(57)【要約】ＡＴＳＣ（次世代テレビジョン方式委員会）のディジタル・テレビジョン放送の標準規格は通常の音声とビデオのチャンネルに加えてデータ・チャネルを規定している。ＡＴＳＣのデータ・チャネルを使ってＭＰＥＧ−４のビデオ・ストリームを放送する方法を提供する。これによって、新しいビデオのサービスが実現可能になる。ＭＰＥＧ−４ストリームは、ＭＰＥＧ−２のＰＥＳ（パッケト化基本ストリーム）パケットにカプセル化されるか、ＭＰＥＧ−４のトランスポート・パケットに直接カプセル化される。これらの手段により、ＡＴＳＣ標準規格を変更することなしに、ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン・システムでデータ放送しているときに、ＭＰＥＧ−４ストリームを同時に放送することが可能になる。ある特定の符号化の方法をもその範囲に含んでいる、ある特定の標準規格に従って動作するように規制されているビデオと音声の情報を送信するシステムにおいて、独立の符号化の方法で情報を複数の次々に追加される（３１０）符号化情報に符号化し、次々に追加される符号化情報を、前記標準規格で定義された送信パケットのペイロード部分（３２４）にカプセル化することにより、特定の符号化の方法とは独立の符号化の方法を用いて情報を送信する方法を提供する。
2004537226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の符号化方法の利用を含み、所定の標準規格に従って動作するように規制されているビデオと音声の情報を送信するシステムにおいて、前記の符号化方法とは別個の符号化方法を用いて前記の情報を送信する方法であって、
前記の情報を、個別の符号化方法で符号化された複数の次々に増加される要素（３１０，４１０，５１０）に符号化するステップと、
次々に増加される符号化された情報を、前記標準規格で定義された送信パケットのペイロード部分（３２４，４２４，５２４）にカプセル化するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記のカプセル化された次々に増加される符号化された情報が、前記所定の符号化方法のための制御とタイミングの情報を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の標準規格が次世代テレビジョン方式委員会（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）により規定されたものであり、前記所定の符号化方法がＭＰＥＧ−２である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
別個の符号化方法がＭＰＥＧ−４である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
同期データ・ストリーミングの方法に従って前記送信システムにより情報が送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
データ・パイピングの方法に従って前記送信システムにより情報が送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記の別個の符号化方法により符号化された情報が、実時間プロトコル(Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)により定義されたパケットにカプセル化される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記符号化された情報のヘッダが、前記パケットのトランスポート・ヘッダと整合がとれている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記情報のヘッダと前記トランスポート・ヘッダの整合がゼロデータの追加（３２６、４２６）によって行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記符号化された情報の前記パケット・カプセル化がトランスポートの時間基準とは関係のないものである、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
所定の符号化方法の利用を含み、所定の標準規格に従ってビデオと音声の情報を符号化し、そして前記の符号化された情報を一つもしくはそれ以上のトランスポート・ストリームに構成する符号化／多重化システムであって、
前記所定の符号化方法とは異なった符号化方に基づいて、情報ストリームを処理して複数の次々に追加される要素にする独立の情報チャンネル（１１４）と、
前記情報ストリームの次々に追加される符号化情報を、前記所定の標準規格に従って構成された送信パケットのペイロード部に、カプセル化する手段（１２４）と、
を含む符号化／多重化システム。
【請求項１２】
前記カプセル化する手段が、前記所定の符号化方法のための制御とタイミングの情報を保持するための動作を行う、請求項１１に記載の符号化／多重化システム。
【請求項１３】
データ・パイピング方法により情報が送信され、更に前記の異なった符号化方法で符号化された前記の次々に追加される符号化情報が実時間プロトコル（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って構成されたパケットにカプセル化される、請求項１１に記載の符号化／多重化システム。
【請求項１４】
前記符号化情報のヘッダが前記パケットのトランスポート・ヘッダと整合されている、請求項１３に記載の符号化／多重化システム。
【請求項１５】
前記情報ヘッダと前記トランスポート・ヘッダとの整合がゼロデータを詰め込むことにより行われる、請求項１４に記載の符号化／多重化システム。
【請求項１６】
前記次々に増加される符号化情報のパケットへのカプセル化が、トランスポートの時間基準とは無関係である、請求項１３に記載の符号化／多重化システム。
【請求項１７】
符号化された情報を入力端で受信し、前記符号化情報は所定の符号化方法を用いて所定の標準規格に従って符号化され、且つ送信され、そして符号化される前の前記符号化信号を実質的に表している信号を出力する処理手段を含み、
前記の処理手段が、更に前記所定の符号化方法とは別個の符号化方法により符号化された符号化情報を受信し、そして符号化される前の前記別個の符号化方法による符号化信号を実質的に表している信号を出力し、
更に前記の処理手段により受信された前記別個の符号化方法により符号化された情報の次々に追加される部分が、前記所定の標準規格に従って構成された送信パケットのペイロード部にカプセル化される、復号器（１３６）。
【請求項１８】
前記処理手段により受信された前記別個の符号化方法により符号化された情報の次々に追加される部分が、前記所定の符号化方法のための制御とタイミングの情報を含む、請求項１７に記載の復号器。
【請求項１９】
前記別個の符号化方法により符号化され、前記処理手段により受信された情報がデータ・パイピング方法によって前記復号器に送信され、更に前記別個の符号化方により符号化された符号化情報の次々に追加される部分が、実時間プロトコル（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って構成されたパケットにカプセル化される、請求項１７に記載の復号器。
【請求項２０】
前記別個の符号化方法により符号化された情報のヘッダが、前記送信パケットのトランスポート・ヘッダと整合されている、請求項１９に記載の復号器。
【請求項２１】
前記情報ヘッダと前記トランスポート・ヘッダとの整合がゼロデータの詰め込みにより行われる、請求項２０に記載の復号器。
【請求項２２】
前記別個の符号化方法により符号化され、次々に追加される符号化情報のパケットへの前記カプセル化がトランスポートの時間基準とは関係がない、請求項１９に記載の復号器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の説明）
２００１年７月２３日に出願された発明の名称が「ＡＴＳＣの地上波チャンネルによるＭＰＥＧ−４の放送」である米国仮出願第６０／３０７，２０１は、全体として本願に組み込まれており、本願はその利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、ディジタルのビデオ放送に関し、特に、ディジタルビデオ信号の高度な符号化方法の利用に関する。
【背景技術】
【０００３】
容量に限界のある送信インフラに於いて、ビデオ信号のスループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）に対する要求は絶え間なく増加しており、それに対応するために、データ圧縮アルゴリズムは益々強力なものとなり、そのようなデータ圧縮アルゴリズムを実現するのに必要なディジタル処理手段の進歩は顕著である。圧縮動作に於いては、送信側で符号器がディジタル化されたビデオ信号に圧縮アルゴリズムを施し、出力として、ビデオのビットストリームを発生する。このビットストリームは、元のビデオ信号情報を圧縮しないで送信するのに必要な帯域幅に比べると、かなり狭い送信帯域幅しか必要としない。この圧縮されたビデオ・ビットストリームを受信サイトに送信した後に、復号器がこのビットストリームに圧縮解除の動作を施して、元のビデオ信号情報を復元する。
【０００４】
米国で、次世代テレビジョン方式委員会（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：ＡＴＳＣ）により規定された、現在のディジタル・テレビジョン放送の標準規格は、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：高精細度テレビジョン）を放送するのに、ＭＰＥＧ−２に基づいたビデオと音声の圧縮を用いている。しかし、ＭＰＥＧ−２に基づいた圧縮法を用いた場合、単一のＨＤＴＶサービスか、最大６つの標準画質サービスしか６ＭＨｚのチャンネルでは送れない。さらに進歩したビデオ圧縮技術（例えばＭＰＥＧ−４）を使うことにより、同じ６ＭＨｚのチャンネルの効率を、少なくとも２倍にできる。例えば、高精細度なら２チャンネル、標準画質なら最大１２チャンネルを一つの６ＭＨｚのチャンネルで送信することができる。更に、ＭＰＥＧ−４では、小さな画面の装置に信号を送信するための低ビットレートのチャンネルの使用が可能である。これに比べて、ＭＰＥＧ−２は、低ビットレートの送信に関しては、かなり効率が悪い。ＭＰＥＧ−４の第１０部の符号化方法を用いると、１／４ＶＧＡの画像を高品質で、且つ、４００  Ｋｂｐｓで送信することができる。１／４ＶＧＡは、ビデオレコーダの画質にほぼ相当するので、５０のＶＣＲ相当のチャンネルを一つのＡＴＳＣの６ＭＨｚチャンネルで送信することが出来る。
【０００５】
更に、ＭＰＥＧ−４は、高度の誤り耐性と圧縮解除のための手段を備えているので、低いビットレートで動作している装置では困難であった、信頼性の高いビデオ配信システムの実現を可能なものにする。しかしながら、ＡＴＳＣの標準規格は、符号化をＭＰＥＧ−２に制限しているので、現在のＡＴＳＣのディジタル・ビデオ技術では、ＭＰＥＧ−４の利点を実現することができない。
【発明の開示】
【０００６】
（発明の概要）
ＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）のディジタル・テレビジョン放送標準規格は、通常の音声とビデオのチャンネルに加えて、データ・チャネルを含んでいる。ＡＴＳＣのデータ・チャネルを使って、ＭＰＥＧ−４のビデオ・ストリームを放送する一般的な方法が提供される。これによって、新しいビデオのサービスが実現可能になる。ＭＰＥＧ−４ストリームは、ＭＰＥＧ−２のＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ：パッケト化基本ストリーム）パケットにカプセル化されるか、ＭＰＥＧ−４のトランスポート・パケットに直接カプセル化される。これらの手法により、ＡＴＳＣ標準規格を変更することなく、ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン・システムでデータ放送しているときに、ＭＰＥＧ−４ストリームを同時に放送することが可能になる。本発明の一実施例は、移動もしくは固定受信機に対して、ＭＰＥＧ−４のビデオと音声を放送するために、地上波ＡＴＳＣ送信システムを用いている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
米国に於いて、ＨＤＴＶおよびその他の次世代テレビジョン・サービスは、次世代テレビジョン方式委員会（ＡＴＳＣ）により規定された標準規格を遵守して供給されている。その標準規格の基本的なものが、ＡＴＳＣ  Ａ／５３，「ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン規格」である。更に、背景技術のところで述べたように、ＡＴＳＣ次世代テレビジョン・システムに於いて、ディジタル・テレビジョン信号の符号化と送信は、動画専門家グループ（ＭＰＥＧ：Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）により規定されたＭＰＥＧ−２に従って行われている。ＭＰＥＧ−２は、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８「情報技術―動画とそれに伴う音声情報の一般的符号化」として公式の国際標準になった。（米国のＨＤＴＶ方式の場合、音声の符号化は、ＭＰＥＧ−２とは異なった標準を使用している。しかし、この違いはここでの開示に重要なことではない。）
【０００８】
ＡＴＳＣ次世代テレビジョン・システムの主なサブシステムの高レベルの概略図が図１に示されている。図１に示されているように、システムは、アプリケーション（ビデオ／音声）符号化と圧縮のサブシステム１０１と、サービス多重化とトランスポートのサブシステム１０２と、ラジオ周波数／送信のサブシステム１０３とを含んでいる。アプリケーション符号化と圧縮のサブシステム１０１は、ＡＴＳＣ  Ａ／５３の標準に従ったビデオ符号化と圧縮１１０と、音声符号化と圧縮１１２とを含んでいる。これらの入力機能の詳細は当業者に良く知られているので、ビデオはＭＰＥＧ−２の標準に従っているということ以外には、ＡＴＳＣのビデオと音声の符号化および圧縮機能に関して、これ以上述べる必要はない。
【０００９】
ＡＴＳＣ標準規格、Ａ／９０「ＡＴＳＣデータ放送標準規格」に従って、データ・チャネル１１４もシステムへの入力として設けられる。データ・チャネルを用いたシステムへの入力データに何らかの符号化と圧縮の動作を施すことも可能であるが、そのような符号化と圧縮は標準規格の範囲外であるので、図には示されていない。データ・チャネルでの動作については後で詳述する。
【００１０】
サービス多重化とトランスポートのサブシステム１０２のサービス多重化機能１２０は、ディジタル・データ・ストリームを、それぞれのパケットもしくはパケット・タイプのための独特の識別記号を含む、情報のパケットに分割してから、ビデオ・ストリーム・パケットと、音声ストリーム・パケットと、データ・ストリーム・パケットとを、多重化して、一つのトランスポート・ストリームにする。トランスポート機能１２２は、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリーム・プロトコルを使用している。これについても後で詳述する。実時間クロック１２３は、周知の原理に従って、トランスポート機能１２２とサービス多重化機能１２０にタイミングの標準信号を与える。
【００１１】
ラジオ周波数／送信のサブシステム１０３は、チャネル符号化機能１３０と、変調機能１３２と送信媒体１３４とを含み、当業者に周知の機能を実行するので、これ以上の説明は必要がない。ラジオ周波数／送信のサブシステム１０３の出力信号は、受信機（復号器１３６を含んでいる）に送信され、信号は、復調、復号、圧縮解除の動作を経て、元の情報に戻される。
【００１２】
ＡＴＳＣのトランスポート機能は、ＭＰＥＧ−２のシステム規格に基づいており、ヘッダによって識別される固定長のパケットを使用している。各ヘッダは、ある特定のアプリケーションのビットストリームを識別する。このビットストリームは、基本ビットストリーム（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｂｉｔ  ｓｔｒｅａｍ）とも呼ばれ、パケットのペイロードを構成する。使用可能なアプリケーションには、ビデオ、音声、データ、番組、システム制御情報などがある。ビデオと音声のための基本ビットストリームは、それ自身がさらに、パケット化基本ストリーム（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ：ＰＥＳ）と呼ばれる可変長のパケット構造に、トランスポートの処理をする前に、包み込まれる。共通のタイムベースを共有する基本ビットストリームは多重化されて番組（ｐｒｏｇｒａｍ）となる。
【００１３】
ＡＴＳＣのトランスポート機能も、ＭＰＥＧ−２システム符号化の規格に従っており、基本ストリームは、番組ストリーム（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｓｔｒｅａｍ）もしくはトランスポート・ストリーム（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）に多重化される。一つまたはそれ以上のパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットであって、タイムベースが共通のものを合成して、単一のストリームにすることにより、番組ストリームが構成される。トランスポート・ストリームは、一つまたはそれ以上のタイムベースを有する、一つまたはそれ以上の番組を、合成して単一のストリームにしたものである。トランスポート・ストリームは、損失とか雑音の多い手段を用いて送信するような、エラーが起こり易い環境に於いても使用される。
【００１４】
ＡＴＳＣデータ・チャネル１１４（ＡＴＳＣ標準規格Ａ／９０に従う）を介して送信されるデータは、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリーム・パケットのペイロードにカプセル化される。種々のデータ送信方法が、Ａ／９０標準規格で創案されており、同期データ・ストリーミング（Ｄａｔａ  Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）とデータ・パイピング（Ｄａｔａ  Ｐｉｐｉｎｇ）が含まれている。同期データ・ストリーミングは、標準規格ではタイミング信号を必要とするデータのストリーミングと定義されている。即ち、受信機に於いて、データとクロックを再現して、同期のとれたデータ・ストリームを作り出す。同期データ・ストリームは、他のデータ・ストリームとは密接なタイミングの関係がなく、パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットによって転送される。データ・パイピングは、標準規格では、使用者が任意に定めたデータをＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームに含めて転送する手法と定義されている。データ・パイピングの場合、データは、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケットのペイロードに直接挿入される。
【００１５】
本発明の原理に従って、データ・チャネルは、ＭＰＥＧ−４のビデオ・ストリームを受け取れるように適応化され、新しいタイプのビデオ・サービスがＡＴＳＣ放送で実現可能になる。ＭＰＥＧ−４の効率の高い圧縮機能により、より多くのデータ・チャネルが実現可能になる。更に、小さな画面の装置向けの非常に低いビットレートのチャネル（そのままではビデオ・サービスには使用不可能）でデータを送信することが可能になる。
【００１６】
ＡＴＳＣ／ＭＰＥＧ−２標準規格によるビデオ送信は、ＣＣＩＲ（Ｃｏｍｉｔｅ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏｐｈｏｎｉｑｕｅ）６０１標準規格による画面解像度とＨＤＴＶ間の画面解像度間のビデオ解像度に制限される。これとは対照的に、本発明の原理に従って、ＡＴＳＣのデータ・チャネルに於いて、ＭＰＥＧ−４ストリームを使うことにより、ＱＣＩＦ（Ｑｕａｒｔｅｒ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  Ｆｏｒｍａｔ）（１／４共通交換フォーマット）とかＣＩＦ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｏｒｍａｔ）（共通交換フォーマット）のような手持ちの小さなディスプレイを含む、任意のビデオ画面解像度を得ることが可能になる。
【００１７】
図２は、本発明の原理を実現するために構成された、エンコーダ・システムの高レベルな概略図である。図１に示されたシステムとサブシステムに対応する機能には、同じ参照番号が使われている。本発明の方法を説明するのに必要なものを除いて、これらに共通な機能の説明はここでは行わない。図２、特にデータ・チャネル１１４に注目してみると、データ・チャネルを介して送信される情報を、ビデオ符号化と圧縮する機能１１５と、音声符号化と圧縮する機能１１６が設けられていることが分る。本発明の好ましい実施例に於いて、ビデオと音声の符号化と圧縮（１１５と１１６）は、ＭＰＥＧ−４の方法により行われ、新しい情報は、ＭＰＥＧ−４の構成に従って、ビデオ・オブジェクト・プレーン（Ｖｉｄｅｏ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｐｌａｎｅ：ＶＯＰ）として符号化される。
【００１８】
また図２から分るように、サービス多重化機能１２０は、典型的な従来技術であるＭＰＥＧ−２の処理を実行するＭＰＥＧ−２サービス多重化機能１２１と、ＭＰＥＧ−４のビデオ符号器１１５からのＭＰＥＧ−４ＶＯＰストリームを受け取るデータサービス多重化機能１２４との両方を含んでいる。サービス多重化機能１２４は、パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットもしくはＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：リアルタイム・トランスポート・プロトコル）パケットを用いてＭＰＥＧ−４のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）と音声アクセス・ユニットを別個のＰＥＳストリームもしくはリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）ストリーミングにカプセル化する。本発明に従って、ＭＰＥＧ−４のユニットをパケット化する処理課程を以下に詳述する。
【００１９】
データサービス多重化機能１２４の出力は、トランスポート・ストリーム・パケット化機能１２２に送られ、多重化されたＭＰＥＧ−４のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）情報は、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームに挿入される。本発明の例示的な一実施例に於いて、ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム・パケット化手段は、データ・ストリームを１８８バイトのパケットに分割し、パケット識別子（Ｐａｃｋｅｔ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ：音声とビデオの固有のパケット識別記号）を識別し、各種のストリーム（音声、ビデオ、データ）を多重化し、そしてプログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ：番組クロック標準）の値を１００  ｍｓｅｃもしくは、それより短い間隔で（ＡＴＳＣの標準規格で特定されている）挿入する。勿論、ＭＰＥＧ−２トランスポート層は、ＡＴＳＣの標準規格で定義されているように、他の典型的な従来技術の機能（同期バイト、連続性カウンタ等）を実行する。
【００２０】
当業者には容易に理解できるように、本発明の原理に従って動作するように設計された復号器１３６は、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームの受信と復号に関する通常の動作に付け加えて、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームにカプセル化されたＭＰＥＧ−４データの取り出しと復号に関する動作機能を含んでいる。
【００２１】
ＡＴＳＣの標準データ放送に、ＭＰＥＧ−４ビデオ・ストリームを種々の形式でカプセル化することができる。二つの好ましい実施例に於いて、データ・チャネルを用いてのＭＰＥＧ−４ストリームの放送は、同期データ・ストリーミングとデータ・パイピングの方法により実現される。
【００２２】
図２のサービス多重化層の重要な機能は、音声とビデオのＰＴＳ（プレゼンテーショ・タイム・スタンプ）の値を、同期的にシステムのトランスポート層に挿入することである。同期データ・ストリーミングを用いる場合、パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）層がこの機能を実行し、データ・パイピングの場合、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＴＰ）がこの機能を実行する。
【００２３】
ここでは、本発明の原理によるＭＰＥＧ−４のユニットのパケット化について詳述する。同期データ・ストリーミングによる実施例は、ＭＰＥＧ−２のＰＥＳとトランスポート・ストリーム・パケットのフォーマットを用いる。各ビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）は、可変長のパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットにカプセル化される。従って、各パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットは、ＭＰＥＧ−４のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）で始まる。次に、これらのパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットは、ＭＰＥＧ−２のトランスポート・パケットにカプセル化される。この方法の場合、パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットは、トランスポート・パケットの始めに整合されることが必要である。このため、各ビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）の周期ごとに、ゼロデータを詰め込むことになる。このゼロデータの詰め込みは、ＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットの適応フィールドを用いて行われる。ＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットは、固定長であるから、ゼロデータの詰め込みが必要である。従って、ゼロデータは、ＭＰＥＧ−４のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）の終わりと、次のＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットの最初にある、次のＭＰＥＧ−４のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）の始めとの間に挿入される。ＭＰＥＧ−４ＶＯＰパケットは、固定した位置関係にあるので、受信機に於いて、ビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）を検出することは容易である。即ち、受信機では、各ＭＰＥＧ−２のＴＳパケットの最初を検査して、そこにパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケット（従ってＭＰＥＧ−４ＶＯＰ）があるかどうかを調べるだけでよい。
【００２４】
同期データ・ストリーミングにより、ＭＰＥＧ−４ビデオデータをＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームにカプセル化する過程の概要が図３に示されている。図３では、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰをカプセル化したＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ）のシーケンス３１０が、ＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットのシーケンス３２０の上に並べて示されている。各ＰＥＳパケット３１０は、ＰＥＳヘッダ３１２−ｉと、同期データヘッダ３１４−ｉと、ＭＰＥＧ−４ビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）３１６−ｉ（ｉはパケット番号を表す）とから構成されている。ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム３２０では、各トランスポート・パケットは、トランスポート・ヘッダ３２２−ｉと、トランスポート・ペイロード３２４−ｉ（同じく、ｉはパケット番号を表す）から成る。
【００２５】
本発明の原理によると、各パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットの内容は、一連のトランスポート・パケットのペイロード部にカプセル化される。ここで、一続きの最後のトランスポート・パケットのペイロード部の余分のビットにはゼロデータが詰め込まれる。図に示された例では、ＰＥＳヘッダ３１２−１と、同期データヘッダ３１４−１と、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ３１６−１の小部分から成る最初のパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットの始めの部分は、最初のトランスポート・パケットのペイロード部、トランスポート・ペイロード３２４−１にカプセル化されている。ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ３１６−１の次の部分は、次のトランスポート・パケットのペイロード部、トランスポート・ペイロード３２４−２にカプセル化されている。ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ３１６−１の残の部分は、３番目のトランスポート・パケットのペイロード部、トランスポート・ペイロード３２４−３に、余分のビットを使うためにゼロデータ３２６−３を付け加えてから、カプセル化される。
【００２６】
前記の内容から分るように、ＰＥＳヘッダ３１２−２と、同期データヘッダ３１４−２と、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ３１６−２から成る次のパケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）パケットは、トランスポート・ペイロード３２４−４から始まる次のトランスポート・パケットのペイロードのシーケンスにカプセル化される。
【００２７】
ＰＥＳヘッダは、トランスポート・ヘッダのプログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ）を基準にしたプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）を含んでいる。このプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）により、ＭＰＥＧ−４ビデオのストリームが、システム時間に同期される。音声ＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ  Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ）もトランスポート層のプログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ）を基準にした音声ＰＴＳを含んでいる。従って、音声とビデオは同じ基準システム時間（トランスポート層のプログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ））を用いるので、同期が達成される。
【００２８】
ＡＴＳＣデータ放送標準のモードに於いて必要な同期データヘッダは、全てのＰＥＳヘッダ（一つのビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ））毎に含まれる。同期データは、プレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）フィールドの８ビットの圧縮解除とオプションとしてデータレート関連の係数を含んでいる。
【００２９】
データ・パイピングによる実施例に於いても、ＡＴＳＣデータ・パイピングは何らの制限なしに任意の形式のデータをＭＰＥＧ−２のトランスポート・パケットにカプセル化することが可能な手法を用いていることに注目されたい。このように、データ・パイピングには制限がないので、同期データ・ストリーム転送に依るよりも効率の良い方法で、ＭＰＥＧ−４ビットストリームをカプセル化することができる。しかし、プレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）は、全てのビデオフレームと全ての音声フレームに用いられる。この目的のために、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）に基づいたプロトコルが実施例では好ましい。即ち、各ＭＰＥＧ−４ＶＯＰは、タイム・スタンプを有するＲＴＰヘッダを用いる。周知のように、ＲＴＰヘッダは３２ビットのタイム・スタンプ係数を含んでいる。
【００３０】
データ・パイピングにより、ＭＰＥＧ−４ビデオデータをＭＰＥＧ−２のトランスポート・ストリームにカプセル化する処理過程の概略が図４に示されている。図４では、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰをカプセル化したリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）のシーケンス４１０がＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットのシーケンス４２０の上に並べて示されている。各ＲＴＰパケットは、ＲＴＰヘッダ４１２−ｉと、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ４１６−ｉ（ｉはパケット番号を表す）とから構成されている。ＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリーム４２０に於いて、各トランスポート・パケットは、トランスポート・ヘッダ４２２−ｉと、トランスポート・ペイロード４２４−ｉ（同じく、ｉはパケット番号を表す）から成る。図３に示された同期データ・ストリーミングによるカプセル化方法と同じく、各ＲＴＰパケットの内容は、一連のトランスポート・パケットのペイロード部にカプセル化される。ここで、一続きの最後のトランスポート・パケットのペイロード部の余分のビットにはゼロデータが詰め込まれる。図に示されているように、ＲＴＰヘッダ４１２−１とＭＰＥＧ−４ＶＯＰ４１６−１の部分は、トランスポート・ペイロード４２４−１にカプセル化されている。ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ４１６−１の次の部分は、トランスポート・ペイロード４２４−２にカプセル化され、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰ４１６−１の最後の部分は、トランスポート・ペイロード４２４−３にカプセル化されている。更に、図に示されているように、ゼロパディング４２６−３が、トランスポート・ヘッダをＶＯＰヘッダと整合させるためにトランスポート・ペイロードで用いられている。
【００３１】
この実施例のリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）を用いたプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）の実現の詳細な手法は、単に一例を示したものであって、本発明の原理は、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）に基づいたシステムで定義されたフォーマットと適合するシステムであれば任意のものに適用可能であることに注目されたい。これに関しては、更にリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）標準規格（ＩＥＴＦ：Ｉｎｔｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）／ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）１８８９）は、ヘッダにペイロード・タイプ（ＰＴ）のパラメータを含んでいることを述べておく。従って、特定の規格（他のＲＦＣ：Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）が、それぞれの応用分野によって定められている。例えば、ＩＥＴＦ／ＲＦＣ３０１６は、ＭＰＥＧ−４の音声とビデオをリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケットにカプセル化する、ある一つの可能な方法を定義している。本発明の例示的な一実施例に於いて、このＲＦＣ３０１６によるカプセル化の方法（下記で更に述べる）を用いることが可能である。しかし、本発明は、ＭＰＥＧ−４のリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケット化プロトコルを定義している他の公知のＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）、それに将来に開発されるかも知れないＭＰＥＧ−４のリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケット化プロトコルを用いることが可能である。例えば、ＭＰＥＧ−４、第１０部ビデオのリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケット化を定義する新しいＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）が草案の段階ではあるが存在する。これらは、本発明を定義する原理の考慮範囲と見做すべきである。
【００３２】
上記の一例としてのＲＦＣ３０１６によるカプセル化方法の場合、タイム・スタンプ（ｔｉｍｅ  ｓｔａｍｐ）のパラメータは、９０ＫＨｚ（デフォルト・モードの時）の基準をタイム・スタンプに用いる。これは、ＡＴＳＣの標準規格で用いている９０ＫＨｚの基準と一致している。従って、この一例では、プログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ）とプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）フィールドは同じクロック周期に基づいている。しかし、他のリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）の実施例では、プレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）フィールドはＡＴＳＣの９０ＫＨｚと同じ基準クロックを使う必要はない。異なった周期の基準クロック間では、サンプル周期の変換が行われる。この変換はクロック間の比を直接計算することにより行われる。例えば、もし使用したリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）プロトコルが８０ＫＨｚのクロックをプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）の基準にしていたとする。この場合、プレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）での計算は、プログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ）のクロックに８／９を掛けたもので行われ、符号器が、プログラム・クロック・リファレンス（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：ＰＣＲ）とプレゼンテーション・タイム・スタンプ（ＰＴＳ）のクロックを同期的にゼロにリセットする。
【００３３】
別の実施例では、上記の実施例のデータ・パイピングに於けるゼロデータの追加が必要でなくなる。この別の実施例では、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケットはトランスポート・パケットと整合をとる必要がないようにカプセル化される。この別の実施例のカプセル化方法の概略が図５に示されている。そこでは、図４の方法のように、ＭＰＥＧ−４ＶＯＰをカプセル化したリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケットのシーケンス５１０が、ＭＰＥＧ−２トランスポート・パケットのシーケンス５２０の上に並べて示されている。図５から明らかなように、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）パケット・ストリーム５１０とトランスポート・パケット・ストリーム５２０の構成は、図４に示されたリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）とトランスポート・ストリームの構成に対応している。しかし、図４の方法と異なり、トランスポート・ヘッダをビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）パケット・ヘッダと整合させる必要がない。従って、ある一つのビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）パケットの最初のビットは、一つ前のビデオ・オブジェクト・プレーン（ＶＯＰ）パケットの最後のビットを納めているトランスポート・パケットのトランスポート・ペイロードに含めることができる。従って、図４の実施例で用いられたゼロデータを詰め込む必要性が無くなる。
【００３４】
しかし、この別の実施例では、整合されていないパケットの中からリアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）ヘッダを検出する方法が要求される。この要求を満たす一つの例示的な方法として、トランスポート・ペイロードの最初のバイトをポインターとして定義するか、リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）ヘッダの圧縮解除がオプションとしてポインターを含むようにしてもよい。しかしながら、他の方法も当業者にとって明らかなので、それらの方法は本発明の範囲に含まれるものである。
【００３５】
パケットの整合または整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が用いられないと、ゼロデータの詰め込みに使われたチャネル容量の無駄が無くなる。従って、平均して１フレーム当たり、１８４／２＝９２バイトを節約することができる。元の入力信号のサイズとビットレートによっては、この節約が重要になることがある。ＨＤＴＶの場合、無駄にされる帯域幅の相対的なパーセントは小さなものである。しかし、本発明による方法が、低画質もしくは低フレームレートの場合に用いられると、フレーム当たり数個のトランスポート・パケットしか必要でないことが起こり得る。このような場合、チャネル帯域幅の２０から３０パーセントを節約することができる。しかし、同期データ・ストリームを用いた実施例では、パケット化された基本ストリーム（ＰＥＳ）を用いる必要があるので、帯域幅の節約を得ることが出来ない。
【００３６】
前記の記述に照らして、数多くの変更と他の実施例が当業者にとっては明らかである。本発明の原理を説明するのに用いたＭＰＥＧ−４による符号化／圧縮標準規格は、一つの好ましい実施例に過ぎないことを明記しておく。本発明の方法を他の高度のビデオ圧縮方法に適用することは本発明の範囲に含まれるものと意図している。
【００３７】
従って、この記述は例を説明しただけのものであって、本発明を実施するときの最良の形態を当業者に教えるための目的であって、全ての可能な形態を説明したものではない。更に、使われた用語は説明のためであって、制限するものではなく、本発明の意図は変更しなくても、構成の詳細をかなり変えることが可能であり、本特許請求の範囲に含まれる全ての変更の独占的な使用権を留保するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＡＴＳＣ放送システムの高レベルの概要図である。
【図２】本発明の方法に従って変更されたＡＴＳＣ放送システムの高レベルの概要図である。
【図３】本発明の一つの実施例に従って、ＭＰＥＧ−４データをＡＴＳＣトランスポート・ストリームのパケットにカプセル化する方法の概要図である。
【図４】本発明の２番目の実施例に従って、ＭＰＥＧ−４データをＡＴＳＣトランスポート・ストリームのパケットにカプセル化する方法の概要図である。
【図５】本発明の３番目の実施例に従って、ＭＰＥＧ−４データをＡＴＳＣトランスポート・ストリームのパケットにカプセル化する方法の概要図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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