JPH11340938A - データ多重化装置及び方法 - Google Patents

データ多重化装置及び方法

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JPH11340938A
JPH11340938A JP14813998A JP14813998A JPH11340938A JP H11340938 A JPH11340938 A JP H11340938A JP 14813998 A JP14813998 A JP 14813998A JP 14813998 A JP14813998 A JP 14813998A JP H11340938 A JPH11340938 A JP H11340938A
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stream
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buffer
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Shoji Shiomoto
祥司 塩本
Mamoru Kukumiya
守 久々宮
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の多重化装置では、Ｔ-ＳＴＤの各バッ
ファの正常動作を完全に保証しているわけではなく、何
らかの事情により、例えばある特定チャンネルの多重化
バッファでの遅延量が増大すれば、Ｔ-ＳＴＤの仮想バ
ッファの動作が破綻しやすいような状況が生じる。 【解決手段】 チャンネル選択制御部１１３は、制御デ
ータ生成部１０５、各多重バッファ１０２1，１０２2及
び１０２3、ヌルパケット生成部１０６のうち、どのチ
ャンネルのコードを選択するかを決定する。ＰＴＳ／Ｄ
ＴＳ制御部１１６は、多重しているプログラムの、ＰＴ
ＳをＤＴＳの値に置き換える。出力制御部１１９は、シ
ステムクロックに合わせてタイミングをはかりＴＳを読
み出し出力する。仮想デコーダバッファ１３０は、ＭＰ
ＥＧシステムで規定されているＴ-ＳＴＤの各コードバ
ッファをシミュレートする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数プログラムの
画像音声符号化データをパケット化し、さらに単一ビッ
トストリームに多重化する多重化装置及び方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、送信側にてＭＰＥＧ（Moving Pic
ture Expert Group）２等による情報圧縮技術および多
重化技術を用いて画像音声情報に対して符号化多重化を
行ない、限られた伝送帯域の下で複数プログラムの高品
位の画像音声データを１本のビットストリームにし、通
信衛星を介して伝送し、受信側においてこのビットスト
リームを受信し、分離、復号するディジタル衛生放送シ
ステムが普及してきた。
【０００３】上記送信側では、上記ＭＰＥＧ２等の符号
化により上記画像音声情報を符号化し、多重化によりそ
れらディジタル符号化データを多重化してビットストリ
ームを形成した後、誤り訂正処理、変調処理を施して送
信アンテナにより通信衛星に向かって伝送する。
【０００４】上記送信側で使われる多重化装置の構成を
図１５に示す。この多重化装置は、前段の符号化装置に
よりパケット化されたエレメントストリーム、すなわち
パケッタイズド・エレメンタリー・ストリーム（Packet
ized Elementary Stream、以下ＰＥＳストリーム記す）
１０１を１８８バイトという比較的短い伝送単位でトラ
ンスポートパケットとして分解し、複数のトランスポー
トパケットを時分割多重化してつなげ、トランスポート
ストリーム(Transport Stream；以下ＴＳと記す）１２
０として出力する。
【０００５】例えば、３個の符号化装置から供給された
３本のＰＥＳストリーム１０１は、入力制御部１０３に
１バイトずつ読み込まれる。入力制御部１０３は、３つ
の多重バッファ１０２1，１０２2及び１０２3に３本の
入力ＰＥＳストリーム１０１を供給するとともに、ＰＥ
Ｓヘッダや映像や音声のＥＳヘッダの情報を取得し、チ
ャンネル選択制御部１１６へ同期管理の情報を供給する
制御部である。
【０００６】多重バッファ１０２1，１０２2及び１０２
3はそれぞれ３本のＰＥＳストリーム１０１を一時記憶
するＦＩＦＯ形式のバッファである。この多重バッファ
１０２1，１０２2及び１０２3の中で、上記３本のＰＥ
Ｓストリームは、トランスポートパケット（Transport
Packet；以下ＴＰと記す）としてパケット化されてから
多重されるタイミングまで待たされる。
【０００７】制御データ生成部１０５では、受信側でプ
ログラムを選択したりデコードしたりするために必要な
情報であるプログラム仕様情報（Program Specific Inf
omation；以下ＰＳＩと記す）やプログラム全体または
一部についての各種情報であるサービス情報（Service
Information；以下ＳＩと記す）を生成し、ＴＰ化して
おく。また場合によっては、多重化装置内部の基本クロ
ックから生成されるシステムタイムを用いて、その参照
値としての各プログラムに固有のプログラム時刻基準参
照値（Program Clock Reference；以下ＰＣＲと記す）
を生成する。そして、制御データ毎の送出周期を管理し
ておき、ある制御データについて送出すべきタイミング
に至ったらチャンネル選択制御部１１３に対し、各制御
データの多重要求を送ると同時に、その制御データのＴ
Ｐを制御データ生成部１０５内の出力レジスタ内に待機
させておく。
【０００８】ヌルパケット生成部１０６では、ＰＥＳデ
ータも制御データも多重する必要のないタイミングにお
いて、データとしては何の意味も持たないコードである
が、ビットストリームのすきまを埋めるコードとしての
ＴＰを生成する。
【０００９】ＴＰヘッダ生成部１０９では３本のＰＥＳ
ストリーム１０１が多重バッファ１０２1，１０２2及び
１０２3から多重化のために読み出される際に、それに
先行して多重しておく必要のあるＴＰヘッダを生成す
る。
【００１０】チャンネル選択制御部１１３は、制御デー
タ生成部１０５、各多重バッファ１０２1，１０２2及び
１０２3、ヌルパケット生成部１０６のうち、どのチャ
ンネルのコードを選択するかを決定し、スイッチ１１４
に選択信号を送ることにより、多重チャンネルを制御す
る制御部である。もし、多重バッファ１０２1，１０２2
及び１０２3のいずれかを選択した場合には、多重バッ
ファからの読み出しに先行して、ＴＰヘッダ生成部１０
９からの読み出しを行うようスイッチ１１４を制御す
る。また、ＴＰヘッダ生成部１０９から読み出す際に
は、ＴＰヘッダに記述する内容のうち、読み出すチャン
ネルとタイミングによって変化するパラメータを送る。
送る内容としては、パケット識別番号（Packet ID；以
下ＰＩＤと記す）やアダプテーション・フィールド・コ
ントロール信号（adaptation＿field＿control）等があ
る。スイッチ１１４により多重されたコードはＴＰコー
ドとしてＰＴＳ／ＤＴＳ制御部１１６に送られる。
【００１１】ＰＴＳ／ＤＴＳ制御部１１６では、多重し
ているプログラムの、再生出力時刻管理情報（Presenta
tion Time Stamp；以下ＰＴＳと記す）や復号時刻管理
情報（Decoding Time Stamp；以下ＤＴＳと記す）の値
が、そのプログラムのＰＣＲにとって適正なものでない
場合には、ＰＴＳやＤＴＳ値の置き換えを行い、出力制
御部１１９へ送る。例えば、ＰＣＲを多重化装置が有す
るシステムタイムに従う値から生成するような場合に
は、ＰＥＳストリームにおけるＰＴＳやＤＴＳの情報が
基準としているエレメンタリー・ストリーム・クロック
・リファレンス（Elementary Stream Clock Referenc
e；以下ＥＳＣＲと記す）を入力制御部１０３ でＰＴ
ＳやＤＴＳとともに取得し、ＥＳＣＲとの位相関係を明
らかにした上で、実際に送るＰＣＲとの位相関係が適正
なＰＴＳやＤＴＳ値への置き換えを行う。
【００１２】出力制御部１１９では、本多重化装置が有
するシステムクロックに合わせてタイミングをはかり、
トランスポートストリーム（ＴＳ）１２０を読み出し出
力する。
【００１３】ここで、上記ＴＳ１２０は、上述した受信
側のデコーダが備える全てのコードバッファが破綻無く
動作するようなビットストリームでなければならない。
通常、ＭＰＥＧ２による符号化を行う符号化装置では、
上記ＴＳ用の仮想デコーダ（Transport Stream System
Target Decorder；以下、Ｔ-ＳＴＤと記す）を想定し、
このＴ-ＳＴＤにおける全てのバッファが破綻無く動作
するストリームを生成している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１５に示した多重化装置、すなわちＰＥＳストリーム１
０１を１８８バイトという比較的短い伝送単位でＴＰと
して分解し、複数のＴＰを時分割多重化してつなげ、Ｔ
Ｓ１２０を出力する多重化装置では、Ｔ-ＳＴＤの各バ
ッファの正常動作を完全に保証しているわけではなく、
何らかの事情により、例えばある特定チャンネルの多重
化バッファ１０２での遅延量が増大すれば、Ｔ-ＳＴＤ
の仮想バッファの動作が破綻しやすいような状況が生じ
る。
【００１５】また、入力ストリームの内容に対して、無
効コードを取り除く等、何らかの操作を加えることによ
り本来入力ストリームが備えていた同期管理上適正なコ
ード位相関係が崩れた場合には、上記方式では、Ｔ-Ｓ
ＴＤの仮想バッファ動作の正常性がまったく保証できな
くなるという問題が生じる。
【００１６】また、実際にＴ-ＳＴＤのバッファを送信
側で動作させようとした場合に、ある特定のＩＲＤを用
いてＳＴＤのバッファをシミュレートしようとしても、
メモリの構成やメモリ間の転送速度、メモリ間の転送に
おける遅延について、規定どおりの動作を実現させるこ
とが困難であった。
【００１７】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、デコーダびコードバッファの正常動作を保証
し、デコードの正常再生を保証する多重化装置及び方法
の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデータ多重
化装置は、上記課題を解決するために、複数ｎ個の符号
化ストリームデータを多重化するデータ多重化装置にお
いて、上記複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的
に記憶する複数ｎ個の記憶手段と、上記複数ｎ個の記憶
手段のデータ占有量を検索していずれかの記憶手段を選
択する選択制御手段と、上記選択制御手段により選択さ
れた記憶手段からの符号化ストリームデータを切り替え
出力する切り替え手段と、上記切り替え手段からの切り
替え出力を多重化するための出力手段と、上記出力手段
からの多重化ビットストリームに対し、復号時のコード
バッファにおける書き込み読み出し動作を擬似的に行う
仮想記憶手段とを備える。
【００１９】ここで、上記選択制御手段は、上記仮想記
憶手段からのデータ蓄積情報に基づいてデータ選択動作
を行う。
【００２０】また、本発明に係るデータ多重化装置は、
上記課題を解決するために、複数ｎ個の符号化ストリー
ムデータを多重化するデータ多重化装置において、上記
複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶する
複数ｎ個の記憶手段と、上記複数ｎ個の記憶手段のデー
タ占有量を検索していずれかの記憶手段を選択する選択
制御手段と、上記選択制御手段により選択された記憶手
段からの符号化ストリームを切り替え出力する切り替え
手段と、上記切り替え手段からの切り替え出力を多重化
するための出力手段と、上記出力手段からの多重化ビッ
トストリームに対し、復号時のコードバッファにおける
書き込み読み出し動作を擬似的にシミュレーションする
シミュレーション手段とを備える。
【００２１】ここで、上記選択制御手段は、上記シミュ
レーション手段からのデータ蓄積情報に基づいてデータ
選択動作を行う。
【００２２】また、本発明に係るデータ多重化方法は、
上記課題を解決するために、複数ｎ個の符号化ストリー
ムデータを多重化するデータ多重化方法において、上記
複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶する
記憶部のデータ占有量を検索していずれかの記憶部を選
択し、この記憶部からの符号化ストリームを切り替えて
多重化データを出力し、その多重化データを用いて多重
化ビットストリームを形成し、この多重化ビットストリ
ームに対し、復号時のコードバッファにおける書き込み
読み出し動作を擬似的に行って、記憶部の選択動作を制
御する。
【００２３】また、本発明に係るデータ多重化方法は、
上記課題を解決するために、複数ｎ個の符号化ストリー
ムデータを多重化するデータ多重化方法において、上記
複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶する
記憶部のデータ占有量を検索していずれかの記憶部を選
択し、この記憶部からの符号化ストリームを切り替えて
多重化データを出力し、その多重化データを用いて多重
化ビットストリームを形成し、この多重化ビットストリ
ームに対し、復号時のコードバッファにおける書き込み
読み出し動作を擬似的にシミュレーションして、記憶部
の選択動作を制御する。
【００２４】このように、本発明では、多重化装置内
に、デコーダのコードバッファを仮想的に有し、規定に
したがって動作させる手段、または、デコーダのコード
バッファの占有量の推移を、規定にしたがって仮想的に
シミュレートする手段を備え、チャンネル選択制御部か
ら上記手段の動作を監視しながら多重化を制御するの
で、デコーダ側でのバッファの正常動作を保証できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデータ多重化
装置及び方法の実施の形態について説明する。この実施
の形態は、図１に示すディジタル衛星放送システム１の
送信装置２側に設けた多重化装置１１である。
【００２６】先ず、ディジタル衛星放送システム１の概
略構成を説明する。このディジタル衛星放送システム１
は、送信装置２と受信装置４とからなり、送信装置２よ
り人工衛星３に向けて送信された送信信号を、受信装置
４で受け取り、再生可能な映像音声信号とする。
【００２７】送信装置２は、ＭＰＥＧ（Moving Picture
Expert Group）２等による情報圧縮技術を用いて画像
音声情報に対して符号化処理を施し、パケッタイズド・
エレメンタリー・ストリーム（Packetized Elementary
Stream、以下ＰＥＳストリーム記す）を生成するｎ個の
ＰＥＳストリーム生成部１０1，１０2・・・１０nと、
ｎ個のＰＥＳストリームを１８８バイトという比較的短
い伝送単位でトランスポートパケットとして分解し、こ
れら複数のトランスポートパケットを時分割多重化して
つなげ、トランスポートストリーム(Transport Strea
m；以下ＴＳと記す）として出力する多重化装置１１
と、この多重化装置１１からのＴＳに伝送時に発生する
ノイズが重畳されても受信側で正しいコードに訂正でき
るように、あらかじめ誤り訂正のための符号化を施す誤
り訂正部１２と、この誤り訂正部１２からの出力コード
に例えばＱＰＳＫなどによりディジタル変調処理を施す
変調部１３と、送信アンテナ１４とを有して成る。
【００２８】ＰＥＳストリーム生成部１０1，１０2・・
・１０nには、図２の（ａ）又は図２の（ｂ）に示すよ
うに符号化装置（エンコーダ）が内蔵されており、例え
ば、ＭＰＥＧ２による圧縮符号化が行われている。図２
の（ａ）は、例えば光ディスク再生装置や、ハードディ
スク装置等のデータ発生装置４０1及び４０2からの画像
信号及び音声信号をそれぞれのエンコーダ４１1及び４
１2でＭＰＥＧ２により圧縮符号化し、それらを多重化
部４２で多重化して一つの番組（プログラム）を生成
し、出力端子４３からＰＥＳストリームとして生成する
ＰＥＳストリーム生成部を示している。また、図２の
（ｂ）は、データ発生装置４４からの画像信号をエンコ
ーダ９４でＭＰＥＧ２により圧縮符号化し、ＰＥＳスト
リームとして生成するＰＥＳストリーム生成部を示して
いる。
【００２９】ここで、ＭＰＥＧ２による画像信号に対す
る符号化処理を説明する。画像の空間的相関を利用した
圧縮としては、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いてい
る。時間軸方向の相関を利用した圧縮として、ひとつ
は、現フレームに対し、前フレームまたは後フレームと
の差分を求め、差分のみを符号化することにより圧縮効
果を高めること、もうひとつは、前フレームまたは後フ
レームの動き量を算出して、その動き量を符号化する動
き補償を用いることである。これらの方法を組み合わせ
ることにより、高能率な圧縮を実現する。入力画像信号
は動き補償予測とフレーム間予測により予測された信号
との差分をとって差分信号となり、この差分信号に対し
てＤＣＴを行ない、さらに量子化を行なった係数列に対
し可変長符号化を行ない、符号データ出力となる。ま
た、ＭＰＥＧ２ビデオの規定では、このコード出力は、
仮想のデコーダであるＶＢＶ（Video Buffer Verifie
r）バッファにつながっているとしておりＶＢＶバッフ
ァが破綻なく動作するという制約を設けている。
【００３０】そのために、符号化データについて、場合
によってはデコードの際には意味のない無効データを詰
めてタイミングを図ることにより、エレメンタリ・スト
リーム（Elementary Stream；以下ＥＳと記す）化す
る。
【００３１】また、ＭＰＥＧ２の音声信号については、
画像とは異なるが、高能率な圧縮を実現することによ
り、音声フレームに対し固定長の符号化を行う。
【００３２】以上のような高能率符号化により圧縮符号
化された画像音声のＥＳに対して、各エンコーダではさ
らに、あるコード長の固まり毎にＥＳをパケット化し
て、ＰＥＳの形で出力を行う。ＭＰＥＧ２を用いたシス
テムによれば、１つのＰＥＳのコード長については特に
規定がなく、また、画像の符号化単位であるアクセスユ
ニット（Access Unit；以下ＡＵと記す）とのアライン
メントがなされるべきとの規定もない。
【００３３】そして、このようなＰＥＳストリーム生成
部１０1，１０2・・・１０nからの複数の出力コード
（ＰＥＳストリーム）は、多重化装置１１に入力され、
ＴＰにパケット化された上で多重され、ＴＳとして出力
される。このＴＳに対し、誤り訂正部１２では、伝送時
に発生するノイズが重畳されても受信側で正しいコード
に訂正できるように、あらかじめ誤り訂正のための符号
化を施す。誤り訂正部１２の出力コードは変調部１３で
ＱＰＳＫなどによりディジタル変調され出力され、送信
アンテナ１４より人工衛星３に向け送信される。
【００３４】次に受信装置４側について概要を説明す
る。人工衛星３より発せられたＲＦ信号は受信アンテナ
１６にで受信され、ＬＮＢ（LowNoise Block Converte
r）１５により、ＩＦ信号へと中間周波数への周波数変
換が施され、いわゆるセットトップボックスと呼ばれて
いる統合受信復号装置（Integrated Receiver Decode
r；以下ＩＲＤと記す）１７へ入力される。ＩＲＤ１７
では、ＩＦ信号を入力し、復調や映像音声コードの所望
のプログラムへの分離、デコード信号処理を行って、Ｔ
Ｖ受像機１８で再生可能な映像音声信号を出力する。
【００３５】以上に概略を説明したディジタル衛星放送
システム１において、本発明の実施の形態となる多重化
装置１１は、ｎ個のＰＥＳストリームを１８８バイトと
いう比較的短い伝送単位でトランスポートパケットとし
て分解し、これら複数のトランスポートパケットを時分
割多重化してつなげ、トランスポートストリーム(Trans
port Stream；以下ＴＳと記す）として出力する。
【００３６】先ず、この多重化装置１１の第１の実施例
について説明する。この第１の実施例は、図３に示すよ
うに、３本のＰＥＳストリーム１０１を１バイトずつ読
み込む入力制御部１０３と、それぞれ３本のＰＥＳスト
リーム１０１を一時記憶するＦＩＦＯ形式のバッファで
ある多重バッファ１０２1，１０２2及び１０２3と、受
信側でプログラムを選択したりデコードしたりするため
に必要な情報等をＴＰ化しておく制御データ生成部１０
５と、ビットストリームのすきまを埋めるコードとして
のＴＰを生成するヌルパケット生成部１０６と、３本の
ＰＥＳストリーム１０１に先行して必要なＴＰヘッダを
生成するＴＰヘッダ生成部１０９と、制御データ生成部
１０５、各多重バッファ１０２1，１０２2及び１０
２3、ヌルパケット生成部１０６のうち、どのチャンネ
ルのコードを選択するかを決定するチャンネル選択制御
部１１３と、多重しているプログラムの、再生出力時刻
管理情報（Presentation Time Stamp；以下ＰＴＳと記
す）を復号時刻管理情報（Decoding Time Stamp；以下
ＤＴＳと記す）の値に置き換えるＰＴＳ／ＤＴＳ制御部
１１６と、システムクロックに合わせてタイミングをは
かりＴＳを読み出し出力する出力制御部１１９と、さら
に、ＭＰＥＧシステムで規定されているＴ-ＳＴＤの各
コードバッファをシミュレートする仮想デコーダバッフ
ァ１３０とを備えて成る。
【００３７】例えば、上記図２に示すようなエンコーダ
を備えた、上記図１に示した３個のＰＥＳデータ生成部
から供給された３本のＰＥＳストリーム１０１は、入力
制御部１０３に１バイトずつ読み込まれる。入力制御部
１０３は、３つの多重バッファ１０２1，１０２2及び１
０２3に３本の入力ＰＥＳストリーム１０１を供給する
とともに、ＰＥＳヘッダや映像や音声のＥＳヘッダの情
報を取得し、チャンネル選択制御部１１６へ同期管理の
情報を供給する制御部である。
【００３８】多重バッファ１０２1，１０２2及び１０２
3はそれぞれ３本のＰＥＳストリーム１０１を一時記憶
するＦＩＦＯ形式のバッファである。この多重バッファ
１０２1，１０２2及び１０２3の中で、上記３本のＰＥ
Ｓストリームは、トランスポートパケット（Transport
Packet；以下ＴＰと記す）としてパケット化されてから
多重されるタイミングまで待たされる。
【００３９】制御データ生成部１０５では、受信側でプ
ログラムを選択したりデコードしたりするために必要な
情報であるプログラム仕様情報（Program Specific Inf
omation；以下ＰＳＩと記す）やプログラム全体または
一部についての各種情報であるサービス情報（Service
Information；以下ＳＩと記す）を生成し、ＴＰ化して
おく。また場合によっては、多重化装置内部の基本クロ
ックから生成されるシステムタイムを用いて、その参照
値としての各プログラムに固有のプログラム時刻基準参
照値（Program Clock Reference；以下ＰＣＲと記す）
を生成する。そして、制御データ毎の送出周期を管理し
ておき、ある制御データについて送出すべきタイミング
に至ったらチャンネル選択制御部１１３に対し、各制御
データの多重要求を送ると同時に、その制御データのＴ
Ｐを制御データ生成部１０５内の出力レジスタ内に待機
させておく。
【００４０】ヌルパケット生成部１０６では、ＰＥＳデ
ータも制御データも多重する必要のないタイミングにお
いて、データとしては何の意味も持たないコードである
が、ビットストリームのすきまを埋めるコードとしての
ＴＰを生成する。
【００４１】ＴＰヘッダ生成部１０９では３本のＰＥＳ
ストリーム１０１が多重バッファ１０２1，１０２2及び
１０２3から多重化のために読み出される際に、それに
先行して多重しておく必要のあるＴＰヘッダを生成す
る。
【００４２】チャンネル選択制御部１１３は、制御デー
タ生成部１０５、各多重バッファ１０２1，１０２2及び
１０２3、ヌルパケット生成部１０６のうち、どのチャ
ンネルのコードを選択するかを決定し、スイッチ１１４
に選択信号を送ることにより、多重チャンネルを制御す
る制御部である。もし、多重バッファ１０２1，１０２2
及び１０２3のいずれかを選択した場合には、多重バッ
ファからの読み出しに先行して、ＴＰヘッダ生成部１０
９からの読み出しを行うようスイッチ１１４を制御す
る。また、ＴＰヘッダ生成部１０９から読み出す際に
は、ＴＰヘッダに記述する内容のうち、読み出すチャン
ネルとタイミングによって変化するパラメータを送る。
送る内容としては、パケット識別番号（Packet ID；以
下ＰＩＤと記す）やアダプテーション・フィールド・コ
ントロール信号（adaptation＿field＿control）等があ
る。スイッチ１１４により多重されたコードはＴＰコー
ドとしてＰＴＳ／ＤＴＳ制御部１１６に送られる。
【００４３】ＰＴＳ／ＤＴＳ制御部１１６では、多重し
ているプログラムの、再生出力時刻管理情報（Presenta
tion Time Stamp；以下ＰＴＳと記す）や復号時刻管理
情報（Decoding Time Stamp；以下ＤＴＳと記す）の値
が、そのプログラムのＰＣＲにとって適正なものでない
場合には、ＰＴＳやＤＴＳ値の置き換えを行い、出力制
御部１１９へ送る。例えば、ＰＣＲを多重化装置が有す
るシステムタイムに従う値から生成するような場合に
は、ＰＥＳストリームにおけるＰＴＳやＤＴＳの情報が
基準としているエレメンタリー・ストリーム・クロック
・リファレンス（Elementary Stream Clock Referenc
e；以下ＥＳＣＲと記す）を入力制御部１０３ でＰＴ
ＳやＤＴＳとともに取得し、ＥＳＣＲとの位相関係を明
らかにした上で、実際に送るＰＣＲとの位相関係が適正
なＰＴＳやＤＴＳ値への置き換えを行う。
【００４４】出力制御部１１９では、本多重化装置が有
するシステムクロックに合わせてタイミングをはかり、
トランスポートストリーム（ＴＳ）１２０を読み出し出
力する。
【００４５】仮想デコーダバッファ１３０は、上述した
ように、ＭＰＥＧシステムで規定されているＴ-ＳＴＤ
の各バッファをシミュレートするバッファである。
【００４６】上記ＴＳ１２０は、上述した受信側のデコ
ーダが備える全てのコードバッファが破綻無く動作する
ようなビットストリームでなければならない。通常、Ｍ
ＰＥＧ２による符号化を行う符号化装置では、上記ＴＳ
用のＴ-ＳＴＤを想定し、このＴ-ＳＴＤにおける全ての
バッファが破綻無く動作するストリームを生成してい
る。
【００４７】上記受信装置４内部において、デコーダ処
理は、ＩＲＤ１７内部で行われている。このＩＲＤ１７
の構成を図４に示す。
【００４８】入力端子８２よりＬＮＢ１５からのＩＦ信
号を入力し、フロントエンド部８３において、チューニ
ング処理を受け、ＱＰＳＫ復調され、さらに、必要に応
じてエラー訂正を施されるデマルチプレクサ８４へ出力
する。
【００４９】デマルチプレクサ８４はＴＰのコード列に
フレーミングし、ＴＰ毎に所望のデータであるかどうか
の判別処理を行う。つづいて、もし所望のコードが暗号
化されているコードであれば、デスクランブラ８５にコ
ードを供給する。デスクランブラ８５は、ＩＣカード９
４から供給されるデスクランブルキーをもとに、データ
の暗号を解読する。デスクランブラ８５の出力コードは
デマルチプレクサ８４を経由してＤＲＡＭ８６へ一旦記
憶させる。
【００５０】ＭＰＥＧ２によるビデオデコーダ８７は、
ＤＲＡＭ８６から読み出されたコードを適宜コードバッ
ファであるＤＲＡＭ８８に一旦記憶させ、タイミングを
はかりながらＭＰＥＧ２のデコード処理を行い、さらに
ＮＴＳＣの信号にエンコードして、アナログの輝度信
号、色差信号、またはコンポジット信号に変換して出力
する。
【００５１】ＭＰＥＧによるオーディオデコーダ８９
は、ＤＲＡＭ８６から読み出されたコードを適宜コード
バッファであるＤＲＡＭ９０に一旦記憶させ、タイミン
グをはかりながらＭＰＥＧ２のデコード処理を行い、Ｄ
／Ａ変換を施して出力する。
【００５２】ＣＰＵ９２ではＲＯＭ９１に埋め込まれた
プログラムコードにしたがって、フロントパネル９３か
らのユーザコマンドに対する処理、フロントエンド部８
３，デマルチプレクサ８４，ＩＣカードインターフェー
ス９５の制御を行う。また、デマルチプレクサ８４を介
して、ビデオデコーダ８７，オーディオデコーダ８９を
制御する。
【００５３】さて、デマルチプレクサ８４では、送信側
から送られてくるビットストリームに重畳されている同
期管理情報を用いて、送信側クロックと同じ周波数のク
ロックを再生し、また、映像音声コードのデコード開始
または表示のタイミングを制御する。ＭＰＥＧ２では、
送信側クロックと同じ周波数のクロックを再生するため
に、プログラムに固有なＰＣＲ（Program Clock Refere
nce）データを多重化ビットストリームであるＴＳに符
号化して重畳することを規定している。また、映像と音
声をデコード開始、また表示のタイミングを管理するた
めの情報として、映像、音声のデータに固有のＰＴＳ
（Presentation Time Stamp)やＤＴＳ(Decode Time Sta
mp）を符号化して重畳することを規定している。
【００５４】ここで、送信装置２側では、上述したよう
に、受信装置４側でのＩＲＤ１７が上記同期管理情報を
用いて分離再生を行う際に、コードバッファである、Ｄ
ＲＡＭ８６，ＤＲＡＭ８８，ＤＲＡＭ９０が破綻なく動
作するように、ビットストリームを符号化し多重しなく
てはならない。
【００５５】通常、このような制約は、多重化装置１１
の前段の、符号化装置内で行われていた。以下に、ＭＰ
ＥＧ２が規定する多重化ビットストリームの同期管理に
ついての制約について説明する。図５はＭＰＥＧ２が規
定するＴＳ用の仮想デコーダの構成図であり、Ｔ-ＳＴ
Ｄ（Transport Stream System Target Decoder）と呼ば
れている。送信側はこの仮想デコーダにおける全てのバ
ッファが破綻無く動作するよう符号化データ、同期管理
情報、および制御データを送らなくてはならない。
【００５６】ＴＳに重畳するＰＣＲは、ＰＣＲのコード
の最後のバイトがＳＴＤの入力段への到着予定時刻を記
述すると規定している。ＰＣＲをデコードすることによ
り、ＴＳの全てのビットのＴ-ＳＴＤの入力段への到着
時刻がわかるとしている。
【００５７】入力されたＴＳはある特定のプログラムを
再生するために、映像、音声、システム制御のデータ毎
に系を分けられることを想定している。すなわち、デマ
ルチプレクス部によりトランスポートストリームは、映
像、音声、システム制御のデータ毎に処理が分けられ
る。
【００５８】映像データ用の系は、トランポートバッフ
ァ（ＴＢ1）４０と、多重バッファ（ＭＢ1）４１と、エ
レメンタリバッファ（ＥＢ1）４２と、ビデオデコーダ
（Ｄ1）４３と、再配列バッファ（Ｏ1）４４とからな
る。また、音声データ用の系は、トランポートバッファ
（ＴＢn）４５と、メインバッファ（Ｂn）４６と、オー
ディオデコーダ（Ｄn）４７とからなる。また、制御デ
ータ用の系は、トランポートバッファ（ＴＢsys）４８
と、メインバッファ（Ｂsys）４９と、システムデコー
ダ（Ｄsys）５０とからなる。
【００５９】ここで、トランスポートバッファは、デマ
ルチプレクス直後のバースト的で高速のデータストリー
ムをバッファリングする。トランスポートバッファは、
例えば５１２バイトのサイズを有しており、ＴＳパケッ
ト２個余りを蓄積できる。トランスポートバッファにデ
ータバイトが存在しない場合、データバイトの転送は行
われない。ビットストリームの構成にあたっては、この
トランスポートバッファがオーバーフローを起こさない
ようにしなければならないと規定されている。
【００６０】また、Ｔ-ＳＴＤでは、ビデオの場合、多
重バッファとエレメンタリバッファをメインバッファと
して用いている。多重バッファは、例えば４ｍｓの多重
ジッタとＰＥＳオーバーヘッド分のバッファを行い、次
の段のエレメンタリストリームバッファへのデータ転送
速度の整合性が取れるように機能している。
【００６１】この図５に示したＴ-ＳＴＤのバッファが
破綻する例を説明する。ＴＢ1４０，ＴＢn４５，ＴＢ
sys４８については、ＴＳのビットレートが高速である
ために、ＴＢへの入力速度がリークレートを上回るよう
な場合、連続して何パケットも同じＴＢに入力されるよ
うなことがあれば、バッファオーバフローが生じる恐れ
がある。
【００６２】映像用のＭＢ1４１，ＥＢ1４２および音声
用のＢn４６については、従来の多重化装置に入力され
たＰＥＳストリームについて、例えば映像ＰＥＳストリ
ームがＶＢＶの制約を満たさず、ＰＴＳ，ＤＴＳが示す
タイミングより過度に早いタイミングで入力された場合
に、多重化バッファの遅延量が少ない状態で多重化出力
された場合に、破綻が生じる。また、従来の多重化装置
への入力タイミングは適正であっても、多重化バッファ
１０２で過度の遅延が生じるような場合には、ＥＢ1４
２，Ｂn４６でのアンダーフローが生じる。図６には、
映像用のＥＢ1４２がアンダーフローを起こす様子を示
す。ＳＴＤのＥＢ1４２においては、ビットストリーム
に重畳されているＤＴＳを用いてデコード開始、つま
り、ＥＢ1４２から１ＡＵ分のデータを瞬時に抜き取る
操作を行う。多重化バッファにおいて過度の遅延が発生
すると、図６において、ＤＴＳ［ｎ＋４］で示される時
刻において、ＤＴＳ［ｎ＋４］に対応するＡＵのコード
全てがＥＢ1４２に到着していないために、アンダーフ
ローが起き、正常なデコードができなくなってしまう。
【００６３】したがって、Ｔ-ＳＴＤバッファの破綻を
防ぐためには、入力ＰＥＳストリームが適正な同期管理
情報を有しており、適正なタイミングで従来の多重化装
置に入力された場合においては、チャンネル選択制御部
１１３では、スイッチ１１４のチャンネル選択制御する
際に、多重化バッファ１０２での過度の遅延が発生しな
いように多重され、かつ、連続してある特定のチャンネ
ルから多重しないような多重化チャンネル選択のルール
（多重チャンネル選択アルゴリズム）を適用して多重チ
ャンネル選択を制御し、さらに、入力ストリームが有し
ていた同期管理情報が正しく継承されるように、ＰＴＳ
／ＤＴＳ制御部１１６でＰＴＳ，ＤＴＳの値を制御する
ことで、Ｔ-ＳＴＤのバッファ動作の破綻を起りにくく
している。
【００６４】もし、符号化装置が再生側での同期管理上
適正なビットストリームを出力していれば、上記方式に
よる多重化装置により、複数プログラムの画像音声符号
データの多重化を行なうことができ、その出力ビットス
トリームに対し、図４に示すようなＩＲＤを用いて、画
像および音声について、多くの場合、正常の再生状態が
得られる。
【００６５】しかしながら、上記従来の多重化装置で
は、Ｔ-ＳＴＤの各バッファの正常動作を完全に保証し
ているわけではなく、何らかの事情により、例えばある
特定チャンネルの多重化バッファ１０２での遅延量が増
大すれば、Ｔ-ＳＴＤの仮想バッファの動作が破綻しや
すいような状況が生じる。
【００６６】また、入力ストリームの内容に対して、無
効コードを取り除く等、何らかの操作を加えることによ
り本来入力ストリームが備えていた同期管理上適正なコ
ード位相関係が崩れた場合には、上記方式では、Ｔ-Ｓ
ＴＤの仮想バッファ動作の正常性がまったく保証できな
くなるという問題が生じる。
【００６７】また、実際にＴ-ＳＴＤのバッファを送信
側で動作させようとした場合に、ある特定のＩＲＤを用
いてＳＴＤのバッファをシミュレートしようとしても、
メモリの構成やメモリ間の転送速度、メモリ間の転送に
おける遅延について、規定どおりの動作を実現させるこ
とが困難であった。
【００６８】そこで、上記図３に示した多重化装置１１
の第１の実施例では、内部にＭＰＥＧシステムで規定さ
れているＴ-ＳＴＤの各バッファをシミュレートする仮
想デコーダバッファ１３０を内蔵した。
【００６９】図７に仮想デコーダバッファ１３０の構成
例を示す。仮想デコーダバッファ１３０はプログラム別
の仮想デコーダ１３６および、１３６内の各バッファの
入出力を制御するための制御部１３３および、プログラ
ム別の仮想デコーダ１３６へ多重化ストリーム１２０を
振り分けるためのセレクタ１３４から構成される。各プ
ログラム別の仮想デコーダは ＭＰＥＧ２のＴ-ＳＴＤ
で定義されるバッファと同様、映像用のＴＢ1１２１，
ＭＢ1１２２，ＥＢ1１２３、音声用のＴＢn１２４、Ｂn
１２５、システム制御用のＴＢsys１２６、Ｂsys１２７
から構成され、それぞれ実際にＦＩＦＯ形式のバッファ
メモリより構成される。バッファ間は図で示すように相
互に接続されている。なお、ＥＢ1，Ｂn，Ｂsysの出力
は開放されている。
【００７０】この仮想デコーダバッファ１３０の動作に
ついて説明する。出力制御部１１９より供給された多重
化コード１２０に対し、制御部１３３がチャンネル選択
制御部１１３から供給されるＰＩＤ情報によりセレクタ
１３４および１３５を制御し、各プログラム用の仮想デ
コーダ１３６に振り分ける。つまり、多重化コード１２
０は各ＰＩＤに対応する映像用のＴＢ1１２１、音声用
のＴＢn１２４，または制御データ用のＴＢsys１２６に
振り分けられる。この場合、ＰＩＤについては、制御部
１３３が多重化コードを１パケット入力する時に既知で
あるので、ＰＣＲが多重化装置の出力時刻の参照値を表
すものとすれば、セレクタ１３４および１３５での遅延
はほとんど０、つまりほとんど遅延なしにＴＢに入力で
きることが可能となる。
【００７１】各プログラム用の仮想デコーダ１３６内の
全バッファは多重化装置内部にもつシステムタイムをタ
イムベースとして、ＭＰＥＧ２システムの規定にしたが
った動作を行う。そのために、制御部１３３はチャンネ
ル選択制御部１１３からのデータ線１３１によって、Ｐ
ＩＤのほか、ＴＰヘッダ長やＰＥＳヘッダ長およびＰＥ
ＳのストリームＩＤを入力する。また、制御部１３３は
多重化コード１２０を入力し、ＡＵやＰＥＳのスタート
コードを検出する。制御部１３３はこれらの情報から、
多重化コード１２０のうちのどのデータ部分を仮想デコ
ーダバッファ内の各バッファへ入力させればよいかを判
断し、多重化装置内のシステムタイムに合わせ、制御線
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ、１３２ｅ，
１３２ｆ及び１３２ｇにより各バッファの入出力制御を
行う。
【００７２】映像コードの系について、動作を詳細に説
明する。ある特定のＰＩＤにマッチする仮想デコーダに
振り分けられた映像のＴＰコードは全て、多重化コード
１２０と同じ速度でＴＢ1１２１に入力する。ＴＢ1１２
１の出力については、ＭＰＥＧ２のレベルとプロファイ
ルで指定される速度で全て読み出され、出力される。Ｍ
Ｂ1１２２はＴＢ1１２１と接続されているが、ＴＢ1１
２１の出力が全てＭＢ1１２２に書き込まれるわけでは
なく、ＴＰのヘッダ部分については書き込まれず、制御
部１３３が書き込みイネーブル信号を制御することによ
りＴＰのペイロード、つまりＰＥＳに相当するコード部
分のみが、書き込まれる。
【００７３】ＭＢ1１２２の出力については、入力した
データ全てを読み出すが、この場合、読み出すタイミン
グが、ＭＰＥＧ２システムの規定するＭＢからＥＢへの
転送モードによって異なる。ここではリークメソッド
（Leak Method）によって転送する場合の動作について
説明する。ＥＢ1１２３の占有量がもしバッファサイズ
と同じくフル状態であれば、ＭＢ1１２２からの読み出
しを行わない。そうでなければ、ＭＰＥＧ２のレベルと
プロファイルで指定される速度で読み出しを行う。その
ために、ＥＢ１２３占有量データについては、制御部１
３３にも伝達する。ＥＢ1１２３はＭＢ1１２２と接続さ
れているが、ＭＢ1１２２のコードが全てＥＢ1１２３に
書き込まれるだけでなく、制御部１３４が書き込みイネ
ーブル信号を制御することにより、ＰＥＳのヘッダ部分
は除かれ、さらに、ＰＥＳのペイロード部分でも、映像
のＥＳコード部分のみが、書き込まれる。
【００７４】ＥＢ1１２３の出力については、規定によ
ると、ＤＴＳで表される時刻に瞬時にそのＤＴＳに対応
するＡＵコードを全て抜き取ることになっているが、Ｅ
Ｂ1１２３から瞬時にコードをメモリから出力するので
はなく、ＦＩＦＯ形式であるメモリであるので、その時
刻にバッファメモリの読み出し用のアドレスを抜き取る
コード量に相当する分だけ移動するようにする。また、
ＤＴＳデータについては、制御部１３３が管理してお
り、もし、あるＤＴＳで表される時刻に、そのＤＴＳに
対応するＡＵが全てＥＢ1１２３に到達していないと判
別したら、ＥＢのアンダーフローを判定することができ
る。
【００７５】以上のような動作を行うために、制御部１
３３は、ＴＰが多重化コード１２０として出力される度
に、検出したＡＵやＰＥＳのスタートコードと、チャン
ネル選択制御部１１３からのＴＰヘッダ長やＰＥＳヘッ
ダ長、およびＰＥＳのストリームＩＤ情報をもとに、各
ＴＰにおいて、ＭＢ1１２２，ＥＢ1１２３へ入力すべき
コードの開始点、終了点、およびＡＵの開始コードの位
置情報を記憶する。その上で実際にＴＢ1１２１，ＭＢ1
１２２にコードを入力する際には、メモリ上のどのアド
レスに上記開始点、終了点のコードのアドレスがあるか
を記憶することによって、ＭＢ1１２２，ＥＢ1１２３へ
入力するコードを取捨選択するための書き込みイネーブ
ルタイミングを生成する。また、ＥＢ1１２３の読み出
しポインタを移動する場合には、メモリ上のどのアドレ
スにＡＵの開始コードがあるかを記憶することによっ
て、ＥＢからのデータの除去タイミングをシミュレート
する。
【００７６】このようにして、各プログラム用の仮想デ
コーダ１３６内の各バッファメモリを実際に動作させ各
バッファの占有量データ１１７を図３のチャンネル選択
制御部１１３へ出力する。この場合、ＭＢ1１２２，Ｅ
Ｂ1１２３，Ｂn１２５，Ｂsys１２７の前段には、各バ
ッファに入力すべきコードを取捨選択するフィルタ部分
は必要なく、したがって、そのようなフィルタを通過す
ることによる遅延も発生せず、Ｔ-ＳＴＤの規定による
動作そのものが実現可能となる。また、セレクタ１３４
により、各プログラム用デコーダバッファに振り分けら
れるようになっているが、セレクタ１３４およびプログ
ラム別の仮想デコーダ１３６内のセレクタは個別に必要
ではなく、それらのセレクタを全て統合した形の１つの
セレクタで代用してもよい。
【００７７】さて、チャンネル選択制御部１１３は、多
重チャンネル選択アルゴリズムに基づいて、例えば、ま
ず制御データを優先的に選択し、制御データを選択する
必要がない場合に、多重化バッファの中で占有量最大の
チャンネルを多重化チャンネルとして選択するようなア
ルゴリズムを適用しているとする。このようなアルゴリ
ズムを用いて多重化チャンネルを選択していたとして
も、ＳＴＤバッファが完全に正常動作する保証はない。
そこで、そのような多重チャンネル選択アルゴリズムに
優先して、仮想デコーダバッファ１３０の監視により、
ＳＴＤバッファの破綻の危険性を察知した場合には、次
のような操作を行う。
【００７８】例えば、あるプログラムのＴＢ，またはＴ
Ｂsysがオーバフローレベルに近づいたことを検知した
場合には、そのプログラムの画像音声コードまたは制御
データの多重を占有量レベルが下がるまで禁止する。ま
た、映像コードについて、あるプログラムのＥＢがいっ
ぱいとなり、そのために、そのＥＢに接続されているＭ
Ｂがオーバーフローレベルに近づいたことを検知した場
合には、レベルがある程度下がるまで、多重を行わない
ようにする。逆に、あるプログラムのＥＢがアンダーフ
ローする危険性があると察知した場合には、そのプログ
ラムのストリームを優先的に多重する。音声コードや制
御コード用のＢn，Ｂsysについても同様で、あるプログ
ラムのオーバーフロー、アンダーフローの危険性を察知
した場合に、強制的に多重を禁止したり、優先的に多重
を行ったりする。
【００７９】このようにして、多重化処理が起因するよ
うなＳＴＤバッファの破綻の可能性をなくすことが可能
となる。
【００８０】さて、上記図３に示した多重化装置１１の
第１の実施例では、仮想デコーダバッファ１３０を内蔵
し、実際にメモリバッファを有することで、ハードウエ
ア規模が無視できない程度に大きくなる場合がある。そ
こで、ハードウエアのコストを抑えるために、各プログ
ラム毎の各バッファ占有量推移をシミュレートするデコ
ーダバッファシミュレータにより、上記仮想デコーダバ
ッファ機能を置き換えることも可能である。以下、図８
及び図９を用いて多重化装置１１の第１の実施例の変形
例を説明する。
【００８１】図８は、そのようなデコーダバッファシミ
ュレータを有する変形例の多重化装置の構成を示す。図
３での仮想デコーダバッファの代わりに、各プログラム
のデータの分離及び復号のために用いるコードバッファ
の占有量動作を擬似的に実現するデコーダバッファシミ
ュレータ１３７を備えている。この場合、多重化コード
（ＴＳ）１２０は、デコーダバッファシミュレータ１３
７へ必ずしも入力する必要はない。他の構成は上記図３
に示した各部と同様である。
【００８２】図９にはデコーダバッファシミュレータ１
３７の構成を示す。デコーダバッファシミュレータ１３
７はプログラム別のバッファシミュレータ１３８、およ
び１３８内の各シミュレータの入力パラメータを供給す
る制御部１４８から構成される。
【００８３】プログラム別のバッファシミュレータ１３
８は、映像系、オーディオ系、システム制御系の３つの
系で、上記コードバッファの占有量動作をシミュレート
する。映像系は、ＴＢ1シミュレータ１３９と、ＭＢ1シ
ミュレータ１４０と、ＥＢ1シミュレータ１４０とを備
える。オーディオ系では、ＴＢnシミュレータ１４３
と、Ｂnシミュレータ１４４を備える。また、システム
制御系では、Ｔｂsysシミュレータ１４５と、Ｂsysシミ
ュレータ１４６を備える。
【００８４】以下、デコーダバッファシミュレータ１３
７の動作について説明する。制御部１４８は、図８のチ
ャンネル選択制御部１１３から供給されるＰＩＤ情報お
よび多重化コードにおけるＴＰヘッダ長やＰＥＳヘッダ
長およびＰＥＳのストリームＩＤの情報を入力する。ま
た、制御部１４８は多重化コード１２０を入力し、ＡＵ
やＰＥＳのスタートコードを検出する。そして、多重化
コードのＰＩＤに対応応するプログラム別バッファシミ
ュレータ１３８内の１段目にあるＴＢシミュレータへ、
ＴＰを１パケット多重する周期で、多重化コードのう
ち、各バッファへの入力データ範囲がわかるようなデー
タ開始情報を伝達する。
【００８５】各バッファシミュレータでは、上記データ
開始情報と、多重化装置が有するシステムタイムにより
得られるＴＰを多重する時間間隔をもとに、１パケット
を多重する周期でのＳＴＤで定義される各バッファの入
出力量を演算により更新し、バッファ占有量を更新して
いく。
【００８６】映像コードの系について、動作を詳細に説
明する。ＴＢ1シミュレータ１３９は映像コードのある
特定のＰＩＤにマッチするＴＰの入力コード長データお
よびＴＰオーバヘッドコード長データを制御部１４８か
ら入力する。ＴＢ1シミュレータ１３９では、ＴＰを多
重化する周期でのＴＢへの入力コード長として、ＴＰの
パケットサイズとする。また、ＭＰＥＧ２のレベルとプ
ロファイルで指定されるコードの除去速度を考慮して、
ＴＰを多重化する周期でのコード出力長を演算する。そ
して、１ＴＰを多重化する周期だけ前の時刻の占有量と
上記入力コード長を加え、上記出力コード長を減じるこ
とにより、現在のＴＢでの占有量を算出する。また、制
御部１４８はＴＰのペイロードがＴＰの開始から何バイ
ト目から開始するかというＴＰペイロード開始位置デー
タをＴＢシミュレータ１３９に伝達し、ＴＢシミュレー
タでは上記データをもとに、１ＴＰを多重化する時間で
出力するコードのうち、ＴＰペイロードコード長データ
をＭＢシミュレータ１４０に１４９により伝達する。ま
た制御部１４８は、ＭＢ1シミュレータ１４０，ＥＢ1シ
ミュレータ１４０での演算用に、ＴＰペイロードの中
で、ＰＥＳペイロードの先頭およびＡＵのスタートコー
ドが含まれていれば、それぞれの位置データをＴＢ1シ
ミュレータ１３９へ伝達し、ＴＢ1シミュレータ１３９
では、その出力コード中に上記開始位置が含まれていれ
ばその位置データをＭＢ1シミュレータ１４０へ伝達す
る。このようにして、バッファ占有量、出力コード内の
ＴＰペイロードコード長、およびＰＥＳペイロード開始
位置データ、ＡＵ開始位置データについて演算した結果
をＴＰを１パケット多重する周期で更新する。
【００８７】ＭＢ1シミュレータ１４０はＭＢへのコー
ド入力長として、ＴＢ1シミュレータ１３９より、ＴＰ
ペイロードコード長を入力する。コード出力長について
は、出力するタイミングが、ＭＰＥＧ２システムの規定
するＭＢからＥＢへの転送モードによって異なるが、こ
こではリークメソッドによって転送する場合について説
明する。ＥＢ1シミュレータ１４１で演算された占有量
がもしバッファサイズと同じくフル状態であれば、出力
長を０とする。そうでなければ、ＭＰＥＧ２のレベルと
プロファイルで指定される除去速度を考慮して、ＴＰを
多重化する周期でのコード出力長を演算する。そして、
１ＴＰを多重化する周期だけ前の時刻の占有量と上記コ
ード入力長を加え、さらに上記コード出力長を減じるこ
とにより、現在のＭＢでの占有量を算出する。また、Ｔ
Ｂ1シミュレータ１３９から入力するＰＥＳペイロード
開始位置データを用いて、１ＴＰを多重化する時間で出
力するコードのうち、ＰＥＳペイロード長データを演算
により求め、ＥＢシミュレータ1１４１に伝達する。ま
た、ＴＢ1シミュレータ１３９から入力するＡＵ開始位
置データを用いて、出力コード中にＡＵ開始位置が含ま
れていた場合には、その位置情報をＥＢ1ミュレータ１
４１に伝達する。
【００８８】ＥＢ1シミュレータ１４１では、ＥＢへの
コード入力長として、ＭＢ1シミュレータ１４０より、
ＰＥＳペイロードコード長を入力する。コード出力長と
しては、制御部１４８よりＤＴＳデータを入力し、も
し、ＤＴＳで表される時刻を過ぎたと判断できた時点
で、そのＤＴＳに対応するＡＵのコード長を出力コード
量として計算する。各ＡＵの区切りについては、ＭＢ1
シミュレータ１４０からのＡＵ開始位置データを用いて
認識し、各ＡＵのコード長を演算により求めておく。
【００８９】このようにして、多重化装置内で１ＴＰを
多重する周期で、各ＴＢ，ＭＢ，ＥＢ，Ｂn，ＴＢsys，
Ｂsysの占有量が各デコーダシミュレータ１３８の各シ
ミュレータで更新され、バッファ占有量データを１１７
を用いてチャンネル選択制御部１１３へ供給することが
できる。
【００９０】次に、多重化装置１１の第２の実施例につ
いて説明する。この第２の実施例では、多重化装置に入
力された映像音声のＰＥＳストリームについて、ビット
ストリームにおける無効部分を取り除き、ビットストリ
ームの操作を行った上で多重化を行う。
【００９１】図１０の上段は入力ビットストリーム中に
受信側での再生においては意味のない、無効データを含
むストリームの例である。このようなストリームＡにつ
いて、無効部分を取り除き、オリジナルのデータ長を縮
めたものが図１０の下段のストリームである。このよう
な無効データの除去を各チャンネルのデータについて行
うことで、ある別のストリームを送るに十分な帯域が得
られた場合には、そのような他のストリームの伝送を行
うことができるようになる。このような例は本件出願人
の特願平９−３４０４１４号明細書において既に開示さ
れている。しかしながら、無効データを除去したことに
より、ビット列の位相関係が入力ストリームのオリジナ
ルの位相関係とずれてしまうために、入力されたストリ
ームが保っていた同期位相状態は適正なものではなくな
ってしまう。第２の実施例はこのような無効データの除
去を行う場合にもビット列の同期位相状態を適正に保つ
ことのできる多重方法を提供する。
【００９２】この第２の実施例による多重化装置の構成
を図１１に示す。ここでは、第１の実施例との相違点を
中心に述べる。
【００９３】図１１において、ＰＥＳストリーム２０１
は入力制御部２０３へ入力される。入力制御部２０３で
はＰＥＳストリームを無効データ除去部２２２に入力す
るとともに、ＰＥＳストリーム２０１のヘッダを分析す
ることにより、入力ストリームの同期管理情報を取得す
るとともに、無効データ長がわかる場合には、そのデー
タ長の情報も抜き取る。例えば、ＭＰＥＧ２のＰＥＳス
トリームにはパディングストリーム（padding stream）
という特殊なストリームがあり、ひとつのＰＥＳ全体が
無効データとなっている。このようなストリームが入力
されてきた場合には、入力制御部２０３内部のヘッダ分
析部において、ＰＥＳヘッダ情報からストリームＩＤと
いう情報を取得し、パディングストリームかどうかを判
別することにより、無効データの存在を知ることができ
る。無効データと判別した場合には、無効データ除去部
２２２から多重バッファ２０２へ出力する際に、そのよ
うな無効データ部分については、出力しないように制御
する。また入力制御部２０３は同時に、チャンネル選択
制御部２１３に対して、無効データ長のデータを出力す
る。
【００９４】ストリームＸ２２３は本多重化装置におけ
る無効データ除去機能により、伝送帯域に幾らかの空き
レートが生じた際に、そのレートを用いて伝送を行うス
トリームであり、入力制御部２０３を経て直接多重バッ
ファ２２４に入力する。
【００９５】チャンネル選択制御部２１３では、ある定
められた多重チャンネル選択アルゴリズムにしたがっ
て、制御データ、もしくは多重バッファ２０２のいずれ
かのチャンネルを多重チャンネルとして選択するが、も
し外部より、ストリームＸの多重要求が入力された場合
には、無効データ除去部２２２での無効データ除去の効
果により、いずれの制御データもしくは多重バッファ２
０２のデータを多重する必要のない場合に、ストリーム
Ｘのデータを多重選択し、スイッチ２１４を制御する。
【００９６】さて、上で述べたような無効データの除去
を行ったＰＥＳストリーム２０１ついて、従来の多重チ
ャンネル選択アルゴリズムに基づいた多重化を行った場
合には、本来ＰＥＳストリームが持っていた正しいビッ
トストリームの位相関係が崩れてしまい、Ｔ-ＳＴＤで
のバッファの破綻の危険性が生じる。例えば、多重チャ
ンネル選択アルゴリズムとして多重化バッファの中で占
有量最大のバッファのチャンネルを選択するような方式
と取っていた場合、あるチャンネルのＰＥＳストリーム
について、無効データを除去したために、そのような操
作を行わなかった場合に比べ、占有量の増加するタイミ
ングが遅れ、ひいては多重タイミングが遅れてしまい、
Ｔ-ＳＴＤのＥＢがアンダーフローを引き起こすことが
考えられる。しかしながら、仮想デコーダバッファ２２
１において、Ｔ-ＳＴＤのバッファをシミュレートし、
その占有量推移をチャンネル選択制御部２１３が監視す
ることにより、アンダーフローを起こす危険性を検知し
た時点で優先的にそのチャンネルのデータを多重選択す
ることにより、ＳＴＤバッファの破綻を事前に防ぐこと
が可能となる。
【００９７】次に上記多重化装置１１の第３の実施例に
ついて説明する。この第３の実施例でも、第２の実施例
と同様、多重化装置内で入力ビットストリームの内容を
操作する。第２の実施例と異なり、データのペイロード
部分についても操作を加える。
【００９８】図１２の上段は入力する映像のＰＥＳスト
リーム中のＥＳ中の一部で、ＭＰＥＧ２による圧縮符号
化を行ったデータ列の中で、ＤＣＴ係数列からなるデー
タ部分を示した例である。ＤＣＴ１ブロックについての
ＤＣＴ係数列は出力時に低次から高次という順番でビッ
ト列を形成している。このようなデータ部分において、
高次係数部分を削減し、オリジナルのデータ長を縮めた
データが図１２の下段のストリームである。多重化装置
出力のビットレートについて、入力している各チャンネ
ルのＰＥＳストリームのトータルのビットレートより少
ないようなビットレートでＴＳを出力する必要が生じた
際には、このように例えばＤＣＴ係数の高次係数の除去
を各チャンネルのデータについて行い、ビットレートを
削減した上で多重する方法がある。このような例は本件
出願人が特願平９−２９２９８９号明細書にて開示して
いる。しかしながら、ペイロードの一部を除去したこと
により、ビット列の位相関係が入力ストリームのオリジ
ナルの位相関係とずれてしまうために、入力されたスト
リームが保っていた同期位相状態は適正なものではなく
なってしまう。第３の実施例はこのようなペイロードデ
ータの一部除去を行う場合にも同期位相状態を保つこと
のできる多重方法を提供する。
【００９９】この第３の実施例による多重化装置の構成
を図１３に示す。ここでは、第１の実施例との相違点を
中心に述べる。
【０１００】フォールバック対応バッファ３０２は必要
に応じて映像のＰＥＳストリームのペイロードの一部削
減を行う部分である。１つのフォールバック対応バッフ
ァ内部においては、入力ＰＥＳストリームのペイロード
データに対し、ＤＣＴ係数列の高次係数を幾パターンか
段階別にデータを削除し、全く削減しない場合も含め
て、それぞれの削減したデータ列を対応するフォールバ
ックバッファに格納しておく。そして、チャンネル選択
制御部３１３から供給される情報量削減レベルデータに
最も近い削減量を実現したデータ列を出力できるよう、
複数個のフォールバックバッファの中から選択してお
き、チャンネル選択制御部３１３にそのフォールバック
バッファの占有量データを供給する。
【０１０１】チャンネル選択制御部３１３は外部から出
力ビットレート指定信号が与えられた場合に、もしそれ
が基準の出力ビットレートより下回っている場合には、
外部から与えられる各チャンネルの再生品質重要度を示
すような優先度情報信号にしたがって、各チャンネル毎
の情報量削減の度合を決定し、その度合いを示す情報量
削減制御信号をフォールバック対応バッファ３０２へ供
給する。そして各フォールバック対応バッファ３０２か
ら上記信号に見合ったデータ削減量を実現するフォール
バックバッファのバッファ占有量を監視する。そして、
ＰＥＳストリームについての多重チャンネル選択アルゴ
リズムについては、上記のようにして各チャンネル毎に
選択されたフォールバッファの占有量をもとに、例えば
占有量最大のチャンネルを選択するようにする。
【０１０２】フオールバツク対応バツフアは、図１４に
示すように、画像符号化データをバツフア４０１、情報
量削減部４０２及びＶＬＤ(Variable Length Decoder)
４０３に入力する。ＶＬＤ４０３は、画像符号化データ
を可変長復号化し、その結果得られるＤＣＴ係数群デー
タを係数位置検出回路４０４に出力する。係数位置検出
回路４０４は、ＤＣＴ係数群データからＤＣＴ係数の位
置を検出し、これを係数位置データとして情報量削減部
４０２に出力する。情報量削減部４０２は、係数位置デ
ータに基づいて、画像符号化データを形成するＤＣＴ係
数に対応する次数「１」〜「Ｎ」を伝送順に付加する。
【０１０３】情報量削減制御部４０５は、チャンネル選
択制御部３１３から供給される情報量削減制御信号３２
２から情報量削減信号を生成し、これを情報量削減部４
０２に出力する。情報量削減部４０２は、情報量削減信
号に基づいて、画像符号化データから次数が「１」以上
のＤＣＴ係数を削減することにより削減画像符号化デー
タＤ１を生成し、これを対応するフオールバツクバツフ
ア４０３1に出力する。以下、同様にして情報量削減部
４０２は、情報量削減信号に基づいて、画像符号化デー
タから次数が「２」以上のＤＣＴ係数を削減することに
より削減画像符号化データＤ２を生成し、また画像デー
タから次数が「３」以上のＤＣＴ係数を削減することに
より削減画像符号化データＤ３を生成し、同様に、画像
符号化データから次数が「４」〜「Ｎ」以上のＤＣＴ係
数をそれぞれ削減することにより削減画像符号化データ
Ｄ４〜ＤＮを生成し、これらをそれぞれ対応するフオー
ルバツクバツフア４０３2〜４０３Nに出力する。
【０１０４】ところでバツフア４０１は、画像符号化デ
ータを一時的に蓄積した後、所望のタイミングでセレク
タ４０６に出力する。これと共にフオールバツクバツフ
ア４０３1〜４０３Nは、削減画像符号化データＤ１〜Ｄ
Ｎをそれぞれ一時的に蓄積した後、所望のタイミングで
セレクタ４０６に出力する。この場合、情報量削減制御
部４０５は、チャンネル選択制御部３１３から供給され
る画像読み出し制御信号から読み出し選択信号を生成
し、これをセレクタ４０６に出力する。
【０１０５】セレクタ４０６は、読み出し選択信号に基
づいて、画像符号化データ及び削減画像符号化データＤ
１〜ＤＮのうち、多重化装置の後段に設けられている誤
り訂正部において付加される誤り訂正符号の情報量とパ
ケツトのデータ量との差分に基づく情報量のものを選択
し、これを選択画像符号化データとしてスイッチ３１４
に出力する。
【０１０６】さて、以上で述べたような情報量の削減を
施したＰＥＳストリームについて、上記多重チャンネル
選択アルゴリズムのみを用いてチャンネル選択を制御し
た場合には、Ｔ-ＳＴＤでのバッファの破綻の危険性が
生じる。例えば、あるチャンネルのＰＥＳストリームに
ついて、ペイロードデータの一部を削減したために、そ
のような操作を行わなかった場合に比べ、フォールバッ
クバッファの占有量の増加するタイミングが遅れ、ひい
ては多重タイミングが遅れてしまい、Ｔ-ＳＴＤ のＥ
Ｂがアンダーフローを引き起こすことが考えられる。し
かしながら、仮想デコーダバッファ３２１において、Ｓ
ＴＤの仮想バッファの占有量推移をシミュレートし、そ
の推移をチャンネル選択制御部３１３が監視することに
より、アンダーフローを起こす危険性を検知した時点で
優先的にそのチャンネルのデータを多重選択することに
より、ＳＴＤバッファの破綻を事前に防ぐことが可能と
なる。
【０１０７】上記図１３に示した多重化装置は、例えば
降雨時などの伝送エラーが増大することに備え、多重化
処理につづくエラー訂正符号化回路において、通常より
強力なエラー訂正符号化を行うその代償として、ペイロ
ードデータである多重化装置出力の伝送ビットレートを
通常より低く抑える必要があるような場合に有用であ
る。
【０１０８】なお、上記第２及び第３の実施例では、復
号時のコードバッファにおける書き込み読み出し動作を
擬似的に行う仮想デコーダバッファ２２１及び３２１を
内蔵したが、上記第１の実施例の変形例のようにデコー
ダバッファシミュレータ１３７を用いて、復号時のコー
ドバッファにおける書き込み読み出し動作を擬似的にシ
ミュレーションしてもよい。
【０１０９】
【発明の効果】本発明によれば、デコーダのコードバッ
ファを仮想的に有し、規定にしたがって動作させる手
段、または、デコーダのコードバッファの占有量の推移
を、規定にしたがって仮想的にシミュレートする手段に
より、その多重化出力ビットストリームは、デコーダの
コードバッファの正常動作を保証し、デコードの正常再
生を保証するものとなる。多重化装置内部で、無効デー
タの除去、エラー訂正能力強化等に伴うペイロードデー
タの削減等の符号化出力に対するビット操作を施して
も、デコーダバッファを検証した上で多重するので、デ
コーダバッファの正常動作が保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となる多重化装置を送信装
置側に設けたディジタル衛星放送システムの概略構成を
示すブロック図である。
【図２】上記ディジタル衛星放送システムの送信装置側
のＰＥＳストリーム生成部の具体例を示すブロック図で
ある。
【図３】上記多重化装置の第１の実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図４】上記ディジタル衛星放送システムの要部となる
統合受信復号装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ＭＰＥＧ２で規定されているトランスポートス
トリームシステムターゲットデコーダの構成図である。
【図６】上記トランスポートストリームターゲットデコ
ーダの中の映像用のエレメンタリーバッファがアンダー
フローを起こす様子を説明するための図である。
【図７】上記図３に示した多重化装置の第１の実施例の
要部となる仮想デコーダバッファの詳細な構成を示すブ
ロック図である。
【図８】上記図３に示した多重化装置の第１の実施例の
変形例の構成を示すブロック図である。
【図９】上記図８に示した変形例の要部となるデコーダ
バッファシミュレータの詳細な構成を示すブロック図で
ある。
【図１０】実施の形態となる多重化装置の第２の実施例
で行われる無効データの抜き取り処理を説明するための
図である。
【図１１】上記多重化装置の第２の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【図１２】実施の形態となる多重化装置の第３の実施例
で行われる情報量削減処理を説明するための図である。
【図１３】上記多重化装置の第３の実施例の構成を示す
ブロック図である。
【図１４】上記第３の実施例の要部となるフォールバッ
ク対応バッファの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の多重化装置の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
１１ 多重化装置、１０２ 多重バッファ、１１３ チ
ャンネル選択制御部、１１４ スイッチ、１１６ ＰＴ
Ｓ／ＤＴＳ制御部、１１９ 出力制御部、１３０ 仮想
デコーダバッファ、１３７ デコーダバッファシミュレ
ータ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数ｎ個の符号化ストリームデータを多
    重化するデータ多重化装置において、 上記複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶
    する複数ｎ個の記憶手段と、 上記複数ｎ個の記憶手段のデータ占有量を検索していず
    れかの記憶手段を選択する選択制御手段と、 上記選択制御手段により選択された記憶手段からの符号
    化ストリームデータを切り替え出力する切り替え手段
    と、 上記切り替え手段からの切り替え出力を多重化するため
    の出力手段と、 上記出力手段からの多重化ビットストリームに対し、復
    号時のコードバッファにおける書き込み読み出し動作を
    擬似的に行う仮想記憶手段とを備えることを特徴とする
    データ多重化装置。
  2. 【請求項２】 上記選択制御手段は、上記仮想記憶手段
    からのデータ蓄積情報に基づいて選択動作が制御される
    ことを特徴とする請求項１記載のデータ多重化装置。
  3. 【請求項３】 上記切り替え手段は、上記複数ｎ個の記
    憶手段からの符号化ストリームデータの他に、上記符号
    化ストリームデータが構成するプログラムに関する制御
    データや、上記ビットストリームの隙間を埋めるデー
    タ、さらにはパケット化データのヘッダデータを、上記
    選択制御手段の制御により切り替えることを特徴とする
    請求項１記載のデータ多重化装置。
  4. 【請求項４】 上記符号化ストリームデータにおける無
    効データを除去する無効データ除去手段を有し、上記複
    数ｎ個の記憶手段は上記無効データ除去手段により無効
    データが除去された複数ｎ個の符号化ストリームデータ
    を一時的に記憶することを特徴とする請求項１記載のデ
    ータ多重化装置。
  5. 【請求項５】 上記切り替え手段は、上記複数ｎ個の記
    憶手段からの符号化ストリームデータの他に、上記符号
    化ストリームデータが構成するプログラムに関する制御
    データや、上記ビットストリームの隙間を埋めるデー
    タ、さらにはパケット化データのヘッダデータを、上記
    選択制御手段の制御により切り替えることを特徴とする
    請求項４記載のデータ多重化装置。
  6. 【請求項６】 上記符号化ストリームデータにおける重
    要度の低いデータ部分を削減するデータ削減手段を有
    し、上記複数ｎ個の記憶手段は上記データ削減手段によ
    り重要度の低いデータが削減された複数ｎ個の符号化ス
    トリームデータを一時的に記憶することを特徴とする請
    求項１記載のデータ多重化装置。
  7. 【請求項７】 上記符号化ストリームデータにおける無
    効データを除去する無効データ除去手段を有し、上記複
    数ｎ個の記憶手段は上記無効データ除去手段により無効
    データが除去された複数ｎ個の符号化ストリームデータ
    を一時的に記憶することを特徴とする請求項６記載のデ
    ータ多重化装置。
  8. 【請求項８】 複数ｎ個の符号化ストリームデータを多
    重化するデータ多重化装置において、 上記複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶
    する複数ｎ個の記憶手段と、 上記複数ｎ個の記憶手段のデータ占有量を検索していず
    れかの記憶手段を選択する選択制御手段と、 上記選択制御手段により選択された記憶手段からの符号
    化ストリームを切り替え出力する切り替え手段と、 上記切り替え手段からの切り替え出力を多重化するため
    の出力手段と、 上記出力手段からの多重化ビットストリームに対し、復
    号時のコードバッファにおける書き込み読み出し動作を
    擬似的にシミュレーションするシミュレーション手段と
    を備えることを特徴とするデータ多重化装置。
  9. 【請求項９】 上記選択制御手段は、上記シミュレート
    手段からのデータ蓄積情報に基づいて選択動作が制御さ
    れることを特徴とする請求項８記載のデータ多重化装
    置。
  10. 【請求項１０】 上記切り替え手段は、上記複数ｎ個の
    記憶手段からの符号化ストリームデータの他に、上記符
    号化ストリームデータが構成するプログラムに関する制
    御データや、上記ビットストリームの隙間を埋めるデー
    タ、さらにはパケット化データのヘッダデータを、上記
    選択制御手段の制御により切り替えることを特徴とする
    請求項８記載のデータ多重化装置。
  11. 【請求項１１】 上記符号化ストリームデータにおける
    無効データを除去する無効データ除去手段を有し、上記
    複数ｎ個の記憶手段は上記無効データ除去手段により無
    効データが除去された複数ｎ個の符号化ストリームデー
    タを一時的に記憶することを特徴とする請求項８記載の
    データ多重化装置。
  12. 【請求項１２】 上記切り替え手段は、上記複数ｎ個の
    記憶手段からの符号化ストリームデータの他に、上記符
    号化ストリームデータが構成するプログラムに関する制
    御データや、上記ビットストリームの隙間を埋めるデー
    タ、さらにはパケット化データのヘッダデータを、上記
    選択制御手段の制御により切り替えることを特徴とする
    請求項１１記載のデータ多重化装置。
  13. 【請求項１３】 上記符号化ストリームデータにおける
    重要度の低いデータ部分を削減するデータ削減手段を有
    し、上記複数ｎ個の記憶手段は上記データ削減手段によ
    り重要度の低いデータが削減された複数ｎ個の符号化ス
    トリームデータを一時的に記憶することを特徴とする請
    求項８記載のデータ多重化装置。
  14. 【請求項１４】 上記符号化ストリームデータにおける
    無効データを除去する無効データ除去手段を有し、上記
    複数ｎ個の記憶手段は上記無効データ除去手段により無
    効データが除去された複数ｎ個の符号化ストリームデー
    タを一時的に記憶することを特徴とする請求項１３記載
    のデータ多重化装置。
  15. 【請求項１５】 複数ｎ個の符号化ストリームデータを
    多重化するデータ多重化方法において、 上記複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶
    する記憶部のデータ占有量を検索していずれかの記憶部
    を選択し、この記憶部からの符号化ストリームを切り替
    えて多重化データを出力し、その多重化データを用いて
    多重化ビットストリームを形成し、この多重化ビットス
    トリームに対し、復号時のコードバッファにおける書き
    込み読み出し動作を擬似的に行って、記憶部の選択動作
    を制御することを特徴とするデータ多重化方法。
  16. 【請求項１６】 複数ｎ個の符号化ストリームデータを
    多重化するデータ多重化方法において、 上記複数ｎ個の符号化ストリームデータを一時的に記憶
    する記憶部のデータ占有量を検索していずれかの記憶部
    を選択し、この記憶部からの符号化ストリームを切り替
    えて多重化データを出力し、その多重化データを用いて
    多重化ビットストリームを形成し、この多重化ビットス
    トリームに対し、復号時のコードバッファにおける書き
    込み読み出し動作を擬似的にシミュレーションして、記
    憶部の選択動作を制御することを特徴とするデータ多重
    化方法。
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