JPH09270994A - ストリーム制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 早送りやスロー再生に対しても、ＭＰＥＧシ
ステム層の構造を規定し、サーバの蓄積ストリームとＰ
ＣＲ値との同期制御を実現することである。更に、ＭＰ
ＥＧのＰＳ、ＴＳ、ＭＰＥＧのＴＳoverＡＴＭの出力
を、一つの蓄積ストリームから生成する。 【解決手段】 ＭＰＥＧデータをＩフレームとＩフレー
ム以外のデータに分離し、分離されたデータをＰＥＳフ
ォーマットに変換し、更にＴＳパケットヘッダ、ＭＰＥ
ＧoverＡＴＭのCPCS-PDU、パックヘッダを生成して蓄積
する。ＲＡＰブロックの先頭位置のＮＰＴ値を示す時間
管理ファイルの制御により、蓄積されたＭＰＥＧストリ
ムとの同期をとる。更に、ＣＲＣを高速に計算する方法
の提供により、ＭＰＥＧoverＡＴＭストリームの出力フ
ォーマット変換をリアルタイムに実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像符号化の国
際標準ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）によ
り符号化ストリームを読み出して復号し、表示するため
のストリーム制御方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビデオ・オン・デマンド（以下ＶＯＤと
称する）システムでは、マルチメディアストリームを記
憶サーバに蓄積され、エンドユーザの要求時に再生出力
される。ビデオの圧縮に関する有力な標準規格がＭＰＥ
Ｇ（Moving Picture Experts Group）であり、ＶＯＤ分
野に関して全世界で受け入れられている。

【０００３】ＶＯＤシステムには、端末のデコード速度
に合わせて、端末側がＭＰＥＧデータをサーバから取っ
てくる方式と、サーバ側のクロックに同期して出力され
るＭＰＥＧストリームに、端末が同期して再生するタイ
プがある。前者のタイプは主にＭＰＥＧ−ＰＳが用いら
れ、後者の場合はＭＰＥＧ−ＴＳが用いられる。

【０００４】ＴＳストリームに対し、デコーダがクロッ
ク同期をとるために、サーバ側はＰＣＲ（Program Cloc
k Reference）を周期的（100ms以下）に送出する必要が
ある。また、ＰＣＲの出力ジッタを小さくするために、
ＰＣＲの送出は、ソフト処理ではなく、ハード処理で行
われるのが一般的である。端末側では、ＰＣＲを基にサ
ーバに同期した基準クロックＳＴＣを作り、ＰＥＳヘッ
ダ中のＰＴＳ（Presentation Time Stamp）がＳＴＣと
一致したとき、そのフレームの画像を表示する。

【０００５】いま、基準クロックｆで映像が符号化され
た場合を考えると、ＰＴＳはクロックｆに同期して生成
される。

【０００６】一方、サーバからは、基準クロックｆ’に
同期してＰＣＲが出力される。一般にはｆとｆ’とは違
っている。この為、端末側では時間Ｔがすぎると、Ｔ×
（ｆ−ｆ’）だけ、ビットずれが生じ、バッファのオー
バーフローまたはアンダフローにつながる。

【０００７】ところで、ＶＯＤシステムでは「早送り」
等のＶＴＲと同様な機能をユーザに提供することが望ま
しい、これを実現する方法として、特開平７−２８４０
４２で示されたような方法があった。これは、フレーム
内符号化（以下Ｉフレームと呼称する）、順方向予測符
号化フレーム（以下Ｐフレームと呼称する）、双方向予
測符号化フレーム（以下Ｂフレームと呼称する）をそれ
ぞれ別々のハードディスクに蓄積しておき、早送り再生
時にはＩフレームだけ（Ｐフレームを含む場合もある）
検索して、そのデータのみをエンドユーザに送り、早送
り再生時に不要なネットワーク資源を使用しないように
した方式である。

【０００８】この方式では、サーバ側とエンドユーザ
（インタラクティブ端末）側との映像（音声）信号の同
期について考慮されていない。この方式は先に記述した
ＭＰＥＧ等の規格に関して全く考慮されていない。この
為、特殊再生時に、サーバ側とエンドユーザ（インタラ
クティブ端末）側との映像（音声）信号の同期がとれな
い欠点がある。また、同期制御に関してDSM-CC規格（IS
O/IEC IS 13818-6）が存在しており、これにも準拠して
いない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＭＰ
ＥＧ符号化した時のクロックと、ビデオサーバからＭＰ
ＥＧストリームを取り出すときのクロックが若干違う
（非同期）場合でも、ＰＣＲ値とＰＴＳ値のずれによる
端末側のバッファがアンダフローやオーバーフローを防
止するために、ＭＰＥＧシステム層の構造を規定し、サ
ーバの蓄積ストリームとＰＣＲ値との同期制御を実現す
ることである。

【００１０】本発明の第２の目的は、ＭＰＥＧのＰＳ
（プログラムストリーム）出力、ＭＰＥＧのＴＳ（トラ
ンスポートストリーム）出力、ＭＰＥＧのＴＳoverＡＴ
Ｍ出力が出力できるＭＰＥＧストリームの蓄積フォーマ
ットを規定するものである。本発明の第３の目的は、早
送りやスロー再生に対しても、第１及び第２の目的が達
成でき、しかも実現可能な処理方法を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】好ましい実施の形態で
は、本発明の方法が、ＭＰＥＧストリームを早送り再生
やスロー再生を行った時にも、ビデオサーバとインタラ
クティブ端末間での再生クロック同期や映像と音声の同
期がとれる。また、ビデオサーバに蓄積したビデオデー
タをＰＳフォーマット、ＴＳフォーマット、ＭＰＥＧov
erＡＴＭフォーマットの何れのフォーマットでも取り出
すことができる。

【００１２】本方法は、ＭＰＥＧデータをＩフレームと
Ｉフレーム以外のデータに分離する手段と、分離された
データをＭＰＥＧoverＡＴＭの規定するCPCS-PDUの３８
４バイトを基本とするＭＰＥＧoverＡＴＭストリーム、
及び、パックヘッダを蓄積する手段と、ＩフレームとＩ
フレーム以外のパケットの先頭位置のＮＰＴ値を管理す
る時間管理ファイルを蓄積する手段とでＭＰＥＧストリ
ームを符号化時のクロックとは異なるクロックに同期さ
せて制御する手段を提供し、基準時間を生成するＳＴＣ
カウンタ、STC_Referenceレジスタ、NPT_Referenceレジ
スタ、scaleNumeratorレジスタ、scaleDenominatorレジ
スタ、蓄積されたＭＰＥＧデータの読み出し時間を示す
ＳＴＣタイマ値を、ＭＰＥＧデータの時間管理ファイル
に記録されたＮＰＴから計算することにより、ＳＴＣカ
ウンタのクロックと蓄積されたＭＰＥＧストリムとの同
期をとる手段が提供される。

【００１３】更に、処理を行おうとしているＧＯＰのＩ
フレームのデータ量、nonＩフレームのデータ量を、そ
れぞれ、Data(I)、Data(nonI)としたとき、 ［｛Data(I)＋Data(nonI)｝／（NPT2k+1−NPT2k-1）］
×Speed （Speed＝scaleNumerator／scaleDenominator） がES_rate以下の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
の伝送を指示し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate（ES_rateはＭＰＥＧデータの転送速度）以下
の時、Ｉフレームの伝送を指示し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate以上の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
の伝送をしない手段の提供に、早送り再生時に不要なデ
ータ（nonＩフレーム）を伝送することなく、早送り再
生であっても、端末との同期を達成することが出来る。

【００１４】また、クレジットレジスタにより、１つの
ＧＯＰのデータ量がデータ転送速度をオーバーした場合
にも、そのＧＯＰのデータを転送することが可能にな
り、データ伝送効率を向上させる手段が提供される。

【００１５】データ転送速度を制御する手段として、送
出前のデータを一旦蓄積するＦＩＦＯメモリで構成され
るレート制御器を設置することにより、簡易な方法で、
早送り再生時のnonＩフレームの送出判定を行う別の手
段を提供する。

【００１６】更に、ＭＰＥＧoverＡＴＭのCPCS_PDU中の
ＣＲＣを高速に計算する方法の提供により、ＭＰＥＧov
erＡＴＭストリームの出力フォーマット変換をリアルタ
イムに実行することが出来る。

【００１７】以上に説明した手段の他、蓄積フォーマッ
トとして、ＩフレームとＩフレーム以外のデータに分離
し、各データ毎に３８４バイトの整数倍のパケットサイ
ズを持ち、かつ、データ転送の単位をT_data（例えば10
0ms）としたとき、ＰＥＳパケットサイズSize_PESはデ
ータユニット（ES_rate×T_data）の整数倍になるよう
にパディング処理を行うことにより、蓄積されたＭＰＥ
Ｇストリームと読み出し制御装置のクロックとを同期さ
せる別の手段を提供することが出来る。最後に、蓄積さ
れたデータを一定サイズのデータセグメントで入出力す
るＭＰＥＧデータ蓄積装置に対し、ＩフレームとnonＩ
フレームが蓄積されている前記データセグメントを識別
することにより、早送り再生時に、必要となるＩフレー
ムのデータだけを読み出す手段が提供され、サーバの資
源を不要に浪費させない。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第一の実施の形態）本発明の第１の実施の形態につい
て図１を参照して説明する。

【００１９】MPEG入力１０はMPEGエンコーダの出力であ
り、映像と音声とが分離されたエレメンタリーストリー
ムである（ISO/IEC IS 13818）。データ受信部ではMPEG
_ESを受信し、映像ストリームのGOPから、Ｉフレームと
Ｉフレーム以外（non-Ｉフレーム）のストリームの先頭
位置を検出する。受信したデータは検出したタイミング
と共にフォーマット変換部１２０に転送する。フォーマ
ット変換部１２０はＩフレームとnon-Ｉフレームとを分
離して、ＰＥＳパケットはパケットヘッダを含めて３６
８バイトの整数倍に成るように構成する。ＰＥＳ速度は
エレメンタリーストリームより若干早くなり、速度整合
のためパディング処理が行われる（この時のストリーム
速度をES_rateとする）。ＰＥＳは１８４バイト毎に分
割され、ＴＳ（Transport Stream）ヘッダが付与され、
ＴＳパケットが構成される。この時点で、ＴＳ速度はES
_rate×188／184になっている。ＴＳ中のＩフレーム、
及び、non-Ｉフレームの先頭位置（ＴＳパケットの先頭
バイト位置）のタイミングは時間情報解析処理部１３
０、及び、管理情報生成部１４０に知らされる。

【００２０】フォーマット変換部１２０では、MPEG ove
r ATM（ATM Forum/95-002R5）に従って、２つのパケッ
トから８つのＡＴＭセルのペイロードを作るため、CPCS
-PDUトレーラを生成する。さらにフォーマット変換部１
２０では、ＰＡＣＫヘッダを生成し、ＰＳ（Program St
ream）を生成する。

【００２１】フォーマット変換部１２０から知らされた
Ｉフレーム、及び、non-Ｉフレームの先頭タイミングか
ら時間情報解析部１３０は蓄積ストリームのＲＡＰ先頭
バイトのＮＰＴ値を計算する。また、管理情報生成部１
４０は（表１）で示されたＲＡＰ先頭のＮＰＴ値、スト
リーム先頭からのバイトオフセット値、データ数を示し
た管理テーブルを作成する。ＰＥＳパケットデータ、Ｔ
Ｓヘッダ、CPCS-PDUトレーラとストリーム管理情報は入
力処理部１５０に集められ、書き込み線２０を通してＭ
ＰＥＧデータ蓄積装置に記録される。

【００２２】

【表１】

【００２３】入力処理部２１０は、ＭＰＥＧ蓄積フォー
マット生成部１００の入力処理部１５０との間でＭＰＥ
Ｇストリームデータと管理情報の転送を制御する。

【００２４】読み出し制御装置３００は、映像の開始、
終了、スロー再生、早送り再生、等のストリーム制御を
制御線５０を通じてインタラクティブ端末４００と協調
して行う。制御されたＭＰＥＧストリームは出力線４０
から出力される。映像ファイルのオープンコマンドが端
末制御部３８０に入力されると、開始すべきファイル番
号を決定し、再生制御部３６０に対し、ストリーム制御
に必要な管理情報（表１）を取得し、端末制御部３８０
に指示して、ファイルオープン完了の通知を行う。

【００２５】再生制御部３６０には、STC_Referenceレ
ジスタ、NPT_Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジ
スタ、scaleDenominatorレジスタがある。端末４００か
ら再生開始コマンドが送られてくると、再生制御部３６
０はscaleNumeratorレジスタ、scaleDenominatorレジス
タを”１”にセットする。ＳＴＣカウンタ値をSTC_Refe
renceレジスタにロードし、管理表（表１）に従って、
ＲＡＰ番号１のＮＰＴ１（通常”０”）をNPT_Referenc
eレジスタにセットする。更に、出力処理部３１０にあ
るＳＴＣタイマを、STC_Reference＋NPT1−NPT_Referen
ceに設定する（実際には動作遅延補償のため若干小さい
値に設定する）。

【００２６】出力処理部３１０はＳＴＣタイマがＳＴＣ
カウンタの値に一致したとき、相当するＲＡＰ番号のデ
ータをＭＰＥＧデータ蓄積装置２００から取得し、フォ
ーマット変換部３３０に転送する。同時にＳＴＣタイマ
の値を次に取得するＲＡＰ番号のＲＡＰ先頭位置ＮＰＴ
値からSTC_Reference＋NPT2−NPT_Referenceにセットす
る。

【００２７】フォーマット変換部３３０はＰＩＤを付け
替え、CPCS-PDUトレーラの再計算を行い、ＡＴＭセルの
８つのペイロードを生成する。ＰＩＤの採番方法につい
ては、本実施の形態では規定しない。また、CPSCS-PDU
トレーラの計算アルゴリズムについては別の実施の形態
で記述する。

【００２８】時間情報付加処理部３４０は、ＰＣＲパケ
ット用のＡＴＭセルのペイロードを生成しておき、ＰＣ
ＲレジスタとＳＴＣカウンタ値とが一致したときに多重
部３７０に出力する。その時ＰＣＲレジスタを所定の値
（<100ms）インクリメントし、ＰＣＲパケットが周期的
に発生するようにする。多重部３７０にはレート制御器
があり、フォーマット変換部３３０から［ES_rate×
｛（188×2）＋8｝／（188×2）×（53／48）］の一定
レートでＭＰＥＧ−ＴＳoverＡＴＭセルを出力線４０に
出力する。

【００２９】時間情報付加処理部３４０からＰＣＲ転送
用のCPCS-PDUが多重部３７０に転送要求があると映像
（音声）データに優先して出力される。

【００３０】次に、スロー再生時の動作について説明す
る。今、Speed＝ScaleNumerater／ScaleDenominator＝
０.４（通常再生の４０％の表示速度；ISO/IEC13818）
のスロー再生開始コマンドを端末制御部３８０が受信し
たとする。この時、再生制御部３６０はScaleNumerater
の値をscaleNumeratorレジスタに、ScaleDenominatorの
値をscaleDenominatorレジスタにロードする。次に、現
在受信しているＲＡＰ番号の次のＲＡＰ番号がＩフレー
ムか、non-Ｉフレームかを調べる。non-Ｉフレームであ
ればＩフレームになるまで処理を続行する。Ｉフレーム
であれば、ＳＴＣタイマをSTC_Referenceレジスタにロ
ードする（処理遅延値を引いておく）。このＲＡＰ番号
の先頭ＮＰＴ値をNPT_Referenceレジスタにセットし、
出力処理部３１０にあるＳＴＣタイマを、 STC_Reference＋（NPTk−NPT_Reference）／Speed にセットする。また、NPTReferenceDescriptor()をセク
ションデータ生成部３５０に通知し、ＴＳのセクション
データとしてインタラクティブ端末４００に転送され
る。

【００３１】最後に、早送り再生時の動作について説明
する。今、Speed＝ScaleNumerater／ScaleDenominator
＝３.５（通常再生の３.５倍の表示速度）の早送り再生
開始コマンドを端末制御部３８０が受信したとする。こ
の時、再生制御部３６０はScaleNumeraterの値をscaleN
umeratorレジスタに、ScaleDenominatorの値をscaleDen
ominatorレジスタにロードする。次に、現在受信してい
るＲＡＰ番号の次のＲＡＰ番号がＩフレームか、non-Ｉ
フレームかを調べる。non-ＩフレームであればＩフレー
ムになるまで処理を続行する。Ｉフレームであれば、Ｓ
ＴＣタイマをSTC_Referenceレジスタにロードする（処
理遅延値を引いておく）。このＲＡＰ番号の先頭ＮＰＴ
値をNPT_Referenceレジスタにセットし、、NPTReferenc
eDescriptor()をセクションデータ生成部３５０に通知
し、ＴＳのセクションデータとしてインタラクティブ端
末４００に転送される。この時点から早送り再生が開始
される。

【００３２】早送り再生では再生速度に応じて、Ｉフレ
ームの抽出が行われる。Ｉフレーム抽出アルゴリズムを
図３と共に説明する。

【００３３】再生制御部には、今まで述べてきたレジス
タ類に加えて、クレジットレジスタがある。クレジット
レジスタは早送り再生の開始時、及び、再生速度変更時
に”０”にリセットされる。Data(I)、Data(nonI)、Dat
a(Credit)は、処理を行おうとしているＧＯＰのＩフレ
ームのデータ量、nonＩフレームのデータ量、クレジッ
トレジスタの現在の値である。ES_rateはＭＰＥＧデー
タの転送速度、Speedは早送り再生の再生倍率である。

【００３４】先ず、ＩフレームとnonＩフレームの両方
を送った場合に転送速度（ES_rate）を上回らないか計
算する。早送り再生直後は転送速度を上回るのでＮＯの
結果が出る。次にＩフレームだけを転送した場合に転送
速度を上回らないか計算する。転送速度以下であればＩ
フレームを読み出すために、出力処理部のＳＴＣタイマ
を、 STC_Reference＋（NPT2k-1−NPT_Reference）／Speed にセットする。

【００３５】更にクレジットレジスタの現在の値に
｛（NPT2k+1−NPT2k-1）×ES_rate−Data(I)｝を加え
る。転送しようとしているＧＯＰのデータが転送速度よ
りも小さいときに正の値を取る。但し、クレジットレジ
スタの値は所定の値（Max）よりも大きくならない。Max
が大きくなれば、ジッタが大きくなる。低周期のジッタ
（ワンダ）を小さくする場合には、クレジットレジスタ
を周期的にリセットする。

【００３６】インタラクティブ端末４００に再生制御部
の機能（クレジットレジスタ、等）と同様の機能（クレ
ジットレジスタ、等）がある場合には、どのＧＯＰがＩ
フレームだけ転送され、どのＧＯＰが全てのデータが転
送され無かったかは、端末側で検出できる。

【００３７】インタラクティブ端末４００にこの様な機
能が無い場合における、Ｉフレームだけが転送されたＧ
ＯＰと、全てのデータが転送され無かったＧＯＰとの識
別信号の転送方式については本実施の形態では規定しな
い。

【００３８】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態について説明する。

【００３９】本実施の形態は第１の実施の形態と比較し
て、ＭＰＥＧデータ蓄積装置からのデータの出力周期を
一定にすることにより、出力処理を簡素化することを目
的にしている。

【００４０】MPEG入力１０はMPEGエンコーダの出力であ
り、映像と音声とが分離されたエレメンタリーストリー
ムである（ISO/IECIS13818）。データ受信部ではMPEG_E
Sを受信し、映像ストリームのGOPから、ＩフレームとＩ
フレーム以外（non-Ｉフレーム）のストリームの先頭位
置を検出する。受信したデータは検出したタイミングと
共にフォーマット変換部１２０に転送する。フォーマッ
ト変換部１２０はＩフレームとnon-Ｉフレームとを分離
して、ＰＥＳパケットを構成する。ＰＥＳ速度はエレメ
ンタリーストリームより若干早くなり、速度整合のため
パディング処理が行われる（この時のストリーム速度を
ES_rateとする）。データ転送の単位をT_data（例えば1
00ms）としたとき、ＰＥＳパケットサイズSize_PESはデ
ータユニット（ES_rate×T_data）の整数倍に設定す
る。Ｉフレーム、及び、non-Ｉフレームの先頭位置（Ｐ
ＥＳパケットの先頭バイト位置）のタイミングは時間情
報解析処理部１３０、及び、管理情報生成部１４０に知
らされる。

【００４１】フォーマット変換部１２０で作るフォーマ
ットが違う以外は、ＭＰＥＧ蓄積フォーマット生成装置
１００の動作は第１の実施の形態と同じである。

【００４２】出力処理部３１０はＳＴＣタイマ値がＳＴ
Ｃカウンタ値に一致したとき、次のデータユニットをＭ
ＰＥＧデータ蓄積装置２００から取得し、フォーマット
変換部３３０に転送する。同時にＳＴＣタイマを現在値
からT_dataだけ進める。

【００４３】この様な処理では一定周期でデータを受け
渡すだけで、蓄積ストリームのＰＴＳ，ＤＴＳと出力Ｐ
ＣＲ速度との整合がとれるので、（表２）に示した管理
テーブルを読み出し制御装置が持っていなくてもデータ
の読み出しが実行できる。

【００４４】但し、スロー再生は１／２、１／３などの
整数の逆数速度で実行する。例えば、１／２スローの場
合は２×T_dataに１個のデータユニットの転送を実行す
る。

【００４５】早送り再生時は２倍、３倍の整数倍速で実
行する。例えば、２倍の早送り再生時はT_dataに２個の
データユニットの転送を実行する。

【００４６】

【表２】

【００４７】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態について説明する。

【００４８】本実施の形態はＮＰＴを用いたデコード制
御機能を持たないインタラクティブ端末に対し、ＰＣＲ
値（ＳＣＲ値）のみに基づき端末制御が行なえるように
するものである。

【００４９】書き込み制御装置は第１の実施の形態と同
じである。再生制御部３６０には、STC_Referenceレジ
スタ、NPT_Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジス
タ、scaleDenominatorレジスタがある。インタラクティ
ブ端末４００から再生開始コマンドが送られてくると、
再生制御部３６０はscaleNumeratorレジスタおよびscal
eDenominatorレジスタに”１”をセットする。ＳＴＣカ
ウンタ値を STC_Referenceレジスタにロードし、管理情
報テーブル（表１）に従って、ＲＡＰ番号１のＮＰＴ１
（通常”０”）をNPT_Referenceレジスタにセットす
る。更に、出力処理部３１０にあるＳＴＣタイマを、ST
C_Reference＋NPT1−NPT_Referenceに設定する（実際に
は動作遅延補償のため若干高い値に設定する）。

【００５０】出力処理部３１０はＳＴＣタイマがＳＴＣ
カウンタの値に一致したとき、相当するＲＡＰ番号のデ
ータをＭＰＥＧデータ蓄積装置２００から取得し、フォ
ーマット変換部３３０に転送する。同時にＳＴＣタイマ
の値を次に取得するＲＡＰ番号のＲＡＰ先頭位置ＮＰＴ
値からSTC_start＋NPT2にセットする。

【００５１】時間情報付加処理部３４０にはＰＣＲカウ
ンタとＰＣＲタイマがある。ＰＣＲタイマは初期値とし
て”０”がセットされている。フォーマット変換部でＲ
ＡＰ番号１のデータがフォーマット変換され、多重部に
送出する準備が出来たときに、ＰＣＲカウンタを”０”
より若干小さな値からスタートさせる。ＰＣＲカウンタ
とＰＣＲタイマが一致したとき、その時のＰＣＲ値を持
つＴＳ（over ATM）パケットを送出してから、ＭＰＥＧ
のＴＳ（over ATM）パケットを送出する。同時にＰＣＲ
タイマをＲＡＰ番号２の先頭バイトのＮＰＴに一致させ
る。

【００５２】早送り再生時の動作について説明する。
今、再生速度３倍の早送り再生開始コマンドを端末制御
部３８０が受信したとする。この時、再生制御部３６０
はscaleNumeratorレジスタに”３”をセットし、scaleD
enominatorレジスタに”１”をセットする。次に、現在
受信しているＲＡＰ番号の次のＲＡＰ番号がＩフレーム
か、non-Ｉフレームかを調べる。non-Ｉフレームであれ
ばＩフレームになるまで処理を続行する。Ｉフレームで
あれば、このＲＡＰ番号の先頭ＮＰＴ値（NPT_2k-1）を
NPT_Referenceレジスタにセットする。この時点からＭ
ＰＥＧデータ蓄積装置に対するＭＰＥＧデータの取得動
作が、早送り再生モードになる。

【００５３】フォーマット変換部３３０では、転送され
てきたＭＰＥＧストリーム中のＲＡＰブロックの先頭Ｔ
Ｓを、予め生成しておいた DSM_trick_mode_flag＝'
1'、Trick mode control values ＝ '000'をもつ、ＴＳ
パケットと入れ替え多重部に送出する。

【００５４】時間情報付加処理部３４０は、ＰＣＲタイ
マをＲＡＰ番号の先頭ＮＴＰ値（NPT_2k-1）にセットす
る。ＰＣＲカウンタとＰＣＲタイマが一致したとき、そ
の時のＰＣＲ値を持つＴＳ（over ATM）パケットを送出
してから、ＭＰＥＧのＴＳ（over ATM）パケットを送出
を開始する。同時にＰＣＲタイマを次のＲＡＰ番号（2k
+1）の先頭バイトのＮＰＴに一致させると共に、ＰＣＲ
カウンタのカウントアップスピードを３倍にセットす
る。

【００５５】この時点から、端末に対して３倍の速さで
ＰＣＲが送出され、ＰＣＲ値は通常再生時の３倍の速さ
で進む。受信側ではＩフレームのデータの直前にＰＣＲ
を受信し、受信したＰＣＲ値がそのままＳＴＣにロード
され、不連続ではあるが、通常再生時の３倍の速さで進
む。従って、受信側は送信側のＰＣＲに強制的に同期さ
せられ、MPEGデコード出力はＰＴＳに従って３倍の速さ
で表示される。

【００５６】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態について説明する。

【００５７】本実施の形態は、MPEG over ATM（ATM_For
um/95-12R5)で規定された CPCS-PDUで規定されたフォー
マットに従いＭＰＥＧデータ蓄積装置に蓄積されている
ＭＰＥＧデータをインタラクティブ端末に出力する際に
必要となる、ＰＩＤの１３ビット、continuity_counter
の４ビットを付加する読み出し制御装置において、CPCS
-PDUトレーラ中のＣＲＣを高速に処理するものである。

【００５８】ＭＰＥＧ蓄積フォーマット生成装置、及
び、ＭＰＥＧデータ蓄積装置は第１〜第３の実施の形態
と同じである。ただし、ＭＰＥＧ蓄積フォーマット生成
装置において、フォーマット変換部１２０でＴＳパケッ
トを構成する際、ＴＳヘッダ中のＰＩＤ(ProgramID)お
よびcontinuty_counterの値にはそれぞれ一定の値（全
てのビットが”０”）を付与するものとする。

【００５９】フォーマット変換部３３０の処理について
図４と共に詳しく説明する。図４に示した３８４バイト
がＭＰＥＧoverＡＴＭ規格に基づくCPCS-PDUである。ト
レーラは８バイトで後半の４バイトがＣＲＣ３２であ
る。ＣＲＣを生成する生成多項式は、 G(x)=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X
2+X1+1 である。

【００６０】ＰＩＤはＴＳパケットヘッダの先頭から１
２ビット目から２４ビット目までの１３ビットである。
また、continuity_counterはＴＳパケットヘッダの先頭
から２９ビット目から３２ビット目までの４ビットであ
る。

【００６１】例として、前半のＴＳパケットのヘッダが 0100 0111 TS sync_byte 0 transport_error_indicator 1 payload_unit_start_indicator 1 transport_priority 0 0000 0000 0000 PID 00 transport_scrambling_control 01 adptation_field_control 0000 continuty_counter 後半のＴＳパケットのヘッダが 0100 0111 TS sync_byte 0 transport_error_indicator 1 payload_unit_start_indicator 1 transport_priority 0 0000 0000 0000 PID 00 transport_scrambling_control 01 adptation_field_control 0000 continuty_counter であり、ＴＳペイロードデータが”１””０”の交番デ
ータである２つのＴＳパケットで構成され、 CPCS-PDU
の最初の４バイトが 0000 0000 CPCS-UU 0000 0000 CPI 0000 0001 0111 1000 Length であったとすると、ＣＲＣ（CRC1）は2201 12fd Hとな
る。ＭＰＥＧデータ蓄積装置にはこのＣＲＣ（CRC1）記
録しておく。

【００６２】次に、このストリームを出力するときに選
んだＰＩＤが PID；（0 0000 0001 0000） であったとすると、ＰＩＤ以外を全て”０”にしたとき
の剰余ＣＲＣ３２（CRC2)は 1db1 9958 Hとなる。この
計算は、 F(x)=X5・（X3015+X1511） を生成多項式Ｇ（ｘ）で割った剰余を求めればよい。即
ち、X3015をＧ（ｘ）で割った剰余とX5をＧ（ｘ）で割
った剰余との積と、X1511をＧ（ｘ）で割った剰余とX5
をＧ（ｘ）で割った剰余との積とを加算し、更にＧ
（ｘ）で割って剰余を求めればよい。X3015をＧ（ｘ）
で割った剰余とX1511をＧ（ｘ）で割った剰余はいつも
一定値であるから、メモリに蓄積しておけば剰余を高速
に計算できる。

【００６３】次に、前半のＴＳパケットのcontinuity_c
ounterを0000、後半のＴＳパケットのcontinuity_count
erを0001とし、それ以外のデータを全て”０”としたと
きの剰余ＣＲＣ（CRC7)は d44d 978e Hとなる。高速演
算方法はＣＲＣ２の計算方法と同様である。

【００６４】以上の結果から、CRC1+CRC2+CRC7の剰余
（CRC9）を求めると、2201 12fd Hとなり、本来のデー
タ（ストリーム出力時に選択した前記ＰＩＤおよびcont
inuty_counterを付与したＴＳパケットから構成されるC
PCS-PDUペイロード）から計算した剰余と一致する。

【００６５】データの送出前にＣＲＣ９の１の補数をＣ
ＲＣ３２として、蓄積データのCPCS-PDUトレーラのＣＲ
Ｃ３２（CRC1）と置き換える。

【００６６】以上の演算は比較的簡単であり、ＣＰＵに
よる演算であってもリアルタイムに実行できる。

【００６７】（第５の実施の形態）最後に本発明の第５
の実施の形態について説明する。

【００６８】本実施の形態は蓄積されたデータを一定サ
イズのデータセグメントで入出力するＭＰＥＧデータ蓄
積装置と読み出し制御装置との間の伝送に関し、早送り
再生時に不要となるデータの転送を少なくし、資源の無
駄遣いを少なくすることを目的にしている。

【００６９】図５にＭＰＥＧ蓄積フォーマットを示す。
ＭＰＥＧデータ蓄積装置との入出力は図５に示した蓄積
フォーマットの整数倍の大きさを持つデータセグメント
を単位として行われる。

【００７０】実施の形態では、ＭＰＥＧ蓄積フォーマッ
トの４倍の大きさである６４Ｋbyte（65536 octet）を
１データセグメントとする。図４で示されるＭＰＥＧov
erＡＴＭに従った384octetのCPCS-PDUは、Ｉフレーム
（nonＩフレーム）の先頭から４２個のCPCS-PDU毎に区
切られ、ＭＰＥＧ蓄積フォーマット16384octetの後半部
分に順次詰められる。

【００７１】Ｉフレーム（nonＩフレーム）の先頭部分
が入っているデータセグメントに対してはパックヘッダ
が前半部分の256octet部分に詰められる。256octetの残
りの部分は制御用のヘッダとして使用される。

【００７２】

【発明の効果】本発明の実施の形態によれば、ＭＰＥＧ
ストリームを早送り再生やスロー再生を行った時にも、
ビデオサーバとインタラクティブ端末間での再生クロッ
ク同期や映像と音声の同期がとれる。また、ビデオサー
バに蓄積したビデオデータをＰＳフォーマット、ＴＳフ
ォーマット、ＭＰＥＧoverＡＴＭフォーマットの何れの
フォーマットでも取り出すことができる。

【００７３】更に、ＭＰＥＧoverＡＴＭのCPCS_PDU中の
ＣＲＣを高速に計算する方法の提供により、ＭＰＥＧov
erＡＴＭストリームの出力フォーマット変換をリアルタ
イムに実行することができる。

【００７４】最後に、早送り再生をサーバの資源を不要
に浪費させずに実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における構成図

【図２】ＭＰＥＧ蓄積フォーマットの説明図

【図３】早送り再生時の送出アルゴリズムの説明図

【図４】ＣＲＣ計算方法を示す説明図

【図５】ＭＰＥＧ蓄積フォーマットの構成図

【符号の説明】

１００ 書き込み制御装置 １２０ フォーマット変換部 １４０ 管理情報生成部 ２００ ＭＰＥＧデータ蓄積装置 ３００ 読み出し制御装置 ３２０ 出力処理部 ３３０ フォーマット変換部 ３４０ 時間情報付加処理部 ３６０ 再生制御部

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力ＭＰＥＧデータを受信し、Ｉフレーム
   とＩフレーム以外のデータを識別できる機能を持つデー
   タ受信部と、 受信したＭＰＥＧストリームをＩフレームとＩフレーム
   以外のデータとに分離し、各データ毎に、転送速度がES
   _rateを持つＰＥＳを構成する機能と前記ＰＥＳパケッ
   トをＴＳに変換する機能とを持つフォーマット変換部
   と、 前記ＴＳのＩフレームとＩフレーム以外のパケットの先
   頭位置のＮＰＴ値を計算する時間情報解析処理部と、 ＮＰＴ値などのストリームの時間情報を管理するための
   管理テーブルを生成する機能を持つ管理情報生成部と、 前記フォーマット変換部の出力と前記管理情報生成部の
   出力とを外部装置に対し、出力する機能を持つことを特
   徴とするＭＰＥＧ蓄積フォーマット生成装置。
2. 【請求項２】前記ＰＥＳパケットのＴＳパケットヘッ
   ダ、ＰＳヘッダ（パックヘッダ）、ＭＰＥＧoverＡＴＭ
   のCPCS-PDUトレーラを生成し、このデータをＭＰＥＧデ
   ータ蓄積装置に蓄積することにより、前記ＭＰＥＧデー
   タ蓄積装置がＴＳ出力、ＰＳ出力、ＭＰＥＧoverＡＴＭ
   出力が、一つの蓄積ストリームから出せるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載のＭＰＥＧ蓄積フォーマッ
   ト生成装置。
3. 【請求項３】装置全体の基準時間を生成するＳＴＣカウ
   ンタを持つ同期制御部と、STC_Referenceレジスタ、NPT
   _Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジスタ、scaleD
   enominatorレジスタを持つ再生制御部と、 データの読み出し時間を示すＳＴＣタイマを備え、前記
   ＳＴＣカウンタの値が前記ＳＴＣタイマの値になったと
   き、蓄積されたＭＰＥＧデータを読み出す機能を持ち、
   データの読み出しが開始されたときに次に読み出すべき
   データブロックの先頭バイトのＮＰＴ値を TC_Timer＝STC_Reference＋（NPTk−NPT_Reference）／
   Speed （Speed＝scaleNumerator／scaleDenominator） で計算されるTC_Timer値を前記ＳＴＣタイマに登録する
   機能を持つ出力処理部と、ＰＣＲ（ＳＣＲ）領域を持つ
   ＴＳパケットを送出する時間を示すＰＣＲタイマを供
   え、前記ＳＴＣカウンタの値が前記ＰＣＲタイマの値に
   なった時に、前記ＰＣＲパケットを送出する時間情報付
   加処理部とで構成されることを特徴とする読み出し制御
   装置。
4. 【請求項４】再生制御部が、STC_Referenceレジスタ、N
   PT_Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジスタ、scal
   eDenominatorレジスタを有し、 処理を行おうとしているＧＯＰのＩフレームのデータ
   量、nonＩフレームのデータ量を、それぞれ、Data(I)、
   Data(nonI)としたとき、 ［｛Data(I)＋Data(nonI)｝／（NPT2k+1−NPT2k-1）］
   ×Speed （Speed＝scaleNumerator／scaleDenominator） がES_rate以下の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   の伝送を指示し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate（ES_rateはＭＰＥＧデータの転送速度）以下
   の時、Ｉフレームの伝送を指示し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate以上の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   の伝送をしないことを指示することを特徴とする読み出
   し制御装置。
5. 【請求項５】再生制御部が、STC_Referenceレジスタ、N
   PT_Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジスタ、scal
   eDenominatorレジスタに加え、クレジットレジスタを有
   し、 処理を行おうとしているＧＯＰのＩフレームのデータ
   量、nonＩフレームのデータ量、クレジットレジスタの
   現在の値を、それぞれ、Data(I)、Data(nonI)、Data(Cr
   edit)としたとき、 ［｛Data(I)＋Data(nonI)−Data(Credit)｝／（NPT2k+1
   −NPT2k-1）］×Speed （Speed＝scaleNumerator／scaleDenominator） がES_rate以下の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   の伝送を指示し、かつクレジットレジスタの値を （NPT2k+1−NPT2k-1）×ES_rate−｛Data(I)＋Data(non
   I)｝ だけ増加させ、 ［｛Data(I)−Data(Credit)｝／（NPT2k+1−NPT2k-
   1）］×Speed がES_rate（ES_rateはＭＰＥＧデータの転送速度）以下
   の時、Ｉフレームの伝送を指示し、かつクレジットレジ
   スタの値を （NPT2k+1−NPT2k-1）×ES_rate−Data(I) だけ増加させ、 ［｛Data(I)−Data(Credit)｝／（NPT2k+1−NPT2k-
   1）］×Speed がES_rate以上の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   の伝送をしないことを指示することを特徴とする読み出
   し制御装置。
6. 【請求項６】第４項に記載の前記クレジットレジスタが
   所定の値（Max）を越えないように制御することを特徴
   とする特許請求の範囲が第５項に記載の読み出し制御装
   置。
7. 【請求項７】第４項に記載の前記クレジットレジスタを
   所定の周期（Tcredit）でリセットすることを特徴とす
   る請求項５記載の読み出し制御装置。
8. 【請求項８】再生制御部が、STC_Referenceレジスタ、N
   PT_Referenceレジスタ、scaleNumeratorレジスタ、scal
   eDenominatorレジスタを有し、 処理を行おうとしているＧＯＰのＩフレームのデータ
   量、nonＩフレームのデータ量を、それぞれ、Data(I)、
   Data(nonI)としたとき、 ［｛Data(I)＋Data(nonI)｝／（NPT2k+1−NPT2k-1）］
   ×Speed （Speed＝scaleNumerator／scaleDenominator） がES_rate以下の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   の伝送されてくると判断し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate（ES_rateはＭＰＥＧデータの転送速度）以下
   の時、Ｉフレームだけ伝送されてくると判断し、 ［Data(I)／（NPT2k+1−NPT2k-1）］×Speed がES_rate以上の時、ＩフレームとnonＩフレームの両方
   とも伝送されてこないと判断してＭＰＥＧデコード処理
   を行うことを特徴とするインタラクティブ端末。
9. 【請求項９】第３項に記載の読み出し制御装置が多重部
   を有し、前記多重部が送出前のデータを一旦蓄積するＦ
   ＩＦＯメモリで構成されるレート制御器を有し、 出力転送速度でＴＳパケット、又は、ＭＰＥＧoverＡＴ
   Ｍのセルを出力し、前記ＦＩＦＯメモリが所定の第１の
   閾値を越えたときにはnonＩフレームの送出の停止する
   指示を、前記ＦＩＦＯメモリが所定の第２の閾値を越え
   たときにはＧＯＰ全体のデータの送出を停止する指示を
   前記再生制御部に通知し、出力レート制御を行うことを
   特徴とする読み出し制御装置。
10. 【請求項１０】送信されてきたＴＳパケット、又は、Ｍ
    ＰＥＧoverＡＴＭデータを一旦蓄積するＦＩＦＯメモリ
    で構成される受信器を有し、 前記ＦＩＦＯメモリが所定の第１の閾値を越えたときに
    はnonＩフレームが送られて来ないと判定し、 前記ＦＩＦＯメモリが所定の第２の閾値を越えたときに
    はＧＯＰ全体のデータが送られて来ないと判定し、ＭＰ
    ＥＧデコード処理を行うことを特徴とするインタラクテ
    ィブ端末。
11. 【請求項１１】ＲＡＰブロックを送出する前に、ＮＰＴ
    値と同じ値のＰＣＲ値をもつパケットを送出する時間情
    報付加処理部と、 管理情報ファイルで示されるＲＡＰ先頭のＮＰＴ値をセ
    ットするＰＣＲタイマと、 早送り再生時には再生速度に合わせたスピードでカウン
    トアップ（カウントダウン）するＰＣＲカウンタと、 前記ＰＣＲカウンタが前記ＰＣＲタイマ値になったと
    き、その時のＰＣＲ値を持つＴＳパケットを送出するこ
    とを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に
    記載の読み出し制御装置。
12. 【請求項１２】ＰＩＤを全て”０”にした２つのＭＰＥ
    Ｇ・ＴＳパケットをCPCS_PDUとするＣＲＣ３２（CRC1）
    を計算し、ＭＰＥＧストリームをCPCS_PDUトレーラと共
    に蓄積しておくＭＰＥＧデータ蓄積装置と、 蓄積したＭＰＥＧストリームを送出するときに決定した
    ＰＩＤ値を有し、かつＰＩＤ以外のビットを全て”０”
    にした２つのＴＳパケットをCPCS_PDUとするＣＲＣ３２
    （CRC2）を計算し、 CRC1、CRC2を排他論理加算し、加算結果の剰余（CRC3）
    の１の補数をCPCS_PDUトレーラにして前記ＭＰＥＧデー
    タ蓄積装置から読み出したＭＰＥＧストリームのＣＲＣ
    ３２（CRC1）に置き換えて、出力することを特徴とする
    読み出し制御装置。
13. 【請求項１３】蓄積したＭＰＥＧストリームを送出する
    ときに決定したＰＩＤ値を有し、 かつＰＩＤ以外のビットを全て”０”にした２つのＴＳ
    パケットをCPCS_PDUとするＣＲＣ３２（CRC2）を計算す
    るために、 ｘ3016を生成多項式Ｇ（x）で割った剰余とＰＩＤとの
    積ＣＲＣ（3016）と、 ｘ1512を生成多項式Ｇ（x）で割った剰余とＰＩＤとの
    積ＣＲＣ（1512）とを加算し、加算結果の剰余ＣＲＣ３
    ２（CRC4）を計算し、 CRC1、CRC2、CRC4を排他論理加算し、加算結果の剰余
    （CRC5）の１の補数をCPCS_PDUトレーラにして前記ＭＰ
    ＥＧデータ蓄積装置から読み出したＭＰＥＧストリーム
    の（CRC1）に置き換えて、出力することを特徴とする請
    求項１２記載の読み出し制御装置。
14. 【請求項１４】Continuity-Counterを全て”０”にした
    ２つのＭＰＥＧ・ＴＳパケットをCPCS_PDUとするＣＲＣ
    ３２（CRC6）を計算し、ＭＰＥＧストリームをCPCS_PDU
    トレーラと共に蓄積しておくＭＰＥＧデータ蓄積装置
    と、 蓄積したＭＰＥＧストリームを送出するときに決定し
    た、送出パケット毎にカウントアップするContinuity-C
    ounter以外を全て”０”にした２つのＴＳパケットをCP
    CS_PDUとするＣＲＣ３２（CRC7）を計算し、 CRC6、CRC7を排他論理加算し、加算結果の剰余（CRC8）
    の１の補数をCPCS_PDUトレーラにして前記ＭＰＥＧデー
    タ蓄積装置から読み出したＭＰＥＧストリームのＣＲＣ
    ３２（CRC6）に置き換えて、出力することを特徴とする
    読み出し制御装置。
15. 【請求項１５】入力ＭＰＥＧデータを受信し、Ｉフレー
    ムとＩフレーム以外のデータを識別できる機能を持つデ
    ータ受信部と、 受信したＭＰＥＧストリームをＩフレームとＩフレーム
    以外のデータを分離し、各データ毎に３６８バイトの整
    数倍のデータ領域を持ち、 かつ、データ転送の単位をT_data（例えば100ms）とし
    たとき、ＰＥＳパケットサイズSize_PESはデータユニッ
    ト（ES_rate×T_data）の整数倍になるようにパディン
    グ処理を行う機能と前記ＰＥＳパケットをＴＳに変換す
    る機能とを持つフォーマット変換部と、 前記ＴＳのＩフレームとＩフレーム以外のパケットの先
    頭位置のＮＰＴ値を計算する時間情報解析処理部と、 前記ＴＳをＭＰＥＧoverＡＴＭの規格に従いＡＴＭセル
    のトレーラを計算する機能と前記ＴＳ、セルトレーラ、
    ＰＣＲ値などのストリーム構造を管理するための管理テ
    ーブルを生成する機能を持つ管理情報生成部と、 前記フォーマット変換部の出力と前記管理情報生成部の
    出力とを外部装置に対し、出力する機能を持つことを特
    徴とするＭＰＥＧ蓄積フォーマット生成装置。
16. 【請求項１６】蓄積されたデータを一定サイズのデータ
    セグメントで入出力する入出力制御部を持つＭＰＥＧデ
    ータ蓄積装置と、 ＭＰＥＧストリームを複数の前記データセグメントにマ
    ッピングする機能と、ＭＰＥＧストリームのＩフレーム
    の成分とＩフレーム以外の成分が蓄積されている前記デ
    ータセグメントを識別する情報を作成する機能を持つＭ
    ＰＥＧ蓄積フォーマット生成装置と、 早送り再生時に、前記識別情報を基にＩフレームを蓄積
    した前記データセグメントのみを読み出す機能を有する
    請求項１から請求項１３に記載のＶＯＤシステム。