JP3418966B2 - 同期化方法及びデコーダ - Google Patents

同期化方法及びデコーダ

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    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、データストリーム
におけるにおける同期化方法及びデコーダに関し、特に
ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)のエンコード
化されたデータストリームの同期化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＰＥＧはデジタルデータの転送のため
の標準であり、ビデオ信号及びオーディオ信号をデジタ
ル圧縮する際の標準として広く知られている。ビデオサ
ーバと呼ばれる送信側の記憶装置上に存在する、デジタ
ル圧縮されたビデオ信号及びオーディオ信号であるＭＰ
ＥＧ２転送ストリームは、ネットワークを介して配信さ
れる。受信側のデコーダは、この転送ストリームを受け
取って、ビデオ及びオーディオを再生する。ネットワー
クを経由して転送ストリームが配信される場合、ビデオ
信号やオーディオ信号のデータ量が大きいため、転送ス
トリームを高速に送る必要がある。
【０００３】一般のＴＶ放送レベルの解像度や画質を求
めるならば、約７５０Ｋハ゛イト／秒程度の転送速度が要求
されるのが現状である。このような現状では、双方向通
信の実行は転送速度の点で容易ではない。そのため、Ｃ
ＡＴＶや衛星放送におけるデータ転送は、それが送出さ
れる帯域において片方向通信となっている。このよう
な、片方向のデータ配信における送受信を適切に行うた
め、プログラムクロックリファレンス（Program Clock
Reference：以下ＰＣＲという）と呼ばれる送信側の同
期情報をＭＰＥＧ２転送ストリーム中に含ませる。デコ
ーダ側は、転送ストリームからこの同期信号ＰＣＲを抽
出することで、送信側の同期情報を知ることができる。
ＰＣＲは、データのエンコード時に負荷されると共に、
送信時において送信側で加工される時刻情報である。
【０００４】一方、デコーダは、デコーダ内部の同期情
報であるシステムタイムクロック(System Time Clock：
以下ＳＴＣという）を有している。デコード側の同期情
報であるＳＴＣは、デコードが復号化を実行する際の基
準となる基準クロックに基づき生成される。デコーダ
は、転送ストリーム中からＰＣＲを検出し、検出された
ＰＣＲをデコーダ内部の同期情報であるＳＴＣと比較す
る。両者の差により、送出側及び受信側の双方の基準ク
ロックの転送のずれの程度を認識できる。これらの同期
情報に差があるということは、送受信側が認識している
転送速度に差があるということである。認識している転
送速度に差があると、デコーダ側でデータのオーバーフ
ローが生じたり、再生データが途切れてしまうという問
題が生じる。そこで、デコーダは、自己のＳＴＣが送ら
れてきたＰＣＲとの同期がとれるようにＳＴＣを更新す
ることで、転送同期のとれた周波数の基準クロックを得
ることができる。
【０００５】このような同期をとる回路として電圧制御
発振器を有するＰＬＬ（Phase Locked Loop）構成が用
いられる。電圧制御発振器は、入力される電圧に応じて
出力周波数（クロック）を可変にできる発振器である。
ある転送ストリームから抽出されたはじめのＰＣＲをカ
ウンタにセットし、電圧制御発振器からの出力（すなわ
ち基準クロック）であるパルスの変化に従ってカウンタ
の値を順次インクリメントする。すなわち、カウンタに
現在セットされている値が、デコーダ側における現在の
同期情報ＳＴＣである。このＳＴＣはフィードバック制
御により、転送ストリーム中から抽出されたＰＣＲと比
較される。そしてこれらの差に応じた制御電圧を発振器
に供給することで、デコーダ内部の基準クロックの周波
数を更新していく。ＳＴＣがＰＣＲと一致、すなわちロ
ックされた状態で発振器の制御が安定する。このような
一連の制御動作をクロックリカバリーという。
【０００６】ところで、短時間の複数の短いストリーム
が順次配信されてくるような場合、デコード内の電圧制
御発振器による制御が安定する前に、次の新しいストリ
ームが配信されてしまうという状況が生じる。この場
合、ＳＴＣをＰＣＲにロックさせる制御をデコード側で
再度最初からやり直す必要がある。例えば、ＭＰＥＧ２
において、デコード内の基準クロックの周波数は、初期
的には２７MHzに設定されており、ＳＴＣとＰＣＲとの
差に応じてその周波数を最適な値に更新していく。そし
て、ＳＴＣとＰＣＲとが一致するような周波数で安定す
る。新しい別のストリームの配信が検知されると、この
初期値である２７MHzにリセットし、この値から再度、
基準クロックの周波数の更新を行っているのである。送
出側がデコーダよりも高い周波数の基準クロックを有し
ていると、発振器の制御が安定するまでの期間、転送デ
ータはデコーダ中のバッファに蓄積され続ける。そし
て、最悪の場合、データ量が許容されているバッファ量
を越えてしまいデータの欠落が生じてしまう。
【０００７】このようなケースは、商業ベースに乗った
放送において実際に起こり得る。例えば、何回も同じ広
告を差し込んでストリームを配信し、１本のコマーシャ
ルのストリームが何回も使われるというケースである。
このようなケースでは、コマーシャルのストリームが流
れるたびにＰＣＲがリセットされて０に戻るという事態
が発生する。
【０００８】送信側からの同期情報であるＰＣＲは、Ｍ
ＰＥＧの規格上、１秒間に１０回以上の送付が要求され
ている。従って、デコーダ側でも最低でも１秒間に１０
回のＳＴＣとＰＣＲとの比較を行う必要がある。離散系
でのフィードハックによる制御を行う場合、その制御が
安定（サーボがかかって安定）するまでに約２０サンプ
ルから数１００サンプルが必要と一般にいわれているの
で、制御開始からロックするまで、どんなに早くとも２
秒程度の時間を要する。従って、それ以下の時間で、別
のストリームが配信されてくる場合に、上述した不測の
事態が生じる恐れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】今後、ＭＰＥＧ２の転
送ストリームの配信が商業ベースで主流になるであろう
と予想される。その際に、コマーシャル等の短いストリ
ームが短時間の間に次々と配送されるケースも当然考え
られる。
【００１０】そこで、本発明の目的は、短期間に短い転
送ストリームが到来しても、スムーズに同期をとること
ができる方式を提供することである。
【００１１】また、本発明の別の目的は、短いストリー
ムが連続して到来してもデコーダのバッファにデータが
たまりにくくすることである。
【００１２】さらに、本発明の別の目的は、再生時にお
けるデータの欠落の発生を抑制することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明は、生成する基準クロックの周波数を制
御値に応じて変えられる発振回路を有し、基準クロック
を基準としてデータを復号化するデコーダに、ネットワ
ークを介して、送信側の同期情報が含まれかつ符号化さ
れたデータストリームが配信された場合における、送信
側とデコーダ側間の転送同期をとる同期化方法におい
て、到来した一のデータストリームから、送信側の同期
情報を抽出するステップと、基準クロックに基づいて、
デコーダ側の同期情報を求めるステップと、送信側の同
期情報とデコーダ側の同期情報を比較することで制御値
を順次求め、かつ一のデータストリームにおいて転送同
期をとるべく基準クロックの周波数を順次更新するステ
ップと、一のデータストリームとは異なる他のデータス
トリームが到来したか否かを判断するステップと、他の
データストリームが到来したと判断された場合、一のデ
ータストリームの到来時において求められた基準クロッ
クを基準として、他のデータストリームにおける転送同
期をとることを開始するステップとを有する同期化方法
を提供する。
【００１４】ここで、所定の制限値を設けておけば、抽
出された送信側の同期情報とデコーダ側の同期情報との
差がこの制限値より大きい場合、他のデータストリーム
が到来したと客観的に判断できる。
【００１５】また、上記の方法において、他のデータス
トリームが到来したと判断された場合、他のデータスト
リームから抽出された送信側の同期情報をデコーダ側の
同期情報の初期値としてセットするステップをさらに設
けてもよい。
【００１６】第２の発明は、比較器と、制御値決定手段
と、発振器と、カウンタとを有する帰還閉回路を含むと
共に、ネットワークを介して配信された、送信側の同期
情報が含まれかつ符号化されたデータストリームを復号
化するデコーダにおいて、到来したデータストリームか
ら、送信側の同期情報を抽出する抽出回路と、データを
復号化する際の基準クロックを生成すると共に、基準ク
ロックの周波数を制御値に応じて変えられる発振器と、
発振器により生成された基準クロックが入力され、基準
クロックに従ってデコーダの同期情報をセットするカウ
ンタと、送信側の同期情報とデコーダ側の同期情報との
差を求める比較器と、比較器と発振器との間に設けら
れ、差に応じて制御値を決定する制御値決定手段と、送
信側の同期情報とデコーダ側の同期情報との差が、所定
の制限値以上の場合には、現在の基準クロックを基準と
して、新たな転送同期をとることを開始するように制御
値決定部を制御する判定手段とを有するデコーダを提供
する。
【００１７】第１及び第２の発明において、データスト
リームは、ＭＰＥＧ互換可能なデータストリームである
ことが好ましい。
【００１８】
【作用】転送ストリームの送信元が同一である限り、転
送ストリームが異なっても、送信元の基準クロックの周
波数自体はあまり変化していない特徴がある。そこで、
デコード側で一度転送の同期がとれたならば、新しいス
トリームが到来しても従前に求められた基準クロックを
初期的な値として、別のストリームの転送同期を開始す
る。これにより、電圧制御発振器の操作量の連続性を維
持する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例における
デコーダ中のＰＬＬの構成ブロック図を示しており、こ
れは、ＰＣＲ抽出部１、比較器２、制御値決定部３、電
圧制御発振器４、カウンタ５、及び判定部６を有してお
り、帰還閉回路を構成している。このような回路を構成
することにより、送信側の装置中の基準クロックと完全
に周波数の一致したＳＴＣをデコーダ側でもつことがで
きる。電圧制御発振器４は、ＶＣＸＯ(Voltage Control
led Cristal Reference)と呼ばれる制御電圧（制御値）
により発振周波数を可変にすることができる水晶発振器
を用いている。この発振器４により生成された発振周波
数がＭＰＥＧ２の転送ストリームを復号化する際の基準
クロックとして用いられる。なお、ＭＰＥＧ２では、基
準クロックの初期的な値は２７MHzに設定されている。
【００２０】図２は、本発明の実施例における同期化方
法を示すフローチャートである。
【００２１】まず、ステップ１０１のシステムリセット
時において、制御値決定部３は制御値＝０をセットする
と共にカウンタ５にはＳＴＣ＝０がセットされる。従っ
て、電圧制御発振器の出力は初期的に設定された２７MH
zの周波数を有するクロックを基準クロックとして発生
する。
【００２２】ステップ１０２において、ＰＣＲ抽出部１
は、ネットワークを介して到来したＭＰＥＧ２転送スト
リームからＰＣＲを抽出する。ＰＣＲ(Program Clock R
eference)は、送信側の同期情報であり、ＭＰＥＧ２の
転送ストリーム中に挿入されている。抽出されたＰＣＲ
は、ビデオとオーディオの復号器を含むＭＰＥＧデコー
ダにおいて、時刻基準となるデコーダ内部のＳＴＣ（基
準となる同期情報）の値を送信側で意図した値にセット
・校正するための情報である。ＰＣＲは、１秒間に最低
１０回以上送付することが、規格において規定されてい
る。ＰＣＲは、一般にＭＰＥＧのデータを作成（エンコ
ード）する際に付加され、データ送出時にジッタが生じ
ないように、サーバー装置（データの送出側）でさらに
加工された上でデコーダに配信される。
【００２３】ステップ１０３では、カウンタ５を参照し
てＳＴＣを特定する。ＳＴＣはデコーダ内部の同期情報
であり、基準クロックのパルスの変化に応じてカウンタ
５中に順次インクリメントされることによりセットされ
る。なお、ＰＣＲ及びＳＴＣ共に４０ビットのバイナリ
値である。
【００２４】ステップ１０４において、転送ストリーム
から抽出された送信側の同期情報でありＳＴＣとデコー
ダ側の同期情報であるＰＣＲとが一致しているか否かを
判断する。この判断は両者の差を求める比較器２におい
て行われる。両者が一致していると判断された場合、す
なわち両者の差が０の場合、デコーダ側の基準クロック
と送信側の基準クロックとが一致しているということで
あり、転送の同期がとれているということであるので、
ステップ１０２に戻る。両者が一致している限り、ステ
ップ１０２からステップ１０４の手順が繰り返し実行さ
れる。
【００２５】ステップ１０４において、両者が一致して
いないと判断された場合、ステップ１０５に進む。すな
わち、比較器２により計算されたＰＣＲとＳＴＣとの差
が所定の制限値より大きいか否かが判断される。この判
断は判定部６において行われる。判定部６は、従前のデ
ータストリームとは異なる新たなデータストリームがデ
コーダに到来したか否かを判断するためのものである。
具体的には、この判定のために適切な所定の制限値を判
定部６中に設けておき、ＰＣＲとＳＴＣとの差をこの制
限値と比較することにより判断する。同一の転送ストリ
ームであればカウンタにセットされたＳＴＣと抽出され
たＰＣＲとの差はあまりない。ところが、別のストリー
ムが到来すると、この差が非常に大きくなる。そこで、
例えば５４０００（２７MHz×２ｍｓ）パルス程度を制
限値を設定しておき、ＳＴＣとＰＣＲとの差が制限値以
下の場合には、従前の転送ストリームと同一の転送スト
リームであると判断する。
【００２６】同一の転送ストリームであると判断される
と、ステップ１０６及びそれに続くステップ１０７に進
む。すなわち、制御値決定部３により、比較器２により
計算された差に応じて、電圧制御発振器４に供給する制
御値を計算し、基準クロックの更新すべき周波数を決定
する。この計算は、フィードバック系のゲイン（制御値
を１変化させたときに、どれだけ基準クロックの周波数
が変化するか）を掛けて、かつこの系のもつオフセット
を加算して次回の変化量を算出する。但し、この変化量
が、あらかじめ決められた１回の変化量を越えた場合
は、その制限値を変化量とする。この変化量を現在与え
ていた制御量に偏差（変化量）を加算することで、制御
は必ず現在からの偏差を与えることになり、制御の連続
性が保たれる。もし、電圧制御発振器４の制御範囲を超
えた場合は、制御最大値（例えば32767）または最小値
（例えば-32767）を与えるものとする。この制御値に応
じて、電圧制御発振器４の出力である基準クロックの周
波数が変更される。そして、再度ステップ１０２に戻っ
て引き続きフィードバック制御を実行する。
【００２７】一方、ステップ１０５において、ＰＣＲと
ＳＴＣとの差が制限値より大きい場合、従前の転送スト
リームとは別の転送ストリームが到来したものと判断す
る。別の転送ストリームが到来したものと判断された場
合、判定部６は、ＰＣＲ抽出部１に対して、到達した転
送ストリーム中から抽出されたＰＣＲを、ＳＴＣの初期
値としてカウンタ５に新たにセットするように指示する
（ステップ１０８）。そして、基準クロックの現在ロッ
クされている周波数を２７MHzの周波数にリセットして
しまうことなく、現在の周波数をそのまま初期値として
用いるように制御値決定部３に指示する。これにより、
発振器４の現在の出力周波数を維持するような制御値が
制御値決定部３より出力される（ステップ１０９）。そ
して、ステップ１０２に戻って、現在の基準クロックを
基準として（この状態は次のＰＣＲが到着するまで維持
される）、ＰＣＲとＳＴＣの差をなくすような新たな転
送同期の制御を開始させる。このフィードバック制御を
繰り返し実行し、比較器で計算された差に応じて、基準
クロックの周波数を順次更新することにより、送信側と
デコーダ側の転送同期をとる。送信側が別の装置に変わ
っていなければ、２７MHzというシステム的に設定され
た初期値にリセットするよりは、現在の基準クロックを
初期値として継続して用いたほうが早く制御をロックす
ることが期待できる。
【００２８】上述した実施例によれば、、データの配信
する装置は一度決まるとほとんど変わらないこと（デー
タ送出機の基準クロックの周波数の変化が少ない）を利
用して、別の転送ストリームが到着しても、一度ロック
した基準クロックを基準にして、新たに電圧制御発振器
の制御値を決めていく。これにより、この発振器の制御
量の連続性を維持できるので、コマーシャル等のように
短い転送ストリームが連続して到来する場合であって
も、デコーダ側のバッファのオーバーフローを防止で
き、またデータ再生時に再生の欠落を防止することがで
きる。
【００２９】上述の実施例は、ＭＰＥＧ２の転送ストリ
ームについて説明したが、本発明はこれに限定されるこ
となくＭＰＥＧ互換可能なデータストリーム、または同
様の符号化されたデータストリームに適用することが可
能である。
【００３０】
【効果】このように本発明によれば、コマーシャルなど
のように短いストリームが連続して到来するケースであ
っても、デコーダ側のバッファのオーバーフローを防止
でき、かつ再生データの欠落を防止することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるデコーダ中のＰＬＬの
構成ブロック図を示す図である。
【図２】本発明の実施例における同期化方法の手順を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・ＰＣＲ抽出部、２・・・比較器、3・・・制御
値決定部、４・・・電圧制御発振器、５・・・カウン
タ、６・・・判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝本 憲昭 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲 事業所内 (56)参考文献 特開 平８−46605（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−64860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 29/08 H04L 7/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生成する基準クロックの周波数を制御値に
    応じて変えられる発振回路を有し、前記基準クロックを
    基準としてデータを復号化するデコーダに、ネットワー
    クを介して、送信側の同期情報が含まれかつ符号化され
    たデータストリームが配信された場合における、前記送
    信側と前記デコーダ側間の転送同期をとる同期化方法に
    おいて、 到来した一のデータストリームから、前記送信側の同期
    情報を抽出するステップと、 前記基準クロックに基づいて、前記デコーダ側の同期情
    報を求めるステップと、 前記送信側の同期情報と前記デコーダ側の同期情報とが
    一致しているか否かを判断するステップと、前記送信側
    の同期情報と前記デコーダ側の同期情報とを比較するこ
    とで前記制御値を順次求め、かつ前記一のデータストリ
    ームにおいて転送同期をとるべく前記基準クロックの周
    波数を順次更新するステップと、 前記一のデータストリームとは異なる他のデータストリ
    ームが到来したか否かを判断するステップと、 前記他のデータストリームが到来したと判断された場
    合、前記一のデータストリームの到来時において求めら
    れた前記基準クロックを基準として、前記他のデータス
    トリームにおける転送同期をとることを開始するステッ
    プとを有することを特徴とする同期化方法。
  2. 【請求項２】前記データストリームは、ＭＰＥＧ互換可
    能なデータストリームであることを特徴とする請求項１
    に記載の同期化方法。
  3. 【請求項３】所定の制限値を設けておき、抽出された前
    記送信側の同期情報と前記デコーダ側の同期情報との差
    が前記制限値より大きい場合、前記他のデータストリー
    ムが到来したと判断することを特徴とする請求項１また
    は２に記載の同期化方法。
  4. 【請求項４】前記他のデータストリームが到来したと判
    断された場合、前記他のデータストリームから抽出され
    た前記送信側の同期情報を前記デコーダ側の同期情報の
    初期値としてセットするステップをさらに有することを
    特徴とする請求項１または２に記載の同期化方法。
  5. 【請求項５】比較器と、制御値決定手段と、発振器と、
    カウンタとを有する帰還閉回路を含むと共に、ネットワ
    ークを介して配信された、送信側の同期情報が含まれか
    つ符号化されたデータストリームを復号化するデコーダ
    において、 到来したデータストリームから、送信側の同期情報を抽
    出する抽出回路と、 データを復号化する際の基準クロックを生成すると共
    に、前記基準クロックの周波数を制御値に応じて変えら
    れる発振器と、 前記発振器により生成された前記基準クロックが入力さ
    れ、前記基準クロックに従って前記デコーダの同期情報
    をセットするカウンタと、前記送信側の同期情報と前記デコーダ側の同期情報とが
    一致しているか否かを判断し、 前記送信側の同期情報と
    前記デコーダ側の同期情報との差を求める比較器と、 前記比較器と前記発振器との間に設けられ、前記差に応
    じて前記制御値を決定する制御値決定手段と、 前記送信側の同期情報と前記デコーダ側の同期情報との
    差が、所定の制限値以上の場合には、現在の基準クロッ
    クを基準として、新たな転送同期をとることを開始する
    ように前記制御値決定部を制御する判定手段とを有する
    ことを特徴とするデコーダ。
  6. 【請求項６】前記データストリームは、ＭＰＥＧ互換可
    能なデータストリームであることを特徴とする請求項５
    に記載のデコーダ。
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