JP5642319B2 - デジタルデータ配信装置及び方法、及びデジタルデータ再生装置及び方法、同期再生システム、プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents

デジタルデータ配信装置及び方法、及びデジタルデータ再生装置及び方法、同期再生システム、プログラム、並びに記録媒体 Download PDF

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Description

この発明は、デジタルデータ配信装置及び方法、並びにデジタルデータ再生装置及び方法に関し、特に複数の表示装置で同じコンテンツを再生する場合にフレーム同期を取るための技術に関する。本発明はさらに上記のデジタルデータ配信装置及びデジタルデータ再生装置を備えた同期再生システムに関する。本発明はさらに、デジタルデータ配信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、及びデジタルデータ再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びにこれらのプログラムのいずれかを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
従来の再生システムでは、選択したコンテンツの画像の再生の同期を取る場合、デジタルバス上のフレーム同期信号を用いて同期を取っていた(例えば、特許文献1)。
特開2003−173614号公報
従来のシステムはフレーム同期信号に同期してデコーダの動作を開始させている。このため、複数の再生装置がすべて受信モードになった後に送信側が配信する場合には同期が確保できるが、送信側が連続してコンテンツを配信しているときに、再生装置が後から接続されてコンテンツの再生を開始する場合、フレームの同期が取れないという問題があり、一旦失われた同期を回復するには、フレーム飛びが発生するという問題があった。さらにまた長時間再生するとフレーム同期のずれが次第に大きくなるという問題があった。
本発明に係るデジタルデータ配信装置は、
所定周波数のクロックパルスを発生するクロック発生部と、
映像及び音声を含むコンテンツを読み出すデータ読み出し部と、
前記データ読み出し部により読み出された前記コンテンツを復号化するデコーダと、
各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後前記クロック発生部が発生する前記クロックパルスをカウントすることで、前記コンテンツの前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータを生成する基準クロックカウンタと、
各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後前記デコーダにより再生された、前記映像を構成するフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを生成するフレーム同期カウンタと、
記読み出された前記コンテンツのデータ、並びに前記基準クロックカウンタで生成された前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム同期カウンタで生成された前記フレーム番号を示すデータを送信する通信部と
を有することを特徴とする。
また、本発明に係るデジタルデータ再生装置は、
所定周波数のクロックパルスを発生するクロック発生部と、
映像及び音声を含むコンテンツのデータ、並びに前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータ及び当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを受信する通信部と、
前記クロックパルスに基づいて動作し、前記通信部で受信された前記コンテンツの映像と音声を復号化するデコーダと、
前記通信部で受信されたデータから前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号を示すデータを分離する分離部と、
前記通信部で受信されたコンテンツのデータに基づく該コンテンツの再生開始時に、前記通信部で受信された前記経過時間を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記クロック発生部で発生されるクロックパルスをカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示す内部データを生成する基準クロックカウンタと、
前記コンテンツの再生開始時に、前記通信部で受信された前記フレーム番号を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記デコーダで再生されたフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、前記コンテンツ内におけるフレーム番号を示す内部データを生成するフレーム同期カウンタと、
前記コンテンツの再生中に前記通信部で受信された、前記フレーム番号を示すデータを、前記フレーム同期カウンタで生成された前記内部データと比較するフレーム同期比較部と、
前記コンテンツの再生中に前記通信部で受信された、前記経過時間を示すデータを、前記基準クロックカウンタで生成された前記内部データと比較するクロック比較部と、
前記フレーム同期比較部における比較結果と前記クロック比較部による比較結果を合成して、合成結果に基づいて前記クロック発生部が発生するクロックパルスの周波数を制御する周波数制御部とを備える
ことを特徴とする。
本発明の同期再生システムは、上記のデジタルデータ配信装置と1又は2以上の上記のデジタルデータ再生装置をデジタルバスで接続することで構成されたものである。
本発明によれば、複数の再生装置間で再生を同期させることができる。また、1つの再生装置であるコンテンツを再生している状態で、あとから他の再生装置が配信装置に接続された場合にも、これらの再生装置間で同期を取ることができる。
本発明の実施の形態1に係るコンテンツ再生システムを示す図である。 図1のコンテンツ再生システムのデジタルデータ配信装置の構成例を示すブロック図である。 図1のコンテンツ再生システムのデジタルデータ再生装置の構成例を示すブロック図である。 (a)及び(b)は、図1のデジタルデータ配信装置から図2のデジタルデータ再生装置へデジタルデータをイーサネット (登録商標)で送信するためのパケット構造を示す図である。 図2のデジタルデータ配信装置の通信部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態1におけるSTC比較部の動作を示す説明図である。 実施の形態1におけるSTC比較部の動作を示す説明図である。 実施の形態1におけるフレーム同期の動作を示す図である。 実施の形態1におけるフレーム同期の動作を示す図である。 本発明の実施の形態2に係るデジタルデータ再生装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態2のデジタルデータ再生装置のSTC比較部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態2のデジタルデータ再生装置のゲイン調整・合成部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態3に係るデジタルデータ配信装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態3に係るデジタルデータ再生装置の構成例を示すブロック図である。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるコンテンツ再生システムを示す。
図示のコンテンツ再生システムは、送信側装置としてのデジタルデータ配信装置10と、受信側装置としての複数のデジタルデータ再生装置11〜14とを有し、配信装置10と、再生装置11〜14は、デジタルバス20で接続されている。図示のコンテンツ再生システムは例えば自動車の中で映像及び音声を視聴するためのリアシートエンタテイメントシステムに用いられる。
デジタルバス20は、MOST(Media−Oriented System Transport)、IEEE1394、イーサネットなどの有線接続で構成されていても良く、WiFiやBluetooth(登録商標)と呼ばれる無線接続で構成されていても良い。
1台の配信装置10から配信されたコンテンツを複数の再生装置11〜14で受信し、映像及び音声を複数の再生装置11〜14で再生してそれぞれの表示部で表示するとともに、音声を1又は2以上の再生装置の音声出力装置により出力するといった形で再生システムが利用されることがある。この場合、音声出力装置としては、例えばスピーカ、或いはヘッドフォンが利用可能である。音声はすべての再生装置から同時に出力しても良く、いずれか一つの再生装置のみから出力しても良い。
このような場合、複数の再生装置11〜14間で画像がずれると、音との同期がずれ違和感が生じる。これを解決するため1フレームもずれない再生を実現することが望まれる。
また、1つの再生装置(例えば再生装置11)で、あるコンテンツを再生していて、あとから他の再生装置(再生装置12〜14)がそれぞれ異なるタイミングで配信装置10に接続されて、同じコンテンツの再生を開始する場合でも、再生のずれが生じないようにすることが望まれる。
また、長時間再生してもすべての再生装置11〜14間で画像は1フレームもずれないで再生することが望まれる。
さらにまた、同期が一旦失われた場合に、フレーム飛ばしを行うことなく同期を回復することが望まれる。
本発明の再生システムはこれらの要求に応えようとするものである。
図2は図1の配信装置10の構成例を示す。図示の送信装置は、コンテンツが蓄積されているHDD、DVD、USBメモリ、SDメモリカード、CD−ROM、ブルーレイディスクなどの記録媒体(蓄積媒体)51からコンテンツを読み出して、デジタルバス20を介して、図1に示されるデジタルデータ再生装置11〜14に向けてコンテンツを送信するものであり、データ読み出し部52と、クロック発生部53と、デコーダ54と、STCカウンタ55と、フレーム同期カウンタ56と、多重部57と、送信処理部58と、通信部59と、制御部60とを有する。
制御部60は、例えばマイクロコンピュータのCPUで構成され、配信装置の全体を制御する。制御部60は、特に、データ読み出し部52、デコーダ54、STCカウンタ55、フレーム同期カウンタ56、多重部57、及び通信部59を制御する。制御のために制御部60から各部に供給される信号線は図示が省略されている。
データ読み出し部52は記録媒体51からコンテンツを読み出す。データの読み出し(読み出しのタイミングなど)は、制御部60により制御される。データ読み出し部52は、制御部60の指令に基づき、あるかたまりを単位としてデータを読み出す。
記録媒体51がHDD、DVD、CD−ROM、ブルーレイディスクなどの場合には、例えばSATA(Serial Advanced Technology Attachment)インターフェースによりデータ読み出し部52と接続されており、制御部60を構成するCPUに含まれるDMA機構によるメモリ転送により読み出しが行われる。
記録媒体51がUSBメモリの場合にはUSBインターフェースにより、また記録媒体51がSDメモリカードの場合には、SDインターフェースにより、それぞれデータ読み出し部52と接続されており、制御部60を構成するCPUに含まれるDMA機構かソフトウェアによりデータの読み出しが行われる。
記録媒体51と、データ読み出し部52と、デコーダ54とはデータバス61で接続されている。
クロック発生部53は、再生システム全体の動作の基準となるクロックパルスC53を発生する。このクロックパルスC53は、例えば27MHzの矩形波で構成される。
デコーダ54はデータ読み出し部52で読み出されたコンテンツを復号化する。コンテンツがMPEG−2で圧縮符号化されている場合、MPEG−2による復号化を行い、圧縮前の各フレームの画像データを再生する。デコーダ54は、クロック発生部53から発生されるクロックパルスに基づいて(該クロックパルスよりタイミングを制御されて)復号化を行う。
STC(System Time Clock)カウンタ55は、基準クロックカウンタとも呼ばれるものであり、クロック発生部53が出力するクロックパルスC53をカウントしてカウント値C55を出力する。このカウント値C55は、各コンテンツの読み出しが開始されたとき(一つのコンテンツから別のコンテンツに切り換えた場合を含む)に初期値0にリセットされ、その後、クロックC53をカウントする。従って、このカウント値C55は、各コンテンツの先頭からの経過時間乃至再生時間を表すものであり、再生システム全体の基準時刻情報SCR(System Clock Reference)として再生装置11〜14に送信される。
STCカウンタ55は例えば42ビットのカウンタであり、クロックパルスC53が27MHzであれば約162秒で1周する。
フレーム同期カウンタ56は、デコーダ54によるコンテンツの復号化により再生された映像のフレーム数をカウントして、カウント値C56を出力する。このカウント値C56は、各コンテンツの読み出しが開始されたとき(一つのコンテンツから別のコンテンツに切り換えた場合を含む)に初期値0にリセットされ、その後デコーダ54により再生された映像信号に含まれる1フレーム毎のタイミング信号を入力としてカウントアップを行う。従って、このカウント値C56は、各コンテンツ内のフレームの番号を表すもの(例えば当該コンテンツの先頭から数えて何番目のフレームであるかを示すデータ)であり、フレーム番号データFCR(Frame Clock Reference)として再生装置11〜14に送信される。
フレーム同期カウンタ56は例えば32ビットのカウンタであり、コンテンツがNTSC規格に準拠するものである場合30Hzのフレーム毎のタイミング信号をカウントするため、約4.5年で1周する。1つのコンテンツの再生に4.5年かかることは現実的にないため、FCRは1つにコンテンツの中で各フレームを一意的に表すと言える。
多重部57は、STCカウンタ55からのSCR及びフレーム同期カウンタ56からのFCRを多重して、同期パケットを生成する。この多重化には、FCRの値が更新(カウントアップ)された時に取り込まれたFCRの値とその時のSCRの値が用いられる。
フレーム同期カウンタ56に比べてSTCカウンタ55は高速にカウントを行う。STCカウンタ55の1カウント毎にSCRの値を再生装置に送信すると、データの送信量が膨大となり現実的ではない。そこで、フレーム同期カウンタ56がカウントアップするタイミングでFCRの値とSCRの値を多重部57で読み出して、FCRの値とSCRの値を多重化した同期パケットを生成することとしている。
送信処理部58は、データ読み出し部52で読み出されたコンテンツのデータを送信に適したパケット、例えばTSパケット(トランスポート・ストリーム・パケット)の形式に変換する。
通信部59は、デジタルデータを送信するものであり、例えばデジタルバス20がイーサネットの場合は、同期パケットをTCPで、映像・音声データのTSパケット(映像・音声パケット)をUDPで送信する。
TCPは相手側に確実に届く方式でデータエラーがないため、同期パケットの送信に適している。これに対しコンテンツを送信する映像・音声のTSパケットは大量のデータをリアルタイム性をもって送受信できるUDPパケットで伝送する。同期パケットのデータフィールドは高々14バイト程度であり、送信間隔も1/30秒のため、TCPパケットでも遅延の問題はない。また、同期パケットに含まれるFCR、SCRに基づいて、受信側のデコーダ104を動作させるため、映像・音声のTSパケットの送信と同期パケットの送信は正確に同期していなくても良い。
図4(a)は、TCPで送信される同期パケット200を示す。
同期パケット200のTCPヘッダ201の後のデータフィールド202の中に、例えば16ビットのコンテンツ識別情報203に続き、フレーム同期識別情報204、32ビットのFCR値205、フレーム同期識別情報206、及び42ビットのSCR値が順に配置されている。
FCR値205の識別のための同期識別情報204は、例えば、0x01(「0x」はそれに続く数値が16進数であることを示す)であり、SCR値207の識別のための同期識別情報206は、例えば、0x02である。
図4(b)は、映像・音声を送信するUDPパケット(映像・音声パケット)210を示す。映像・音声パケットのUDPヘッダ211の後のデータフィールド212の中に、例えば16ビットのコンテンツ識別情報213に続きコンテンツデータ214が配置されている。コンテンツデータ214には、映像データ及び音声データが188バイトのTSパケットに分割されて格納されている。
図4(a)の同期パケット200のコンテンツ識別情報203と図4(b)の映像・音声パケット210のコンテンツ識別情報213は、それらを含む同期パケット200と映像・音声パケット210が互いに対応するものであることを確認するためのものである。
図5は図2の通信部59の構成例を示す。同期パケット200は、TCP送信部91によりTCPの手順によりイーサネット通信部93を介して送信され、映像・音声パケット210は、UDP送信部92によりUDPの手順によりイーサネット通信部93を介して送信される。
図3は図1の再生装置11〜14の一つ、例えば再生装置11の構成例を示す。他の再生装置12〜14も同様に構成されている。
図示の再生装置は、通信部101と、分離部102と、クロック発生部103と、デコーダ104と、STCカウンタ105と、STC比較部106と、フレーム同期カウンタ107と、フレーム同期比較部108と、周波数制御部109と、制御部110とを有する。
クロック発生部103は、再生装置11における再生動作、特にデコーダ104における復号化の動作のタイミングを決めるための所定周波数、例えば27MHzのクロックパルスC103を発生する。
図示のクロック発生部103は、VCO121と、矩形波発生部122とを有する。
VCO(Voltage Controlled Oscillator)121は、入力される電圧によりその発振周波数をプラス方向にも(より高い周波数にも)、マイナス方向(より低い周波数にも)調整することができるものであり、矩形波発生部122はVCOの発振周波数で矩形パルスを生成する。
制御部110は、例えばマイクロコンピュータのCPUで構成され、再生装置全体を制御する。制御部110は、特に通信部101、分離部102、デコーダ104、STC比較部106、及びフレーム同期比較部108を制御する。制御のために制御部110から各部に供給される信号線は図示を省略している。
通信部101は、配信装置10から、デジタルバス20を介して例えばイーサネットで送信されたデジタルデータ、即ちコンテンツデータを含むUDPパケット、及びSCR及びFCRを含むTCPパケットを受信する。TCPパケットは1/30秒毎に受信される。
通信部101は、UDPパケットから映像・音声データを含むTSパケットを抜き出し、TSストリームデータを生成してデコーダ104に供給する。
通信部101は、またTCPパケットを分離部102に供給する。
デコーダ104は、通信部101からTSストリームデータを受け、クロック発生部103から出力されるクロックパルスC103に基づいて(該パルスによりタイミングを制御されて)復号化を行う。配信装置10から送信されたコンテンツがMPEG−2で圧縮符号化されている場合には、デコーダ104は、MPEG−2による復号化を行う。
デコーダ104は、映像デコーダ111と音声デコーダ112を有する。映像デコーダ111及び音声デコーダ112は、TSストリームデータをデコードして、映像及び音声をそれぞれ再生する。映像デコーダ111の出力は画面表示部113に供給され、音声デコーダ112の出力はスピーカ114に供給される。
デコーダ104はまた、復号化により再生された映像信号に含まれる1フレーム毎のタイミング信号をフレーム同期カウンタ107に供給する。
分離部102は、通信部101から出力されたTCPパケットの形態で受信された同期パケット200から、SCRとFCRのデータを分離する。
分離されたSCRは、STCカウンタ105及びSTC比較部106に供給され、分離されたFCRは、フレーム同期カウンタ107及びフレーム同期比較部108に供給される。
STCカウンタ105は、基準クロックカウンタとも呼ばれるものであり、再生装置11のクロック発生部103で発生されるクロックパルスをカウントし、カウント値C105を出力する。STCカウンタ105には、再生装置11で配信装置10から送信された各コンテンツの再生を開始した時に、受信した同期パケット200から分離部102で分離したSCRが初期値としてセットされ、STCカウンタ105はそれ以降上記のクロック発生部103から出力されるクロックパルスC103をカウントする。従って、STCカウンタ105のカウント値C105は、再生装置11で再生されているコンテンツの先頭から経過時間乃至再生時間を表すものであり、再生装置11内で発生された経過時間情報STC(System Time Clock)として、STC比較部106に供給される。
SCRもコンテンツの先頭からの経過時間を表すデータであるが、SCRが配信装置10内で生成され、配信装置10から再生装置11に送信されたものであるのに対して、STCは再生装置11内でクロック発生部103の出力クロックパルスをカウントすることで発生されたものである点で異なり、区別のため前者を基準データと呼び、後者を内部データ(再生装置11内で発生されたデータ)と呼ぶ。
STCカウンタ105は、配信装置10内のSTCカウンタ55と同じく例えば42ビットのカウンタである。
フレーム同期カウンタ107は、再生装置11で再生されたコンテンツの映像のフレーム数をカウントして、カウント値C107を出力する。フレーム同期カウンタ107には、再生装置11で配信装置10から送信された各コンテンツの再生を開始した時に、受信した同期パケット200から分離部102で分離したFCRが初期値としてセットされ、フレーム同期カウンタ107は、それ以降、デコーダ104で1フレーム分の再生を行うごとに1ずつカウントアップする。具体的には、デコーダ54により再生された映像信号に含まれる1フレーム毎のタイミング信号を入力としてカウントアップを行う。従って、フレーム同期カウンタ107のカウント値C107は、再生装置11で再生されているコンテンツ内のフレームの番号を表すもの(例えば当該コンテンツの先頭から数えて何番目のフレームであるかを示すデータ)であり、フレーム番号データFTC(Frame Time Clock)としてフレーム同期比較部108に供給される。
FCRもフレーム番号を表すデータであるが、FCRが配信装置10内で生成され、配信装置10から再生装置11に送信されたものであるのに対して、FTCは、再生装置11内のデコーダ104で再生されたフレームの数をカウントすることで発生されたものである点で異なり、区別のため前者を基準データと呼び、後者を内部データ(再生装置11内で発生されたデータ)と呼ぶ。
フレーム同期カウンタ107は、配信装置10内のフレーム同期カウンタ56と同じく例えば32ビットのカウンタである。
フレーム同期比較部108は、フレーム同期カウンタ107からのFTCと、同期パケット200から分離部102で分離したFCRの差分ΔFTCを計算する。差分ΔFTCは下記の式(1)で表される。
ΔFTC=FCR−FTC …(1)
式(1)の計算は、例えば、FTCの値が更新(カウントアップ)された時点で、その時のFTCの値及びその時分離部102から出力されているFCRの値を用いて行なわれる。代わりに、分離部102から新たなFCRが分離された時点で、その時のFCRの値と、その時フレーム同期カウンタ107から出力されているFTCの値を用いて行なっても良い。
なお、フレーム同期カウンタ56及びフレーム同期カウンタ107は例えば32ビットを持っており、1つのコンテンツを再生しているうちに最大値に達することはないので、カウント値の一方が最大値から0に戻る事態を考慮しなくても良い。
式(1)で求められる差分ΔFTCが負の場合はクロック発生部103の出力周波数を低くする方に調整し、
差分ΔFTCが正の場合はクロック発生部103の出力周波数を高くする方に調整する。
これにより、再生装置11を配信装置10に対しフレーム同期させることができ、その結果、複数の再生装置間でフレームの同期を取ることができる。
STC比較部106は、STCカウンタ105からのSTCと、同期パケット200から分離部102で分離したSCRの差分ΔSTCを計算する。この計算は、例えば、分離部102から新たなSCRが分離された時点で、その時のSCRの値と、その時STCカウンタ105から出力されているSTCの値を用いて行なわれる。
差分ΔSTCは通常は
ΔSTC=SCR−STC …(2)
で求められる。
但し、STCカウンタ55及びSTCカウンタ105は約162秒で1周するため、STC値及びSCR値が最大値MAX(=242−1=4398046511103)から0に変化するタイミングの前後での計算にはそのことを考慮した調整が必要である。以下、この点を図6及び図7を参照して説明する。
図6及び図7は、STC値とSCR値が、最大値MAXから0に変化する境界の反対側にある場合を示す。
フレームが同期している場合、SCRとSTCの本来の差は、1フレームの周期である1/30秒に相当するカウント値である、
27×10÷30=9×10=Cf
よりも小さくなる。よってまず式(2)によりΔSTCを計算し、計算したΔSTCの絶対値がCf以下であれば、式(2)で求めたΔSTCを正しい値として出力する。ΔSTCの絶対値がCfよりも大きい場合には、STC値とSCR値が最大値MAXから0への変化の境界の反対側に位置すると判断して以下の処理を行う。
まず、ΔSTCがCfよりも大きい場合は、図6のようにSCRが最大値MAXから0に変化するタイミングの直前にあり、従って最大値MAXに近い値であり、STCが最大値MAXから0に変化するタイミングの直後にあり、従って0に近い値であると判断し、差分値ΔSTCを
ΔSTC=(SCR−MAX)−STC …(3)
により計算しなおす。
また、式(2)により計算したΔSTCが−Cfよりも小さい場合は図7のように、SCRが最大値MAXから0に変化するタイミングの直後にあり、従って0に近い値であり、STCが最大値MAXから0に変化するタイミングの直前にあり、従って最大値MAXに近い値であると判断し、差分値ΔSTCを
ΔSTC=SCR−(STC−MAX) …(4)
により計算しなおす。
式(2)、(3)又は(4)により求めた差分値ΔSTCが負のときは(これには図6の場合が含まれる)、STCがSCRに比較して進んでいる為、クロック発生部103の出力周波数を低くする方に調整する。
一方、(2)、(3)又は(4)により求めた差分値ΔSTCが正のときは(これには図7の場合が含まれる)、STCがSCRに比較して遅れているため、クロック発生部103の出力周波数を高くする方に調整する。
周波数制御部109は、DA変換部131及び132と、ゲイン調整・合成部133と、低域フィルタ134とを有する。
DA変換部131は、フレーム同期比較部108から出力される、差分ΔFTCを表すデジタル信号をアナログ信号に変換する。
DA変換部132は、STC比較部106から出力される、差分ΔSTCを表すデジタル信号をアナログ信号に変換する。
ゲイン調整・合成部133は、DA変換部131の出力(フレーム同期比較部108から出力された差分ΔFTCをアナログ信号に変換したもの)と、DA変換部132の出力(STC比較部106から出力された差分ΔSTCをアナログ信号に変換したもの)のそれぞれの利得(ゲイン)を内蔵のアンプなどで調整した上で、合成してアナログ制御信号(電圧波形)を生成する。この合成は、例えばアナログ的加算により行われる。ゲイン調整・合成部133で生成されたアナログ制御信号は、低域フィルタ134に入力される。
低域フィルタ134は、ゲイン調整・合成部133の出力を受けて、その高域成分を除去し、VCO121に供給する。ゲイン調整・合成部133の出力のうちの高域成分を除去しているのは、高域成分による急激な変化をVCO121に与えないようにして、周波数制御を安定化させるためである。
以上の処理により、周波数制御部109は、差分ΔFTC及び差分ΔSTCに基づいてクロック発生部103の出力周波数を制御する。その結果、デコーダ104による復号化のタイミングが制御され、画面表示部113による映像の表示及びスピーカ114による音声の出力を配信装置10におけるデコーダ54の動作に同期させることができる。
フレーム同期の動作について図8及び図9を参照して説明する。
図8は再生装置11のデコーダ104の再生が速い場合を示す。配信装置10から送信されたFCRがNt+2及びNt+3のときに、再生装置11内で生成されるFTCの値がそれぞれNt+3、Nt+4となっており、
式(1)で求められる差分ΔFTCが「−1」となる。この場合、上記のように、クロック発生部103の出力周波数を低めることでデコーダ104の再生を遅らせ、これにより、フレームのずれ量を0に戻す。
図9は再生装置11のデコーダ104の再生が遅い場合を示す。再生装置11で生成したFTCがNt+2である間に配信装置10から最初に受信したFCRの値がNt+2であり、その場合にはフレーム番号のずれは0であるが、次に受信したFCRの値がNt+3であり、式(1)で求められるΔFTCが「+1」となる。この場合、上記のように、クロック発生部103の出力周波数を高めることで、デコーダ104の再生を速め、これにより、フレームのずれ量を0に戻す。
以上のように、フレーム同期比較部108の出力に基づく、クロック発生部103の出力周波数の制御により、表示される映像のずれを±1フレーム期間内に収めることができる。また、STC比較部106の出力に基づくクロック発生部103の出力周波数の制御により、表示される映像をより正確に同期させることができる。
以上のような制御を各再生装置で行う結果、複数の再生装置間で再生を同期させることができる。また、長時間の再生においても、同期がはずれることはない。
また、1つの再生装置であるコンテンツを再生している状態で、あとから他の再生装置が配信装置に接続された場合にも、これらの再生装置間で同期を取ることができる。後から接続される再生装置が複数個あり、異なるタイミングで接続された場合にも同様に、すべての再生装置間で同期を取ることができる。
さらにまた一旦同期が失われた場合にフレーム飛びを生じさせずに同期を回復することができる。
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2の再生装置を示す。
図10の再生装置は、図3の再生装置と慨して同じであるが以下の点で異なる。
まず、図3のDA変換部131及び132は図10の再生装置には設けられていない。
また、図3のクロック発生部103、STC比較部106、フレーム同期カウンタ107、フレーム同期比較部108、ゲイン調整・合成部133、及び低域フィルタ134の代わりに設けられたクロック発生部103b、STC比較部106b、フレーム同期カウンタ107b、フレーム同期比較部108b、ゲイン調整・合成部133b、及び低域フィルタ134bは、ソフトウェアで、即ちプログラムされたコンピュータで構成されている。
ゲイン調整・合成部133b及び低域フィルタ134bにより本実施の形態の周波数制御部109bが構成されている。
これらはそれぞれ実施の形態1の対応する部材(添え字bが付されていない点を除き同じ符号で示されているもの)と同様の処理をする。
但し、ゲイン調整・合成部133bの出力は、合成結果を示すデジタルデータであり、低域フィルタ134bはデジタルデータの時系列に対して低域通過フィルタリング(時間軸方向のフィルタリング)を行う。
クロック発生部103bは、デジタル制御オシレータで構成されている。デジタル制御オシレータは、ハードウェアで構成されたものであり、デジタル低域フィルタ134bの出力データ(デジタルデータ)に基づき出力の周波数を変化させることができる。
制御部110bは図3の制御部110と同様マイクロコンピュータのCPUで構成されており、上記のソフトウェアで構成されたブロックの機能もすべて制御部110bのCPUで実現することができるが、便宜上別のブロックとして示してある。
STC比較部106b及びゲイン調整・合成部133bの動作も、それぞれSTC比較部106及びゲイン調整・合成部133と同様であるが、以下、これらの動作をフローチャートを参照して説明する。
最初に、STC比較部106bの動作を、図11を参照して説明する。
まず、分離部102から出力されているSRCを読み込む(ステップST101)。
次に、STCカウンタ104bからSTCを読み込む(ステップST102)。
次に、SCRからSTCを減算して差分値ΔSTCを求める(ステップST103)。
次に、ΔSTCをCf(=9×10)と比較する(ST104)。
ステップST104における比較の結果、ΔSTCがCfよりも大きければ、ステップST105に進み、差分値ΔSTCを上記の式(3)、即ち、
ΔSTC=(SCR−MAX)−STC
により計算しなおし、ステップST107に進む。
ステップST104における比較の結果、ΔSTCが−Cfよりも小さければ、ステップST106に進み、
差分値ΔSTCを上記の式(4)、即ち、
ΔSTC=SCR−(STC−MAX)
により計算しなおし、ステップST107に進む。
ステップST104で、ΔSTCが−Cf以上で、かつΔSTCがCf以下である場合、即ち、|ΔSTC|≦Cfであれば、直ちにステップST107に進む。
ステップST107では、差分値ΔSTCを出力する。
差分値ΔSTCは、実施の形態1と同様、ゲイン調整・合成部133bに供給される。
実施の形態1では、差分値ΔSTCがDA変換部132でDA変換された後ゲイン調整・合成部133に供給されたが、本実施の形態では、そのようなDA変換を受けることなく、直接ゲイン調整・合成部133bに供給される。
次にゲイン調整・合成部133bの動作を、図12を参照して説明する。
まず、フレーム同期比較部108bからΔFTCを読み込む(ST201)。
次に、ΔFTCが0でないかどうかの判定を行う(ST202)。
ΔFTCが0でなければ、ステップST203に進み、
ΔFTCに所定の係数k1を掛けたものを合成結果D133とする。
ステップST202でΔFTCがゼロであれば、ステップST204に進み、STC比較部106bからΔSTCを読み込む。そして、ステップST205で、ΔSTCに所定の係数k2を掛けたものを合成結果D133とする。
ステップST203又はステップST205の後、合成結果D133を出力する。合成結果D133は、周波数制御信号として低域フィルタ134bを介してクロック発生部103bに供給される。
クロック発生部103bでは、低域フィルタ134bを介して供給される周波数制御信号に基づき出力周波数が制御される。
上記以外の点では実施の形態2の動作は実施の形態1と同様である。
実施の形態2の構成の場合、ソフトウェアの変更でゲイン調整が簡単に行うことができ、また高精度な制御が可能であるという利点がある。
実施の形態3.
図13及び図14は、本発明の実施の形態3のデジタルデータ配信装置及びデジタルデータ再生装置を示す。これらは、図1で示されるシステムでそれぞれ配信装置10及び再生装置11〜14として用いることができるものである。
図13の配信装置は図2の配信装置と慨して同じであり、同一又は同様の部材には同一の符号が付してある。
図13の配信装置は、図2のデコーダ54の代わりに、デコーダ64を備え、図2の多重部57及び送信処理部58の代わりにエンコーダ67を備える点で異なる。
図13のデコーダ64は、図2のデコーダ54と概して同じであるが、コンテンツのデータが各々複数のフレームをまとめたGOP(group of pictures)を単位として圧縮符号化したものであり、復号化を行う際、GOPの代表フレーム、例えば先頭のフレームに対してのみ、フレーム同期カウンタ56のカウント値C56及びSTCカウンタ55のカウント値C55をそれぞれFCR値及びSCR値として出力する。
エンコーダ67は、デコーダ64で復号化されたデータを圧縮符号化してGOP単位のストリームデータ(符号化データ)を生成するとともに、各GOPの先頭に位置するGOPヘッダに、STCカウンタ55から出力されるSCR及びフレーム同期カウンタ56から出力されるFCRを挿入する。然る後、GOP単位のストリームデータはパケット化される。パケット化はUDPにより行われる。
図14の再生装置は図3の再生装置と慨して同じであり、同一又は同様の部材には同一の符号が付してある。
図14の配信装置は、図3の分離部102を備えず、代わりにGOP分離部142を備える点で異なる。
配信装置からFCR及びSCRを含むGOP単位のストリームデータがパケット化されて再生装置に送信されるので、再生装置では、映像・音声を表すデータと、同期のためのFCR、SCRが一緒に受信される。
GOP分離部142は、送信されたパケットデータ中のGOPヘッダから、配信装置で埋め込まれたFCRとSCRを分離する。
フレーム同期比較部108におけるFCRとFTCの比較、STC比較部106におけるSCRとSTCの比較は1GOP毎に行われる。GOPは例えば15枚のフレームから成るので、例えば15フレームに1回上記の比較が行われることになる。
上記以外の点において、実施の形態3の構成及び動作は、実施の形態1と同じである。実施の形態3から理解されるように、本発明は、コンテンツの映像を構成するフレームの各々についてフレーム番号及び経過時間を示すデータを配信装置から再生装置に送信し、再生装置でもコンテンツの映像を構成するフレームの各々についてフレーム番号及び経過時間を示すデータを生成して、送信装置から送信された対応するデータと比較して、比較結果に基づいてクロック発生部の出力周波数を制御する構成に限定されず、コンテンツの映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて(例えば所定数ごとのフレームについて)、フレーム番号及び経過時間を示すデータを配信装置から再生装置に送信し、再生装置でもコンテンツの映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレーム(配信装置で上記のフレーム番号及び経過時間を示すデータを生成したのと同じフレーム)について、フレーム番号及び経過時間を示すデータを生成して、送信装置から送信された対応するデータと比較して、比較結果に基づいてクロック発生部の出力周波数を制御する構成としても良い。
以上本発明の配信装置及び再生装置、並びにこれらを含む再生システムを説明したが、これらの装置やシステムで実施される配信方法、再生方法もまた本発明の一部を成す。さらに、これらの装置、システム又は方法における機能、処理をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びそのようなプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体もまた本発明の一部を成す。
51 記録媒体、 52 データ読み出し部、 53 クロック発生部、 54 デコーダ、 55 STCカウンタ、 56 フレーム同期カウンタ、 57 多重部、 58 送信処理部、 59 通信部、 60 CPU、 64 デコーダ 、67 エンコーダ、 101 通信部、 102 分離部、 103 クロック発生部、 104 デコーダ、 105 STCカウンタ、 106、106b STC比較部、 107、107b フレーム同期カウンタ、 108、108b フレーム同期比較部、 110、110b 制御部、 111 映像デコーダ、 112 音声デコーダ、 113 画面表示部、 114 スピーカ、 121 VCO、 122 矩形波発生部、 131、132 DA変換部、 133、133b ゲイン調整・合成部、 134、134b 低域フィルタ、 142 GOP分離部。

Claims (16)

  1. 所定周波数のクロックパルスを発生するクロック発生部と、
    映像及び音声を含むコンテンツを読み出すデータ読み出し部と、
    前記データ読み出し部により読み出された前記コンテンツを復号化するデコーダと、
    各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後前記クロック発生部が発生する前記クロックパルスをカウントすることで、前記コンテンツの前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータを生成する基準クロックカウンタと、
    各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後前記デコーダにより再生された、前記映像を構成するフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを生成するフレーム同期カウンタと、
    記読み出された前記コンテンツのデータ、並びに前記基準クロックカウンタで生成された前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム同期カウンタで生成された前記フレーム番号を示すデータを送信する通信部と
    を有することを特徴とするデジタルデータ配信装置。
  2. 前記データ読み出し部により読み出された前記コンテンツのデータを送信に適した形式のパケットに変換する送信処理部と、
    前記基準クロックカウンタで生成された前記経過時間を示すデータと、前記フレーム同期カウンタで生成された前記フレーム番号を示すデータを多重して同期パケットを生成する多重部とをさらに備え、
    前記通信部は、前記送信処理部で生成された前記コンテンツのデータを含むパケットと、前記多重部で生成された前記同期パケットとを送信する
    ことを特徴とする請求項1に記載のデジタルデータ配信装置。
  3. 前記基準クロックカウンタは、前記映像を構成するフレームの各々について、前記経過時間を示すデータを生成し、
    前記フレーム同期カウンタは、前記映像を構成するフレームの各々について、前記フレーム番号を示すデータを生成する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のデジタルデータ配信装置。
  4. 前記読み出し部で読み出されたコンテンツが、GOPを単位とするものであり、
    前記基準クロックカウンタは、前記GOPの各々の代表フレームについて、前記経過時間を示すデータを生成し、
    前記フレーム同期カウンタは、前記GOPの各々の前記代表フレームについて、前記フレーム番号を示すデータを生成し、
    前記デコーダにより復号化されたコンテンツのデータを符号化してGOPを単位とするコンテンツの符号化データを生成し、各GOPのGOPヘッダに、当該GOPの前記代表フレームについての前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号を示すデータを埋め込むエンコーダをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載のデジタルデータ配信装置。
  5. 前記コンテンツが、HDD、DVD、USBメモリ、SDメモリカード、CD−ROM、又はブルーレイディスクに蓄積されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のデータ配信装置。
  6. 所定周波数のクロックパルスを発生するクロック発生部と、
    映像及び音声を含むコンテンツのデータ、並びに前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータ及び当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを受信する通信部と、
    前記クロックパルスに基づいて動作し、前記通信部で受信された前記コンテンツの映像と音声を復号化するデコーダと、
    前記通信部で受信されたデータから前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号を示すデータを分離する分離部と、
    前記通信部で受信されたコンテンツのデータに基づく該コンテンツの再生開始時に、前記通信部で受信された前記経過時間を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記クロック発生部で発生されるクロックパルスをカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示す内部データを生成する基準クロックカウンタと、
    前記コンテンツの再生開始時に、前記通信部で受信された前記フレーム番号を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記デコーダで再生されたフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、前記コンテンツ内におけるフレーム番号を示す内部データを生成するフレーム同期カウンタと、
    前記コンテンツの再生中に前記通信部で受信された、前記フレーム番号を示すデータを、前記フレーム同期カウンタで生成された前記内部データと比較するフレーム同期比較部と、
    前記コンテンツの再生中に前記通信部で受信された、前記経過時間を示すデータを、前記基準クロックカウンタで生成された前記内部データと比較するクロック比較部と、
    前記フレーム同期比較部における比較結果と前記クロック比較部による比較結果を合成して、合成結果に基づいて前記クロック発生部が発生するクロックパルスの周波数を制御する周波数制御部と
    を備えることを特徴とするデジタルデータ再生装置。
  7. 前記基準クロックカウンタは、前記映像を構成するフレームの各々について、前記経過時間を示す前記内部データを生成し、
    前記フレーム同期カウンタは、前記映像を構成するフレームの各々について、前記フレーム番号を示す前記内部データを生成する
    ことを特徴とする請求項6に記載のデジタルデータ再生装置。
  8. 前記通信部で受信されるコンテンツのデータが、GOPを単位とするものであり、
    前記分離部が、前記コンテンツのデータGOPヘッダから、前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号を示すデータを分離する
    ことを特徴とする請求項6に記載のデジタルデータ再生装置。
  9. 前記周波数制御部は、
    前記フレーム同期比較部における比較結果と前記クロック比較部による比較結果を合成するゲイン調整・混合部と、
    前記ゲイン調整・混合部の出力の高域成分を除去する低域フィルタと
    を備えることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載のデジタルデータ再生装置。
  10. 請求項1乃至3のいずれかに記載のデジタルデータ配信装置と、
    前記デジタルデータ配信装置にデジタルバスで接続された、1又は2以上の、請求項6又は7に記載のデジタルデータ再生装置と
    を備える同期再生システム。
  11. 請求項4に記載のデジタルデータ配信装置と、
    前記デジタルデータ配信装置にデジタルバスで接続された、1又は2以上の、請求項8に記載のデジタルデータ再生装置と
    を備える同期再生システム。
  12. 映像及び音声を含むコンテンツを読み出すデータ読み出しステップと、
    前記データ読み出しステップで読み出された前記コンテンツを復号化するデコーディングステップと、
    各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後クロック発生部が発生する所定周波数のクロックパルスをカウントすることで、前記コンテンツの前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータを生成する経過時間データ生成ステップと、
    各コンテンツの復号化の開始時にリセットされ、その後前記デコーディングステップにより再生された、前記映像を構成するフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを生成するフレーム番号データ生成ステップと、
    記読み出された前記コンテンツのデータ、並びに前記経過時間データ生成ステップで生成された前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号データ生成ステップで生成された前記フレーム番号を示すデータを送信する通信ステップと
    を有するデジタルデータ配信方法。
  13. 映像及び音声を含むコンテンツのデータ、並びに前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示すデータ及び当該コンテンツ内におけるフレーム番号を示すデータを受信する通信ステップと、
    クロック発生部で発生された所定周波数のクロックパルスに基づいて動作し、前記通信部で受信された前記コンテンツの映像と音声を復号化するデコーディングステップと、
    前記通信ステップで受信されたデータから前記経過時間を示すデータ及び前記フレーム番号を示すデータを分離する分離ステップと、
    前記通信ステップで受信されたコンテンツのデータに基づく該コンテンツの再生開始時に、前記通信ステップで受信された前記経過時間を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記クロック発生部で発生されるクロックパルスをカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、当該コンテンツの先頭からの経過時間を示す内部データを生成する経過時間データ生成ステップと、
    前記コンテンツの再生開始時に、前記通信ステップで受信された前記フレーム番号を示すデータを初期値としてセットされ、その後前記デコーディングステップで再生されたフレームの数をカウントすることで、前記映像を構成するフレームのうちの少なくとも一部のフレームについて、前記コンテンツ内におけるフレーム番号を示す内部データを生成するフレーム番号データ生成ステップと、
    前記コンテンツの再生中に前記通信ステップで受信された、前記フレーム番号を示すデータを、前記フレーム番号データ生成ステップで生成された前記内部データと比較するフレーム同期比較ステップと、
    前記コンテンツの再生中に前記通信部で受信された、前記経過時間を示すデータを、前記経過時間データ生成ステップで生成された前記内部データと比較するクロック比較ステップと、
    前記フレーム同期比較ステップにおける比較結果と前記クロック比較ステップによる比較結果を合成して、合成結果に基づいて前記クロック発生部が発生するクロックパルスの周波数を制御する周波数制御ステップと
    を備えることを特徴とするデジタルデータ再生方法。
  14. 請求項12に記載のデジタルデータ配信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  15. 請求項13に記載のデジタルデータ再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  16. 請求項14又は15に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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