JPH08256329A - Ｍｐｅｇ１規格により符号化された音声映像信号ストリームの多重化方法 - Google Patents
Ｍｐｅｇ１規格により符号化された音声映像信号ストリームの多重化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デマルチプレクシング・バッファーにおける
アンダーフローやオーバーフローの発生を避けること。 【解決手段】 MPEG1 規格により符号化された音声映像
ストリームの多重化を行うことができる。この音声映像
ストリームは、遠隔装置に送られ、そこでデマルチプレ
クシング及び復号化が行われる。起こり得るアンダーフ
ロー又はオーバーフロー状態を避けるために、遠隔復号
器の入力バッファーの占有傾向を考慮する。この目的の
ために、種々のサイズのパケットからなる多重化ストリ
ームが、デマルチプレクシング・バッファーBDi が空に
ならないようにデータを受け取るという「緊急性」を基
にしてストリームを選択することにより構成される。
アンダーフローやオーバーフローの発生を避けること。 【解決手段】 MPEG1 規格により符号化された音声映像
ストリームの多重化を行うことができる。この音声映像
ストリームは、遠隔装置に送られ、そこでデマルチプレ
クシング及び復号化が行われる。起こり得るアンダーフ
ロー又はオーバーフロー状態を避けるために、遠隔復号
器の入力バッファーの占有傾向を考慮する。この目的の
ために、種々のサイズのパケットからなる多重化ストリ
ームが、デマルチプレクシング・バッファーBDi が空に
ならないようにデータを受け取るという「緊急性」を基
にしてストリームを選択することにより構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ここに記載された発明は映画
や関連音声のデジタル記憶に係り、特に、デジタル的に
符号化された音声映像信号、特にISO/IEC 11172 規格に
より符号化された信号のストリームを多重化（マルチプ
レクシング）する方法に関する。
や関連音声のデジタル記憶に係り、特に、デジタル的に
符号化された音声映像信号、特にISO/IEC 11172 規格に
より符号化された信号のストリームを多重化（マルチプ
レクシング）する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ここ数年の間に、個人及び公の提供者に
より提供された非常に多くのサービスが、広範囲に受け
入れられつつある。「マルチメディア」サービスとして
知られているこれらのサービスは、一連の映画を含んだ
ビデオ情報、静止画像、文字、音声情報、及び他のデー
タを提供する。これらのサービスの中では、いわゆる
「ビデオ・オン・デマンド(Video on demand) 」が極め
て重要である。これにより、利用者は予めスケジュール
を調べる必要なく、いつでも自分の家から映画を選択す
ることができる。他のサービスは、広告ビデオや教訓的
又は遠隔作業に関するビデオなどを放送することを含
む。これらの用途に対しては、種々のソースから発生さ
れた信号をデジタル形式に変換する必要があり、大量の
データを処理し記録し転送することを伴う。従って、現
在の伝送及び記録サポートの制限された容量が与えられ
ると、良質の表現には厳密には必要とされない全ての情
報を除去できるようにする符号化方法が必要である。そ
の目的のために、種々の符号化方法が定められている。
その中で、MPEG1 規格としても知られている、ISO/IEC
11172 規格内で定められた方法がある。このMPEG1 は、
それを開発した映画専門グループ(Moving Picture Expe
rt Group) の頭文字を取ったものである。
より提供された非常に多くのサービスが、広範囲に受け
入れられつつある。「マルチメディア」サービスとして
知られているこれらのサービスは、一連の映画を含んだ
ビデオ情報、静止画像、文字、音声情報、及び他のデー
タを提供する。これらのサービスの中では、いわゆる
「ビデオ・オン・デマンド(Video on demand) 」が極め
て重要である。これにより、利用者は予めスケジュール
を調べる必要なく、いつでも自分の家から映画を選択す
ることができる。他のサービスは、広告ビデオや教訓的
又は遠隔作業に関するビデオなどを放送することを含
む。これらの用途に対しては、種々のソースから発生さ
れた信号をデジタル形式に変換する必要があり、大量の
データを処理し記録し転送することを伴う。従って、現
在の伝送及び記録サポートの制限された容量が与えられ
ると、良質の表現には厳密には必要とされない全ての情
報を除去できるようにする符号化方法が必要である。そ
の目的のために、種々の符号化方法が定められている。
その中で、MPEG1 規格としても知られている、ISO/IEC
11172 規格内で定められた方法がある。このMPEG1 は、
それを開発した映画専門グループ(Moving Picture Expe
rt Group) の頭文字を取ったものである。
【０００３】中央ファイルに記録された一連の映画と関
連音声が遠隔の端末に伝えられるときには、音声と映像
の情報を同時に処理することが必要である。従って、こ
の二種類の情報が多重化プロセスで一つのデジタルスト
リームに結合されなければならない。利用者に提示する
ためには、異なる装置（モニター、拡声器）で情報が表
現されるので、映像と音声情報が逆のデマルチプレクシ
ング・プロセスにより再度分離されなければならない。
一般に、例えば提供中に表示されるべき幾つかの説明字
幕をも完全なストリーム内に挿入することが望まれると
き、又は、利用者に１つより多くの音声チャンネルを提
供することが予想されるときには、マルチプレクシング
／デマルチプレクシング・プロセスは、二つ以上の入力
ストリームに対して操作できなければならない。従っ
て、MPEG1 による符号化ストリームを作り出す完全なシ
ステムは、各々があるタイプの情報に関係した、幾つか
の入力ストリームを含む。各ストリームはソース（ＴＶ
カメラ、マイクなど）により発生され、前述の規格によ
り符号化される。符号器の下流では、個々のストリーム
が一つの出力ストリーム内に多重化される。類似して、
復号化システムは、個々のストリームを抽出して夫々の
復号器に送るデマルチプレクサーを含む。ここでは、異
なる信号が再度それらの元の形式に変換され、それから
表現装置に送られる。
連音声が遠隔の端末に伝えられるときには、音声と映像
の情報を同時に処理することが必要である。従って、こ
の二種類の情報が多重化プロセスで一つのデジタルスト
リームに結合されなければならない。利用者に提示する
ためには、異なる装置（モニター、拡声器）で情報が表
現されるので、映像と音声情報が逆のデマルチプレクシ
ング・プロセスにより再度分離されなければならない。
一般に、例えば提供中に表示されるべき幾つかの説明字
幕をも完全なストリーム内に挿入することが望まれると
き、又は、利用者に１つより多くの音声チャンネルを提
供することが予想されるときには、マルチプレクシング
／デマルチプレクシング・プロセスは、二つ以上の入力
ストリームに対して操作できなければならない。従っ
て、MPEG1 による符号化ストリームを作り出す完全なシ
ステムは、各々があるタイプの情報に関係した、幾つか
の入力ストリームを含む。各ストリームはソース（ＴＶ
カメラ、マイクなど）により発生され、前述の規格によ
り符号化される。符号器の下流では、個々のストリーム
が一つの出力ストリーム内に多重化される。類似して、
復号化システムは、個々のストリームを抽出して夫々の
復号器に送るデマルチプレクサーを含む。ここでは、異
なる信号が再度それらの元の形式に変換され、それから
表現装置に送られる。
【０００４】MPEG1 規格により採用された多重化プロセ
スは、時分割多重化プロセスである。ストリーム全体
は、パケットと呼ばれる一連のインターバルとして構成
される。各々のパケットは、パケット自身のヘッダー内
に示されたシングルタイプのデータを含む。各インター
バルの間、マルチプレクサーはパケットを構成するため
に、どの入力ストリームからデータを取るべきかを決め
なければならない。MPEG1 規格は、規格内で定義された
モデル復号器の入力バッファーにおいてデータ・アンダ
ーフロー又はオーバーフローが発生せず生成されたスト
リームがモデル復号器で復号化されるべきであるという
制限のみの他はいかなる制限も、この選択に対して課さ
ない。上述のMPEG1 規格を定義しているISO/IEC 11172
書類の付属Ａの第５パラグラフには、例として「比例レ
ート(Proportional rate) 」と呼ばれる戦略を用いた多
重化方法が報告されている。多重化されるべきストリー
ムを選択するためのこの戦略は、固定され周期的に繰り
返される構成に基づいている。この構成では、各基本ス
トリームは公称ビットレートに比例した数のパケットが
割り当てられる。この様に、完全なストリーム内の各基
本ストリームの平均周波数は、できるだけ短い時間イン
ターバルにわたって公称ビットレートに等しい。
スは、時分割多重化プロセスである。ストリーム全体
は、パケットと呼ばれる一連のインターバルとして構成
される。各々のパケットは、パケット自身のヘッダー内
に示されたシングルタイプのデータを含む。各インター
バルの間、マルチプレクサーはパケットを構成するため
に、どの入力ストリームからデータを取るべきかを決め
なければならない。MPEG1 規格は、規格内で定義された
モデル復号器の入力バッファーにおいてデータ・アンダ
ーフロー又はオーバーフローが発生せず生成されたスト
リームがモデル復号器で復号化されるべきであるという
制限のみの他はいかなる制限も、この選択に対して課さ
ない。上述のMPEG1 規格を定義しているISO/IEC 11172
書類の付属Ａの第５パラグラフには、例として「比例レ
ート(Proportional rate) 」と呼ばれる戦略を用いた多
重化方法が報告されている。多重化されるべきストリー
ムを選択するためのこの戦略は、固定され周期的に繰り
返される構成に基づいている。この構成では、各基本ス
トリームは公称ビットレートに比例した数のパケットが
割り当てられる。この様に、完全なストリーム内の各基
本ストリームの平均周波数は、できるだけ短い時間イン
ターバルにわたって公称ビットレートに等しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このプロセスの制限
は、到来したストリームの実際のビットレートが、実際
には一定ではなくむしろそれらの公称値の回りで変動し
ているということによる。このことは主に、符号化され
た画像の持続時間（画像が可視化されている間の時間イ
ンターバル）が固定されているのに、符号化プロセスに
固有の理由により実質的に可変であるビット数で表され
るサイズを符号化画像が有するという事実によるもので
ある。従って、一連のものの内で互いに近い幾つかの
「大きい」画像の存在により、復号器がその入力バッフ
ァーからビデオストリームの公称ビットレートより高い
スピードでデータを抽出するようになり、よってアンダ
ーフローの問題が起こる。類似して、互いに近い幾つか
の「小さい」画像の存在は、オーバーフローの問題を引
き起こす。
は、到来したストリームの実際のビットレートが、実際
には一定ではなくむしろそれらの公称値の回りで変動し
ているということによる。このことは主に、符号化され
た画像の持続時間（画像が可視化されている間の時間イ
ンターバル）が固定されているのに、符号化プロセスに
固有の理由により実質的に可変であるビット数で表され
るサイズを符号化画像が有するという事実によるもので
ある。従って、一連のものの内で互いに近い幾つかの
「大きい」画像の存在により、復号器がその入力バッフ
ァーからビデオストリームの公称ビットレートより高い
スピードでデータを抽出するようになり、よってアンダ
ーフローの問題が起こる。類似して、互いに近い幾つか
の「小さい」画像の存在は、オーバーフローの問題を引
き起こす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これらの欠点は、復号器
入力バッファー内のデータ量の傾向を考慮して、起こり
得るアンダーフロー及びオーバーフロー状態を避ける本
発明に従った方法により除去される。更に、この方法
は、多重化されたストリームを構成することにおいて、
特別な複雑化を導入することなく幾つかの入力ストリー
ムに適用できる。特に、本発明は、請求項１の特徴を示
した部分で記載されているように、デジタル符号化され
たマルチメディア信号ストリームを多重化する方法を提
供する。本発明のこれらの特徴やその他の特徴は、非制
限的な例により与えられた好適実施例の以下の記載、又
は添付の図面によりより明確にされるであろう。
入力バッファー内のデータ量の傾向を考慮して、起こり
得るアンダーフロー及びオーバーフロー状態を避ける本
発明に従った方法により除去される。更に、この方法
は、多重化されたストリームを構成することにおいて、
特別な複雑化を導入することなく幾つかの入力ストリー
ムに適用できる。特に、本発明は、請求項１の特徴を示
した部分で記載されているように、デジタル符号化され
たマルチメディア信号ストリームを多重化する方法を提
供する。本発明のこれらの特徴やその他の特徴は、非制
限的な例により与えられた好適実施例の以下の記載、又
は添付の図面によりより明確にされるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、MPEG1 規格により構築さ
れた、デジタル符号化されたマルチメディア信号ストリ
ームを送信及び受信するためのシステムの構造を概略的
に示している。最も一般的な場合は、送信機は各々があ
るタイプの情報に関係しているＮ個の入力ストリームの
データを結合することにより、符号化されたストリーム
を送信しなければならないであろう。これらのストリー
ムとしては、例えば１又はそれ以上のビデオストリー
ム、その関連音声ストリーム、及び規格により符号化さ
れないであろう他の種類の信号（例えば、テキスト）の
１又はそれ以上のストリームがある。夫々の（図示され
ていない）ソースから来る、符号化されるべき入力スト
リーム（一般に、音声及び映像ストリーム）は、夫々の
符号器CD1,...,CDM に送られる。これらの符号器は、規
格で要求されるようにそれらのストリームを符号化し、
夫々の公称ビットレート
れた、デジタル符号化されたマルチメディア信号ストリ
ームを送信及び受信するためのシステムの構造を概略的
に示している。最も一般的な場合は、送信機は各々があ
るタイプの情報に関係しているＮ個の入力ストリームの
データを結合することにより、符号化されたストリーム
を送信しなければならないであろう。これらのストリー
ムとしては、例えば１又はそれ以上のビデオストリー
ム、その関連音声ストリーム、及び規格により符号化さ
れないであろう他の種類の信号（例えば、テキスト）の
１又はそれ以上のストリームがある。夫々の（図示され
ていない）ソースから来る、符号化されるべき入力スト
リーム（一般に、音声及び映像ストリーム）は、夫々の
符号器CD1,...,CDM に送られる。これらの符号器は、規
格で要求されるようにそれらのストリームを符号化し、
夫々の公称ビットレート
【外１】 を有する圧縮された音声及び映像ストリームを放出す
る。圧縮されたストリームはマルチプレクシング・バッ
ファーBM1,...,BMM に送られ、そこで公称ビットレート
値に対する変動を補償する。図中、ＢＭＮで示された更
なるマルチプレクシング・バッファーは、MPEG1 符号化
を要しないストリームの一時的な記憶のためのものであ
る。バッファーBM1,...,BMN は、一つの記憶装置BM中の
異なる領域とすることができる。バッファー出力はマル
チプレクサーMXに接続され、そこでは制御論理装置ＬＣ
の制御下で多重化ストリームを形成する。MPEG1 規格の
いわゆるシステムレベルにより要求される情報（例え
ば、同期信号を含む。）は、ブロックＩＩＳにより略示
されているように、多重化されたストリームに結合され
るであろう。そして、完全なストリームが伝送ライン上
に送られる。システムレベルは本発明には関係しない。
従って、ブロックＩＩＳの構造や働きを詳細に記載する
必要はない。
る。圧縮されたストリームはマルチプレクシング・バッ
ファーBM1,...,BMM に送られ、そこで公称ビットレート
値に対する変動を補償する。図中、ＢＭＮで示された更
なるマルチプレクシング・バッファーは、MPEG1 符号化
を要しないストリームの一時的な記憶のためのものであ
る。バッファーBM1,...,BMN は、一つの記憶装置BM中の
異なる領域とすることができる。バッファー出力はマル
チプレクサーMXに接続され、そこでは制御論理装置ＬＣ
の制御下で多重化ストリームを形成する。MPEG1 規格の
いわゆるシステムレベルにより要求される情報（例え
ば、同期信号を含む。）は、ブロックＩＩＳにより略示
されているように、多重化されたストリームに結合され
るであろう。そして、完全なストリームが伝送ライン上
に送られる。システムレベルは本発明には関係しない。
従って、ブロックＩＩＳの構造や働きを詳細に記載する
必要はない。
【０００８】多重化されたストリームは、一定のビット
レート
レート
【数１】 (1≦ｉ≦N)を有する。ここで、αは、システム情報によ
るオーバーヘッド・ファクターであり、
るオーバーヘッド・ファクターであり、
【外２】 は一般の基本ストリームの公称ビットレートである。多
重化されたストリームは、持続時間T = (P + H)/R を有
する一連のタイムスロット又はパケットにより形成され
ている時分割多重化ストリームである。ここで、P は各
パケットにおけるデータバイトの数であり、H は各パケ
ットにおけるヘッダーバイト数である。
重化されたストリームは、持続時間T = (P + H)/R を有
する一連のタイムスロット又はパケットにより形成され
ている時分割多重化ストリームである。ここで、P は各
パケットにおけるデータバイトの数であり、H は各パケ
ットにおけるヘッダーバイト数である。
【０００９】受信側では、ブロックEIS によるシステム
情報の抽出の後に、デマルチプレクサーDMが多重化され
たストリームを構成要素である基本ストリームに分割す
る。これらは一時的にデマルチプレクシング（又は復号
器入力）バッファーBD1,...,BDi,...,BDN （これらも、
一つの記憶装置BDの異なる領域とできる。）に記憶さ
れ、タイミングセットを有する夫々の復号器DC1,...,DC
i,...,DCN に対して、パケット内に含まれた情報（いわ
ゆる、復号化タイムスタンプ）により与えられる。それ
から、復号化されたストリームは表現バッファーBP
1,...,BPi,...,BPN に送られ、パケットに含まれるいわ
ゆる表現タイムスタンプによって、タイミングセットを
有してそこから読み取られる。本明細書の導入部分で述
べたように、マルチプレクサーＭＸの制御論理装置ＬＣ
は、デマルチプレクシング・バッファーでデータのオー
バーフローやアンダーフローを避けるような方法で、個
々のバッファーからデータを引き出し、パケットを形成
しなければならない。本発明により、このことはデマル
チプレクシング・バッファーBD1,...,BDN の占有状況を
考慮することによって得られる。後に更に説明するよう
に、この目的のために、制御論理装置は個々のストリー
ムに含まれた情報にアクセスする。
情報の抽出の後に、デマルチプレクサーDMが多重化され
たストリームを構成要素である基本ストリームに分割す
る。これらは一時的にデマルチプレクシング（又は復号
器入力）バッファーBD1,...,BDi,...,BDN （これらも、
一つの記憶装置BDの異なる領域とできる。）に記憶さ
れ、タイミングセットを有する夫々の復号器DC1,...,DC
i,...,DCN に対して、パケット内に含まれた情報（いわ
ゆる、復号化タイムスタンプ）により与えられる。それ
から、復号化されたストリームは表現バッファーBP
1,...,BPi,...,BPN に送られ、パケットに含まれるいわ
ゆる表現タイムスタンプによって、タイミングセットを
有してそこから読み取られる。本明細書の導入部分で述
べたように、マルチプレクサーＭＸの制御論理装置ＬＣ
は、デマルチプレクシング・バッファーでデータのオー
バーフローやアンダーフローを避けるような方法で、個
々のバッファーからデータを引き出し、パケットを形成
しなければならない。本発明により、このことはデマル
チプレクシング・バッファーBD1,...,BDN の占有状況を
考慮することによって得られる。後に更に説明するよう
に、この目的のために、制御論理装置は個々のストリー
ムに含まれた情報にアクセスする。
【００１０】図２では、一般のバッファーBDi に関する
一般の基本ストリームSi について、データ量Ｑが時間
に対して描かれている。特に、線Ai(t) はデマルチプレ
クサーDMからのデータの到達の傾向を示し、線Ei(t) は
復号化のためのデータ抽出の傾向を示す。マルチプレク
サーMXにより発生された多重化ストリームがSi のパケ
ットを含むときは、データは逐次BDi 内に書き込まれる
ので、線Ai(t) は全ビットレートR(t<t1) で定められる
傾きで立ち上がる。逆に、多重化ストリームが他の基本
ストリームに属するパケットを含むときは、データはバ
ッファーBDi には入らず、線Ai(t) は水平である(t1<t<
t2) 。復号化のためのデータ抽出に関しては、モデル復
号器の定義で特定されているように、いわゆる「アクセ
ス単位(access unit) 」の全データがバッファーBDiか
ら同時に引き出される。MPEG1 規格で用いられる用語
「アクセス単位」は、例えばビデオストリームのケース
での画像のように、同時に与えられるべき一組のデータ
に対応する、符号化された同等のものを意味する。従っ
て、「アクセス単位」が引き出されるときは、線Ei(t)
は垂直になり(t = t3)、それ以外のときは水平になる。
バッファーBDi 内にあらゆる瞬間に存在するデータ量
（バッファー占有）は、図中BFi(t) で示され、Ai(t)
とEi(t) の差によって与えられる。もし引き出されるデ
ータ量が到着するデータ量を越えると、BFi(t) は負に
なりアンダーフローが発生する。もしBFi(t) がバッフ
ァーBDi のサイズCi を越えるまで増えれば、オーバー
フローが発生する。
一般の基本ストリームSi について、データ量Ｑが時間
に対して描かれている。特に、線Ai(t) はデマルチプレ
クサーDMからのデータの到達の傾向を示し、線Ei(t) は
復号化のためのデータ抽出の傾向を示す。マルチプレク
サーMXにより発生された多重化ストリームがSi のパケ
ットを含むときは、データは逐次BDi 内に書き込まれる
ので、線Ai(t) は全ビットレートR(t<t1) で定められる
傾きで立ち上がる。逆に、多重化ストリームが他の基本
ストリームに属するパケットを含むときは、データはバ
ッファーBDi には入らず、線Ai(t) は水平である(t1<t<
t2) 。復号化のためのデータ抽出に関しては、モデル復
号器の定義で特定されているように、いわゆる「アクセ
ス単位(access unit) 」の全データがバッファーBDiか
ら同時に引き出される。MPEG1 規格で用いられる用語
「アクセス単位」は、例えばビデオストリームのケース
での画像のように、同時に与えられるべき一組のデータ
に対応する、符号化された同等のものを意味する。従っ
て、「アクセス単位」が引き出されるときは、線Ei(t)
は垂直になり(t = t3)、それ以外のときは水平になる。
バッファーBDi 内にあらゆる瞬間に存在するデータ量
（バッファー占有）は、図中BFi(t) で示され、Ai(t)
とEi(t) の差によって与えられる。もし引き出されるデ
ータ量が到着するデータ量を越えると、BFi(t) は負に
なりアンダーフローが発生する。もしBFi(t) がバッフ
ァーBDi のサイズCi を越えるまで増えれば、オーバー
フローが発生する。
【００１１】図３はストリームSi に対する「将来のア
ンダーフロー」の状態を示す。現時点tc では問題ない
が、マルチプレクサー出力ビットレート、即ちAi(t) の
傾きが一定と仮定すると、Ei(ti n) がAi(ti n) を越える
ので、ti n>tcの瞬間にバッファーBDi に確実にアンダー
フローが発生するであろう。図４は後に基本ストリーム
Si の「リラックス(relax) 」として参照される量Xi を
示し、この量Xi は本発明により用いられる。この量Xi
は、Si に対して「将来のアンダーフロー」状態に入る
前に、Si のデータを有するパケットを構築することな
く経過できる最も長い時間インターバルとして定義され
る。定量的には、リラックスは次式で与えられる。 Xi = (ti n - tc) - [Ei(ti n) - Ai(tc)]/R 図５は、「リラックス」が定義されたことを受けて、瞬
間ti n が復号化されるべき次のアクセス単位の内の一つ
の復号化時間ti 1,ti 2,ti 3,... であることを示す。各時
間ti 1,ti 2,ti 3,... は異なるリラックス値Xi 1,Xi 2,
Xi 3,... を示す。ストリームSi に対する実際のリラッ
クスは、これらの値の中で最も小さい図４中のXi 2 とな
るであろう。
ンダーフロー」の状態を示す。現時点tc では問題ない
が、マルチプレクサー出力ビットレート、即ちAi(t) の
傾きが一定と仮定すると、Ei(ti n) がAi(ti n) を越える
ので、ti n>tcの瞬間にバッファーBDi に確実にアンダー
フローが発生するであろう。図４は後に基本ストリーム
Si の「リラックス(relax) 」として参照される量Xi を
示し、この量Xi は本発明により用いられる。この量Xi
は、Si に対して「将来のアンダーフロー」状態に入る
前に、Si のデータを有するパケットを構築することな
く経過できる最も長い時間インターバルとして定義され
る。定量的には、リラックスは次式で与えられる。 Xi = (ti n - tc) - [Ei(ti n) - Ai(tc)]/R 図５は、「リラックス」が定義されたことを受けて、瞬
間ti n が復号化されるべき次のアクセス単位の内の一つ
の復号化時間ti 1,ti 2,ti 3,... であることを示す。各時
間ti 1,ti 2,ti 3,... は異なるリラックス値Xi 1,Xi 2,
Xi 3,... を示す。ストリームSi に対する実際のリラッ
クスは、これらの値の中で最も小さい図４中のXi 2 とな
るであろう。
【００１２】一般には、網羅的なテストを行うことなし
には、復号化されるべき次のアクセス単位のうちのどれ
が実際の「リラックス」値を決めるのかを知ることはで
きない。実際にはXi を計算するために、制限K を設け
て復号化されるべき次のK 個のアクセス単位の復号化時
間ti k(1≦k ≦K)を考える必要があるであろう。リラッ
クスは次式により計算されるであろう。 Xi = min｛(ti k - tc) - [Ei(ti k) - Ai(tc)]/R｝ 明らかに、K を大きくすれば、実際のリラックスを得る
保証が高まるが、計算の負荷が増す。MPEG1 規格により
符号化された基本ストリームの形の簡単な考察と、実行
された様々なテストにより、正しく符号化された入力ス
トリームに対してはK = 3 で十分な制限であるとの結論
が出た。デマルチプレクシング・バッファーBDi が空に
ならないようにデータを受け取らなければならないとい
う、緊急性の指標としてXi を考えることができる。本
発明の方法は、各パケットの構築前に、多重化される各
ストリームSi に対するリラックスの計算を行う。最も
普通の場合には、パケットは最も小さいリラックスを有
する基本ストリームのデータ、即ちアンダーフロー問題
を避けるのにデータを受け取る最も緊急の必要性を有す
るストリームのデータを含むであろう。
には、復号化されるべき次のアクセス単位のうちのどれ
が実際の「リラックス」値を決めるのかを知ることはで
きない。実際にはXi を計算するために、制限K を設け
て復号化されるべき次のK 個のアクセス単位の復号化時
間ti k(1≦k ≦K)を考える必要があるであろう。リラッ
クスは次式により計算されるであろう。 Xi = min｛(ti k - tc) - [Ei(ti k) - Ai(tc)]/R｝ 明らかに、K を大きくすれば、実際のリラックスを得る
保証が高まるが、計算の負荷が増す。MPEG1 規格により
符号化された基本ストリームの形の簡単な考察と、実行
された様々なテストにより、正しく符号化された入力ス
トリームに対してはK = 3 で十分な制限であるとの結論
が出た。デマルチプレクシング・バッファーBDi が空に
ならないようにデータを受け取らなければならないとい
う、緊急性の指標としてXi を考えることができる。本
発明の方法は、各パケットの構築前に、多重化される各
ストリームSi に対するリラックスの計算を行う。最も
普通の場合には、パケットは最も小さいリラックスを有
する基本ストリームのデータ、即ちアンダーフロー問題
を避けるのにデータを受け取る最も緊急の必要性を有す
るストリームのデータを含むであろう。
【００１３】見ての通り、このプロセスはアンダーフロ
ー状態を避けるのを目的とする。オーバーフロー状態を
避けるためには、パケット内に導入されたデータ量を現
在存在するデータ量BFi(tc) に加えたときに、BDi の総
容量を越えるか否かを調べることで十分である。その場
合には、ストリームSi はパケットを構築するための考
慮は為されない。もし多重化されるべきストリームが無
いことがオーバーフロー問題により考慮され得るなら
ば、規格により定められているように、情報内容の無い
架空のパケット（埋込みパケット(padding packet)）が
伝送されるであろう。埋込みパケットはデマルチプレク
サーDM（図１）で捨てられ、従ってデマルチプレクサー
・バッファー内で空白を占めることはないであろう。
ー状態を避けるのを目的とする。オーバーフロー状態を
避けるためには、パケット内に導入されたデータ量を現
在存在するデータ量BFi(tc) に加えたときに、BDi の総
容量を越えるか否かを調べることで十分である。その場
合には、ストリームSi はパケットを構築するための考
慮は為されない。もし多重化されるべきストリームが無
いことがオーバーフロー問題により考慮され得るなら
ば、規格により定められているように、情報内容の無い
架空のパケット（埋込みパケット(padding packet)）が
伝送されるであろう。埋込みパケットはデマルチプレク
サーDM（図１）で捨てられ、従ってデマルチプレクサー
・バッファー内で空白を占めることはないであろう。
【００１４】詳細に方法を説明する前に、更に幾つかの
留意点を示す必要がある。第１の留意点は、本方法の適
用に関するものである。Xi やBFi(tc) を計算するため
には、ストリームSi に割り当てられている復号器DCi
（図１）により管理されている抽出Ei(t) の傾向を知る
必要がある。さて、これらの傾向は、種々のアクセス単
位のサイズ（サイズの値は多重化されるべきストリーム
内で示される。）、及びこれらの単位の復号化時間（MP
EG1 規格に含まれている定義による復号化タイムスタン
プ(Decoding Time Stamps)）によってのみ定められる。
そのような情報は、LCとBM間の接続で示されるように、
マルチプレクサー制御論理装置LC（図１）が利用でき
る。第２の留意点は、特別な場合に発生するアンダーフ
ロー問題を避けるのに行われるべき幾つかの測定に関す
る。特別な場合とは、非常に小さなアクセス単位（例え
ば、画像説明字幕）により特徴付けられたデータストリ
ームが、映像及び音声ストリームと共に多重化されるケ
ースである。このケースは、図６に示されており、２つ
の基本ストリームSi 及びSj に対する到達と抽出の傾向
を示している。
留意点を示す必要がある。第１の留意点は、本方法の適
用に関するものである。Xi やBFi(tc) を計算するため
には、ストリームSi に割り当てられている復号器DCi
（図１）により管理されている抽出Ei(t) の傾向を知る
必要がある。さて、これらの傾向は、種々のアクセス単
位のサイズ（サイズの値は多重化されるべきストリーム
内で示される。）、及びこれらの単位の復号化時間（MP
EG1 規格に含まれている定義による復号化タイムスタン
プ(Decoding Time Stamps)）によってのみ定められる。
そのような情報は、LCとBM間の接続で示されるように、
マルチプレクサー制御論理装置LC（図１）が利用でき
る。第２の留意点は、特別な場合に発生するアンダーフ
ロー問題を避けるのに行われるべき幾つかの測定に関す
る。特別な場合とは、非常に小さなアクセス単位（例え
ば、画像説明字幕）により特徴付けられたデータストリ
ームが、映像及び音声ストリームと共に多重化されるケ
ースである。このケースは、図６に示されており、２つ
の基本ストリームSi 及びSj に対する到達と抽出の傾向
を示している。
【００１５】図から分かるように、現時点tc でXi はX
j より小さく、ストリームSi が最小リラックスを有す
るストリームと仮定すると、マルチプレクサーはSi の
データで次のパケットを構成するであろう。他方、パケ
ットを構築し送ることは、パケット自身のサイズP + H
に比例したある時間T を必要とする。その時間インター
バルの間は、ストリームSj のデータを多重化されたス
トリームに挿入できない。従って、ストリームSj に対
するバッファーBDj 内にロードされたデータの傾向A
j(t) は、時間tc + T まで水平のままであり、バッファ
ーBDj でアンダーフローが起こるであろう。よって、そ
のような場合にはパケットを構築する前に、更なるチェ
ックを行う必要がある。もしストリームSj が Ej(tc + T)>Aj(tc) ここで、T = (P + H)/Rならば、（たとえリラックス間
の比較が、データソースとしてのストリームSiが用いら
れるべきであることを示していても）次のパケットはS
j のデータで構築されなければならず、そのようなパケ
ットは減じられたデータバイト数P' = Ej(tc + T) - Aj
(tc) を有するべきである。実際上、もしP がデータバ
イト数として維持されたなら、Sj に対するアンダーフ
ローは避けられたであろうが、Si に対する将来のアン
ダーフローは確実に起こるであろう。その代わりに、T'
= (P' + H)/R がXi より小さいとすると、両方のスト
リームの復号器のデマルチプレクシング・バッファーを
空にするのを避けることができる。
j より小さく、ストリームSi が最小リラックスを有す
るストリームと仮定すると、マルチプレクサーはSi の
データで次のパケットを構成するであろう。他方、パケ
ットを構築し送ることは、パケット自身のサイズP + H
に比例したある時間T を必要とする。その時間インター
バルの間は、ストリームSj のデータを多重化されたス
トリームに挿入できない。従って、ストリームSj に対
するバッファーBDj 内にロードされたデータの傾向A
j(t) は、時間tc + T まで水平のままであり、バッファ
ーBDj でアンダーフローが起こるであろう。よって、そ
のような場合にはパケットを構築する前に、更なるチェ
ックを行う必要がある。もしストリームSj が Ej(tc + T)>Aj(tc) ここで、T = (P + H)/Rならば、（たとえリラックス間
の比較が、データソースとしてのストリームSiが用いら
れるべきであることを示していても）次のパケットはS
j のデータで構築されなければならず、そのようなパケ
ットは減じられたデータバイト数P' = Ej(tc + T) - Aj
(tc) を有するべきである。実際上、もしP がデータバ
イト数として維持されたなら、Sj に対するアンダーフ
ローは避けられたであろうが、Si に対する将来のアン
ダーフローは確実に起こるであろう。その代わりに、T'
= (P' + H)/R がXi より小さいとすると、両方のスト
リームの復号器のデマルチプレクシング・バッファーを
空にするのを避けることができる。
【００１６】本発明による方法がここで詳細に述べられ
る。それは幾つかのステップで構成され、各ステップに
おいては、現時点tc での状態が更新され、次のパケッ
トを構築するデータを抜き取るべき基本ストリームが選
択される。幾つかは既に導入されているのであるが、興
味ある量に関する幾つかのシンボルが以下のように定義
される。 N ：多重化されるべきストリームの数 R ：多重化されたストリームのビットレート（一定値に
保たれている。） P + H ：パケットサイズ（ここで、P は各パケットに含
まれるデータバイト数の適当な値、例えば2048バイトで
あり、H はヘッダーバイト数である。） Ui h：ストリームSi の一般的なアクセス単位（復号化タ
イムスタンプti hやサイズDi h が関連する。） Ci：ストリームSi のデマルチプレクシング・バッファ
ーBDi の容量
る。それは幾つかのステップで構成され、各ステップに
おいては、現時点tc での状態が更新され、次のパケッ
トを構築するデータを抜き取るべき基本ストリームが選
択される。幾つかは既に導入されているのであるが、興
味ある量に関する幾つかのシンボルが以下のように定義
される。 N ：多重化されるべきストリームの数 R ：多重化されたストリームのビットレート（一定値に
保たれている。） P + H ：パケットサイズ（ここで、P は各パケットに含
まれるデータバイト数の適当な値、例えば2048バイトで
あり、H はヘッダーバイト数である。） Ui h：ストリームSi の一般的なアクセス単位（復号化タ
イムスタンプti hやサイズDi h が関連する。） Ci：ストリームSi のデマルチプレクシング・バッファ
ーBDi の容量
【００１７】マルチプレクサー制御論理装置が各ステッ
プで行わなければならない操作は、以下の通りである。
各入力ストリームSi(1≦i ≦N)に対して、 （１）現時点tc において、デマルチプレクシング・バ
ッファーBDi から既に引き出されているデータ量Ei(tc)
= ΣDi n, (ti h<tc) を更新すること。 （２）現時点tc まで復号化されていない次のK 個のア
クセス単位を更新すること。 （３）デマルチプレクシング・バッファーBDi に現在含
まれているデータ量を次式により計算すること。 BFi(tc) = Ai(tc) - Ei(tc) （４）もしBFi(tc) + P≦Ci ならば、次式によりリラッ
クスを計算すること。 Xi = min｛(ti k - tc) - [Ei(ti k) - Ai(tc)]/R｝, 1≦
k≦K ここで、Ei(ti k) = Ei(tc) + Di 1 + ... + Di k であ
る。もし上記条件が成立しなければ、ストリームSi は
オーバーフロー問題により有効でないと考えられる。
プで行わなければならない操作は、以下の通りである。
各入力ストリームSi(1≦i ≦N)に対して、 （１）現時点tc において、デマルチプレクシング・バ
ッファーBDi から既に引き出されているデータ量Ei(tc)
= ΣDi n, (ti h<tc) を更新すること。 （２）現時点tc まで復号化されていない次のK 個のア
クセス単位を更新すること。 （３）デマルチプレクシング・バッファーBDi に現在含
まれているデータ量を次式により計算すること。 BFi(tc) = Ai(tc) - Ei(tc) （４）もしBFi(tc) + P≦Ci ならば、次式によりリラッ
クスを計算すること。 Xi = min｛(ti k - tc) - [Ei(ti k) - Ai(tc)]/R｝, 1≦
k≦K ここで、Ei(ti k) = Ei(tc) + Di 1 + ... + Di k であ
る。もし上記条件が成立しなければ、ストリームSi は
オーバーフロー問題により有効でないと考えられる。
【００１８】これらの操作が行われると、オーバーフロ
ー問題により有効なストリームが無いなら、架空の（埋
込み）パケットが構築され、さもなければ以下のステッ
プが行われる。 （５）最も小さいリラックスを有するストリームSi 決
め、原則としてSi のデータを用いたP データバイトを
有するパケットを準備すること。 （６）もし多重化されるべきストリームの性質がそのよ
うに要求するのなら、条件 Ej[tc + (P + H)/R] > Aj(tc) を満たすストリームSj(j≠l)が存在するか否かを調べ、
もしSj が存在するなら、ストリームSi をストリームS
j と置き換え、このステップで構築されるべきパケット
内のデータバイト数をP から P' = Ej[tc + (P + H)/R] - Aj(tc) まで減じること。 （７）もしS* がこれらの操作の終わりで選択されたス
トリームならば、S* のデータを用いてサイズP* + H の
パケットを構築し、次式 A*[tc + (P* + H)/R] = A*(tc) + P* により次のステップ（時間tc + (P* + H)/R）で考えら
れるべき到着の傾向を更新すること。時間t = 0 で、各
ｉに対して初期化の目的でAi(0) が０に設定される。本
方法は図７のフローチャートにおいても示される。この
フローチャートは、ストリームSj の存在の更なるチェ
ックが為されるという最も複雑な場合を考慮したもので
ある。フローチャートにおいて、実際の機械による本方
法の実行に関わる理由から、初期最大値MAX ＿VAL がリ
ラックスに対して設定され、最大持続時間MAX ＿DTが多
重化プロセスに対して設定されている。更に、簡単のた
め、パラメータtp が前の多重化時間を示すために導入
されている。フローチャートの更なる説明は必要ないで
あろう。ここに記載されたことは、非制限的な例により
与えられていることは明らかである。変形や変更が発明
の範囲を逸脱することなく可能である。
ー問題により有効なストリームが無いなら、架空の（埋
込み）パケットが構築され、さもなければ以下のステッ
プが行われる。 （５）最も小さいリラックスを有するストリームSi 決
め、原則としてSi のデータを用いたP データバイトを
有するパケットを準備すること。 （６）もし多重化されるべきストリームの性質がそのよ
うに要求するのなら、条件 Ej[tc + (P + H)/R] > Aj(tc) を満たすストリームSj(j≠l)が存在するか否かを調べ、
もしSj が存在するなら、ストリームSi をストリームS
j と置き換え、このステップで構築されるべきパケット
内のデータバイト数をP から P' = Ej[tc + (P + H)/R] - Aj(tc) まで減じること。 （７）もしS* がこれらの操作の終わりで選択されたス
トリームならば、S* のデータを用いてサイズP* + H の
パケットを構築し、次式 A*[tc + (P* + H)/R] = A*(tc) + P* により次のステップ（時間tc + (P* + H)/R）で考えら
れるべき到着の傾向を更新すること。時間t = 0 で、各
ｉに対して初期化の目的でAi(0) が０に設定される。本
方法は図７のフローチャートにおいても示される。この
フローチャートは、ストリームSj の存在の更なるチェ
ックが為されるという最も複雑な場合を考慮したもので
ある。フローチャートにおいて、実際の機械による本方
法の実行に関わる理由から、初期最大値MAX ＿VAL がリ
ラックスに対して設定され、最大持続時間MAX ＿DTが多
重化プロセスに対して設定されている。更に、簡単のた
め、パラメータtp が前の多重化時間を示すために導入
されている。フローチャートの更なる説明は必要ないで
あろう。ここに記載されたことは、非制限的な例により
与えられていることは明らかである。変形や変更が発明
の範囲を逸脱することなく可能である。
【図１】符号化された音声映像ストリームを送信及び受
信するためのシステムの概略図である。
信するためのシステムの概略図である。
【図２】復号器の入力バッファー内のデータ量のタイム
図である。
図である。
【図３】将来のアンダーフロー状態を示すタイム図であ
る。
る。
【図４】「リラックス(relax) 」量が示されているタイ
ム図である。
ム図である。
【図５】「リラックス(relax) 」量がより良く定められ
ているタイム図である。
ているタイム図である。
【図６】アンダーフロー状態の特別な場合が示されてい
るタイム図である。
るタイム図である。
【図７Ａ】本発明の方法のフローチャートである。
【図７Ｂ】本発明の方法のフローチャートである。
ＣＤ１．．．ＣＤＭ 符号器 ＢＭ１．．．ＢＭＮ マルチプレクシング・バッファー ＭＸ マルチプレクサー ＩＩＳ ブロック ＬＣ 制御論理装置 ＥＩＳ ブロック ＤＭ デマルチプレクサー ＢＤ１．．．ＢＤＮ デマルチプレクシング・バッファ
ー ＤＣ１．．．ＤＣＮ 復号器 ＢＰ１．．．ＢＰＮ 表現バッファー
ー ＤＣ１．．．ＤＣＮ 復号器 ＢＰ１．．．ＢＰＮ 表現バッファー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨバンニ・カイレ イタリー国トリノ10034、シ・エツセオ・ コセンツア 18／14 (72)発明者 ジヤムパオロ・ミキエレツト イタリー国ロベナゴ（ヴエーエー) 300300、ヴイア・ドニツエツチ 10／４
Claims (12)
- 【請求項１】 単一のストリームからのデータを含んだ
パケットから構成され且つＮ個の復号器(DC1,...,DCN)
を駆動できる遠隔のデマルチプレクサー(DM)にビットレ
ートR で伝送される多重化ストリームを構築するよう
に、マルチメディア信号列に関連した情報を表すデジタ
ル符号化されたデータのＮ個の基本ストリームを多重化
する方法であって、 各復号器は基本ストリームの一つが割り当てられ、夫々
のデマルチプレクシング・バッファー(BD1,...,BDN) の
下流に接続され、 パケットのデータがマルチプレクシング・バッファーに
逐次書き込まれ、そこから、サイズDi h （以下、アクセ
ス単位として参照される。）の符号化されたデータのブ
ロックが符号化時間ti h において同時に引き出され、 各入力ストリームSi に対して、（ａ）現時点tc での、
デマルチプレクシング・バッファー(BDi) に既に到着し
たデータ量Ai (tc) とデマルチプレクシング・バッファ
ー(BDi) から既に引き出されたデータ量Ei (tc) を求
め、 ここで、Ei(tc) = ΣDi h , (ti h<tc) であり、（ｂ）
前記現時点tc におけるデマルチプレクシング・バッフ
ァー(BDi) 内のデータ量BFi(tc) を、時間tc までに到
着したデータと引き出されたデータ間の差BFi(tc) = Ai
(tc) - Ei(tc) として求め、（ｃ）前記現時点tc に
まだ復号化されてない次のＫ個のアクセス単位に対し
て、バッファー占有レベルに関連したパラメータXi で
あって、バッファー(BDi)が前記アクセス単位の一つの
抽出においてアンダーフロー状態の発生を避けるように
データを受け取らなければならないという緊急性を表す
該パラメータXi （以下、「リラックス」として参照さ
れる。）を求め、（ｄ）最小リラックスを有するストリ
ームSl を識別し、（ｅ）最小リラックスを有する前記
基本ストリームSl の所定のＰデータバイトを含んだパ
ケットを構築するという一連のステップが行われること
を特徴とする上記多重化方法。 - 【請求項２】 ストリームSi に対するリラックスXi が
次式 Xi = min｛(ti k - tc) - [Ei(ti k) - Ai(tc)]/R｝ により求められ、ここで、min は括弧内の量の最小を示
し、 ti k(1≦k≦K)はk番目のアクセス単位の引き出し時間で
あり、 Ei(ti k) は、Ei(tc) + ΣDi m (m≦1≦k)により与えられ
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 最小リラックスを有するストリームSl
の識別後、リラックスが最小値より大きい他の基本スト
リームSj に対して、前記現時点tc で始まり、 Pデータ
バイトと Hヘッダーバイトを含んだパケットをビットレ
ートR で伝送するのに要求される時間に等しい持続時間
(T) を有する時間インターバルの間に、バッファーにア
ンダーフロー状態が発生したか否かが調査され、 もし前記調査の結果が否ならば、最小リラックスを有す
る基本ストリームSlの前記所定の P個のデータを含む前
記パケットが構築されるのに対し、もし前記調査が肯定
的結果を与えるならば、前記他の基本ストリームSj の
減じられたP'データバイトを含むパケットが構築される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 サイズP' + Hのパケットをビットレート
R で伝送するのに要求される時間T'が最小リラックスよ
り小さくなるような、前記減じられた数P'であることを
特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記減じられた数P'が、 P' = Ej[tc + (P + H)/R] - Aj(tc ) であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
- 【請求項６】 基本ストリームのデータを含んだパケッ
トをデマルチプレクシング・バッファーに書き込むこと
がバッファー自身にオーバーフローを引き起こさないと
きのみ、基本ストリームに対するリラックスの算出が行
われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つ
に記載の方法。 - 【請求項７】 もし全てのストリームに対してオーバー
フローが発生したら、情報内容の無い埋込みパケットが
構築され、多重化されたストリーム内に挿入されること
を特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 時間tc におけるパケット構築後、時間t
c + (P* + H)/Rで前記算出が繰り返され、パケット自身
が最小リラックスを有するストリームSlのデータ又は前
記他のストリームSj のデータを有して構築されている
か否かに依存して、P* が値P 又はP'を有することを特
徴とする請求項１乃至７に記載の方法。 - 【請求項９】 各i に対して、初期化の目的のために、
時間t = 0 でAi(0) が０に設定されることを特徴とする
請求項１乃至８に記載の方法。 - 【請求項１０】 現時点tc までまだ復号化されてない
次のアクセス単位の前記数K が３であることを特徴とす
る請求項１乃至９に記載の方法。 - 【請求項１１】 パケット内のデータバイトの前記所定
数P が約２０４８であることを特徴とする請求項１乃至
１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記ストリームがISO/IEC 11172 規格
（MPEG1 規格）により符号化されることを特徴とする請
求項１乃至１１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT94A000758 | 1994-09-29 | ||
| IT94TO000758A IT1266945B1 (it) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Procedimento di multiplazione per flussi di segnali audiovisivi codificati secondo lo standard mpeg1. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08256329A true JPH08256329A (ja) | 1996-10-01 |
| JP3103301B2 JP3103301B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=11412791
Family Applications (1)
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