(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を符号化して伝送すると共に、伝送された符号化映像データを復号する映像信号伝送方法において、
上記映像信号を符号化することにより符号化映像データを形成する符号化ステツプと、
上記符号化映像データにダミーデータを付加することにより、単位時間内のデータ長が一定でなる符号化映像ストリームを形成するダミーデータ付加ステツプと、
上記符号化ステツプによる符号化時のレートをＲ、上記単位時間をTcm 、符号化側のバツフアの容量をBvbvとしたとき、上記符号化映像ストリームを、次式で表わされるレートＲ′で、
【数１】
0003719530.tif 000012
かつ任意の順番で伝送する伝送ステツプと、
伝送される上記符号化映像ストリームを、符号化側のバツフアの３倍の容量のバツフアを有する復号手段を用いて復号する復号ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号伝送方法。
【請求項２】
上記復号ステツプでは、上記復号化側のバツフアに符号化側のバツフアの容量に等しい量の上記符号化映像ストリームを蓄積した後、復号を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号伝送方法。
【請求項３】
映像信号及び音声信号を符号化して伝送すると共に、伝送された符号化データを復号する映像信号伝送方法において、
上記映像信号及び音声信号をそれぞれ符号化する符号化ステツプと、
符号化された映像信号と音声信号を多重化し、多重化されてなる符号化データにダミーデータを付加することにより、単位時間内のデータ長が一定でなる符号化データストリームを形成するダミーデータ付加ステツプと、
上記符号化ステップによる符号化時のレートをＲ、上記単位時間をTcm 、符号化側のバツフアの容量をBvbvとしたとき、上記符号化データストリームを、次式で表わされるレートＲ′で、
【数２】
0003719530.tif 000013
かつ任意の順番で伝送する伝送ステツプと、
伝送される上記符号化データストリームから上記ダミーデータを除去する除去ステツプと、
上記ダミーデータが除去された上記符号化データストリームを、符号化側のバツフアの３倍の容量の復号化側のバツフアを有する復号手段を用いて復号する復号ステツプと
を具えることを特徴とする映像信号伝送方法。
【請求項４】
上記復号ステツプでは、上記バツフアに符号化側のバツフアの容量に等しい量の上記符号化映像ストリームを蓄積した後、復号を開始する
ことを特徴とする請求項３に記載の映像信号伝送方法。
【請求項５】
映像信号を符号化して伝送すると共に、伝送された符号化映像データを復号する映像信号伝送装置において、
上記映像信号を符号化することにより符号化映像データを形成する符号化手段と、
上記符号化映像データにダミーデータを付加することにより、単位時間内のデータ長が一定でなる符号化映像ストリームを形成するダミーデータ付加手段と、
上記符号化手段による符号化時のレートをＲ、上記単位時間をTcm 、符号化側のバツフアの容量をBvbvとしたとき、上記符号化映像ストリームを、次式で表わされるレートＲ′で、
【数３】
0003719530.tif 000014
かつ任意の順番で伝送する伝送手段と、
上記符号化側のバツフアの３倍の容量の復号化側のバツフアを有し、上記ダミーデータが除去された上記符号化データストリームを当該バツフアに所定量だけ蓄積しながら復号する復号手段と
を具えることを特徴とする映像信号伝送装置。
【請求項６】
上記伝送手段は、上記符号化映像ストリームを記録し、指定された任意の順番で上記符号化映像ストリームを再生する記録再生手段でなる
ことを特徴とする請求項５に記載の映像信号伝送装置。
【請求項７】
上記復号手段は、上記バツフアに符号化側のバツフアの容量に等しい量の上記符号化映像ストリームを蓄積した後、復号を開始する
ことを特徴とする請求項５に記載の映像信号伝送装置。
【請求項８】
映像信号及び音声信号を符号化して伝送すると共に、伝送された符号化データを復号する映像信号伝送装置において、
上記映像信号及び音声信号をそれぞれ符号化する符号化手段と、
符号化された映像信号と音声信号を多重化する多重化手段と、
多重化されてなる符号化データにダミーデータを付加することにより、単位時間内のデータストリームのデータ長が一定でなる符号化データストリームを形成するダミーデータ付加手段と、
上記符号化手段による符号化時のレートをＲ、上記単位時間をTcm 、符号化側のバツフアの容量をBvbvとしたとき、上記符号化データストリームを、次式で表わされるレートＲ′で、
【数４】
0003719530.tif 000015
かつ任意の順番で伝送する伝送手段と、
上記符号化側のバツフアの３倍の容量の復号化側のバツフアを有し、ダミーデータが除去された上記符号化データストリームを当該バツフアに所定量だけ蓄積しながら復号する復号手段と
を具えることを特徴とする映像信号伝送装置。
【請求項９】
上記伝送手段は、上記符号化データストリームを記録し、指定された任意の順番で上記符号化データストリームを再生する記録再生手段でなる
ことを特徴とする請求項８に記載の映像信号伝送装置。
【請求項１０】
上記復号手段は、上記バツフアに符号化側のバツフアの容量に等しい量の上記符号化データストリームを蓄積した後、復号を開始する
ことを特徴とする請求項８に記載の映像信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術（図１３及び図１４）
発明が解決しようとする課題（図１５）
課題を解決するための手段
作用
実施例
（１）第１実施例
（１−１）システム構成（図１）
（１−２）エンコーダの構成（図２）
（１−３）デコーダの構成（図３）
（１−４）処理
（１−４−１）レートコントロール（図４）
（１−４−２）ビツト量合せ（図４〜図６）
（１−４−３）デコーダバツフア量（図７）
（１−４−４）データストリームの連続（図８）
（１−５）第１実施例の動作
（１−６）第１実施例の効果
（２）第２実施例
（２−１）エンコーダの構成（図１０）
（２−２）デコーダの構成（図１１）
（２−３）処理
（２−４）第２実施例の動作（図１２）
（２−５）第２実施例の効果
（３）他の実施例
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は映像信号伝送方法及びその装置に関し、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）規格に従つて符号化した映像信号を符号化時とは異なる任意の順番で伝送する場合に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、家庭用のビデオテープレコーダやビデオデイスクレコーダで映像を楽しむだけでなく、ユーザがＡＶ（Audio Vidual: 音響・映像）サーバにアクセスすることにより、ＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）回線や通信回線を介して映像や音声のサービスを好きなときに受けられるビデオ・オン・デマンドが普及しつつある。
【０００４】
このようなＡＶサーバシステムにおいては、デイジタル化した映像信号や音声信号の相関を利用して有意情報を効率的に符号化して記録情報量や伝送情報量を削減することにより、限られた容量の記録媒体や回線を効率良く利用するようになされている。このような映像信号や音声信号の符号化方法として例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）規格が提案されている。
【０００５】
ところで、ＭＰＥＧの符号化映像データは、圧縮データであるため、全ての画像に対して同じ圧縮率で符号化すると元の映像信号の絵柄によつてデータの発生レートが異なる。しかし、このデータを回線で送る場合、一定レートとする必要がある。そのために、実際には図１３に示すように、符号器の出力側にバツフアを設け（以下、これをエンコーダバツフアと呼ぶ）、このバツフアのデータの占有率に応じて常にバツフア内でデータが変遷するように、エンコーダでの圧縮率を制御することによりほぼ一定レートの符号化データを出力するようになされている（図１３の太線の左側）。
【０００６】
例えばエンコーダバツフアの占有率が高くなるとエンコーダでの圧縮率を高めて発生データ量を減らし、逆にバツフア占有率が低くなると圧縮率を低くして発生データ量を増やすという制御を行つている。
【０００７】
符号化データは、図１３の太線のレートでデコーダへ送られる。このときデコーダにはエンコーダ側と同サイズのバツフアが設けられており（以下、これをデコーダバツフアと呼ぶ）、このバツフアに所定量の符号化データを蓄積しながら復号処理を施す。ここでデコーダバツフアをオーバーフロー及びアンダーフローさせないようにデコードするには、デコーダバツフアをエンコーダバツフアと全く同じ状態で変遷させる必要がある（図１３の太線の右側）。
【０００８】
そのためデコーダ側では、符号化データの入力が始まつてから、図１３におけるエンコーダバツフアでの符号化データの蓄積時間（ＶＢＶ）と同じだけの時間だけ待つてから復号を開始する（以下、これをスタートアツプデイレイ（Start Up Delay）と呼ぶ）。すなわちスタートアツプデイレイとは、デコーダバツフアにデータが入りはじめてから復号を開始するまでの時間を言い、このため時間情報は符号化時に符号化データに書込まれるようになされている。
【０００９】
しかしこれだけではエンコーダとデコーダとの動作クロツクが微妙に異なり、その影響でデコーダバツフアが破綻するおそれがある。これを回避するためには、デコーダをエンコーダと完全に一致するクロツクで動作させる必要がある。
このため、ＭＰＥＧのシステムレイヤでは、図１４に示すように、エンコード時に内部クロツクに基づくカウント値を使用したプログラム時刻基準参照値ＰＣＲあるいはシステム時刻基準参照値ＳＣＲ、という時刻基準参照値を符号化データに付加してデコーダへ送つている。デコーダでは、これを参照することによりエンコーダのクロツクと同期したクロツクを生成して復号動作を行う。
【００１０】
またエンコーダでは、符号化データに表示タイムスタンプＰＴＳあるいはデコードタイムスタンプＤＴＳを付加し、デコーダ側では、これを見て表示タイムスタンプＰＣＲあるいはデコードタイムスタンプＤＴＳによつて補正された時間情報と一致する時刻にビデオ及びオーデイオデータを復号する。
【００１１】
すなわち図１４に示すように、エンコーダ側では、ビデオエンコーダ１及びオーデイオエンコーダ２で形成した符号化ビデオデータＤ１及び符号化オーデイオデータＤ２をそれぞれビデオデータ処理回路３及びオーデイオデータ処理回路４に送出し、当該ビデオデータ処理回路３及びオーデイオデータ処理回路４において各符号化データにクロツクカウンタ５で生成した表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳを付加する。
【００１２】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）６は、表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳが付加された符号化ビデオデータ及び符号化オーデイオデータに、クロツクカウンタ５で生成したシステム時刻基準参照値ＳＣＲ及びプログラム時刻基準参照値ＰＣＲを付加することにより、伝送データＤ３を形成する。
【００１３】
デコーダ側では、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）７により伝送データＤ３を、ビデオデータＤ４、オーデイオデータＤ５、システム時刻基準参照値ＳＣＲ及びプログラム時刻基準参照値ＰＣＲに分離し、このうちビデオデータＤ４をデータ分離回路８に、オーデイオデータＤ５をデータ分離回路９に、システム時刻基準参照値ＳＣＲ及びプログラム時刻基準参照値ＰＣＲをクロツクカウンタ１０にそれぞれ送出する。
【００１４】
データ分離回路８はビデオデータＤ４を符号化ビデオデータＤ６と表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳとに分離し、符号化ビデオデータＤ６をビデオデコーダ１３に送出すると共に表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳを比較回路１１に送出する。同様に、データ分離回路９はオーデイオデータＤ５を符号化オーデイオデータＤ７と表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳとに分離し、符号化オーデイオデータＤ７をオーデイオデコーダ１４に送出すると共に表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳを比較回路１２に送出する。
【００１５】
各比較回路１１及び１２は、表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳと、クロツクカウンタ１０によつてシステム時刻基準参照値ＳＣＲ及びプログラム時刻基準参照値ＰＣＲに基づいて発生した時間情報Ｄ８とを比較し、ビデオデコーダ１３及びオーデイオデコーダ１４にそれぞれ制御信号Ｄ９及びＤ１０を送出する。ビデオデコーダ１３及びオーデイオデコーダ１４はそれぞれ制御信号Ｄ９及びＤ１０に基づくタイミングで符号化ビデオデータＤ６及び符号化オーデイオデータＤ７を復号することにより、復号ビデオデータＤ１１及び復号オーデイオデータＤ１２を形成する。
【００１６】
かくして、ＭＰＥＧ規格では、エンコードに同期したタイミングでデコードを行うことができることによりデコードバツフアの破綻を防止し得るようになされていると共にビデオとオーデイオの同期をとることもできるようになされている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したようなデータ構造を持ちかつ別の時間に発生させた２つの符号化データストリームを、連続してデコーダに送つた場合を考えと、２つのデータストリームの接続面の前後では、時間情報も基準時間も違うため、不連続が生じる欠点がある。
【００１８】
また符号化データストリームの始めと終わりで、デコーダバツフア内のデータ占有量が異なることにより、デコーダバツフアはオーバーフロー又はアンダーフローを起こし、そのため映像を数フレーム間、フリーズ又はブラツクバースト状態にせざるを得ず、連続的な復号再生ができない問題がある。
【００１９】
例えば、図１５のような場合、２つの符号化データストリームはそれぞれの発生データの占有量がデコーダバツフア内に収まつているが、発生データ量が目標レートよりも少ないため始めと終わりでバツフア内のデータ占有量が異なる（図１５（Ａ）及び（Ｂ））。このような２つのデータストリームを連続的に復号しようとすると、単独ではエンコーダバツフア内に収まつていたものが、連続するとオーバーフローしてしまうことが分かる（図１５（Ｃ））。
【００２０】
このように、表示タイムスタンプＰＴＳ及びデコードタイムスタンプＤＴＳ等の時間情報を用いた従来の方法では、符号化時とは異なる任意の順番で符号化データストリームをデコーダに送出した場合に、これらの符号化データストリームを連続して復号できない問題がある。このため例えばＡＶサーバシステムのようにユーザの要求に応じて符号化時と異なる順番で符号化データストリームをデコーダに送出する場合や、符号化したデータを編集してデコーダに送出する場合に、デコーダバツフアが破綻して符号化データストリームを連続して復号できない不都合が生じる。
【００２１】
例えば放送局等で用いられるＣＭ（コマーシヤル）を送出するシステムでは、複数のＣＭデータストリームを様々な組み合わせで送出している。このときＣＭのスポツトは一部でも欠けることは許されない。またニユース番組等でも、同じ素材を幾つかのスポツトで使用する場合が多いため、結果的には複数の素材を組み合わせて送出していることと同等である。
【００２２】
従来これらの作業は、それぞれのスポツト毎に素材を一本化又は複数のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）とスイツチヤを使用して行つているが、それぞれ時間や人手を要すると共に設備が大規模となりメンテナンスの点でも煩雑な問題があつた。
【００２３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、符号化データストリームを任意の順番で伝送した場合でも、映像を途切らせることなく連続的に復号し得る映像信号伝送方法及び映像信号伝送装置を提案しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、符号化レートＲで符号化した符号化映像データにダミーデータを付加することにより、単位時間Tcm内のデータ長が一定でなる符号化映像ストリームを形成し、当該符号化映像ストリームを、符号化レートＲよりも速い伝送レートＲ′＝（Ｒ×Tcm＋Bvbv）／Tcmで伝送し、伝送された符号化映像ストリームを、符号化側のバツフアの３倍の容量のバッファを有する復号手段により復号するようにする。
【００２５】
また本発明においては、符号化レートＲで符号化した映像信号及び音声信号を多重化してなる符号化データにダミーデータを付加することにより、単位時間Tcm内のデータ長が一定でなる符号化データストリームを形成し、当該符号化データストリームを、符号化レートＲよりも速い伝送レートＲ′＝（Ｒ×Tcm＋Bvbv）／Tcmで伝送し、伝送された符号化データストリームを、符号化側のバツフアの３倍の容量のバッファを有する復号手段で復号するようにする。
【００２６】
【作用】
ダミーデータが付加されることによりデータ長が一定とされた符号化映像ストリーム又は符号化データストリームが、符号化時のレートよりも速いレートで復号手段のバツフアに入力される。この結果、符号化映像ストリーム又は符号化データストリームを符号化時の順序と異なる任意の順序で復号手段に伝送した場合でも、復号手段のバツフアが破綻することなく連続的に符号化映像ストリーム又は符号化データストリームを復号することができる。
【００２７】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００２８】
（１）第１実施例
（１−１）システム構成
図１において、２０は全体として本発明を適用するＡＶサーバシステムの構成を示し、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）２１等でなるデータ供給源２２から出力される映像音声データＤ２０をエンコード部２３のエンコーダ２４に与える。エンコーダ２４は映像音声データＤ２０をＭＰＥＧ２の規格に従つたフオーマツトで符号化することにより符号化データＤ２１を形成し、当該符号化データＤ２１をサーバ部２５に送出する。
【００２９】
サーバ部２５は記録再生部２６及びデコーダ部２７により構成されており、符号化データＤ２１を、記録再生部２６によつて所定の記録媒体に一旦記録すると共にユーザからの要求信号Ｓ１に応じて符号化データＤ２１を再生し、再生した符号化データＤ２１をデコーダ部２７によつて復号して例えばテレビジヨン受像機でなる端末２８Ａ1 〜２８ＡN-1 又は２８ＡN に送出するようになされている。
【００３０】
記録再生部２６はメデイア制御部２９と複数のメデイアユニツト３０Ａ1 〜３０Ａ7 から構成されており、メデイア制御部２９に入力した符号化データＤ２１を何れかのメデイアユニツト３０Ａ1 〜３０Ａ6 又は３０Ａ7 によつてハードデイスク上に記録し、各端末２８Ａ1 〜２８ＡN-1 又は２８ＡN からの要求信号Ｓ１に応じてメデイアユニツト３０Ａ1 〜３０Ａ6 又は３０Ａ7 を駆動して要求に応じた符号化データを再生する。
【００３１】
また各メデイアユニツト３０Ａ1 〜３０Ａ7 はそれぞれ複数のハードデイスク記録再生装置を内蔵している。このように記録再生部２６はそれぞれ複数のハードデイスク記録再生装置を内蔵した複数のメデイアユニツト３０Ａ1 〜３０Ａ7 を有することにより、多数のユーザ（端末２８Ａ1 〜２８ＡN ）から同時刻に多数の要求があつた場合でも並列的に複数の符号化データを再生し得るようになされている。
【００３２】
デコーダ部２７は、端末２８Ａ1 〜２８ＡN の数及び記録再生部２６が同時刻に再生し得る符号化データの数に応じた個数のデコーダ３１Ａ1 〜３１ＡM により構成されており、記録再生部２６によつて再生された符号化データを復号して要求があつた端末２８Ａ1 〜２８ＡN-1 又は２８ＡN に復号データＤ２２を送出する。
【００３３】
なお、ＡＶサーバシステム２０においては、データ供給源２２による映像音声データＤ２０の送出動作、エンコーダ２４の符号化動作及びメデイア制御部２９によるメデイアユニツト３０Ａ1 〜３０7 の符号化データＤ２１の記録再生動作をエンコード部２３のコントロール部３２から出力する制御信号Ｓ２及びＳ３によつて制御する。またコントロール部３２はデータ供給源２２及びエンコーダ２４の動作状態を状態信号Ｓ４に基づいて監視すると共に、メデイア制御部２９の動作状態を状態信号Ｓ５に基づいて監視するようになされている。
【００３４】
（１−２）エンコーダの構成
ここでエンコーダ２４は、図２に示すように構成されている。エンコーダ２４は映像音声データＤ２０のうち映像データＤ３０をビデオエンコーダ部３３のビデオ符号化回路３４に入力し、ここで符号化ビデオデータＤ３１を形成し、当該符号化ビデオデータＤ３１をスイツチヤ３５の端子Ａ及びカウンタ３６に与える。またビデオエンコーダ部３３はスタツフイングデータ発生回路３７で発生したスタツフイングデータＤ３２をスイツチヤ３４の端子Ｂに与える。
【００３５】
カウンタ３５は符号化ビデオデータＤ３１のデータ量を測定し、所定の目標値に対するデータ量の不足分を算出する。カウンタ３６はこの算出結果に応じてスイツチヤ３５に切換制御信号Ｓ６を送出することにより、データ量の不足分に見合う期間だけスイツチヤ３５の接続を端子Ｂ側に切り換える。このようにしてビデオエンコーダ部３３は符号化ビデオデータＤ３１の目標データ量に対する不足分だけスタツフイングデータＤ３２を付加することにより、続くエンコーダバツフア３８に常に単位時間内のデータ長が一定でなる符号化ビデオデータＤ３３を送出するようになされている。
【００３６】
エンコーダバツフア３８は符号化ビデオデータＤ３３を所定量だけ蓄積しながら一定のレートで出力する。因に、カウンタ３６の目標データ量はコントロール部３２からの指定信号（図示せず）によつて指定することができるようになされている。
【００３７】
一方、映像音声データＤ２０のうち音声データＤ３４はオーデイオ符号化回路３９に入力され、当該オーデイオ符号化回路３９によつてＭＰＥＧの音声規格に従つて符号化された後、バツフア４０を介してマルチプレクサ（ＭＵＸ）４１に与えられる。マルチプレクサ４１は符号化ビデオデータＤ３３と符号化オーデイオデータＤ３５を多重化することにより符号化データＤ３６を形成する。符号化データＤ３１は図１について上述したサーバ部２５の記録再生部２６によつて記録媒体に記録される。
【００３８】
このようにこの実施例のエンコーダ２４においては、絵柄によつてデータ長が変化する符号化ビデオデータＤ３１に対してダミーデータとしてスタツフイングデータＤ３２を付加することにより、常に単位時間内のデータ長が一定でなる符号化ビデオデータＤ３３を形成して出力するようになされている。
【００３９】
（１−３）デコーダの構成
各デコーダ３１Ａ1 〜３ＡM はそれぞれ、図３に示すように構成されている。すなわちデコーダ３１は記録再生部２６により再生された再生符号化データＤ３７をデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）４２によつて再生符号化ビデオデータＤ３８及び再生符号化オーデイオデータＤ３９に分流し、このうち再生符号化ビデオデータＤ３８をデコーダバツフア４３に所定量だけ蓄積しながらビデオ復号化回路４４に送出すると共に再生符号化オーデイオデータＤ３９をバツフア４５に所定量だけ蓄積しながらオーデイオ復号化回路４６に送出する。
【００４０】
このとき記録再生部２６は、記録媒体から符号化時よりも高速のレートＲ′で再生符号化データＤ３７を読み出すようになされている。またデコーダバツフア４３は後述する理由によりエンコーダバツフア３８のほぼ３倍の容量を有するように構成されている。これにより符号化時の順番と異なる任意の順番に配列された符号化映像ストリームが入力された場合でも、デコーダバツフア４３が破綻しないようになされている。
【００４１】
またデコーダ３１は、再生符号化ビデオデータＤ３８をカウンタ４７に与え、当該カウンタ４７によつて再生符号化ビデオデータＤ３８のデータ量をカウントすることにより、デコーダバツフア４３内のデータ占有量を測定し、デコーダバツフア４３内に一定量のデータが蓄積された時点で、カウンタ４７からビデオ復号化回路４４及びオーデイオ復号化回路４６に開始制御信号Ｓ７を送出することで復号動作を開始させる。
【００４２】
実際上、デコーダ３１は最初の符号化映像ストリームに対してはこのようにデコーダバツフア４３内に一定量のデータが蓄積されてからビデオ復号化回路４４での復号動作を開始させると共に、１つ目以降の符号化映像ストリームは連続して復号するようになされている。なお実施例のデコーダ３１はデコーダバツフア４３にエンコーダバツフア３８の容量に等しいデータが蓄積された時点で、最初の符号化映像ストリームの復号を開始するようになされている。
【００４３】
ビデオ復号化回路４４及びオーデイオ復号化回路４６は、再生符号化ビデオデータＤ３８及び再生符号化オーデイオデータＤ３９に対して、上述したビデオ符号化回路３４及びオーデイオ符号化回路３９と逆の処理を施すことにより、復号ビデオデータＤ４０及び復号オーデイオデータＤ４１を形成し、これらを復号データＤ２２として出力する。
【００４４】
（１−４）処理
次に、上述したエンコーダ２４及びデコーダ３１によつて複数の符号化映像ストリームを連続的に復号するための原理及び構成について詳述する。
【００４５】
（１−４−１）レートコントロール
ここで従来のＭＰＥＧ規格によるエンコーダでは、符号化の際のレートコントロールを次のようにして行つている。図４に示すように、エンコーダ及びデコーダは、それぞれサイズが「Bvbv」のバツフア（以下、これを VBVバツフアと呼ぶ）を持ち、長い時間軸で見たときに、符号化及び復号化のレートが目標のレートＲとなるように VBVバツフア内で制御されている。
【００４６】
ところが、図に示すように、ある単位時間Tcm でデータを切り取つたときの発生データ量を見た場合、同じ単位時間内でも、図中の▲１▼、▲２▼、▲３▼の期間のそれぞれの発生データ量はＤｖｂｖ▲１▼、Ｄｖｂｖ▲２▼、Ｄｖｂｖ▲３▼となり、発生するデータ量に差が生じる。
【００４７】
このことによつて、任意の符号化映像ストリーム（ここで符号化映像ストリームとは、符号化ビデオデータを単位時間Tcm で切り取つたデータのまとまりを言う）を連続して復号する際に、次のような問題点が存在することが分かる。すなわち各符号化映像ストリームの先頭と終わりで、 VBVデイレイ（デコーダバツフアの蓄積量を時間で示したもの）は等しくはならない。そのため、符号化映像ストリームごとのトータルビツト量は一定（レート×時間）とはならない。さらに各符号化映像ストリームのスタートアツプデイレイ（符号化映像ストリームの先頭でのVBV デイレイのこと）は、不定である。
【００４８】
（１−４−２）ビツト量合せ
発生するデータ量が、図４の各期間▲１▼、▲２▼、▲３▼によつて異なる現象は、それぞれの点での VBVデイレイが違うことによつて生じるものである。ここで各点のデイレイをそれぞれTvbv0 、……、Tvbv3 する。そしてTvbv0 ＝Tvbv1 とすると、期間▲１▼における曲線の平均の傾きは、目標レートＲと等しくなり、そのときの発生データ量Dvbv▲１▼は正確に、次式
【数５】
0003719530.tif 000002
により求められる値となる。
【００４９】
しかし期間▲２▼では、デイレイTvbv2 がデイレイTvbv1 に比べて小さいため、発生データ量Dvbv▲２▼は目標ビツト量よりも大きくなり、逆に期間▲３▼では、デイレイTvbv3 ≫デイレイTvbv2 の関係にあるので、発生データ量Dvbv▲３▼は目標ビツト量より小さくなる。
【００５０】
このように変動する発生データ量Dvbvの最大値と最小値は次のように求められる。すなわち発生データ量Dvbvが最小となる場合は、図５（Ａ）に示すように、デイレイTvbv0 が最小(0) で、デイレイTvbv1 が最大(Bvbv/R)となる場合で、そのときの発生ビツト量Dvbv(min) は、次式
【数６】
0003719530.tif 000003
となる。また発生データ量Dvbvが最大となる場合は、図５（Ｂ）に示すように、デイレイTvbv0 が最大(Bvbv/R)で、デイレイTvbv1 が最小(0) となる場合で、そのときの発生ビツト量Dvbv(max) は、次式
【数７】
0003719530.tif 000004
となる。これらのことから、発生ビツト量Dvbvは、次式
【数８】
0003719530.tif 000005
で表わされる範囲内で変動する。すなわち±Bvbvだけ変動することがわかる。
【００５１】
このため実施例においては、図６に示すように、デコーダ側に、（４）式で表わされる最大ビツト量の符号化映像ストリームが連続して到来することを考慮し、そのときのデータを時間Tcm で送ることができる伝送レートＲ′を設定するようになされている。
【００５２】
またこの実施例においては、図６に示すように、これより小さいサイズのデータには、エンコーダ２４において、図中斜線で示すスタツフイングデータを付加することにより、データ長を一定にするようになされている。
【００５３】
またこのときの伝送レートＲ′は、図６より次式
【数９】
0003719530.tif 000006
となるように選定されている。
【００５４】
（１−４−３）デコーダバツフア量
ここで図７に、デコーダ３１に伝送レートＲ′で１つの符号化映像ストリームを送る場合にデコーダバツフア４３で必要なバツフア量を示す。上述のように期間Tcm の間に発生するデータ量は曲線W1のようなときに最大となり、曲線W2のようなときに最小となるので、デコーダバツフア４３内でのデータの推移は斜線部内となる。
【００５５】
デコーダバツフア４３は、この変化を吸収するため、デコーダバツフア４３の上限と下限を示す直線Ｌ１及びＬ２が斜線部にかからないように容量が設定してある。これによりデコーダバツフア４３は、データのアンダーフロー及びオーバーフローを防ぐことができるようになされている。。
【００５６】
実際上、このときに必要なデコーダバツフア４３のバツフア量は、図７におけるBdecである。このデコーダバツフア量Bdecは以下の計算で求められる。すなわち図中Tb及びTeは、それぞれ次式
【数１０】
0003719530.tif 000007
及び
【数１１】
0003719530.tif 000008
であるので、これらを使つて図中Tdecは、次式
【数１２】
0003719530.tif 000009
により求めることができる。従つてこれに必要なデコーダバツフア量Bdecは、次式
【数１３】
0003719530.tif 000010
となり、デコーダバツフア４３の容量を、エンコーダバツフア３８の容量（Bvbv）の３倍とするば良いことが分かる。また実施例のデコーダ３１においては、図７からも明らかなように、デコーダバツフア４３にエンコーダバツフア３８の容量に等しいデータ量Bvbvが入つてから復号を開始すれば良いことが分かる。
【００５７】
（１−４−４）データストリームの連続
次に、符号化映像ストリームを連続してデコーダバツフア４３に送つたときの動作について説明する。スタツフイングデータＤ３２はデコーダバツフア４３に入つてくるため、デコーダバツフア４３内のデータ占有量は、図８のようになる。
【００５８】
デコーダ３１においては、デコーダバツフア４３にBvbv分のデータがたまつてから復号を始めるため、復号開始点▲１▼′は直線Ｌ３上となる。また伝送レートＲ′に合わせるようにスタツフイングを行つているので、１つの符号化映像ストリームの復号終了点▲２▼′も直線Ｌ３上となる。因に、図８ではスタツフイングデータＤ３２を斜線によつて表している。
【００５９】
このように画像の絵柄に依らず、全ての符号化映像ストリームの始めと終わりは直線Ｌ３上となることにより、符号化映像ストリームを幾つ連続して復号したとしても、復号開始点及び終了点が直線Ｌ３上から外れることはない。このことは連続して符号化映像ストリームを復号しても、エンコーダバツフア４３がオーバーフロー又はアンダーフローすることがないことを表している。
かくして、この実施例のデコーダ３１によれば、符号化時の順序と異なる任意の順序で入力された符号化映像ストリームを、途切れることなる連続して復号することができる。
【００６０】
（１−５）第１実施例の動作
以上の構成において、実施例のＡＶサーバシステム２０においては、映像信号を符号化して符号化ビデオデータＤ３１を形成した後、当該符号化ビデオデータＤ３１にスタツフイングデータＤ３２を付加することにより、データ長が一定（＝Ｒ×Ｔｃｍ＋Ｂｖｂｖ）でなる符号化映像ストリームを形成する。
【００６１】
このようにして形成された符号化映像ストリームは記録再生部２６によるデータの読出し時に、符号化時のレートＲよりも高いレートＲ′（＝（Ｒ×Ｔｃｍ＋Ｂｖｂｖ）÷Ｔｃｍ）とされ、この伝送レートＲ′でデコーダ３１に入力される。
【００６２】
デコーダ３１はこの符号化映像ストリームをエンコーダバツフア３８のほぼ３倍の容量を有するデコーダバツフア４３に入力し、当該デコーダバツフア４３にエンコーダバツフア３８の容量に等しいデータが蓄積されてから復号を開始する。
【００６３】
この結果例えば編集やユーザからの要求によつて、符号化の順番と異なる順番に並べ替えられた複数の符号化映像ストリームを入力した場合でも、デコーダバツフア４３をオーバーフロー又はアンダーフローさせることなく、当該複数の符号化映像ストリームを途切れなく復号することができる。
【００６４】
ここで符号化映像ストリームのみを伝送レートＲ′で送つた場合の映像信号の符号化レートＲは、次式
【数１４】
0003719530.tif 000011
となるので、これに実際の数値を当てはめると図９に示すようになる。但し、ここでは、オーデイオデータは一定レートであるので考慮していない。しかし、ＭＰＥＧの音声データは固定レートであるため、符号化映像ストリームに音声データを多重化することにより容易に音声データも含んだシステムを構成できる。
【００６５】
（１−６）第１実施例の効果
以上の構成によれば、符号化ビデオデータＤ３１にスタツフイングデータＤ３２を付加することにより、単位時間Tcm 内のデータ長が一定の符号化映像ストリームを形成し、当該符号化映像ストリームを符号化時のレートＲよりも速いレートＲ′で伝送し、エンコーダバツフア３８の３倍の容量を有するデコーダバツフア４３に蓄積しながら復号するようにしたことにより、符号化した順番と異なる任意の順番で連続してデコーダ３１に入力される符号化映像ストリームを途切れなく復号することができる。
【００６６】
また以上の構成でなるＡＶサーバシステム２０を放送局で用いれば、作業者は映像素材の組み合わせを設定するだけで、ランダムアクセス可能な記録再生部２６から任意の組み合わせで途切れることなく連続的に映像素材を送出でき、この結果作業効率を上げることが可能となる。
【００６７】
（２）第２実施例
（２−１）エンコーダの構成
図２との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、５０は全体として第２実施例のエンコーダを示し、符号化ビデオデータＤ３１及び符号化オーデイオデータＤ３５を多重化してなるデータに対してパデイングデータを付加することより、単位時間内に伝送されるシステムレイヤのデータ長を一定にするようになされている。すなわち上述の第１実施例ではスタツフイングデータＤ３２を付加することによりビデオレイヤのデータ長を一定としたのに対して、この実施例ではシステムレイヤのデータ長を一定とする。
【００６８】
エンコーダ５０はエンコーダバツフア３８から出力される符号化ビデオデータＤ３１とバツフア４０から出力される符号化オーデイオデータＤ３５をマルチプレクサ５１によつて多重化することにより符号化データＤ５０を形成し、当該符号化データＤ５０をスイツチヤ５２の端子Ａに与えると共にカウンタ５３に与える。またスイツチヤ５２の端子Ｂには、パデイングデータ発生回路５４によつて発生されたパデイングデータＤ５１が与えられる。
【００６９】
カウンタ５３は符号化データＤ５０のデータ量を測定し、所定の目標値に対するデータ量の不足分を算出する。カウンタ５３はこの算出結果に応じてスイツチヤ５２に切換制御信号Ｓ８を送出することにより、データ量の不足分に見合う期間だけスイツチヤ５２の接続を端子Ｂ側に切り換える。このようにしてエンコーダ５０は符号化データＤ５０の目標データ量に対する不足分だけパデイングデータＤ５１を付加することにより、続く記録再生部２６に常に単位時間内のデータ長が一定でなる符号化データＤ５２を送出するようになされている。
【００７０】
（２−２）デコーダの構成
図３との対応部分に同一符号を付して示す図１１において、６０は全体として第２実施例のデコーダを示し、図１０について上述したエンコーダ５０によつて形成された符号化データＤ５２を復号する。実際には、記録再生部２６によつて記録媒体から符号化時によりも高速のレートＲ′かつ任意の順番で読み出された再生符号化データＤ６０を復号するようになされている。
【００７１】
デコーダ６０は再生符号化符号化データＤ６０をデマルチプレクサ６１に入力し、当該デマルチプレクサ６１において再生符号化データＤ６１を再生符号化ビデオデータＤ３８、再生符号化オーデイオデータＤ３９及びパデイングデータＤ５１に分流する。
【００７２】
このときデマルチプレクサ６１は再生符号化データＤ６０の各パケツト毎に付加されているヘツダに基づいてスイツチヤ６２に切換制御信号Ｓ９を送出し、デマルチプレクサ６１が再生符号化ビデオデータＤ３８を出力している期間の間スイツチヤ６２を端子Ａに接続し、再生符号化オーデイオデータＤ３９を出力している期間の間スイツチヤ６２を端子Ｂに接続し、パデイングデータＤ５１を出力している期間の間スイツチヤ６２を端子Ｃに接続する。この結果スイツチヤ６２において、再生符号化データＤ６０に付加されていたパデイングデータＤ５１が除去される。
【００７３】
再生符号化ビデオデータＤ３８は一旦デコーダバツフア４３に蓄えられた後、ビデオ復号化回路４４に送出される。ここでデコーダバツフア４３は第１実施例で上述したようにエンコーダバツフア３８の３倍の容量で構成されており、これにより再生符号化ビデオデータＤ３８のデコーダバツフア４３でのオーバーフロー又はアンダーフローを回避できるようになされている。また再生符号化ビデオデータＤ３８はカウンタ４７に与えられる。カウンタ４７は再生符号化ビデオデータＤ３８のデータ量をカウントすることによりデコーダバツフア４３内のデータ占有量を測定し、デコーダバツフア４３にエンコーダバツフア３８の容量に等しい量の再生符号化ビデオデータＤ３８が蓄積された時点で、ビデオ復号化回路４４に復号開始を指示する開始制御信号Ｓ７を送出する。
【００７４】
再生符号化オーデイオデータＤ３９はバツフア４５に所定量だけ蓄えられながらオーデイオ復号化回路４６に送出される。このときオーデイオ復号化回路４６もカウンタ４７から開始制御信号Ｓ７が与えられた時点から復号動作を開始する。因に、ビデオ復号化回路４４及びオーデイオ復号化回路４６は、２つ目以降の符号化データストリームについては連続して復号するようになされている。
【００７５】
（２−３）処理
次に、記録再生部２６から送出された再生符号化データＤ６０（すなわち任意の順序でなる符号化データストリーム）を、デコーダ６０によつて連続して復号したときの動作について説明する。
【００７６】
パデイングデータＤ５１はデコーダバツフア４３に入つてこないためパデイングデータＤ５１が伝送されてくる間は、図１２に示すようにデコーダバツフア４３への入力は期間Ｔｓ１の間休止することになる。
【００７７】
このとき、休止期間Ｔｓ１はパデイングのデータ量Ｂｓ１をレートＲ′で送る時間なので、続くフアイルＦｉｌｅ２の曲線は必ずＬ３′線上から始まる。同様に以降のフアイルＦｉｌｅ２、Ｆｉｌｅ３、……の曲線も必ずＬ３″、Ｌ３″′、……線上から始まる。このことは、連続して符号化データストリームを復号してもデコーダバツフア４３がオーバーフロー又はアンダーフローすることが無いことを示している。
【００７８】
かくして、システムレイヤにパデイングデータＤ５１を付加して各符号化データストリームのデータ長を一定としたことにより、任意の順番に並べ替えられたＭＰＥＧデータストリームを、途切れることなく復号することができる。
【００７９】
（２−４）第２実施例の動作
以上の構成において、この実施例のＡＶサーバシステムにおいては、符号化ビデオデータＤ３１及び符号化オーデイオデータＤ３５を含むシステムレイヤにパデイングデータＤ５１を付加することにより、単位時間内のデータ長がほぼ一定でなる符号化データストリーム（すなわち符号化データＤ５２）を形成する。
【００８０】
このようにして形成された符号化データストリームは記録再生部２６によるデータ読出しの時に、符号化時のレートＲより高いレートＲ′とされると共に任意の順番に配列されてデコーダ６０に入力される。
【００８１】
デコーダ６０は先ずシステムレイヤからパデイングデータＤ５１を除去した後、エンコーダバツフア３８の３倍の容量を有するデコーダバツフア４３に蓄積しながら復号する。このとき最初に到来する符号化データストリームについては、デコーダバツフア４３にエンコーダバツフア３８の容量と等しいデータが蓄積されてから復号を開始する。
【００８２】
この結果例えば編集やユーザからの要求によつて、符号化の順番と異なる順番に並べ替えられた複数の符号化データストリームを入力した場合でも、デコーダバツフア４３をオーバーフロー又はアンダーフローさせることなく、当該複数の符号化データストリームを途切れなく復号することができる。
【００８３】
（２−５）第２実施例の効果
以上の構成によれば、符号化ビデオデータＤ３１と符号化オーデイオデータＤ３５を多重化したものにパデイングデータＤ５１を付加することにより、単位時間Tcm 内のデータ長が一定の符号化データストリームを形成し、当該符号化データストリームを符号化時のレートＲよりも速いレートＲ′で伝送し、エンコーダバツフア３８の３倍の容量を有するデコーダバツフア４３に蓄積しながら復号するようにしたことにより、符号化した順番と異なる任意の順番で連続してデコーダ６０に入力される符号化データストリームを途切れなく復号することができる。
【００８４】
（３）他の実施例
なお上述の実施例においては、本発明による画像信号伝送方法をＡＶサーバシステム２０に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、符号化処理により得られた符号化映像ストリーム又は符号化データストリームを、符号化の順番と異なる任意の順番で復号手段に伝送するような画像信号伝送装置に広く適用できる。
【００８５】
また上述の実施例においては、サーバ部での再生レートを記録レートよりも速くすることにより、デコーダに符号化時のレートＲよりも速いレートＲ′の符号化データを入力するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば複数のエンコーダで形成した複数の符号化データを多重化手段で多重化して１つのデコーダに伝送することによりデコーダに符号化時のレートＲよりも速いレートＲ′の符号化データを伝送するようにしても良い。
【００８６】
また上述の実施例においては、符号化映像ストリーム又は符号化データストリームを符号化時のレートよりも速いレートかつ任意の順番で伝送する伝送手段としてハードデイスク上にデータを記録し再生する記録再生部２６を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は符号化映像ストリーム又は符号化データストリームを符号化時のレートよりも速いレートかつ任意の順番で伝送し得るものであれば良い。
【００８７】
また上述の実施例においては、符号化デコーダを符号化時のレートＲよりも高いレートＲ′（＝（Ｒ×Ｔｃｍ＋Ｂｖｂｖ）÷Ｔｃｍ）で伝送する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、伝送レートＲ′が固定の場合には、符号化時のレートをこの伝送レートＲ′よりも低いレートＲ（＝（Ｒ′×Ｔｃｍ−Ｂｖｂｖ）÷Ｔｃｍ）で行うようにすれば良い。
【００８８】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、符号化映像データにダミーデータを付加することにより単位時間Tcm内のデータ長が一定でなる符号化映像ストリームを形成し、当該符号化映像ストリームを符号化時のレートＲよりも速いレートＲ′＝（Ｒ×Tcm＋Bvbv）／Tcmで伝送し、当該符号化映像ストリームを、符号化側のバツフアの３倍の容量のバッファを有する復号手段で復号するようにしたことにより、符号化映像ストリームを任意の順番で復号した場合でも、映像が途切れることなく連続的に復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により映像信号伝送方法を適用したＡＶサーバシステムの構成を示すブロツク図である。
【図２】第１実施例によるエンコーダの構成を示すブロツク図である。
【図３】第１実施例によりデコーダの構成を示すブロツク図である。
【図４】ＭＰＥＧ規格によるエンコーダバツフア及びデコーダバツフアのレートコントロールの説明に供する略線図である。
【図５】ＭＰＥＧ規格によるエンコーダバツフア及びデコーダバツフアの発生データ量の変動の説明に供する略線図である。
【図６】スタツフイングデータ及び伝送レートＲ′を説明するため、期間Tcm 内の発生データ量の変動を示す略線図である。
【図７】デコーダバツフアで必要な容量の説明に供する略線図である。
【図８】第１実施例の動作の説明の供する略線図である。
【図９】実施例の映像信号伝送方法を用いた場合の数値例を示す図表である。
【図１０】第２実施例によるエンコーダの構成を示すブロツク図である。
【図１１】第２実施例によるデコーダの構成を示すブロツク図である。
【図１２】第２実施例の動作の説明に供する略線図である。
【図１３】ＭＰＥＧ規格によるバツフアの状態を示す略線図である。
【図１４】従来の時間情報を用いた符号化及び復号処理を実現するエンコーダ及びデコーダの構成を示すブロツク図である。
【図１５】従来のデコーダに連続しない符号化データを送出した場合のデコーダバツフアの状態を示す略線図である。
【符号の説明】
２０……ＡＶサーバシステム、２２……データ供給源、２３……エンコード部、２４、５０……エンコーダ、２５……サーバ部、２６……記録再生部、２７……デコーダ部、３１（３１Ａ1 〜３１ＡM ）、６０……デコーダ、３３……ビデオエンコーダ部、３４……ビデオ符号化回路、３７……スタツフイングデータ発生回路、３８……エンコーダバツフア、４１、５１……マルチプレクサ、４２、６１……デマルチプレクサ、４３……デコーダバツフア、４４……ビデオ復号化回路、５４……パデイングデータ発生回路、Ｄ２０……映像音声データ、Ｄ２１……符号化データ、Ｄ２２……復号データ、Ｄ３０……映像データ、Ｄ３１、Ｄ３３……符号化ビデオデータ、Ｄ３２……スタツフイングデータ、Ｄ３４……音声データ、Ｄ３５……符号化オーデイオデータ、Ｄ３６……符号化データ、Ｄ３７……再生符号化データ、Ｄ３８……再生符号化ビデオデータ、Ｄ３９……再生符号化オーデイオデータ、Ｓ１……要求信号、Ｓ２、Ｓ３……制御信号、Ｓ４、Ｓ５……状態信号、Ｓ６、Ｓ７……切換制御信号。
【図１】
0003719530.tif 000016
【図２】
0003719530.tif 000017
【図３】
0003719530.tif 000018
【図４】
0003719530.tif 000019
【図５】
0003719530.tif 000020
【図６】
0003719530.tif 000021
【図７】
0003719530.tif 000022
【図８】
0003719530.tif 000023
【図９】
0003719530.tif 000024
【図１０】
0003719530.tif 000025
【図１１】
0003719530.tif 000026
【図１２】
0003719530.tif 000027
【図１３】
0003719530.tif 000028
【図１４】
0003719530.tif 000029
【図１５】
0003719530.tif 000030