(57)【要約】【課題】  動的にデータ量が変化する場合でも、ジッタの影響で生ずる音声・画像等の情報の劣化を低減し、かつ伝送レート制御を可能とするディジタル信号処理装置を提供する。【解決手段】  入出力回路２６は、メモリ１８に蓄積されている符号化映像音声信号をDCLK１２に同期して取り出し、符号化映像音声信号１６として復号化器１５に伝送する。伝送レート制御器２７では、ディスク再生装置１で用いられているクロックPCLK４とは非同期の、クロックDCLK１２に同期して生成した時間情報STCとPCR２８との比較を行う。伝送レート制御器２７は、その比較結果に基づいてディスク再生装置１の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力回路２６に命令データとして供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より伝送レート制御が可能な機器から所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のパケット化データからなるデータストリームを取得して復号するディジタル信号処理装置において、
クロックを発生するクロック発生手段と、
上記機器から伝送されてくるデータストリームを取得し、上記クロック発生手段が発生しているクロックに同期して上記複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得して記憶手段に書き込むと共に、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力するデータ入出力手段と、
上記データ入出力手段によって上記記憶手段から読み出された上記符号化情報信号からなるパケットを上記クロックに同期して復号して出力する復号手段と、
上記クロック発生手段が発生したクロックに同期して生成したシステム時間情報と、上記データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、上記データ入出力手段に上記命令データとして供給する伝送レート制御手段とを備える
ことを特徴とするディジタル信号処理装置。
【請求項２】
上記伝送レート制御手段は、上記符号化基準時間情報と上記システム時間情報との差が時間閾値の最大値以上のときには伝送レートを下げるための伝送レート制御命令を生成して上記データ入出力手段に供給し、上記差が時間閾値の最小値以下のときには伝送レートを上げる伝送レート制御命令を生成して上記データ入出力手段に供給することを特徴とする請求項１記載のディジタル信号処理装置。
【請求項３】
外部より伝送レート制御が可能な機器から所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のパケット化データからなるデータストリームを取得して復号するためのディジタル信号処理方法において、
クロックを発生するクロック発生工程と、
上記機器から伝送されてくるデータストリームを取得し、上記クロック発生工程が発生しているクロックに同期して上記複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得して記憶手段に書き込むと共に、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力するデータ入出力工程と、
上記データ入出力工程によって上記記憶手段から読み出された上記符号化情報信号からなるパケットを上記クロックに同期して復号して出力する復号工程と、
上記クロック発生工程が発生したクロックに同期して生成したシステム時間情報と、上記データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、上記データ入出力手段に上記命令データとして供給する伝送レート制御工程とを備える
ことを特徴とするディジタル信号処理方法。
【請求項４】
上記伝送レート制御工程は、上記符号化基準時間情報と上記システム時間情報との差が時間閾値の最大値以上のときには伝送レートを下げるための伝送レート制御命令を生成して上記データ入出力工程に供給し、上記差が時間閾値の最小値以下のときには伝送レートを上げる伝送レート制御命令を生成して上記データ入出力工程に供給することを特徴とする請求項３記載のディジタル信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部より伝送レート制御が可能な機器から所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のデータパケットからなるデータストリームを取得して復号するディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送や通信メディアに適した国際標準方式としてMPEG2（Moving Picture Experts Group）規格がある。MPEG2は国際標準であるISO/IEC13818-1により規定されている。MPEG2の圧縮方式では、パケットによる多重方式が用いられており映像・音声・付加データなどの信号はパケットと呼ばれる単位に分割される。そして、この映像や音声などのパケットを順次切り換えてつなぎあわせることにより時分割の多重が実現される。
【０００３】
パケットにはパケットヘッダが付加され、そこには個別の信号を識別する情報やパケットのサイズ、符号化時のクロックを再現するための情報（PCR:Program Clock Reference）、同期再生のための時間情報（PTS:Presentation Time Stamp）などが記述される。また、MPEG2の圧縮方式では、時刻管理単位としてSTC（System Time Clock）の概念が存在する。
【０００４】
MPEG2の多重方式のひとつとしてトランスポートストリーム（Transport Stream:TS）がある。MPEG-TSは放送や通信ネットワークなどデータの伝送誤りが発生する環境に適用されることを想定しており、符号化した時の基準時間を復号器のＳＴＣで再現するためにPCR（Program Clock Reference）情報をパケットヘッダに含ませ伝送している。
【０００５】
MPEG-TSパケットを例えばIEEE（The Institute of Electrical and Electoronics Engineers）1394バスラインにより伝送する場合、受信器側ではPCR情報を用いて送信器のクロックを再現し、記録・再生等の処理を行っている。
【０００６】
しかし、PCRを記録する際の量子化誤差があるため、またIEEE1394バスライン伝送の際に生じる時間のずれのため、受信器側で再現したクロックにはジッタと呼ばれるクロックのゆれが存在し、ジッタの影響により記録・再生する音声・画像が劣化する。
【０００７】
このジッタの影響を小さくする手法として、特願２０００−６１９８９７（Ｗ０００／７２５５２）及び特開２００２−３５４０５１があり、これらの手法をIEEE1394バスラインにおいて実現する方法が“AV/C Command Set for Rate Control of Isochronous Data Flow”として1394 Trade Associationの正式規格として発行されている。
【０００８】
これらの手法では、受信器において受信したデータを一旦メモリなど一時記憶素子に保持し、受信器のクロックに従って、一時記憶素子に保持されたデータを読み出し、記録・再生等の処理を行う。つまり、送信側と受信側とで、クロックの非同期化が可能となる。受信器は、例えば水晶発振器が生成したマスタクロックに基づいてデータを読み出すので、上記PCRを記録する際の量子化誤差と、IEEE1394バスライン伝送の際に生じる時間のずれの影響を抑えることができ、よってジッタの影響を限りなく小さくすることが可能となる。
【０００９】
ところで、上記手法に基づいたデータ送受信システムにあっても、受信側の一時記憶素子などに保持されているデータ量を常に一定にするため、送信側で伝送データ量を制御する必要がある。そこで、一時記憶素子に保持されているデータの残量を定期的に確認し、その残量に従って伝送レート制御命令を受信器から送信器に発行し、送信器側でその命令に従って伝送データ量を制御する方法がとられている。このため、送信側と受信側とで、クロックを非同期化してはいるが、伝送データ量制御を可能とし、一時記憶素子などに保持されているデータ量が常に一定となるように制御できる。
【００１０】
図９は、特願２０００−６１９８９７（Ｗ０００／７２５５２）及び特開２００２−３５４０５１に開示された手法が適用された、ディスク再生装置５０と復号化装置６０からなる映像音声再生システムの構成を示す図である。この映像音声再生システムは、一時記憶素子（メモリ６９）に保持されているデータの残量に従って伝送レート制御命令を発行し、ディスク再生装置５０の伝送データ量を制御するものである。
【００１１】
ディスク再生装置５０において、ディジタルシグナルプロセッサ（DSP）５３は、図示を省略したモータ駆動部、スピンドルモータ等を制御して光ディスク５４を回転駆動し、また、光学ピックアップ、RFアンプ、信号処理装置などを用いて、この光ディスク５４に記録された符号化映像音声信号を出力する。この時、DSP５３は、当該ディスク再生装置５０に内蔵されている水晶発振回路５１により生成されているクロックPCLK５２に同期して符号化映像音声信号５５を入出力回路５６に出力する。また、DSP５３は、入出力回路５６の指示による伝送レート制御情報５７を基に±数％（例えば±１％）の出力レートの調整を行うことができるようになっている。
【００１２】
入出力回路５６は、DSP５３より受け取った符号化映像音声信号５５をパラレルシリアル変換処理し、所定のデータを付加した後、バイフェーズマーク変調してバスラインＢ１に出力する。また、入出力回路５６は、PCLK５２からPTS及びPCRを生成し、上記映像音声信号をパケット化の際にこれらPTS及びPCRをパケットに重畳してバスラインＢ１に送出する。また、入出力回路５６は、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、ディスク再生装置５０を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路５６は、この取得したパケットを復号し、復号化装置６０からの伝送レート制御命令の場合、その内容をDSP５３に伝送レート制御情報５７として出力する。
【００１３】
ディスク再生装置５０と復号化装置６０との間は、IEEE1394インターフェイス方式で規定されたバスラインＢ１で接続されている。なお、IEEE1394インターフェイス方式の場合には、接続順序はどのような接続であっても良く、図９は一例を示したものである。また、別のバスラインＢ２により図示しない他の機器などと接続することも可能である。
【００１４】
復号化装置６０において、入出力回路６１は、ディスク再生装置５０の入出力回路５６と同様に、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、復号化装置６０を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路６１は、復号化装置６０に内蔵されている水晶発振回路６２により生成されているクロックDCLK６３に同期して、バスラインＢ１、Ｂ２から取得したパケットのうちディスク再生装置５０にてパケット化した符号化映像音声信号を取得し、メモリ６９に蓄積する。また入出力回路６１は、メモリ残量監視器６４から伝送レート制御情報６５を受信した場合、その内容をディスク再生装置５０への伝送レート制御命令としてパケットを生成し、バスラインＢ１へ送出する。また入出力回路６１は、メモリ６９に蓄積されている符号化映像音声信号をDCLK６３に同期して取り出し、符号化映像音声信号６７として復号化器６６に伝送する。
【００１５】
メモリ残量監視器６４では、メモリ６９の残量を監視し、数秒間隔（例えば１秒）で伝送レート制御情報６５に、メモリ６９の残量が一定値（例えばメモリ総量の１／３）以下の場合伝送レートを数％（例えば１％）上げるよう命令を送出し、メモリの残量が一定値（例えばメモリ総量の２／３）以上の場合伝送レートを数％（例えば１％）下げるよう命令を送出し、それ以外の場合は現状の伝送レートを保持するよう命令を送出する。
【００１６】
復号化器６６では、DCLK６３に同期して符号化映像音声信号６７を復号化し、復号化映像音声信号６８として出力する。復号化映像音声信号６８は図示しないディジタル・アナログ変換器によりアナログ信号に変換され、各々テレビ等の映像出力装置やスピーカー等の音声出力装置に送出される。
【００１７】
ここで、メモリ６９の残量が一定値以下または一定値以上に達してから実際に伝送レートが制御されたパケットが復号化装置６０に到達するまでの時間を最大制御遅延時間Ｄmax、伝送レート制御命令を発する間隔をＤcommand、ディスク再生装置５０において伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間をＤprocessとすると、最大制御遅延時間Ｄmaxは次式１で表すことができる。
Ｄmax＝Ｄcommand＋Ｄprocess                        ・・・（１）
【００１８】
また、メモリ残量が過不足とならないよう伝送レートを制御するための、メモリ残量閾値の最小値をＭfast、および最大値をＭslowとすると、メモリ残量閾値の最小値Ｍfastおよびメモリ残量閾値の最大値Ｍslowは、メモリ総量をＭmax、単位時間当たりのデータ量をdata_rateとすると次式２および次式３で表すことができる。
Ｍfast＝data_rate・Ｄmax                            ・・・（２）
Ｍslow＝Ｍmax−data_rate・Ｄmax                     ・・・（３）
【００１９】
また、従来の技術を用いた手法として、シリアルバスプロトコル（Serial Bus Protocol:SBP）2を用いた伝送方式がある。SBP2は国際標準であるISO/IEC14776-232により規定されている。SBP2はパソコンなどに接続されているハードディスクなどに対しデータの読み書きに用いられる非同期伝送方式であり、IEEE1394バスの規格に基づく接続に最適であるとされている。
【００２０】
図１０はSBP2プロトコルを用いた伝送方式が適用された、データ送出装置７０と復号化装置８０からなる映像音声再生システムの構成を示す図である。
【００２１】
データ送出装置７０において、CPU７２は、メモリ７６の残量を監視し、メモリ７６のデータ残量が少なくなったことを検知すると適宜、図示しないモータ駆動部、スピンドルモータなどを制御し、光ディスク７１を回転駆動し、この光ディスク７１に記録された符号化映像音声信号を入力しメモリ７６に一時的に保持する。CPU７２は、入出力回路７５からSBP2制御信号７４の入力があるとメモリ７６に一時的に保持されている符号化映像音声信号をSBP2データ信号形式に変換しSBP2データ信号７３として入出力回路７５に出力する。
【００２２】
入出力回路７５は、CPU７２より受け取ったSBP2データ信号７３をパラレルシリアル変換処理し、所定のデータを付加した後、バイフェーズマーク変調してバスラインＢ１に出力する。また、入出力回路７５は、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、データ送出装置７０を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路７５は、この取得したパケットを復号し、復号化装置８０からのSBP2制御命令の場合、その内容をCPU７２にSPB2制御信号７４として出力する。
【００２３】
データ送出装置７０と復号化装置８０との間は、IEEE1394インターフェイス方式で規定されたバスラインＢ１で接続してある。なお、IEEE1394インターフェイス方式の場合には、接続順序はどのような接続であっても良く、図１０は一例を示したものである。また、別のバスラインＢ２により図示しない他の機器などと接続することも可能である。
【００２４】
復号化装置８０において、入出力回路８３は、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、復号化装置８０を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路８３は、当該復号化装置８０に内蔵されている水晶発振回路８１により生成されているクロックDCLK８２に同期して、バスラインＢ１、Ｂ２から取得したパケットのうちデータ送出装置７０にてパケット化したSBP2データを取得し、メモリ８９に蓄積する。また入出力回路８３は、メモリ残量監視器８８から伝送レート制御情報８４を受信した場合、その内容に従いデータ送出装置７０へのSBP2制御命令としてパケットを生成し、バスラインＢ１へ送出する。また入出力回路８３は、メモリ８９に蓄積されている符号化映像音声信号をDCLK８２に同期して取り出し、符号化映像音声信号８５として復号化器８６に伝送する。
【００２５】
【特許文献１】Ｗ０００／７２５５２
【特許文献２】特開２００２−３５４０５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されて手法では、一時記憶素子に保持されているデータ量に従ってデータ伝送量の制御を行うため、MPEG2で採用されている可変ビットレート（Variable Bit Rate:VBR）など、動的にデータ量が変化する場合はデータが過不足となる場合があるため利用する事が出来ない。
【００２７】
具体的には以下の通りである。上記図９に示した構成の映像音声再生システムにおいては、最大制御遅延時間Ｄmaxを求める際、伝送レート制御命令を発する間隔Ｄcommandについては復号化装置６０において調査することが可能であったが、ディスク再生装置５０において伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間Ｄprocessについては対象となるディスク再生装置５０により異なるため、正確なＤmaxを求める事が困難であった。
【００２８】
また、メモリ残量閾値の最小値Ｍfast、メモリ残量閾値の最大値Ｍslowを求める際、（式２）および(式３)から分かるように単位時間当たりのデータ量data_rateが一定となるようなデータ形式の場合のみ利用する事が可能である。ＭＰＥＧ２で採用されているVBR（Variable Bit Rate）など動的にデータ量が変化する場合、単位時間当たりのデータ量data_rateが一定ではないため、メモリ残量が過不足とならないようなメモリ残量閾値の最小値および最大値を決定する事が出来ない。従って、メモリ６９がオーバーフロー／アンダーフローする場合があり利用することが出来なかった。
【００２９】
また、上記図１０に示したシステムにて適用したSBP2プロトコルは非同期伝送方式であり、伝送するデータの連続性を保証していないため、同期伝送に用いる場合、復号化の際にデータが不足し、映像や音声に乱れが生じる場合がある。
【００３０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、動的にデータ量が変化する場合でも、ジッタの影響で生ずる音声・画像等の情報の劣化を低減し、かつ伝送レート制御を可能とするディジタル信号処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明に係るディジタル信号処理装置は、上記課題を解決するために、外部より伝送レート制御が可能な機器から所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のパケット化データからなるデータストリームを取得して復号するディジタル信号処理装置において、クロックを発生するクロック発生手段と、上記機器から伝送されてくるデータストリームを取得し、上記クロック発生手段が発生しているクロックに同期して上記複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得して記憶手段に書き込むと共に、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力するデータ入出力手段と、上記データ入出力手段によって上記記憶手段から読み出された上記符号化情報信号からなるパケットを上記クロックに同期して復号して出力する復号手段と、上記クロック発生手段が発生したクロックに同期して生成したシステム時間情報と、上記データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、上記データ入出力手段に上記命令データとして供給する伝送レート制御手段とを備える。
【００３２】
このディジタル信号処理装置では、外部より伝送レート制御が可能な機器から伝送されてくるデータストリームをデータ入出力手段が取得し、クロック発生手段が発生しているクロックに同期して複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得し、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力する。そして、伝送レート制御手段がクロック発生手段により発生されたクロックに同期して生成したシステム時間情報と、データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力手段に上記命令データとして供給する。
【００３３】
本発明に係るディジタル信号処理方法は、上記課題を解決するために、外部より伝送レート制御が可能な機器から所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のパケット化データからなるデータストリームを取得して復号するためのディジタル信号処理方法において、クロックを発生するクロック発生工程と、上記機器から伝送されてくるデータストリームを取得し、上記クロック発生工程が発生しているクロックに同期して上記複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得して記憶手段に書き込むと共に、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力するデータ入出力工程と、上記データ入出力工程によって上記記憶手段から読み出された上記符号化情報信号からなるパケットを上記クロックに同期して復号して出力する復号工程と、上記クロック発生工程が発生したクロックに同期して生成したシステム時間情報と、上記データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、上記データ入出力手段に上記命令データとして供給する伝送レート制御工程とを備える。
【００３４】
このディジタル信号処理方法では、外部より伝送レート制御が可能な機器から伝送されてくるデータストリームをデータ入出力工程が取得し、クロック発生工程が発生しているクロックに同期して複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得し、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力する。そして、伝送レート制御工程がクロック発生工程により発生されたクロックに同期して生成したシステム時間情報と、データ入出力工程が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力手段に上記命令データとして供給する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るディジタル信号処理装置によれば、外部より伝送レート制御が可能な機器から伝送されてくるデータストリームをデータ入出力手段が取得し、クロック発生手段により発生されたクロックに同期して複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得し、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力し、また伝送レート制御手段がクロック発生手段により発生されたクロックに同期して生成したシステム時間情報と、データ入出力手段が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力手段に上記命令データとして供給するので、動的にデータ量が変化する場合でも、ジッタの影響で生ずる音声・画像等の情報の劣化を低減し、かつ伝送レート制御を可能とする。
【００３６】
本発明に係るディジタル信号処理方法によれば、外部より伝送レート制御が可能な機器から伝送されてくるデータストリームをデータ入出力工程が取得し、クロック発生工程により発生されたクロックに同期して複数のパケット化データの内の符号化情報信号からなるパケットを取得し、当該パケットに重畳されている、上記機器における符号化処理時の符号化基準時間情報を取り出し、さらに上記所定の伝送路を介して上記機器に制御のための命令データを出力し、また伝送レート制御工程がクロック発生工程により発生されたクロックに同期して生成したシステム時間情報と、データ入出力工程が取り出した上記符号化基準時間情報とを比較し、比較結果に基づいて上記機器の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力手段に上記命令データとして供給するので、動的にデータ量が変化する場合でも、ジッタの影響で生ずる音声・画像等の情報の劣化を低減し、かつ伝送レート制御を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ディスク再生装置と復号化装置からなる映像音声再生システムである。ここでは、光ディスク媒体を用いた映像音声再生システムを例に挙げているが、その他の媒体、例えばテープ媒体や半導体メモリ媒体やハードディスク媒体を用いたシステムであっても良く、また音声再生システムやその他のシステムであっても良く、復号化装置からの伝送レート制御命令に従って伝送レートを制御可能なシステムであればその形態は問わない。
【００３８】
この映像音声再生システムにあって、復号化装置は、外部より伝送レート制御が可能な機器であるディスク再生装置から、IEEE1394伝送路のような所定の伝送路を介して伝送されてくる複数のパケット化データからなるデータストリームを取得して復号するディジタル信号処理装置の一例である。
【００３９】
先ず、図１を参照してディスク再生装置１の構成を説明する。ディスク再生装置１において、ディジタルシグナルプロセッサ（DSP）５は、図示を省略したモータ駆動部、スピンドルモータ等を制御して光ディスク６を回転駆動し、また、光学ピックアップ、RFアンプ、信号処理装置などを用いて、この光ディスク６に記録された符号化映像音声信号を出力する。この時、DSP５は、当該ディスク再生装置１に内蔵されている水晶発振回路３により生成されているクロックPCLK４に同期して符号化映像音声信号７を入出力回路８に出力する。また、DSP５は、入出力回路８の指示による伝送レート制御情報９を基に±数％（例えば±１％）の出力レートの調整を行う事ができるようになっている。
【００４０】
入出力回路８は、DSP５より受け取った符号化映像音声信号７をパラレルシリアル変換処理し、所定のデータを付加した後、バイフェーズマーク変調してバスラインＢ１に出力する。また、入出力回路８は、PCLK４からPTS及びPCRを生成し、上記映像音声信号をパケット化の際にこれらPTS及びPCRをパケットに重畳してバスラインＢ１に送出する。このため、入出力回路８は、多重化装置の機能も備える。多重化装置の機能については後述する。また、入出力回路８は、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、ディスク再生装置１を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路８は、この取得したパケットを復号し、復号化装置２からの伝送レート制御命令の場合、その内容をDSP５に伝送レート制御情報９として出力する。
【００４１】
ディスク再生装置１と復号化装置２との間は、IEEE1394インターフェイス方式で規定されたバスラインＢ１で接続してある。なお、IEEE1394インターフェイス方式の場合には、接続順序はどのような接続であっても良く、図１は一例を示したものである。また、別のバスラインＢ２により図示しない他の機器などと接続することも可能である。
【００４２】
図１において、復号化装置２は、クロックを発生するクロック発生手段である水晶発振回路１１と、ディスク再生装置１から伝送されてくるデータストリームを取得するデータ入出力回路２６と、データ入出力回路２６によって読み出された符号化情報信号（符号化映像音声信号）からなるパケットを上記クロックに同期して復号して出力する復号化器１５と、上記クロックに同期して生成したシステム時間情報であるSTCと、データ入出力回路２６がパケットから取り出したPCRとを比較し、比較結果に基づいてディスク再生装置１の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成する伝送レート制御器２７とを備える。
【００４３】
水晶発振回路１１は、ディスク再生装置１の水晶発振回路３によるクロックPCLK４とは非同期で、かつ精度の高いクロックDCLK１２を生成する。
【００４４】
データ入出力回路２６は、バスラインＢ１、Ｂ２で伝送されるパケットを監視し、復号化装置２を宛先として指定されているパケットを取得する。
【００４５】
バスラインＢ１に送出されたパケット化された映像音声信号は、トランスポートストリームを構成している。これは、上記ディスク再生装置１の入出力回路８が、図２に示す多重化装置３０の機能を有することから可能となる。
【００４６】
入出力回路８は、図２に示す多重化装置３０の機能を備えることにより、光ディスク６からDSP５等により再生された、ビデオデータ３１、オーディオデータ３２及びその他のデータ３３等を、各々の対応する符号化装置、すなわち、MPEG2ビデオ符号化装置３４、オーディオ符号化装置３５及びその他の符号化装置３６に対して入力し、各々の符号化されたストリームデータ（これらをエレメンタリーストリームともいう）３７、３８及び３９を得る。
【００４７】
MPEG2ビデオ符号化装置３４は、動き補償予測、離散コサイン変換DCT、量子化、可変長符号化といった圧縮技術を使いビデオ信号を圧縮する。動き補償予測は、時間的な冗長度を利用して情報量を削減する。離散コサイン変換は、画面内部の空間的な冗長度を利用して情報量を削減する。
【００４８】
オーディオ符号化装置３５は、標本化周波数8〜96ｋHzのPCMオーディオデータを符号化している。チャンネル数、ビットレートは任意に選ぶことができる。ステレオ2chであれば、ビットレートは、おおよそ200kbps以内である。
【００４９】
また、オーディオ符号化装置３５は、例えばSACDのような光ディスクから再生されたΔΣ変調により得られた１ビットオーディオ信号からなるダイレクトストリームデータDSDを所定の符号化方法にしたがって符号化してもよい。ΔΣ変調された１ビット・オーディオ信号は、従来のデジタルオーディオに使われてきたデータのフォーマット（例えばサンプリング周波数が44.1KHz、データ語長が16ビット）に比べて、非常に高いサンプリング周波数と短いデータ語長（例えばサンプリング周波数が44.1KHzの64倍、データ語長が１ビット）であり、伝送可能周波数帯域が広いことを特長としている。また、ΔΣ変調により１ビット信号であっても、64倍というオーバーサンプリング周波数に対して低域であるオーディオ帯域において、高いダイナミックレンジをも確保できる。この特徴を活かして高音質のレコーダーやデータ伝送に応用することができる。ΔΣ変調回路自体はとりわけ新しい技術ではなく、回路構成がIC化に適していて、また比較的簡単にAD変換の精度を得ることができることから、従来からADコンバータの内部などでよく用いられている回路である。ΔΣ変調された信号は、簡単なアナログローパスフィルターを通すことによって、アナログオーディオ信号に戻すことができる。
【００５０】
多重化部４０は、これらのエレメンタリーストリームを多重化し、一本化されたトランスポートストリーム４１を生成する。特に、MPEG2において規定される方法では、この多重化の際に、画像及び音響信号の時間軸に対する、後述のPCRのような同期情報もトランスポートストリーム内に記録する。
【００５１】
その他の符号化装置３３は、例えば伝送に必要な情報PSIや、デジタルストレージメディア情報DSMIなどを符号化する。伝送に必要な情報は、プログラム仕様情報（Program Specific Information：PSI）とも呼ばれ、MPEG2-TS伝送には必須の情報である。デジタルストレージメディア情報DSMIは、例えばデジタル放送を受信してメディアに記録する場合に必要とされる情報である。
【００５２】
多重化部４０では、MPEG2ビデオ符号化装置３４からのストリームデータ３７、オーディオ符号化装置３５からのストリームデータ３８、その他の符号化装置３６からのストリームデータ３９を、種別を問わずに、FIFO登録する。伝送チャネルをパケット長に分割してそれぞれをパケット・スロットとして、パケット・スロットがくる毎にFIFO登録にしたがって伝送チャネルに送り出す。もしパケット・スロットがきても、FIFO登録が空のときは、無効データ（NULL）パケットを挿入する。このようにして多重化部４０は、トランスポートストリームTSを形成する。
【００５３】
図３は、多重化部４０にて多重化されたトランスポートストリームTSの構造を示す図である。トランスポートストリームTSは、図４（ａ）に示すように固定長188バイト（bytes）のトランスポート・パケットが多重されることによって構成されている。図４（ｂ）は、TSパケットの構造を示す図である。4バイトのヘッダ（Hader）情報と184バイト（bytes）のTSペイロードからなる。図４（ｃ）に示すように、ヘッダ情報にあって8ビットの同期信号（SyncByte）は、TS開始コードを示すものであり、受信装置側のMPEGデコーダでTSパケットの先頭を検出するために用いられる。エラー表示（１ビット）は、このTSパケット中のビットエラーの有無を示す。ユニット開始表示（１ビット）は、ペイロードがビデオやオーディオ、PSIのデータ単位の先頭から始まるか否かを示す。優先度表示（TSパケットプライオリティ、１ビット）は、このTSパケットの重要度を示す。PID（Packet Identification、13ビット）は、パケット識別子、ストリーム識別情報である。スクランブル制御（2ビット）は、ペイロード部分のスクランブルの有無を示す。アダプテーションフィールド（AF）制御（2ビット）は、後述するアダプテーションフィールドの有無を示す。図３に示した構造にはアダプテーションフィールドがない。巡回カウンタ（4ビット）は、カウント情報の連続性によって、同じPIDを持つパケットが途中で一部棄却されているか否かが判別される。なお、巡回カウンタは、NULLパケットの場合は常に0x0になる。TSペイロードには、ビデオデータ、オーディオデータ、PSIデータが入る。NULLパケットの場合は0xFFでペイロード領域を埋める。
【００５４】
図４は、アダプテーションフィールドがあるTSパケット構造を示す。ヘッダ情報のアダプテーションフィールド制御により、アダプテーションフィールドが存在することが示されている（図４（ｂ））。アダプテーションフィールドの最初の8ビットでアダプテーションフィールド長が示される。不連続表示では、次の同じPIDを有するパケットで、システムクロックがリセットされ、新たな内容となることが示される。ランダムアクセス表示は、ビデオのシーケンスヘッダまたはオーディオのフレームの始まりを示すものとされて、このランダムアクセス表示によってランダムアクセス時のエントリーポイントを検出できる。ストリーム優先表示では個別ストリームの重要部分がこのパケットのペイロードにあることが示される。ストリーム優先表示の次にフラグが設けられ、このフラグによってコンディショナル・コーディングのオプショナルフィールドが設定される。このオプショナルフィールドの後に無効データであるスタッフィングバイトが必要に応じて設けられる。
【００５５】
オプショナルフィールドには、図４（ｃ）に示すように時刻基準情報であるPCR値が設定されるPCRフィールド（48ビット）やオリジナルの番組基準時刻であるOPCR（Original Program Clock Referene）、編集可能な点までの、同一PIDのトランスポートパケットの数を示すスプライスカウントダウン等が置かれている。48ビットのPCRフィールドには、図４（ｄ）に示すようにPCRBase（33ビット）、res（6ビット）、PCRExtension（9ビット）が記述される。なお、PCRは、例えば27MHzとされている。
【００５６】
PCRは、連続する複数パケットに所定の時間間隔で配置されている時間情報である。MPEG2-TSは、時間情報PCRを含むパケットを伝送している。PCRは復号化装置で参照される時間情報を含み、符号器側で意図した時間に復号器の時刻を設定できる仕組みになっている。MPEG2-TSにおいてPCRは一定間隔で伝送され、その間隔は0.1秒以下と定められている。つまり、可変ビットレートで伝送されるパケットでありながら、PCRは一定間隔で伝送されている。トランスポートストリームを構成している、連続する複数パケットに、PCRが上記多重化部において、例えば0.03秒間隔で配置されている。
【００５７】
そして、入出力回路２６は、当該装置２に内蔵されている水晶発振回路１１により生成されているクロックDCLK１２に同期して、バスラインＢ１、Ｂ２から取得したパケットのうちディスク再生装置１にてパケット化した符号化映像音声信号を取得し、パケットに重畳されているPCRを取り出し、PCR２８として伝送レート制御器２７に送出する。
【００５８】
また入出力回路２６は、取得したパケットから取り出した符号化映像音声信号をメモリ１８に蓄積する。また入出力回路２６は、伝送レート制御器２７から伝送レート制御情報１４を受信した場合、その内容をディスク再生装置１への伝送レート制御命令としてパケットを生成し、バスラインＢ１へ送出する。また入出力回路２６は、メモリ１８に蓄積されている符号化映像音声信号をDCLK１２に同期して取り出し、符号化映像音声信号１６として復号化器１５に伝送する。
【００５９】
伝送レート制御器２７では、ディスク再生装置１で用いられているクロックPCLK４とは非同期の、クロックDCLK１２に同期して生成した時間情報STC（System Time Clock）とPCR２８との比較を行う。
【００６０】
そして、伝送レート制御器２７は、その比較結果に基づいてディスク再生装置１の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成し、データ入出力回路２６に命令データとして供給する。具体的に、伝送レート制御器２７では数秒間隔（例えば１秒）で伝送レート制御情報１４に命令を出している。PCRからSTCを減じた値（T=PCR-STC）が時間閾値の最大値Ｔslow以上の場合、伝送レートを数％（例えば１％）下げる（SLOW）よう命令を送出する。また、PCRからSTCを減じた値（T=PCR-STC）が時間閾値の最小値Ｔfast以下の場合、伝送レートを数％（例えば１％）上げる（FAST）よう命令を送出する。また、それ以外の場合は現状の伝送レートを保持するよう命令を送出する。
【００６１】
図５は、伝送レート制御器２７がPCRからSTCを減じた値（T=PCR-STC）を基に、ディスク再生装置１側の伝送レートを制御する動作を説明するための図である。時間差Tが経過時間t1にて時間閾値の最大値Ｔslow以上になると、伝送レート制御器２７は伝送レート制御情報１４として、伝送レートを例えば１％下げるような伝送レート制御命令をパケット化し、入出力回路２６を経由し、バスラインＢ１を通してディスク再生装置１に伝送する。
【００６２】
ディスク再生装置１では、バスラインＢ１を通して伝送されるパケットを入出力回路８により監視し、ディスク再生装置１を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路８は、この取得したパケットを復号し、復号化装置２からの伝送レート制御命令の場合、その内容をDSP５に伝送レート制御情報９として出力する。伝送レート制御情報９は、伝送レートを例えば１％下げるような伝送レート制御命令であったので、DSP５は−１％だけ出力レートを下げる。これにより、復号化装置２側の伝送レート制御器２７では、経過時間t2にて上記時間差Tが上記時間閾値の最大値Ｔslowより小さくなるのを把握できる。
【００６３】
また、時間差Tが経過時間t3にて時間閾値の最小値Ｔfast以下になると、伝送レート制御器２７は伝送レート制御情報１４として、伝送レートを例えば１％上げるような伝送レート制御命令をパケット化し、入出力回路２６を経由し、バスラインＢ１を通してディスク再生装置１に伝送する。
【００６４】
ディスク再生装置１では、バスラインＢ１を通して伝送されるパケットを入出力回路８により監視し、ディスク再生装置１を宛先として指定されているパケットを取得する。入出力回路８は、この取得したパケットを復号し、復号化装置２からの伝送レート制御命令の場合、その内容をDSP５に伝送レート制御情報９として出力する。伝送レート制御情報９は、伝送レートを例えば１％上げるような伝送レート制御命令であったので、DSP５は＋１％だけ出力レートを上げる。これにより、復号化装置２側の伝送レート制御器２７では、経過時間t4にて上記時間差Tが上記時間閾値の最小値Ｔfastより大きくなるのを把握できる。
【００６５】
復号化器１５ではDCLK１２に同期して符号化映像音声信号１６を復号化し復号化映像音声信号１７として出力する。復号化映像音声信号１７は図示しないディジタル・アナログ変換器によりアナログ信号に変換され各々テレビ等の映像出力装置やスピーカー等の音声出力装置に送出される。
【００６６】
このように、復号化装置２は、受信したPCRと復号化装置２内の水晶発振回路３が生成したクロックに基づいたSTCの時間差を比較することで、ディスク再生装置１から伝送されるのが動的にデータ量が変化するような映像・音声等のデータであっても、ディスク再生装置１に伝送レート制御信号を送ることができ、よってディスク再生装置１の伝送レートを制御することができる。また、ディスク再生装置１と復号化装置２からなる映像音声再生システムは、量子化誤差やバスライン伝送が原因で生じるジッタの影響を小さくするが可能となる。
【００６７】
次に時間閾値の最小値Ｔfastおよび時間閾値の最大値Ｔslowの計算方式について説明する。最大制御遅延時間Ｄmax、メモリ総量をＭmax、単位時間当たりの最大データ量をmax_data_rateとすると時間閾値Ｔfastおよび時間閾値Ｔslowは次式４および次式５で表すことができる。
Ｔfast＝Ｄmax                                        ・・・（４）
Ｔslow＝（Ｍmax／max_data_rate）−Ｄmax              ・・・（５）
【００６８】
次に最大制御遅延時間Ｄmaxを求める処理手順について図６を用いて説明する。図６において、復号化装置２は、最大制御遅延時間Ｄmaxを求めるために、先ずステップＳ１として、ディスク再生装置１に対し、本発明のディジタル信号処理方法に基づいた伝送レート制御を行うための設定を行う。次に、復号化装置２は、ステップＳ２として、本発明に基づいた伝送レート制御の設定がなされたか否かを判定し、設定されていないときは処理が失敗したことを例えばメッセージにて送り（ステップＳ６）、設定されたときはステップＳ３の処理に進む。
【００６９】
復号化装置２は、ステップＳ３の処理に進むと、当該ステップＳ３にてディスク再生装置１に対して伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間Ｄprocessの問い合わせを行う。すなわち、復号化装置２はディスク再生装置１に対し、ディスク再生装置１において伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間Ｄprocessを問い合わせる命令を発行する。問い合わせに成功すると（ステップＳ４）、復号化装置２はディスク再生装置１から受信した問い合わせ応答から上記時間Ｄprocessを知ることが可能となる。そして、上記時間Ｄprocessと、自身が知る伝送レート制御命令を発する間隔Ｄcommandとを、上記式１にしたがって加算し、最大制御遅延時間Ｄmaxを算出する（ステップＳ５）。
【００７０】
次に単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを求める処理手順について図７を用いて説明する。図７において、復号化装置２は、先ずステップＳ１１として、ディスク再生装置１に対し本発明のディジタル信号処理方法による伝送レート制御を行うための設定を行う。
【００７１】
次に、復号化装置２は、ステップＳ１２として、上記伝送レート制御を行うための設定がなされたか否かを判定し、設定されていないときは処理が失敗したことを例えばメッセージにて送り（ステップＳ１５）、設定されたときはステップＳ１３の処理に進む。
【００７２】
復号化装置２は、ステップＳ１３の処理に進むと、当該ステップＳ１３にて単位時間当たりの最大データ量max_data_rateの問い合わせを行う。すなわち、復号化装置２はディスク再生装置１に対し、伝送される符号化映像音声信号パケットの単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを問い合わせる命令を発行する。問い合わせに成功する（ステップＳ１４）と、復号化装置２はディスク再生装置１から受信した問い合わせ応答から上記単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを知ることが可能となる。
【００７３】
なお、図６と図７の処理は同時に行っても良い。図８には、図６と図７の処理を組み合わせた一例の処理手順を示す。
【００７４】
図８において、復号化装置２は、先ずステップＳ２１として、ディスク再生装置１に対し、本発明のディジタル信号処理方法に基づいた伝送レート制御を行うための設定を行う。次に、復号化装置２は、ステップＳ２２として、上記伝送レート制御の設定がなされたか否かを判定し、設定されていないときは処理が失敗したことを例えばメッセージにて送り、設定されたときはステップＳ２３の処理に進む。
【００７５】
復号化装置２は、ステップＳ２３の処理に進むと、当該ステップＳ２３にて、ディスク再生装置１に対して伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間Ｄprocessの問い合わせを行う。すなわち、復号化装置２はディスク再生機器１に対し、ディスク再生装置１において伝送レート制御命令を受信してから伝送レートを制御するまでに必要とする時間Ｄprocessを問い合わせる命令を発行する。次に、復号化装置２は、ステップＳ２４の処理に進み、当該ステップＳ４にて単位時間当たりmax_data_rateの最大データ量の問い合わせを行う。すなわち、復号化装置２はディスク再生機器１に対し、伝送される符号化映像音声信号パケットの単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを問い合わせる命令を発行する。そして、上記二つの問い合わせが成功する（ステップＳ２５）、復号化装置２はディスク再生装置１から受信した問い合わせ応答から上記時間Ｄprocessを知ることが可能となり、上記式１より最大制御遅延時間Ｄmaxを求めることが出来る。また、復号化装置２はディスク再生装置１から受信した問い合わせ応答から上記最大データ量max_data_rateを知ることが可能となる。
【００７６】
また、復号化装置２にて、単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを求める他の方法について説明する。単位時間当たりの最大データ量max_data_rateは、各符号化映像音声信号の単位時間当たりの最大データ量の和により求めることができる。
【００７７】
MPEG2では、符号化映像信号の単位時間当たりの最大データ量max_data_ratevideoは、シーケンスヘッダ（Sequence header）内のビットレートバリュー（bit_rate_value）およびシーケンスエクステンション（Sequence extension）内のビットレートエクステンション（bit_rate_extension）より次式６で表すことができる。
max_data_ratevideo ＝bit_rate_value＋bit_rate_extension・４００  ・・・（６）
【００７８】
同様に他の符号化映像音声信号についても単位時間当たりの最大データ量を求め、全ての最大データ量の総和を取る事でmax_data_rateを求める事が出来る。
【００７９】
また、本発明では時間閾値Tfastと時間閾値Tslowは同じ値にすることも可能である。この場合、ディスク再生装置１への伝送レート制御命令は伝送レートを上げるような命令と伝送レートを下げるような命令のみとなる。時間閾値Tfastと時間閾値Tslowを同じ値とすると、必要となるメモリ総量Ｍmaxを次式７により求めることができる。
Ｍmax＝２Ｄmax・ max_data_rate                ・・・（７）
【００８０】
以上説明したように、本発明を適用することにより、実施の形態の映像音声再生システムにあって、ディジタル信号処理装置の一例である復号化装置２は、水晶発振回路１１で発生したクロックに同期して生成したシステム時間情報であるSTCと、データ入出力回路２６がパケットから取り出したPCRとを比較し、比較結果に基づいてディスク再生装置１の伝送レートを制御するための伝送レート制御命令を生成して、データ入出力回路２６を介してディスク再生装置１に伝送する。PCRは、動的にデータ量が変化するようなパケット伝送にあっても一定間隔で伝送される。このため、上記特許文献１、特許文献２のようにメモリなど一時記憶素子に保持されているデータの残量に従ってデータ伝送量の制御を行っていた技術では、伝送レート制御ができなかった、動的にデータ量が変化する場合にでも、本実施の形態は伝送レート制御を可能とするので、量子化誤差やバスライン伝送が原因で生じるジッタの影響を小さくする事ができ、ひいてはジッタの影響で生ずる記録・再生する音声・画像の劣化を低減させることが可能となる。
【００８１】
また、本発明は、動的にデータ量が変化する場合のみに適用されるだけではない。上記PCRは、もちろん固定ビットレートでのパケット伝送にも用いられ、一定間隔で配置されているので、固定ビットレートのパケット伝送にあっても、本発明を適用できるのは明らかである。この場合も、上記PCRは復号化装置側では、符号化時のクロック再生に用いるではなく、STCとの比較により伝送レート制御にのみ用いられるので、従来のように、PCRによるクロック再生時の量子化誤差やバスライン伝送が原因で生じるジッタの影響を小さくする事ができ、ひいてはジッタの影響で生ずる記録・再生する音声・画像の劣化を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態である、映像音声再生システムのブロック図である。
【図２】多重化装置のブロック図である。
【図３】トランスポートストリームTSの構造を示す図である。
【図４】アダプテーションフィールドがあるTSパケット構造を示す図である。
【図５】伝送レート制御器がPCRからSTCを減じた値（T=PCR-STC）を基に、ディスク再生装置側の伝送レートを制御する動作を説明するための図である。
【図６】最大制御遅延時間Ｄmaxを求める処理手順を示すフローチャートである。
【図７】単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを求める処理手順を示すフローチャートである。
【図８】最大制御遅延時間Ｄmaxと、単位時間当たりの最大データ量max_data_rateを同時に求める処理手順を示すフローチャートである。
【図９】従来の映像音声再生システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の他の映像音声再生システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  ディスク再生装置、２  復号化装置、３  水晶発振回路、４  クロックPCLK、５  DSP、６  光ディスク、７  符号化映像音声信号、８  入出力回路、９  伝送レート制御情報、１１  水晶発振回路、１２  クロックDCLK、１４  伝送レート制御情報、１５  復号化器、１６  符号化映像音声信号、１８  メモリ、２６  入出力回路、２８  PCR
【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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