JP2006352498A - 記録再生装置及び受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
符号化処理の動作基準となるクロック周波数が所定時間後にずれてきた場合は、上述したように、適切にデジタル信号を出力できなくなるといった問題が生じる。
【解決手段】
上記課題を解決するために、デコーダにおいて映像データ、音声データをデコードする場合に、クロック生成部のクロック再生速度を制御するための設定値を記録部に随時記録させ、デコーダにおいて前記記録部に記録されたデータを復号するときに、前記設定値を用いてカウンタの生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御すればよい。
【選択図】図1

Description

本発明はトランスポートストリーム記録再生装置及び再生手法に関する。
国際標準規格であるMPEG(Moving Picture Experts Group)の中でも通信システムや放送システムへの適用が考慮されているMPEG2システムが規格として採用され、伝送時に誤りの発生する環境での伝送・蓄積に適したMPEG2トランスポートストリーム(以降、MPEG2−TSと略す)と呼ばれる形式が用いられている。MPEG2−TSには送信側が意図したとおりに受信機で映像と音声を同期して再生出来るように、受信機が参照する時刻情報値プログラムクロックリファレンス(PCR)を多重して送信する。
このPCRとの位相がロックしたシステムクロックを得るために、記録時にメモリに記録された周波数情報に基づいて制御信号を発振手段に供給し、システムクロックを発振させる技術が開示されている。(特許文献1)
特開平10−11902号公報
説明を明確にするために、受信機でデジタル放送を受信し再生する動作について簡単に説明する。
まず、入力されるトランスポートストリーム(TS)からプログラムアソシエーションテーブル(PAT)/プログラムマップテーブル(PMT)を取得し、目的のプログラム識別子(PID)を判別する。判明したPIDを持つTSパケットを取得し、映像、音声、PCRに分離する。
次に、受信したPCRをシステムタイムクロック(STC)カウンタの計数値の初期値として設定し、以降カウンタの計数値を増加させ、各映像データに付随しているDTSがその計数値に一致した時刻にデコード(復号)を行い、映像または音声データに付随するPTSが一致した時刻に表示を行う。
ここで、STCカウンタの周波数は、MPEG規格で27MHz±30ppmとするように規定されている。そのため、STCカウンタの計数値の増加速度を制御する方法として、PWM(Pulse Width Modulator)制御がある。STCカウンタは、例えば、発振機が生成する54MHzのクロックを基にその倍数である27MHzの周波数で動作する。PWM制御では、定期的に受信されるPCRの値とSTCカウンタの計数値の値を比較し、その誤差が小さくなるように前記発振機の出力パルスの幅あるいは間隔を調節する。PWMが参照するPCRは複数のデジタル放送信号を受信している場合、その中から1つを選択する。以上に記載したように放送受信時は、PCRを参照することで安定したクロック再生を行うことができる。
一方、記録媒体からの再生においては、パケットの送信間隔を敢えて一定としない再生方法を用いることがある。例えばデコーダが自分のデコード能力に応じて記録媒体からのデータ送信を制御する再生方法(以降フロー制御再生と呼ぶ)である。この場合、デコーダへのストリームの入力がPCRの値に関わらず行われるため、PCRを参照してクロック再生を行うことは不可能である。したがって、フロー制御で再生を行う場合や、或は正しくPCRを取得することが期待できない状況では、システムが一定の設定値を用いてクロック再生を行う。しかし、この時生成される周波数は、回路の設計誤差、発振素子の特性等が要因となって機体ごとに、或は再生の度に27MHzからずれる。このずれ幅がMPEGで定められた27MHz±30ppmの範囲内であれば再生に支障は無いが、ずれ幅が大きくMPEGで定められた規格を外れると、例えば長期の再生でバッファオーバーあるいはアンダーフローが発生する、正しいNTSC信号を出力できないなどの問題がある。
また、装置内部にエンコーダを持ち、例えばD−VHSなどの外部記録機器に出力を行うデジタル放送信号記録再生装置において、符号化処理の動作基準となるクロック周波数がずれた場合、上述した記録媒体からの再生時と同様に正しくデジタル信号を出力できなくなるなどの問題も生じる。
従って、記録媒体からの再生の際、或は符号化動作を行う際に安定したクロック再生を行うための制御手法が必要である。
上記特許文献1においては、記録時にメモリに記録された周波数情報に基づいて制御信号を発振手段に供給し、システムクロックを発振させることが開示されているが、メモリに記録された周波数情報は一度記録されると固定されてしまい、機器の損耗などによって
符号化処理の動作基準となるクロック周波数が所定時間後にずれてきた場合は、上述したように、適切にデジタル信号を出力できなくなるといった問題が生じる。すなわち、デバイスの経時的変化を想定した検討が十分ではなかった。
そこで、本発明では、時間的に経過しても安定したクロック再生が可能となる記録再生装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、周波数情報を随時更新可能な仕組みを作ればよい。すなわち、例えば、請求項1記載のように、放送データを受信する受信部と、前記放送データを映像データ、音声データ、時刻情報に分離する分離部と、前記時刻情報からシステム時刻情報を生成する計測部と、前記計測部を動作させるクロック信号を生成するクロック生成部と、
前記分離部により分離された前記映像データ、前記音声データを復号する復号部と、前記放送データを記録する記録部と、前記復号部は、前記クロック生成部により生成された時刻情報を用いて復号し、前記復号部において前記映像データ、前記音声データをデコードする場合に、前記クロック生成部のクロック再生速度を制御するための設定値を前記記録部に随時記録し、前記デコーダにおいて前記記録部に記録されたデータを復号するときに、前記設定値を用いて前記カウンタの生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の前記時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御する制御部とを備えるように構成すればよい。
これにより記録媒体からの再生時に、回路設計などに起因する機体固有のずれ、或は再生時の環境に起因するずれなどの影響を踏まえた前記制御値の設定が随時可能となり、所定時間経過後であっても安定したクロック再生を行うことができる。
本発明によれば、安定したクロック再生が可能となる記録再生装置を提供できる。
以下の実施例では現行放送に用いられているMPEG2−TS形式のストリームを受信し、かつMPEG2−TSを記録媒体へ記録・再生する装置を例に説明を行う。尚、以下は本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの変形例にのみ限定する趣旨ではない。
本実施例のデジタル放送記録再生装置の構成を図2に示す。入力端子201、チューナ202、分離部203、記録媒体204、制御部205、PWM制御部206、VCXO(Voltage Controlled CRYSTal Oscillator)207、PCR取得部208、 STCカウンタ209、STCカウンタ210、映像信号デコード部211、音声信号デコード部212、出力端子213、出力端子214、メモリ215及びシステムバス216を備える。
201はMPEG2−TS形式で伝送されるデジタル放送信号を入力する入力端子である。202は入力された放送信号を受信・同調するデジタルチューナブロックである。203は分離部で、チューナ202から伝送されたデジタル放送信号から必要なデータのみ抽出して記録媒体204へ出力、もしくは映像、音声、時刻情報というデータを分離して、映像信号デコード部211、音声信号デコード部212、PCR取得部208の各ブロックへ出力する。また記録媒体204から伝送されたデジタル信号も同様に映像、音声、時刻情報とデータを分離して、映像信号デコード部211、音声信号デコード部212、PCR取得部208の各ブロックへ出力する。204は、デジタル放送信号を記録し再生する記録媒体である。デジタル放送と同様のMPEG2−TS形式でデータを扱う。
制御部205は、本再生装置の動作を制御する。PCR取得部208からPCRを受信し、STCカウンタ209且つ/または210の計数値を比較してPWM制御部206に制御信号を送信する、もしくは直接VCXO207に設定する値を制御する。
PWM制御部206は制御部205のPCRとSTCカウンタの計数値を比較する比較器や比較結果を直流に変換するD/A等を有し、VCXO207と合わせてPLL(Phase Locked Loop)を形成しており、デジタル放送受信時にはPCRとSTCカウンタの計数値との誤差が小さくなるようにVCXO207を制御する。
VCXO207では、STCカウンタ209及び210を動作させるためのクロックを生成し、STCカウンタ209及び210へ出力する。そのパルス幅は、PWM制御部206或は制御部205によって制御する。
PCR取得部208では、分離部203から得られる時刻情報PCRを取得し、後段のSTCカウンタ209および210の計数値へ設定する、同時にシステムバス215を介して制御部205へ伝送する。
STCカウンタ209は、PCR取得部208から供給されるPCR値を計数値として設定し、またVCXO207の生成するクロックを参照して計数値をカウントアップする。計数値を随時映像信号デコード部211へ供給する。
STCカウンタ210は、上記STCカウンタ209と同様に計数値をカウントアップし、随時音声信号デコード部212に供給する。
映像信号デコード部211は、分離部203から伝送された映像信号をデコード/出力する。STCカウンタ209から受信する計数値が映像信号に付随する時刻情報DTSと一致したタイミングでデコードを実行し、また時刻情報PTSと一致したタイミングでデコードした映像信号を出力端子213へ出力する。
音声信号デコード部212では、分離部203から伝送される音声信号をデコード/出力する。STCカウンタ210の計数値と音声信号に付随する時刻情報PTSが一致したタイミングに同期してデコードを行い、出力端子214に出力する。213はデコードした映像データを出力する出力端子である。214はデコードした音声データを出力する出力端子である。215は、後述する設定値を記憶するメモリである。216は、制御部205と各ブロックが命令及びデータを通信するためのシステムバスである。
以上の構成によって、本実施例におけるデジタル放送記録再生装置において、入力端子201から入力されるデジタル放送信号、及び記録媒体204に記録されているデジタル信号を、映像と音声を同期して出力する。
デジタル放送受信時には、以下に説明するPWM制御によって、STCカウンタを安定して動作させる。
PWM制御部206では例えば図3に示すように装置の発振素子によって生成されるシステムクロックの倍数でVCXO207のパルス幅と間隔を制御することが可能である。VCXO207の周波数が54MHzとなるように制御し、ひいてはSTCカウンタ209および210の周波数がほぼ27MHzとなるように制御する。
この装置において、デジタル放送受信時に、PWM制御部206によりSTCカウンタ209及び210を制御する。選局完了後、PCR取得部208がPCRを制御部205へ送信し、STCカウンタ209及び/または210が計数値を制御部205へ送信する。制御部205ではPCRと計数値を比較し、これらの値の大小関係を判定して制御信号をPWM制御部206へ送信する。PWM制御部206では前記制御信号に応じて、計数値とPCRの誤差が小さくなるように設定値を変更する。ここで設定値と呼ぶのは、VCXO207に加える電圧値や、周波数情報などVCXO207の出力を一意に決定することが可能な1つ或は複数の制御用の数値を意味する。
比較結果がPCR>STCカウンタの計数値の場合、PWM制御部206はVCXO207の出力パルス幅を短くするように制御する。逆に比較結果がPCR<STCカウンタの計数値の場合は、PWM制御部206はVCXO207の出力パルス幅が長くなるように設定値の変更を行う。以上の制御を繰り返すことで一定時間経過後にはSTCカウンタ208及び209は受信したPCRに同期した周波数で安定動作する。
ユーザ操作により再選局を行うなどで装置への入力が途切れ、PCRが取得できなくなると、それに起因してPWM制御によるVCXO207のパルス幅も不定な値となる。再選局が完了し新規にストリームを入力すると、再びPCRを参照しPWM制御部206が動作してVCXO207の周波数,及びSTCカウンタ209及び210の周波数を理想値に近づける。
すなわち、放送波受信時にSTCカウンタ209および210の周波数は例えば図4に示すように選局/デコード動作を契機として漸近的に理想値の27MHzに近い周波数で安定動作する。
周波数がMPEG規格で定められた範囲で安定した際の設定値が記録すべき設定値である。この設定値はいったん決定されると固定されるのではなく、随時最適な設定値を記録更新するように制御部205により制御される。具体的に、一度設定値を記録して以降も放送を受信する度に,VCXO207の周波数が安定する設定値を制御部205が取得し,メモリ215に記録されている設定値を新しく取得した設定値に更新することで最適な設定値を随時得ることができる。
一方で記録したデジタル信号を記録媒体204から再生する際に以下の方法で安定したクロック再生を行う。
1.デジタル放送受信時の安定動作した際の設定値をデジタル放送記録再生装置内に記録する。
2.記録した設定値を用いてVCXO207を制御することでクロック再生を安定させる。
先ず、デジタル放送受信時に安定動作した時点での設定値を取得する実施例について述べる。
図1は、デジタル放送受信時に設定値を取得する動作の一例を示す。ステップ(以下Sと略す)101ではデジタル放送の受信を行いS102へ遷移する。S102ではVCXO207に与える初期設定値を決定し、S103へ遷移する。以降、PWM制御部206、VCXO207から成るPLL回路の動作によってPCRを受信する度に設定値を更新し、最終的にはPCRと位相差が無いシステムクロックを得ることが出来る。S103では一定時間経過後に制御用設定値の値を取得して前回取得した値と比較を行う。結果が等しければ安定したシステムクロックを得たと判断しS104へ遷移する。結果が異なっていればS103を繰り返すループに遷移する。S104では、制御部205がメモリ215内に予め確保した変数にS103で取得した設定値を記録して、記録媒体204からの再生を許可し処理を終了する。
S104の待ち時間の設定については、待ち時間を延ばせば、その分確実に周波数が安定した際の設定値を取得できるが、その分設定値の取得まで時間が掛かるため、好適な設定を行う必要がある。上記安定した設定値を取得する方法の変形例として、例えば待ち時間を短くして決められた回数連続して同じ値を検出した時の設定値を記録するという方法もある。
上記のような設定値を取得する動作を、以下の実施例のように複数回繰り返すことで、発振素子のどのような発振周波数の変化に対しても、記録媒体204からの再生が安定するクロック再生を実現する設定値を取得する。
(例1)放送波を受信して安定した設定値を取得できた場合には毎回、メモリ215に記録している設定値を更新する。記録媒体204からの再生時には、その時点で記録されている設定値をクロック再生に使用する。発振素子の温度特性や径時変化に影響されないクロック再生が可能である。拡張した例として、メモリ215に複数回分の安定した設定値を記録しておき、再生時にクロック再生に使用する設定値を、例えばそれらの値の平均を取るなどの計算から求める方法もある。
(例2)チャンネルごとに設定値をメモリ215に記録する。受信時に安定した設定値を取得できた場合には、そのチャンネルに対応した記録した設定値を更新する。記録媒体204から再生を行う際には再生する番組のチャンネルを認識して、チャンネルに対応した設定値をクロック再生に使用する。放送局のエンコーダに合わせたクロック再生が可能である。
いずれの例示でも検出した設定値の記録位置を記録媒体204としても良い。
また、図2の構成からなるデジタル放送記録再生装置にエンコーダを付加した構成からなるデジタル放送記録再生装置を図5に示す。
エンコーダ501は、映像信号デコード部211にてデコードした映像信号と音声信号デコード部212にてデコードした音声信号を入力として、VCXO207から出力するクロック信号に基づいて符号化を行い、出力端子502へ出力する。
出力端子502は、例えばD−VHSなどの外部機器に接続され、エンコーダ501で符号化したデータを出力する端子である。
上記の構成からなるデジタル放送受信機において、エンコーダ501において符号化を行う際にも記録媒体204から再生を行う実施例と同様に、上述した実施例によって得ることが出来る安定した設定値を用いてVCXO207を制御することで、安定した符号化動作が可能である。設定値の記録、読出し方法は上述した実施例と同等である。
また、図2の構成からなるデジタル放送記録再生装置に対して、PCR取得部208から音声信号デコード部214を簡略化してデコード部601として、デコード部601と同じ構成からなるデコード部602、デコードを行った映像信号を出力端子603に、デコードを行った音声信号を出力端子604に出力を行う構成を付加したデジタル放送記録再生装置を図6に示す。
この装置において、記録媒体204からの再生時に安定したクロックを生成する手順を図7に示す。
S701ではチューナ201で記録媒体204から再生を行う番組と同じチャンネルの番組を受信し、S702へ遷移する。
S702ではチューナ201からの信号をデコード部602でデコードを行い、S703へ遷移する。
S703ではデコード部602から得られるPCRとSTCカウンタ値を用いてPWM制御を行い、得られたVCXO207の信号をデコード部601、デコード部602へ入力してS704へ遷移する。
S704ではデコード部601がS703の手順において得られたクロック信号を用いて記録媒体204からの再生を行う。
以上で説明した動作によって、上述した設定値をメモリ等に記録した場合と同様に、安定したクロック再生を用いて記録媒体204からの再生を行うことが可能である。
上記実施例は例えばHDDやDVD、Blu−ray Diskなど、デジタル放送を受信し記録/再生する機種ならば、記録媒体の種類は限定しない。また、上記実施例ではMPEG2−TS形式で説明を行ったが、これに限定せず周期的にクロック生成のための基準値が送信される形式ならば良い。
安定した設定値を取得する手法の一例を示すフローチャート 実施例における記録再生装置のブロック図 PWM制御によるSTCカウンタのパルス形状設定の模式図 放送受信時のPWM制御によるSTCカウンタの周波数の遷移図 エンコーダを含む記録再生装置のブロック図 複数のデコード部を含む記録再生装置のブロック図 安定した設定値を取得する手法の一例を示すフローチャート
符号の説明
201 入力端子
202 チューナ
203 分離部
204 記録媒体
205 制御部
206 PWM制御部
207 VCXO
208 PCR取得部
209 STCカウンタ
210 STCカウンタ
211 映像信号デコード部
212 音声信号デコード部
213 出力端子
214 出力端子
215 システムバス
501 エンコーダ
502 出力端子
601 デコード部
602 デコード部
603 出力端子
604 出力端子

Claims (6)

  1. 放送データを受信する受信部と、
    前記放送データを映像データ、音声データ、時刻情報に分離する分離部と、
    前記時刻情報からシステム時刻情報を生成する計測部と、
    前記計測部を動作させるクロック信号を生成するクロック生成部と、
    前記分離部により分離された前記映像データ、前記音声データを復号する復号部と、
    前記放送データを記録する記録部と、
    前記復号部は、前記クロック生成部により生成された時刻情報を用いて復号し、
    前記復号部において前記映像データ、前記音声データをデコードする場合に、前記クロック生成部のクロック再生速度を制御するための設定値を前記記録部に随時記録し、前記デコーダにおいて前記記録部に記録されたデータを復号するときに、前記設定値を用いて前記計測部の生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の前記時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御する制御部とを備えることを特徴とする記録再生装置。
  2. 請求項1記載の記録再生装置において、
    前記制御部は、前記記録部において前記設定値を随時記録できなかった場合には改めて前記記録部に記録された前記設定値を更新する処理を行うように指示することを特徴とする記録再生装置。
  3. 請求項2記載の記録再生装置において、
    前記制御部は、前記設定値を更新する処理を行うように指示する信号を入力した場合に、
    前記記録部に記録された前記設定値を更新する処理を行うように指示することを特徴とする記録再生装置。
  4. デジタル放送信号を受信するチューナと、前記デジタル放送信号を映像データ、音声データ、時刻情報に分離する分離部と、前記時刻情報からシステム時刻情報を生成するカウンタと、前記カウンタを動作させるクロック信号を生成するクロック生成部と、前記分離部により分離された前記映像データ、前記音声データをデコードするデコーダと、前記デジタル放送信号を記録する記録部とを具備し、前記デコーダは生成された前記システム時刻情報を参照してデコードを行う記録再生装置であって、
    前記デコーダにおいて前記映像データ、前記音声データをデコードする場合に前記クロック生成部のクロック再生速度を制御する設定値を前記記録部に随時記録し、前記デコーダにおいて前記記録部に記録されたデジタル信号をデコードする場合に、前記設定値を用いて前記カウンタの生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の前記時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御する制御部とを備えることを特徴とする記録再生装置。
  5. 請求項4のデジタル放送記録再生装置において、
    前記デコーダにおいて前記映像データ、前記音声データをデコードする際に前記クロック生成部のクロック再生速度を制御する設定値を前記記録部に記録し、
    前記制御部は、前記デコーダにおいて前記記録媒体に記録したデジタル放送信号をデコードする場合に、前記記録媒体に記録した前記設定値を用いて前記カウンタの生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の前記時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御することを特徴とする記録再生装置。
  6. デジタル放送信号を受信するチューナと、前記デジタル放送信号を映像データ、音声データ、時刻情報に分離する分離部と、前記時刻情報からシステム時刻情報を生成するカウンタと、前記カウンタを動作させるクロック信号を生成するクロック生成部と、前記分離部により分離された前記映像データ、前記音声データをデコードするデコーダと、前記デコーダによりデコードされた前記映像データ、前記音声データを符号化するエンコーダを具備し、前記エンコーダは前記クロック生成部で生成されたクロックに基づいて符号化を行う受信装置において
    前記エンコーダが前記映像データ、前記音声データを符号化する際に、前記デコーダにおいて前記映像データ、前記音声データをデコードする際に前記クロック生成部のクロック再生速度を制御するための設定値を用いて前記カウンタの生成するシステム時刻情報がデジタル放送受信時の前記時刻情報に同期するように前記クロック生成部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記設定値が随時更新されるように制御することを特徴とする受信装置。
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