JPH0937252A - パケット化されたデータストリームからの所望データの取り込み及び同期化方法 - Google Patents

パケット化されたデータストリームからの所望データの取り込み及び同期化方法

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JPH0937252A
JPH0937252A JP8061678A JP6167896A JPH0937252A JP H0937252 A JPH0937252 A JP H0937252A JP 8061678 A JP8061678 A JP 8061678A JP 6167896 A JP6167896 A JP 6167896A JP H0937252 A JPH0937252 A JP H0937252A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】転送ストリームからのビデオデータのトラッキ
ング及び取り込み，並びに取り込まれたストリーム内の
エラーの検出，マスキング，及び回復のための方法を与
える。 【解決手段】 パケット化されたデータストリームから
所望のサービス用のビデオデータを取り込むビデオ減圧
プロセッサが与えられる。データストリームは所望のサ
ービスの異なるコンポーネントを運ぶ転送パケットを含
む。各コンポーネントは特定のパケット識別子(PID)に
より識別される。コンポーネントの一つは所望のサービ
ス用のタイミング情報を与えるプログラムクロックリフ
ァレンス(PCR)を含む。転送パケットのPIDはビデオパケ
ットを回復するべくモニターされる。回復されたパケッ
トからのヘッダ情報はパケット化基本ストリーム(PES)
ヘッダ及び画像情報を有するPESパケットを回復するべ
く処理される。PESヘッダから得られたタイムスタンプ
情報はビデオメモリ内に保存するために画像情報に付加
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ビデオ減圧(decom
pression)プロセッサに関し，特に，パケット化データ
ストリームから復号化されるべきビデオデータのような
所望のデータを要求するための効果的な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】テレビ信号のデジタル送信はアナログ技
術より非常に高い品質のビデオ及びオーディオサービス
を与える。デジタル送信は，特にケーブルテレビネット
ワークまたは衛星によりケーブルテレビ加入者に及び／
または直接的に家庭衛星テレビ受信機に送信される放送
に対して有効である。デジタルテレビ送信機及び受信機
装置は，オーディオ業界でデジタルコンパクトディスク
がアナログレコードに取って替わったように，現在のア
ナログ装置に取って替わることが期待されている。
【０００３】実質的な量のデジタルデータがあらゆるデ
ジタルテレビ装置内で送信されなければならない。デジ
タルテレビ装置において，加入者はビデオ，オーディオ
及びデータを加入者に与えるレシーバ／デスクランブラ
を介してデジタルデータストリームを受信する。有効な
ラジオ周波数スペクトルを最も効果的に使用するため
に，送信すべきデジタルデータの量を最小化するべくデ
ジタルテレビ信号を圧縮することが有利である。
【０００４】テレビ信号のビデオ部分は，一緒になって
動画を与えるビデオ“フレーム”の連続から成る。デジ
タルテレビ装置において，ビデオフレームの各ラインは
“画素”と呼ばれる一連のデジタルデータビットにより
画成される。大量のデータテレビ信号が各ビデオフレー
ムを画成するのに要求される。例えば，NTSC(National
Television System Committee)解像度で，ひとつのビデ
オフレームを与えるためには7.4メガビットのデータが
要求される。これは，640画素×480本ラインのディスプ
レイが赤，緑及び青の各３原色に対して８ビットの強度
値で使用されることを仮定している。PAL(phase altern
ating line)解像度では，ひとつのビデオフレームを与
えるのに9.7メガビットのデータが必要である。この例
では，704画素×576本ラインのディスプレイが赤，緑及
び青の各３原色に対して８ビットの強度値で使用され
る。この大量のデータ量を扱うためには，データは圧縮
されねばならない。
【０００５】ビデオ圧縮技術は従来の通信チャネルを通
じてデジタルビデオ信号の効果的送信を可能にする。そ
のような技術は，ビデオ信号内の重要情報のより効果的
な表現を引き出すために，隣接画素間の相関関係を利用
する圧縮アルゴリズムを使用する。最も強力な圧縮技術
は空間的相関関係のみではなく，データをさらに圧縮す
るために隣接フレームの類似関係をも利用する。そのよ
うな装置において，実フレームと実フレームの予測との
間の差のみを送信するよう，しばしば差分符号化が使用
される。該予測は同一ビデオシーケンスの先行フレーム
から引き出された情報に基づく。
【０００６】移動補償を使用したビデオ圧縮装置の例
が，Krauseらによる，米国特許第5,057,916号，5,068,7
24号，5,091,782号，5,093,720号，及び5,235,419号に
見られる。概して，そのような移動補償装置はブロック
マッチング移動推定(motion estimation)アルゴリズム
を利用する。この場合，特定の現ブロックに最も良く類
似する先行フレーム内のひとつのブロックを識別するこ
とによって，イメージの現フレーム内の各ブロックに対
してひとつの移動ベクトルが決定される。その後，全現
フレームは対応するブロック対の差を送ることによっ
て，対応する対を識別するのに必要な移動ベクトルとと
もに，デコーダにおいて再構成される。しばしば，送信
されたデータ量は置換されたブロック差及び移動ベクト
ル信号の両方を圧縮することによってさらに減少され
る。ブロックマッチング移動推定アルゴリズムは，離散
コサイン変換(DCT)のようなブロックベースの空間圧縮
技術と結合された時，特に効果的である。
【０００７】圧縮されたビデオデータをレシーバへ送信
するひとつの方法に，パケット化されたデータストリー
ム内に含まれるパケット形式がある。典型的に，圧縮ビ
デオデータを運ぶパケットは，テレビ信号を再構成する
のに必要な対応するオーディオデータ及び制御情報を運
ぶ他のパケットとともに多重化される。この方法でデジ
タルテレビ信号を送信するためのひとつの標準規格はMP
EG-2規格であり，その詳細はここに参考文献として組み
入れる，the Telecommunications Standardization Sec
tor, Study Group 15, Experts Group 4ATM-Video Codi
ng of the International Organization for Standardi
zation, ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11により出版された，AV
C-491, version 1, April, 1993 発行の"Coded Represe
ntationof Picture and Audio Information"に記載され
ている。MPEG-2ビデオに対するさらに詳細なビデオシン
タックス及びセマンティクスは，同じくここに参考文献
として組み入れるInternational Organization for Sta
ndardization documentISO/IEC 13818-2 international
standard, 1995発行の"Generic Cording of Moving Pi
ctures and Associated Audio Information: Video,"に
記載されている。興味あるものとして，同様に参考文献
として組み入れるのはMotorola Microprocessor and Me
mory Technologies Group, 1994発行のドキュメントMC6
8VDP/Dの予備データシートの"MPEG-2/DCII Video Decom
pression Processor"であり，それはMPEG-2及びDigiCip
her II規格を使用するビデオ減圧プロセッサを説明す
る。
【０００８】MPEG-2装置（及びジェネラル・インスツル
メント・コーポレーションの所有の類似DigiCipher II
装置）において，転送ストリームまたは転送マルチプレ
クスは，固定長パケットの連続セットから成る。各パケ
ットは長さが全部で188バイトあり，その内の最初の4バ
イトがパケットヘッダとして定義される。したがって各
パケットのペイロード(payload)部分は通常184バイトで
ある。しかし，可変長付加フィールドが必要に応じヘッ
ダを延長するのに与えられる。付加フィールドが存在す
るとき，パケットのペイロード部分は対応して短くな
る。
【０００９】さまざまなタイミング及び識別情報が転送
ストリームの異なる部分に与えられる。これらは，特定
のサービスコンポーネントを運ぶ転送パケットを識別す
るための参照番号を与えるよう各転送パケットの転送ヘ
ッド内にあるパケット識別子(PID)を含む。この番号に
は，テレビ番組信号を再構成するのに要求されるそれら
の転送パケットを識別するために，レシーバで使用され
るサービス定義またはサービスマップ内に含まれてい
る。PIDはまたさまざまなグルーミング(grooming)及び
再多重化機能に対しても参照される。ビデオ，オーディ
オまたは等時性データにおいて，単一のPIDで表示され
たパケットのストリームは，それぞれ単一のビデオ，オ
ーディオまたは等時性データサービスの基本ストリーム
を表す。
【００１０】転送ストリームにより運ばれたタイミング
情報は，サービスマップ内で参照されるPIDから成るサ
ービスの基礎となるシステムタイムクロック(STC)タイ
ムベースのサンプルを効果的に表すプログラムクロック
リファレンス(PCR)を含む。PCRとともにパケットを運ぶ
PIDもまたサービスマップ内で参照される。サービスの
ビデオ，オーディオ及び等時性データコンポーネントは
定義された関係に従ってシステムタイムクロックにロッ
クされる。PCRは転送レートを画成するように機能し，
すなわちひとつのPID内のあらゆる２つの連続PCRの間で
転送レートは，システムタイムクロックの一単位の時間
のPCR内の差で割り算されたPCR間の全転送ビット数の比
の倍数であるシステムタイムクロックレートと名目的に
等しいかまたは定数である。
【００１１】転送ストリームにより運ばれたタイミング
情報もまた表示用データの復号化及び表示の開始のため
のタイムスタンプを含む。表示タイムスタンプ(PTS)
は，サービスコンポーネントの獲得並びにタイミング及
びバッファ制御がデコーダにおいて適正に動作している
かどうかを検討するために使用される。デコーダタイム
スタンプ(DTS)は，該デコーダがヘッダにDTSを含むパケ
ット化基本ストリーム(PES)パケットのペイロード内の
どこからか始まる第１アクセスユニット（例えば，ビデ
オフレーム）を復号化し始める時間を示すべく使用され
る。パケット化基本データストリームは可変長でありか
つ典型的に固定長転送パケットよりかなり長い端末PES
パケットから成るデータストリームである。したがっ
て，典型的にPESパケットは単一PIDを有する複数の転送
パケットからのデータから成る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】DSTはビデオ復号化の
開始時間を適正に取るためにビデオ減圧プロセッサによ
り要求される。DSTはPESヘッダ内にパッケージされてい
るため，レシーバのビデオ減圧プロセッサにとって，解
析されるべき付随ビデオデータを受信すると同時にDST
を得ることは困難であり複雑であった。解析前に，ビデ
オデータは，転送ストリームから検索された後に定期的
にデータを保存するビデオメモリから検索される。必要
なDSTを含むPESヘッダが放棄された後のある時まで，ビ
デオデータはビデオ減圧プロセッサによる復号化用に準
備されない。
【００１３】最初にDSTを運んだPESヘッダに再アクセス
することなく，またオーバーヘッドとして残りのPESヘ
ッダを運ぶことなく，ビデオ減圧プロセッサに対しDST
を与えるための方法をもたらすことが有利である。さら
に，画像情報が失われた場合にデコーダの迅速な回復を
可能にするべく，減圧されるべきビデオデータのフルセ
ットではなく，２つのタイムスタンプの受信を検出する
ための方法を与えることが有利である。さらに，転送ス
トリームから検索されたビデオデータを保存するべくメ
モリマップが初期化される時，データが消失しないこと
を保証するための方法を与えることが有利である。
【００１４】転送ストリームにより運ばれた画像データ
内で画像ヘッダの喪失の発生を検知し，かつそのような
喪失情報を回復するための方法を与えることが有利であ
る。転送ストリームからの静止画像を選択的に復号化し
表示するための方法はまた有利である。新規画像がすぐ
に有効ではなければプロセッサのビデオ出力を沈黙さ
せ，新規画像が有効になるまで前の画像を表示するため
の方法を与えることが所望される。
【００１５】本発明は，転送ストリームからのビデオデ
ータのトラッキング及び取り込み，並びに取り込まれた
ストリーム内のエラーの検出，マスキング，及び回復の
ための方法を与える。上記利点を有する本発明について
以下に詳細に説明する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明にしたがって，パ
ケット化されたデータストリームから所望のサービス用
のビデオデータを取り込むための方法が与えられる。該
データストリームは，ビデオコンポーネント，オーディ
オコンポーネント及び制御コンポーネントのような異な
るサービスのコンポーネントを運ぶ転送パケットを含
む。特定の転送パケットにより運ばれるコンポーネント
は当該コンポーネントに対するパケット識別子(PID)に
より識別される。ひとつのコンポーネントは所望のサー
ビスに対するタイミング情報を与えるプログラムクロッ
クリファレンス(PCR)を含む。方法は，データストリー
ムでPCRを運ぶコンポーネントから，所望のサービス用
のPCRを検出する工程から成る。回復されたPCRはエンコ
ーダタイミングに対応するデコーダタイムクロックを取
り込みかつトラッキングするのに使用される。その際，
転送パケットのPIDは所望のサービスのビデオコンポー
ネントを運ぶそれらのパケットを回復するべくモニター
される。回復された転送パケットからのヘッダ情報は，
PESヘッダ及び画像情報を有するパケット化基本ストリ
ーム(PES)パケットを回復するべく処理される。タイム
スタンプ情報は，少なくとも一つのPESパケットのPESヘ
ッダから得られる。該タイムスタンプ情報はバッファさ
れ，その後メモリに保存するべく関係画像情報へ追加さ
れる。このようにして，画像情報はメモリから読み込ま
れ，タイムスタンプ情報用のPESヘッダに再アクセスし
なくとも追加タイムスタンプ情報を使って復号化され得
る。
【００１７】典型的に画像情報は復号化されるべき連続
ビデオイメージ間の境界に画像ヘッダを含む。PESヘッ
ダから得られたタイムスタンプ情報はパケット化データ
ストリーム内のPESヘッダに続く次画像ヘッダ内に挿入
される。より特異的に，タイムスタンプ情報は次画像ヘ
ッダ内に含まれる画像開始コードの後に挿入される。
【００１８】タイムスタンプ情報は復号化されるべき各
連続ビデオイメージに対して与えられる。この例におい
て，PESパケットは，エラー発生を示す状態を知るため
に，中を流れる画像開始コードなしで，タイムスタンプ
を有する２つのPESヘッダの獲得を検出するためにモニ
ターされる。中を流れる画像開始コード無しで２つのそ
のようなPESヘッダの受信が検出されるとき，２つのタ
イムスタンプのうちの最初が無視された状態で，第２の
タイムスタンプが次画像開始コードの後に挿入される。
後続の処理セクションにエラーの発生を示すため，デコ
ーダによって制御ビットが第２タイムスタンプに付加さ
れる。
【００１９】効果的方法でタイムスタンプ情報の処理に
加え，取り込みはメモリの再構成を要求する。画像情報
が画素データ及び画素データが如何に復号化されるべき
かに関する情報を与えるビデオシーケンスヘッダを含む
ところの実行において，画像情報を保存するメモリはシ
ーケンスヘッダからの情報に応答して特定のマッピング
を獲得すると同時に再構成される。メモリが再構成され
ている間は，メモリマップの初期化の間にデータが喪失
しないことを保障するためにメモリ内に保存されたデー
タへのアクセスの要求は拒絶される。
【００２０】所望の静止画像の取り込み，選択及び表示
もまたサポートされる。より特異的には，画像情報が連
続ビデオ画像の間の境界に画像ヘッダを含む場合，各画
像ヘッダは後続ビデオ画像のためのリファレンス番号を
含む。特定のビデオ画像がそれに付随するリファレンス
番号を参照することによって復号化するために選択され
る。選択された画像は復号化され，同一のリファレンス
番号を有する他の画像が選択され受信され表示されるま
で静止画像として表示される。
【００２１】転送ストリームにより運ばれた画像情報
は，表示用ビデオプロセッサにより復号化されるべきビ
デオイメージのエンドを示すシーケンスエンドコードを
含む。シーケンスエンドコードが検出され，後続ビデオ
イメージはシーケンスエンドコードに続いて復号化し表
示するのに現に有効であるか否かに関する決定が為され
る。もし，そのような有効な後続ビデオイメージが存在
しなければ，ビデオプロセッサのビデオ出力は新規ビデ
オイメージが有効になるまで沈黙される。替わって，ビ
デオプロセッサの出力には，新規ビデオ画像が有効にな
るまで処理された最後のビデオ画像が与えられる。損失
画像ヘッダから回復するために，転送ストリームから受
信された画像情報が画像ヘッダの損失の発生を検知する
べくモニターされる。検出と同時に，メモリ内に含まれ
る最近表示された画像情報の全フレームの表示が，後続
画像ヘッダの後に受信されるビデオデータの新規全フレ
ームが表示用に有効になるまで繰り返される。
【００２２】エラーにより発生するものではないが，エ
ンコーダでスキップされた画像は類似の方法で扱われ
る。スキップされた画像から回復するために，メモリは
フレームの復号化が開始される時，完全なビデオフレー
ム用のデータがメモリ内に存在するか否かを検出するべ
くモニターされる。完全なビデオフレームが存在しない
と検出されると同時に，メモリ内に含まれている最近表
示された復号化画像情報の完全フレームの表示が繰り返
される。
【００２３】無効なタイムスタンプ情報からの回復もま
た与えられる。特に，ひとたび有効なDTSに応答して復
号化プロセスが開始されると，デコーダは一度にひとつ
の入力フレームを復号化し続ける。DTSの間，フレーム
は過去の復号化時間から導かれる時間で復号化される。
新規DTSが受信されると，そのDTSにより示された時間
は，復号化時間でのデコーダタイムクロックの値と比較
される。もしDTSにより示された時間がデコーダタイム
クロックの値に先んじたら，（すなわち，DTSがすでに
通過してしまったら）同期がくずれかつビデオ減圧プロ
セッサ(VDP)は復号化処理において後ろにあることが仮
定される。したがってタイムスタンプ情報を伴う画像情
報は放棄され，VDPはその画像を復号化しない。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は，レシーバでのテレビ番組
を再構成するために必要なビデオデータを保存しかつ検
索するための外部DRAM22をアドレスするメモリマネージ
ャ30を伴うビデオ減圧プロセッサのブロック図である。
符号20で表されるプロセッサは，転送レイヤ（すなわ
ち，制御及びその他のビデオ以外の情報）及び，ときど
きビデオプロセッサの転送パケットインターフェイスと
呼ばれる端子10を通じて入力される圧縮ビットストリー
ムのビデオレイヤの両方を複合化するために設計された
パイプライン型プロセッサである。
【００２５】ユーザプロセッサインターフェイスは，プ
ロセッサ20内にさまざまなレジスターを形成するＭバス
コントローラ50を通じて，端子14においてビデオデータ
プロセッサの制御用に与えられる。Ｍバスは，単純でか
つ効果的な素子間データ交換のための手段を与える２線
式両方向シリアルバスであって，I2Cバス規格と完全に
コンパチブルである。
【００２６】DRAM22へのひとつのインターフェイスがア
ドレスライン24及びデータライン26を通じて与えられ
る。図１に示された例では，DRAM22は９ビットアドレス
ポート及び３２ビットデータポートを有する。
【００２７】ビデオ出力インターフェイス38は，例え
ば，CCIR規格(International RadioConsultive committ
ee)656で，８ビット，２７メガヘルツの多重化ルミナン
ス(Y)及びクロミナンス(Cr, Cb)信号として出力される
減圧され再構成されるビデオ用に与えられる。
【００２８】テストインターフェイスが端子62を通じ
て，従来のJTAG(Joint Test ActionGroup)コントローラ
60へ与えられる。JTAGは，内部回路同様にパッケージ及
びボード結合における欠陥を検出するためのボードレベ
ル試験用に使用される標準化された境界スキャン方法論
である。
【００２９】ビデオ減圧プロセッサ20は端子12を通じて
クロック信号を受信する。該クロックは，転送構文スパ
ーザ32が，端子10を通じて入力されたパケット化データ
ストリーム内に含まれる転送パケットからタイミング情
報及びビデオ情報を回復可能になるように使用されるタ
イミング情報を与える。取り込み及びエラーマネージメ
ント回路34は，プログラムクロックリファレンス(PCR)
を利用し，画像の復号化の開始と同期化させるべくビデ
オ構文パーザ40により検出されたタイムスタンプ(DTS)
を復号化する。この回路は垂直同期を設定し，すべての
ビデオ及び表示機能に対し全体的な同期化を与える。
【００３０】ビデオレイヤは，メモリマネージャ30によ
り外部DRAM22内に形成された入力バッファ(FIFO)内にバ
ッファされる。ビデオ構文パーザ40はDRAM FIFOから出
力された圧縮ビデオデータをメモリマネージャ30を通じ
て受信し，移動ベクトル情報をビデオ情報を説明する係
数から分離する。該係数は，ハフマン(Huffman)デコー
ダ52，逆量子化器54，及び逆離散コサイン変換(IDCT)プ
ロセッサ56により処理される。
【００３１】移動ベクトルは回復され，現ビデオフレー
ムを再構成するために必要な先行の復号化ビデオフレー
ムをアドレスするために使用される。特に，移動ベクト
ルデコーダ42はビデオ構文パーザ40から受信された移動
ベクトルを復号化し，それらを予測アドレスジェネレー
タ44に送信する。該予測アドレスジェネレータは，予測
計算機46が現フレームブロックを再構成するのに必要な
予測信号を与えることができるように，メモリマネージ
ャ30を通じて必要なアンカーフレーム（すなわち，フレ
ーム内(I)または予測(P)フレーム）データを検索するの
に必要なアドレス情報を与える。差分デコーダ48は，減
圧ビデオデータを与えるべく，予測データを復号化係数
データと結合する。減圧データはメモリマネージャ30を
通じて，DRAM22の適当なバッファ内に保存される。移動
ベクトルデコーダ42，予測アドレスジェネレータ44，予
測計算機46，差分デコーダ48，ハフマンデコーダ52，逆
量子化器54及びIDCT56により実行されるビデオ減圧処理
工程は，一般的なものであり当業者に周知の技術である
ことを認識すべきである。
【００３２】メモリマネージャ30は，外部DRAMアドレス
及びデータバス24，26上のすべての動作を予定し，かつ
DRAM22を効果的にアドレスする。メモリマネージャは，
DRAM22の入力FIFO部分，ビデオ構文パーザ40及びビデオ
再構成回路36（予測計算機46及び差分デコーダ48と同
様）のデータ送信条件が一致することを保証する。ビデ
オ再構成回路36は現画像を立ち上げ，クローズド・キャ
プション，垂直インターバルテスト信号(VITS)及び/ま
たはテストパターンデータをビデオ出力ライン38への出
力用に挿入する。ビデオデータの圧縮フレームのための
復号化プロセスは，デコーダタイムクロックにより特定
化される時間を，ビデオフレームが復号化されるべき時
間を示すデコードタイムスタンプ(DTS)と比較すること
によって同期化される。減圧フレームのための表示プロ
セスはデコーダタイムクロックにより特定化された時間
を，ビデオフレームが表示用に与えられるべき時間を示
すプレゼンテーションタイムスタンプ(PTS)と比較する
ことにより同期化される。
【００３３】メモリマネージャはまた，両方向予測フレ
ーム（Ｂフレーム）を伴うかまたは伴わない，例えばNT
SCまたはPALの復号化モードに依存するDRAM22のFIFO部
分に対し可変サイズをもたらす。ビデオバッファ制御は
DRAM22によって与えられるFIFOがオーバーフローまたは
アンダーフローしないことを確認する。バッファ制御は
PCR及びDTSを含むシステムタイミングパラメータの機能
である。
【００３４】DRAM22は外部メモリとして図示され，８メ
ガビット実行用には２つの４メガビットDRAMを，１６メ
ガビット実行用には４つの４メガビットDRAMをというよ
うに複数のDRAMチップによりもたらされる。将来的に
は，メモリ技術の進歩によりDRAM22はビデオ減圧プロセ
ッサ内の内部メモリとして与えられるであろう。DRAMは
圧縮された入力ビデオビットストリームに対する循環FI
FOバッファと同様に，さまざまなデコード及び出力ビデ
オバッファを与えるべくマッピングされる。DRAMはま
た，復号化されたビデオフレームを適正に表示するのに
必要なさまざまな画像組立データを保存するとともに，
テストパターンバッファ，VITSバッファ，及びクローズ
ドキャプション表示発注バッファを与えるためにも使用
される。DRAMは，PALまたはNTSCビデオか，８または１
６メガビットメモリ形式か，またBフレームが存在する
か否か等により変数が修正されたときに要求されるよう
な異なるメモリマップを与えるために，メモリマネージ
ャ30を通じて再初期化される。
【００３５】上記したように，メモリマネージャ30は，
入力FIFO，ビデオパーザ及びビデオ再構成回路のデータ
転送条件を含む外部DRAMバス上のすべての動作を予定す
る。メモリマネージャはまた，従来の方法で，要求され
たDRAMをリフレッシュする。例えば，各２つまたは４つ
の外部DRAM内の同一行が同時にリフレッシュされる。
【００３６】圧縮ビデオデータを含むパケット化ビット
ストリームがビデオ減圧プロセッサ20の端子10に入力さ
れるとき，圧縮データにより表されたビデオフレームが
一度にひとつずつ再構成される。最初に，完全フレーム
のビデオデータが受信されDRAM22内に保存されなければ
ならない。後続ビデオフレーム用の情報は，先行ビデオ
フレーム（DRAM22内に保存された）からの予測データに
加えられれば完全フレームを再構成するであろう完全ビ
デオフレームのサブセットから成る。
【００３７】図２(A)は，各々ヘッダ(PES-HDR)72及びPE
Sペイロード74を有する連続のPESパケットを運ぶパケッ
ト化された基本ストリームの一部を示す。PESパケット7
0は可変長である。
【００３８】典型的に，PESパケットの長さは数千バイ
トである。それらは，転送パケットペイロード内に分割
されたとき，各PESヘッダの最初のバイトがある転送パ
ケットの最初のペイロード位置に配置されるような方法
で並べられるよう要求される。整列PESヘッダを運ぶす
べての転送パケットに対し，ペイロードユニット開始イ
ンジケータが転送パケット用の転送ヘッダ内にセットさ
れる。MPEG-2及びDigiCipher IIシステムにおいて，PES
フォーマットは固有の同期状態にあるすべてのサービス
コンポーネントに対して使用される。特に，ビデオ，オ
ーディオ及び等時性データコンポーネントがパケット化
基本ストリームとして運ばれ，PESヘッダ72はパケット
開始コードプレフィクス，ストリーム識別，及びPESパ
ケット長を含むペイロードを画成するのに必要なさまざ
まな情報を運ぶ。ヘッダはまたプレゼンテーションタイ
ムスタンプ(PTS)またはPTSとデコードタイムスタンプ(D
TS)の両方を含む。ヘッダがPTSのみを運ぶとき，DTSはP
TSと同一であると推定される。第１プレゼンテーション
ユニット（すなわち，ビデオフレーム，オーディオ同期
化フレーム，等時性データアクセスユニット）であって
そのアクセスユニットがこのPESパケットのペイロード
内のどこかで開始するものが存在するとき，PTSはデコ
ーダ装置タイムクロックリファレンスの対応するバイト
が有すべき値を示すフィールドである。ビデオに対し
て，もし画像開始コードの第１バイトがPESパケットの
ペイロード内に存在すれば，アクセスユニットが開始す
る。オーディオに対して，もしオーディオ同期ワードが
このPESパケットのペイロード内に存在すれば，アクセ
スユニットが開始する。等時性データに対して，アクセ
スユニットはPESパケットペイロードの第１バイトで開
始する。PTSフィールドはサービスコンポーネントの取
り込みに使用され，タイミング及びバッファ制御がデコ
ーダにおいて適正に動作しているかどうかを評価するた
めに使用される。
【００３９】デコーダがPESパケットのペイロード内の
どこかで開始された最初のアクセスユニットを復号化し
始めたとき，DTSは，再構成されたデコーダタイムクロ
ックリファレンスの対応ビットとして持つべき値を示す
フィールドである。PTS及びDTSは，ビデオに対しての
み，及びBフレームとともにIフレーム及びPフレームが
送信されるようなケースでのみ異なるものである。
【００４０】PESペイロードはレシーバへ送信されるの
を所望される情報データを含む。例えば，ペイロードは
レシーバにとってデジタルテレビ信号を復号化し再構成
するために必要なすべてのビデオまたはオーディオ情報
を一緒に含む。
【００４１】頑丈さ及び単純さの要求に合わせるため
に，固定パケット長アプローチが可変長PESパケットに
対し好適である。図２(B)に示されるように，PESパケッ
ト70を含むパケット化基本ストリームは固定長転送パケ
ット80のストリームへフォーマットされる。図２(B)に
示された転送パケットは，デジタルテレビ送信のビデオ
コンポーネントのような同一のサービスコンポーネント
に対応している。MPEG-2及びDigiCipher IIの例におい
て，各パケットは全部で188バイトの長さを有し，内最
初の４バイトが転送パケットヘッダ(XPT HDR)82を構成
する。したがって，各パケット80のペイロード部分84は
通常184バイトである。しかし，転送パケット80’で示
されるような付加的なフィールド機構が必要に応じてヘ
ッダを延長するべく与えられる。付加フィールド86は，
すべての転送パケットに対しては必要でない付加的情報
を与える。付加的フィールド(ADPT FIELD)86は，付加フ
ィールドが与えられるときはいつでも184バイト以下で
あるペイロードを犠牲にして標準的転送ヘッダ82を延長
する。付加的フィールド86は，そこに含まれる情報量に
よって可変長である。典型的に，付加フィールドはタイ
ムベース回復その他の機能に対する付加的情報をサポー
トし，またペイロードが184バイトすべてを占めないと
きにペイロードを水増しするための機構も与える。例え
ば，そのような，水増しは，可変長ビデオPESパケット
を固定数の転送パケット内に納めるために使用される。
【００４２】図２(B)に示されるように，各転送パケッ
トの転送ヘッダは転送パケットにより運ばれる特定のサ
ービスコンポーネントを識別するためのPIDを含む。PCR
は，所望のサービス用のタイミング情報を与えるべく付
加的フィールドにより運ばれる。レシーバにおいて，所
望のサービスに対するPCRが付加的フィールドから検出
される。特定のPIDの転送パケットは処理中のサービス
の特定のコンポーネントを回復するべくモニターされ
る。図１のビデオ減圧プロセッサがビデオ情報を処理す
るため，処理中のビデオコンポーネントを示すPIDとと
もにすべての転送パケットを配列(locate)されるべく，
それは転送パケットをモニターする。ビデオコンポーネ
ントの処理は図３との関係でさらに詳細に説明される。
【００４３】さまざまなサービスコンポーネントからの
転送パケットは図２(C)に示されるように転送マルチプ
レクス90へ多重化される。転送マルチプレクスは，レシ
ーバにおいてサービスを再構成するのに必要な各異なる
コンポーネント（例えば，ビデオ，オーディオ及び制
御）からの散在パケットを運ぶ。図２(C)に示された転
送マルチプレクスにおいて，ビデオ転送パケット80(A1,
A2,A3.....)の次にオーディオ転送パケット92(B1,B2,B
3......)が続き，その次にさらに転送パケットストリー
ムにより運ばれた他のサービスまたはデータであるコン
ポーネントパケット94(C1,C2,C3......)が続いている。
【００４４】図３は，図１に示されたようなビデオ減圧
プロセッサによるビデオ転送パケットの処理を示したも
のである。複数の転送パケット80は，連続転送パケット
からPESペイロードを再構成するのに必要なペイロード
情報を取り去る転送構文パーザ32により受信される。転
送ヘッダ82内の情報はペイロード情報を識別するのに使
用され，その結果PESヘッダ72と同様にPESペイロードデ
ータ74の再構成も可能となる。上記したように，PESパ
ケットはそれらが転送ペイロード内に分割されたとき，
各PESヘッダの最初のバイトがある転送パケットの最初
のペイロード位置に配置されるように並べられる。ペイ
ロードユニット開始インジケータを転送ヘッド内に検出
すると同時に，転送構文パーザはその転送パケット内の
最初のペイロード位置にはPESヘッダが含まれているこ
とを知る。
【００４５】PESヘッダ72内に含まれるアイテムのひと
つ（または，PESヘッダ内のPTSから推定されるもの）
は，適正に画像データを復号化するためにビデオ構文パ
ーザ40で必要なデコードタイムスタンプ(DTS)104であ
る。本発明にしたがって，DTSはPESヘッダ72から抽出さ
れ，DRAM22のFIFO部分内に保存されたビデオ情報（画像
データ）102内の画像ヘッダ100の後に再挿入される。DR
AM22内に保存されたビデオ情報内へDTSを挿入すること
によって，減圧プロセッサがDRAM外のソースからDTSを
検索しなくてもビデオ情報を処理することができるよう
になる。PTSもまた，もしDTSと異なる場合にはDRAM22内
に保存される。
【００４６】本発明の最大の特徴は，DTSが検出され，
次に前のDTSがDRAM22に書き込まれることなく２番目のD
TSが検出されるような特別のケースにおいて，ビデオ構
文パーザに対しこのような状況を指示するべく特別のコ
ードが与えられることである。より詳細には，ビデオ構
文パーザはパケットが画像ヘッダを損失したことを知ら
せ，受信された２番面のDTSが次の画像用にたぶん適正
である旨を知らせる。ともかくパーザは損失画像ヘッダ
を検出しながら，次画像を伴うDTSを捨てる。しかし，
状況を識別する特別コードを受信すると同時に，ビデオ
構文パーザ40は現DTSは先行の未使用DTSを上書きし，現
DTSが有効であると仮定されていることを知る。
【００４７】転送ストリームのビデオコンポーネントが
上記したように獲得されている間，ビデオ構文パーザ４
０は，続けてメモリマネージャ３０からデータを要求し
続ける。パケットインターフェイスによりデータが書き
込まれる速度は，それが解析される速度より非常に遅い
為，DRAM22内のFIFOはパケットインターフェイスがそこ
にデータを書き込んだ後すぐにはほぼ空白である。それ
から構文パーザは，DRAM22内のメモリマップを初期化す
るためにシーケンスヘッダ内で必要な情報のためのデー
タを解析する。シーケンスヘッダはPESペイロード内で
運ばれるビデオ構文の一部であり，新しい一連のビデオ
情報（画像）が続くことを示す。シーケンスヘッダは，
DRAM22が圧縮されたビデオの減圧用のデータを保存する
べく適正にマッピングされるように使用されるビデオ符
号（例えば，水平サイズ，垂直サイズ，サンプルアスペ
クト比，フレームレート，ビットレート，及びフレーム
内／非フレーム内量子化等）及び画像のパラメータを識
別する。シーケンスヘッドに付加されたシーケンス拡張
を検出すると同時に，メモリマップが初期化される。シ
ーケンス拡張は，ビデオがインターレース方式かプログ
レッシブ方式のいずれによりスキャンされたかというよ
うな付加的情報を与える。メモリマップの初期化中に
は，DRAM22へのアクセスはすべて拒否される。メモリマ
ップが初期化された後は，DRAMへのアクセスが可能にな
る。この操作により，メモリマップが初期化される際，
DRAM22のFIFO部分内に保存されたデータは喪失しないこ
とが保証される。その後，ビデオ構文パーザ４０はビデ
オデータの減圧を開始するために有効なDTSを有する最
初の画像ヘッダを探し始める。
【００４８】さまざまなデジタル通信方法において，転
送チャネルを通じてデータときどき損失することが予期
されている。ビデオデータがビデオ減圧プロセッサへ通
信されるとき，画像ヘッダが損失することは有り得る。
また受信ビデオデータを処理している最中に，DRAM22の
FIFO部分がオーバーフローまたはアンダーフローするこ
とも有り得る。このような場合には，エラー処理は，テ
レビスクリーン上で視聴者が気がつく程の歪の可能性を
最小化させるように働かねばならない。スキップ画像も
処理されねばならない。スキップ画像は送信チャネルか
ら生じたエラーではないが，他のエラー同様に処理され
る。
【００４９】MPEG-2及びDigiCipher II規格において，
基本的ビデオのユニットはマクロブロックである。マク
ロブロックは１６×１６のビデオ画素のグループであ
る。ビデオは階層的に符号化される。シーケンスはビデ
オシーケンスである。シーケンスは画像の集合から作ら
れている。画像の集合は個別の画像から作られている。
各画像は移動ビデオの単一フレームに対応する。画像は
スライス状に分解される。各スライスはマクロブロック
から成る。マクロブロックは，１６×１６のルミナンス
画素及び８×８のクロミナンス画素の２つのブロックを
含む，計６つの８×８ブロックから成る。ブロックとは
画素のあらゆる８×８ブロックを説明するのに使用され
る用語である。
【００５０】画像ヘッダの損失を検出するために，図１
に示される減圧プロセッサのビデオ構文パーザ４０は各
画像スライスの垂直位置をモニターする。もし，スライ
ス垂直位置n＜スライス垂直位置n-1でありかつスライス
垂直位置n及びスライス垂直位置n-1との間に画像ヘッダ
が存在しないならば，スライス垂直位置nは新規画像に
属し，画像ヘッダは損失したことが仮定される。もしパ
ーザが損失画像ヘッダを検出すれば，それは次の画像ヘ
ッダ上に発見でき獲得できるが，もしそれがひとつのDT
Sを持っており，現DTSが有効であると仮定され上書きさ
れたDTSであると知られていなければ，そのDTSを無視す
る。もし，DTSが存在しなければ，ビデオ構文パーザは
前のタイミング情報に基づいてひとつを予測する。もし
エラーのため予測が間違っていたら，次の有効DTSが生
まれるまでの短時間の間，装置は非同期状態にある。パ
ケットインターフェイスとビデオ構文パーザがいずれも
損失した画像ヘッダで画像をカウントしていなかったた
め，DRAM22のFIFO部分内の画像のカウントは正しいまま
の状態を保つ。
【００５１】画像が失われたときはいつでも，前の画像
の表示が繰り返される。特に，DRAM22内で有効な最近表
示された完全フレームが繰り返される。典型的に，これ
は最近表示されたIまたはPフレームである。最近のBフ
レームはDRAM22がBフレームを保持するのに十分に大き
くなければ繰り返されず，それは無駄であり好適実施例
ではない。
【００５２】転送構文パーザ３２は画像開始コード及び
シーケンスエンドコードの発生をモニターすることによ
り，DRAM22内のFIFO部分に完全画像の存在を検出する。
FIFO内の画像数を調べると同時に，もしデコーダが復号
化開始時間にFIFO内に完全な画像が存在しないと決定し
たら，エンコーダにおいてスキップ画像が発生したこと
が仮定される。
【００５３】もしスキップ画像が検出されたら，現にFI
FO内の不完全画像に伴うDTSが無効であると定義される
ため無視される。ビデオプロセッサはDTSを予測しFIFO
の状態を調べ続ける。完全画像がFIFO内に存在すると
き，復号化が開始される。完全画像がFIFO内に生じるの
を待つ間，最近表示された画像が繰り返される。
【００５４】もしDTSが過去において，すなわち再構成
されたデコーダタイムクロックにより指定された現時間
以前に存在することを検出されたら，同期はいくらかず
れていて復号化処理が遅れてしまったことが仮定され
る。これが起きると，悪いDTSに伴う画像データは復号
化されず破棄される。もし，次の画像がDTSを持ってい
なければ，同期のずれは１画像以下であると仮定されて
それは復号化される。もし次の画像がDTSを持っていた
ら，DTSは過去に存在したか，その場合それは破棄され
たかを確かめるべくチェックする必要がある。もしDTS
が過去に存在しなければ，該DTSがカレントのとき付随
する画像が復号化される。
【００５５】FIFOがオーバーフローの場合，パケットは
破棄され，オーバーフローが止んだあと最初にFIFOに書
き込まれるのはシーケンスエラーコードである。復号化
処理はこのような場合も他のパケットエラーと同様に扱
い，エラーを隠そうとしながら破棄されたパケット内の
データに対しビデオ固定を適用する。アンダーフローは
上記したスキップ画像と同じに扱われる。
【００５６】静止映像は高速または低速モードでサポー
トされる。高速静止映像モードは，例えばユーザインタ
ーフェイス１４（図１）を通じてビデオプロセッサ内
に，例えばカタログショッピングバイトをセットするユ
ーザにより始められる。一度プロセッサがこのモードに
なると，時間リファレンスがページ番号レジスタ内の時
間リファレンスと一致するような画像のみ復号化し表示
する。ユーザプロセッサは，このレジスタを設定するこ
とによりどのページ（静止映像）が復号化されかつ表示
されるかを選択しなければならない。
【００５７】低速静止映像モードは低速画像ソースを表
示するために，スライドショーに似たビデオプロセッサ
のスキップ画像性質のMPEG-2を使用する。取り込みの
後，ビデオプロセッサがFIFO内に完全な画像が存在する
ことを発見するときは常に，バッファ内に次の完全画像
が存在するまでこの画像が復号化されかつ表示される。
【００５８】もし新しい画像がすぐに続いていなけれ
ば，ビデオプロセッサはシーケンスエンドコードの後ビ
デオ出力を遮断するべく実行される。ビデオ再構成回路
３６のビデオ出力を遮断することは，ユーザのテレビス
クリーンを黒くさせることになる。新しい画像が受信さ
れるまでビデオ出力を遮断する替わりに，次の画像が受
信されるまでシーケンスの最後の画像が繰り返される。
それはケーブルテレビのヘッドエンドなどにコマーシャ
ルを挿入する際に便利である。
【００５９】本発明は，パケット化されたデータストリ
ームからのビデオデータをトラッキングしかつ取り込む
ための，並びにそのようなデータ内のエラーを検出し，
隠し及び回復するための改良された方法を与えることを
認識すべきである。PESヘッダから引き出されたタイミ
ング情報は，画像情報の復号化を容易にするためにビデ
オメモリ内に画像情報とともに保存される。転送エラー
を隠しかつ回復するためのさまざな技術が与えれる。
【００６０】発明は特定の実施例に関して説明されてき
たが，特許請求の範囲に記載された発明の思想及び態様
から離れることなく，さまざまな修正及び変更が可能で
あることは，当業者の知るところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において使用するビデオ減圧プロ
セッサのブロック図である。
【図２】いかに可変長PESパケットが送信用の転送マル
チプレクスを与える際に使用するために固定長転送パケ
ット内に再編成されるかを示す図である。
【図３】いかに受信された転送パケットがデコーダにお
いて，図１のDRAM内に保存するべく，画像情報及びタイ
ムスタンプ情報を回復するために処理されるかを示した
図である。
【符号の説明】
70 PESパケット 72 PESヘッダ 74 PESペイロード 80 ビデオ転送パケット 80’ 転送パケット 82 転送パケットヘッダ 84 ペイロード 86 付加的フィールド 90 転送マルチプレスクス 92 オーディオ転送パケット 94 他のコンポーネントパケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・モロニー アメリカ合衆国カリフォルニア州オリーブ ンヘイン、ウエスタン・スプリングス・ロ ード 3411

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】サービスの異なるコンポーネントを運ぶ転
    送パケットを含むパケット化されたデータストリームか
    ら所望のサービス用のビデオデータを取り込むための方
    法であり，該コンポーネントがそのコンポーネント用の
    パケット識別子(PID)により識別されている特定の転送
    パケットにより運ばれるところの方法であって，前記サ
    ービスのビデオコンポーネントを運ぶ転送パケットを回
    復するために転送パケットのPIDをモニターする段階
    と，パケット化基本ストリーム(PES)ヘッダ及び画像情
    報を有するPESパケットを回復するために，回復された
    転送パケットからのヘッダ情報を処理する段階と，前記
    PESパケットの少なくともひとつのPESヘッダからタイム
    スタンプ情報を得る段階と，メモリ内に保存するために
    前記タイムスタンプ情報を対応する画像情報に付加する
    段階と，から成り，前記画像情報は前記メモリから読み
    込まれ，前記タイムスタンプ情報用の前記PESヘッダに
    再アクセスする必要もなく，付加されたタイムスタンプ
    情報を使って復号化される，ところの方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の方法であって，前記画像
    情報は復号化されるべき連続ビデオ映像間の境界に画像
    ヘッダを含み，前記PESヘッダから得られた前記タイム
    スタンプ情報はパケット化データストリーム内で該PES
    ヘッダより後ろの次の画像ヘッダ内に挿入される，とこ
    ろの方法。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の方法であって，前記タイ
    ムスタンプ情報は前記次の画像ヘッダ内に含まれる画像
    開始コードの後ろに挿入される，ところの方法。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の方法であって，さらに間
    に画像開始コードを含まないで，タイムスタンプを有す
    る２つのPESパケットヘッダの受信を検出するべく，前
    記PESパケットをモニターする段階と，間に画像開始コ
    ードを含まないで，タイムスタンプを有する２つのPES
    パケットヘッダの受信が検出されるような場合に，前記
    ２つのPESパケットヘッダの最初の方からのタイムスタ
    ンプを無視しながら，２番目のPESパケットヘッダから
    のタイムスタンプを次の画像開始コードの後に挿入する
    段階と，から成る方法。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の方法であって，さらに間
    に画像開始コードを含まないで，タイムスタンプを有す
    る２つのPESパケットヘッダを受信したことを示すコー
    ドを与える段階と，前記２つのPESパケットヘッダの内
    ２番目の方からのタイムスタンプが無効であるとして無
    視されることを防止するために前記コードを使用する段
    階と，から成る方法。
  6. 【請求項６】前記画像情報が画素データ及び該画素デー
    タが如何に復号化されるかに関する情報を与えるビデオ
    シーケンスヘッダを含むところの請求項１に記載の方法
    であって，さらに前記シーケンスヘッダからの情報に応
    答して，前記メモリをマッピングする段階と，メモリが
    マッピングされている間に，当該メモリへの読み書きの
    アクセス要求が拒否される段階と，から成る方法。
  7. 【請求項７】請求項２に記載された方法であって，さら
    に画像ヘッダの損失の発生を検出するべく，前記画像情
    報をモニターする段階と，そのような検出と同時に，後
    続画像ヘッダの後ろの新しい完全フレームが表示に有効
    であるまで，前記メモリ内にまだ含まれている画像情報
    の最近表示された完全フレームの表示を繰り返す段階
    と，から成る方法。
  8. 【請求項８】前記コンポーネントのひとつが前記所望の
    サービス用のタイミング情報を与えるプログラムクロッ
    クリファレンス(PCR)を含むところの請求項１に記載の
    方法であって，さらに前記データストリーム内でPCRを
    運ぶコンポーネントから前記所望のサービス用のPCRを
    検出する段階と，タイムスタンプ情報により表された時
    間がデコーダタイムクロックの値より先んじているかど
    うかを決定するために，前記タイムスタンプ情報を前記
    PCRで同期されたデコーダタイムクロックの値と比較す
    る段階と，もし先んじていれば，そのタイムスタンプ情
    報に付随する画像情報を破棄する段階と，から成る方
    法。
  9. 【請求項９】前記画像情報が連続ビデオ映像の間の境界
    に画像ヘッダを含み，各画像ヘッダが以下のビデオ映像
    用のリファレンス番号を有するところの請求項１に記載
    の方法であって，さらに特定のビデオ映像がそれに付随
    するリファレンス番号を参照することにより復号化用に
    選択されることを可能とする段階と，選択された映像を
    復号化し，かつ同一リファレンス番号の後続の選択映像
    が表示準備されるまでそれを静止映像として表示する段
    階と，から成る方法。
  10. 【請求項１０】サービスの異なるコンポーネントを運ぶ
    転送パケットを含むパケット化されたデータストリーム
    から所望のサービス用のビデオデータを取り込むための
    方法であり，該コンポーネントがそのコンポーネント用
    のパケット識別子(PID)により識別されている特定の転
    送パケットにより運ばれるところの方法であって，前記
    サービスのビデオコンポーネントを運ぶ転送パケットを
    回復するために転送パケットのPIDをモニターする段階
    と，パケット化された基本ストリーム(PES)ヘッダ及び
    画像情報を有するPESパケットを回復するべく回復され
    た転送パケットからのヘッダ情報を処理する段階であっ
    て，前記画像情報が画素データ及び如何に該画素データ
    が復号化されるべきかに関する情報を与えるビデオシー
    ケンスヘッダを含むところの段階と，前記シーケンスヘ
    ッダからの情報に応答して，前記画像情報を保存すべき
    メモリをマッピングする段階と，前記メモリがマッピン
    グされている間は，読み書きのためのアクセス要求は拒
    否される段階と，から成る方法。
JP06167896A 1995-02-28 1996-02-26 パケット化されたデータストリームからの所望データの取り込み及び同期化方法 Expired - Lifetime JP3839089B2 (ja)

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