(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルビデオ信号を伝送する方法であって、
ディジタルビデオ信号を少なくとも２つのビデオ信号部分に分けるステップであって、第１のビデオ信号部分は通常の品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、第２のビデオ信号部分は高い品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、前記第１ビデオ信号部分及び前記第２ビデオ信号部分の各々は画像データ及びヘッダデータを有するステップと、
前記画像データ及び前記ヘッダデータ各々を伝送データパケットに挿入するステップと、
前記第２ビデオ信号部分の前記ヘッダデータを含む伝送データパケットをマーキングするステップと、
前記第１ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケット及び前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを第１伝送チャネルに割り当てるステップと、
前記第２ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケットを、前記第１伝送チャネルより低い誤り保護レベルを有する第２伝送チャネルに割り当てるステップと、
前記マーキングに基づいて、前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを前記第１伝送チャネルに割り当てるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
最高の誤り保護レベルを有するチャネルで伝送されるヘッダデータが、該チャネルで反復的に伝送される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ディジタルビデオ信号がＭＰＥＧ方式の多重化に従って伝送される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ディジタルビデオ信号用の送信器であって、
ディジタルビデオ信号を複数のビデオ信号部分に分ける手段であって、第１のビデオ信号部分は通常の品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、第２のビデオ信号部分は高い品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、前記第１ビデオ信号部分及び前記第２ビデオ信号部分の各々は画像データ及びヘッダデータを有する手段と、
前記画像データ及び前記ヘッダデータ各々を伝送データパケットに挿入する手段と、
前記第２ビデオ信号部分の前記ヘッダデータを含む伝送データパケットをマーキングする手段と、
前記第１ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケット及び前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを第１伝送チャネルに割り当て、
前記第２ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケットを、前記第１伝送チャネルより低い誤り保護レベルを有する第２伝送チャネルに割り当て、
前記マーキングに基づいて、前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを前記第１伝送チャネルに割り当てる手段と、
を有する送信器。
【請求項５】
ディジタルビデオ信号を受信する方法であって、
第１ビデオ信号部分の画像を運ぶ伝送データパケット及び前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを第１伝送チャネルで受信するステップと、
第２ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケットを、前記第１伝送チャネルより低い誤り保護レベルを有する第２伝送チャネルで受信するステップと、
前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを前記第１伝送チャネルで受信するステップと、
マーキングを求めて前記伝送データパケットを分析するステップであって、該マーキングは、分析される伝送データパケットに含まれる前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを識別するステップと、
前記伝送データパケットから前記画像データ及び前記ヘッダデータをそれぞれ抽出するステップと、
前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータ及び画像データを組み合わせて前記第１ビデオ信号部分を再生し、前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータ及び画像データを組み合わせて前記第２ビデオ信号部分を再生するステップであって、前記第１ビデオ信号部分は通常の品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、前記第２ビデオ信号部分は前記ディジタルビデオ信号部分を高い品質で再生可能にするステップと、
を有する方法。
【請求項６】
最高の誤り保護レベルを有するチャネルで受信されるヘッダデータが、該チャネルで反復的に受信される請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ディジタルビデオ信号がＭＰＥＧ方式の多重化に従って受信される請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
ディジタルビデオ信号を受信する受信器であって、
第１ビデオ信号部分の画像を運ぶ伝送データパケット及び前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを第１伝送チャネルで受信し、
第２ビデオ信号部分の画像データを運ぶ伝送データパケットを、前記第１伝送チャネルより低い誤り保護レベルを有する第２伝送チャネルで受信し、
前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを運ぶ伝送データパケットを前記第１伝送チャネルで受信する手段と、
マーキングを求めて前記伝送データパケットを分析する手段であって、該マーキングは、分析される伝送データパケットに含まれる前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータを識別する手段と、
前記伝送データパケットから前記画像データ及び前記ヘッダデータをそれぞれ抽出する手段と、
前記第１ビデオ信号部分のヘッダデータ及び画像データを組み合わせて前記第１ビデオ信号部分を再生し、前記第２ビデオ信号部分のヘッダデータ及び画像データを組み合わせて前記第２ビデオ信号部分を再生する手段であって、前記第１ビデオ信号部分は通常の品質で前記ディジタルビデオ信号を再生可能にし、前記第２ビデオ信号部分は前記ディジタルビデオ信号部分を高い品質でに再生可能にする手段と、
を有する受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部分に階層的に構造化されたディジタル信号の伝送、特に、ディジタルテレビジョン信号の階層的な地上伝送の方法、符号器及び復号器に関係する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル伝送方法は、特に、地上チャネルにおいて急激な応答を有する。受信された電界強度がディジタルデータストリームの実質的に誤りのない復号化を可能にする限り、常に良い信号品質が存在する。しかし、電界強度が最小値よりも低下するならば、その結果として、ビット誤りが急激に増加し、極端な場合には、プログラムの受信を完全に失敗する。この挙動を防止するため、例えば、画像の粗い構造のような重要な信号成分に、より高い誤り保護が設けられ、即ち、データ階層が導入される。重要な画像成分及びさほど重要ではない画像成分からなるビデオ信号は上記の方法で生成され、その結果として、さほど重要ではない成分が失われた場合に、少なくとも品質の低下した画像が復号化され、表示される。
【０００３】
かかる階層的なソース符号化は、ビデオ信号の３−レイヤ符号化が行われるドイツ国の連合プロジェクト「高品位テレビジョン番組と、関連したオーディオ信号及び補足情報項目の階層的ディジタルテレビジョン伝送（ＨＤＴＶＴ）」の文脈において採用される。テレビジョン解像度を有するビデオ信号だけが最良の保護を有するサブチャネル１において伝送され、品質の低下した高品位テレビジョン信号（ＨＤ１）はサブチャネル２において伝送され、３個の信号が全て復号化されたとき、完全な品質の高品位テレビジョン信号（ＨＤ２）を与える残りの情報が最も弱い保護を有するサブチャネル３において伝送される。これは、伝送信号が弱くなり始めた場合に、高品位テレビジョン信号の受信が急激に打ち切られることがなく、むしろ、少なくとも２段階で悪くなることを保証する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それにも係わらず、夫々のサブチャネルの誤りレートが低い場合でさえ、特に重要なビデオ信号の情報項目の損失は、画像の不全を招き、かつ、ビデオ符号化において一般的に利用される予測に起因して、かなり長い時間に亘って可視性の誤りが生じる。
【０００５】
本発明の目的は、特に、信号の地上受信中に誤り及び画像の不全を低減するため、特に重要なビデオ信号の情報項目に対しより高い誤り保護が得られるディジタル信号の階層的な伝送の方法を提供することである。上記本発明の目的は、請求項１に記載された方法により達成される。
本発明の他の目的は、上記の本発明による方法を適用する符号器及び復号器を提供することである。この本発明の他の目的は、請求項７に特定された符号器及び請求項９に特定された復号器を用いて達成される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ビデオ信号内のシーケンス又は画像ヘッダ情報項目の損失は、次の画像が復号化され得ないという結果を生じる可能性がある。この損失は、低い誤りレートの場合でさえ、非常に妨害性の影響を有する。その理由は、例えば、ＭＰＥＧ２規格に従って行われるようなビデオ符号化の時間的な予測に起因して、かかる誤りが、次のフレーム内（イントラフレーム）符号化画像まで、即ち、最大で約１／２秒に亘って可視性のまま維持されるからである。上記ヘッダ情報項目の特別な保護は、かなり長い時間に亘り可視性である上記誤りを除去させ得る。
【０００７】
従って、本発明によれば、複数のサブチャネル内の階層的な伝送の文脈において、ビデオチャネルの最も重要な情報項目、特に、夫々のヘッダ情報項目は、より高い誤り保護を有するサブチャネルで伝送される。
原則として、複数の部分に階層的に構造化されたディジタル信号の伝送の新規の方法は、上位チャネルが上位チャネルの下位にあるサブチャネルよりも高い誤り保護を有する関連したサブチャネルにおいて、上記の下位サブチャネルの中の一つに論理的に属する上記ディジタル信号の一部が少なくとも１個の上位サブチャネルで伝送されるという事実よりなる。
【０００８】
この場合に、最高の誤り保護を有するサブチャネルの特定の画質を保証するディジタルビデオ信号を伝送し、何れの場合にも画質の改善を行える付加データを上記下位サブチャネルで伝送することが可能であり、階層の最上位に配置されたサブチャネルで伝送されたビデオデータのヘッダは、同一のサブチャネルで数回伝送されることによって、より良い誤り保護を受ける利点がある。
【０００９】
関連したサブチャネルではなく、上位チャネルで伝送されるディジタル信号の夫々の部分は、好ましくは、この信号部分のビデオデータのヘッダを含む。
特に、関連したサブチャネルではなく、上位チャネルで伝送されるディジタル信号の夫々の部分を、何れの場合にも直接的に上位サブチャネルで伝送する方が有利である。
【００１０】
伝送がＭＰＥＧ２方式の多重化に従って行われるならば、優先ビットを設定することにより、ヘッダ情報項目を含む輸送パケットに印を付ける方が更に有利である。
原則として、本発明による符号器は、複数の部分信号への階層的な符号化がソースコーダで行われ、上記部分信号のデータは、データストリームを形成するためマルチプレクサで合成され、データストリームは、チャネルインタフェースで異なる誤り保護を有する複数のサブチャネルの間に分割され、かくして、下位サブチャネルの一つに論理的に属する上記ディジタル信号の部分は、少なくとも一つの上位サブチャネルで伝送されるという事実よりなる。
【００１１】
ヘッダ情報項目が伝送される輸送パケットは、上記マルチプレクサで識別される方が有利である。
原則として、本発明の復号器は、異なる誤り保護を有する複数のサブチャネルの信号が、チャネルインタフェースでデータストリームを形成するため合成されるという事実よりなる。上記データは、続いて、デマルチプレクサにおいて複数の部分信号に再び分割され、下位サブチャネルの中の一つに論理的に属する上記ディジタル信号の一部は、少なくとも一つの上位サブチャネルから上記下位サブチャネルに返送され、ビデオ信号を形成するためソース復号器において復号化される。
【００１２】
ヘッダ情報項目が伝送された上記輸送パケットの符号器側の識別子は、上記デマルチプレクサで評価される方が有利である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１には、異なる誤り保護を有する３個の（仮想）サブチャネルの間のビデオデータの新規の分割が概略的に示される。３個のサブチャネルは、最高の誤り保護のチャネル１と、中間の誤り保護のチャネル２と、最低の誤り保護のチャネル３である。
【００１４】
伝送チャネル３は、ＨＤ２形データストリームのビデオ信号ＨＤ２のためだけに使用される。ＨＤ２形データストリームのヘッダ情報項目ＨＤ２Ｐは、ＨＤ１形データストリームＨＤ１と共に、より良い保護がなされたチャネル２で伝送される。ＨＤ１形データストリームのヘッダ情報項目ＨＤ１Ｐは、次に、最良の保護がされた伝送チャネル１で伝送される。上記サブチャネルにおいて、通常のテレビジョン解像度ＴＶだけを伴うビデオ信号、厳密に言うと、高品位テレビジョン伝送システムの場合に、関連したヘッダ情報項目ＴＶＰを含むビデオ信号の伝送が行われる。上記ヘッダの付加的な保護は、一方で、より良い誤り保護を有する別のサブチャネルを設けることにより達成され、他方で、例えば、ＭＰＥＧ２方式の仕様の文脈において、図１に示された方法と同様に、パケットを次々に繰り返し的に伝送することが可能である。
【００１５】
上記の階層的な伝送は、ＨＤ２形データストリームのヘッダ以外の残りの部分が略完全に欠落したとき、ＨＤ２形データストリームのヘッダだけが誤りになることを保証する。このことは、ＨＤ１形データストリームにも同様に該当し、適当であれば、ＴＶ形データストリームにも当てはまる。
実際のディジタルビデオデータの伝送は、好ましくは、所謂輸送パケット内で行われる。図２には、ＭＰＥＧ２方式仕様書に指定され、高品位テレビジョン伝送のため利用される形の輸送パケットの構造が示される。輸送パケットは１８８バイトの固定長を有し、その中の４バイトが輸送パケットのヘッダに割り当てられる。残りの１８４バイトは、要求に応じて、有効な情報Ｐ（ペイロード）の伝送用領域と、付加的な検査及び制御情報Ａ（適応フィールド）に分割される。
【００１６】
上記例の場合に、ヘッダは、ＭＰＥＧ仕様により夫々の機能が明らかになる以下のビット、即ち、同期バイトＳＢ、輸送誤り指示ビットＴＥ、ペイロードユニット開始指示ビットＰＳ、輸送優先ビットＴＰ、パケット識別ビットＩＤ、輸送スクランブル処理制御ビットＴＳ、適応フィールド制御ビットＡＣ、及び、連続性カウンタビットＣＣを含む。
【００１７】
上記適応フィールドは、更なる制御情報項目のため使用してもよいが、使用しなければならない訳ではない。適応フィールドの長さは、適応フィールド長さバイトＡＬにより伝送され、８個の個別の検査ビットＤＩ、ＲＡ、ＥＳ、ＰＣ、ＯＰ、ＳＰ、ＴＰ及びＡＥよりなる更なるバイトＦＬが続く。更なるバイトＦＬの次に、実際の情報データＩＮが、必要であれば、詰め込みバイトＳＴと共に伝送される。
【００１８】
ビデオデータストリームの重要なヘッダ情報項目（シーケンス又は画像ヘッダ）は、ＭＰＥＧ２方式ビデオ仕様から評価されるように、最大で約１８０バイトである。従って、これは、輸送パケットのペイロードと略対応するので、ヘッダ情報項目を伝送するため輸送パケットのペイロードを使用することができる。
役に立つ情報として少なくとも一つのサブチャネルからのヘッダ情報項目を含む上記の輸送パケットは、輸送パケットのヘッダ内で伝送された輸送優先ビットＴＰを設定することにより識別される。このビットを用いることにより、伝送中に異なる優先順位を輸送パケットに割り当てることができるが、その評価は、現在までのところ、ＭＰＥＧ２及びＨＤＴＶＴの仕様中に与えられていない。
【００１９】
概して、２５Ｈｚのフレーム周波数において、データストリームへのランダムアクセスのための情報項目を含む略２個のシーケンスヘッダがビデオデータに加えて１秒毎に伝送されるので、１秒当たりにつき識別されるべき輸送パケットの数は、１秒当たりにつき識別されるべき約（２５＋２）＊２個（約８１０００ビット／秒）であることが分かる。従って、伝送チャネル１において、ＴＶ形部分データストリームに対し有効なデータレートの約１．３％は、ＨＤ１形ストリームの優先パケットに割り当てられ、ＴＶ信号に僅かな劣化が必ず生じる。この明らかな欠点は、ある種の誤りレート（例えば、１０-3）がチャネル２に既に存在する受信条件下で、ヘッダ損失に起因したＨＤ１信号内のかなり長大な面積の画像の妨害は生じなくなるという事実によって、より重大になる。
【００２０】
図３は、本発明による伝送方法のための送信器のブロック図であり、例えば、二つの番組が伝送される。ビデオ及びオーディオ信号Ｖ１、Ａ１、Ｖ２、Ａ２は、夫々、ソースコーダＶＥ１、ＡＥ１、ＶＥ２、ＡＥ２に供給される。共通の番組データストリームは、段ＤＥ１及びＤＥ２において発生された補足データと共に、ソース符号化ビデオ及びオーディオ信号から番組マルチプレクサＭＵＸ１及びＭＵＸ２に生成される。種々の（図３の例において２個の）番組データストリームは、ＭＰＥＧ２方式の仕様に従って輸送データストリームを形成するため輸送マルチプレクサＭＭＵＸにおいて結合され、輸送パケットはパケット識別子に基づいて識別される。多重化動作の時点で、ヘッダが複数の輸送パケットの間で適当であるように分配されている様子が分かるので、優先ビットは多重化動作中にも設定される。異なる誤りレートを有するチャネル内の重要性に従って符号化されたデータを伝送するため、個別の部分データストリームは、パケット識別子及び優先ビットによる識別に従って、チャネルインタフェースＳＰ（高品位テレビジョン伝送システムの場合にスプリッタと呼ばれる）により３個のサブチャネルの間で分配される。上記例の場合のチャネルインタフェースＳＰは、以下の方法でパケットを３個のサブチャネルに割り当てる。
【００２１】
【表１】
0004014241.tif 000002
【００２２】
信号は、次に、コーダＥＲＳにおいてリード・ソロモン符号化を用いて外部誤り保護が与えられる。ディジタル変調と共に、内部的な誤り保護の目的のための畳み込み的な符号化は、次の符号器ユニットＭＯＤにおいて行われる。最終的に、ベースバンド信号は、次の変調器ＢＢＲＦにおいて、（衛星、ケーブル、地上）伝送に適当な形式に変換される。
【００２３】
図４は、例えば、二つの番組の伝送用の本発明に従って送信された信号の受信器の一例のブロック図である。符号器の逆の処理段階が行われる。受信された信号は、まず最初に、復調器ＲＦＢＢにおいて、元のベースバンド信号に変換される。ディジタル復調は、例えば、ヴィタビ復号化のような畳み込み的復号化と共に、次の復号器ユニットＤＥＭＯＤで行われ、復号器ユニットＤＥＭＯＤの後にリード・ソロモン復号器ＤＲＳが続く。チャネルインタフェースＭＥ（高品位テレビジョン伝送の場合にマージャーと呼ばれる）において、輸送データストリームが、ＭＰＥＧ２方式に従って生成され、デマルチプレクサＭＤＥＭＵＸにより種々の番組データストリームに分割される。デマルチプレクサＤＥＭＵＸ１及びＤＥＭＵＸ２は、次に、何れの場合にも、番組データストリームをビデオ、オーディオ及び他のデータに分割し、これらは、復号器ユニットＶＤ１及びＡＤ１と、ＶＤ２及びＡＤ２と、ＤＤ１と、ＤＤ２とにおいて引続き更に処理され、出力ビデオデータＶ１、Ｖ２及び他のオーディオデータＡ１、Ａ２を供給する。
【００２４】
高品位テレビジョン伝送復号器の仕様は、ビデオデータストリームのサブチャネルへの固定的な割当てに基づいていないので、本発明に従って伝送されたデータストリームは、優先ビットを評価することにより容易に復号化される。
本発明は、例えば、ＤＶＢ又はＨＤＴＶのようなディジタルテレビジョンシステム、或いは、ディジタルデータの磁気記録に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】３個のビデオサブチャネルと共に本発明の階層的な伝送を表わす図である。
【図２】輸送パケット構造の構成を表わす図である。
【図３】本発明に従う伝送用の送信器のブロック図である。
【図４】本発明に従って送信された信号の受信用の受信器のブロック図である。
【符号の説明】
１，２，３    チャネル
ＨＤ１，ＨＤ２，ＴＶ    ビデオ信号
ＨＤＰ１，ＨＤＰ２，ＴＶＰ    ヘッダ情報項目
Ｐ    ペイロード
Ａ    適応フィールド
ＳＢ    同期バイト
ＴＥ    輸送誤り指示ビット
ＰＳ    ペイロードユニット開始指示ビット
ＴＰ    輸送優先ビット
ＩＤ    パケット識別ビット
ＴＳ    輸送スクランブル処理制御ビット
ＡＣ    適応フィールド制御ビット
ＣＣ    連続性カウンタビット
ＡＬ    適応フィールド長さバイト
ＤＩ，ＲＡ，ＥＳ，ＰＣ，ＯＰ，ＳＰ，ＴＰ，ＡＥ    検査ビット
ＦＬ    更なるバイトＦＬ
ＩＮ    情報データ
ＳＴ    詰め込みバイト
ＶＥ１，ＡＷ１，ＶＥ２，ＡＥ２    ソースコーダ
Ｖ１，Ａ１，Ｖ２，Ａ２    ビデオ及びオーディオ信号
ＤＥ１，ＤＥ２    段
ＭＵＸ１，ＭＵＸ２，ＭＭＵＸ    マルチプレクサ
ＳＰ，ＭＥ    チャネルインタフェース
ＥＲＳ    コーダ
ＭＯＤ    符号器ユニット
ＢＢＲＦ    変調器
ＲＦＢＢ    復調器
ＤＥＭＯＤ，ＶＤ１，ＡＤ１，ＶＤ２，ＡＤ２，ＤＤ１，ＤＤ２    復号器ユニット
ＤＲＳ    リード・ソロモン復号器
ＤＥＭＵＸ１，ＤＥＭＵＸ２，ＭＤＥＭＵＸ    デマルチプレクサ
【図１】
0004014241.tif 000003
【図２】
0004014241.tif 000004
【図３】
0004014241.tif 000005
【図４】
0004014241.tif 000006