JPH09284759A - タイミング制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送信側とは独立した基準クロックに基づいて動
作し、一定量の復号データをスキップ・一時停止する機
能を有する画像復号回路及び音声復号回路に接続されて
スキップ・一時停止機能により画像信号と音声信号を同
期化するタイミング制御回路において、基準クロックの
再生が行えない場合でも、画像／音声の表示予定時刻と
の相対関係を考慮して出力の同期を取る。 【解決手段】送信側とは独立した基準クロックのカウン
タ値と画像復号部及び音声復号部からの各表示予定時刻
信号との各時間差分を求め、これらの時間差分同士が一
致するようにスキップ・一時停止機能を有する該画像復
号部及び該音声復号部の少なくとも一方にスキップ・一
時停止信号を制御信号として与える比較評価部を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明はタイミング制御回路
に関し、特に送信側とは独立した基準クロックに基づい
て動作する画像伝送システムにおいて、一定量の復号デ
ータをスキップ・一時停止する機能を有する画像復号回
路及び音声復号回路に接続されて該スキップ・一時停止
機能により画像信号と音声信号を同期化するタイミング
制御回路に関するものである。

【０００１】近年、放送などの画像を取り扱うサービス
（ＭＰＥＧ）ではデジタル処理による伝送システムが実
現されつつあり、図４に示すように送信側では、画像信
号１１及び音声信号１２をそれぞれ個別に画像符号化部
１３及び音声符号化部１４でそれぞれ符号化（データ圧
縮）した後、多重化部１５で多重化してネットワークＮ
Ｗへ送信する。

【０００２】受信側では、ネットワークＮＷからの多重
化データを分離処理部７で画像信号と音声信号に分離し
た後、画像復号部３及び音声復号部４でそれぞれ復号
（データ伸張）を行い、それぞれモニタ５及びスピーカ
６に出力する構成が多く用いられている。

【０００３】この場合、問題となるのが、画像信号と音
声信号の出力の同期であり、このような同期化を行うた
めのタイミング制御部２が必要となっている。

【０００４】

【従来の技術】このようなタイミング制御部２では、送
信側で付加したデータの表示予定時刻を制御情報ＣＩと
して復号部３，４から受け、この表示予定時刻にしたが
って表示を行うことにより同期化を実現する。

【０００５】従って、タイミング制御部２では、画像と
音声の同期化を行うために基準となるクロックが必要で
あり、この基準クロックは送信側と受信側で一致させる
必要がある。

【０００６】まず、基準クロックの再生方式について述
べる。送信側では基準クロック用発振器１６からのクロ
ックＲＣに応じて符号化部１３，１４及び多重化処理部
１５でそれぞれ符号化及び多重化を行い、ネットワーク
ＮＷにデータを送信する。

【０００７】このとき、多重化処理部１５では受信側で
クロックの再生が行えるように、基準クロック用発振器
１６のクロックをカウンタ１７でカウントし、そのカウ
ンタ値をクロック再生情報ＲＩとして、多重化処理部１
５において所定の頻度でデータに重畳する。

【０００８】受信側では、データに重畳されたクロック
再生情報ＲＩとローカルの発振器でのカウント値と比較
することでＰＬＬ回路１０を動作させ、送信側クロック
を再生している。

【０００９】この受信側の動作を図５により具体的に説
明すると、分離処理部７において画像データＰＤと音声
データＶＤとに分離するとともに、クロック再生情報Ｒ
Ｉを抽出し、ＰＬＬ回路１の位相比較器１１に与える。

【００１０】位相比較器１１では、クロック再生情報Ｒ
Ｉが抽出された時点で、受信側の再生基準クロックでカ
ウンタ１４によりカウントしたカウンタ値と比較し差分
値を算出する。

【００１１】基準クロックが正常に再生されていれば、
クロック再生情報ＲＩとカウンタ１４のカウンタ値は一
致し、差分値＝０となる。

【００１２】差分値≠０ならば、再生基準クロックがず
れていることを意味するので、この差分値を考慮した値
をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２を通して、電圧制御
型発振器（ＶＣＯ）１３へ入力し、上記の再生基準クロ
ックＲＣを得る。

【００１３】次に、画像信号と音声信号の同期化につい
て述べる。基準クロックＲＣの再生が行えている場合、
送信側では基準クロック再生情報ＲＩに用いたカウンタ
１７のカウンタ値を基準時刻として、送信する画像・音
声データの受信側での表示予定時刻をそれぞれデータに
重畳して送信する。

【００１４】受信側では、画像データＰＤ及び音声デー
タＶＤにタイミング合わせのために重畳されているクロ
ック情報としての表示予定時刻通りに表示すれば、画像
・音声の同期が取れる。

【００１５】そして、基準時刻は、基準クロックが再生
されていれば、送信側と受信側とで一致しているので、
表示予定時刻が付加されたデータと、実際に表示された
時点での基準クロックのカウンタ値とをタイミング制御
部２で比較し、表示タイミングが早ければ復号部３，４
での復号処理を一時停止（ポーズ）し、遅ければ復号す
るデータをスキップすることで、表示タイミングを合わ
せることができる。

【００１６】これを図６及び図７により具体的に説明す
る。受信側におけるカウンタ１からの基準カウンタ値Ｃ
ｏｕｎｔ Ｖｉｄｅｏ（Ｃｏｕｎｔ Ａｕｄｉｏ）が差
分器２１，２２に共通して与えられ、これらの差分器２
１，２２にはそれぞれ画像復号部３及び音声復号部４か
ら表示予定時刻信号ＰＴＳ Ｖｉｄｅｏ及びＰＴＳ Ａ
ｕｄｉｏが与えられることにより、それぞれ時間差分Δ
Ｔｖ及びΔＴａが出力されてそれぞれ評価部２３ａ及び
２３ｂに与えられる。

【００１７】そして、例えば評価部２３ａにおいては、
時間差分ΔＴｖの更新があったとき（図７のステップＳ
１１）、この時間差分ΔＴｖが最大値Ｔｍａｘを越えて
いることが分かったときには（同ステップＳ１２）、画
像の表示タイミングの早いものと判定して画像復号部３
に対して一時停止信号を与え（同ステップＳ１３）、こ
の時間差分ΔＴｖが最大値Ｔｍａｘより小さいがさらに
最小値Ｔｍｉｎよりも小さいことが分かったときには
（同ステップＳ１４）、表示タイミングが遅いものと判
定して画像復号部３に対してデータをスキップする制御
信号を与える（同ステップＳ１５）。

【００１８】このような評価部２３ａと差分器２１との
関係は、評価部２３ｂと差分器２２との関係においても
図６及び図７に示すように独立して行われ、音声信号の
タイミング合わせが行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＴＭ
（非同期転送モード）等のパケットベースのネットワー
クでは平均的には固定レートの伝送が実現された場合で
も、ネットワーク上でのバッファリング等により、局所
的に見るとデータがバースト的に伝送されてしまう。こ
れを一般的にはジッタと呼んでいる。

【００２０】従って、送信側で固定レートで等速度で送
信していても、受信側では、局所的にはデータがバース
ト的に受信されることになり、図８に示すように、送信
時と受信時とでクロック再生情報の間隔が異なってしま
う。

【００２１】すなわち、図８に示すクロック再生情報Ｒ
Ｉ２のように、本来到達すべき時刻に対して遅れてしま
ったとすると、上記基準クロックの再生動作において、
位相比較器１１にクロック再生情報が入力されるタイミ
ングが遅れる。

【００２２】したがって、比較評価の対象である基準ク
ロックのカウンタ１０のカウンタ値は、本来の値より大
きくなり、本来なら差分器２１，２２での差分値＝０と
なるところが差分値≠０となり、再生基準クロックを遅
くするように動作する。

【００２３】このように、ジッタの発生によりデータの
到達時刻が変動すると、再生している基準クロックも変
動してしまう。

【００２４】さらに、蓄積した符号化データを復号部
３，４で復号する場合も、データはバースト的に受信さ
れることになり、データの到達時刻が変動し基準クロッ
クの再生は難しい。

【００２５】これに対処するためには、ＰＬＬ回路１内
にジッタ除去用のローパスフィルタを挿入したり、バッ
ファを追加する必要があり、回路が複雑になるという問
題があるので受信側の端末を安価でかつコンパクトなも
のにするためには、ジッタ除去用の回路を追加すること
は不利である。

【００２６】さらに、ジッタ除去用の回路を取り除いた
場合、上述したようにＰＬＬ回路１が正常動作できなく
なるため、ＰＬＬ回路１も不要となる。

【００２７】すなわち、図６のカウンタ１０をクロック
再生情報ＲＩとは無関係の独立したカウンタを用いれば
よいことになる。

【００２８】これは、受信側の端末を安価なものにする
ためには好ましいことであるが、基準クロックが再生で
きなくなるため、また復号部３及び４の動作遅延時間が
異なるため、基準クロックのカウンタから作られる基準
時刻に同期して動作している画像と音声の出力同期が正
常に動作しないという問題が発生する。

【００２９】従って本発明は、送信側とは独立した基準
クロックに基づいて動作し、一定量の復号データをスキ
ップ・一時停止する機能を有する画像復号回路及び音声
復号回路に接続されて該スキップ・一時停止機能により
画像信号と音声信号を同期化するタイミング制御回路に
おいて、基準クロックの再生が行えない場合でも、画像
／音声の表示予定時刻との相対関係を考慮して出力の同
期を取ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るタイミング制御回路は、基準クロック
のカウンタ値と画像復号部及び音声復号部からの各表示
予定時刻信号との各時間差分を出力する第１及び第２の
差分器と、該第１及び第２の差分器からの各時間差分同
士が一致するようにスキップ・一時停止機能を有する該
画像復号部及び該音声復号部の少なくとも一方に該スキ
ップ・一時停止信号を送る比較評価部と、を備えてい
る。

【００３１】すなわち、基準クロックが再生できない場
合、基準時刻であるカウンタ値が存在しないため、従来
技術では画像・音声の出力タイミングが調整できない。

【００３２】そこで、基準クロックのかわりに独自のク
ロックを用い、これを基準時刻として画像の表示予定時
刻および音声の表示予定時刻との、それぞれの相対関係
を算出することで表示タイミングの調整を行う。

【００３３】例えば、音声データにおいて表示予定時刻
を持ったデータが表示されたとする。従来技術では、こ
の時点でのカウンタ値と一致しているかどうかを比較す
るが、本発明では、表示予定時刻（ＰＴＳ Ａｕｄｉ
ｏ）とこの表示予定時刻が付加されたデータが実際に表
示された時点でのカウンタ値（Ｃｏｕｎｔ Ａｕｄｉ
ｏ）との関係を差分器により算出しておく。

【００３４】 ＰＴＳ Ａｕｄｉｏ＝Ｃｏｕｎｔ Ａｕｄｉｏ＋ΔＴａ ・・・式（１）

【００３５】次に、画像データにおいて表示予定時刻を
持ったデータが表示されたとする。同様に表示予定時刻
(ＰＴＳ＿Ｖｉｄｅｏ）とこの表示予定時刻が付加され
たデータが実際に表示された時点でのカウンタ値（Ｃｏ
ｕｎｔ Ｖｉｄｅｏ）との関係を別の差分器により算出
する。

【００３６】 ＰＴＳ Ｖｉｄｅｏ＝Ｃｏｕｎｔ Ｖｉｄｅｏ＋ΔＴｖ ・・・式（２）

【００３７】ここで、画像と音声が同期していたとすれ
ば時間差分ΔＴａとΔＴｖは一致しなければならない。

【００３８】従って、非同期時間Δｔ＝ΔＴａ−ΔＴｖ
を比較評価部で求め、これがゼロとなるように画像復号
部及び音声復号部の少なくとも一方にスキップ・一時停
止信号を送り表示タイミング調整することで画像と音声
の同期を取っている。

【００３９】なお、上記の比較評価部は、該第１及び第
２の差分器からの各時間差分同士の差分である非同期時
間を求め、該非同期時間が最大値より大きいときには該
音声信号が該画像信号に対して進んでいるとして該画像
復号部にスキップ信号を送るか又は該音声復号部に一時
停止信号を送り、該非同期時間が最小値より小さいとき
には該音声信号が該画像信号に対して遅れているとして
該画像復号部に一時停止信号を送るか又は該音声復号部
にスキップ信号を送り、該非同期時間が該最大値と最小
値との間にあるときには同期中であるとして該スキップ
・一時停止信号を出力しないように構成することができ
る。

【００４０】また、該画像復号部及び音声復号部からの
該表示予定時刻信号の内の少なくとも一方が更新された
ときのみ該比較評価部が動作して対応する該復号部に該
スキップ・一時停止信号を送ることができる。

【００４１】さらには、該画像復号部及び該音声復号部
ともにデータのスキップ・一時停止機能を有し、画像及
び音声のいずれかの表示予定時刻がデータの復号を開始
後、初めて検出された時のみその表示予定時刻で該基準
クロックのカウンタ値を初期化して以降は両時間差分を
ゼロにすることができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るタイミング制
御回路の実施例を示したもので、この実施例では図６に
示した従来例のように時間差分ΔＴｖ，ΔＴａを評価部
２３ａ，２３ｂで別個に評価を行うのではなく、比較評
価部２３に共通に入力して両時間差分間の相対関係によ
り復号部３，４をスキップ・一時停止制御を行っている
点が異なっている。

【００４３】以下、この実施例の動作を図２及び３を参
照して説明する。まず、図３に示すように、表示予定時
刻ＰＴＳ＿Ｖｉｄｅｏ１が検出された時点ＤＴ２で、時
間差分ΔＴａ，ΔＴｖが共に更新されたことになり（図
２のステップＳ１）、Δｔ＝ΔＴａ−ΔＴｖが算出され
る（同ステップＳ２）。

【００４４】このとき、Δｔ＞Ｔｍａｘであったとする
と（同ステップＳ３）、音声が画像に比較して進んでい
るので、画像をスキップさせ、画像を進めるように制御
信号が復号部３に与えられる。あるいは音声を一時停止
させるように制御信号を復号部４に与えてもよい（同ス
テップＳ４）。

【００４５】次に、検出される表示予定時刻ＰＴＳ＿Ｖ
ｉｄｅｏ２の値はデータに挿入されているため変化しな
いが、スキップさせなかった場合に比較して、カウンタ
値Ｃｏｕｎｔ Ｖｉｄｅｏ２は、表示予定時刻ＰＴＳ＿
Ｖｉｄｅｏ２が検出される時刻がＤＴ５からＤＴ４に早
められて小さくなるので、時間差分ΔＴｖの値は上記の
式（２）から大きくなる。

【００４６】この時、時間差分ΔＴａは、音声に対して
調整を加えていないので、表示予定時刻ＰＴＳ＿Ａｕｄ
ｉｏ２、カウンタ値Ｃｏｕｎｔ Ａｕｄｉｏ２は変化せ
ず、時間差分ΔＴａの値は一定のはずである。

【００４７】したがって、時間差分ΔＴｖの値がΔＴａ
の値に近づき、画像・音声の同期がとれる方向に動作し
ていることになる。

【００４８】更に、Δｔが最小値Ｔｍｉｎを下回ってい
るときには（同ステップＳ５）、今度は逆に画像が音声
に対して進んでいるので、画像を一時停止するか、音声
をスキップする制御信号を復号部３，４に与えることに
なる（同ステップＳ６）。

【００４９】なお、最大値Ｔｍａｘ、及び最小値Ｔｍｉ
ｎは、同期制御における可変範囲であり、システムに依
存する。

【００５０】また表示タイミングの調整は、上記の例で
も述べたように、調整を加えていない側の表示予定時刻
が更新されてもその時間差分ΔＴの値は変化せず、もう
一方の時間差分ΔＴは更新されていないのであるから、
表示タイミングの調整結果は前回の結果と同じになって
しまう。

【００５１】前回が同期中であれば問題ないが、そうで
ない場合は再び同じ調整をすることになり、調整が行き
過ぎてしまう可能性がある。

【００５２】従って、表示タイミングの調整は、少なく
とも、調整をかけた側の表示予定時刻が更新された時に
行うべきである（図２のステップＳ１では両方更新時と
した）。

【００５３】すなわち、画像をスキップ・一時停止した
場合、画像の表示予定時刻が更新された時に調整し、画
像・音声ともにスキップ・一時停止した場合、両方とも
表示予定時刻が更新された時に調整することとなる。

【００５４】なお、本手法は時間差分ΔＴａとΔＴｖが
ともにゼロであれば、従来技術の評価方法と等価である
ため、ＰＬＬ回路を装備した受信端末において、正常に
基準クロックが再生できる場合にも適用できる。

【００５５】また、画像復号部及び該音声復号部ともに
データのスキップ・一時停止機能を有し、画像及び音声
のいずれかの表示予定時刻がデータの復号を開始後、初
めて検出された時のみその表示予定時刻で該基準クロッ
クのカウンタ値を初期化すれば、以降は両時間差分をゼ
ロにすることができ、演算が簡素化される。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係るタイミング制御回路によれ
ば、送信側とは独立した基準クロックのカウンタ値と画
像復号部及び音声復号部からの各表示予定時刻信号との
各時間差分を求め、これらの時間差分同士が一致するよ
うにスキップ・一時停止機能を有する該画像復号部及び
該音声復号部の少なくとも一方にスキップ・一時停止信
号を制御信号として与える比較評価部を設けるように構
成したので、基準クロックの再生が行えない場合でも画
像信号と音声信号の同期調整を正確に行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタイミング制御回路の実施例を示
したブロック図である。

【図２】本発明に係るタイミング制御回路に用いられる
比較評価部の動作を示したフローチャート図である。

【図３】本発明に係るタイミング制御回路において画像
のスキップによるカウンタ値の変化を説明するためのグ
ラフ図である。

【図４】デジタル処理による一般的な画像伝送システム
を示したブロック図である。

【図５】図４に示した画像伝送システムの受信側を詳し
く示したブロック図である。

【図６】従来のタイミング制御回路の構成を示したブロ
ック図である。

【図７】図６に示した従来のタイミング制御部における
評価部の動作を示したフローチャート図である。

【図８】従来の問題点を説明するためにジッタ発生時の
データ到達時間の変動を示した図である。

【符号の説明】

１ 基準クロック発生カウンタ ２ タイミング制御回路 ２１，２２ 差分器 ２３ 比較評価部 ３ 画像復号部 ４ 音声復号部 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信側とは独立した基準クロックに基づい
   て動作し、一定量の復号データをスキップ・一時停止す
   る機能を有する画像復号回路及び音声復号回路に接続さ
   れて該スキップ・一時停止機能により画像信号と音声信
   号を同期化するタイミング制御回路において、 該基準クロックのカウンタ値と該画像復号部及び該音声
   復号部からの各表示予定時刻信号との各時間差分を出力
   する第１及び第２の差分器と、 該第１及び第２の差分器からの各時間差分同士が一致す
   るように該画像復号部及び該音声復号部の少なくとも一
   方に該スキップ・一時停止信号を送る比較評価部と、 を備えたことを特徴とするタイミング制御回路。
2. 【請求項２】請求項１において、 該比較評価部が、該第１及び第２の差分器からの各時間
   差分同士の差分である非同期時間を求め、該非同期時間
   が最大値より大きいときには該音声信号が該画像信号に
   対して進んでいるとして該画像復号部にスキップ信号を
   送るか又は該音声復号部に一時停止信号を送り、該非同
   期時間が最小値より小さいときには該音声信号が該画像
   信号に対して遅れているとして該画像復号部に一時停止
   信号を送るか又は該音声復号部にスキップ信号を送り、
   該非同期時間が該最大値と最小値との間にあるときには
   同期中であるとして該スキップ・一時停止信号を出力し
   ないことを特徴としたタイミング制御回路。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 該画像復号部及び音声復号部からの該表示予定時刻信号
   の内の少なくとも一方が更新されたときのみ該比較評価
   部が動作して対応する該復号部に該スキップ・一時停止
   信号を送ることを特徴としたタイミング制御回路。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、 該画像復号部及び該音声復号部ともにデータのスキップ
   ・一時停止機能を有し、画像及び音声のいずれかの表示
   予定時刻がデータの復号を開始後、初めて検出された時
   のみその表示予定時刻で該基準クロックのカウンタ値を
   初期化して以降は両時間差分をゼロにすることを特徴と
   したタイミング制御回路。