JP2004112307A

JP2004112307A - デジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法

Info

Publication number: JP2004112307A
Application number: JP2002271777A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nunokawa; 布川　智
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP4216553B2

Abstract

【課題】１１２５ライン方式の映像信号と５２５ライン方式の映像信号との切り替えを、画質劣化を起こすことなく、シームレスに行えるようにする。
【解決手段】符号化多重制御装置１６において、マルチプレクサ１１の切替元となるＨＤＴＶ用のエンコーダ１２からストリーム情報を取得し、そのストリーム情報からバッファ２２の遅延時間を計算し、その遅延時間が指定時間となるようにエンコーダ１２のｖｂｖサイズを制御するとともに、切替先となるＳＤＴＶ用のエンコーダ１３〜１５からストリーム情報を取得してそれぞれのバッファ２２の遅延時間を計算し、遅延時間が切替元の指定時間に満たなければ指定時間となるようにバッファ２２の遅延時間に多重遅延時間を加えて、それぞれのマルチプレクサ１１への入力タイミングを合わせた上でマルチプレクサ１１の切替制御を行う。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、１１２５ライン方式の映像信号を符号化したビットストリームと５２５ライン方式の映像信号を符号化したビットストリームとを切り替えて送出するデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル放送技術の確立に伴い、通信衛星や放送衛星を使用する衛星放送システムではデジタル放送が開始され、さらに地上波放送システムにおいてもデジタル放送への移行が計画されている。
【０００３】
このデジタル放送では、１１２５ライン方式の高精細テレビジョン放送（以下、ＨＤＴＶと称する）と、複数チャンネルのＮＴＳＣ方式のテレビジョン放送（以下、ＳＤＴＶと称する）との混在放送が可能となる。通常、ＨＤＴＶをＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　２）に従って符号化する場合、デジタル放送規格であるＭＰ＠ＨＬが適応され、さらにＳＤＴＶを符号化する場合にはＭＰ＠ＭＬの規格が適応される。
【０００４】
一般的に、映像の符号化から復号までの遅延（コーデック遅延）はエンコーダの性能により決定され、バッファの蓄積容量（ｖｂｖ（ｖｉｄｅｏ　ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ　ｖｅｒｉｆｉｅｒ）サイズ）とビットレートに大きく依存する。例えばＨＤＴＶの場合には、ＭＰ＠ＨＬのｖｂｖサイズが９，７８１，２４８ビットであり、地上デジタル放送では１４Ｍｂｐｓ〜９Ｍｂｐｓのビットレートで運用することが想定される。これに対し、ＳＤＴＶの場合には、ＭＰ＠ＭＬのｖｂｖサイズが１，８３５，００８ビットであり、地上デジタル放送では１０Ｍｂｐｓ〜３Ｍｂｐｓのビットレートで運用することが想定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＨＤＴＶとＳＤＴＶとの切り替えをシームレスに行うためには、ＨＤＴＶを符号化するエンコーダとＳＤＴＶを符号化するエンコーダとでコーデック遅延を一定に合わせる必要がある。しかし、コーデックの遅延量のほとんどはｖｂｖサイズ／ビットレートで算出される値で占められ、ＨＤＴＶの場合、７００ｍｓｅｃ〜１，１００ｍｓｅｃ程度、ＳＤＴＶの場合、１８０ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃ程度であるため、遅延量が異なり、切り替えをシームレスに行うことができない。
【０００６】
また、ＨＤＴＶとＳＤＴＶとの遅延量を合わせるために、遅延の多い方（ＨＤＴＶ）のｖｂｖサイズを遅延の少ない方（ＳＤＴＶ）に合わせるという手法がある。しかし、この手法では、ｖｂｖサイズが２割程度に制約されてしまい、画質劣化が問題になる。
そこで、この発明の目的は、１１２５ライン方式の映像信号と５２５ライン方式の映像信号との切り替えを、画質劣化を起こすことなく、シームレスに行うことのできるデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
（１）複数の入力系統の伝送経路からの信号を少なくとも１つの出力系統の伝送経路に選択的に導出する切替手段と、この切替手段の少なくとも一部の入力端子に接続され、５２５ライン方式である第１の映像信号を第１のビットストリームに符号化して第１のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第１のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第１の符号化手段と、切替手段の第１の符号化手段が接続されない入力端子に接続され、１１２５ライン方式である第２の映像信号を第２のビットストリームに符号化して第１のバッファに比して蓄積容量の大きい第２のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第２のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第２の符号化手段と、第２の符号化手段の第２のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第２のバッファの最大遅延時間より短い第１の遅延時間となるように設定し、第１の符号化手段の第１のバッファの遅延時間を、第１の遅延時間相当に設定した上で切替手段の切り替えを行う切替制御手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
（１）の発明によれば、１１２５ライン方式の映像信号を取り扱う第２のバッファの蓄積容量を、該第２のバッファの最大遅延時間より短い第１の遅延時間となるように設定し、５２５ライン方式の映像信号を取り扱う第１のバッファの遅延時間を、第１の遅延時間に合わせるようにしてタイミングを揃えることができるようになり、これによって経路切替時のタイミング制御を容易に行えるようになる。したがって、１１２５ライン方式のビットストリームと５２５ライン方式のビットストリームとをシームレスに繋ぐことができる。また、第２のバッファの遅延時間を第１のバッファの遅延時間に合わせる必要がなく、画質が劣化しない範囲で短い時間に設定すればよいので、１１２５ライン方式の映像信号に画質劣化を生じさせることなく、送出することができる。
【０００９】
（２）切替制御手段は、第１の符号化手段で符号化される第１のビットストリームのビットレートを監視し、この第１のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第１のバッファの最大蓄積容量により第１のバッファに設定すべく第２の遅延時間を求め、この第２の遅延時間を第１の遅延時間に合わせるように第１のバッファの蓄積容量を制御し、しかも第２の遅延時間が第１の遅延時間に満たないときに、第１の遅延時間から第２の遅延時間を差し引いた第３の遅延時間を第２の遅延時間に加えるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
（２）の発明によれば、５２５ライン方式の映像信号を取り扱う第１のバッファに設定された第２の遅延時間が第２のバッファと共通の第１の遅延時間に満たない場合に、第３の遅延時間を第２の遅延時間に加えて第２のバッファの遅延時間に合わせるようにしているので、万一、５２５ライン方式の映像信号のビットレートから求めた第２の遅延時間が第１の遅延時間に満たなくても、１１２５ライン方式の映像信号に画質劣化を生じさせることなく送出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の実施形態となるデジタル放送信号切替装置の構成を示すもので、１１はマルチプレクサ（ＭＵＸ）である。なお、ここでは説明を簡単にするため、マルチプレクサ１１の入力チャンネル（系統）数を４系統とし、各チャンネル入力は全てＭＰＥＧ２符号化方式によるトランスポートストリーム（以下、ＴＳ）であるものとする。
【００１２】
この実施形態では、マルチプレクサ１１の第１入力チャンネルにＨＤＴＶ用のエンコーダ（ＥＮＣ）１２を接続し、第２入力チャンネルにＳＤＴＶ１用のエンコーダ（ＥＮＣ）１３を接続し、第３入力チャンネルにＳＤＴＶ２用のエンコーダ（ＥＮＣ）１４を接続し、第４入力チャンネルにＳＤＴＶ３用のエンコーダ（ＥＮＣ）１５を接続している。
エンコーダ１２〜１４は、映像信号をＭＰＥＧ２符号化方式に基づく可変長圧縮符号化を施し、ＴＳパケットに変換するもので、その詳細な構成は後述するが、その処理に使用されるストリーム情報が符号化多重制御装置（ＥＭＣ）１６に送られる。
【００１３】
上記符号化多重制御装置１６は、マルチプレクサ１１に対し、図示しない自動番組送出制御装置から与えられる切替情報に従って任意の入力チャンネルを出力チャンネルに接続させる。このとき、出力チャンネルに接続される入力チャンネルを切り替える場合に、切替元となるエンコーダ１２からストリーム情報を取込んで処理時間を計算し、その処理時間に基づいて切替先となるエンコーダ１３，１４，１５の遅延時間を制御し、マルチプレクサ１１への入力タイミングを合わせた上でマルチプレクサ１１の切替制御を行う。
【００１４】
ここで、エンコーダ１２〜１５は図２に示すように構成される。図２において、例えばＨＤＴＶの映像信号は映像符号化モジュール２１により符号化されてバッファ２２に格納された後、多重モジュール２３にて他のビットストリームと多重化されてＴＳに生成される。同時に、映像符号化モジュール２１の出力は、解析モジュール２４に入力されてそのビットレートが解析され、この解析結果が制御モジュール２５に入力される。制御モジュール２５は、符号化されたＥＳについて解析モジュール２４による解析結果からビットレートを判別し、このビットレートからバッファ２２の遅延量を制御する。さらに、制御モジュール２５は、符号化多重制御装置１６からの要求に応じてストリーム情報を送信し、符号化多重制御装置１６から遅延制御信号が与えられた場合には、その制御信号によって指定される時間だけ処理時間を遅らせる。
【００１５】
上記構成において、以下にその処理動作を説明する。
図３は、ＭＰＥＧ２における一般的な遅延モデルを示す。まず、ｖｂｖサイズ／ビットレートで算出される遅延量は、ｖｂｖバッファ遅延と称する。一般的にｖｂｖサイズとビットレートが一定であればｖｂｖバッファ遅延は一定値であるが、発生符号量によって遅延量の配分が変動する。
【００１６】
ＨＤＴＶの映像信号を符号化する場合、ＭＰ＠ＨＬの規格が適応されることが多く、ｖｂｖサイズの最大値は９，７８１，２４８ビットである。ここで、図４に示す如く、ＨＤＴＶの映像信号を１４Ｍｂｐｓで符号化した場合、ｖｂｖバッファ遅延量＝９，７８１，２４８／１４，０００，０００＝６９９ｍｓｅｃとなる。また、ＳＤＴＶの映像信号を符号化する場合、ＭＰ＠ＭＬの規格が適応されることが多く、ｖｂｖサイズの最大値は１，８３５，００８ビットである。ＳＤＴＶの映像信号を６Ｍｂｐｓで符号化した場合、ｖｂｖバッファ遅延量＝１，８３５，００８／６，０００，０００＝３０６ｍｓｅｃとなる。
【００１７】
地上デジタル放送において、想定されるビットレートはＨＤＴＶで９〜１４Ｍｂｐｓ、ＳＤＴＶで３Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓである。この想定ビットレートで決定されるｖｂｖバッファ遅延量は、ＨＤＴＶで６９９〜１，０８７ｍｓｅｃ、ＳＤＴＶで１８７〜６１２ｍｓｅｃである。このため、図５に示す如く、遅延量が大きく異なってしまい、ＨＤＴＶからＳＤＴＶへの切り替えがシームレスに行えなくなってしまうことになる。
【００１８】
ＨＤＴＶとＳＤＴＶのｖｂｖバッファ遅延量を一致させるためには、遅延量の小さい方に合わせる方法が容易である。しかし、ＳＤＴＶの最小遅延１８４ｍｓｅｃにＨＤＴＶの遅延を合わせるためにはｖｂｖサイズが１．６Ｍビット程度となってしまい、規格の最大値の１７％程度しか使えなくなってしまうため、ＨＤＴＶの画質劣化が大きな問題となってしまう。
【００１９】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、ＨＤＴＶに対してはｖｂｖサイズに制限を加え、ＳＤＴＶに対しては、仮想的なバッファによる遅延（多重遅延）を加えることにより、ｖｂｖサイズの縮小によるＨＤＴＶの画質劣化を防いでいる。ここでは、バッファ遅延を５００ｍｓｅｃとしている。このときのｖｂｖサイズは、図６（ａ）に示す如く、ＨＤＴＶの１４Ｍｂｐｓで７Ｍビット（最大値の約７０％）、図６（ｄ）に示す如く、ＨＤＴＶの９Ｍｂｐｓで４．５Ｍビット（最大値の約４６％）であるが、規格上の最大ビットレート８０Ｍｂｐｓに対してビットレートが１１〜１８％なので、画質に与える影響は少なくなる。また、ＳＤＴＶの１０Ｍｂｐｓでは、図６（ｅ）に示す如く、ｖｂｖバッファ遅延が１８５ｍｓｅｃでバッファ遅延５００ｍｓｅｃに対して足りない３１５ｍｓｅｃを多重遅延で補っている。
【００２０】
このとき、符号化多重制御装置１６は、エンコーダ１２に対し、図７に示す制御処理を実行する。すなわち、ステップＳＴ７ａにおいて、ＨＤＴＶからＳＤＴＶへの切替情報を受信すると、符号化多重制御装置１６は、エンコーダ１２からストリーム情報を取得し（ステップＳＴ７ｂ）、このストリーム情報から遅延時間を計算し（ステップＳＴ７ｃ）、この求めた遅延時間が指定時間（５００ｍｓｅｃ）以上であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｄ）。
【００２１】
ここで、遅延時間が指定時間以上であるならば（Ｙｅｓ）、符号化多重制御装置１６は指定時間となるようにエンコーダ１２のバッファ２２のｖｂｖサイズを制御し（ステップＳＴ７ｅ）、以後マルチプレクサ１１の切替制御を行うようにしている（ステップＳＴ７ｆ）。これに対し、遅延時間が指定時間に一致したならば（Ｎｏ）、符号化多重制御装置１６はそのままマルチプレクサ１１の切替制御に移行する。
【００２２】
また、符号化多重制御装置１６は、エンコーダ１３〜１５に対し、図８に示す制御処理を実行する。すなわち、ステップＳＴ８ａにおいて、ＨＤＴＶからＳＤＴＶへの切替情報を受信すると、符号化多重制御装置１６は、エンコーダ１３〜１５からそれぞれストリーム情報を取得し（ステップＳＴ８ｂ）、このストリーム情報から遅延時間を計算し（ステップＳＴ８ｃ）、この求めた遅延時間が指定時間（５００ｍｓｅｃ）未満であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ８ｄ）。
【００２３】
ここで、遅延時間が指定時間未満であるならば（Ｙｅｓ）、符号化多重制御装置１６は指定時間となるようにエンコーダ１３〜１５それぞれのバッファ２２の遅延時間に多重遅延時間を加え（ステップＳＴ８ｅ）、以後マルチプレクサ１１の切替制御を行うようにしている（ステップＳＴ８ｆ）。これに対し、遅延時間が指定時間以上であるならば（Ｎｏ）、符号化多重制御装置１６は各エンコーダ１３〜１５それぞれのｖｂｖサイズを制御して遅延時間を指定時間に合わせた上でマルチプレクサ１１の切替制御に移行する。
【００２４】
以上のように上記実施形態によれば、符号化多重制御装置１６において、マルチプレクサ１１の切替元となるＨＤＴＶ用のエンコーダ１２からストリーム情報を取得し、そのストリーム情報からバッファ２２の遅延時間を計算し、その遅延時間が指定時間となるようにエンコーダ１２のｖｂｖサイズを制御するとともに、切替先となるＳＤＴＶ用のエンコーダ１３〜１５からストリーム情報を取得してそれぞれのバッファ２２の遅延時間を計算し、遅延時間が切替元の指定時間に満たなければ指定時間となるようにバッファ２２の遅延時間に多重遅延時間を加えて、それぞれのマルチプレクサ１１への入力タイミングを合わせた上でマルチプレクサ１１の切替制御を行うようにしている。
【００２５】
従って、ＨＤＴＶのビットストリームとＳＤＴＶのビットストリームとをシームレスに繋ぐことができる。また、エンコーダ１２の遅延時間をエンコーダ１３〜１５の遅延時間に合わせる必要がなく、画質が劣化しない範囲で短い指定時間に設定すればよいので、ＨＤＴＶの映像信号に画質劣化を生じさせることなく、送出することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、ＭＰＥＧ２で規定されたＨＤＴＶの映像信号とＳＤＴＶの映像信号との切替を行う例について説明したが、ＭＰＥＧ２以外のものにも適用できることはもちろんのことである。
その他、装置構成、エンコーダ内部の機能構成、遅延時間の制御手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、１１２５ライン方式の映像信号と５２５ライン方式の映像信号との切り替えを、画質劣化を起こすことなく、シームレスに行うことのできるデジタル放送信号切替装置及びデジタル放送信号切替方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るデジタル放送信号切替装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示したエンコーダ内部の構成を示すブロック図。
【図３】ＭＰＥＧ２の一般的な遅延モデルを示す図。
【図４】ＳＤＴＶとＨＤＴＶのｖｂｖバッファ遅延の関係を示す図。
【図５】ＳＤＴＶとＨＤＴＶとの切替処理を説明するための図。
【図６】上記実施形態おけるバッファ遅延の制御方法を実現した際のビットレートごとの遅延モデルを示す図。
【図７】図１に示した符号化多重制御装置の処理動作を示すフローチャート。
【図８】同じく図１に示した符号化多重制御装置の処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…マルチプレクサ（ＭＵＸ）、
１２〜１５…エンコーダ（ＥＮＣ）、
１６…符号化多重制御装置、
２１…映像符号化モジュール、
２２…バッファ、
２３…多重モジュール、
２４…解析モジュール、
２５…制御モジュール。

Claims

複数の入力系統からの信号を少なくとも１つの出力系統に選択的に導出する切替手段と、
この切替手段の少なくとも一部の入力端子に接続され、５２５ライン方式である第１の映像信号を第１のビットストリームに符号化して第１のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第１のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第１の符号化手段と、
前記切替手段の前記第１の符号化手段が接続されない入力端子に接続され、１１２５ライン方式である第２の映像信号を第２のビットストリームに符号化して前記第１のバッファに比して蓄積容量の大きい第２のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第２のバッファの遅延時間及び蓄積容量の少なくとも一方によって制御可能な第２の符号化手段と、
前記第２の符号化手段の第２のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第２のバッファの最大遅延時間より短い第１の遅延時間となるように設定し、前記第１の符号化手段の第１のバッファの遅延時間を、前記第１の遅延時間相当に設定した上で前記切替手段の切り替えを行う切替制御手段とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号切替装置。
前記切替制御手段は、前記第１の符号化手段で符号化される第１のビットストリームのビットレートを監視し、この第１のビットストリームのビットレート及びデジタル放送で規定される前記第１のバッファの最大蓄積容量により前記第１のバッファに設定すべく第２の遅延時間を求め、この第２の遅延時間を前記第１の遅延時間に合わせるように前記第１のバッファの蓄積容量を制御し、しかも前記第２の遅延時間が前記第１の遅延時間に満たないときに、第１の遅延時間から第２の遅延時間を差し引いた第３の遅延時間を前記第２の遅延時間に加えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号切替装置。
前記第１の符号化手段は、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）の規定に従って、５２５ライン方式である第１の映像信号を第１のビットストリームに符号化して第１のバッファに格納した後、出力し、
前記第２の符号化手段は、ＭＰＥＧの規定に従って、１１２５ライン方式である第２の映像信号を第２のビットストリームに符号化して前記第１のバッファに比して蓄積容量の大きい第２のバッファに格納した後、出力し、
前記切替制御手段は、前記第２の符号化手段の第２のバッファのｖｂｖ（ｖｉｄｅｏ　ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ　ｖｅｒｉｆｉｅｒ）サイズを、デジタル放送で規定される該第２のバッファの最大遅延時間より短い第１の遅延時間となるように設定し、前記第１の符号化手段の第１のバッファの遅延時間を、前記第１の遅延時間相当に設定した上で前記切替手段の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載のデジタル放送信号切替装置。
複数の入力系統からの信号を少なくとも１つの出力系統に選択的に導出する切替器と、この切替器の少なくとも一部の入力端子に接続され、５２５ライン方式である第１の映像信号を第１のビットストリームに符号化して第１のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第１のバッファの遅延時間及び蓄積容量のいずれか一方によって制御可能な第１の符号化器と、前記切替器の前記第１の符号化器が接続されない入力端子に接続され、１１２５ライン方式である第２の映像信号を第２のビットストリームに符号化して前記第１のバッファに比して蓄積容量の大きい第２のバッファに格納した後、出力するものであって、出力タイミングを外部より指定される第２のバッファの遅延時間及び蓄積容量のいずれか一方によって制御可能な第２の符号化器とを備えたデジタル放送信号切替装置で使用されるデジタル放送信号切替方法であって、
前記第２の符号化器の第２のバッファの蓄積容量を、デジタル放送で規定される該第２のバッファの最大遅延時間より短い第１の遅延時間となるように設定する第１の過程と、
前記第１の符号化手段の第１のバッファの遅延時間を、前記第１の遅延時間相当に設定する第２の過程と、
前記第１及び第２の過程による設定が終了した後、切替器の切替を行う第３の過程とを具備したことを特徴とするデジタル放送信号切替方法。