JP4359024B2 - 同期制御方法と装置およびそれを用いた同期再生装置およびテレビジョン受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像情報と音声情報を含むストリームを復号するときの画像と音声の同期技術に関する。さらにこの同期技術を有する再生装置、テレビジョン受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量の情報を高速に処理するためには、データの圧縮・伸長技術が不可欠である。この技術としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式が挙げられる。ＭＰＥＧは３つのパートから構成されている。「ＭＰＥＧシステムパート」は、画像データと音声データの多重化構造等を規定する。「ＭＰＥＧビデオパート」は、画像データの高能率符号化方式等を規定する。「ＭＰＥＧオーディオパート」は、音声データの高能率符号化方式等を規定する。さらにＭＰＥＧは、主として適応領域に応じてＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４などに分類される。
【０００３】
ＭＰＥＧにおける符号化から復号までの流れは以下の通りである。ＭＰＥＧシステム符号化器（以下、符号化器）は、画像データと音声データ間の連係を保ちながらそれぞれＭＰＥＧビデオパートとＭＰＥＧオーディオパートに準拠して符号化を行い、ＭＰＥＧビデオストリーム（以下、画像ストリーム）とＭＰＥＧオーディオストリーム（以下、音声ストリーム）を生成する。次に、マルチプレクサは、ＭＰＥＧシステムパートに準拠して画像ストリームと音声ストリームの時分割多重化を行い、ひとつのＭＰＥＧシステムストリーム（以下、システムストリーム）を作成する。このシステムストリームは、伝送媒体を介して伝送されるか、または記録媒体に記録される。
デマルチプレクサは、システムストリームを画像ストリームと音声ストリームに分離する。次に、ＭＰＥＧシステム復号器（以下、復号器）は、各ストリームを個別に復号して、画像データと音声データを生成する。画像データはディスプレイへ出力され、音声データはＤ／Ａコンバータ及び低周波増幅器を介してスピーカへ出力される。
【０００４】
復号器では、画像データと音声データの同期再生に関して、「リップシンク」を考慮する必要がある。リップシンクとは、ディスプレイに映し出されている画像と音声の同期がとれていることである。画像と音声にずれが生じ、その差が人間の感覚の検知限界以上になると、聴覚者は違和感を覚える。
画像データと音声データを同期再生するために、通常、復号器はシステムストリーム中のタイムスタンプを使用する。ＭＰＥＧシステムにおいて、このタイムスタンプには、一般にＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）とＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）の２種類がある。ＰＴＳは、再生出力の時刻を管理するための情報であり、通常９０ｋＨｚのクロックで計測した値が３２ビット長で表される。復号器では、ＰＴＳと基準クロックであるＳＴＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）が一致したときに、各ストリームを復号し、再生出力を生成する。一方、ＤＴＳは復号開始時刻を管理するための情報である。ＤＴＳはその値がＰＴＳと異なる場合のみ付加される。なお、ＳＴＣは、システムストリーム中のＳＣＲ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を使用して、符号化器が意図した値にセットおよび校正される。
【０００５】
従来の復号器では一般に、画像ストリームは、ＳＣＲと画像用ＰＴＳ（以下、ＰＴＳ−Ｖ）によって与えられたタイミングで復号される。また音声ストリームは、ＳＣＲと音声用ＰＴＳ（以下、ＰＴＳ−Ａ）によって与えられたタイミングで復号される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の通り、復号器で画像データと音声データの同期再生を行うために、一般には、システムストリーム中のタイムスタンプが使用される。この場合、符号器で付加されるタイムスタンプの精度はリップシンクのずれを生じない程度の正確性を必要とする。しかし、実際には符号化器の設計や部品精度その他の事情により、精度の悪いタイムスタンプも存在する。さらに、ひとつのシステムストリームは多数の番組で構成されているが、番組ごとに符号化器または編集方法が異なるため、システムストリームには千差万別の精度を持つタイムスタンプが含まれる。
【０００７】
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。タイムスタンプによる同期を厳密に運用し、画像と音声のタイムスタンプが少しでもずれれば即座に再同期させるとすると、タイムスタンプの精度の悪いストリームでは、そのタイムスタンプをもとに判断する限り画像と音声のずれが大きいため、頻繁にこれらの再同期が行わる。そのため、再同期によって画像や音声のスキップやリピートが多く生じ、再生される画像の動きや音声がかえって不自然なものになるという課題があった。また、タイムスタンプによる同期を粗く運用し、画像と音声のタイムスタンプが大きくずれたときのみ再同期させるとすると、タイムスタンプの精度の良いストリームでも画像と音声のタイムスタンプの同期が不十分になるため、再生された画像と音声にずれが生じるという課題があった。
【０００８】
本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、タイムスタンプの精度に対して適応的な同期処理を行うことである。すなわち、タイムスタンプが高精度の場合、タイムスタンプを有効利用して正確に画像と音声の同期をとることである。一方、タイムスタンプが低精度の場合、あまり有効でないタイムスタンプへの依存を減らし、画像と音声の再同期を減少させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、同期制御装置に関する。この装置は、取得したストリームに含まれるタイムスタンプと所定の基準となるタイムスタンプの時間差の追跡結果により前記時間差のばらつきを測定し、前記測定結果をもとに、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度を判定し、この判定結果に応じて時間差に関する許容値を設定するタイムスタンプ精度判定部と、許容値と時間差の比較結果をもとに、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプの同期の処理を行う同期処理部とを含む。
「タイムスタンプの精度」とは、符号化器で付加されるタイムスタンプの値に含まれる誤差の程度を意味する。この誤差が大きい場合、タイムスタンプのタイミングをもとに復号しても、再生された画像と音声にずれが生じる。
「同期」とは、本来再生時における画像と音声のタイミングが一致していることである。ここでは、それを実現する技術に関連して、複数種のタイムスタンプが示すタイミングやそのタイムスタンプを生成するもとになったクロックの周波数が概略一致していることも含むものとする。
「ストリームに含まれるタイムスタンプ」とは、ストリーム中に存在する情報に対するタイムスタンプであり、例えば画像や音声に関するタイムスタンプである。
「基準となるタイムスタンプ」には、ストリームに含まれるタイムスタンプと当該装置で生成されるタイムスタンプが含まれる。
「時間差に関する許容値」とは、例えば、タイムスタンプの精度が悪くなればその範囲が大きくなり、またタイムスタンプの精度が良くなればその範囲が小さくなる性質を有する値である。
この装置によれば、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度を判定し、その結果にあわせて処理を変更するため、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理が可能である。
【００１０】
タイムスタンプ精度判定部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと所定の基準となるタイムスタンプの時間差が単調増加または単調減少した場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度の判定を中止し、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと予備的に判断してもよい。その結果、後述のごとく必要に応じて装置内部のクロック周波数を調整してもよい。
【００１１】
「単調増加または単調減少」とは、ある値が一定時間の間連続して増加または減少する状態を意味するが、ここではさらに巨視的に増加または減少する状態も含むものとする。このとき、微視的な変化を無視してもよい。
【００１２】
この装置によれば、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度の判定結果として、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプの時間差に関する許容値を設定し、後の処理をこの許容値にもとづいて行わせる。この許容値はタイムスタンプの精度の変化に追従して変化するため、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理が可能である。
【００１３】
同期処理部は、時間差が許容値よりも小さい場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していると判断してもよい。また、許容値が所定の値より大きい場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプの進行速度の平均値をもとに同期を制御してもよい。
「タイムスタンプの進行速度」とは、タイムスタンプの値の時間変化率である。これは、ふたつの基準時間ｔ１とｔ２におけるタイムスタンプの値をそれぞれＴＳ（ｔ１）とＴＳ（ｔ２）とした場合、ＴＳ（ｔ２）−ＴＳ（ｔ１）をｔ２−ｔ１で除算して求められる。
【００１４】
基準となるタイムスタンプは当該装置にて局所的に生成されたものであってもよい。その場合、基準となるタイムスタンプは、ストリームに含まれているタイムスタンプではなく、当該装置で生成されているため、一定のタイミングで処理することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、同期再生装置に関する。この装置は、同期制御装置と、ストリームを取得し、同期制御装置に備えられた同期処理部による処理結果を受けてストリームを復号する復号部とを含む。
「復号部」とは、符号化された信号を符号化される前の信号に変換する部分であるが、ここでは復号のために必要なタイミング同期、クロック生成などの処理を行う部分も含むものとする。この装置によれば、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理のもと復号が行われるので、自然な画像と音声の再生が可能である。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、テレビジョン受信装置に関する。受信した放送波を復調してストリームを生成する受信ブロックと、同期再生装置と、復号部により復号されたストリームをもとに音声を出力する音声出力部と、復号部により復号されたストリームをもとに画像を表示する画像表示部とを含む。
「放送波」とは、放送衛星、通信衛星、地上波テレビジョン送信装置などが送信する画像、音声、文字などの情報の伝送を目的とした電波を意味するが、ここではさらに無線回線における電波だけでなく有線回線を伝達する信号も含むものとする。
この装置によれば、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理のもと復号が行われるので、自然な画像と音声の再生が可能なテレビジョン受信装置を実現できる。
【００１８】
同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、ストリームに含まれる画像の出力を制御することにより同期を制御してもよい。タイムスタンプ精度判定部または同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプをもとに出力を制御してもよい。タイムスタンプ精度判定部または同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、送信側と受信側のクロックタイミングを同期させてもよい。
【００１９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る同期再生装置１００の構成図である。同期再生装置１００は、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００を有する。また同期制御装置２００は、タイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４を有する。
【００２１】
タイムスタンプ抽出部１０は、入力されたシステムストリームからタイムスタンプを選択する。図２は、システムストリームの一例である。ひとつのシステムストリームには画像ストリームと音声ストリームが多重化されており、ヘッダＨおよびパケットＶ１、Ｖ２、Ａ１、Ｖ３、Ａ２・・・を含む。ここで、Ｖ１、Ｖ２等は画像ストリームを構成するパケットであり、Ａ１、Ａ２等は音声ストリームを構成するパケットである。ここでは、Ｖ１とＡ１の先頭にＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａが付加されている。図１のタイムスタンプ抽出部１０はタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４へＰＴＳ−Ｖを出力する。
【００２２】
タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと復号器１６で生成されたタイムスタンプ（以下、自走ＴＳ）の時間差をもとにＰＴＳ−Ｖの精度の判定結果としてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差に関する許容値を出力する。ここで、自走ＴＳとは、システムストリームから得た情報とＳＴＣから生成されるタイムスタンプである。システムストリームから得た情報とは、例えば画像ならば３０枚／秒、音声ならば４４．１ｋＨｚなどである。ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差とＰＴＳ−Ｖの精度の関係は図７に示される。図は２種類のＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を○印と×印で示す。図中の○印の各点は、×印の各点と比較してばらつきが小さく、時間差０付近に存在する。このとき、○印で表されたＰＴＳ−Ｖの精度は、×印で表されたものより一般に高いといえる。なぜなら、一般に正確なタイミングを有するＳＴＣと既知の情報から生成される自走ＴＳに近いタイムスタンプを有するからである。さらに図１のタイムスタンプ精度判定部１２は、図７に示されるこれらのデータをもとにＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差に関する許容値（以下、許容時間差）を設定し、これを許容時間差情報７０として同期処理部１４へ出力する。この設定方法は後述する。
【００２３】
同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を許容時間差と比較する。これらの時間差が許容時間差の範囲内にある場合、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれは無視できるものとし、復号器１６へは何の情報も出力しない。一方、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の上限値よりも大きい場合、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれが大きく、画像データの出力が遅れているものとし、復号器１６へ復号時に画像データをスキップする指示の情報を出力する。また、一方、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の下限値よりも小さい場合、画像データの出力が進んでいるものとし、復号器１６へ復号時に画像データをリピートする指示の情報を出力する。ここで一般に、音声データは画像データよりスキップやリピートなどのタイミング調整によって不自然感が大きくなるため、音声データのタイミング調整は行わないものとしている。そのため、ＰＴＳ−Ａと自走ＴＳのずれは基本的に無視している。
【００２４】
復号器１６は、画像ストリームと音声ストリームをそれぞれ画像データと音声データに復号する。最初のシステムストリームが入力されたときに、その中のＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａより画像データと音声データの出力を同期させる。その後は、自走ＴＳにより与えられたタイミングで復号を行う。同期処理部１４からスキップ・リピート情報７２の指示を受けた場合、復号器１６はそれに従って画像データをスキップまたはリピートし、画像データと音声データの同期を維持する。最終的に復号器１６は、復号された画像データと音声データを出力する。
【００２５】
図３は、画像ストリームの同期制御処理の手順を示す図である。復号器１６は、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を同期させる（Ｓ１０）。タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差から許容時間差を設定する（Ｓ１２）。同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の範囲にあるか否かを判定し、その結果に応じた処理を行う（Ｓ１４）。以上の処理は、画像ストリームが終了するまで繰り返し行われる（Ｓ１６のＮ）。これより許容時間差の値は逐次更新される。
【００２６】
図４は、精度判定処理（Ｓ１２）の手順を示す図である。タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を計算する（Ｓ２０）。この値が図８のように、単調増加あるいは単調減少する場合（Ｓ２２のＹ）、復号器１６において再びＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を再同期させる（Ｓ２４）。精度を判定する以前に、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳが同期していないと考えられるからである。一方、単調増加あるいは単調減少しない場合（Ｓ２２のＮ）、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差からＰＴＳ−Ｖの精度に対応した許容時間差を設定する（Ｓ２６）。図９は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差対時間を示す図である。この図の中で許容時間差は最小値Ｔ１と最大値Ｔ２の幅を有する。Ｔ１とＴ２の値は、例えば、それまで測定した時間差の最小値と最大値の８０％値であってもよいし、すべての時間差から統計的に導出した値であってもよい。Ｔ１とＴ２は許容時間差情報７０として、同期処理部１４に出力される（Ｓ２８）。
【００２７】
図５は、同期判定処理（Ｓ１４）の手順を示す図である。同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差Ｔを計算する（Ｓ３０）。タイムスタンプ精度判定部１２から許容時間差を示すＴ１とＴ２を入力する（Ｓ３２）。時間差ＴをＴ１およびＴ２と比較する。その結果、ＴがＴ１＜Ｔ＜Ｔ２となる値であれば、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれは無視できるものとする（Ｓ３４のＹ）。一方、Ｔ＞Ｔ２またはＴ＜Ｔ１の場合（Ｓ３４のＮ）、前者では、画像データの出力が遅れているものとし、復号器１６へ復号時に画像データをスキップする指示の情報をスキップ・リピート情報７２として出力する。また、後者では、画像データの出力が進んでいるものとし、復号器１６へ復号時に画像データをリピートする指示の情報をスキップ・リピート情報７２として出力する（Ｓ３６）。
【００２８】
同期処理部１４は、画像データのスキップとリピートによって、自走ＴＳがＰＴＳ−Ｖに一致するように処理を行う。例えば、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差の間に表示される画像データをスキップしたり、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差の間で同一の画像データをリピートして表示する指示をする。しかし、ＰＴＳ−Ｖの精度が悪い場合、自走ＴＳをＰＴＳ−Ｖに一致させても再生される画像と音声にずれが生じる可能性がある。ＰＴＳ−Ｖ自体の誤差が大きいと考えられるためである。この場合、自走ＴＳをＰＴＳ−Ｖではなく、ＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値から決定される値に一致させるよう処理を行う。この値は、図１０において点線で示される。この点線は、プロットされた各点の平均的な値を示し、例えば各点の最小二乗法により求められる。この点線を時間で微分したものが、ＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値である。
【００２９】
上記のＰＴＳ−Ｖの精度が悪いとの判断は、同期処理部の中の比較部（図示せず）によって、例えば、Ｔ２とＴ１の差とあらかじめ定められている値との比較によりなされる。また、上記のＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値から決定される値は、同期処理部の中の計算部（図示せず）によって、計算される。
【００３０】
図６は、音声ストリームの同期制御処理の手順を示す図である。復号器１６は、ＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを使用して音声データ出力と画像データ出力を同期させる（Ｓ４０）。その後、復号器１６は、音声ストリームが記録されているバッファの状態を確認する（Ｓ４２）。このバッファは、例えば、メインメモリやハードディスクである。このバッファがオーバーフローまたはアンダーフローしている場合（Ｓ４４のＹ）、Ｓ４０と同様にＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを使用して音声データ出力と画像データ出力を再同期させる（Ｓ４６）。バッファがオーバーフローしている場合は、音声データの出力が遅れ、アンダーフローしている場合は、音声データの出力が進んでいると考えられるからである。以上の処理は、音声ストリームが終了するまで繰り返し行わる（Ｓ４８のＮ）。この処理は、バッファにおける音声ストリームの記録量を監視しているだけのため、容易に実施できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、タイムスタンプの精度に応じて適応的に許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、タイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行うことができる。すなわち、タイムスタンプの精度が良ければ、許容時間差の範囲を狭くし、正確に画像と音声を同期させる。タイムスタンプの精度が悪ければ、許容時間差の範囲を広くし、画像と音声の再同期を減少させる。また基準となるタイムスタンプを復号器内部で一般に精度の高いＳＴＣと既知の情報から生成しているため、安定した動作が可能である。さらに、システムストリームに含まれるタイムスタンプの精度が悪い場合、基準タイムスタンプがタイムスタンプの進行速度の平均値から決定される値に一致するように、データのスキップとリピートする時間を調節していることから、システムストリームに含まれるタイムスタンプの誤差の影響を軽減することが可能である。
【００３２】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る同期再生装置１１０の構成図である。同期再生装置１１０は、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００、システムクロック同期処理部１８を有する。このうち、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００は図１と同一である。図１２はシステムクロック同期処理部１８の構成図である。システムクロック同期処理部１８は、クロックデータ抽出部６０、減算器６２、ＬＰＦ（ローパスフィルタ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）６４、ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）６６、カウンタ６８を有する。
【００３３】
システムクロック同期処理部１８は、復号器における基準クロックＳＴＣ７４を符号化器が意図した値にセットおよび校正し、出力する。自走ＴＳは復号器１６でこのＳＴＣ７４をもとに、例えば分周により生成される。また、システムクロック同期処理部１８は、図に示されていないがタイムスタンプ精度判定部１２からの指示により、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加または単調減少する場合に、ＳＴＣ７４の再同期を行う。
【００３４】
クロックデータ抽出部６０は、入力されたシステムストリームからＳＣＲを選択する。減算器６２は、ＳＣＲとＳＴＣ７４の差を計算する。ＬＰＦ６４はこの差の高周波の雑音成分を除去する。その結果は電圧値で表され、符号化器と復号器のＳＴＣの差に比例する。
ＶＣＸＯ６６は、電圧値に応じた周波数の信号を発振する。この信号は、カウンタ６８によりＳＴＣ７４に変換される。ＳＴＣ７４は、例えば、ＭＰＥＧ１で９０ｋＨｚ、ＭＰＥＧ２で２７ＭＨｚである。ＳＴＣ７４は復号器１６に入力され、自走ＴＳが生成される。
【００３５】
図８に示すようなＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加あるいは単調減少する場合、これらの周波数自体が一致していない可能性がある。そのとき、図１１のシステムクロック同期処理部１８でＳＴＣ７４を再同期させ、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの周波数を一致させることが、有効であると考えられる。なぜなら、あるタイミングでＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳを同期させても、これらの周波数が一致していないので、次第に同期もずれるからである。図４のＳ２４のステップで以上の処理が行われる。
このように本実施の形態によれば、基準タイムスタンプとシステムストリーム中のタイムスタンプの周波数を同期させることが可能である。
【００３６】
（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３に係る同期再生装置１２０の構成図である。同期再生装置１２０は、タイムスタンプ抽出部２０、復号器２２、同期制御装置２１０を有する。また、同期制御装置２１０はタイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４を有する。
【００３７】
タイムスタンプ抽出部２０は、入力されたシステムストリームからＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを選択し、これらを同期制御装置２１０に出力する。
同期制御装置２１０におけるタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４は、図１と同一である。しかし、タイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４は共にＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差でなく、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差を計算し、この値をもとに、図４と図５に示す精度判定処理と同期判定処理を行う。
復号器２２は、図１と同様に、画像ストリームと音声ストリームをそれぞれ画像データと音声データに復号する。復号処理は、自走ＴＳまたはＰＴＳ−Ａのタイミングで行われる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、時間差を計算するときの基準タイムスタンプにＰＴＳ−Ａを使用しているため、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差の検出が確実である。さらに、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差から許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、タイムスタンプの精度に対して適応的に同期処理を行うことができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図１４は、実施の形態４に係る同期再生装置１３０の構成図である。同期再生装置１３０は、音声タイムスタンプ抽出部２４、画像タイムスタンプ抽出部２６、音声同期制御装置２２０、画像同期制御装置２３０、復号器１６を有する。また、音声同期制御装置２２０は音声タイムスタンプ精度判定部２８、音声同期処理部３０を有し、画像同期制御装置２３０は画像タイムスタンプ精度判定部３２、画像同期処理部３４を有する。このうち復号器１６は、図１と同一であり、画像タイムスタンプ抽出部２６、画像タイムスタンプ精度判定部３２、画像同期処理部３４は図１のタイムスタンプ抽出部１０、タイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４と名称は異なるが同一である。ここで図１４は、図１と異なり、同期制御装置２００を画像ストリームだけでなく音声ストリームにも適用している。
【００４０】
音声タイムスタンプ抽出部２４は、入力されたシステムストリームからＰＴＳ−Ａを選択し、音声タイムスタンプ精度判定部２８と音声同期処理部３０に出力する。
音声タイムスタンプ精度判定部２８と音声同期処理部３０は、図１のタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４と同様の処理を行う。しかし、これらは共にＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差でなく、ＰＴＳ−Ａと自走ＴＳの時間差を計算し、この値をもとに、図４と図５に示す精度判定処理と同期判定処理を行う。
復号器１６は音声ストリームと画像ストリームを復号し、音声データと画像データを出力する。このとき、音声データに対しても音声同期処理部３０からの指示にもとづきスキップとリピート処理を施す。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、音声データについてもＰＴＳ−Ａの精度に応じて適応的に許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、音声データもタイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行うことができる。
【００４２】
（実施の形態５）
図１５は、実施の形態５に係るテレビジョン受信装置１５０の構成図である。テレビジョン受信装置１５０は、アンテナ４８、受信ブロック４０、処理ブロック４２、再生ブロック４４を有する。受信ブロック４０は、チューナ４６を有する。処理ブロック４２はＣＰＵ５０、メモリ５２、同期再生装置１００を有する。再生ブロック４４は音声出力部５４、スピーカ５８、表示装置５６を有する。ここで、処理ブロック４２における同期再生装置１００は図１と同一である。
【００４３】
受信ブロック４０は、アンテナ４８を介して放送波を受信する。受信ブロック４０に含まれるチューナ４６は受信した放送波の中からユーザが選んだチャネルに対して復調を施す。この復調は、例えば、放送衛星を使ったデジタル放送において８ＰＳＫである。復調で得られたシステムストリームは、処理ブロック４２に出力される。
処理ブロック４２の同期再生装置１００はＣＰＵ５０およびメモリ５２と連携し、放送局で符号化され送信された画像及び音声ストリームを復号する。同期再生装置１００の動作は前述の通りである。同期再生装置１００は復号された音声データを音声出力部５４へ、復号された画像データを表示装置５６へ出力する。
音声出力部５４は、入力された音声データに所定の処理を施し、最終的に音声をスピーカ５８へ出力する。また、表示装置５６は、入力された画像データに所定の処理を施し、最終的に画像をモニタ等へ出力する。
このように本実施の形態によれば、タイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行う機能を有するテレビジョン受信装置を実現することが可能である。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。そうした変形例をいくつか説明する。
【００４５】
実施の形態１では、精度判定処理において許容時間差を逐次更新している。しかし、許容時間差は所定の値を固定的に使用してもよい。例えば、最初に決定されたものを使用することである。要は、同期しているか否かの判断基準がタイムスタンプの精度に対応して定められればよい。
【００４６】
実施の形態１では、精度判定処理の先頭においてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加あるいは単調減少する場合に、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を再同期させている。しかし、単調増加あるいは単調減少する場合に限られず、所定の関数に従う場合に、再同期を行ってもよい。さらにこれらの処理を処理の先頭以外で行ってもよい。要は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの周波数が一致していないことが検出できればよい。
【００４７】
実施の形態１では、同期判定処理部においてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差と許容時間差を比較してこれらが同期しているかを判断している。しかし、この判断条件に別の条件が付加されてもよい。複数回の比較結果をもとになされてもよい。例えば、所定回数の時間差が連続して許容時間差の上限値より大きくなった場合に、同期していないと判断してもよい。要は、特定の基準により同期しているか否かの判断がされればよい。
実施の形態１では、画像と音声の同期を判断するために、ＰＴＳを使用している。しかし、これはＰＴＳでなくてもよい。例えば、ＤＴＳでよい。要は、画像と音声を再生するタイミングが分かればよい。
【００４８】
実施の形態４では、音声データの出力における同期処理を画像データと同一のものとしている。しかし、これらは完全に同一である必要はない。例えば、音声データの許容時間差に重み付けを行い、この範囲を測定結果よりも広げることによって、音声データはスキップおよびリピートされにくくしてもよい。要は、自然に画像と音声が再生されればよい。結果として、より自然な再生が実現する。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、タイムスタンプの精度に対して適応的な同期処理を行うことができる。すなわち、タイムスタンプが高精度の場合、タイムスタンプを有効利用して正確に画像と音声の同期をとることができる。一方、タイムスタンプが低精度の場合、あまり有効でないタイムスタンプへの依存を減らし、画像と音声の再同期を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る同期再生装置を示す図である。
【図２】 図１の装置に入力されるシステムストリームを示す図である。
【図３】 図１の装置による画像ストリームの同期制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】 図３の手順における精度判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】 図３の手順における同期判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】 図１の装置による音声ストリームの同期制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】 図１の装置におけるＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差とＰＴＳ−Ｖの精度の関係を示す図である。
【図８】 図１の装置におけるＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加していることを示す図である。
【図９】 図１の装置における許容時間差を示す図である。
【図１０】 図１の装置におけるタイムスタンプの進行速度の平均値を示す図である。
【図１１】 実施の形態２に係る同期再生装置を示す図である。
【図１２】 図１１の装置におけるシステムクロック同期処理部を示す図である。
【図１３】 実施の形態３に係る同期再生装置を示す図である。
【図１４】 実施の形態４に係る同期再生装置を示す図である。
【図１５】 実施の形態５に係るテレビジョン受信装置を示す図である。
【符号の説明】
１０ タイムスタンプ抽出部、 １２ タイムスタンプ精度判定部、 １４ 同期処理部、 １６ 復号器、 １８ システムクロック同期処理部、 ２０ タイムスタンプ抽出部、２２ 復号器、 ２４ 音声タイムスタンプ抽出部、 ２６ 画像タイムスタンプ抽出部、 ２８ 音声タイムスタンプ精度判定部、 ３０ 音声同期処理部、 ３２ 画像タイムスタンプ精度判定部、 ３４ 画像同期処理部、 ４０ 受信ブロック、 ４２ 処理ブロック、 ４４ 再生ブロック、 ４６ チューナ、 ４８ アンテナ、 ５０ ＣＰＵ、 ５２ メモリ、 ５４ 音声出力部、 ５６ 表示装置、 ５８ スピーカ、 ６０ クロックデータ抽出部、 ６２ 減算器、 ６４ ＬＰＦ、 ６６ ＶＣＸＯ、 ６８カウンタ、 ７０ 許容時間差情報、 ７２ スキップ・リピート情報、 ７４ ＳＴＣ、 １００ 同期再生装置、 １１０ 同期再生装置、 １２０ 同期再生装置、 １３０ 同期再生装置、 １５０ テレビジョン受信装置、 ２００ 同期制御装置、 ２１０ 同期制御装置、 ２２０ 音声同期制御装置、２３０ 画像同期制御装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像情報と音声情報を含むストリームを復号するときの画像と音声の同期技術に関する。さらにこの同期技術を有する再生装置、テレビジョン受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量の情報を高速に処理するためには、データの圧縮・伸長技術が不可欠である。この技術としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方式が挙げられる。ＭＰＥＧは３つのパートから構成されている。「ＭＰＥＧシステムパート」は、画像データと音声データの多重化構造等を規定する。「ＭＰＥＧビデオパート」は、画像データの高能率符号化方式等を規定する。「ＭＰＥＧオーディオパート」は、音声データの高能率符号化方式等を規定する。さらにＭＰＥＧは、主として適応領域に応じてＭＰＥＧ１、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４などに分類される。
【０００３】
ＭＰＥＧにおける符号化から復号までの流れは以下の通りである。ＭＰＥＧシステム符号化器（以下、符号化器）は、画像データと音声データ間の連係を保ちながらそれぞれＭＰＥＧビデオパートとＭＰＥＧオーディオパートに準拠して符号化を行い、ＭＰＥＧビデオストリーム（以下、画像ストリーム）とＭＰＥＧオーディオストリーム（以下、音声ストリーム）を生成する。次に、マルチプレクサは、ＭＰＥＧシステムパートに準拠して画像ストリームと音声ストリームの時分割多重化を行い、ひとつのＭＰＥＧシステムストリーム（以下、システムストリーム）を作成する。このシステムストリームは、伝送媒体を介して伝送されるか、または記録媒体に記録される。
デマルチプレクサは、システムストリームを画像ストリームと音声ストリームに分離する。次に、ＭＰＥＧシステム復号器（以下、復号器）は、各ストリームを個別に復号して、画像データと音声データを生成する。画像データはディスプレイへ出力され、音声データはＤ／Ａコンバータ及び低周波増幅器を介してスピーカへ出力される。
【０００４】
復号器では、画像データと音声データの同期再生に関して、「リップシンク」を考慮する必要がある。リップシンクとは、ディスプレイに映し出されている画像と音声の同期がとれていることである。画像と音声にずれが生じ、その差が人間の感覚の検知限界以上になると、聴覚者は違和感を覚える。
画像データと音声データを同期再生するために、通常、復号器はシステムストリーム中のタイムスタンプを使用する。ＭＰＥＧシステムにおいて、このタイムスタンプには、一般にＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）とＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）の２種類がある。ＰＴＳは、再生出力の時刻を管理するための情報であり、通常９０ｋＨｚのクロックで計測した値が３２ビット長で表される。復号器では、ＰＴＳと基準クロックであるＳＴＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）が一致したときに、各ストリームを復号し、再生出力を生成する。一方、ＤＴＳは復号開始時刻を管理するための情報である。ＤＴＳはその値がＰＴＳと異なる場合のみ付加される。なお、ＳＴＣは、システムストリーム中のＳＣＲ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を使用して、符号化器が意図した値にセットおよび校正される。
【０００５】
従来の復号器では一般に、画像ストリームは、ＳＣＲと画像用ＰＴＳ（以下、ＰＴＳ−Ｖ）によって与えられたタイミングで復号される。また音声ストリームは、ＳＣＲと音声用ＰＴＳ（以下、ＰＴＳ−Ａ）によって与えられたタイミングで復号される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の通り、復号器で画像データと音声データの同期再生を行うために、一般には、システムストリーム中のタイムスタンプが使用される。この場合、符号器で付加されるタイムスタンプの精度はリップシンクのずれを生じない程度の正確性を必要とする。しかし、実際には符号化器の設計や部品精度その他の事情により、精度の悪いタイムスタンプも存在する。さらに、ひとつのシステムストリームは多数の番組で構成されているが、番組ごとに符号化器または編集方法が異なるため、システムストリームには千差万別の精度を持つタイムスタンプが含まれる。
【０００７】
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。タイムスタンプによる同期を厳密に運用し、画像と音声のタイムスタンプが少しでもずれれば即座に再同期させるとすると、タイムスタンプの精度の悪いストリームでは、そのタイムスタンプをもとに判断する限り画像と音声のずれが大きいため、頻繁にこれらの再同期が行わる。そのため、再同期によって画像や音声のスキップやリピートが多く生じ、再生される画像の動きや音声がかえって不自然なものになるという課題があった。また、タイムスタンプによる同期を粗く運用し、画像と音声のタイムスタンプが大きくずれたときのみ再同期させるとすると、タイムスタンプの精度の良いストリームでも画像と音声のタイムスタンプの同期が不十分になるため、再生された画像と音声にずれが生じるという課題があった。
【０００８】
本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、タイムスタンプの精度に対して適応的な同期処理を行うことである。すなわち、タイムスタンプが高精度の場合、タイムスタンプを有効利用して正確に画像と音声の同期をとることである。一方、タイムスタンプが低精度の場合、あまり有効でないタイムスタンプへの依存を減らし、画像と音声の再同期を減少させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、同期制御装置に関する。この装置は、取得したストリームに含まれるタイムスタンプと所定の基準となるタイムスタンプの時間差の追跡結果により前記時間差のばらつきを測定し、前記測定結果をもとに、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度を判定し、この判定結果に応じて時間差に関する許容値を設定するタイムスタンプ精度判定部と、許容値と時間差の比較結果をもとに、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプの同期の処理を行う同期処理部とを含む。
「タイムスタンプの精度」とは、符号化器で付加されるタイムスタンプの値に含まれる誤差の程度を意味する。この誤差が大きい場合、タイムスタンプのタイミングをもとに復号しても、再生された画像と音声にずれが生じる。
「同期」とは、本来再生時における画像と音声のタイミングが一致していることである。ここでは、それを実現する技術に関連して、複数種のタイムスタンプが示すタイミングやそのタイムスタンプを生成するもとになったクロックの周波数が概略一致していることも含むものとする。
「ストリームに含まれるタイムスタンプ」とは、ストリーム中に存在する情報に対するタイムスタンプであり、例えば画像や音声に関するタイムスタンプである。
「基準となるタイムスタンプ」には、ストリームに含まれるタイムスタンプと当該装置で生成されるタイムスタンプが含まれる。
「時間差に関する許容値」とは、例えば、タイムスタンプの精度が悪くなればその範囲が大きくなり、またタイムスタンプの精度が良くなればその範囲が小さくなる性質を有する値である。
この装置によれば、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度を判定し、その結果にあわせて処理を変更するため、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理が可能である。
【００１０】
タイムスタンプ精度判定部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと所定の基準となるタイムスタンプの時間差が単調増加または単調減少した場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度の判定を中止し、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと予備的に判断してもよい。その結果、後述のごとく必要に応じて装置内部のクロック周波数を調整してもよい。
【００１１】
「単調増加または単調減少」とは、ある値が一定時間の間連続して増加または減少する状態を意味するが、ここではさらに巨視的に増加または減少する状態も含むものとする。このとき、微視的な変化を無視してもよい。
【００１２】
この装置によれば、ストリームに含まれるタイムスタンプの精度の判定結果として、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプの時間差に関する許容値を設定し、後の処理をこの許容値にもとづいて行わせる。この許容値はタイムスタンプの精度の変化に追従して変化するため、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理が可能である。
【００１３】
同期処理部は、時間差が許容値よりも小さい場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していると判断してもよい。また、許容値が所定の値より大きい場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプの進行速度の平均値をもとに同期を制御してもよい。
「タイムスタンプの進行速度」とは、タイムスタンプの値の時間変化率である。これは、ふたつの基準時間ｔ１とｔ２におけるタイムスタンプの値をそれぞれＴＳ（ｔ１）とＴＳ（ｔ２）とした場合、ＴＳ（ｔ２）−ＴＳ（ｔ１）をｔ２−ｔ１で除算して求められる。
【００１４】
基準となるタイムスタンプは当該装置にて局所的に生成されたものであってもよい。その場合、基準となるタイムスタンプは、ストリームに含まれているタイムスタンプではなく、当該装置で生成されているため、一定のタイミングで処理することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、同期再生装置に関する。この装置は、同期制御装置と、ストリームを取得し、同期制御装置に備えられた同期処理部による処理結果を受けてストリームを復号する復号部とを含む。
「復号部」とは、符号化された信号を符号化される前の信号に変換する部分であるが、ここでは復号のために必要なタイミング同期、クロック生成などの処理を行う部分も含むものとする。この装置によれば、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理のもと復号が行われるので、自然な画像と音声の再生が可能である。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、テレビジョン受信装置に関する。受信した放送波を復調してストリームを生成する受信ブロックと、同期再生装置と、復号部により復号されたストリームをもとに音声を出力する音声出力部と、復号部により復号されたストリームをもとに画像を表示する画像表示部とを含む。
「放送波」とは、放送衛星、通信衛星、地上波テレビジョン送信装置などが送信する画像、音声、文字などの情報の伝送を目的とした電波を意味するが、ここではさらに無線回線における電波だけでなく有線回線を伝達する信号も含むものとする。
この装置によれば、タイムスタンプの精度に応じた適応的な同期処理のもと復号が行われるので、自然な画像と音声の再生が可能なテレビジョン受信装置を実現できる。
【００１８】
同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、ストリームに含まれる画像の出力を制御することにより同期を制御してもよい。タイムスタンプ精度判定部または同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、ストリームに含まれるタイムスタンプをもとに出力を制御してもよい。タイムスタンプ精度判定部または同期処理部は、ストリームに含まれるタイムスタンプと基準となるタイムスタンプが同期していないと判断した場合に、送信側と受信側のクロックタイミングを同期させてもよい。
【００１９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る同期再生装置１００の構成図である。同期再生装置１００は、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００を有する。また同期制御装置２００は、タイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４を有する。
【００２１】
タイムスタンプ抽出部１０は、入力されたシステムストリームからタイムスタンプを選択する。図２は、システムストリームの一例である。ひとつのシステムストリームには画像ストリームと音声ストリームが多重化されており、ヘッダＨおよびパケットＶ１、Ｖ２、Ａ１、Ｖ３、Ａ２・・・を含む。ここで、Ｖ１、Ｖ２等は画像ストリームを構成するパケットであり、Ａ１、Ａ２等は音声ストリームを構成するパケットである。ここでは、Ｖ１とＡ１の先頭にＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａが付加されている。図１のタイムスタンプ抽出部１０はタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４へＰＴＳ−Ｖを出力する。
【００２２】
タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと復号器１６で生成されたタイムスタンプ（以下、自走ＴＳ）の時間差をもとにＰＴＳ−Ｖの精度の判定結果としてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差に関する許容値を出力する。ここで、自走ＴＳとは、システムストリームから得た情報とＳＴＣから生成されるタイムスタンプである。システムストリームから得た情報とは、例えば画像ならば３０枚／秒、音声ならば４４．１ｋＨｚなどである。ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差とＰＴＳ−Ｖの精度の関係は図７に示される。図は２種類のＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を○印と×印で示す。図中の○印の各点は、×印の各点と比較してばらつきが小さく、時間差０付近に存在する。このとき、○印で表されたＰＴＳ−Ｖの精度は、×印で表されたものより一般に高いといえる。なぜなら、一般に正確なタイミングを有するＳＴＣと既知の情報から生成される自走ＴＳに近いタイムスタンプを有するからである。さらに図１のタイムスタンプ精度判定部１２は、図７に示されるこれらのデータをもとにＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差に関する許容値（以下、許容時間差）を設定し、これを許容時間差情報７０として同期処理部１４へ出力する。この設定方法は後述する。
【００２３】
同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を許容時間差と比較する。これらの時間差が許容時間差の範囲内にある場合、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれは無視できるものとし、復号器１６へは何の情報も出力しない。一方、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の上限値よりも大きい場合、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれが大きく、画像データの出力が遅れているものとし、復号器１６へ復号時に画像データをスキップする指示の情報を出力する。また、一方、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の下限値よりも小さい場合、画像データの出力が進んでいるものとし、復号器１６へ復号時に画像データをリピートする指示の情報を出力する。ここで一般に、音声データは画像データよりスキップやリピートなどのタイミング調整によって不自然感が大きくなるため、音声データのタイミング調整は行わないものとしている。そのため、ＰＴＳ−Ａと自走ＴＳのずれは基本的に無視している。
【００２４】
復号器１６は、画像ストリームと音声ストリームをそれぞれ画像データと音声データに復号する。最初のシステムストリームが入力されたときに、その中のＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａより画像データと音声データの出力を同期させる。その後は、自走ＴＳにより与えられたタイミングで復号を行う。同期処理部１４からスキップ・リピート情報７２の指示を受けた場合、復号器１６はそれに従って画像データをスキップまたはリピートし、画像データと音声データの同期を維持する。最終的に復号器１６は、復号された画像データと音声データを出力する。
【００２５】
図３は、画像ストリームの同期制御処理の手順を示す図である。復号器１６は、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を同期させる（Ｓ１０）。タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差から許容時間差を設定する（Ｓ１２）。同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が許容時間差の範囲にあるか否かを判定し、その結果に応じた処理を行う（Ｓ１４）。以上の処理は、画像ストリームが終了するまで繰り返し行われる（Ｓ１６のＮ）。これより許容時間差の値は逐次更新される。
【００２６】
図４は、精度判定処理（Ｓ１２）の手順を示す図である。タイムスタンプ精度判定部１２は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差を計算する（Ｓ２０）。この値が図８のように、単調増加あるいは単調減少する場合（Ｓ２２のＹ）、復号器１６において再びＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を再同期させる（Ｓ２４）。精度を判定する以前に、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳが同期していないと考えられるからである。一方、単調増加あるいは単調減少しない場合（Ｓ２２のＮ）、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差からＰＴＳ−Ｖの精度に対応した許容時間差を設定する（Ｓ２６）。図９は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差対時間を示す図である。この図の中で許容時間差は最小値Ｔ１と最大値Ｔ２の幅を有する。Ｔ１とＴ２の値は、例えば、それまで測定した時間差の最小値と最大値の８０％値であってもよいし、すべての時間差から統計的に導出した値であってもよい。Ｔ１とＴ２は許容時間差情報７０として、同期処理部１４に出力される（Ｓ２８）。
【００２７】
図５は、同期判定処理（Ｓ１４）の手順を示す図である。同期処理部１４は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差Ｔを計算する（Ｓ３０）。タイムスタンプ精度判定部１２から許容時間差を示すＴ１とＴ２を入力する（Ｓ３２）。時間差ＴをＴ１およびＴ２と比較する。その結果、ＴがＴ１＜Ｔ＜Ｔ２となる値であれば、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの同期のずれは無視できるものとする（Ｓ３４のＹ）。一方、Ｔ＞Ｔ２またはＴ＜Ｔ１の場合（Ｓ３４のＮ）、前者では、画像データの出力が遅れているものとし、復号器１６へ復号時に画像データをスキップする指示の情報をスキップ・リピート情報７２として出力する。また、後者では、画像データの出力が進んでいるものとし、復号器１６へ復号時に画像データをリピートする指示の情報をスキップ・リピート情報７２として出力する（Ｓ３６）。
【００２８】
同期処理部１４は、画像データのスキップとリピートによって、自走ＴＳがＰＴＳ−Ｖに一致するように処理を行う。例えば、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差の間に表示される画像データをスキップしたり、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差の間で同一の画像データをリピートして表示する指示をする。しかし、ＰＴＳ−Ｖの精度が悪い場合、自走ＴＳをＰＴＳ−Ｖに一致させても再生される画像と音声にずれが生じる可能性がある。ＰＴＳ−Ｖ自体の誤差が大きいと考えられるためである。この場合、自走ＴＳをＰＴＳ−Ｖではなく、ＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値から決定される値に一致させるよう処理を行う。この値は、図１０において点線で示される。この点線は、プロットされた各点の平均的な値を示し、例えば各点の最小二乗法により求められる。この点線を時間で微分したものが、ＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値である。
【００２９】
上記のＰＴＳ−Ｖの精度が悪いとの判断は、同期処理部の中の比較部（図示せず）によって、例えば、Ｔ２とＴ１の差とあらかじめ定められている値との比較によりなされる。また、上記のＰＴＳ−Ｖの進行速度の平均値から決定される値は、同期処理部の中の計算部（図示せず）によって、計算される。
【００３０】
図６は、音声ストリームの同期制御処理の手順を示す図である。復号器１６は、ＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを使用して音声データ出力と画像データ出力を同期させる（Ｓ４０）。その後、復号器１６は、音声ストリームが記録されているバッファの状態を確認する（Ｓ４２）。このバッファは、例えば、メインメモリやハードディスクである。このバッファがオーバーフローまたはアンダーフローしている場合（Ｓ４４のＹ）、Ｓ４０と同様にＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを使用して音声データ出力と画像データ出力を再同期させる（Ｓ４６）。バッファがオーバーフローしている場合は、音声データの出力が遅れ、アンダーフローしている場合は、音声データの出力が進んでいると考えられるからである。以上の処理は、音声ストリームが終了するまで繰り返し行わる（Ｓ４８のＮ）。この処理は、バッファにおける音声ストリームの記録量を監視しているだけのため、容易に実施できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、タイムスタンプの精度に応じて適応的に許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、タイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行うことができる。すなわち、タイムスタンプの精度が良ければ、許容時間差の範囲を狭くし、正確に画像と音声を同期させる。タイムスタンプの精度が悪ければ、許容時間差の範囲を広くし、画像と音声の再同期を減少させる。また基準となるタイムスタンプを復号器内部で一般に精度の高いＳＴＣと既知の情報から生成しているため、安定した動作が可能である。さらに、システムストリームに含まれるタイムスタンプの精度が悪い場合、基準タイムスタンプがタイムスタンプの進行速度の平均値から決定される値に一致するように、データのスキップとリピートする時間を調節していることから、システムストリームに含まれるタイムスタンプの誤差の影響を軽減することが可能である。
【００３２】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る同期再生装置１１０の構成図である。同期再生装置１１０は、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００、システムクロック同期処理部１８を有する。このうち、タイムスタンプ抽出部１０、復号器１６、同期制御装置２００は図１と同一である。図１２はシステムクロック同期処理部１８の構成図である。システムクロック同期処理部１８は、クロックデータ抽出部６０、減算器６２、ＬＰＦ（ローパスフィルタ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）６４、ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）６６、カウンタ６８を有する。
【００３３】
システムクロック同期処理部１８は、復号器における基準クロックＳＴＣ７４を符号化器が意図した値にセットおよび校正し、出力する。自走ＴＳは復号器１６でこのＳＴＣ７４をもとに、例えば分周により生成される。また、システムクロック同期処理部１８は、図に示されていないがタイムスタンプ精度判定部１２からの指示により、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加または単調減少する場合に、ＳＴＣ７４の再同期を行う。
【００３４】
クロックデータ抽出部６０は、入力されたシステムストリームからＳＣＲを選択する。減算器６２は、ＳＣＲとＳＴＣ７４の差を計算する。ＬＰＦ６４はこの差の高周波の雑音成分を除去する。その結果は電圧値で表され、符号化器と復号器のＳＴＣの差に比例する。
ＶＣＸＯ６６は、電圧値に応じた周波数の信号を発振する。この信号は、カウンタ６８によりＳＴＣ７４に変換される。ＳＴＣ７４は、例えば、ＭＰＥＧ１で９０ｋＨｚ、ＭＰＥＧ２で２７ＭＨｚである。ＳＴＣ７４は復号器１６に入力され、自走ＴＳが生成される。
【００３５】
図８に示すようなＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加あるいは単調減少する場合、これらの周波数自体が一致していない可能性がある。そのとき、図１１のシステムクロック同期処理部１８でＳＴＣ７４を再同期させ、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの周波数を一致させることが、有効であると考えられる。なぜなら、あるタイミングでＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳを同期させても、これらの周波数が一致していないので、次第に同期もずれるからである。図４のＳ２４のステップで以上の処理が行われる。
このように本実施の形態によれば、基準タイムスタンプとシステムストリーム中のタイムスタンプの周波数を同期させることが可能である。
【００３６】
（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３に係る同期再生装置１２０の構成図である。同期再生装置１２０は、タイムスタンプ抽出部２０、復号器２２、同期制御装置２１０を有する。また、同期制御装置２１０はタイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４を有する。
【００３７】
タイムスタンプ抽出部２０は、入力されたシステムストリームからＰＴＳ−ＡとＰＴＳ−Ｖを選択し、これらを同期制御装置２１０に出力する。
同期制御装置２１０におけるタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４は、図１と同一である。しかし、タイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４は共にＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差でなく、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差を計算し、この値をもとに、図４と図５に示す精度判定処理と同期判定処理を行う。
復号器２２は、図１と同様に、画像ストリームと音声ストリームをそれぞれ画像データと音声データに復号する。復号処理は、自走ＴＳまたはＰＴＳ−Ａのタイミングで行われる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、時間差を計算するときの基準タイムスタンプにＰＴＳ−Ａを使用しているため、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差の検出が確実である。さらに、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａの時間差から許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、タイムスタンプの精度に対して適応的に同期処理を行うことができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図１４は、実施の形態４に係る同期再生装置１３０の構成図である。同期再生装置１３０は、音声タイムスタンプ抽出部２４、画像タイムスタンプ抽出部２６、音声同期制御装置２２０、画像同期制御装置２３０、復号器１６を有する。また、音声同期制御装置２２０は音声タイムスタンプ精度判定部２８、音声同期処理部３０を有し、画像同期制御装置２３０は画像タイムスタンプ精度判定部３２、画像同期処理部３４を有する。このうち復号器１６は、図１と同一であり、画像タイムスタンプ抽出部２６、画像タイムスタンプ精度判定部３２、画像同期処理部３４は図１のタイムスタンプ抽出部１０、タイムスタンプ精度判定部１２、同期処理部１４と名称は異なるが同一である。ここで図１４は、図１と異なり、同期制御装置２００を画像ストリームだけでなく音声ストリームにも適用している。
【００４０】
音声タイムスタンプ抽出部２４は、入力されたシステムストリームからＰＴＳ−Ａを選択し、音声タイムスタンプ精度判定部２８と音声同期処理部３０に出力する。
音声タイムスタンプ精度判定部２８と音声同期処理部３０は、図１のタイムスタンプ精度判定部１２と同期処理部１４と同様の処理を行う。しかし、これらは共にＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差でなく、ＰＴＳ−Ａと自走ＴＳの時間差を計算し、この値をもとに、図４と図５に示す精度判定処理と同期判定処理を行う。
復号器１６は音声ストリームと画像ストリームを復号し、音声データと画像データを出力する。このとき、音声データに対しても音声同期処理部３０からの指示にもとづきスキップとリピート処理を施す。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、音声データについてもＰＴＳ−Ａの精度に応じて適応的に許容時間差を決定し、それをもとに画像データと音声データの同期を判定しているため、音声データもタイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行うことができる。
【００４２】
（実施の形態５）
図１５は、実施の形態５に係るテレビジョン受信装置１５０の構成図である。テレビジョン受信装置１５０は、アンテナ４８、受信ブロック４０、処理ブロック４２、再生ブロック４４を有する。受信ブロック４０は、チューナ４６を有する。処理ブロック４２はＣＰＵ５０、メモリ５２、同期再生装置１００を有する。再生ブロック４４は音声出力部５４、スピーカ５８、表示装置５６を有する。ここで、処理ブロック４２における同期再生装置１００は図１と同一である。
【００４３】
受信ブロック４０は、アンテナ４８を介して放送波を受信する。受信ブロック４０に含まれるチューナ４６は受信した放送波の中からユーザが選んだチャネルに対して復調を施す。この復調は、例えば、放送衛星を使ったデジタル放送において８ＰＳＫである。復調で得られたシステムストリームは、処理ブロック４２に出力される。
処理ブロック４２の同期再生装置１００はＣＰＵ５０およびメモリ５２と連携し、放送局で符号化され送信された画像及び音声ストリームを復号する。同期再生装置１００の動作は前述の通りである。同期再生装置１００は復号された音声データを音声出力部５４へ、復号された画像データを表示装置５６へ出力する。
音声出力部５４は、入力された音声データに所定の処理を施し、最終的に音声をスピーカ５８へ出力する。また、表示装置５６は、入力された画像データに所定の処理を施し、最終的に画像をモニタ等へ出力する。
このように本実施の形態によれば、タイムスタンプの精度に対して最適な同期処理を行う機能を有するテレビジョン受信装置を実現することが可能である。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。そうした変形例をいくつか説明する。
【００４５】
実施の形態１では、精度判定処理において許容時間差を逐次更新している。しかし、許容時間差は所定の値を固定的に使用してもよい。例えば、最初に決定されたものを使用することである。要は、同期しているか否かの判断基準がタイムスタンプの精度に対応して定められればよい。
【００４６】
実施の形態１では、精度判定処理の先頭においてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加あるいは単調減少する場合に、ＰＴＳ−ＶとＰＴＳ−Ａを使用して画像データ出力と音声データ出力を再同期させている。しかし、単調増加あるいは単調減少する場合に限られず、所定の関数に従う場合に、再同期を行ってもよい。さらにこれらの処理を処理の先頭以外で行ってもよい。要は、ＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの周波数が一致していないことが検出できればよい。
【００４７】
実施の形態１では、同期判定処理部においてＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差と許容時間差を比較してこれらが同期しているかを判断している。しかし、この判断条件に別の条件が付加されてもよい。複数回の比較結果をもとになされてもよい。例えば、所定回数の時間差が連続して許容時間差の上限値より大きくなった場合に、同期していないと判断してもよい。要は、特定の基準により同期しているか否かの判断がされればよい。
実施の形態１では、画像と音声の同期を判断するために、ＰＴＳを使用している。しかし、これはＰＴＳでなくてもよい。例えば、ＤＴＳでよい。要は、画像と音声を再生するタイミングが分かればよい。
【００４８】
実施の形態４では、音声データの出力における同期処理を画像データと同一のものとしている。しかし、これらは完全に同一である必要はない。例えば、音声データの許容時間差に重み付けを行い、この範囲を測定結果よりも広げることによって、音声データはスキップおよびリピートされにくくしてもよい。要は、自然に画像と音声が再生されればよい。結果として、より自然な再生が実現する。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、タイムスタンプの精度に対して適応的な同期処理を行うことができる。すなわち、タイムスタンプが高精度の場合、タイムスタンプを有効利用して正確に画像と音声の同期をとることができる。一方、タイムスタンプが低精度の場合、あまり有効でないタイムスタンプへの依存を減らし、画像と音声の再同期を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る同期再生装置を示す図である。
【図２】 図１の装置に入力されるシステムストリームを示す図である。
【図３】 図１の装置による画像ストリームの同期制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】 図３の手順における精度判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】 図３の手順における同期判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】 図１の装置による音声ストリームの同期制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】 図１の装置におけるＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差とＰＴＳ−Ｖの精度の関係を示す図である。
【図８】 図１の装置におけるＰＴＳ−Ｖと自走ＴＳの時間差が単調増加していることを示す図である。
【図９】 図１の装置における許容時間差を示す図である。
【図１０】 図１の装置におけるタイムスタンプの進行速度の平均値を示す図である。
【図１１】 実施の形態２に係る同期再生装置を示す図である。
【図１２】 図１１の装置におけるシステムクロック同期処理部を示す図である。
【図１３】 実施の形態３に係る同期再生装置を示す図である。
【図１４】 実施の形態４に係る同期再生装置を示す図である。
【図１５】 実施の形態５に係るテレビジョン受信装置を示す図である。
【符号の説明】
１０ タイムスタンプ抽出部、 １２ タイムスタンプ精度判定部、 １４ 同期処理部、 １６ 復号器、 １８ システムクロック同期処理部、 ２０ タイムスタンプ抽出部、２２ 復号器、 ２４ 音声タイムスタンプ抽出部、 ２６ 画像タイムスタンプ抽出部、 ２８ 音声タイムスタンプ精度判定部、 ３０ 音声同期処理部、 ３２ 画像タイムスタンプ精度判定部、 ３４ 画像同期処理部、 ４０ 受信ブロック、 ４２ 処理ブロック、 ４４ 再生ブロック、 ４６ チューナ、 ４８ アンテナ、 ５０ ＣＰＵ、 ５２ メモリ、 ５４ 音声出力部、 ５６ 表示装置、 ５８ スピーカ、 ６０ クロックデータ抽出部、 ６２ 減算器、 ６４ ＬＰＦ、 ６６ ＶＣＸＯ、 ６８カウンタ、 ７０ 許容時間差情報、 ７２ スキップ・リピート情報、 ７４ ＳＴＣ、 １００ 同期再生装置、 １１０ 同期再生装置、 １２０ 同期再生装置、 １３０ 同期再生装置、 １５０ テレビジョン受信装置、 ２００ 同期制御装置、 ２１０ 同期制御装置、 ２２０ 音声同期制御装置、２３０ 画像同期制御装置。
Claims (7)
- 取得したストリームに含まれるタイムスタンプと所定の基準となるタイムスタンプの時間差の追跡結果により前記時間差のばらつきを測定し、前記測定結果をもとに、前記ストリームに含まれるタイムスタンプの精度を判定し、前記判定結果に応じて前記時間差に関する許容値を設定するタイムスタンプ精度判定部と、
前記許容値と前記時間差の比較結果をもとに、前記ストリームに含まれるタイムスタンプと前記基準となるタイムスタンプの同期の処理を行う同期処理部と、
を含むことを特徴とする同期制御装置。 - 前記タイムスタンプ精度判定部は、前記ストリームに含まれるタイムスタンプと前記基準となるタイムスタンプの時間差が単調増加または単調減少した場合に、前記ストリームに含まれるタイムスタンプの精度の判定を中止し、前記ストリームに含まれるタイムスタンプと前記基準となるタイムスタンプが同期していないと予備的に判断することを特徴とする請求項１に記載の同期制御装置。
- 前記同期処理部は、前記時間差が前記許容値よりも小さい場合に、前記ストリームに含まれるタイムスタンプと前記基準となるタイムスタンプが同期していると判断することを特徴とする請求項２に記載の同期制御装置。
- 前記同期処理部は、前記許容値が所定の値より大きい場合に、前記ストリームに含まれるタイムスタンプの進行速度の平均値をもとに同期を制御することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の同期制御装置。
- 前記基準となるタイムスタンプは当該装置にて局所的に生成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の同期制御装置。
- 請求項１から５のいずれかに記載された同期制御装置と、
前記ストリームを取得し、前記同期制御装置に備えられた前記同期処理部による処理結果を受けて前記ストリームを復号する復号部と、
を含むことを特徴とする同期再生装置。 - 受信した放送波を復調してストリームを生成する受信ブロックと、
請求項６に記載された同期再生装置と、
前記復号部により復号されたストリームをもとに音声を出力する音声出力部と、
前記復号部により復号されたストリームをもとに画像を表示する画像表示部と、
を含むことを特徴とするテレビジョン受信装置。
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