(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含む番組データであって、ネットワークを介してストリーミング配信される番組データを受信する受信部と、
前記受信部が受信した番組データに含まれる再生タイミング信号に非依存のクロック信号を発生するクロック信号発生部と、
前記クロック信号発生部が発生するクロック信号をもとに、前記受信部が受信した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得する受信タイミング取得部と、
前記受信タイミング取得部が取得した受信タイミング信号と、前記受信部が受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析する解析部と、
前記解析部が解析した時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となる前記クロック信号発生部が発生するクロック信号の調整量を生成する調整量生成部を含み、
前記解析部は、
再生タイミング信号または受信タイミング信号のいずれか一方を基準タイミング信号、もう一方を参照タイミング信号として定め、基準タイミング信号を第１の軸、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を第２の軸とする座標系に基準タイミング信号および差分値をプロットしたときに、互いに隣り合う基準タイミング信号間の差分値を１辺、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を他辺とする矩形領域の面積を取得する矩形面積取得部と、
前記矩形面積取得部が取得した面積の変動の傾向を解析して、前記受信部が受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向とする面積変動解析部を含むことを特徴とする同期信号調整装置。
【請求項２】
前記面積変動解析部は、
所定の基準タイミング信号の間隔における面積の平均値を取得する直流成分取得部と、
前記矩形面積取得部が取得した面積の平均値を保持する参照直流成分格納部とを含み、
前記直流成分取得部は、前記参照直流成分格納部に平均値を格納した後も、所定の基準タイミング信号の間隔毎に前記矩形面積取得部が取得した面積の平均値の取得を継続し、
前記調整量生成部は、前記直流成分取得部が所定の基準タイミング信号の間隔毎に取得する面積の平均値と、前記参照直流成分格納部が保持する面積の平均値との差分値を前記クロック信号発生部が発生するクロック信号の調整量とすることを特徴とする請求項１に記載の同期信号調整装置。
【請求項３】
前記矩形面積取得部は、前記面積変動解析部の起動から所定の安定化期間が経過した後に、面積の平均値を取得して前記参照直流成分格納部に格納し、
前記参照直流成分格納部は、前記面積変動解析部の起動中はひとたび格納した面積の平均値を維持することを特徴とする請求項２に記載の同期信号調整装置。
【請求項４】
プロセッサが実行する同期信号調整方法であって、当該方法は、
複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含む番組データであって、ネットワークを介してストリーミング配信される番組データを受信するステップと、
受信した番組データに含まれる再生タイミング信号に非依存のクロック信号を発生するステップと、
発生したクロック信号をもとに、受信した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得するステップと、
取得した受信タイミング信号と、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析するステップと、
時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となるクロック信号の調整量を生成するステップとを含み、
前記解析するステップはさらに、
再生タイミング信号または受信タイミング信号のいずれか一方を基準タイミング信号、もう一方を参照タイミング信号として定め、基準タイミング信号を第１の軸、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を第２の軸とする座標系に基準タイミング信号および差分値をプロットしたときに、互いに隣り合う基準タイミング信号間の差分値を１辺、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を他辺とする矩形領域の面積を取得するステップと、
取得した面積の変動の傾向を解析して、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向とするステップとを含むことを特徴とする同期信号調整方法。
【請求項５】
同期信号調整機能をコンピュータに実現させるプログラムであって、当該機能は、
複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含む番組データであって、ネットワークを介してストリーミング配信される番組データを受信する機能と、
受信した番組データに含まれる再生タイミング信号に非依存のクロック信号を発生する機能と、
発生したクロック信号をもとに、受信した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得する機能と、
取得した受信タイミング信号と、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析する機能と、
時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となる前記クロック信号の調整量を生成する機能とを含み、
前記解析する機能はさらに、
再生タイミング信号または受信タイミング信号のいずれか一方を基準タイミング信号、もう一方を参照タイミング信号として定め、基準タイミング信号を第１の軸、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を第２の軸とする座標系に基準タイミング信号および差分値をプロットしたときに、互いに隣り合う基準タイミング信号間の差分値を１辺、参照タイミング信号と基準タイミング信号との差分値を他辺とする矩形領域の面積を取得する機能と、
取得した面積の変動の傾向を解析して、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向とする機能とを含むことを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の同期信号調整装置と、
前記同期信号調整装置が受信した番組データから映像信号、音声信号、および再生タイミング信号を分離する分離部と、
映像出力に用いられる垂直同期信号を生成する垂直同期信号発生部と、
前記分離部が分離した再生タイミング信号、前記垂直同期信号発生部が生成した垂直同期信号、および前記同期信号調整装置が生成した調整量をもとに、前記分離部が分離した映像信号と音声信号とを同期する同期部と、
前記同期部が同期した映像信号と音声信号とを、前記垂直同期信号発生部が生成した垂直同期信号をもとに再生する出力部を含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかに記載の同期信号調整装置と、
生成するクロック信号の周波数を変更可能な電圧制御水晶発振器と、
前記電圧制御水晶発振器が発生したクロック信号をもとに映像出力に用いられる垂直同期信号を発生する垂直同期信号発生部とを含み、
前記電圧制御水晶発振器は、前記同期信号調整装置が生成しクロック信号の調整量をもとに、生成するクロック信号の周波数を調整することを特徴とする同期信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期信号の調整および同期信号を発生させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータネットワークにＮＡＳ（Network Attached Storage）を接続したストレージシステムを家庭内で構築することが一般的になっている。ＮＡＳはハードディスクドライブを備えたファイルサーバであり、ＴＣＰ／ＩＰネットワークを介してクライアント装置にコンテンツファイルを提供する。
【０００３】
このようなＮＡＳの中には、地上デジタル放送および衛星デジタル放送のいずれにも対応したチューナを備えたものもあり、ユーザは、ＴＣＰ／ＩＰネットワークを介してクライアント装置から番組をライブ視聴したり、録画された番組を視聴したりすることができる。このとき、番組データはＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２ＴＳ（Transport Stream）等のデータ形式に変換されて配信される。
【０００４】
ＴＣＰ／ＩＰネットワークを介してＮＡＳが主体となってライブストリーミング配信される番組をライブ視聴するためには、例えばストリーミングデータのビットレートの変動を吸収することを目的として、所定量のデータをバッファリングしてから送信や再生が実行される。ＮＡＳ等で一度バッファリングされてから再度クライアント装置にデータが送信される場合、クライアント装置にデータが届くタイミングは、放送局が送信したタイミングとずれる。そのため、ユーザがＴＣＰ／ＩＰネットワークを介してストリーミング配信される番組をライブ視聴するとき、放送局が送信した映像および音声の同期のタイミングを再現する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、放送局においてタイミング信号を発生する発振器と、クライアント装置において同期に用いるために使用される発振器とは異なる発振器であり、わずかな誤差が存在することも考えられる。長時間にわたって番組を視聴する場合にはこの誤差が無視できなくなり、この誤差を修正する技術が求められている。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ライブストリーミング配信されたデータの同期再生を改善する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の同期信号調整装置は、複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含む番組データであって、ネットワークを介してストリーミング配信される番組データを受信する受信部と、前記受信部が受信した番組データに含まれる再生タイミング信号に非依存のクロック信号を発生するクロック信号発生部と、前記クロック信号発生部が発生するクロック信号をもとに、前記受信部が受信した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得する受信タイミング取得部と、前記受信タイミング取得部が取得した受信タイミング信号と、前記受信部が受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析する解析部と、前記解析部が解析した時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となる前記クロック信号発生部が発生するクロック信号の調整量を生成する調整量生成部を含む。
【０００８】
本発明の別の態様は、同期信号再生方法である。この方法は、複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含む番組データであって、ネットワークを介してストリーミング配信される番組データを受信するステップと、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号に非依存のクロック信号を発生するステップと、発生したクロック信号をもとに、受信した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得するステップと、取得した受信タイミング信号と、受信した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析するステップと、時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となるクロック信号の調整量を生成するステップとをプロセッサに実行させる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、映像表示装置である。この装置は、上述した同期信号調整装置と、前記同期信号調整装置が受信した番組データから映像信号、音声信号、および再生タイミング信号を分離する分離部と、映像出力に用いられる垂直同期信号を生成する垂直同期信号発生部と、前記分離部が分離した再生タイミング信号、前記垂直同期信号発生部が生成した垂直同期信号、および前記同期信号調整装置が生成した調整量をもとに、前記分離部が分離した映像信号と音声信号とを同期する同期部と、前記同期部が同期した映像信号と音声信号とを、前記垂直同期信号発生部が生成した垂直同期信号をもとに再生する出力部を含む。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、同期信号発生装置である。この装置は、上述した同期信号調整装置と、生成するクロック信号の周波数を変更可能な電圧制御水晶発振器と、前記電圧制御水晶発振器が発生したクロック信号をもとに映像出力に用いられる垂直同期信号を発生する垂直同期信号発生部とを含む。ここで前記電圧制御水晶発振器は、前記同期信号調整装置が生成しクロック信号の調整量をもとに、生成するクロック信号の周波数を調整する。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、上記の同期信号再生方法の各ステップをコンピュータに実現させるプログラムである。
【００１２】
このプログラムは、ビデオやオーディオのデコーダ等のハードウエア資源の基本的な制御を行なうために機器に組み込まれるファームウエアの一部として提供されてもよい。このファームウエアは、たとえば、機器内のＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどの半導体メモリに格納される。このファームウエアを提供するため、あるいはファームウエアの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。
【００１３】
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、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ライブストリーミング配信されたデータの同期再生を改善する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係るデータ配信システムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングとクロック信号発生部が発生するクロック信号との関係を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングとクロック信号発生部が発生するクロック信号との関係を説明するための別の図である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、クロック信号間の乖離傾向の解析方法の例を説明するための図である。
【図５】実施の形態に係るクライアント装置中の同期信号調整部の内部構成を模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る同期信号調整部による同期信号調整量の算出原理を説明するための図である。
【図７】実施の形態に係る矩形面積取得部および直流成分取得部の内部構成を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態に係る同期信号調整部の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態に係る同期信号調整部の初期化処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態に係る同期信号調整部の直流成分算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態の変形例に係るデータ配信システムの全体構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、実施の形態に係るデータ配信システム３００の全体構成を模式的に示す図である。実施の形態に係るデータ配信システムは、アンテナ２、サーバ１００、クライアント装置２００、伝送経路３、および表示部５を含む。
【００１７】
アンテナ２は、地上デジタル放送や衛星デジタル放送等のデジタル放送を受信する。サーバ１００は、地上デジタル放送、ＢＳデジタル放送、ＣＳデジタル放送の３波チューナ１０２および配信用のバッファ１２０を備え、ＬＡＮ（Local Area Network）等の伝送経路３を介してクライアント装置２００に番組をライブ配信する。サーバ１００はストレージ１０４も備え、録画した番組をクライアント装置２００に提供するＮＡＳとしても機能する。なお、本明細書において、アンテナ２が受信したデジタル放送をクライアント装置に即座に配信するライブ配信、またはアンテナ２が受信したデジタル放送をストレージに録画することを「ライブ受信」ということがある。
【００１８】
サーバ１００とクライアント装置２００とはＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）に対応しており、サーバ１００は、番組データを所定サイズデータを単位とするパケットにした後、ＤＴＣＰ−ＩＰで暗号化して配信する。ここで「所定サイズ」とは、例えばＭＰＥＧ２ＴＳの伝送単位となるサイズである。より具体的には、１８８バイトのＴＳパケットに４バイトのＡＴＳ（Arrival Time Stamp）が付加された合計１９２バイトである。
【００１９】
「ＡＴＳ」は、チューナ１０２が放送局から受信したデータに含まれる信号であって、放送局において付加されたＰＣＲ（Program Clock Reference）と同期する信号である。ここで「ＰＣＲ」は、番組の映像と音声とを同期再生するときに参照する信号である。ＡＴＳは、チューナ１０２にデータが到達したタイミングで付加される信号であるが、通常、放送局が送信した順番でチューナ１０２はデータを受信するため、ＰＣＲとＡＴＳは同期する。したがって、ＡＴＳは同期再生に利用可能な信号である。そのため本明細書において、ＡＴＳを「再生タイミング信号」ということがある。
【００２０】
まず、サーバ１００から番組データを受信したクライアント装置２００が、映像を再生するまでの概要を説明する。
【００２１】
受信部２０８は、伝送経路３を介して番組データをストリーミング受信する。番組データは、複数のフレームを含む映像信号、音声信号、および映像信号と音声信号との同期再生に用いられる再生タイミング信号を含んでおり、上述したようにＤＴＣＰ−ＩＰで暗号化されている。受信部２０８は、サーバ１００から番組データを受信すると、所定の復号単位サイズが溜まるまで第１バッファ２５０に格納する。復号部２２２は、第１バッファに格納された番組データを所定の復号単位サイズで復号し、第２バッファ２５２に格納する。
【００２２】
詳細は後述するが、同期信号調整部４００は、復号部２２２が復号したＭＰＥＧ２のＴＳパケットを解析した後、ストリーム供給部２５６に出力する。ストリーム供給部２５６は、同期信号調整部４００から取得したパケットを第３バッファ２５４に格納する。第３バッファ２５４に格納されたパケットが所定量以上となると、ストリーム供給部２５６は、パケットを分離部２２４に出力する。
【００２３】
分離部２２４は、ストリーム供給部２５６から取得した番組データのパケットから、映像信号、音声信号、および再生タイミング信号を分離する。分離部２２４は、番組データのパケットから分離した映像信号と音声信号とを、それぞれ映像バッファ２５８と音声バッファ２６０とに格納する。映像デコーダ２６２は、映像バッファ２５８に格納された映像信号をデコードして第４バッファ２６６に格納する。同様に、音声デコーダ２６４は、音声バッファ２６０に格納された音声データをデコードして第４バッファ２６６に格納する。なお、説明の便宜上、分離部２２４が映像信号、音声信号、および再生タイミング信号を分離し、映像デコーダ２６２および音声デコーダ２６４がそれぞれ映像信号と音声信号とを第４バッファ２６６に格納することについて説明した。しかしながら、例えば字幕データ等、番組データが映像信号や音声信号以外の他の信号を含む場合には、それらを分離、デコード、格納等の処理をすることができるのは、当業者には理解されることである。また、デコードされた映像信号や音声信号は、それぞれ異なるバッファに格納する構成であってもよい。
【００２４】
同期部２２６は、分離部２２４が分離した映像信号と音声信号とを、再生タイミング信号をもとに同期する。出力制御部２７０は、同期部２２６にしたがい、同期する映像信号と音声信号とを第４バッファ２６６から取得する。出力部２７２は、クロック信号発生部２６８が発生するクロックをもとに、出力制御部２７０から取得した映像信号と音声信号とを再生する。この意味で、クロック信号発生部２６８は、映像出力に用いられる垂直同期信号を生成する垂直同期信号発生部として機能する。出力部２７２は、垂直同期信号をもとに映像を出力し、映像と同期して音声信号を再生する。出力部２７２が再生する映像は、表示部５において表示される。図示はしないが表示部５はスピーカを内蔵または外付けで備えており、音声を再生することもできる。
【００２５】
ここで同期部２２６は、放送局が設定したＰＣＲと同期するＡＴＳをもとに映像と音声とを同期するが、その際、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号をもとに同期のタイミングを計る。一方、ＰＣＲは放送局内部に存在する別のクロック信号発生装置（図示せず）が発生するクロック信号に基づいて付加される。したがって、ＰＣＲを付加するときに参照されたクロック信号と、同期再生のタイミングを計るために参照されるクロック信号とは、一般に互いに非依存なクロック信号となる。このため、両者が同じタイミングを刻むように設定してあったとしても、誤差が生じる。
【００２６】
図２（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングと、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号との関係を説明するための図である。図２（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングＴＡを横軸とし、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号ＴＣを縦軸としている。
【００２７】
図２（ａ）は、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号と、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号との間に誤差が存在しない場合の関係を示す図である。例えば、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号と、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号とが一致する場合、ＴＣ＝ＴＡとなるため、ＴＡに対してＴＣをプロットすると、図２（ａ）に示す破線となる。一般には、ＴＡとＴＣとはオフセットＣが存在するのでＴＡとＴＣとの関係は図２（ａ）に示す直線となり、以下の式（１）で表される。
ＴＣ＝ＴＡ＋Ｃ    （１）
いずれにしても、ＴＡとＴＣとの差は一定である。
【００２８】
図２（ｂ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早い場合の関係を示す図である。具体的に、ＴＣの進みが、ＴＡの進みのａ（ａ＞１）倍であるとする。この時、図２（ａ）の直線に示す場合と同様にオフセットＣを仮定すると、ＴＡとＴＣとの関係は、以下の式（２）となる。
ＴＣ＝ａＴＡ＋Ｃ    （２）
ただし、ａ＞１
このとき、ＴＡとＴＣとの差は単調増加となる。
【００２９】
図２（ｃ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも遅い場合の関係を示す図である。具体的に、ＴＣの進みが、ＴＡの進みのａ（ａ＜１）倍であるとする。この時、図２（ａ）の直線に示す場合と同様にオフセットＣを仮定すると、ＴＡとＴＣとの関係は、以下の式（３）となる。
ＴＣ＝ａＴＡ＋Ｃ    （３）
ただし、ａ＜１
このとき、ＴＡとＴＣとの差は単調減少となる。
【００３０】
図３（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングと、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号との関係を説明するための別の図である。図３（ａ）−（ｃ）は、ＡＴＳのタイミングＴＡを横軸とし、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号ＴＣとＴＡとの差分値であるＴＣ−ＴＡを縦軸としている。
【００３１】
図３（ａ）は、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号と、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号との間に誤差が存在しない場合の関係を示す図である。式（１）を変形してＴＣ−ＴＡをＴＡを用いて表すと以下の式（１’）を得る。
ＴＣ−ＴＡ＝Ｃ    （１’）
すなわち、ＴＣとＴＡとの差分は、ＴＡによらず一定である。
【００３２】
図３（ｂ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早い場合の関係を示す図である。式（２）を変形してＴＣ−ＴＡをＴＡを用いて表すと以下の式（２’）を得る。
ＴＣ−ＴＡ＝（ａ−１）ＴＡ＋Ｃ    （２’）
ａ−１＞０であるから、図３（ｂ）に示す直線は右肩上がりの直線となる。すなわち、ＴＡが大きくなるほど、すなわち再生を開始して時間が経つほど大きくなるほど、ＴＣはＴＡに対して時間が進む。この結果、番組データを受信してあるフレームを表示しようとするとき、ＴＡが示す時刻はＴＣが示す時刻よりも過去を示すことになる。したがって、フレームが破棄され続けることになる。
【００３３】
図３（ｃ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも遅い場合の関係を示す図である。式（３）を変形してＴＣ−ＴＡをＴＡを用いて表すと以下の式（３’）を得る。
ＴＣ−ＴＡ＝（ａ−１）ＴＡ＋Ｃ＝−（１−ａ）ＴＡ＋Ｃ    （３’）
ａ−１＜０であるから、図３（ｃ）に示す直線は右肩下がりの直線となる。すなわち、ＴＡが大きくなるほど、すなわち再生を開始して時間が経つほど大きくなるほど、ＴＣはＴＡに対して時間が遅れてしまう。この結果、番組データを受信してあるフレームを表示しようとするとき、ＴＡが示す時刻はＴＣが示す時刻よりも未来を示すことになる。したがって、フレームが再生されるバッファに格納される続けることになる。
【００３４】
このように、タイミング信号を付加した信号発生装置が発生するクロック信号と、同期再生の際に参照するタイミング信号とに誤差があると、両者が示す時間に乖離が生じることになり、同期再生に支障を来すことになる。そこでこれらのタイミング信号を調整することが課題となる。
【００３５】
タイミング信号を付加した信号発生装置が発生するクロック信号と、同期再生の際に参照するタイミング信号との間に誤差があるか否か、誤差がある場合には両者が示す時間の乖離にどのような傾向があるのかを知るひとつの手がかりとして、図３に示すグラフの傾きを求めることは有用である。
【００３６】
ここで、バッファ１２０に所定のデータ量が溜まってから、溜まったデータがクライアント装置２００に配信される。このため、クライアント装置２００中の受信部２０８が番組データを受信したときに、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号によって計測されたＴＣは、ＴＡと関連はあるが必ずしも同期するものではなく、大きなジッタを含むのが通常である。
【００３７】
また、受信部２０８および復号部２２２で処理されたデータも、それぞれ第１バッファ２５０および第２バッファ２５２に格納された後に、後段の処理部へと送られる。このためジッタが加算され、後段の処理部にデータが到着するタイミングとＴＡとのずれはより大きなものとなる。さらに加えて、例えば同期信号調整部４００の機能が、コンピュータが実行するソフトウェアプログラムによって実現されている場合には、そのプログラムが動作するまでの時間もジッタの原因となる。
【００３８】
図４（ａ）−（ｄ）は、クロック信号間の乖離傾向の解析の一例を説明するための図である。図４（ａ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早い場合で、かつジッタが小さい場合のクロック信号間の乖離傾向を示す図である。図４（ａ）において、実線はジッタがない場合における差分値の乖離傾向、すなわち差分値の時間変動を示し、プロットはＴＡに対してプロットしたＴＣ−ＴＡを示す。
【００３９】
図４（ａ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早いため、時間が進むにしたがって初期のプロットＰ１が示す差分値Ｃに対して、差分値が増加する傾向にあることを示している。一方で、伝達途中に付加されたジッタのため、初期のプロットＰ１が示す差分値Ｃに対して、差分値が減少するタイミングがあることも示している。
【００４０】
図４（ｂ）は、差分値の変動傾向の解析方法の一例を示す図である。図４（ｂ）に示すように、初期のプロットＰ１が示す差分値Ｃに対して、所定の回数（図４（ｂ）に示す例では３回）連続して同一方向に変動する場合、その方向が差分値の時間変動の傾向であると判断する。その後、そのオフセットを解消するようにクロック信号発生部２６８が生成したＴＣを操作する。これにより、クロック信号間の乖離を調整することができる。図４（ｂ）において、楕円で囲まれたプロットは、初期のプロットＰ１が示す差分値Ｃに対して３回数連続して同一方向に変動したプロット群を示している。
【００４１】
図４（ｃ）は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早い場合で、かつ図４（ａ）に示す例よりもジッタが大きい場合のクロック信号間の乖離傾向を示す図である。ジッタが存在しなければ時間が進むにしたがって初期のプロットＰ１が示す差分値Ｃに対して、差分値が増加するはずであるが、大きなジッタのためにプロットからは乖離傾向をつかみ難い。
【００４２】
図４（ｄ）も、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の進みが、放送局内の信号発生装置が発生するクロック信号の進みよりも早い場合で、かつ図４（ａ）に示す例よりもジッタが大きい場合のクロック信号間の乖離傾向を示す図である。図４（ｄ）に示す例では、伝送経路３に大きなバッファがあり、大きなジッタが含まれている様子を示す。図４（ｄ）においても、図４（ｂ）の場合と同様に、楕円で囲まれたプロットは初期プロットＰ１が示す差分値Ｃに対して３回数連続して同一方向に変動したプロット群を示す。しかしながら、大きなジッタのために初期プロットＰ１が示す差分値Ｃよりも下の方向に変動しており、いわば誤検出となっている。誤検出に基づいてクロック信号発生部２６８が生成したＴＣを操作すると、クロック信号間の乖離をむしろ助長する補正がかかり問題となる。そこで、以下本発明の実施の形態に係る同期信号の調整について説明する。
【００４３】
図５は、実施の形態に係るクライアント装置２００中の同期信号調整部４００の内部構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る同期信号調整部４００は、受信タイミング取得部４０２、解析部４０４、および調整量生成部４０６を含む。
【００４４】
受信タイミング取得部４０２は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号をもとに、受信部２０８が受信して復号部２２２が復号した番組データの受信タイミングを示す受信タイミング信号を取得する。より具体的には、受信タイミング取得部４０２は、復号部２２２が復号したＭＰＥＧ２ＴＳパケットのヘッダに含まれるＡＴＳを取得する。受信タイミング取得部４０２は、ＡＴＳを取得した後、復号部２２２から転送された複数のＭＰＥＧ２ＴＳパケットをストリーム供給部２５６に出力する。
【００４５】
解析部４０４は、受信タイミング取得部４０２が取得した受信タイミング信号と、受信部２０８が受信して復号部２２２が復号した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向を解析する。これを実現するために、解析部４０４は、内部時計４０８、矩形面積取得部４１０、面積変動解析部４１２を含む。
【００４６】
内部時計４０８は、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号によって計測される時刻であるＴＣを生成する。矩形面積取得部４１０は、図３または図４に示すように、ＡＴＳが示す時刻であるＴＡを第１の軸としＴＣとＴＡとの差分値であるＴＣ−ＴＡを第２の軸とする座標系に基準タイミング信号および差分値をプロットする。矩形面積取得部４１０は、互いに隣り合うＴＡの差分値を１辺とし、ＴＣとＴＡとの差分値を他辺とする矩形領域の面積を取得する。
【００４７】
図６（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る同期信号調整部４００による同期信号調整量の算出原理を説明するための図であり、図６（ａ）は、実施の形態に係る矩形面積取得部４１０が面積を算出する矩形領域を示す図である。
【００４８】
図６（ａ）において、直線Ｌは、ジッタがない場合における差分値の時間変動を示し、プロットＰ１からＰ８はＴＡに対してプロットしたＴＣ−ＴＡを示す。例えば図６（ａ）において、矩形面積取得部４１０は、互いに隣り合うプロットＰ１とＰ２とのＴＡの差分値ｕを一辺の長さとし、プロットＰ２のＹ座標、すなわちＴＣ−ＴＡの値ｖをもう一辺の長さとする長方形の面積ｕｖを取得する。なお、矩形面積取得部４１０は、プロットのＴＡ軸方向の座標の初期値として０を設定する。
【００４９】
図５の説明に戻る。面積変動解析部４１２は、矩形面積取得部４１０が取得した面積の変動の傾向を解析して、受信部２０８が受信して復号部２２２が復号した番組データに含まれる再生タイミング信号との差分値の時間変動の傾向とする。これを実現するために、面積変動解析部４１２は、タイマー４１４、直流成分取得部４１６、および参照直流成分格納部４１８を含む。
【００５０】
直流成分取得部４１６は、矩形面積取得部４１０が取得した面積の平均値を、所定の基準タイミング信号の間隔毎に周期的に取得する。ここで「所定の基準タイミング信号の間隔」は、クロック信号間の時間変動の傾向を周期的に解析するために基準とする時間間隔である。一般にサーバ１００とクライアント装置２００との間の伝送経路３は複雑なシステムであり、ＴＣに付加されるジッタの大きさは複雑に変動する。しかしながら、十分に長いスパンで観測するとジッタの変動には一定の周期性が観測されることがある。そこで、所定の基準タイミング信号の間隔ＴＳはサーバ１００とクライアント装置２００とバッファや、伝送経路３等の特性を考慮して実験により定めればよく、ジッタの変動周期と同程度以上とするのが好ましい。
【００５１】
参照直流成分格納部４１８は、矩形面積取得部４１０が取得した面積の平均値を保持する。直流成分取得部４１６は、参照直流成分格納部４１８に平均値を格納した後も、基準タイミング信号の間隔ＴＳ毎に矩形面積取得部４１０が取得した面積の平均値の取得を継続するが、ひとたび参照直流成分格納部４１８に平均値を格納した後はその値を更新せず、参照直流成分格納部４１８は値を維持する。その代わり、直流成分取得部４１６は、取得した平均値を調整量生成部４０６に出力する。
【００５２】
調整量生成部４０６は、直流成分取得部４１６が基準タイミング信号の間隔ＴＳ毎に取得する面積の平均値と、参照直流成分格納部４１８が保持する面積の平均値との差分値を、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の調整量とする。この意味で、直流成分取得部４１６が最初に取得する平均値は、クロック信号間の時間変動の傾向を解析するときの基準となる参照直流成分Ｄｒｅｆである。このように、調整量生成部４０６は解析部が４０４解析した時間変動の傾向をもとに、受信タイミング信号と再生タイミング信号との差分値が一定となるように、クロック信号発生部２６８が発生するクロック信号の調整量を生成する。
【００５３】
図６（ｂ）は、実施の形態に係る調整量生成部４０６が面積を算出する調整量を説明するため図である。図６（ｂ）において、破線は直流成分取得部４１６が取得した参照直流成分Ｄｒｅｆを示す。また、一点鎖線は、直流成分取得部４１６が参照直流成分Ｄｒｅｆの計算後に求めた平均値Ｄ、すなわち現在の矩形面積の直流成分ＤＣを示す。図６（ｂ）はＤ＞Ｄｒｅｆの場合を示しており、ＴＣ−ＴＡが増加傾向にあることを示している。そこで調整量生成部４０６は、Ｄ−Ｄｒｅｆの値を、クロック信号ＴＣとおよびクロック信号ＴＣとＴＡとの差分値であるＴＣ−ＴＡの調整量Ｆとする。これにより、直流成分取得部４１６が取得した平均値Ｄが参照直流成分Ｄｒｅｆと同値となり、クロック信号間のずれを調整することができる。
【００５４】
図１に示す同期部２２６は、分離部２２４が分離した再生タイミング信号およびクロック信号発生部２６８が生成した垂直同期信号を、調整量生成部４０６が生成した調整量をもとに調整して、映像信号と音声信号とを同期する。
【００５５】
図７は、実施の形態に係る矩形面積取得部４１０および直流成分取得部４１６の内部構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る矩形面積取得部４１０は、現在のＡＴＳを格納するバッファ４２０、直前のＡＴＳを格納するバッファ４２２、第１減算器４２４、第２減算器４２６、および積算器４２８を含む。また、直流成分取得部４１６は、ＡＴＳの差分の総和ＳＴを格納するバッファ４３０、矩形面積の累積ＳＳを格納するバッファ４３４、これらのバッファを初期化するリセット部４３２、第１加算器４３６、第２加算器４３８、および除算器４４０を含む。
【００５６】
バッファ４２０は、受信タイミング取得部４０２が取得した最新の受信タイミング信号ＴＡを格納する。バッファ４２２は、バッファ４２０が受信タイミング取得部４０２から次の受信タイミング信号ＴＡを取得する前に、バッファ４２０が格納する受信タイミング信号ＴＡをＴＡ’として格納する。
【００５７】
第１減算器４２４は、バッファ４２２が格納するＴＡから、内部時計４０８が生成した時刻であるＴＣを減ずる。第２減算器４２６は、バッファ４２２が格納するＴＡから、バッファ４２２が格納するＴＡ’を減ずる。積算器４２８は、第１減算器４２４の出力と第２減算器４２６の出力とを積算する。これにより、図６に示すひとつの矩形領域の面積が算出される。
【００５８】
第１加算器４３６は、第２減算器４２６の出力とバッファ４３０に格納されたＳＴとを加算する。バッファ４３０は、第１加算器４３６の出力を格納する。第２加算器４３８は、積算器４２８の出力と、バッファ４３４に格納されたＳＳとを加算する。バッファ４３４は、第２加算器４３８の出力を格納する。除算器４４０は、基準タイミング信号の間隔ＴＳ毎にバッファ４３４に格納されたＳＳをバッファ４３０に格納されたＳＴで除算する。リセット部４３２は、基準タイミング信号の間隔ＴＳ毎にバッファ４３０とバッファ４３４の値を０で初期化する。これにより、基準タイミング信号の間隔ＴＳ毎の矩形領域の面積の平均値が算出される。
【００５９】
図８は、実施の形態に係る同期信号調整部４００の処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えばクライアント装置２００がサーバ１００から番組データの受信を開始したときに開始する。
【００６０】
直流成分取得部４１６は、参照直流成分格納部４１８内に参照直流成分Ｄｒｅｆが定義されているか否かを確認する。参照直流成分Ｄｒｅｆが格納されていない場合（Ｓ２のＮ）、直流成分取得部４１６は、パラメータの初期化を実行する（Ｓ４）。また直流成分取得部４１６は、直前のＡＴＳであるＴＡ’を格納するバッファ４２２を０で初期化する（Ｓ６）。続いて直流成分取得部４１６は、矩形面積取得部４１０が取得した各面積の平均値である直流成分Ｄを算出する（Ｓ８）。直流成分取得部４１６は、算出した直流成分Ｄを参照直流成分Ｄｒｅｆとして参照直流成分格納部４１８に格納する（Ｓ１０）。
【００６１】
参照直流成分格納部４１８内に参照直流成分Ｄｒｅｆが既に格納されている場合（Ｓ２のＹ）、または直流成分取得部４１６は、算出した直流成分Ｄを参照直流成分Ｄｒｅｆとして参照直流成分格納部４１８に格納すると、直流成分取得部４１６は、パラメータの初期化を実行する（Ｓ１２）。続いて直流成分取得部４１６は、矩形面積取得部４１０が取得した各面積の平均値である直流成分Ｄを算出し（Ｓ１４）、算出した直流成分Ｄを、現在の矩形面積の直流成分ＤＣとする（Ｓ１６）。
【００６２】
調整量生成部４０６は、現在の矩形面積の直流成分ＤＣから参照直流成分Ｄｒｅｆを減じた値を、クロック信号間のずれを調整量Ｆとする（Ｓ１８）。クライアント装置２００のユーザが番組の視聴を継続する間（Ｓ２０のＮ）、同期信号調整部４００は上述したステップＳ１２からステップＳ１８間での処理を繰り返し、クロック信号間のずれを調整量Ｆの算出を継続する。クライアント装置２００のユーザが視聴を終了すると（Ｓ２０のＹ）、本フローチャートにおける処理は終了する。
【００６３】
図９は、実施の形態に係る同期信号調整部４００の初期化処理の流れを説明するフローチャートであり、図８におけるステップＳ４およびＳ１２を詳細に説明する図である。
【００６４】
リセット部４３２は、基準タイミング信号の間隔ＴＳを計測するための、図示しないカウンターの値を０にセットする（Ｓ２２）。リセット部４３２は、バッファ４３０の値を０にセットするとともに（Ｓ２４）、バッファ４３４の値も０にセットする（Ｓ２６）。
【００６５】
図１０は、実施の形態に係る同期信号調整部４００の直流成分算出処理の流れを説明するフローチャートであり、図８におけるステップＳ８およびＳ１４を詳細に説明する図である。
【００６６】
バッファ４２０は、受信タイミング取得部４０２から最新のＴＡを取得して格納する（Ｓ２８）。第１減算器４２４は、内部時計４０８から、クロック信号によって計測される時刻であるＴＣを取得し、図示しない作業用バッファに格納する（Ｓ３０）。
【００６７】
第２減算器４２６は、バッファ４２０に格納されているＴＡの値から、バッファ４２２に格納されている直前のＴＡ’の値を減じた値であるΔＴＡを出力する（Ｓ３２）。その後バッファ４２２は、バッファ４２０に格納されているＴＡの値でＴＡ’の値を置換する（Ｓ３４）。
【００６８】
積算器４２８は、第１減算器４２４の出力と第２減算器４２６の出力とを乗算し、第２加算器４３８は、積算器４２８の出力とバッファ４３４に格納されているＳＳとを加算してバッファ４３４に格納する（Ｓ３６）。第１加算器４３６は、第２減算器４２６の出力とバッファ４３０に格納されているＳＴとを加算してバッファ４３０に格納する（Ｓ３８）。
【００６９】
基準タイミング信号の間隔ＴＳ以上の時間が経過するまで（Ｓ４０のＮ）、上述したステップＳ２８からステップＳ３８の処理を継続する。基準タイミング信号の間隔ＴＳ以上の時間が経過すると（Ｓ４０のＹ）、本フローチャートにおける処理は終了する。
【００７０】
以上述べたように、実施の形態に係るデータ配信システム３００によれば、ストリーミング配信されたデータの同期再生を改善する技術を提供することができる。
【００７１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。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。
【００７２】
（第１の変形例）
上記の説明では矩形面積取得部４１０は、矩形面積取得部４１０は、ＡＴＳが示す時刻であるＴＡを横軸としＴＣとＴＡとの差分値であるＴＣ−ＴＡを縦軸とする座標系に基準タイミング信号および差分値をプロットし、矩形面積取得部４１０は、互いに隣り合うＴＡの差分値を１辺、ＴＣとＴＡとの差分値を他辺とする矩形領域の面積を取得する場合について説明した。ＴＡを対するＴＣの差分を求める意味で、ＴＡは基準タイミング信号、ＴＣは参照タイミング信号ということができる。
【００７３】
ここで矩形面積取得部４１０は、ＴＣとＴＡとの差分値の時間変動の傾向を把握するための値が算出できればよく、例えばＴＣを基準タイミング信号、ＴＡを参照タイミング信号としてもよい。また上記の説明では、矩形領域の面積を取得する際に、矩形面積取得部４１０は、現在のＡＴＳであるＴＡからひとつ過去のＡＴＳであるＴＡ’を減じた値を用いたが、これに代えて、ひとつ未来のＡＴＳの値から現在のＡＴＳの値を減じた値を採用してもよい。
【００７４】
（第２の変形例）
上記の説明では、矩形面積取得部４１０は、まずクロック信号間の時間変動の傾向を解析するときの基準となる参照直流成分Ｄｒｅｆを計算することを説明した。ここで矩形面積取得部４１０は、面積変動解析部４１２を含む同期信号調整部４００が起動してから所定の安定化期間が経過した後に、参照直流成分Ｄｒｅｆを取得して参照直流成分格納部４１８に格納してもよい。ここで「所定の安定化期間」とは、サーバ１００とクライアント装置２００、およびそれらを結ぶ伝送経路３からなる系が安定するまでの期間である。これはサーバ１００とクライアント装置２００とバッファや、伝送経路３等の特性を考慮して実験により定めればよいが、例えば上述した基準タイミング信号の間隔ＴＳの数倍の長さである。
【００７５】
一般に、システム起動後はジッタが多いため、この時期に算出した参照直流成分Ｄｒｅｆはノイズが多く、精度が悪くなる場合もある。そこで、所定の安定化期間経過後に参照直流成分Ｄｒｅｆを算出することにより、クロック信号間の調整量をより精度よく算出することが期待できる。
【００７６】
（第３の変形例）
上記の説明では、クロック信号発生部２６８は、映像出力に用いられる垂直同期信号を生成する垂直同期信号発生部として機能する場合について説明したが、これは、クロック信号発生部２６８が発生させるクロックの周期が固定であることを前提とした。これに代えて、クロック信号発生部２６８が、発生させるクロックの周期が可変な発振器の出力をもとに、垂直同期信号を発生させてもよい。
【００７７】
図１１は、実施の形態の変形例に係るデータ配信システム３００の全体構成を模式的に示す図である。以下、図１に示すデータ配信システム３００と重複する部分の記載については、適宜省略または簡略化して説明する。
【００７８】
実施の形態の変形例に係るクライアント装置２００は、電圧制御水晶発振器２７４を含む。電圧制御水晶発振器２７４は、印加される電圧に応じて発生するクロックの周波数が変化するため、生成するクロック信号の周波数が変更可能である。そこで電圧制御水晶発振器２７４は、同期信号調整部４００からクロック間の調整量を取得して、放送局においてタイミング信号を発生する発振器と、クライアント装置２００中のクロック信号発生部２６８との両者が発信するタイミング信号との誤差を修正する。
【００７９】
クロック信号発生部２６８は、電圧制御水晶発振器２７４の出力をもとに、垂直同期信号を発生させる。これにより、実施の形態の変形例に係るクライアント装置２００によれば、放送局においてタイミング信号を発生する発振器と、クライアント装置２００中のクロック信号発生部２６８との両者が発信するタイミング信号のクロック数を合わせることが可能となる。
【００８０】
出力部２７２は、クロック信号発生部２６８が発生させるタイミング信号にしたがって映像および音声を表示部５に出力すればよい。放送局においてタイミング信号を発生する発振器と、クライアント装置２００中のクロック信号発生部２６８との両者が発信するタイミング信号のクロック数とは同期するため、クロック信号発生部２６８が発生するタイミングの信頼性が高まっているからである。
【符号の説明】
【００８１】
３  伝送経路、  ５  表示部、  １００  サーバ、  １０２  チューナ、  １０２  波チューナ、  １０４  ストレージ、  ２００  クライアント装置、  ２０８  受信部、  ２２２  復号部、  ２２４  分離部、  ２２６  同期部、  ２５６  ストリーム供給部、  ２５８  映像バッファ、  ２６０  音声バッファ、  ２６２  映像デコーダ、  ２６４  音声デコーダ、  ２６６  第４バッファ、  ２６８  クロック信号発生部、  ２７０  出力制御部、  ２７２  出力部、  ２７４  電圧制御水晶発振器、  ３００  データ配信システム、  ４００  同期信号調整部、  ４０２  受信タイミング取得部、  ４０４  解析部、  ４０６  調整量生成部、  ４０８  内部時計、  ４１０  矩形面積取得部、  ４１２  面積変動解析部、  ４１４  タイマー、  ４１６  直流成分取得部、  ４１８  参照直流成分格納部、  ４２４  第１減算器、  ４２６  第２減算器、  ４２８  積算器、  ４３２  リセット部、  ４３６  第１加算器、  ４３８  第２加算器、  ４４０  除算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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