(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像または音声信号を符号化処理して複数のパケットより構成したストリームを生成し、該ストリームを多重化手段により多重化して送信するデータ多重化装置であって、
前記データ多重化装置は、パケット識別子（ＰＩＤ）に基づいて前記ストリームの番組情報を解析するストリーム解析手段と、
前記ストリームのヌルパケットを、パケット識別子を除きＭＰＥＧ−２のアダプテーションフィールド情報より構成するフォーマットに変換してダミーパケットとするヌルパケット変換手段と、
前記ストリーム解析手段の結果により前記ヌルパケット変換手段と前記多重化手段とを制御するデータ制御手段とを有し、
前記多重化手段は、前記ダミーパケットの前記パケット識別子を、前記データ制御手段に基づいて同一の個別ストリームにおける変換しないパケットと同一のパケット識別子に書き換え、前記ヌルパケット変換手段の出力を多重化することを特徴とするデータ多重化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の映像信号または音声信号等を符号化処理し、多重化して伝送するデータ多重化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の多重化および分離化を行うデジタルテレビ放送におけるデータ伝送システムを示している。このデータ伝送システムは、送信側が各番組１〜Ｎの映像、音声、その他のデータをそれぞれビット化したデータとする符号化器１０１  〜１０Ｎ  と、各符号化器で多重化したストリームをさらに多重化する多重化器１１とで構成され、受信側が多重化した各ストリームをそれぞれの単一ストリームに分離する分離器１２と、各ストリームを各番組１〜Ｎとして出力する復号器１３１  〜１３Ｎ  とから構成されている。
【０００３】
デジタルテレビ放送では、トランスポート・ストリーム（ＴＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）と称せられるパケット列で番組が構成されており、単一番組トランスポート・ストリーム（ＴＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）には、放送番組を構成する映像、音声、その他のデータの一つ以上のエレメンタリ・ストリーム（ＥＳ：Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｔｒｅａｍ）が多重化されて構成され、さらに単一番組トランスポート・ストリームが複数多重化されて、複数番組トランスポート・ストリームを構成して伝送路へと送出されている。一方、受信側では、複数番組トランスポート・ストリームから複数の単一番組トランスポート・ストリームを取り出す分離処理が行われる。
【０００４】
テレビの映像や音声の圧縮符号化には、国際標準のＭＰＥＧ規格があり、ＭＰＥＧ−２は映像圧縮フォーマットとして、ＭＰＥＧ−１にテレビ放送フォーマットであるインターレース構造を含む標準フォーマットである。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２２２．０  ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（Ｓｙｓｔｅｍｓ）に従うＭＰＥＧ方式のトランスポート・ストリームには、映像、音声、その他のデータからなる番組を構成するエレメンタリ・ストリームに加えて、ＰＳＩ（ＰｒｏｇｒａｍＳｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれる番組構成情報（チャンネルや番組関連の制御情報等）が含まれている。ＰＳＩは、詳しくは付加情報テーブル（ＰＡＴ，ＣＡＴ，ＰＭＴ，ＮＩＴ，ＳＤＴ，ＥＩＴ，ＴＤＴ，ＢＩＴ）であって、受信機での選局時（チャンネル番号）やＥＳ切り替え時の制御や視聴者の利便性を考慮して付加されている。
【０００５】
トランスポート・ストリームには、エレメンタリ・ストリームやＰＳＩなどの情報が１８８バイトのパケットに分割されて多重化されている。このＴＳパケットは、ヘッダ（４バイト）とペイロードとから構成され、このヘッダにはＰＩＤ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる１３ビットの識別子が格納され、この識別子によりペイロードに格納されているデータの内容を識別できる。ＰＩＤからパケットの内容を識別するための情報は、例えば、そのパケットが映像か音声かなどといった情報がペイロードのセクション形式のテーブルに格納されたＰＳＩ（番組構成情報）に含まれる。
【０００６】
通常、トランスポート・ストリームには、情報量（ビット・レート）を一定にするために、ＰＩＤが（０ｘ１ＦＦＦ）のヌルパケットと呼ばれる無効データが含まれ、多重化や分離の際には挿入または削除される。単一番組トランスポート・ストリームを複数多重化し、複数番組トランスポート・ストリームを伝送する場合、それぞれの番組を構成するエレメンタリ・ストリームを識別できるように、重複しないＰＩＤを付与しＰＳＩも変更される。
【０００７】
ところで、ヌルパケットは、ＰＩＤの値が（０ｘ１ＦＦＦ）と決められているので、ＰＩＤの値を変更することはできないが、複数番組トランスポート・ストリームのビットレートが伝送路に合致するように適時挿入または削除することができる。このため、番組ごとのヌルパケットを区別することはできなくなる。また、ヌルパケットは、多重化により伝送路のビットレートに合うように付加されるためヌルパケットのビットレートも番組ごとのパケットの合計値になるとは限らない。
【０００８】
例えば、ヌルパケットの数が３のストリームＡとヌルパケットの数が２のストリームＢを多重化する場合、多重化した後のヌルパケット数が伝送路のビットレートから６必要となったとすると、多重化の際、ヌルパケット数が６となるようにヌル発生器から不足分を加えて多重化する。これによって、入力の合計値と伝送路のヌルパケット数は一致しないことになる。
【０００９】
一方、受信側では、複数番組トランスポート・ストリームから単一番組トランスポート・ストリームを収得する場合、複数番組トランスポート・ストリームのＰＳＩ（番組構成情報）からそれぞれの単一番組トランスポート・ストリームの情報を収得し、番組ごとのパケットを選択して出力している。このとき、送信側のそれぞれの番組を構成する映像、音声などのエレメンタリ・ストリームは識別できるが、ヌルパケットは識別できない。
【００１０】
従って、受信側では、復号器が正常に動作できないような高いビットレートの単一番組トランスポート・ストリームを出力するなど、適切な出力が得られない場合がある。そのため、受信側では何らかの方法で送信側の情報を得る必要がある。例えば、予め送信側の各番組のビットレートなどの情報を入手し、それを出力側で指定する必要であった。または、出力側で必要とするビットレートなどの情報を送信側で多重化するようなシステムを実現する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、デジタルテレビ放送において、予め送信側の各番組のビットレートなどの情報を入手し、それを受信側で指定して、複数番組トランスポート・ストリームから適切な単一番組トランスポート・ストリームを出力することで解決することができるものも、必要な情報の変更があった場合、その情報に基づいて、受信側で確実に設定できるか否かは疑問がある。
【００１２】
また、受信側で必要とするビットレートなどの付加情報を送信側で多重化するようなシステムを実現したとしても、受信側でその付加情報を入手する必要があり、システムが複雑化してコストがかかるといった問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、送信側の設定情報等を意識することなく、かつ、容易に受信できるデータ多重化装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記の目的を達成するためになされたものであり、請求項１記載の発明は、映像または音声信号を符号化処理して複数のパケットより構成したストリームを生成し、該ストリームを多重化手段により多重化して送信するデータ多重化装置であって、
前記データ多重化装置は、パケット識別子（ＰＩＤ）に基づいて前記ストリームの番組情報を解析するストリーム解析手段と、
前記ストリームのヌルパケットを、パケット識別子を除きＭＰＥＧ−２のアダプテーションフィールド情報より構成するフォーマットに変換してダミーパケットとするヌルパケット変換手段と、
前記ストリーム解析手段の結果により前記ヌルパケット変換手段と前記多重化手段とを制御するデータ制御手段とを有し、
前記多重化手段は、前記ダミーパケットの前記パケット識別子を、前記データ制御手段に基づいて同一の個別ストリームにおける変換しないパケットと同一のパケット識別子に書き換え、前記ヌルパケット変換手段の出力を多重化することを特徴とするデータ多重化装置である。
【００１５】
請求項１の発明では、デジタルテレビ放送に用いられるデータ多重化装置であって、番組を構成する映像信号，音声信号等を符号化処理して得られるストリームの番組情報をストリーム解析手段（ストリーム情報解析器）で解析して多重化に必要な情報（パケット識別子，ＰＩＤ等）を得て、ストリーム解析手段の結果に基づいて、データ制御手段（制御器）により、データ変換手段（ヌルパケット変換器）を制御し、データ変換手段に入力されたストリームのビットレート調整用の特定パケット（ヌルパケット）について所定のフォーマットに変換してダミーパケットとし、多重化手段（多重化器）に入力して多重化し、伝送路符号化処理等を行って伝送路へと送出する。
【００１６】
このようなデータ多重化処理を行うことによって、多重化手段では、データ制御手段からの制御に基づいて、受信側で必要とする所定のビットレートに合せてヌルパケットの多重化が行われる。受信側では、映像、音声信号、その他のデータのストリームのビットレートを一定とした複数番組トランスポート・ストリームから容易に単一番組トランスポート・ストリームを分離器で分離することができる作用を有する。
【００１８】
また、本発明では、単一番組トランスポート・ストリームにおける特定パケットがビットレート調整用のヌルパケットであって、このヌルパケットをダミーパケットに変換して、ダミーパケットを含む複数の単一番組トランスポート・ストリームを多重化することにより、受信側では、適切な単一番組ストリームを復調することができる。
【００２０】
また、ＭＰＥＧ方式におけるトラスポート・ストリームを採用しており、ビットレート調整用の特定パケット（ヌルパケット）を所定のフォーマットに変換する際の形式がトラスポート・ストリームのアダプテーション・フィールド情報に基づいて構成されている。すなわち、アダプテーション・フィールドは、８×Ｍビットのスタッフィング・バイトが設けられている。この領域は、受信側で自動的に除かれるので、再生時に悪影響を与えることがなく、しかもビットレートを一定にすることができるので都合がよい。
【００２１】
即ち、本発明のデータ多重化装置では、多重化手段（多重化器）によるＴＳ多重化処理において、複数番組トランスポート・ストリームが一定のビットレートとなるようにヌルパケットをダミーパケットとして加えて多重化しており、受信側では、ビットレート等の情報を入手することなく、復調が容易になし得る作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデータ多重化装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態の送信側の符号化処理をするデータ多重化装置の要部を示すブロック図である。図２はその受信側の復号化処理をするデータ復調装置の要部を示すブロック図である。図３はヌルパケット，図４はダミーパケットのシンタックスを示す図である。
【００２３】
図１において、入力１，２，…Ｎ（１）は、ＭＰＥＧ方式で符号化された番組を構成する映像、音声、その他のデータの一つ以上のエレメンタリ・ストリームを多重化したトランスポート・ストリームである。トランスポート・ストリームは、ＴＳパケットと呼ばれる伝送単位で時分割分多重したものであり、ＴＳパケットはヘッダとペイロード（符号化された映像、音声、番組情報等の情報）とから構成されている。多重化器５の前段には、ストリーム解析器２と、ヌルパケット変換器（データ変換器）４と、ヌルパケット生成器７とが備えられ、入力Ｎに対応して、ストリーム解析器２と、ヌルパケット変換器（データ変換器）４とがそれぞれ設けられ、これらの出力が多重化器５に入力されている。制御器３は、ヌルパケット変換器（データ変換器）４と、ヌルパケット生成器７と、多重化器５とを制御している。多重化器５では、ストリーム解析器２の結果による制御器３の制御に基づいて、入力Ｎに対応するヌルパケット変換器４とヌルパケット生成器７とからの出力が入力されて多重化され、複数の単一番組トランスポート・ストリームが多重化されて、複数番組トランスポート・ストリームが出力６として伝送路へと送出される。
【００２４】
続いて、本実施形態の各構成要素について詳細に説明する。ストリーム解析器２では、入力１，２，…Ｎの各番組構成情報等を解析するストリーム解析手段を備えている。具体的には、単一番組トランスポート・ストリームに含まれるＰＳＩ（番組構成情報）を解析して、入力１のトランスポート・ストリームがどのような構成になっているか、その構成要素のＰＩＤ（識別子）など、多重化するに際して必要な情報を収得する。この情報に基づいて、制御器３によりヌルパケット変換器４を制御する。
【００２５】
制御器３では、ストリーム解析器２から得られる情報を基にして、多重化するパケットのＰＩＤ（ＴＳパケットの識別子であって、該当パケットの個別ストリームの属性を示す）が重複しないように割り当ておよび指示を行う。このとき、制御器３では、入力１のヌルパケットと他の入力のヌルパケットを区別できるように割り当てを行う。多くの場合、入力Ｎのトランスポート・ストリームには、映像ストリームが含まれ、大きな割合を占めているので、それと同じＰＩＤを割り当てることが望ましい。または、映像ストリームとは、独立したプライベート・ストリームとすることができる。ＰＩＤは受信側で必要とするＴＳパケットをフィルタリング（特定の条件に合致するデータを通過させる）するために用いられる。
【００２６】
ヌルパケット変換器４では、制御器３からの指示によって、ヌルパケットを所定のデータ形式（フォーマット）に変換処理を行う。ヌルパケットの一例を図３に示す。ヌルパケットを変換処理により図４に示すフォーマットのパケットに変換する。このパケットを、以下ダミーパケットと称する。ダミーパケットは、ＰＩＤによらず、アダプテーション・フィールド（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）のみのパケットとして識別される。このアダプテーション・フィールドには、有効な情報が含まれていないので、伝送路、受信側での処理に影響を与えない。そして、受信側の復号器では、ダミーパケットが廃棄される。ダミーパケットは、データ量の異なる映像信号や音声信号を多重化する際に、ビットレートを一定とするために加えられるヌルパケットと同様の作用をもたらす。
【００２７】
即ち、映像ストリームと同じＰＩＤを持つダミーパケットが多重化されたトランスポート・ストリームは、アダプテーション・フィールドの有効情報の有無により映像ストリームと識別できる。
【００２８】
多重化器５では、制御器３からの指示により、ＰＩＤの書き換えや多重化処理を行う。多重化器５の出力６は、単一番組トランスポート・ストリームを複数多重化した番組トランスポート・ストリームとなり、伝送路へと出力される。ヌルパケット生成器７では、制御器３からの指示により、ヌルパケットの生成を行う。これにより、本実施形態のデータ多重化装置では、伝送路で必要とするビットレートに合わせた出力６を得ることができる。
【００２９】
続いて、本発明のデータ多重化装置による複数番組トランスポート・ストリームのデータ復号化装置について、図２のブロック図を参照して説明する。
【００３０】
図２において、入力１０１（１）は、伝送路から受信した単一番組ストリームを複数多重化した複数番組トランスポート・ストリームであり、複数番組トランスポート・ストリームは、ストリーム解析器１０２と分離器１０４とに入力され、ストリーム解析器１０２によって、複数番組トランスポート・ストリームが解析される。ストリーム解析器１０２の解析結果は、制御器１０３に入力され、分離器１０４が制御される。分離器１０４に入力された複数番組トランスポート・ストリームは、単一番組トランスポート・ストリームに変換すべく、ヌルパケット逆変換器１０５，１０９を介して多重化器１０６，１１０に入力される。多重化器１０６，１１０には、ヌルパケット生成器１０８，１０９の出力がそれぞれ入力されて、それぞれの単一番組トランスポート・ストリームが出力１０７，１１１（１，２）として送出される。
【００３１】
ストリーム解析器１０２では、入力１０１の番組構成情報等が解析される。具体的には、複数番組トランスポート・ストリームのＰＳＩを解析して、トランスポートストリームがどのような構成になっているかを解析して、構成要素のＰＩＤなど、多重化する際に必要な情報が収得される。
【００３２】
制御器１０３では、ストリーム解析器１０２から得られた情報を基に、単一番組ストリームが出力されるように分離器１０４などを制御する。分離器１０４は、制御器１０３からの指示により、ＰＩＤからのパケットの出力先を切り替え、出力１，２ごとに所定の単一番組トランスポート・ストリームを取り出す。
【００３３】
ヌルパケット逆変換器１０５は、制御器１０３からの指示により、ヌルパケットを逆変換する。ヌルパケット逆変換器１０５では、ヌルパケットが送信側の変換処理により図４に示すようなダミーパケットに変換されている。これを図３に示すようなヌルパケットに逆変換する。ヌルパケット生成器１０８では、制御器１０３からの指示によりヌルパケットの生成を行って、多重化器１０６，１１０にそれぞれ入力される。多重化器１０６では、制御器１０３からの指示により、出力として必要とするビットレートに合わせヌルパケットの多重化処理が行われる。多重化器１０６，１１０の各出力１０７，１１１は、それぞれ単一番組ストリームが送出されて、復号器や伝送路へと出力される。
【００３４】
次に、本実施形態の受信側の変形について説明する。例えば、受信側のヌルパケット逆変換器１０５は省略してもよい。この場合は、送信側のヌルパケットを再現することはできないが、復号器では破棄さて、ヌルパケットと同様の効果をもたらすことも可能である。
【００３５】
さらに、別の構成例としては、ヌルパケット逆変換器１０５とヌルパケット生成器１０８を省略することも可能である。この場合、送信側のヌルパケットを再現することはできないし、また、出力ビットレートを変更することができなくなるが、多くの場合、直接復号器に接続するので問題とならない。むしろ、構成が簡単になりコストも低減できる利点がある。
【００３６】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、複数の単一番組トランスポート・ストリームのヌルパケットを無視することなくダミーパケットとして多重化した複数番組トランスポート・ストリームを生成することができるので、予め送信側の各番組のビットレートなどの情報を入手し、それを出力側で指定して復調する必要がない利点がある。
【００３７】
また、出力側で必要とするビットレートなどの情報を送信側で多重化するように複雑なシステムを追加する必要もない利点があり、コストの低廉化にも寄与する極めて効果的なデータ多重化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の送信側の符号化処理をするデータ多重化装置の要部を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の受信側の復号化処理をするデータ復号化装置の要部を示すブロック図である。
【図３】ヌルパケットのシンタックスを示す図である。
【図４】ダミーパケットのシンタックスを示す図である。
【図５】従来のデジタルテレビ放送におけるデータ伝送システムの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１  入力
２  ストリーム情報解析器（ストリーム解析手段）
３  制御器（データ制御手段）
４  ヌルパケット変換器（データ変換手段）
５  多重化器（多重化手段）
６  出力
【図１】
0003741668.tif 000002
【図２】
0003741668.tif 000003
【図３】
0003741668.tif 000004
【図４】
0003741668.tif 000005
【図５】
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