JPH09507977A - トランスポート・データパケット組立てシステムにおけるデータストリーム整列インジケータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明のディジタル・テレビジョン信号処理システムにおいては、特別なコードワード、即ちパケット整列フラグ（ＰＡＦ）がＭＰＥＧ形コードワードのビットストリームに挿入されて、画面群（ＧＯＰ）の存在を示すようになっている。ＰＡＦは、ＧＯＰを開始させる“Ｉ”フレームのピクチャ開始コードワードに先行して発生する。パケット境界においてＧＯＰが開始する前にＰＡＦが出現し、ＰＡＦが出現した時に組立て中のデータパケットは終了させられる。そのような終了が生じると、所定数より少ない数のコードワードからなる短縮パケットが生成され、そのデータパケットを完全化することが必要になる。また、各パケットの最終ワードが生じると、データパケットにヘッダがそれぞれ結合されるように構成されている。不完全データパケットに空（０値ビット）ワードを充填することによって、所定数のワードからなる完全データパケットが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】 トランスポート・データパケット組立てシステムにおける データストリーム整列インジケータ 発明の属する技術分野 本発明は、ディジタル信号処理の分野に関し、特に、例えば高解像度テレビジ ョンシステムにおいて符号化されたＭＰＥＧ形データを伝送するのに用いられる 、トランスポート・データパケットを組立てる方法および装置に関する。 発明の背景 アカンポーラ(Acampora)氏外の米国特許第5,168,356号には、ＭＰＥＧ形の可 変長符号化法に従って高解像度テレビジョン（ＨＤＴＶ）信号を処理するシステ ムが記載されている。ＭＰＥＧは、国際標準化機関（ＩＳＯ）によって決定され 勧告された標準符号化フォーマットである。その標準は、“国際標準化機構(Int ernational Organization for Standardization)”ＩＳＯ／ＩＥＣ ＤＩＳ１１ １７２，ディジタル蓄積メディア用動画像およびその関連音声の符号化法(Codin g for Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media)，R ev．Nov．23，1991の勧告書に記載されており、本明細書においてこの勧告書を 一般的符号化フォーマットを記述するために引用する。アカンポーラ氏外のシス テムにおいては、コードワード（符号語）にはデータストリーム中で優先度の高 い情報と低い情報とを表すように優先度が与えられている。そのコードワード・ データストリームはトランスポート・プロセッサに送られる。そのトランスポー ト・プロセッサは、コードワードデータを、それぞれがヘッダ・セクションとパ ック・データ・ペイロード・セクションとを含んでいるトランスポート・セルの 形式にパックし、優先度の高い出力データストリームと優先度の低い出力データ ストリームとを供給する。 トランスポート・プロセッサの主な機能は、前段の優先度プロセッサが供給（ 発行）した可変長コードワードデータをパック・データワードの形式にパックす ることである。累積したパック・ワードは、データパケットといわれ、トランス ポート・ヘッダがその前に付加される。 トランスポート・パケットのフォーマットによって、受信機において再同期化 と信号回復とが容易に行われる。例えば、伝送チャネルに妨害が生じたために信 号が破壊・分断された後でも、ヘッダデータを付加しておけば、受信機は伝送さ れたデータに欠落または破壊を生じた場合、データストリームに対する再エント リ点をヘッダデータに基づいて決定することができる。ＭＰＥＧ準拠の復号化器 におけるデータの同期化も、パケットの境界に開始点を有する画面群ＧＯＰ(Gro up of Pictures)によって行われる。後の説明で分かるように、ＧＯＰは、一連 の１つまたはそれ以上の画面（画像またはピクチャ）またはフレームであり、こ のＧＯＰ形式によって符号化ビデオ・ビットストリームのシーケンス（列）に対 してランダムにアクセスできるようになっている。また、再同期化は、イントラ （内部またはフレーム内）符号化Ｉフレームのピクチャ開始コードワードに応答 することによって、かつ例えばＭＰＥＧ標準準拠のシステムにおけるパケットの 境界にピクチャ開始コードワードを配置することによって容易に行われる。本発 明の原理に従う装置を用いれば、トランスポート・パケットの形成・処理が容易 に行える。 発明の概要 本発明の原理に従えば、群化された画面の連続的ブロックからなる画像を表す コードワード・データストリーム中に特別なインジケータ（標識）が挿入される 。そのインジケータは、画面群の前に出現して、画面群が間もなく出現すること を示す。 本明細書中で開示した好ましい実施態様においては、特別なコードワード、即 ちパケット整列フラグ（ＰＡＦ）が、ＭＰＥＧ形データストリームに挿入されて 、画面群（ＧＯＰ）の開始を示すようになっている。ＰＡＦは、ＧＯＰを開始さ せるイントラ符号化“Ｉ”フレームのピクチャ開始コードワード（ＰＳ）の直前 に置かれる。そのＰＡＦは、１クロック周期（サイクル）を占め、ピクチャ開始 コードワード（ＰＳ）が間もなく現れることを示す。次のパケットの開始時点に おいてピクチャ開始コードワード（ＰＳ）が出現する前に、ＰＡＦの１クロック 周期期間に或る“ハウスキーピング”機能が実行される。ハウスキーピング機能 には、例えば、アキュムレータ(accumulator)をリセットする機能、ヘッダデー タをチェックする機能およびＰＡＦが出現したときに組立て中のデータパケット のための最終ワード・インジケータ(Last Word Indicator)を発生する機能が含 まれている。ＰＡＦが出現したときに、パケットの境界においてＧＯＰが開始す るようになっているので、組立て中のデータパケットは終了させられる。そのよ うな終了が生じると、所定数よりも少ないパケット・ワードを含む短縮パケット が生じることになる。 本発明の特徴に従えば、各パケットの最終ワード（最終語）は、続いて行われ るトランスポート・パケットの形成を容易にするように構成されている。 本発明の別の特徴に従えば、短縮データパケットに対しては空(null)（０値ビ ット）ワードを充填して、所定数のワードの完全なデータパケットを形成し、ピ クチャ開始コードワードが出現するパケット相互間の境界を規定するようにする 。１つのワードは固定長３２ビットで構成され、１つのデータパケットは３０個 のワードで構成され、各データパケットには３２ビットのヘッダが前置される。 簡単な図面の説明 図１は、本発明に従う、データワード制御器、データパック器およびデータ／ ヘッダ結合装置を含んで成るビデオ信号符号化器の部分ブロック図である。 図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、図１のワード制御器およびデータパック器の 詳細を示す。 図３は、図２Ａに示されているワード状態制御器の動作に関する真理表である 。 図４は、パック・データ組立回路の詳細を示す。 図５乃至図１６は、最終ワードの発生の例を示す。 図１７は、図１に示されるデータおよびヘッダ結合器の詳細を示す。 図１８は、図１７に示されている状態制御器の動作に関する状態遷移図である 。 図１９は、本発明に従う装置を含む高解像度テレビジョン符号化システムのブ ロック図である。 図２０Ａおよび図２０Ｂは、符号化ビデオ信号の画像フィールド／フレームの シーケンスの画像表現である。 図２１は、図１９のシステム中の符号化／圧縮装置によって形成されるデータ ブロック生成の画像表現である。 図２２は、図１９のシステム中の符号化／圧縮装置によって形成されるデータ フォーマットの一般化された画像表現である。 図面の詳細な説明 図１は、トランスポート・プロセッサのデータパック器１２およびパック・デ ータワード制御器１０のブロック図である。前述のように、トランスポート・プ ロセッサの主な機能は、可変長のコードワードデータを固定長（例えば３２ビッ ト）データワードにパックすることである。累積された３０個のデータワードは 、データパケットを構成し、最後にそのデータパケットの前にトランスポート・ ヘッダが付加される。図１９に関して後述するように、そのようなトランスポー ト・プロセッサは、ＭＰＥＧ形式の圧縮ビデオ信号を処理するシステムに用いら れる。ＭＰＥＧ形式のフォーマット化および処理の別の特徴については、図２０ 、２１および２２との関連で後述する。 制御器１０は、パケット整列フラグまたはパケット同期フラグ(Packet Alignm ent Flag)ＰＡＦとの関係で長さ(Length)のデータワードの累積値を監視し、可 変長コードワードのストリームから組立てられた３２ビットのデータワードの完 全性（完成）と９６０ビット長データパケットの完全性（完成）とを確認する。 長さデータLengthは、可変長コードワードの長さに合致する並列６ビットのワー ドであって、可変長コードワードの長さを規定している。長さのワードLengthの ２進値は、トランスポート（伝送）されるＭＰＥＧ形式のコードワードの内容を 表す可変長コードワードの長さに一致するビット数を示す。各可変長のコードワ ードは、３２ビット幅のバス上に現れ、ＭＰＥＧ形式のコードを表す可変数の有 効ビット（１〜３２）を有する。 ＰＡＦは、入力プロセッサ１４によって発生されて、画面群(Group of Pictur es)の開始点におけるＭＰＥＧ形“Ｉ”（イントラ符号化）フレームのピクチャ 開始コードワードＰＳ(Picture Start codeword)の１コードワード前に出現する ようになっている。ＰＡＦは、ディジタル比較器によってＩフレーム・ピクチャ 開始コードワードＰＳの存在を検出して発生される。また、入力プロセッサ１４ のユニットは、ピクチャ開始コードワードＰＳおよびＰＡＦを処理するための信 号遅延回路を含んでおり、これによってＰＡＦがＩフレーム・ピクチャ開始コー ドワードＰＳの直前のコードワードのクロック周期に発生するようになっている 。また、その遅延回路によって、パック・ワード制御器１０およびデータパック 器１２の各ユニットに供給された出力信号が確実に適正な時間的同期関係になる ようにする。 ワードアドレスWord Addressがデータパック器１２に送られ、データパック器 １２はパックする可変長コードワードＶＬＣを受取って、入力可変長コードワー ドの適正な連結を確実に行う。また、ワード制御信号Word Controlがパック器１ ２に送られて、短いワードの存在を示し、パケット中の最終ワードをマーク（表 示）して、対応するトランスポート・ヘッダが付加された適正な整列位置の３０ 個のパック・データワードのシーケンス（列）が得られるようにする。制御器１ ０は、長さワードLengthの２進値を累積することによりパケットの完全化（完成 ）を追跡・監視する。各長さの値は、関連するコードワード中の有効ビット数を 表す。１つのパケットは、９６０ビットが累積されたときに完全（完成された状 態）となる。この計数値（カウント）の開始点設定または初期化がＰＡＦの出現 によって行われ、ＰＡＦは制御器１０内の内部アキュムレータをリセットするよ うにする。データパック器１２は３２ビットの並列データバスを介して可変長コ ードワード（ＶＬＣ）を受取る。有効ビットは、制御器１０から供給される監視 制御信号に従って３２ビットのワードにパックされる。また、最終的なＭＰＥＧ 形ビット直列伝送順序を受け入れるように連結が行われる。データパック器１２ のユニットから供給されるパック・データは可変ワード・レート（速度）でデー タおよびヘッダ結合器１５の入力ＦＩＦＯデータバッファ（データＦＩＦＯ）１ ６に転送される。また、結合器１５はデータパック器１２からデータ書込みイネ ーブル信号Data Write Enableを受取り、データパック器１２は結合器１５中の ＦＩＦＯデータバッファ１６をイネーブルしてＦＩＦＯデータバッファ１６に有 効データが書込まれるようにする。データパケットは、ＰＡＦが強制的に短いパ ケットを指示しない限りは、そのような３０個のワードの転送が完了したときに パケット完全の状態となる。パック器１２により供給された最終ワード・インジ ケータLast Word Indicatorは、この例における通常のパケット中の３０番目 のワードをマークし、またはＰＡＦの出現によって短縮されたパケット中の最終 ワードをマークする。 処理可能なパック・データワードが存在する限り、パック・データワードはデ ータ／ヘッダ結合器１５に転送される。同様に、処理可能なトランスポート・ヘ ッダが存在する限り、トランスポート・ヘッダはヘッダ発生器１８から結合器１ ５の入力ＦＩＦＯヘッダバッファ（ヘッダＦＩＦＯ）１７に送出される。ヘッダ 発生器１８がヘッダを形成するのに使用する情報は、入力プロセッサ１４および ワード制御器１０から得られる。ヘッダ書込みイネーブル信号Header Write Ena bleは処理可能なヘッダが存在することを示し、ヘッダがＦＩＦＯ１７に書込ま れるようにＦＩＦＯ１７をイネーブルする。結合器１５は、各パック・データ・ ペイロードの前に適当なヘッダを付加し、その処理済みトランスポート・パケッ トまたはブロックを図１９に示されるような出力速度バッファに送出する。また 、結合器１５は、パック・データワードまたはトランスポート・ヘッダが送出レ ディ（送出可能）状態になっていることを示す出力データレディData Ready信号 を供給する。ヘッダ・インジケータ信号Header Indicatorは、ヘッダが送出され るときのクロック周期を示す。この信号は、トランスポート・パケット境界のマ ーカー(marker)として機能して、前進型誤り訂正（ＦＥＣ）等のその後のオペレ ーションがトランスポート・セルに適正に供給されるようにする。 各ヘッダは、そのヘッダに関連するデータパケット中のデータに関する情報を 含んでいる。ヘッダ情報によって、受信機におけるデータ組立ておよび同期化が 行われる。ヘッダ情報には、例えばサービス・タイプ（例、オーディオ、ビデオ 、データ）、フレーム・タイプ、フレーム番号およびスライス番号等の情報が含 まれている。この種のヘッダおよびその処理については、アカンポーラ氏外の米 国特許第5,168,356号においてＭＰＥＧ形信号符号化を用いるＨＤＴＶディジタ ル信号処理システムとの関係で記載されている。 データパケットは、この例においては、３０個未満のパック・データワード、 即ち１〜２９個のワードを含んでいることがある。入力プロセッサ１４により供 給されるＰＡＦは、図２０乃至２２との関連で後述するように、ＧＯＰが開始す るときにイントラ符号化Ｉフレームのピクチャ開始コードワードＰＳの直前に出 現する。イントラ符号化フレーム用のピクチャ開始コードワードＰＳによってい つも新パケットが開始され、その直ぐ前を先行するＰＡＦがデータパケットの終 了と新パケットの開始を示す。このピクチャ開始コードワードＰＳによるパケッ ト整列または同期(alignment)は、受信機におけるデータストリームの高速捕捉 を行うのに役立つ。ＰＡＦが固定長ワードの形成中に発生すると、短縮データパ ケットが形成されることになる。組立て中のパック・ワードにおける残りのビッ トにはデータパック器１２において複数の“ゼロ値ビット”（１〜３１）が充填 される。さらに、データパケット中の残りのワードにも結合器１５において同様 に複数の“ゼロ値ワード”（１〜２９）が充填され、トランスポート・パケット のサイズが所定長に維持される。このような“ゼロワード・フィル”（充足ワー ド）の要求は、３０個のデータワードが結合器１５に転送されてしまう前に最終 ワード・インジケータLast Word Indicatorの発生によって示される。 データパケット中の最終ワードLast Wordの適正な識別を行うことは重要であ る。最終ワードLast Wordによって、これに関連するトランスポート・ヘッダを 用いて組立られたパケットが適正に記録（収容）されていることが確認される。 また、最終ワードLast Wordは、ＭＰＥＧ形の画面群ＧＯＰの境界(即ち、イント ラ符号化フレーム)に充填されたパケットの存在を示す。ＧＯＰの境界は、例え ばチャンネル変更の後のテレビジョン受像機／復号器における再同期化を行うた めに重要である。最終ワードLast Wordを決定することは決して些細な事ではな い。例えばパケットがいつ完全になったか（完成したか）、および完全になった ときは次のパケットへのデータ・セグメント化またはデータ区分化(segment)が 行われているか否か等のパケットの状態の特定情報に応じて最終ワードLast Wor dの決定が行われる。最終ワードには、最終ワードLast Wordが現在のクロック期 間中に形成されたワードである場合の状態と、最終ワードLast Wordが次のクロ ック期間に形成されるべきワードである場合の状態とが存在する。 最終ワードLast Wordの形成に関する幾つかの具体例を次に挙げる。パケット が完全になったときにＰＡＦが存在しなければ、最終ワード（この例では３０番 目のワード）は最後のワードであり、最終ワード・インジケータLast Word Indi catorによって最終ワードであることがマークされる。これは“真”の最終ワー ドLast Wordの例である。ＰＡＦは、パケットが次のパケットにセグメント化す べきビットを持っていないとき、即ちワードが正確にパケット境界で終了したと きに発生する。完全化されたパケットの最終ワードは、実際に最終ワードである ので、最終ワードLast Wordとマークされる。これは“真”の最終ワードLast Wo rdの別の例である。また、ＰＡＦは、残りの数ビットが次のパケットの１番目の ワードにセグメント化される状態でパケットが完全になったときにも発生する。 この場合は、２個の連続する最終ワードLast Wordが形成され、そのようにマー クされる。まず完全になったパケットの最終ワードが最終Last（“真”の最終ワ ードLast Word）とマークされる。次いで、次のパケットの１番目のワードは、 ＰＡＦによってパケットが強制的に短縮されるので、最終ワードLast Wordとし てマークされる。後者のような短縮パケットの場合は、３０個のワードが伝送完 了する前に最終ワードLast Wordが出現し、次いでそのパケットを完全パケット にするために“ゼロワード”が充填される。次に、最終ワードLast Wordの他の 例を挙げる。ＰＡＦは、パケットが組立て中の不完全パケットの状態であるとき にも発生する。残り数ビットが次のワードへセグメント化される状態で内部ワー ドがワード完全になった場合は、その部分ワードが最終ワードLast Wordとなる 。特に、パケットが組立て中の不完全パケットの状態で、かつ内部ワードが次の ワードへセグメント化されるビットがない状態で完全になったときは、困難な状 況が生じる。即ち、後のデータ（即ち、ＰＡＦの出現）によってこのワードが最 終ワードであることが示される前に、内部ワードがデータ／ヘッダ結合器に送ら れてしまうと、このワードが最終ワードであることを適正にマークするのには既 に手遅れとなってしまう。この場合は、１つの“擬似”最終ワードと呼ばれるゼ ロワードが生成されて、最終ワードとして表示される。そのような擬似最終ワー ドは全体が０のビットで構成される。これは、例えばセグメント化された（不完 全）最終ワードの一部が０のビットで詰めらされるのとは異なる。以上の例また は他の例を図５乃至１６を参照して説明する。 以下の説明において開示するシステムの重要な特徴の中には、長さが０（ゼロ ）のＰＡＦの生成がある。この長さが０（ゼロ）のＰＡＦによって、ＧＯＰの開 始が直ぐ後に出現することが示され、データパケット中で最終ワードLast Word を生成してマークし、必要に応じて擬似最終ワードPseudo Last Wordを生成し、 また、最終ワードLast Wordの発生の種々の状態に関連して特定の信号を容易に 生成することができる。 図２Ａは、図１の制御器１０の詳細を示す。制御器１０は、モジュロ９６０回 路２２を有する帰還回路中にアキュムレータ２０を含んでいる。その帰還路には バッファレジスタ２３が含まれていて、各長さLength入力周期の終わりに新しく 累積された値を保持する。入力のＰＡＦワードおよび長さワードLengthは入力レ ジスタ２４を介してモジュロユニット２２とアキュムレータ２０にそれぞれ送ら れる。長さワードLengthの値はアキュムレータ２０のユニットにより順次連続的 に累積されて、アキュムレータ２０とモジュロ９６０ユニット２２の帰還結合に よってパケット長を９６０ビットに設定する。バッファレジスタ２３から供給さ れるアキュムレータ出力は、パケット内のビット位置を表し、パケット状態制御 器２５に送られる。 また、パケット状態制御器２５は入力バッファレジスタ２４からＰＡＦを受取 り、ワード状態制御器２６において書込み指令を生成するのに必要な出力信号を 供給（発行）する。アキュムレータ・ビットカウント（ビット計数値）が９６０ 以上になったときに、パケット完全出力信号Packet Completeがワード状態制御 器26に対して供給される。アキュムレータ・ビットカウントがワード境界を示し ていないときには（即ち、ビットカウントが３２の整数倍に等しくないときに） 、制御器25によって出力の残余信号Remnantが発生される。アキュムレータ・ビ ットカウントが０であるときには、真ゼロ出力信号True Zeroが供給される。こ の真ゼロ出力信号は、ＰＡＦが存在するときにのみ最終ワードの正確な生成の決 定を行うための重要な信号となる。これらの信号を生成する論理回路が、以下説 明するように図２Ｂに示されている。 長さがゼロの空コードワード、即ちノー・オペレーション（ＮＯ−ＯＰ）コー ドワードの存在を示す値０の長さワードLengthが受取られたときは、アキュムレ ータ２０はアイドル状態となり、最終ビットカウントを保持する。この規則には 例外が存在して、ＰＡＦによってビットカウントに関係なく常にアキュムレータ 値が強制的に０にされる場合がある。また、別の例外は、パケットが正確にパケ ット境界（即ち、アキュムレータ計数値が９６０）の位置で完全パケットを形成 する場合である。そして、次のクロック周期において、アキュムレータ・カウン トがモジュロ９６０ユニット２２を介して次の長さワードLengthの２進値に訂正 される。アキュムレータ・カウントが９６０以上になったときに、パケットが完 全になる。 図２Ｂにおいて、累積された長さを表す１０ビット・アキュムレータ出力がＩ ０〜Ｉ９に割当てられる。パケット・コードワードの累積された長さが９６０以 上になった場合に、パケットが完全になる。アキュムレータの４つの上位（ＭＳ Ｂ）ビット１６〜１９が論理１の状態であるときに、その状態が示され、その４ つのビットが論理積ゲートＡＮＤ３０に供給される。全てのアキュムレータの１ ０個のビットが論理０の状態にあるときに、真ゼロTrue Zeroが示され、その１ ０個のビットが論理和ゲートＯＲ３１に供給される。アキュムレータの５つの下 位（ＬＳＢ）のビット１０〜１４が論理０（ゼロ）状態にあるときに“残余なし ”状態が示され、その５つのビットが論理和ゲートＯＲ３２に供給される。デー タパック器のワードアドレスWord Addressが、アキュムレータの６つの下位のビ ット１０〜１５に応答して生成される。論理積（ＡＮＤ）ゲートアレー３４は、 パケット整列フラグ（ＰＡＦ）が出現したときにワードアドレスWord Addressを 強制的に論理０の状態にする。 図２Ｃは、図１のデータパック器１２の詳細を示している。可変長コードワー ドがデータシフタ３５に送られる。データシフタ３５として、テキサス・インス ツルメンツ社製の型式７４ＡＳ８８３８のようなバレル・シフタを用いることが できる。連結しようとする可変長コードワードの有効ビットの適正位置を定める ために、長さアキュムレータ出力の下位ビット（ＬＳＢ）の部分が、パケット状 態制御器２５から発生して（図２Ａおよび図２Ｂ参照）、ワードアドレスWord A ddressとしてデータシフタ３５に送られる。３２ビットのワードが可変長コード ワードの連結によって形成されたときに、パックされたワードが保持レジスタ３ ６に転送される。処理可能なパック・データが存在する否かを示すフラグが、レ ジスタ３６より供給されるワードレディ信号Word Readyによって与えられて、そ のワードがデータ組立回路３７に転送される。データ組立回路３７は、パック・ ワード制御器１０（図１）から供給される制御信号Ｗ ＥＮ１、Ｗ ＥＮ２およ びＷＺＥＲＯを用いて、データ書込みイネーブルData Write Enableおよび最終 ワード・フラグ（インジケータ）Last Word Flagとともにパック・データを、図 １のデータおよびヘッダ結合器１５内のＦＩＦＯデータバッファ１６に対して供 給する。 次のパケットのヘッダが現在のパケットの最終ワードの後に挿入されるように 、パケット中の最終ワードを伝送した後で、それに続いてその結合されたデータ ストリーム中に次のトランスポート・ヘッダが挿入される。ヘッダ制御器は、ア キュムレータ出力Accumulator Output（図２Ａ）を用いて、パケット中の或るコ ードワードの位置を示して、その各位置がヘッダ中のエントリ点のフィールドに おいて記述されるようにされる。ワード状態制御器２６およびデータ組立回路３ ７に関連する論理アレーによって、最終ワード・インジケータLast Word Indica torと、データワードをＦＩＦＯバッファに書込むようにイネーブルするフラグ とが生成される。次の表１は、論理アレーへの入力であるＰＡＦ(Packet Alignm ent Flag)、ＰＣ(Packet Complete)、ＴＺ(True Zero)およびＲＥＭ(Remnantワ ード・セグメント化インジケータ)に応じて最終ワードを生成するためのアクシ ョン状態を示している。制御器２６の出力信号がバッファレジスタ２８を介して 供給されると、データ組立回路３７から出力信号が生成される。これらの信号は 、次のクロック周期に出現する最終ワードを示す書込みイネーブル信号Ｗ ＥＮ １、現在のクロック周期に出現する最終ワードを示す書込みイネーブル信号Ｗ ＥＮ２、および擬似最終ワードPseudo Last Wordを生成する書込みゼロ信号Ｗ ＺＥＲＯを含んでいる。この擬似最終ワードPseudo Last Wordは、ＰＡＦの発生 が不完全パケットの内部コードワード境界に位置したパケット形成時点と一致し たときに発生する。 動作状態の種々の例（表１のケース１〜６）に関するＷ ＥＮ１、Ｗ ＥＮ２ およびＷＺＥＲＯを生成するための真理表が、図３に示されている。これについ ては図５乃至１６との関連で後述する。表１用のアルゴリズムが付録Ａに記載さ れている。制御器２６の出力信号は、出力ワード制御信号として図４に示される データ組立器回路に供給される前に、出力バッファレジスタ２８に供給される。 図４のデータ組立回路は、図１のデータパック器１２の出力回路を構成してい る。即ち、データ組立器は、図示のような回路構成で、論理積ゲートＡＮＤ４２ および４４、論理和ゲートＯＲ４６およびＤ型フリップフロップ（Ｄ Ｆ／Ｆ） ４３および４５を具えている。３２ビット幅のパック・データワードPacked Dat a Wordが論理積ゲートＡＮＤ４２を介してデータＦＩＦＯに送られ、前段のパッ ク器回路から供給されるワードレディ信号Word Readyが、論理積ゲートＡＮＤ４ ４を介して送られ、図１のデータＦＩＦＯ１６用のデータ書込みイネーブル信号 Data Write Enableになる。パック．ワード状態制御器２６から供給されるデー タ書込み制御信号Ｗ ＥＮ１、Ｗ ＥＮ２およびＷ ＺＥＲＯ（図２Ａ）が、図 示のようにフリップフロップ４３と４５および論理ゲート４６に供給される。Ｗ ＥＮ２は現在のワードに関連する最終ワード・フラグLast Word Flagを示し、 Ｗ ＥＮ１は次のクロック周期におけるワードに関連する最終ワード・フラグLa st Word Flagを示す。Ｗ ＺＥＲＯ制御は、Ｗ ＥＮ１によって最終ワードのフ ラグが立てられる擬似最終ワードPseudo Last Wordの生成を示す（表１のケース ４）。このケース４においては、擬似最終ワードといわれる全ゼロのワードがパ ック・データワードストリームPacked Dataに挿入され、データＦＩＦＯ１６に 書込まれる。組立器のゲートＡＮＤ４４へのワードレディ入力信号Word Readyが 保持レジスタ３６（図２Ｃ）によって供給されて、処理可能なパックされた３２ ビットワードが存在することを示す。 次に、図５乃至図１６に例示された最終ワードの発生の例について説明する。 これらの例の或るものは、ＰＡＦの前後の位置に存在する長さがゼロのＮＯ−Ｏ Ｐワードの作用を示している。 図５および図６は表１のケース５に該当する相異なる例を示している。図５に おいては、パケットは次のパケットへのセグメント化を行って（即ち、アキュム レータのビット値が９６０より大きい）完全パケットを形成している。図６にお いては、パケットは正確にパケットの境界の位置で完全パケットを形成し（即ち 、アキュムレータのビット値が９６０に等しい）、次のパケットへのセグメント 化を行うことなくまたは残余データを生じることなく完全パケットを形成してい る。このいずれのケースにおいても最終ワード・フラグLast Word Flagはパケッ ト完全Packet Completeの発生と同時に発生する。この最終ワード・フラグLast Word Flagは、ＰＡＦが存在しないときは真ゼロTrue Zeroおよび残余Remnantの 各表示を考慮せずに独立に発生される。一方、ＰＡＦが存在する場合は、最終ワ ード・フラグLast Word Flagは真ゼロTrue Zeroおよび残余Remnantの各表示を考 慮して発生される。 図７および図８は、表１のケース２を例示している。図７において、パケット が完全になった直後にセグメント化を行わずにＰＡＦが発生し、その後に３２ビ ットのピクチャ開始コードワードＰＳが続く。図８は、挿入された３個の長さゼ ロのノー・オペレーション（ＮＯ−ＯＰ）コードワードがピクチャ開始コードワ ードＰＳに先行して存在することを除けば、図７と同様である。図７および８に おいて、ＰＡＦはパケット完全信号Packet Completeと時間的位置が一致して発 生し、パケットは次のパケットに残余データのセグメント化を生じることなく終 了する。図７は、３２ビット長のピクチャ開始コードワードＰＳが直後に続いて いる、より一般的なケースを示している。図８は、ＮＯ−ＯＰワードが挿入され ることが許容されることを示している。 図９は表１のケース６ａに関係する図であり、この図においてＰＡＦはパケッ ト完全信号Packet Completeと位置が一致せずにずれて発生している。ＰＡＦは 、セグメント化を伴わずにパケットが完全になった後のＮＯ−ＯＰワードの後に 生じ、その後にピクチャ開始コードワードＰＳが続く。このケースにおいては、 最終ワード表示（フラグ）Last Word Indicationがパケット完全信号Packet Com pleteと関連して発生するが、アキュムレータ状態が０（ゼロ）の値でアイドル 状態になっていて真ゼロ表示True Zeroが存在することになるので、最終ワード 表示（フラグ）Last Word IndicationはＰＡＦと関連して発生することはない。 図１０および図１１は表１のケース１を例示している。図１０において、ＰＡ Ｆは、パケットが完全になった直後にセグメント化が生じた状態で発生し、その 後にピクチャ開始コードワードＰＳが続く。図１１は、挿入ＮＯ−ＯＰワードが ピクチャ開始コードワードＰＳに先行して存在することを除けば、図１０と同様 である。この場合、セグメント化される残余データが存在するので、２つの最終 ワード・インジケータ（フラグ）Last Word lndicatorが必要になる。その中の 一方の最終ワード・インジケータ（フラグ）Last Word Indicatorがパケット完 全Packet Completeの期間に生じ、そのうちの他方の最終ワード・インジケータ （フラグ）Last Word Indicatorは、セグメント化が生じたためにＰＡＦの１ク ロック期間後に生じる。 図１２、図１３および図１４は表１のケース３を例示している。これらの例に おいては、ＰＡＦは、パケット形成期間中の或る位置で発生するが、ワード境界 上では発生せず（即ち、次のワードへのセグメント化が生じる）、パケット完全 表示Packet Completeとは位置が一致しない。次いで、ワードが部分的に開始さ れた結果（セグメント化による）、最終ワード信号Last Wordは、通常、ＰＡＦ の後に来る次のクロック期間に発生する。図１２において、ＰＡＦは、パケット がセグメント化を行った状態で完全になった後の数個のＮＯ−ＯＰワード後に発 生し、その後にピクチャ開始コードワードＰＳが続く。図１３において、ＰＡＦ は、ワードが完全になると同時にセグメント化が生じた状態で発生し、その後に ピクチャ開始コードワードＰＳが続く。図１４において、ＰＡＦは、ワードが完 全になった後で、かつ数個のコードワードによってセグメント化が生じた後に発 生する。 図１５および図１６は、表１のケース４を例示し、特別な種類の最終ワードで ある擬似最終ワードPseudo Last Wordを生成することの必要性を説明するための 図である。このケースにおいて、ＰＡＦは、１つのワードがセグメント化を生じ ることなく、即ち３２の倍数のワード境界上でワードが完全になった直後（図１ ５）またはその少し後の時間（図１６）に発生する。このケースにおいて、完全 ワードは、それが最終ワードであったという情報が得られる前に（ＰＡＦの後に 供給される）既に供給されていることを前提にしている。その場合は、全ゼロ擬 似最終ワードPseudo Last Wordが形成され、供給される。これが許容される理由 は、ＭＰＥＧでは、開始コードワードの前に任意の数のゼロ（０）が先行して続 くことを許容し、ＰＡＦの発生によりピクチャ開始コードワードＰＳが次に来る ことが保証されているためである。さらに、これらのケースでは、パケットの不 足分を、データ／ヘッダ結合器によってゼロ値ビット（空）・ワードで補填して いる。１つのゼロワードが発行されて、それを最終ワードとして擬似的にマーク するので、このケースにおいて、結合器は１つ少ないワードを供給することにな る。図１５において、ＰＡＦは、ワードが完全になると直ぐに発生し（セグメン ト化が生じない状態で）、その後にピクチャ開始コードワードＰＳが続く。図１ ６においては、ワードが完全となった（セグメント化を生じない状態で）後に、 挿入ＮＯ−ＯＰワードが続く。その後に、ＰＡＦが発生し、さらにその後にピク チャ開始コードワードＰＳが続く。 図１７は、データ／ヘッダ結合器１５（図１）の詳細な構成を示している。ヘ ッダ成分は、ヘッダがヘッダ発生器１８によって生成されたときに、ヘッダ書込 みイネーブル信号Header Write Enableに応答して、ヘッダＦＩＦＯ７０に書込 まれる。同様に、パック・データワードは、そのワードがデータパック器１２に よって生成されたときに、データ書込みイネーブル信号Data Write Enableに応 答して、データＦＩＦＯ７２に書込まれる。データパック処理によって生成され た最終ワード・インジケータLast Word Indicatorは、その最終ワードが３０番 目のワードであるか否かとは関係なく、パケット中に最終ワードを伴って生じる 。ヘッダＦＩＦＯ７０およびデータＦＩＦＯ７２の各ユニットのヘッダ出力およ びデータ出力が多重化器（マルチプレクサ）７６によって共通バス上に多重化さ れて供給され、さらに出力レジスタ７８に供給される。図１９に示されているよ うに、出力レジスタ７８は、データレディ信号Data Ready、パケットデータPack et DataおよびヘッダHeaderおよびヘッダ・インジケータHeader Indicatorを速 度（レート）バッファ７１３および７１４に供給する。多重化器７６は、ＦＩＦ Ｏ状態制御器７４から供給されたゼロ発行信号Issue Zeroに応答して、命令（コ マンド）に従ってゼロワードを発行することができる。 ２つのＦＩＦＯ７０および７２の両方のユニット、多重化器７６および出力レ ジスタ７８は、ステート・マシン（状態マシン）である制御器７４の指示を受け る。パワーオン（電源オン）または同様に作用する動作の再開の後で、制御器７ ４は処理可能なヘッダが現れるのを待つ。処理可能なヘッダは、データレディ・ インジケータData Ready Indicatorおよびヘッダ・インジケータHeader Indicat orとともに多重化器７６の出力バスに送られる。次いで、制御器７４は、最終ワ ード・インジケータLast Word Indicatorが出現するまで、処理可能なデータが 存在する限りそのデータを抽出してデータＦＩＦＯ７２の状態を制御する。伝送 された各データはデータレディ・インジケータData Ready Indicatorを伴い、そ のデータレディ・インジケータData Ready Indicatorは出力レジスタ７８に送ら れる。最終ワード・インジケータLast Word Indicatorが出現した後に、既に３ ０個のデータワードが供給されていたことが判明すれば、制御器７４はさらに処 理可能な情報が存在するかについてヘッダＦＩＦＯ７０を再検査する。３０個未 満のデータワードが供給されたときは、制御器７４は、ゼロ発行命令Issue Zero を用いて多重化器７６に指令して、パケットの不足分を補うためにゼロワードを 発行させる。そのようなゼロワードは、全てデータレディ・インジケータData R eady Indicatorを伴って供給される。伝送すべきヘッダとデータがない場合は、 制御器７４は、多重化器７６に指令して、処理可能なデータが存在しない期間、 データレディ・インジケータData Ready Indicatorなしでゼロワードを発行させ る。上述のようなステートマシンで駆動される結合器１５の動作を表すフローチ ャート（状態遷移図）が図１８に示されている。データレディ・インジケータDa ta Ready Indicatorおよびヘッダ・インジケータHeader Indicatorは、出力レジ スタ７８を通して図１９の速度バッファ７１３および７１４に送られる。これら のインジケータは、バス上にデータおよびヘッダ情報が存在することを速度バッ ファに伝え、ヘッダ／データ記録(registration)を維持して速度バッファの後段 で前進型誤り訂正（ＦＥＣ）符号化およびデータ・インターリーブ（間挿）を行 わせる。このシステム（図１９）において、ＦＥＣ処理およびインターリーブ処 理を行うには、ヘッダによって表されるデータパケットが送られる前に、最初に ヘッダを送る、即ち１つのヘッダを送って速度バッファへの伝送を開始する必要 がある。ヘッダＦＩＦＯ７０およびデータＦＩＦＯ７２から送られた空きフラグ 信号Empty Flagは、ヘッダおよびデータワードがそれぞれ存在しない（空である ）ことを示し、これによってステートマシンである状態制御器７４がアイドル状 態になる。この状態が図１８に、状態０および状態１における“ヘッダなし”お よび“ワードなし”の状態として示されている。関連する読取りイネーブル信号 Read EnableがヘッダＦＩＦＯ７０またはデータＦＩＦＯ７２にそれぞれ送られ ると、制御器７４から供給されるヘッダ／データ選択信号Header/Data Selectが 多重化器７６に指令して、ヘッダＦＩＦＯ７０のユニットのヘッダ出力Header O utputまたはデータＦＩＦＯ７２のユニットのデータ出力Data Outputのいずれか を出力レジスタ７８の入力側の信号バスに切換え接続させる。 不完全な短縮パケットにはゼロワードを付加して所定の３０個のワードのデー タパケットが生成され、そのデータパケットが出力バッファ７８に供給される。 この出力バッファ７８の容量は、前段のヘッダバッファ７０およびデータバッフ ァ７２の容量よりもかなり大きい。これらのバッファは、割込みを受けずに効率 的にデータを受取り、処理する。このような割込みを受けない動作構成とするこ とによって、タイミングおよび同期化の機能が大幅に簡単になる。その機能は、 例えば、クロック停止／開始における難しい同期化処理を不要にすることにより 簡単にできる。 所定長の完全パケットは、上述のように必要数の空ワードを付加することによ って適正に利用できるようになる。このような完全パケットを使用することによ って、例えば可変長コードワード・システム等における任意のデータ状態におい てもデータのサーチおよび同期化が可能となる。開始コードワード、特にＩフレ ーム開始コードワードは、ＭＰＥＧと互換性（相互運用性）のあるデータストリ ームにおける固有の再同期化点となる。開始コードワードはパケット境界に出現 する。本明細書に記載したシステムにおけるゼロ値ビットの空ワードを用いて、 切捨てられたデータパケットをパケット完全化し、パケット境界を決定すること によって、そのようなパケット境界の処理を行うことができる。ＭＰＥＧ標準で は、開始コードワードの前に任意の数のゼロワードが来ることを許容しており、 受信機／デコーダはゼロ値ビットの空ワードを無視するようになっている。この 例において、出力バッファ７８は、その容量が大きく、時間的耐性（連続同一値 に対する耐性）が高く、従って空ワードパック動作を実行するのに適した手段を 構成している。ここで、パケット境界におけるパケット整列フラグＰＡＦの出現 とピクチャ開始コードワードＰＳの出現との間において空ワードをパックするた めに利用できる時間は僅かしかない（例えば１クロック周期）ことに留意すべき である。 図１９は、トランスポート・プロセッサ部において本発明に従う装置を用いた 高解像度テレビジョン（ＨＤＴＶ）符号化システムを例示している。図１９は、 単一のビデオ入力信号を処理するシステムを示している。但し、輝度（ルミナン ス）成分およびクロミナンス成分は別々に処理され、輝度の動きベクトルを用い て圧縮クロミナンス成分が生成されることが分かる。圧縮された輝度成分および クロミナンス成分は、コードワード優先度をパース（構文解析）する前に、イン ターリーブされてマクロブロックが形成される。図１９のシステムに関する別の 情報が、アカンポーラ氏外の米国特許第5,168,356号に記載されている。 図２０Ａに示された画像フィールド／フレームのシーケンス（列）は、図２０ Ｂに従うフィールド／フレームを再配列する回路７０５に供給される。その再配 列されたシーケンスは圧縮器７１０に供給される。この圧縮器７１０は、ＭＰＥ Ｇ形式のフォーマットに従って符号化された圧縮されたフレームのシーケンスを 生成する。そのフォーマットは階層構造になっており、それが図２２に簡略形式 で例示されている。ＭＰＥＧ形式の階層構造フォーマットは、各別のヘッダ情報 をそれぞれ有する複数の階層からなる。各ヘッダは、開始コード、各階層に関連 するデータおよびヘッダ拡張を行うための項目（プロビジョン）を正規のヘッダ 形式として含んでいる。 このシステムによって生成されるＭＰＥＧ形式の信号について説明すると、（ ａ）ビデオ信号の連続的画像フィールド／フレームがＩ、Ｐ、Ｂ符号化シーケン スに従って符号化され、（ｂ）画面レベルで符号化されたデータはＭＰＥＧ形式 のスライスまたはブロック群の形式で符号化される。その場合、各フィールド／ フレーム当たりのスライス数は種々の値をとり、各スライス当たりマクロブロッ ク数も種々の値をとる。Ｉ符号化フレームは、画像再生を行うときにＩフレーム 圧縮データだけを用いて処理できるようにフレーム内圧縮されている。Ｐ符号化 フレームは前方動き補償予測法に従って符号化されており、Ｐフレーム符号化デ ータは、現在のフレーム、および現在のフレームの前に発生するＩまたはＰフレ ームから生成される。Ｂ符号化フレームは、双方向動き補償予測法に従って符号 化される。Ｂ符号化フレームデータは、現在のフレーム、および現在のフレーム の前および後に発生するＩおよびＰフレームから生成される。 現在のシステムの符号化出力信号は、フィールド／フレーム群、またはボック スＬ２の行（図２２）に例示されている画像群（ＧＯＰ）にセグメント化される 。各ＧＯＰ（Ｌ２）はヘッダを含んでおり、ヘッダの後には画像データのセグメ ントが続く。ＧＯＰヘッダは、水平方向および垂直方向の画面サイズ、アスペク ト比、フィールド／フレーム・レート、ビット・レート、等に関連するデータを 含んでいる。 各画像フィールド／フレームに対応する画像データ（Ｌ３）は、ピクチャヘッ ダを含んでいて、ピクチャヘッダの後にはスライスデータ（Ｌ４）が続く。ピク チャヘッダはフィールド／フレーム数およびピクチャ・コード・タイプを含んで いる。各スライス（Ｌ４）は、スライスヘッダを含んでいて、スライスヘッダの 後には複数のデータ・ブロックＭＢｉが続く。スライスヘッダは、群番号および 量子化パラメータを含んでいる。 各ブロックＭＢｉ（Ｌ５）は、マクロブロックを表し、ヘッダを含んでおり、 ヘッダの後に動きベクトル（ＭＶ）および符号化係数が続く。ＭＢｉヘッダは、 マクロブロック・アドレス、マクロブロック・タイプおよび量子化パラメータを 含んでいる。符号化係数は階層Ｌ６に例示されている。各マクロブロックは、４ つの輝度ブロック、１つのＵクロミナンスブロックおよび１つのＶクロミナンス ブロックからなる合計６個のブロックを含んでいる（図２１参照）。１つのブロ ックは、ピクセルのマトリックス、例えば８×８のマトリックスを表していて、 このマトリックスに対して離散コサイン変換（ＤＣＴ）が実行される。その４つ の輝度ブロックは、例えば１６×１６のピクセル・マトリックスを表す２×２の 隣接輝度ブロックのマトリックスである。クロミナンス（ＵおよびＶ）ブロック は、４つの輝度ブロックの領域全体と同じ領域を表している。即ち、圧縮の前に 、クロミナンス信号は、輝度に対して水平方向および垂直方向に２の係数（１／ ２）でサブサンプル(subsample)される。１つのスライスのデータは、隣接した マクロブロック群として表される領域に対応する画像中の長方形部分を表すデー タに対応する。１つのフレームは、３６０個のスライス、即ち垂直方向の６０ス ライス×水平方向の６スライスからなる。 ブロック係数は、ＤＣＴによって１回につき１ブロック分供給される。まずＤ Ｃ係数が発生して、ＤＣ係数の後にその相対的重要度順に各ＤＣＴ ＡＣ係数が 続く。ブロック終了コードＥＯＢ(end-of-block)が、連続的に発生するデータの 各ブロックの最後に付加される。 図１９において、圧縮器７１０から供給されるデータは、データを高優先度（ ＨＰ）成分と標準優先度（ＳＰ）成分とにセグメント化するトランスポート・プ ロセッサ７１２に供給される前に、優先度プロセッサ７１１によって処理される 。これらの成分は、速度バッファ７１３および７１４を介して各前進型誤り訂正 符号化ユニット７１５および７１６に結合される。速度バッファは一時的にパッ ク・データおよびヘッダを記憶し、その後ＦＥＣ誤り訂正符号化回路はそのパッ ク・データおよびヘッダを抽出する。速度制御器７１８は、バッファ７１３、７ １４と協働して、圧縮器７１０から供給されるデータの平均データ・レートを調 整する。その後、信号が伝送モデム７１７に結合され、そのＨＰおよびＳＰデー タは、標準６ＭＨｚのＮＴＳＣ方式のテレビジョン・チャンネル内の各搬送波を 直交振幅変調する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 アカンポーラ，アルフオンス アンソニー アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 ステイ トン アイランド ドーソン・サークル 56 (72)発明者 ブルクス，チヤールズ アラン アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 トム ズ リバー ペンバートン・ストリート 1312

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．連続する画面データ群からなるコードワードのデータストリームを供給する 手段（１４の前）と、 上記データストリームに応じて、画面群が発生する前にフラグ（ＰＡＦ）を発 生して上記画面群の出現が間近であることを示す入力手段（１４）と、 上記データストリームに応じて、コードワードからデータパケットを生成し、 また上記フラグに応答してデータパケットを終了させて、所定数よりも少ない数 のワードを含む短縮データパケットを生成するコードワード処理手段（１２）と 、 上記データパケットに応答してパックされたデータ・トランスポート・パケッ トを生成する出力手段（１５）と、 を具える、画像を表すコードワードのデータストリーム処理装置。 ２．上記データストリームはＭＰＥＧ形フォーマットになっており、上記画面群 はフレーム内符号化されたＩフレーム画像データを含み、 ピクチャ開始コードワードが上記Ｉフレーム画像データに関連付けられ、 上記フラグが上記ピクチャ開始コードワードに先行するものである、 請求項１に記載の装置。 ３．１つのデータパケットを形成する上記所定数のワード数に達するように、上 記短縮データパケットにノー・オペレーション空ワードを付加する手段（１５， ７６）を具える、請求項１に記載の装置。 ４．最終ワード・インジケータを生成してデータパケット中で最終データワード を示す手段（１２）を具える、請求項１に記載の装置。 ５．１つのデータパケットを形成する上記所定数のワード数に達するように、上 記短縮データパケットにノー・オペレーション空ワードを付加する手段（１５， ７６）を具える、請求項４に記載の装置。