(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力デジタル映像信号を蓄積する第１のバッファと、
入力デジタル音声信号を蓄積する第２のバッファと、
同期管理部とを有し、
前記同期管理部は、入力アナログ音声信号を前記入力デジタル音声信号に変換する場合に使用するクロックに基づいて第１の同期信号を生成し、
前記第２のバッファから入力順に前記第１の同期信号に同期して出力させる前記入力デジタル音声信号に同期させ、前記第１の同期信号と、入力アナログ映像信号を前記入力デジタル映像信号に変換する際に出力される第２の同期信号との同期ズレが所定値以上の場合には、前記第１のバッファから現在蓄積中の画面の前記入力デジタル映像信号を出力させ、前記同期ズレが前記所定値未満の場合には、前記第１のバッファに蓄積済みの直近の画面の前記入力デジタル映像信号を出力させ、
前記第１の同期信号は、前記入力アナログ音声信号を前記入力デジタル音声信号に変換する場合に使用する前記クロックをカウントして、所定のカウント数になった際に生成されることを特徴とする同期管理システム。
【請求項２】
前記第１のバッファは、２画面分以上のデジタル映像信号を蓄積することができる容量を有することを特徴とする請求項１に記載の同期管理システム。
【請求項３】
前記同期ズレを前記第１の同期信号と前記第２の同期信号との時間差により監視することを特徴とする請求項２に記載の同期管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル映像信号およびデジタル音声信号を符号化して又は符号化せずに記憶又は伝送する場合などに使用される同期管理システムに関する。
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩により、ＤＶ方式のデジタルビデオカメラやＭＰＥＧ方式のＤＶＨＳビデオデッキやＤＶＤビデオレコーダなどのデジタル記録装置や、ＢＳ放送用やＴＶ電話用などのデジタル伝送装置が開発されている。これらの装置では、入力アナログ信号をデジタル信号に変換することが行われるが、デジタル映像信号とデジタル音声信号は同期している必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
図５はデジタル記録装置やデジタル伝送装置に使用される従来の符号化・多重化装置の一例の要部を示すブロック回路図である。図５中、１０は入力アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換する映像用Ａ／Ｄ変換部、１１は入力アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する音声用Ａ／Ｄ変換部、１２は映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力される垂直同期信号を基準として音声用Ａ／Ｄ変換クロックを生成し、これを音声用Ａ／Ｄ変換部１１に供給するＰＬＬ回路である。
【０００４】
また、１３は映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力されるデジタル映像信号を符号化する映像符号化部、１４は音声用Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるデジタル音声信号を符号化する音声符号化部、１５は映像符号化部１３から出力される符号化映像データと音声符号化部１４から出力される符号化音声データを多重化する多重化部である。
【０００５】
図６は図５に示す従来の符号化・多重化装置の動作を説明するためのタイムチャートである。図６Ａは映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力されるデジタル映像信号（但し、符号化に有意な信号Ｖ１〜Ｖ５のみを示している）、図６Ｂは映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力される垂直同期信号、図６ＣはＰＬＬ回路１２から出力される音声用Ａ／Ｄ変換クロック、図６Ｄは音声用Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるデジタル音声信号（Ａ１〜Ａ５は各画面のデジタル音声信号）を示している。
【０００６】
図５に示す従来の符号化・多重化装置においては、入力アナログ映像信号は映像用Ａ／Ｄ変換部１０でデジタル映像信号に変換されると共に、入力アナログ音声信号は音声用Ａ／Ｄ変換部１１でデジタル音声信号に変換される。この場合、ＰＬＬ回路１２から音声用Ａ／Ｄ変換部１１に対して映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力される垂直同期信号を基準として生成した音声用Ａ／Ｄ変換クロックが供給される。
【０００７】
そして、映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力されるデジタル映像信号は映像符号化部１３で符号化映像データとされると共に、音声用Ａ／Ｄ変換部１１から出力されるデジタル音声信号は音声符号化部１４で符号化音声データとされ、更に、これら符号化映像データと符号化音声データは多重化部１５で多重化される。
【０００８】
音声用Ａ／Ｄ変換クロックは、入力アナログ音声信号のＡ／Ｄ変換精度に直結するため、変動が極力少ないことが望ましいが、たとえば、テレビ放送の場合には、受信状態が悪い場合や、チャンネルを切り替えた場合や、画面がＣＭに切り替わった場合などに垂直同期信号が変動することが多々あり、この場合に、音声用Ａ／Ｄ変換クロックが変動し、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期にズレが生じることがある。
【０００９】
たとえば、図６に示すように、映像用Ａ／Ｄ変換部１０からデジタル映像信号Ｖ２が出力されている時に、入力アナログ映像信号が乱れて垂直同期信号が本来の周期より長くなった場合、デジタル映像信号Ｖ３とデジタル音声信号Ａ３の同期にズレが生じることになる。この場合、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期を取るようにＰＬＬ回路１２が働いて音声用Ａ／Ｄ変換クロックの周期が長くなり、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期が回復することになる。図６の場合、デジタル映像信号Ｖ５とアナログ音声信号Ａ５のタイミングでは同期が回復している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図５に示す従来の符号化・多重化装置では、ＰＬＬ回路１２から音声用Ａ／Ｄ変換部１１に対して映像用Ａ／Ｄ変換部１０から出力される垂直同期信号を基準として生成した音声用Ａ／Ｄ変換クロックを供給することにより、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期を取るようにしているが、デジタル映像信号の同期がずれてから同期が回復するまでの間（図６では、デジタル音声信号Ａ３、Ａ４が出力される間）は、音声用Ａ／Ｄ変換クロックが変動しているため、ピッチが変わるなど、デジタル音声信号の品質が悪くなってしまうという問題点があった。
【００１１】
また、図５に示す従来の符号化・多重化装置においては、安定している放送波を受信している場合であっても、ＰＬＬ回路１２が本質的に持つジッタなどの影響により、水晶発振器などのような高精度のクロック源と比べると、ＰＬＬ回路１２で発生させた音声用Ａ／Ｄ変換クロックの安定度は低く、入力アナログ音声信号のＡ／Ｄ変換精度が悪いという問題点があった。
【００１２】
また、図７は従来の符号化・多重化装置の他の例の要部を示すブロック回路図である。図７中、２０は入力アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換する映像用Ａ／Ｄ変換部、２１はＣＤプレーヤやＭＤプレーヤなどからの入力デジタル音声信号のサンプリングレートを変換する音声サンプリングレート変換部、２２は映像用Ａ／Ｄ変換部２０から出力される垂直同期信号を基準としてレート変換クロックを生成し、これを音声サンプリングレート変換部２１に供給するＰＬＬ回路である。
【００１３】
また、２３は映像用Ａ／Ｄ変換部２０から出力されるデジタル映像信号を符号化する映像符号化部、２４は音声サンプリングレート変換部２１から出力されるデジタル音声信号を符号化する音声符号化部、２５は映像符号化部２３から出力される符号化映像データと音声符号化部２４から出力される符号化音声データを多重化する多重化部である。
【００１４】
この符号化・多重化装置では、入力音声信号はデジタル化されているが、入力デジタル音声信号を得るためのサンプリングクロックは映像とは同期していないため、音声サンプリングレート変換部２１を使用してデジタル音声信号をデジタル映像信号に同期させるようにしているが、この同期化のために、入力デジタル音声信号が高品質であっても、音声サンプリングレート変換部２１から出力されるデジタル音声信号の品質が劣化してしまうという問題点があった。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑み、デジタル音声信号の品質を悪化させることなく、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期を取ることができるようにした同期管理システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の同期管理システムは、入力デジタル映像信号を蓄積する第１のバッファと、入力デジタル音声信号を蓄積する第２のバッファと、この第２のバッファからデジタル音声信号を入力順に出力させると共に、第１のバッファから出力させるデジタル映像信号が第２のバッファから出力させるデジタル音声信号に同期するように、第１のバッファからデジタル映像信号を選択して出力させる同期管理部を有しているというものである。
【００１７】
本発明によれば、第２のバッファからデジタル音声信号を入力順に出力させると共に、第１のバッファから出力させるデジタル映像信号が第２のバッファから出力させるデジタル音声信号に同期するように、第１のバッファからデジタル映像信号を選択して出力させることができるので、デジタル映像信号とデジタル音声信号の間の同期管理を行うために、ＰＬＬ回路や音声サンプリングレート変換部を必要としない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の同期管理システムの一実施形態を含む符号化・多重化装置の一例の要部を示すブロック回路図である。図１中、３０は入力アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換する映像用Ａ／Ｄ変換部、３１は入力アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する音声用Ａ／Ｄ変換部である。
【００１９】
また、３２は本発明の一実施形態の同期管理システムであり、３３は映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル映像信号を一旦蓄積する映像用バッファ、３４は音声用Ａ／Ｄ変換部３１から出力されるデジタル音声信号を一旦蓄積する音声用バッファである。映像用バッファ３３は、２画面分のデジタル映像信号を蓄積する容量を持つものである。
【００２０】
また、３５は映像用Ａ／Ｄ変換部３０から垂直同期信号を受け取ると共に、音声用Ａ／Ｄ変換部３１から音声用Ａ／Ｄ変換クロックを受け取り、音声用Ａ／Ｄ変換クロックを元にして符号化のタイミングに必要な符号化用同期信号を生成すると共に、映像用バッファ３３から出力させるデジタル映像信号を選択する同期管理部である。
【００２１】
同期管理部３５は、具体的には、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から受け取る垂直同期信号とは関係なく、音声用Ａ／Ｄ変換部３１から受け取る音声用Ａ／Ｄ変換クロックを元にして垂直同期信号の周期に対応する符号化用同期信号を生成すると共に、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から受け取る垂直同期信号からの符号化用同期信号の遅延Δｔｓを監視し、遅延Δｔｓが閾値以上の場合には、映像用バッファ３３から現在蓄積中のデジタル映像信号を出力させ、遅延Δｔｓが閾値未満の場合には、蓄積済みのデジタル映像信号を出力させるように映像用バッファ３３を制御するものである。
【００２２】
また、３６は同期管理部３５から出力される符号化用同期信号を起動信号として映像用バッファ３３からデジタル映像信号を出力させて符号化する映像符号化部、３７は同期管理部３５から出力される符号化用同期信号を起動信号として音声用バッファ３４からデジタル音声信号を出力させて符号化する音声符号化部、３８は映像符号化部３６から出力される符号化映像データと音声符号化部３７から出力される符号化音声データを多重化する多重化部である。
【００２３】
音声用Ａ／Ｄ変換クロックは、高精度のＡ／Ｄ変換を行うため、入力アナログ音声信号のサンプリングクロックの２５６倍や３８４倍という周波数のクロックとなっている。そこで、たとえば、映像信号がＮＴＳＣ規格の場合、垂直同期信号の間隔は、音声用Ａ／Ｄ変換部３１のサンプリングクロックの周波数＝４８ＫＨｚ、音声用Ａ／Ｄ変換クロックの周波数＝１２.２８８ＭＨｚとすると、音声用Ａ／Ｄ変換クロックに換算して、４１０００９.６サイクル分となる。この結果、符号化用同期信号としては、音声用Ａ／Ｄ変換クロックを元にして、４１０００９サイクルの間隔で２つのパルス、４１００１０サイクルの間隔で３つのパルスを発生させれば良いことになる。
【００２４】
図２は図１に示す符号化・多重化装置の具体的構成例を示す図である。図２中、４０は映像用Ａ／Ｄ変換ＬＳＩ、４１は映像用Ａ／Ｄ変換クロックを出力する水晶発振器（２４.５７６ＭＨｚ）、４２は音声用Ａ／Ｄ変換ＬＳＩ、４３は音声用Ａ／Ｄ変換クロックを出力する水晶発振器（１２.２８８ＭＨｚ）、４４は図１に示す同期管理部３５、映像符号化部３６、音声符号化部３７および多重化部３８に相当する回路等を搭載したＭＰＥＧ２符号化ＬＳＩ、４５および４６は映像／音声データバッファＬＳＩである。
【００２５】
図３および図４は図１に示す符号化・多重化装置の動作を説明するためのタイムチャートである。図３Ａおよび図４Ａは映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル映像信号、図３Ｂおよび図４Ｂは映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力される垂直同期信号、図３Ｃおよび図４Ｃは音声用Ａ／Ｄ変換部３１から出力されるデジタル音声信号、図３Ｄおよび図４Ｄは音声用Ａ／Ｄ変換部３１で使用される音声用Ａ／Ｄ変換クロック、図３Ｅおよび図４Ｅは同期管理部３５から出力される符号化用同期信号、図３Ｆおよび図４Ｆは映像用バッファ３３から出力されるデジタル映像信号、図３Ｇおよび図４Ｇは音声用バッファ３４から出力されるデジタル音声信号を示している。なお、Ｖ１〜Ｖ５は各画面の有意なデジタル映像信号、Ａ１〜Ａ５は各画面のデジタル音声信号を示している。
【００２６】
図１に示す符号化・多重化装置においては、入力アナログ映像信号は映像用Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル映像信号に変換されて映像用バッファ３３に蓄積されると共に、入力アナログ音声信号は音声用Ａ／Ｄ変換部３１でデジタル音声信号に変換されて音声用バッファ３４に蓄積される。
【００２７】
映像符号化部３６は符号化用同期信号を起動信号として映像用バッファ３３からデジタル映像信号を出力させて符号化すると共に、音声符号化部３７は符号化用同期信号を起動信号として音声用バッファ３４からデジタル音声信号を入力順に出力させて符号化する。そして、映像符号化部３６から出力される符号化映像データと音声符号化部３７から出力される符号化音声データは多重化部３８で多重化される。
【００２８】
ここに、同期管理部３５は、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から受け取る垂直同期信号からの符号化用同期信号の遅延Δｔｓを監視し、遅延Δｔｓが閾値以上の場合には、映像用バッファ３３から現在蓄積中のデジタル映像信号を出力させるように映像バッファ３３を制御するので、映像用バッファ３３から出力されるデジタル映像信号は、図３Ｆに示すようになる。
【００２９】
これに対して、遅延Δｔｓが閾値未満の場合には、同期管理部３５は、蓄積済みのデジタル映像信号を出力させるように映像用バッファ３３を制御するので、遅延Δｔｓが図４Ｅに示すように閾値未満のΔｔｓ’であった場合には、同期管理部３５は、図４Ｆに示すように、蓄積済みのデジタル映像信号Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を映像用バッファ３３から出力させることになる。この結果、映像と音声のズレは、１画面分以内に抑えられることになるが、デジタル映像信号は、もともと画面単位であるため、デジタル映像信号とデジタル音声信号のずれが１画面分を越えなければ、映像と音声のずれは認識することができない。
【００３０】
なお、この例では、デジタル映像信号Ｖ２を続けて出力させている結果、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル映像信号Ｖ３と映像用バッファ３３から出力されるデジタル映像信号Ｖ３との間の時間差は、図４Ｆに示すΔｔｓ”のように広がるため、これ以上、映像と音声のズレが広がることはない。逆に、遅延Δｔｓが閾値より大きくなった場合は、蓄積済みのデジタル映像信号ではなく、現在蓄積中のデジタル映像信号を選択することにより、遅延Δｔｓが小さくなるため、やはり、映像と音声のズレが広がることはない。
【００３１】
以上のように、本発明の一実施形態の同期管理システム３２によれば、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル映像信号と音声用Ａ／Ｄ変換部３１から出力されるデジタル音声信号に時間的なズレがあっても、映像と音声の時間的ズレを１画面分以内に抑えるようにして、映像用バッファ３３から出力されるデジタル映像信号と音声用バッファ３４から出力されるデジタル音声信号の同期を取ることができる。
【００３２】
また、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期管理を行うために、ＰＬＬ回路や音声サンプリングレート変換部を必要としないので、デジタル音声信号の品質を劣化させることなく、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期を取ることができる。
【００３３】
また、映像用Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル映像信号と音声用Ａ／Ｄ変換部３１から出力されるデジタル音声信号は同期している必要がないため、映像用Ａ／Ｄ変換部３０と音声用Ａ／Ｄ変換部３１の各々を独立した適正な周波数のサンプリングクロックで動作させることができ、たとえば、入力アナログ音声信号のＡ／Ｄ変換に水晶発振器のような高精度のクロック源を使うことができ、高品質のデジタル音声信号を得ることができる。
【００３４】
なお、図１に示す符号化・多重化装置においては、映像用バッファ３３は、２画面分のデジタル映像信号を蓄積する容量を持つものとしたが、３画面分以上のデジタル映像データを蓄積する容量を持つものであっても良い。この場合、同期管理部３５は、遅延Δｔｓが閾値未満の場合には、映像用バッファ３３に蓄積済みの直近の画面のデジタル映像信号を選択して出力させることになる。
【００３５】
また、図１に示す符号化・多重化装置においては、入力音声信号をアナログ音声信号としているが、この代わりに、ＣＤプレーヤやＭＤプレーヤ等のデジタル音声信号を入力音声信号としても良い。この場合、音声サンプリングレート装置を必要としないことは勿論である。
【００３６】
また、図１に示す符号化・多重化装置においては、符号化映像データと符号化音声データを多重化しているが、更に、これらに他のデータを多重化するように構成する場合においても、デジタル映像信号およびデジタル音声信号を符号化することなしに多重化するように構成する場合においても、本発明を適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、デジタル映像信号とデジタル音声信号の間の同期管理を行うために、ＰＬＬ回路や音声サンプリングレート変換部を必要としないので、デジタル音声信号の品質を劣化させることなく、デジタル映像信号とデジタル音声信号の同期を取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同期管理システムの一実施形態を含む符号化・多重化装置の一例の要部を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示す符号化・多重化装置の具体的構成例を示す図である。
【図３】図１に示す符号化・多重化装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図１に示す符号化・多重化装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】従来の符号化・多重化装置の一例の要部を示すブロック回路図である。
【図６】図５に示す従来の符号化・多重化装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】従来の符号化・多重化装置の他の例の要部を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
（図１）
３０  映像用Ａ／Ｄ変換部
３１  音声用Ａ／Ｄ変換部
３２  本発明の一実施形態の同期管理システム
３３  映像用バッファ
３４  音声用バッファ
３５  同期管理部
３６  映像符号化部
３７  音声符号化部
３８  多重化部
（図５）
１０  映像用Ａ／Ｄ変換部
１１  音声用Ａ／Ｄ変換部
１２  ＰＬＬ回路
１３  映像符号化部
１４  音声符号化部
１５  多重化部
（図７）
２０  映像用Ａ／Ｄ変換部
２１  音声サンプリングレート変換部
２２  ＰＬＬ回路
２３  映像符号化部
２４  音声符号化部
２５  多重化部
【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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