JP2006019997A - 動画データ転送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の動画データを映像と音声の同期とり且つ、安定して再生することをデバイス及びマザーボードの肥大化、およびシステムの自由度を阻害することなく実現すること。
【解決手段】本発明に係る動画データ転送システムは、外部よりデジタル及びアナログにて動画データの入出力が可能なポート及びMPEG2デコーダを含むビデオプロセッサを持ち、外部からの動画データもしくは蓄積された動画データを表示可能な動画データ転送システムにおいて、該ビデオプロセッサからの複数の音声、動画及び同期信号を多重化して転送できるデータ転送バスポートと、該データ転送バスポートを介して転送された複数の音声、動画及び同期信号を適応的に処理して再生可能なグラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサとを具備するように構成する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る動画データ転送システムは、外部よりデジタル及びアナログにて動画データの入出力が可能なポート及びMPEG2デコーダを含むビデオプロセッサを持ち、外部からの動画データもしくは蓄積された動画データを表示可能な動画データ転送システムにおいて、該ビデオプロセッサからの複数の音声、動画及び同期信号を多重化して転送できるデータ転送バスポートと、該データ転送バスポートを介して転送された複数の音声、動画及び同期信号を適応的に処理して再生可能なグラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサとを具備するように構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、たとえば動画データ転送システムに係り、特に、複数の動画データを取り扱う動画データ転送システムに関する。
近年コンピュータ技術の向上により、コンピュータ上で映像や音声などを扱うことが一般的になってきている。ところが映像データをシステムバス上にてグラフィックスコントローラへ転送する場合、バスの転送能力や、システムリソース不足により表示映像が途切れる可能性がある。この問題についてはシステムバスの性能を向上したとしても、表示しようとする映像の解像度が向上した場合には全く同じ問題が発生する。
そこで、VIP(VESA Video Interface port)やZVポート(Zoomed Video Port)と称する動画専用のバスを用いてCPUを含むシステムバスとは全く別に、MPEG2デコーダやビデオキャプチャカードとグラフィックスコントローラとを接続し映像データ(動画データ)を転送することにより、ビデオデータを安定してグラフィックスコントローラに転送すると共に大量のビデオデータの転送によってシステムバスが占有されるという不具合を回避している。
特開平10−161630号公報
このように、システムバス上での転送能力の問題については、MPEG2デコーダやビデオキャプチャカードとグラフィックスコントローラを接続するという方法によって解決を図ってきた。
それに加えて最近においてアナログ放送では、複数のチューナを実装することにより、ディジタル放送では複数TS(Transport Stream)転送により同一帯域にて複数の番組を放送することが可能となったことから、複数の番組を記録、再生する要求に対して対応することができるようになってきた。
一方、グラフィックコントローラにおいては、マルチディスプレイ技術の発達により複数のモニタに対して同一もしくは異なる画面を出力することが可能となり、ますます上記要求が強まってきている。
しかしながら、上記の規格は映像を転送することを目的としている為、同時に複数の映像及び音声データを転送することは考慮されておらず、従来技術で実現した場合はグラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサと、ビデオデコーダ間に複数の映像及び動画転送用のポートを用意する必要があり、デバイス及びマザーボードの肥大化、およびシステムの自由度を阻害する要因となる。
本発明は上記の従来技術の問題を解決するためになされたもので、複数の動画データを映像と音声の同期とり且つ、安定して再生することをデバイス及びマザーボードの肥大化、並びにシステムの自由度の阻害をすることなく実現する動画データ転送システムを提供することを目的とする。
かかる課題を解決するため、本発明に係る動画データ転送システムは、外部よりデジタル及びアナログにて動画データの入出力が可能なポートとMPEG2デコーダを含むビデオプロセッサとを持ち、外部からの動画データもしくは蓄積された動画データを表示可能な動画データ転送システムにおいて、該ビデオプロセッサからの複数の音声データ、映像データ及び同期信号を多重化して転送できるデータ転送バスポートと、該データ転送バスポートを介して転送された複数の音声データ、映像データ及び同期信号を再生可能に処理するグラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサとを具備する。
かかる構成を有する本発明によれば、動画データを多重化して送信することにより、複数の動画データを転送する場合でもそれぞれの動画チャネル分だけのポートを用意することなく転送が可能となり、LSI、マザーボードのパッケージや配線信号の肥大化を防ぎ、シンプルなシステムを構築することが可能となる。
この場合の動画データ転送システムにおいて、該複数の音声データ、映像データ及び同期信号は、パケット化して同一のバス上に多重化して転送を行うことにより該グラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサへ複数の音声データ及び映像データを転送するように構成してもよい。
このように構成することで、ビデオ及びオーディオデータをパケット化して転送するので、同一バスに複数のビデオデータを多重化して転送することが可能となる。
またこの場合の動画データ転送システムにおいて、該複数の音声データ、映像データ及び同期信号は、時分割に同一のバス上に多重化して転送を行うことにより該グラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサへ複数の音声データ及び映像データを転送するように構成してもよい。
このように構成することで、ビデオ及びオーディオデータを時分割にして転送するので、同一バスに複数のビデオ及びオーディオデータを多重化して転送することが可能となる。
また、この場合、該送信する複数の映像データ総ての解像度を同一化して前記データ転送バスポートへ多重化するように構成してもよい。
このように構成することで、複数の画像データのフォーマットをそろえることにより複数の映像データの同期信号を個別に転送する必要がなくなり、容易に多重化が可能となる。
また、この場合、該送信する複数の音声データ総てのサンプリング周波数を同一化して前記データ転送バスポートへ多重化するように構成してもよい。
このように構成することで、複数の音声データのサンプリング周波数をそろえることにより複数の音声データの同期信号を個別に転送する必要がなくなり、容易に多重化が可能となる。
また、この場合、映像データをパケット化して転送する際に、パケット内にストリーム識別番号、コピープロテクション情報、VBI情報、解像度を含む付加情報を転送することが可能であるように構成してもよい。
このように構成することで、ストリーム識別番号、コピープロテクション情報、VBI情報、解像度などの付加情報を転送するので、グラフィックコントローラにて多重分離をおこなったり、VBI情報などを表示したり、および、コピープロテクション管理したりすることが可能となる。
また、この場合、音声データをパケット化して転送する際に、パケット内にチャネル識別番号、コピープロテクション情報、サンプリング周波数情報を含む付加情報を転送することが可能であるように構成してもよい。
このように構成することで、チャネル識別番号、コピープロテクション情報、サンプリング周波数情報などの付加情報を転送するので、オーディオプロセッサにて複数のマルチチャンネルフォーマットのオーディオデータの多重分離をおこなったり、コピープロテクション管理することが可能となる。
また、この場合、映像データを1ライン毎にパケット化し、これらのパケットを映像の水平同期信号と同期して送信し且つ、該パケット内に水平及び垂直同期信号であることを明記するフィールドを設けて転送するように構成してもよい。
このように構成することで、1ライン毎に映像データをパケット化し、これらのパケットを映像の水平同期信号と同期して送信し、なおかつ水平、垂直同期であることを明示して転送することにより、シンプルな方法で、データと同期信号を転送することが可能となる。
また、この場合、音声データをサンプリング周波数毎に各チャンネルをパケット化し、これらのパケットをサンプリング周波数に同期して送信するように構成してもよい。
このように構成することで、サンプリング周波数ごとにデータをパケット化し、サンプリング周波数に同期して転送するので、音声データをサンプリング周波数に同期して転送することが可能となる。
本発明は、グラフィックスコントローラとビデオデコーダとを接続する動画転送用バス及び、オーディオプロセッサとビデオデコーダとを接続する音声転送用バスに、複数の動画データの同期信号、映像データ及び音声データを多重化して転送するので、複数の動画データを映像と音声の同期とり且つ、安定して再生することをデバイス及びマザーボードの肥大化、およびシステムの自由度を阻害することなく実現できるという利点がある。
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システム全体の構成及び映像、音声データの流れを示すブロック図である。なお、以下では、本願発明の目的の達成のために説明に必要な範囲を模式的に示し、本願発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所に付いては公知技術によるものとする。
同図に示すように、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システムは、CPU10とこれにホスト・バスを介して接続されるメモリ・ホスト・バス・ブリッジ13と、メモリ・ホスト・バス・ブリッジ13にそれぞれAGPバス、ホスト・バス及びメモリ・バスを介して接続されるグラフィックス・コントローラ15、I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17及びシステム・メモリ19と、I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17に接続されるAC97コーデック21と、オーディオ・ポートを介してAC97コーデック21に、ビデオ・ポートを介してグラフィックス・コントローラ15に接続されるビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23とをその主要部として備えて構成される。
図1は、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システム全体の構成及び映像、音声データの流れを示すブロック図である。なお、以下では、本願発明の目的の達成のために説明に必要な範囲を模式的に示し、本願発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所に付いては公知技術によるものとする。
同図に示すように、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システムは、CPU10とこれにホスト・バスを介して接続されるメモリ・ホスト・バス・ブリッジ13と、メモリ・ホスト・バス・ブリッジ13にそれぞれAGPバス、ホスト・バス及びメモリ・バスを介して接続されるグラフィックス・コントローラ15、I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17及びシステム・メモリ19と、I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17に接続されるAC97コーデック21と、オーディオ・ポートを介してAC97コーデック21に、ビデオ・ポートを介してグラフィックス・コントローラ15に接続されるビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23とをその主要部として備えて構成される。
グラフィックス・コントローラ15にはモニタ25−1、25−2、(図示しない)…25−nが接続される。I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17にはIDEバスを介してHDD(ハードディスク・ドライブ)28及び光ディスク30が接続される。I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17にはローカル・バスを介してビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23が接続されるほか、イーサネット(登録商標)32、1394コントローラ34が接続され、1394コントローラ34にはデジタルSTB36が接続される。ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23にはビデオ・デコーダ38及びADC40を介してアナログチューナ42が接続され、またこれとは別にデジタルチューナ44が接続され、HDMI Rx46を介してデジタルSTB48が接続される。AC97コーデック21にはオーディオ出力が接続される。
CPU10はこのシステム全体の動作を制御するものであり、システム・メモリ19に格納されたオペレーティングシステムおよび実行対象のアプリケーションプログラムなど実行する。メモリ・ホスト・バス・ブリッジ13は、CPU10、グラフィックス・コントローラ15、I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17及びシステム・メモリ19の間でデータの受け渡しをする。グラフィックス・コントローラ15は、CPU10からの指示に従ってビットマップへの展開等の(後述する)画像処理を行い、処理されたデータをモニタ25−1、25−2、(図示しない)…25−nに送る。
I/Oコントローラ・バス・ブリッジ17は、システム・メモリ19との通信を行うためのメモリ・ホスト・バス・ブリッジ13とのブリッジ制御を行う。システム・メモリ19は、オペレーティングシステムほか各種のアプリケーション・プログラムを格納する。AC97コーデック21は(後述する)デジタル音声データの音声符号化/復号化を行う。ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23は(後述する)画像データの音声符号化/復号化を行う。
次に、本発明に特有の構成であるビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23及びグラフィックス・コントローラ15の取り合いの更に詳細な構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システム中のビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)及びグラフィックスコントローラの更に詳細な構成及び映像、音声データの流れを示すブロック図である。
同図に示すように、グラフィックス・コントローラ(グラフィック・コントローラ)15は、多重化された映像データを分離するための分離化部151と、グラフィックスポート及び分離化部151からのデータを処理しGFXデータを出力するGFXエンジン152と、分離化部151により分離された信号を選別して出力するためのセレクタ153と、リフレッシュするタイミングに係るカウンタを生成するリフレッシュ・タイミング・ジェネレータ154と、ブレンディング・セレクタ156による合成処理に先だってグラフィクスデータに対してそのピクセルアスペクト比変換のためのスケーリング処理及び垂直フィルタリング処理を行う色空間変換・スケーリングIP変換部155と、表示元データと新しい表示データとの重畳比率(輝度の割合)の制御を行うブレンディング・セレクタ156と、ブレンディング・セレクタ156の出力信号を適応的にモニタに出力するためのCRTC157とを少なくとも備えて構成される。
図2は、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システム中のビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)及びグラフィックスコントローラの更に詳細な構成及び映像、音声データの流れを示すブロック図である。
同図に示すように、グラフィックス・コントローラ(グラフィック・コントローラ)15は、多重化された映像データを分離するための分離化部151と、グラフィックスポート及び分離化部151からのデータを処理しGFXデータを出力するGFXエンジン152と、分離化部151により分離された信号を選別して出力するためのセレクタ153と、リフレッシュするタイミングに係るカウンタを生成するリフレッシュ・タイミング・ジェネレータ154と、ブレンディング・セレクタ156による合成処理に先だってグラフィクスデータに対してそのピクセルアスペクト比変換のためのスケーリング処理及び垂直フィルタリング処理を行う色空間変換・スケーリングIP変換部155と、表示元データと新しい表示データとの重畳比率(輝度の割合)の制御を行うブレンディング・セレクタ156と、ブレンディング・セレクタ156の出力信号を適応的にモニタに出力するためのCRTC157とを少なくとも備えて構成される。
また、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23は、映像の解像度変換の比率(拡大あるいは縮小比率)に対応して動画像信号の再符号化に係るスケーリング処理を行うスケーリング部231と、取り込んだRGB値の画像データを色の差の計算が行い易いようにRGB値をLab値に色空間変換を行う色空間変換部232と、入力されるビデオ信号に対しスライス処理を施すことによってスライス信号を生成するVBIスライサ233と、映像信号、音声信号および制御信号を多重化する多重化部234とを少なくとも備えて構成される。GFXエンジン152の出力とセレクタ153の出力とは画像メモリたるVRAM52に出力される。
次に、本発明に特有の構成であるビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23(の音声信号に係る範囲)及びAC97コーデック21の取り合いの更に詳細な構成について説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る動画データ転送システム中のビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)(の音声信号に係る範囲)及びオーディオプロセッサの更に詳細な構成及び映像、音声データの流れを示すブロック図である。
同図に示すように、AC97コーデック21は、ACリンクからの信号についてサンプリングレートを低減するSRC部211と、アナログINを通じて入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するADC (Analog Digital Converter)212と、多重化部236の出力信号を分離するための分離化部213と、SRC部211、ADC 212及び分離化部213から入力される複数個のデジタル信号に線形変換を施すことによって、m個の線形変換デジタル信号を出力するデジタル線形変換回路214−1、214−2、…214−mと、当該線形変換デジタル信号を適応的な相対遅延時間を持たせて加算することによりアナログ−デジタル変換されたデジタル出力信号を生成する加算回路215と、加算回路215で生成されたデジタル出力信号を出力するデジタル線形変換回路216−1、…216−mと、加算回路215で生成されたアナログ出力信号を出力するADC217−1、…217−mとを少なくとも備えて構成される。
同図に示すように、AC97コーデック21は、ACリンクからの信号についてサンプリングレートを低減するSRC部211と、アナログINを通じて入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するADC (Analog Digital Converter)212と、多重化部236の出力信号を分離するための分離化部213と、SRC部211、ADC 212及び分離化部213から入力される複数個のデジタル信号に線形変換を施すことによって、m個の線形変換デジタル信号を出力するデジタル線形変換回路214−1、214−2、…214−mと、当該線形変換デジタル信号を適応的な相対遅延時間を持たせて加算することによりアナログ−デジタル変換されたデジタル出力信号を生成する加算回路215と、加算回路215で生成されたデジタル出力信号を出力するデジタル線形変換回路216−1、…216−mと、加算回路215で生成されたアナログ出力信号を出力するADC217−1、…217−mとを少なくとも備えて構成される。
また、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23は、サンプリングレートを低減するSRC部235と、SRC部235の出力信号を多重化する多重化部236とを少なくとも備えて構成される。
次に、本願に係る発明の特有の構成・作用・動作・効果について説明する。
動画データの入力元としてはデジタル放送など圧縮符号化された動画、アナログ放送または、アナログ入力された動画、DVD30および、HDD28などに蓄積された圧縮符号化された動画、1394などの動画転送が可能なバスを介して外部機器(36、42、44、48等)から入力された動画、ネットワークを介して配信される動画およびHDMI46などの画像送信バスを用いて転送される非圧縮の動画データなどが想定される。
動画データの入力元としてはデジタル放送など圧縮符号化された動画、アナログ放送または、アナログ入力された動画、DVD30および、HDD28などに蓄積された圧縮符号化された動画、1394などの動画転送が可能なバスを介して外部機器(36、42、44、48等)から入力された動画、ネットワークを介して配信される動画およびHDMI46などの画像送信バスを用いて転送される非圧縮の動画データなどが想定される。
デジタル放送にて配信された動画をコンピュータシステムに表示する場合を考える。現在日本で放送されているBSデジタル放送では1本のトランスポンダあたり最大52Mbpsの有効伝送容量があり、これらをスロットに分割することにより圧縮符号化された2HD又は1HD+3SDの番組を放送している。
これらの映像データはデジタル変調されて放送されている為、チューナブロックにてアナログ選局、復調及びエラー訂正などを行いMPEG2―TSフォーマットにてMPEG2デコーダ23に入力される。MPEG2デコーダ23では多重化されたTSを各プログラム毎に復号し、これらのデータをHDD28やDVD―RAM30’などの記録媒体に蓄積する場合は、動画データは圧縮符号化された状態でHDD28や、外部ドライブ30へ転送し記録される。
MPEG2などの圧縮された動画データの圧縮、伸張を行うビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23にはデジタルSTB36等の外部機器から1394コントローラ34を介して、HDD(ハードディスク・ドライブ)28、光(光学式)ディスク30、デジタルチューナ44、デジタルSTB48等の外部機器からHDMIポート(n)を介して、アナログチューナ42からビデオ・デコーダ38及びオーディオADC40によってA/D変換された動画データが入力される。
MPEG2フォーマットなどに圧縮符号化された動画ストリームはビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23によって復号処理が行われ、表示及び再生用の映像データ、音声データはそれぞれ、グラフィックスコントローラ15、AC97コーデック21へ専用のビデオポート(V)及びオーディオポート(W)を用いて出力される。
このように、受信した動画データを再生する場合にはプログラム毎に復号されたMPEG2―TSデータをMPEG2デコーダ23内でスクランブル解除、画像、音声分離及び圧縮復号処理を行い、音声及び映像をそれぞれオーディオDAC21及びグラフィックスコントローラ15へと転送する。このとき従来の技術によれば、映像データをグラフィックコントローラ15へ転送する場合、1HDをベースバンドで転送すると約1.2Gbpsの転送量が必要であり、システムバス経由で転送した場合、次世代の3GIOを用いた場合でも1レーン辺り2.5Gbpsであり複数の映像データを転送した場合システムバスの帯域を占有してしまい、影響は無視できない。
そこで本発明では、複数の動画ストリームを転送する際に下記の第1又は第2の実施態様に示す時分割転送方式又はパケット化転送方式を用いて動画及び音声データを多重化して転送を行うべく、動画転送ポートに複数の動画データを多重化して転送する機能を設ける。
(1)第1の実施態様
第1の実施態様は、複数の映像データ及び音声データを時分割で転送する方式に係る。この場合のフォーマットを図4及び図5に記す。回路構成を簡略化する為に、転送する複数の動画のフォーマットを転送元で統一する。n本の動画を転送する場合にはグラフィックスコントローラ15への転送用のCLK(PIXEL CLK_N)は元画像のピクセルクロックの周波数のn倍を用い、DE(data enable)信号及び水平・垂直同期信号をPIXEL CLK_Nに同期して転送する。このときDE信号は各映像の分離にも用いられる為、n本の映像データを転送する場合最低log(2)nビットあれば十分である。
第1の実施態様は、複数の映像データ及び音声データを時分割で転送する方式に係る。この場合のフォーマットを図4及び図5に記す。回路構成を簡略化する為に、転送する複数の動画のフォーマットを転送元で統一する。n本の動画を転送する場合にはグラフィックスコントローラ15への転送用のCLK(PIXEL CLK_N)は元画像のピクセルクロックの周波数のn倍を用い、DE(data enable)信号及び水平・垂直同期信号をPIXEL CLK_Nに同期して転送する。このときDE信号は各映像の分離にも用いられる為、n本の映像データを転送する場合最低log(2)nビットあれば十分である。
図5の音声の場合も同様で、2chのPCM音声を転送する場合には、LRを識別するLRCLKと映像と同様にDE(data enable)信号をlog(2)nビット分用意し、音声データのBITCLKと同期して転送する。
グラフィックスコントローラ15及びオーディオプロセッサ(AC97コーデック)21側では上記のように多重化されたデータを多重化したときと全く逆の手順で分離化を行い、映像であれば、映像データ毎に一旦VRAMに書き込むか、パススルーでオーバレイ表示されてモニタ25−1、25−2、(図示しない)…25−nへ表示される。
音声であれば、他のオーディオソースとMIXされディジタルまたは、アナログで出力される。
ここで時分割転送方式(映像)の動作の詳細について説明する。
図4に示すとおり、通常各動画ストリームデータは描画用PIXEL CLOCKに同期してDE(BLANK)信号、水平同期信号(HSYNC)、垂直同期信号(VSYNC)およびビデオデータを転送する。たとえば解像度1920x1080、フレームレート60fpsの動画であれば、PIXEL CLOCKは148.5MHz、HSYNC間隔は約14.8US、Vsync間隔は約16.6msとなる。
これらのビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23に入力されたn本の動画ストリームを多重化して転送する際に、多重化、分離化を容易に実現するために、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23内のスケーリング部(スケーリングユニット)231、色空間変換部(色空間変換ユニット)232を用いて多重化して転送するビデオフォーマットが異なる場合には、ビデオフォーマットをすべて同じフォーマットに揃える。
アナログ放送の場合はCC(クローズドキャプション情報)などがVBI情報として挿入されている場合があるので、VBIスライサ233にて付加情報としてVBI情報を抜き出す。
上記のビデオデータおよび付加情報は後段の多重化部(多重化モジュール)234 に転送され、多重化部(多重化モジュール)234にて多重化処理が行われる。
時分割転送方式の場合はすでに前段のスケーリング部(スケーリングユニット)231、色空間変換部(色空間変換ユニット)232ブロックにてフォーマットの統一化がされているため、n本の映像を多重化する場合に、多重化部(多重化モジュール)234にてPIXEL CLKをn倍に高速化する。外部同期信号のDE(BLANK)、HSYNC、VSYNCのタイミングはまったく変更する必要がないため、そのままスルーしてグラフィックス・コントローラ(グラフィック・コントローラ)15に出力される。
ビデオデータの転送に関しては図4の「多重化A」方式のようにDE信号がアクティブ(BLANKの場合は非アクティブ)の期間にデータを1ライン毎にビデオデータをビデオ1データ、ビデオ2データ、ビデオ3データ、…、ビデオnデータと連続して転送する方式と、図4「多重化B」方式のようにDE信号がアクティブ(BLANKの場合は非アクティブ)の期間に1Pixel Clock毎にV1―pixel data 0、V2― pixel data 0、…、Vn―pixel data 0、…、Vn―pixel data x、と各pixelデータ毎に転送する方式もある。
「多重化B」方式の方がビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23側およびグラフィックス・コントローラ15側にて1フレーム分のバッファを用意する必要がないので、より簡略化することが可能となる。
このときpixel data x は各動画のライン毎の画素数に相当し、例えば、解像度1920x1080であれば、x=1920で、1ラインのpixel clock数は2200clockである。
上記の画像を2ストリーム多重化した場合は1ラインの有効画素数は2x=3840で、pixel clock数は4400clockとなるが、pixel clockの周波数が2倍であるため、全体の周期は多重化前と同じである。
グラフィックス・コントローラ15ではビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23で行った多重化と全く逆のプロセスで分離化を行う。分離化部(分離化ユニット)151にてPIXEL CLOCKを分周し、各ビデオストリーム毎に分離を行う。入力された複数のビデオデータは後段のセレクタ153によって、グラフィックス・コントローラ15のVRAM領域52に一旦格納されるか、パススルーで直接描画するかを選択することができる。パススルーで表示する場合は、分離化部(分離化ユニット)151で抽出した同期信号をグラフィックス・コントローラ15のリフレッシュ・タイミング・ジェネレータ(タイミングジェネレータ回路)154に送り、入力された同期信号を使って表示される。
このときグラフィックス・コントローラ15にCRTCが複数ある場合は、ブレンディング・セレクタ(ブレンディング・セレクタ部)156にて各動画ストリームの表示デバイスをマッピングして出力する。
次に、時分割転送方式(音声)の動作の詳細について説明する。
図5に示すとおり、通常各音声データはビットクロックBCLKのタイミングでオーディオデータを転送し、I2Sフォーマットであれば、L/RCLKの”L”期間にLch音声データ、‘’H”期間にRch音声データを右詰で転送する。
図5に示すとおり、通常各音声データはビットクロックBCLKのタイミングでオーディオデータを転送し、I2Sフォーマットであれば、L/RCLKの”L”期間にLch音声データ、‘’H”期間にRch音声データを右詰で転送する。
例えば48kHzサンプリングでBCLKが64fsの場合ではLRCLKが48kHz、BICKが3.072MHzで転送される。
これらのn本の音声データを多重化して転送する際に、多重化、分離化を容易に実現するために、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23内のSRC(Sampling Rate Converter)部235を用いて多重化して転送する音声データのサンプリングレートが異なる場合には、サンプリングレートを総て同一に変換する。
サンプリングレートが統一された音声データは後段の多重化部(多重化モジュール)236に転送され、多重化部(多重化モジュール)236にて多重化処理が行われる。
時分割転送方式の場合はすでに前段のSRC部235ブロックにてサンプリングレートの統一化がされているため、n本の映像を多重化する場合に、多重化部(多重化モジュール)236にてBIT CLKをn倍に高速化する。
音声データの転送に関しては図5の「多重化A」方式のようにLRCLKをn倍にしたDECLKを作成し、LRCLKとDECLKの組み合わせの順にA1_Lch、A2_Lch、…、An_Lch、A1_Rch、A2_Rch、…、An_Rch連続して転送する方式と、図4の「多重化B」方式のようにn倍されたBCLKのタイミングで、A1、A2、A3、…、Anと各ストリームデータ毎に転送する方式もある。
AC97コーデック21ではビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23で行った多重化と全く逆のプロセスで分離化を行う。分離化部(分離化ユニット)213にてBITCLKを分周し、各音声データ毎に分離を行う。入力された複数の音声データは後段のミキサ(加算回路)215によって、ミキシングセレクトされて出力される。
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、最もシンプルに複数の映像、音声データ及び同期信号を転送することが可能である。
(2)第2の実施態様
第2の実施態様は、映像及び音声データをパケット化して転送する方式に係る。
図6は、本実施態様に係るパケットフォーマットの例のうち映像転送フォーマットを示す図である。図7はかかる映像転送フォーマットに係るパケット構造を示す図である。
第2の実施態様は、映像及び音声データをパケット化して転送する方式に係る。
図6は、本実施態様に係るパケットフォーマットの例のうち映像転送フォーマットを示す図である。図7はかかる映像転送フォーマットに係るパケット構造を示す図である。
図7に示すように、パケット構造7は、パケットの先頭を示すコードである同期バイト部71と、パケット情報を示すヘッダ部72と、ビデオデータ又は付加情報からなるデータ部73と、パケットエラーチェック用のチェックビットであるCRC(Cyclic Redundancy Code)部74とを含んで構成される。
図8は図7のパケット構造7のうちのヘッダ部72の更に詳細な構造を示す図である。
同図に示すように、ヘッダ部72は、ヘッダ・タイプ情報721と、Syncタイプ情報722と、フォーマット情報723と、多重化モード情報724と、コンテンツ保護情報725と、データ情報726とを含むフィールドを少なくとも1つ以上含んで構成される。
同図に示すように、ヘッダ部72は、ヘッダ・タイプ情報721と、Syncタイプ情報722と、フォーマット情報723と、多重化モード情報724と、コンテンツ保護情報725と、データ情報726とを含むフィールドを少なくとも1つ以上含んで構成される。
ヘッダ・タイプ情報721はパケットタイプを示す情報であり、たとえば「1」はSyncパケット(h/V Sync情報、VBI情報転送用)、「0」はVideo Data パケット(ビデオデータ転送用)を示す。
Syncタイプ情報722はSyncタイプを示す(Syncパケット時に有効)情報であり、たとえば「1」はVsync、「0」はHsyncを示す。
フォーマット情報723は転送画像フォーマットに係る情報であり、たとえば値「xx00」のときは解像度:720x480、フレームレート:29.97Hz、CLK:27MHzを示し、値「xxxx」のときは解像度:1920x1080、フレームレート:60Hz、CLK:74.25MHzを示す。
多重化モード情報724は多重化されるデータ数を示す情報であり、たとえば「1」は多重化無し、「2」は2ストリーム多重化、「n」はnストリーム多重化を示す。
コンテンツ保護情報725は各ストリーム毎のコピーコントロール情報であり、たとえば「00」はコピー可を、「01」は1度のみコピー可を、「10」はコピー禁止を、それぞれ示す。
データ情報726はデータ部で転送されるデータ量を示す情報であり、たとえば「1920x1080」のときはYUV422の場合を示し、「3840」のときは3840byte/streamであることを示す。
図9は図7のパケット構造7のうちのデータ部73の更に詳細な構造を示す図である。
同図に示すように、データ部73はVBI等の付加情報やビデオデータのペイロード部であり、たとえばSyncパケットのデータ部には付加情報が、データパケットのデータ部にはビデオデータが格納される。
同図に示すように、データ部73はVBI等の付加情報やビデオデータのペイロード部であり、たとえばSyncパケットのデータ部には付加情報が、データパケットのデータ部にはビデオデータが格納される。
図10は、本実施態様に係るパケットフォーマットの例のうち音声転送フォーマットを示す図である。図11はかかる音声転送フォーマットに係るパケット構造を示す図である。
図11に示すように、パケット構造8は、パケットの先頭を示すコードである同期バイト部81と、パケット情報を示すヘッダ部82と、ビデオデータ又は付加情報からなるデータ部83と、パケットエラーチェック用のチェックビットであるCRC(Cyclic Redundancy Code)部84とを含んで構成される。
図12は図11のパケット構造8のうちのヘッダ部82の更に詳細な構造を示す図である。
同図に示すように、ヘッダ部82は、LRタイプ情報821と、フォーマット情報822と、多重化モード情報823と、コンテンツ保護情報824と、データ情報825とを含むフィールドを少なくとも1つ以上含んで構成される。
同図に示すように、ヘッダ部82は、LRタイプ情報821と、フォーマット情報822と、多重化モード情報823と、コンテンツ保護情報824と、データ情報825とを含むフィールドを少なくとも1つ以上含んで構成される。
LRタイプ情報821はL/Rチャンネルを示す情報であり、たとえば「1」はLch パケット、「0」はRch パケットを示す。
フォーマット情報822は音声フォーマットに係る情報であり、たとえば値「xx00」のときはサンプリングレート:44.1kHz、ビット数:16を示し、値「xxxx」のときはサンプリングレート:192kHz、ビット数:24を示す。
多重化モード情報823は多重化されるデータ数を示す情報であり、たとえば「1」は多重化無し、「2」は2ストリーム多重化、「n」はnストリーム多重化を示す。
コンテンツ保護情報824は各ストリーム毎のコピーコントロール情報であり、たとえば「00」はコピー可を、「01」は1度のみコピー可を、「10」はコピー禁止を、それぞれ示す。
図13は図11のパケット構造8のうちのデータ部83の更に詳細な構造を示す図である。
同図に示すように、データ部83は音声データのペイロード部であり、たとえば音声データが格納される。
同図に示すように、データ部83は音声データのペイロード部であり、たとえば音声データが格納される。
先に説明した、MPEG2デコーダ23にて復号化された複数のプログラムにおける映像及び音声データを、映像であれば1ライン毎、音声であれば1サンプリング(マルチトラックであれば、各チャンネル)毎にFRAME(パケット同期)バイト71、ヘッダ情報72および、CRCチェックビット74を付与しパケット化する。
ヘッダ情報72には映像及び音声データに関する付加情報を転送することが可能で、例えば複数の映像及び音声ストリームの多重、分離に使用されるVID(ビデオID)/チャンネルID(Audio)、画像フォーマット(Video)、サンプリング周波数(Audio)、h/V sync、ライン数、VBI情報、コピープロテクション情報等が格納される。
そして、これらのパケットは映像であれば必ず水平同期信号に同期してH syncのヘッダが送信されるように、音声であれば、サンプリング周波数ごとに先頭パケットが来るように送信される。それによって受信デバイスでは同期信号を受け取ることが可能となる。
ここでパケット化転送方式(映像)の動作の更なる詳細について説明する。
図6に示すとおり、通常各動画ストリームデータは描画用PIXEL CLOCKに同期してDE(BLANK)信号、水平同期信号(HSYNC)、垂直同期信号(VSYNC)およびビデオデータを転送する。図中のEAV(End of active Video)・SAV(Start of active Video)は、ディジタルで画像を転送する際に、同期信号をデータに多重化する際のコードである。
図6に示すとおり、通常各動画ストリームデータは描画用PIXEL CLOCKに同期してDE(BLANK)信号、水平同期信号(HSYNC)、垂直同期信号(VSYNC)およびビデオデータを転送する。図中のEAV(End of active Video)・SAV(Start of active Video)は、ディジタルで画像を転送する際に、同期信号をデータに多重化する際のコードである。
このとき、たとえば解像度1920x1080、フレームレート60fpsの動画であれば、PIXEL CLOCKは148.5MHz、HSYNC間隔は約14.8US、Vsync間隔は約16.6msとなる。
これらのビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23に入力されたn本の動画ストリームを多重化して転送する際に、多重化、分離化を容易に実現するために、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23内のスケーリング部(スケーリングユニット)231、色空間変換部(色空間変換ユニット)232を用いて多重化して転送するビデオフォーマットが異なる場合には、ビデオフォーマットをすべて同じフォーマットに揃える。
アナログ放送の場合はCC(クローズドキャプション情報)などがVBI情報として挿入されている場合があるので、VBIスライサ233にて付加情報としてVBI情報を抜き出す。
上記のビデオデータおよび付加情報は後段の多重化部(多重化モジュール)234に転送され、多重化部(多重化モジュール)234にて多重化処理が行われる。
パケット転送方式の場合はすでに前段のスケーリング部(スケーリングユニット)231、色空間変換部(色空間変換ユニット)232ブロックにてフォーマットの統一化がされているため、n本の映像を多重化する場合に、各同期信号は総て同じであることより、同期タイミングはm本分同時に転送することが可能となる。
多重化に際しては、多重化部(多重化モジュール)234にてPIXEL CLKを少なくともn倍以上に高速化を行い、図6に示すとおり、同期タイミングを転送するために、h/V Syncタイミング時にSyncパケットを発行し、同期タイミングを転送する。Syncパケットはパケットヘッダ72のtypeフィールド721とSyncフィールド722にSyncパケット、もしくはビデオデータパケット、Syncパケットであれば、h sync/V syncであるか判別できるようにビットを立てる。
また、SyncパケットはVBIスライサ233で抽出した負荷情報をパケットの最後のデータフィールドに挿入することも可能である。
データの転送に関しては、DE信号がアクティブ(BLANKの場合は非アクティブ)のタイミングでデータパケットを送出し、Syncパケットと同様にパケットフィールドにデータパケットのビットを立て、データ領域73に、各画像データn本分のデータを1ライン毎にビデオデータをビデオ1データ、ビデオ2データ、ビデオ3データ、…、ビデオnデータとパケット化して転送する。
グラフィックス・コントローラ15ではビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23で行った多重化と全く逆のプロセスで分離化を行う。分離化部(分離化ユニット)151にてPIXEL CLOCKを分周し、各ビデオストリーム毎に分離を行う。入力された複数のビデオデータは後段のセレクタ153によって、グラフィックス・コントローラ15のVRAM領域52に一旦格納されるか、パススルーで直接描画するかを選択することができる。パススルーで表示する場合は、分離化部(分離化ユニット)151で抽出した同期信号をグラフィックス・コントローラ15のリフレッシュ・タイミング・ジェネレータ(タイミングジェネレータ回路)154に送り、入力された同期信号を使って表示される。
このときグラフィックス・コントローラ15にCRTCが複数ある場合は、ブレンディング・セレクタ(ブレンディング・セレクタ部)156にて各動画ストリームの表示デバイスをマッピングして出力する。
次にパケット化転送方式(音声)の動作の詳細について説明する。
図10に示すとおり、通常各音声データはビットクロックBCLKのタイミングでオーディオデータを転送し、I2Sフォーマットであれば、L/RCLKの”L”期間にLch音声データ、‘’H”期間にRch音声データを右詰で転送する。
図10に示すとおり、通常各音声データはビットクロックBCLKのタイミングでオーディオデータを転送し、I2Sフォーマットであれば、L/RCLKの”L”期間にLch音声データ、‘’H”期間にRch音声データを右詰で転送する。
例えば48kHzサンプリングでBCLKが64fsの場合ではLRCLKが48kHz、BICKが3.072MHzで転送される。
これらのn本の音声データを多重化して転送する際に、多重化、分離化を容易に実現するために、ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23内のSRC(Sampling Rate Converter)部235を用いて多重化して転送する音声データのサンプリングレートが異なる場合には、サンプリングレートを総て同一に変換する。
サンプリングレートが統一された音声データは後段の多重化部(多重化モジュール)236に転送され、多重化部(多重化モジュール)236にて多重化処理が行われる。
時分割転送方式の場合はすでに前段のSRC部235ブロックにてサンプリングレートの統一化がされているため、n本の映像を多重化する場合に、多重化部(多重化モジュール)236にてBIT CLKをn倍以上に高速化する。
音声データの転送に関してはLRCLKに同期したタイミングでLchパケットおよびRchパケットを送信する。
パケットのヘッダフィールドのL/R typeフィールドのL/Rビットの有無で、LchデータとRchデータの区別が可能となる。
AC97コーデック21ではビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)23で行った多重化と全く逆のプロセスで分離化を行う。分離化部(分離化ユニット)213にてBITCLKを分周し、各音声データ毎に分離を行う。入力された複数の音声データは後段のミキサ(加算回路)215によって、ミキシングセレクトされて出力される。
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、最もシンプルに複数の映像、音声データ及び同期信号を転送することが可能である。
本発明は、複数の動画データを映像と音声の同期とり且つ、安定して再生することをデバイス及びマザーボードの肥大化、およびシステムの自由度を阻害することなく実現するものであり、最もシンプルに複数の映像、音声データ及び同期信号を転送することが可能であることから、コンピュータ上で映像や音声などを扱うなど動画データ転送が不可欠ないかなる用途にも適用できる。
7…映像に係るパケット構造、8…音声に係るパケット構造、10…CPU、13…メモリ・ホスト・バス・ブリッジ、15…グラフィックス・コントローラ、17…I/Oコントローラ・バス・ブリッジ、19…システム・メモリ、21…AC97コーデック、23…ビデオ・コーデック(MPEG2コーデック)、25−1,25−2,・・25−n…モニタ、28…HDD(ハードディスク・ドライブ)、30…光ディスク、32…イーサネット、34…1394コントローラ、36…デジタルSTB、38…ビデオ・デコーダ、40…ADC、42…アナログチューナ、44…デジタルチューナ、46…HDMI Rx、48…デジタルSTB、52…VRAM、71…同期バイト部、72…ヘッダ部、73…データ部、74…CRC(Cyclic Redundancy Code)部、81…同期バイト部、82…ヘッダ部、83…データ部、84…CRC(Cyclic Redundancy Code)部、151…分離化部、152…GFXエンジン、153…セレクタ、154…リフレッシュ・タイミング・ジェネレータ、155…色空間変換・スケーリングIP変換部、156…ブレンディング・セレクタ、157…CRTC、211…SRC部、212…ADC (Analog Digital Converter)、213…分離化部、214−1,214−2,・・214−m…デジタル線形変換回路、215…加算回路、216−1、…216−m デジタル線形変換回路、217−1,・・217−m…ADC、231…スケーリング部、232…色空間変換、233…VBIスライサ、234…多重化部、235…SRC部、236…多重化部、721…ヘッダ・タイプ情報、722…Syncタイプ情報、723…フォーマット情報、724…多重化モード情報、725…コンテンツ保護情報、726…データ情報、821…LRタイプ情報、822…フォーマット情報、823…多重化モード情報、824…コンテンツ保護情報、825…データ情報
Claims (9)
- 外部よりデジタル及びアナログにて動画データの入出力が可能なポートとMPEG2デコーダを含むビデオプロセッサとを持ち、外部からの動画データもしくは蓄積された動画データを表示可能な動画データ転送システムにおいて、
前記ビデオプロセッサからの複数の音声データ、映像データ及び同期信号を多重化して転送できるデータ転送バスポートと、
前記データ転送バスポートを介して転送された複数の音声データ、映像データ及び同期信号を再生可能に処理するグラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサと
を具備することを特徴とする動画データ転送システム。 - 前記複数の音声データ、映像データ及び同期信号は、パケット化して同一のバス上に多重化して転送を行うことにより前記グラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサへ複数の音声データ及び映像データを転送することを特徴とする請求項1記載の動画データ転送システム。
- 前記複数の音声データ、映像データ及び同期信号は、時分割に同一のバス上に多重化して転送を行うことにより前記グラフィックスコントローラ及びオーディオプロセッサへ複数の音声データ及び映像データを転送することを特徴とする請求項1記載の動画データ転送システム。
- 前記送信する複数の映像データ総ての解像度を同一化して前記データ転送バスポートへ多重化することを特徴とする請求項1記載の動画データ転送システム。
- 前記送信する複数の音声データ総てのサンプリング周波数を同一化して前記データ転送バスポートへ多重化することを特徴とする請求項1記載の動画データ転送システム。
- 前記映像データをパケット化して転送する際に、パケット内にストリーム識別番号、コピープロテクション情報、VBI情報、解像度を含む付加情報を転送することが可能であることを特徴とする請求項1または2記載の動画データ転送システム。
- 前記音声データをパケット化して転送する際に、パケット内にチャネル識別番号、コピープロテクション情報、サンプリング周波数情報を含む付加情報を転送することが可能であることを特徴とする請求項1または2記載の動画データ転送システム。
- 前記映像データを1ライン毎にパケット化し、これらのパケットを映像の水平同期信号と同期して送信し且つ、該パケット内に水平及び垂直同期信号であることを明記するフィールドを設けて転送することを特徴とする請求項1または2記載の動画データ転送システム。
- 前記音声データをサンプリング周波数毎に各チャンネルをパケット化し、これらのパケットをサンプリング周波数に同期して送信することを特徴とする請求項1または2記載の動画データ転送システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2004
- 2004-06-30 JP JP2004195017A patent/JP2006019997A/ja active Pending
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