨＤを含み、そ の指定子は、形式（ｔｙｐｅ）と同一性の２ビツトのサブフィールドを有する。
そのサブフィールドは、各データフィールド内で送信されるデータのフオームを 識別する。ビデオ転送層では、ＨＤ形式Ｏ１１，２，３が使用され、補助パケッ ト、基本サービスパケット、ＭＰＥＧ情報デ情報データ零サービスパケット、お よびＭＰＥＧでない冗長データ付き基本サービスパケットをそれぞれ識別する。
後者の２つの形式は、送信ＭＰＥＧデータの標準フオームではなく、完全さのた めに含まれる。形式“基本サービスパケット”は、転送セルに分割されたにもか かわらず、標準フオームのＭＰＥＧデータを含む識別される唯一の形式である。
形式“補助パケット”は、一般に、このアプリケーションでは冗長ＭＰＥＧへラ ダーデータを送信するために使用されるが、ＭＰＥＧ信号ではない。名目上、補 助パケットが、例えば、閉キャプションデータのような補助データを送信するた めに使用される。
ＨＤ同−性値は、ＨＤ形式のサブセットを定義する。１つのＨＤ形式／同一性の 値の組み合わせ（０１０）は、補助データグループセルを示し、その内容は第３ 図で定義される。補助データセルのフィールドは、スクランブルされるべきでは ない。従って、ブリフィックスビットＣＦは１にセットされる。各データグルー プは、付加データグループが同じパケット内に存在するか否かを示すフラグビッ トで、自己定義される。データグループは、時間コード基準とスクランブルキー のような情報を含んでいる。
基本サービスパケットは、ＭＰＥＧＰＥ化データのほとんどを運ぶために使用さ れる。２階層基本サービスパケットは、２つのデータストリームの同期を取るた めのエントリーポイントデータを含んでいる。エントリーポイントデータにより データブロックはセル境界にまたがって分割されることができる。この概念は第 ４図に示されている。第５図は、２階層送信手法に対するエントリーポイントデ ータ内で見つけられろエントリーポイント成分を示している。フレーム形式（タ イプ）、スライス、およびマクロブロック同一性は、ビデオプロセッサにより供 給され、一方エントリーポイントとフレーム番号は転送プロセッサにより供給さ れる。エントリーポイントは転送ブロック内のエントリーポイント位置へのバイ トオフセットである。フレーム形式は、データがフレーム内符号化フレームを参 照するのか、フレーム間符号化フレームを参照するのか、あるいはＧＯＰの最初 のセルを参照するのかを示す。フレーム番号（ｎｕｍｂｅｒ）は、フレームの連 続性カウンターとして使用され、フレーム毎に一度インクリメントされる。フレ ーム形式とフレーム番号の両方が、２階層データストリームのデコーダー同期を 助ける。
スライスとマクロブロック同一性（ＩＤ）とは、フレームに）度ってユニーク（ ｕｎｉｑｕｅ）であり、ＭＰＥＧデータストリームをデコードすることなく、エ ントリーポイント値を特定する。セルあたり１つのエントリーポイントを持つこ とが設計目的であるが、優先度チャンネルとフレーム形式に依存してスライス当 たり広範囲のデータが存在する。エントリーポイントプロセスに関する更なる情 報のためには、米国特許番号（ＲＣＡ　８６．３１７Ａ許可済み）を参照。
転送ブロック内に冗長ＭＰＥＧデータを運ぶ２つの方法が使用可能である。１つ の方法は、特定補助パケットを使用して（多数のパケットを広げることができる であろう）　ＭＰＥＧシーケンスヘッダーのコピーを運ぶことである。第二の方 法は基本サービス転送ブロックの変更例を使用してＭＰＥＧ画像グループ（ＧＯ Ｐ）ヘッダーと画像ヘッダーとのコピーを運ぶことである。
ビデオサービス層に含まれる全ての情報は、ビデオエンコーダー（と２階層シス テムの優先度プロセッサ）により供給される。２階層システムの詳細な説明のた めには米国特許番号（ＲＣＡ　８６．３１７Ａ許可済み）を参照。
特定フォーマット規則は、ビデオ転送ブロックを符号化するとき必要とされ、以 下に概略を示す。
・ＨＤ形式１．２．３では、ＨＤ　ＩＤビット１がＧＯＰの最初のシーケンスヘ ッダー、Ｂ−フレームのスタート、およびＰ−フレームのスタート時にトグルさ れる。
・新しいセルは、（ニーフレームでＧＯＰが始まると仮定して）　ＧＯＰの開始 と、各連続フレームの開始で開始される。
・　“基本サービス”転送ブロックフォーマットが、ＧＯＰの最初のセルと、各 連続フレームの最初のセルで使用される。
・　“冗長デーダ°転送ブロックフォーマットが、フレームが多数のパケットに 広がれば、“基本サービス”フォーマットに代わって、フレームの２番目のパケ ットで使用される。
・　“冗長データ”フォーマットは、フレーム当たり約４倍から８倍の区間で再 び使用される。
・ＭＰＥＧシーケンスヘッダーの冗長送信は、毎秒５から３０の区間で゛補助パ ケット°°として運ばれる。
第６図は、本発明による転送エンコーダーを含むＭＰＥＧエンコーダー装置のブ ロックダイアグラムである。転送エンコーダーは、ＭＰＥＧデータストリームを 取り、以下のプロトコルが付随する： ・転送エンコーダーが失われた、あるいは妥当ではないデータを検出することを 可能とする、・クリティカル（ｃｒｉｔｉｃａｌ）データの冗長送信を申し出る 、および ・ＭＰＥＧＰＥ−ドを再開するためのデータリエントリー（ｒｅｅｎｔｒｙ）ポ イントを示す。
転送エンコーダー１２への入力は、（１階層送信システムでは）　ＭＰＥＧエン コーダー１０から、あるいは（２階層送信システムでは）　ＭＰＥＧ優先度プロ セッサ１１からのいずれかから直接である。２階層システムでは、２つの別個の データ経路が使用される。一方は高優先度（ＨＰ）であり、他方は低優先度（Ｌ Ｐ）である。優先度プロセッサは、レート（ｒａｔｅ）バッファの満たし具合を 監視し、優先度のブレークポイントを発生する。そのブレークポイントは、デー タストリームで、ＭＰＥＧデータの各スライスに対してどこでデータがＨＰデー タ経路とＬＰデータ経路間で分けられるかを示す。ＭＰＥＧＰＥ化データと共に 、ブレークポイントデータは転送エンコーダー１２の入力データである。ＭＰＥ ＧＰＥ上ワード（ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ）は、ワード長印とデータ形式印、例えば ヘッダーデータ、動きベクトル、離散コサイン変換係数等でトグルされる転送エ ンコーダーの入力に達する。転送エンコーダーへの他の入力は、システムクロッ ク１３により提供される。このクロックは受信機と送信機をゼンロック（ｇｅｎ ｌｏｃｋ）するように組み込まれ、デコーダーレートバッファはオバーフローあ るいはアンダーフローすることはない。
転送エンコーダー１２からの出力は、データスクランブル機構１４を介してサー ビスマルチプレクサおよびレートバッファ１５に送られる。マルチプレクサ１５ は異なるサービスソースからのデータをインターリーブする。マルチプレクサ１ ５からの出力は送信機１６を介して通信チャンネルに供給される。
転送エンコーダー２０はサービスデマルチプレクサおよびレートバッファ１８を 介して通信チャンネル受信機１７からセルを受信する。デマルチプレクサは、転 送セルヘッダーのサービス形式フィールドのデータに応答して、異なるサービス 形式のデータを分離し、分離されたデータ形式を適切な処理回路に供給する。デ マルチプレクサ１８からのビデオ出力データは、デスクランブラ−１９に結合さ れ、そのデスクランブラ−は、要素１４のスクランブル機能と反対のデスクラン ブル機能を達成する。デスクランブルデータは転送エンコーダー２０に供給され 、それはサービスデータからヘッダーを分離してデコーダー２２にサービスデー タを供給する。
転送エンコーダー２０からの出力は、送信サービスに受信機を同期させるための システムクロック（２１）と、ＭＰＥＧＰＥ−ダー２２へのデータ経路との両方 を提供する。転送デコーダー内でエラーチェックは行われ、セルが失われている か、あるいはエラーを含んでいるかを判定する。例えば、ＣＣコードが、各転送 セルが適当なシーケンスで生じているかを判定するために監視される。エラーが 何も検出されない転送セルだけが、ＭＰＥＧＰＥ−ダーに供給される。転送デコ ーダーは、転送ブロックからエントリーポイントデータを抜き取り、このヘッダ ーをデコードし、適当なフォーマットでＭＰＥＧＰＥ−ダーへのデータを提供す る。セルの不連続性があれば、ビデオ転送デコーダーは、以下のように再同期タ スクシーケンスを起動するようプログラムされている。
第７図は、典型的な転送エンコーダーを示すブロックダイアグラムである。１階 層送信システムには、構成要素１４５−１７０は含まれていない。２階層送信シ ステムでは、第７図の全ての構成要素が含まれている。
ｎと２二乙左 符号化ビデオコードワードと、コードワード形式に関連する対応するコードワー ド識別印と、コードワード長とが、ビデオエンコーダー１００から転送エンコー ダーに到達する。要素１０５は、識別印に応答して、ヘッダー情報のあるものを 捕捉し、メモリ要素１１０内に格納する。要素１１０に格納されたデータは、複 数回送信データに含まれ、情報冗長度を提供する。冗長送信のために選択される データは、一般に、シーケンスへラダーデータ、ＧＯＰヘッダーデータ、および 画像ヘッダー（ＰＩＣＴ）データを含んでいる。最小限、冗長データとして選択 されるデータは、データシーケンスの始まり以外に入力された、ＭＰＥＧＰＥ− ダーがデータストリームをデコードし始めるための条件に必要なデータである。
シーケンスは多数のＧＯＰを含んでいる。送信されたＭＰＥＧＰＥ−ダーをデコ ードするには、シーケンスヘッダーデータを使用することが必要である。ユーザ ーがシーケンスヘラグーの生起後のデータに向いた（ｔｕｎｅ）ならば、後続デ ータをデコードすることはできないであろう。ここで述べられた転送プロトコル は、それがエンターされた場所にかかわらず、送信されたデータストリームをエ ンターしたすぐ後にデコードするためのシーケンスと他の必要なヘッダーデータ を繰り返し提供する。
要素］０５は、また、ユーザーデータを抽出し、このデータをメモリ１１５に供 給する。ユーザーデータは、タイムスタンプのような多くの異なる形式のもので よい。画像がカラーかそうではないか、オリジナルソース材料はフィルムモード からか、あるいはビデオモードか等である。ＭＰＥＧプｏ　ｌ−コルはそれらの 形式の情報を含むことをサポートしていない。しかしながら、そのような情報を 含むことは、受信機設計者が、特別の信号形式のための特別な処理を組み込み、 それにより画像の全体の再生を強化することを可能としている。
要素１０５は、ヘッダー識別印をクロックフォーマツター１３０に提供する。ク ロックフォーマツター１３０は、あるヘッダーデータの生起時にサンプリングし て対応するヘッダーデータと関連するタイムスタンプを生成するクロックを含ん でいる。これらのタイムスタンプは、受信機装置で使用され、信号同期の対策を 提供する。
要素１０５，１１０．１１５　、および１３０からのデータは、セルフオーマツ タ−に結合される。フォーマツター１２０は、要素１０５からデータを受信し、 そのようなデータをセル長パッケージに解明し、第１図と第２図に示されるプロ トコルに従って適切なビデオサービス転送へラダーを展開し、転送へラダーとセ ルデータを結びつけ、転送セルをセルバッファ１４０に結合する。しかしながら 、シーケンスデータの開始時に、データ送信の間周期的に、フォーマツターはコ ントローラ１２５により条件づけられ、他のデータを形成して送信する。
この他のデータは、信号同期のためのクロックフォーマツター１３０からのタイ ムスタンプのような補助情報と、メモリ要素１１０内に格納された冗長へラダー データとを含んでいる。
補助データセルは、必要により生成され、空間（ｓｐａｃｅ）が使用可能である ときデータストリーム内に含まれる。すなわち、補助データセルは、１．Ｐ、お よびＰフィールドデータのいずれかのビデオデータがインターリーブされてもよ い。他方、冗長データは■フィールドビデオデータとだけほとんどの部分インタ ーリーブされる。これは、ビデオデータはエフイールドで始まらなければならな いためである。ＭＰＥＧデータの他の全てのフィールドは、予測され、■フィー ル）月こ依存している。冗長データセルは、一定の離れた間隔で、あるいけデー タ空間が使用可能なように含まれてもよいが、デコードを示すために十分な情報 を提供することに対しては、少なくとも最小限のデータを＾゛む７ セル：７オーフツターは、形式にかかわらず、各転送セル内に連続性カウントを 含んでいる。連続性カランｉ・（：Ｃは連続するセル内で１ユニツトだけインク リメント７）れ、モジュロ（ｍｏｄｕｌｏ）　Ｎ繰り返す。ここで、Ｎは１６の ような都合のよい２進数であってもよい。
止１」長二℃５ ２階層システム内の転送エンコーダーの動作は、１階層システムのための上記の 全ての機能を含み、高（！先度すなわちＨＰチャンネルに供給される１階層機能 を有する。ブロック１００で提供される符号化ビデオデータに加えて、優先度プ ロセッサ（第６図）は、要素１４５に格納された優先度ブレークポイントデータ な提供する。ブレークポイントデータは、ＭＰＥＧデータのスライス（ｓｌｉｃ ｅ）に渡って一定であり、どのデータ（コードワード）が）ＩＰチャンネル上に おかれ、どのデータがＬＰチャンネル上におかれるがのしきい値を示す。優先度 ブレークポイントデータはスイッチ１６５に供給され、それは要素１４５に格納 されているブレークポイント情報を要素１００により提供される現在のコードワ ード同一性（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）とを比較し、データコードワードを、ＨＰある いはＬＰ転送セルのいずれかを生成するためのセルフオーマツタ−１２０かある いはセルフオーマツタ−１６０のいずれかに供給する。
要素１０５は、機能要素１５０にヘッダーデータを提供し、それはＨＰとＬＰデ ータの両方のためエントリーポイント定義を展開する。これらのエントリーポイ ント定義はエン１〜リーポイントデータメモリ１５５に格納される。セルフオー マツタ−１２０と１６０は、生成される各セルに対してエントリーポイントデー タを生成する。
エントリーポイントはデコーダーにより使用され、送信エラーによるパケット喪 失後の可変長データのデコードを回復する。完全にフォーマットされたパケット はＬＰセルフオーマツタ−１６０からセルバッファ１７０に送られ出力される。
第８図のフローチャートを参照して、コントローラ１２５は連続性カウンタ（Ｃ Ｃ）とセルカウントをリセットすることによりシステム（８５０）を初期化する 。それは、補助データインターラブドをチェックする（８５２）。これらのイン ターラブドによりユーザーは送信のため（望むならば）特別の情報を介在させる ことができる。補助インターラブドが起きたならば、補助セルが生成され（８５ ４）　、レートバッファに接続され、補助ＣＣがインクリメントされる。使用可 能なチャンネル空間が現在無ければ、システムはＭＰＥＧデータをアクセスする ことになる（８５６）。
ＭＰＥＧデータはシーケンスヘッダーの生起のためにチェックされる（８５８） 。シーケンスヘッダーが使用可能であれば、基本セル形式が、シーケンスヘッダ ーデータを使用して生成される（８６０）。基本セル連続性カウンターはインク リメントされ（８６２）　、セルはレートバッファに出力される（８６４）。シ ーケンスへラダーデータでの基本セル形式の生成に続いて、Ｎ個の補助形式セル がシーケンスヘッダーデータを用いて生成される。ここで、Ｎは４のような小さ い整数である。Ｎ個の補助形式セルの各々が出力され、補助連続性カウントが各 セルの生成につれてインクリメントされる。
他に、シーケンスへラダーデータが使用可能でないときは、テストがなされ、画 像グループ（ＧＯＰ）あるいは画像（ＰＩＣＴ）へラダーデータの生起を判定す る（８７０）。ＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダーデータが使用可能ならば、セルカウン トはリセットされ（８７２）　、冗長形式セルがＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダーデー タで生成される（８７３）。空間がセル内で使用可能ならば、ＭＰＥＧデータが 更に含まれる。セルは出力され、冗長セル連続性カウントとセルカウントはイン クリメントされる。テスト８５８と８７０に注意すべきであり、シーケンスヘッ ダー、あるいはＧＯＰあるいはＰＩＣＴヘッダーが使用可能ならば、それらは同 じデータの冗長セルを形成する際に使用されるようにメモリ要素１１０に格納さ れる。
テスト８７０では、現在のＭＰＥＧデータがＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダーデータで なければ、セルカウントがテストされる。セルカウントが、例えば２．４、ある いは８でなければ、基本形式セルが現在のＭＰＥＧデータで作られる。他に、セ ルカウントが２．４、あるいは８ならば、冗長形式セルが、最後に生起したＧＯ Ｐ／ＰＩＣＴヘッダーデータで作られる。
第１表は転送セルシーケンスの例を示す。
（以下余白） 第１表 （ビデオデータを除いて）第１表に示される転送セルシーケンスを生成するため に必要な情報は、セルフオーマツタ−１２０とコントローラ１２５内にプログラ ムされている。スタートコードに応答して、フォーマツターとコントローラは転 送セルのフレーム特定シーケンスを生成するように条件づけられ、生成されるべ き転送セルの形式に応答して、適切な転送へラダー情報が、例えば、内部メモリ ありは連続性カウンターからアクセスされる。また、プログラムされたシーケン スに応答して、コントローラとセルフオーマツタ−は新たに生起する圧縮された ビデオデータあるいは格納されたヘッダーデータを処理するように条件づけられ ている。転送セルシーケンスが一旦確立されると、必要な転送セルを形成するこ とは関連するデータを単に時分割多重化することを含むだけであることに注意す べきである。
第９図は、典型的な転送デコーダーを示すブロックダイアグラムである。１階層 送信システムには構成要素２３５−２７５は含まれない。２階層システムでは、 第９図の全ての構成要素が含まれる。１階層と２階Ｍのシステムの両方で、セル 連続性カウンターＣＣは、セルが送信中に失われたか間違ったかかの最小の表示 を提供する。付加的な喪失表示が、各転送セルの回りのエラー検出ＣＲＣあるい はＦＥＣ符号化／復号化により提供されてもよい。エラーのない転送セルだけが ビデオデコーグ−に配給される。ビデオ転送デコーダーは、各転送セルからエン トリーポイントデータと転送へラダーデータを除き、エントリーと転送へラダー データをデコードし、それらに応答して適切なフォーマットでＭＰＥＧＰＥ−ダ ーにデータを提供する。セルの不連続性が存在すれば、ビデオ転送デコーダーは 、以下に述べるように、再同期タスクシーケンスを起動するように条件づけられ ている。
１階層システム 転送セルは転送セルバッファ２００を介して転送デコーダーに提供される。符号 化プロトコルに応答するようにプログラムされて、セル解析器（ｐａｒｓｅｒ） 　２１０はセルヘッダーをデコードし、各サービス形式のデータを分離する。補 助ユーザーデータはメモリ２１５に向かわされ、格納される。冗長ＭＰＥＧシー ケンスヘッダー、ＧＯＰヘッダー、および画像へラダーは他のメモリ２２０に向 かわされ、格納される。通常、（基本サービスセルから）　ＭＰＥＧデータを生 起するために、出力レジスター２３０に通され、それからＭＰＥＧＰＥ−ダーに 供給される。冗長データコントローラ２２５は、機能２０５でのセル喪失の表示 とメモリ２２０に格納された冗長データとに基づいて、メモリ２１５と２２０か らの適切な冗長データが続くエラートークン（ｔｏｋｅｎ）を供給し、デコード を継続し、あるいは再同期を取るようにＭＰＥＧＰＥ−ダーを条件づける。
スコＵ」之ノ二ムム ２階層システムの転送デコーダーの動作は、）ＩＰチャンネルに適用される１階 層機能と共に、１階層システムで説明された機能の全てを含んでいる。２階層シ ステムでは、低優先度転送セルの２番目のストリームがデスクランブラ−１９か ら使用可能である。これらの低優先度転送セルはセルバッファ２３５を介してセ ル解析器２４５に適用される。ＬＰセル解析器２４５からのＭＰＥＧデータは出 力レジスター２７５を介して解析器２４５からＭＰＥＧＰＥ−ダーに結合される 。ＨＰとＬＰセル解析器（それぞれ２１０と２４５）は、生起する転送セルから エントリーポイントと転送へラダーデータを抽出する。ＨＰとＬＰのエントリー データは、それぞれメモリ２６５と２７０に格納される。セル喪失がないことが 連続性カウントにより示されれば、エントリーデータは後で破棄される。セル喪 失が示されれば、エントリーポイントデータが次のデコード可能なデータに各デ ータストリームを再エンターするために使用される。再エントリーは要素２５５ （ＬＰ）　、２６０（ＨＰ）と再同期ロジック２５０によりなされる。再同期ロ ジックは、再同期サイクルの間、各セル解析器がスキップするように／エントリ ーポイントにデータを破棄するように条件づける。その後、レジスター２７５あ るいは２３０に次の連続データを適用する。例えば、ＨＰセル喪失は再同期ロジ ック２５０が、転送ヘッダーにより指定されるそのセルのエントリーポイントに 位置決めされるまで、次のよいパケット内のビットをスキップするようセル解析 器２１０を条件づけるよう要求するであろう。その後、そのＨＰエントリーポイ ントのデータは出力レジスター２３０に提供される。ＬＰセル喪失は、再同期ロ ジック２５０に以下のことを要求する。すなわち、ＨＰエントリーポイントに等 しいか、あるいは先行する次のエントリーポイントにジャンプするようにセル解 析器２４５に要求する。このエントリーポイントに続くデータはレジスター２７ ５に接続される。
第１０図は、１階層ビデオシステムでの典型的な転送デコーダーのアルゴリズム を示す。このアルゴリズムは、初期化シーケンス（３００）　、　（４００で始 まる）各パケットを処理する機能を含んでいる。この例は冗長シーケンス層のた めの特別の再送信ポリシーと、冗長ＧＯＰ＋ＰＴＣＴヘッダーとを仮定している 。冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダーはどんなフレームでも送信され、冗長シーケン ス層と冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダーはＩフレームでだけ送信される。冗長ＧＯ Ｐ＋ＰＩＣＴヘッダーが■フレーム中に送信されるとき、それらは冗長シーケン スヘッダーに対して２番目の優先度を有する。
初期化シーケンス３００は、それは転送プロトコル中の冗長ＭＰＥＧデータを待 機するよう制御する２つのフラグを゛虚偽状態”　（ｆａｌｓｅ　５ｔａｔｅ） にセットする（３ＯＬ３０２）。初期化はまた、ＭＰＥＧＰＥ−ダーにエラーコ ードを生成しく３０３）　、　ＭＰＥＧＰＥ−ダーはデコードが回復するとき次 のスタートコードを待つよう条件づけられている。
初期化の完了時に、システムは、各転送セルの処理を始める（４００）。この例 では、各セルのへラダー指定子（ＨＤ）の状態に依存して３つの可能な処理経路 がある。ＨＤ形式Ｏ（補助セル）では処理は決定ステージ（５００）で始まり、 ＨＤ形式１　（基本セル）では処理は決定ステージ（７００）で始まり、ＨＤ形 式２（冗長セル）では処理は決定ステージ（８００）で始まる。ＭＰＥＧデータ セルの処理がポイント（７００）と（ｇｏｏ）で始まる前に決定ステージ（６０ ０）で喪失セルの連続性がチェックされる。
補助セル処理は決定ステージ（５００）で始まる。ここで、テストは補助へラダ ー指定子同一性（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）についてなされる。同一性がＯ（テスト５ １０）ならば、このセル補助データグループを含み、セルは機能（５１５）で処 理される。テスト（５１０１において同一性がＯでなければ、テスト（５２０） が採用され、デコーダーが冗長シーケンスヘッダー情報を回復させるよう待って いるかどうかを判定する。そうでなければ、アルゴリズムは（４００）で次のパ ケットに進む。シーケンスヘッダーが必要とされれば、また、このセルがシーケ ンスヘッダーの開始に印を付ければ（ｍａｒｋｓ）　（テスト５３０）、デコー ダーがこのヘッダーの処理を初期化しく５３５）、（全てのシーケンスへラダー データが１つのパケット内に含まれる場合では）処理がテスト（５６０）で完了 したかどうかを知るためのチェックがなされる。そうならば、待機フラグを虚偽 にセットし、ヘッダーを出力しく５７０）　、他のエラートークンを提供する（ ５７５）。このエラートークンはＭＰＥＧＰＥ−ダーが新しいエントリーポイン トデータ処理を開始するよう準備されるように条件づける。多数のセル補助シー ケンスヘッダーの捕捉中はセルの連続性についてのチェックがなされる（５４０ ）。喪失があれば、シーケンスヘッダーの処理はリセットされ（５４５）　、他 の場合はデータがシーケンスヘッダーの処理を継続するよう補助セルから抽出さ れる（５５０）。その後、シーケンスヘッダーは再び完全さのためにチェックさ れる（５６０）。
ＭＰＥＧデータパケットが使用される前に、チェックが失われた連続性のために なされる（６００）。喪失ならば、エラーコードがＭＰＥＧＰＥ−ダーに提供さ れ（６０５）、チェックは新しいフレームをエンターするためになされる（６１ ０）。新しいフレームが喪失の間に開始されると、コントロールフラグは真にセ ットされ（６１５，６２０）　、冗長ＭＰＥＧへラダーを待つ。
パケットが基本セル形式ならば（テスト７００）、チェックがなされ（７１０） 　、デコーダーが冗長ＧＯＰ＋ＰＩＣＴヘッダーを待つ状態にあるかどうかを判 定する。冗長ヘッダーを待つのでなければ、ＭＰＥＧデータセルがＭＰＥＧＰＥ −ダーに送られる（７１５）。デコーダーが冗長ヘッダーを待っていれば、チェ ックがなされ（７２０）　、現在のセルがＭＰＥＧストリーム内に埋め込まれた 必要なヘッダーを有するかどうかを判定する。全てのフレームの開始がセルアラ インド（ｃｅｌｌ　ａｌｉｇｎｅｄ）され、そこでセルの最初の３２ビツトがＭ ＰＥＧＰＥ−トコードなうば、必要とされるヘッダーがＭＰＥＧストリーム内で ＭＰＥＧＰＥ−ダーにとって使用可能である。デコーダーが冗長へラダーを待っ ていて、それが埋め込まれていなければ、よいパケットがスキップされる（７２ ５）　、デコーダーが冗長へラダーを待っていて、それが埋め込まれていれば、 冗長へラダーを待つコントロールフラグが虚偽にセットされ、パケットがＭＰＥ ＧＰＥ−ダーに送られる（７３０）。
セルが冗長セル形式ならば（テスト８００）、かつ転送デコーダーが冗長情報を 待っていなければ（ｇｉｏ）　、冗長データはスキップされ（８１５）　、この セルの残りのデータがＭＰＥＧＰＥ−ダーに送られる。セルが冗長セル形式であ り（テスト８００）、転送デコーダーが冗長情報を待っていれば（テスト８１Ｏ ）、冗長へラダーを待つコントロールフラグは虚偽にセットされ、このセルから 冗長へラダー情報がＭＰＥＧＰＥ−ダーに送られ（ｇｚｏ）、続いてエラートー クンが送られ（８２５）　、その結果ＭＰＥＧＰＥ−ダーはデコードを再開する とき次のスタートコードを探すであろう。最後に、このパケットのＭＰＥＧデー タは抽出され、ＭＰＥＧＰＥ−ダーに送られる（８３０）。
国際調査報告　。ｒＴＬｌｌｅ。７＃１Ｍ！。。
国際調査報告　、Ｃ□ＩＵＳ　９３１０４６０３−−−−−−−一−−−−−− −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−|−−−−−−１ □ 電 □ ■

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. １．圧縮信号の各層が前記各層を記述するデータを含むヘッダーを含む階層化圧 縮ビデオ信号を送信するためのデジタルビデオ送信システムにおいて、各転送セ ルは、第二の予め決められた数Ｋのデータビットを含む転送セルヘッダーとＮ− Ｋデータビットの情報パケットとの間に分割された第一の予め決められた数Ｎの データビットを含み、前記転送セルヘッダーデータビットは対応する情報パケッ トの識別データビットのための情報を含む、前記階層化圧縮ビデオ信号を転送セ ルに分割するための装置であって、 階層化圧縮ビデオ信号（ＨＬＣＶＳ）のソース（１００）と、前記ＨＬＣＶＳの ヘッダーデータに応答して、少なくとも部分的に、前記転送セルヘッダーを生成 するための手段（１０５，１１０，１２５）と、 前記ＨＬＣＶＳに応答して、ヘッダーを含む前記ＨＬＣＶＳをＮ−Ｋデータビッ トより大きくない情報パケットに分割するための手段（１１５，１２５）と、前 記ＨＬＣＶＳのヘッダーデータに応答して、前記ＨＬＣＶＳの予め決められた形 式のヘッダーデータを含むＮ−Ｋデータビットより大きくない冗長情報パケット を生成するための手段（１１０，１２５）と、転送セルヘッダーと対応する情報 パケットとを連結し、転送セルを形成するための手段（１２０，１２５）と、お よび ＨＬＣＶＳデータの情報パケットを含む転送セルに、冗長情報パケットを含む転 送セルを散在させるための手段（１１０，１２０，１２５）と を具備する装置。
  2. ２．前記散在させる手段は、ＨＬＣＶＳデータの情報パケットを含む転送セル間 に散在させられた（冗長情報パケットを含む）転送セルの頻度を繰り返し減らす ための手段を含む請求の範囲第１項記載の装置。
  3. ３．前記ＨＬＣＶＳはＭＰＥＧ標準に適合し、前記冗長情報パケットを生成する ための手段は、シーケンスヘッダーデータの冗長情報パケットと、画像グループ （ＧＯＰ）ヘッダーと画像（ＰＩＣＴ）ヘッダーデータの冗長情報パケットとを 生成する請求の範囲第１項記載の装置。
  4. ４．前記散在させる手段は、シーケンスヘッダーデータの冗長情報パケットを含 む予め決められた数の転送セルを連続して繰り返す請求の範囲第３項記載の装置 。
  5. ５．前記散在させる手段は、ＨＬＣＶＳデータの情報パケットを含む転送セル間 に散在させられた（冗長情報パケットを含む）転送セルの頻度を繰り返し減らす ための手段を含む請求の範囲第４項記載の装置。
  6. ６．前記ＨＬＣＶＳはフレーム内圧縮技術により圧縮されたビデオデータのフレ ームＩと、フレーム間圧縮技術に従って圧縮されたビデオデータのフレーム（Ｐ ，Ｂ）とを含み、前記転送セルを散在させるための手段は、シーケンスヘッダー データの冗長情報パケットとＧＯＰとＰＩＣＴヘッダーデータの冗長情報パケッ トとを含む転送セルに、ＭＨＰＥＧ（Ｉ）フレームデータの情報パケットを有す る転送セルを散在させ、ＧＯＰ／ＰＩＣＴヘッダーデータだけの冗長情報パケッ トとを含む転送セルに、ＭＰＥＧ（Ｂ，Ｐ）フレームデータの情報パケットを有 する転送セルを散在させる請求の範囲第３項記載の装置。
  7. ７．前記冗長情報パケットを生成するための手段は、 前記ＨＬＣＶＳ内で生起するヘッダーデータを格納するためのメモリ手段と、お よび 前記生成するための手段は、前記メモリ手段に格納されているヘッダーデータか ら冗長情報パケットを生成し、前記ヘッダーデータがＮ−Ｋデータビットより少 なく占有するならば、合計Ｎ−Ｋデータビットまで現在生起しているＨＬＣＶＳ データをそれに付随させる請求の範囲第１項記載の装置。
  8. ８．圧縮信号の各層が前記各層を記述するデータを含むヘッダーを含む階層化圧 縮ビデオ信号を送信するためのデジタルビデオ送信システムにおいて、各転送セ ルは、第二の予め決められた数Ｋのデータビットを含む転送セルヘッダーとＮ− Ｋデータビットの情報パケットとの間に分割された第一の予め決められた数Ｎの データビットを含み、前記転送セルヘッダーデータビットは対応する情報パケッ トの識別データビットのための情報を含む、前記階層化圧縮ビデオ信号を転送セ ルに分割するための装置であって、 前記圧縮ビデオ信号を固定長パケットに分割し（１０５，１１５，１２５）、各 パケットを転送セルに形成し（１２０，１２５）、前記圧縮ビデオ信号のヘッダ ーの予め決められた部分で冗長パケットを生成し（１１０，１２０，１２５）、 各冗長パケットを他の転送セルに形成し、および前記他の転送セルに頻度を減ら した前記転送セルを散在させるための手段 を具備する装置。
  9. ９．前記圧縮ビデオ信号は少なくとも２つの形式のフレーム内およびフレーム間 圧縮符号化に従ってフィールド／フレーム単位で圧縮され、前記他の転送セルに フレーム間圧縮ビデオ信号の前記転送セルが散在されている他に、前記他の転送 セルにフレーム内圧縮ビデオ信号の前記転送セルが散在されている請求の範囲第 ８項記載の装置。
  10. １０．転送セルには圧縮ビデオ信号の予め決められた部分に対応する冗長データ を含む他の転送セルが散在させられ、前記転送セルと前記他の転送セルが転送セ ルヘッダーと情報パケットを含む、階層化圧縮ビデオ信号を転送セルで送信する ためのデジタルビデオ送信システムにおいて、 送信された前記転送セルと前記他の転送セルを受信し、前記転送セルヘッダーと 情報パケットを分離するための手段（２００，２１０）と、 転送セルヘッダーデータに応答して、送信の間に喪失あるいは破壊された転送セ ルの生起を判定し、その生起の判定に応答して、前記他の転送セルのうちの１つ の生起まで、後続の生起している転送セルを破棄するための手段（２０５）と、 前記情報パケットに応答して、伸張ビデオ信号を生成するための伸張手段（２２ ）と を具備する受信装置。
  11. １１．喪失あるいは破壊された転送セルの生起時に前記転送セルのデータを前記 他の転送セルからのデータで置換するための手段を更に含む請求の範囲第１０項 記載の受信装置。
  12. １２．前記他の転送セルに先行する転送セルが喪失されあるいは破壊されたとい う判定がなされなければ、前記他の転送セル内の前記冗長データを破棄するため の手段を更に含む請求の範囲第１０項記載の受信装置。
  13. １３．前記転送セルヘッダーは、対応する送信された転送セルが圧縮ビデオ信号 を含むのか、あるいは前記冗長データを含むのかを示す印を含み、前記受信装置 は、前記印に応答して、各転送セルが圧縮ビデオ信号を含むのかあるいは冗長デ ータを含むのかを判定するための手段を含む請求の範囲第１０項記載の受信装置 。
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