JP2005151096A

JP2005151096A - 多チャンネル統計多重システム

Info

Publication number: JP2005151096A
Application number: JP2003384834A
Authority: JP
Inventors: Teiji Suzuki; 禎司鈴木; Motoshi Inaba; 元志稲葉
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09
Also published as: US20050105563A1

Abstract

【課題】構成を複雑にすることなく多チャンネルのビデオストリームに対する多重化処理を効率よく行うことができる多チャンネル統計多重システムを提供する。
【解決手段】各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重装置と、複数の統計多重装置の多重化データを更に多重化する多重装置とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、多チャンネル統計多重システムに関する。

衛星放送やＣＡＴＶ等のテレビ放送システムにおいては、伝送レートが約３０Ｍbpsの伝送路である場合、例えば、従来のＭＰＥＧ−２ビデオによる映像符号化方式では、最大でも７チャンネルのビデオストリーム程度を多重して送出するのが限界であった。一方、ビデオストリームを多重化するに際し、統計多重という方法が知られている（特許文献１参照）。複数のビデオストリームを統計多重することにより、システムとして映像品質を均質化して総体的な画質向上を図ることが可能である。ただし、統計多重に際するハードウェア規模や制御における処理の関係から、最大でも１０チャンネル程度のビデオストリームを多重化するものがほとんどである。
特開２０００−４１２５０号公報

また、近時の高効率の符号化方式を用いて符号化した後に多重化を行えば、３０Ｍbpsの伝送路へ１５チャンネル以上のビデオストリームを多重化することも可能である。しかしながら、このような多チャンネルのビデオストリームに対する多重化のための適応処理を１つの装置にて対応させようとすると、装置自体のハードウェア規模が大きくなり、更にその構成が複雑となり、多重化処理が速度的に困難となる。

本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、構成を複雑にすることなく多チャンネルのビデオストリームに対する多重化処理を効率よく行うことができる多チャンネル統計多重システムを提供することが本発明の目的である。

請求項１に係る発明の多チャンネル統計多重システムは、各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重装置と、前記複数の統計多重装置の多重化データを更に多重化する多重装置と、を備えたことを特徴としている。

請求項８に係る発明の多チャンネル統計多重方法は、各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重ステップと、前記複数の統計多重ステップによって生成された前記多重化データを更に多重化する多重ステップと、を備えたことを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明による多チャンネル統計多重システムを示している。この多チャンネル統計多重システムは、複数の統計多重装置１₁〜１_nと、多重装置２とから構成されている。複数の統計多重装置１₁〜１_n各々及び多重装置２は互いに異なる場所に配置されても良い。

複数の統計多重装置１₁〜１_nは全て同一のものである。ここで、用いられる統計多重装置としては、例えば、特開２０００−４１２５０号公報に示された装置である。具体的に示すと、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々は、ｍチャンネルの映像ソース入力を備え、図２に示すように、内部にはｍチャンネル分の符号化器１１₁〜１１_m及びバッファ１２₁〜１２_mと、マルチプレクサ（多重器）１３と、出力バッファ１４と、コントローラ１５とからなる基本構成を少なくとも有している。なお、映像ソースからの画像データを映像ソース毎に担う通路がチャンネルである。

そのｍチャンネル分の符号化器１１₁〜１１_m各々はＭＰＥＧ−２方式によって入力映像ソースのビデオデータを符号化し、対応チャンネルのバッファ１２₁〜１２_mを介してマルチプレクサ１３に供給する。ただし、他の符号化方式を用いても良いことは勿論である。マルチプレクサ１３はｍチャンネルの符号化データを多重化する。出力バッファ１４はマルチプレクサ１３から出力された多重化データを保持する。コントローラ１５は、符号化器１１₁〜１１_mの符号量、マルチプレクサ１３による多重化動作及び出力バッファ１４のバッファリング動作を制御する。

複数の統計多重装置１₁〜１_n各々は多重装置２と接続されている。複数の統計多重装置１₁〜１_n各々と多重装置２との間においては、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々の出力バッファ１４の出力信号、すなわち多重化データが多重装置２に供給される。また、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々の統計多重状況情報が複数の統計多重装置１₁〜１_nから多重装置２に供給される。逆に、多重装置２から複数の統計多重装置１₁〜１_n各々へは、割当帯域情報が供給される。統計多重状況情報は、統計多重装置１₁〜１_n各々における出力実効レート及び出力バッファのデータ量（充填率）情報を含む。また、統計多重状況情報は基準送出時間に対するズレ時間を含んでも良い。割当帯域情報は多重装置２において統計多重装置１₁〜１_n各々に対して割り当てるビットレート（単位時間当たりの符号量）である。

複数の統計多重装置１₁〜１_n各々と多重装置２との間の統計多重状況情報と割当帯域情報との伝送は同一の伝送ラインで双方向で行うことによって兼用しても良い。

多重装置２は、統計多重装置１₁〜１_n各々からの多重化データを更に多重化して総多重化データを伝送路に出力する。また、多重装置２は、統計多重装置１₁〜１_n各々からの統計多重状況情報を読み取って監視し、総多重化データのビットレートが伝送路の帯域幅内になるように統計多重装置１₁〜１_n各々からの統計多重状況情報に応じて上記の割当帯域情報を統計多重装置１₁〜１_n各々に対して出力する。

かかる構成の多チャンネル統計多重システムにおいて、多重装置２は、初期動作によって、統計多重装置１₁〜１_n各々に対して予め定められた基準ビットレートを割当帯域情報として供給する。多重装置２の初期動作によって統計多重装置１₁〜１_n各々においては、供給された割当帯域情報によって示される基準ビットレートに対応してコントローラ１５によって符号化器１１₁〜１１_m各々の符号量及びマルチプレクサ１３の出力ビットレートが制御される。

基準ビットレートは統計多重装置１₁〜１_nに対して同一レートでも良いし、統計多重装置１₁〜１_n毎に定められても良い。なお、統計多重装置１₁〜１_nの基準ビットレートの合計ビットレートが多重装置２の出力総多重化データのビットレートとなり、伝送路の帯域幅内のビットレートである。

多重装置２は、基準ビットレートの割当後、所定の期間毎に統計多重装置１₁〜１_n各々のビットレートの設定動作を行う。所定の期間は、例えば、映像信号の１フレーム期間である。統計多重装置１₁〜１_nのうちの１の統計多重装置のビットレートの設定動作について次に説明する。

多重装置２は、図３に示すように、１の統計多重装置の割当レートが現在、基準ビットレートより低く設定されているか否かを判別する（ステップＳ１）。１の統計多重装置の割当レートが初期状態のままの設定であるならば、１の統計多重装置の統計多重状況情報を読み取って、その読み取り統計多重状況情報に応じて１の統計多重装置の実出力レートがその１の統計多重装置に割り当てた基準のビットレートより低く、かつ１の統計多重装置内の出力バッファ１４のデータ量がある基準値以下であるを判別する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判別内容を満たす場合には、その１の統計多重装置への割当ビットレートを基準ビットレートより低く設定する（ステップＳ３）。その基準値との差分を、他の統計多重装置のうちの出力バッファ量の多い統計多重装置に対して、基準の割当ビットレートに加算して設定する（ステップＳ４）。

このように割当ビットレートを変更した統計多重装置に対してその割当ビットレートを示す割当帯域情報を供給する（ステップＳ５）。

多重装置２は、ステップＳ１において割当ビットレートが基準ビットレートより低く設定されている場合には、その１の統計多重装置の出力バッファ１４のデータ量が基準値を越えたか否かを判別する（ステップＳ６）。基準値を越えた場合には割当ビットレートを元の基準のビットレートへ戻し（ステップＳ７）、ステップＳ５に進んでその割当帯域情報を供給する。

例えば、ステップＳ３では、１の統計多重装置への割当ビットレートＡＬＲｘは、１の統計多重装置に初期値として割り当てられた基準ビットレートをＩＡＬＲｘとすると、一定レートΔＲだけ減少される。すなわち、ＡＬＲｘ＝ＩＡＬＲｘ−ΔＲとなる。ステップＳ４では、出力バッファ量の多い統計多重装置への割当ビットレートＡＬＲｙは、その統計多重装置に初期値として割り当てられた基準ビットレートをＩＡＬＲｙとすると、一定レートΔＲだけ増加される。すなわち、ＡＬＲｙ＝ＩＡＬＲｙ＋ΔＲとなる。

また、ステップＳ７では、ＡＬＲｘ＝ＩＡＬＲｘ，ＡＬＲｙ＝ＩＡＬＲｙの如く設定される。

このビットレートの設定動作は１の統計多重装置以外の他の統計多重装置各々についても同様である。

よって、統計多重装置１₁〜１_n各々のコントローラ１５は割当帯域情報に応じて符号化器１１₁〜１１_mの対応する符号化器の符号量を調整して出力ビットレートを変更することになり、その結果、多重装置２の出力総多重化データのビットレートが伝送路の帯域幅内の無駄のないビットレートとなる。また、統計多重装置間の映像品質の均一化又は向上を図ることができる。

なお、上記した実施例において、統計多重装置１₁〜１_n各々に割当帯域情報を用いて割り当てるビットレートについては、多重化データがＭＰＥＧ−２のトランスポートストリーム（ＴＳ）である場合には、ＴＳパケット単位で行うことができる。また、統計多重装置１₁〜１_n各々から多重装置２への統計多重状況情報に、統計多重装置の出力バッファの量及び時間情報のうちの少なくとも一方を含ませることができる。

ＴＳパケット単位でビットレートを割り当てる場合には、図４に示すように、ＴＳ同期信号に同期してその割当を行うことができる。図４においては、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々と多重装置２との間の統計多重状況情報及び割当帯域情報の伝送は同一の伝送ラインで行っており、多重装置２から統計多重装置１₁〜１_nのうちの１の統計多重装置又は全統計多重装置への通信と、１の統計多重装置から多重装置２への通信とが交互に行われる。

割当帯域情報としてのＴＳパケットの割当情報はそれ以前に伝送されたＴＳパケットのパケット単位で決められたタイミングで多重装置２から複数の統計多重装置１₁〜１_nのいずれか１の統計多重装置へ送出される。その１の統計多重装置は割り当てられたタイミングで送出すべきパケットがある場合には了解することを示す返答を、送出すべきパケットがない場合には権利を放棄することを示す返答を、多重装置２へ送信する。

かかる了解の返答が得られた場合には多重装置２は１の統計多重装置以外の統計多重装置の帯域割当に変更がないことを判断できる情報を伝達する。一方、権利放棄の返答が得られた場合には１の統計多重装置以外の統計多重装置の出力バッファ状況から一番帯域を必要とするものに再帯域割当を行う。

この方法によると統計多重装置各々は同じクロック及び同期タイミングでＴＳパケットを送出し、ＴＳパケットが伝送されているタイミングでは１つの統計多重装置の出力するＴＳパケットのみが有効であり、多重装置では単純に有効なパケットを多重するのみで良い。さらにパケット単位で無駄が無く送出可能である。

なお、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々と多重装置２との間の統計多重状況情報及び割当帯域情報だけでなく、多重化データの伝送も同一の伝送ラインで行っても良い。例えば、図５に示すように、ペイロード（多重化データ）の伝送期間とＴＳ同期信号との間のＦＥＣ(Forward Error Correction)期間に統計多重状況情報又は割当帯域情報をタイミング信号に同期して行うことができる。図５において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，……が統計多重状況情報又は割当帯域情報の伝送期間であり、それらの情報伝送期間の間が伝送方向切り替え期間である。

図６は本発明の他の実施例を示している。この図６の多チャンネル統計多重システムにおいては、複数の統計多重装置１₁〜１_n及び多重装置２の他に、タイミング発生装置３が特に設けられている。

タイミング発生装置３は、複数の統計多重装置１₁〜１_n及び多重装置２が同期して動作するためのタイミング信号を発生する。

複数の統計多重装置１₁〜１_n各々はタイミング信号に同期して統計多重状況情報を更新する。多重装置２はタイミング信号に応じた時間間隔で、複数の統計多重装置１₁〜１_n各々からの統計多重状況情報を読み取って、上記のビットレートの設定動作を行う。その他の構成は、図１のシステムと同様である。

図６の多チャンネル統計多重システムにおいては、タイミング信号に同期して、各統計多重装置１₁〜１_nの時間的に同じ時点での統計多重状況情報が得られるので、ビットレートの設定制御をより適切に行うことができる。

図７は本発明の他の実施例を更に、示している。この図７の多チャンネル統計多重システムにおいては、多重装置２に伝送路状況情報が図示しない伝送路状況検出手段から供給される。伝送路状況情報は総多重化データが伝送される伝送路の現在の伝送能力等の状況を示す情報である。多重装置２は統計多重装置１₁〜１_n各々には上記したように、基準ビットレートを割り当てる。多重装置は伝送路状況情報を受け入れてその伝送路状況情報に応じて、統計多重装置１₁〜１_n各々の割当帯域（ビットレート）を増減する。

例えば、伝送路状況が悪く、多重装置２が所定のビットレートで出力出来ない場合には、
(1) 統計多重装置の優先度設定
(2) 統計多重装置の出力バッファ状況
(3) 同じ割合、または一定値
のいずれか１、或いは組み合わせで、統計多重装置１₁〜１_n各々の割当帯域を減少させる。

一方、伝送路状況が良く、多重装置２が所定のビットレート以上で出力可能な場合には、
(1) 統計多重装置の優先度設定
(2) 統計多重装置の出力バッファ状況
(3) 同じ割合、または一定値
のいずれか１、或いは組み合わせで、統計多重装置１₁〜１_n各々の割当帯域を増加させる。

図７の多チャンネル統計多重システムにおいては、伝送路の伝送可能な帯域に揺らぎがあったとしても、効率よく、かつ破綻無くビデオデータストリームの送出が可能である。

なお、符号化方式としては、上記の実施例ではＭＰＥＧ−２方式を示したが、ＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union：国際電気通信連合の電気通信標準化部門)で標準化された動画像符号化方式Ｈ．２６４を用いることができる。

以上のように、各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重装置と、その複数の統計多重装置の多重化データを更に多重化する多重装置と、を備えたことにより、構成を複雑にすることなく多チャンネルのビデオストリームに対する多重化処理を効率よく行うことができる。

本発明の実施例を示すブロック図である。統計多重装置の構成を示すブロック図である。多重装置の動作を示すフローチャートである。ＴＳパケット単位でのビットレートの割り当てを示す図である。多重化データ、統計多重状況情報及び割当帯域情報を同一の伝送ラインで伝送する場合の伝送データ構造を示す図である。本発明の他の実施例を示すブロック図である。本発明の他の実施例を示すブロック図である。

符号の説明

１₁〜１_n 統計多重装置
２多重装置
３タイミング発生装置

Claims

各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重装置と、
前記複数の統計多重装置の前記多重化データを更に多重化する多重装置と、を備えたことを特徴とする多チャンネル統計多重システム。
前記複数の統計多重装置各々は、自身の動作状況を示す統計多重状況情報を前記多重装置に供給し、前記多重装置から供給される割当帯域情報によって示される割当ビットレートにて前記多重化データを生成し、
前記多重装置は、初期状態において前記複数の統計多重装置各々に基準ビットレートを示す前記割当帯域情報を供給し、前記複数の統計多重装置のうちのいずれか１からの前記統計多重状況情報に応じて前記複数の統計多重装置のうちの少なくともその１の統計多重装置の基準ビットレートを変化させ、変化後のビットレートを示す割当帯域情報をその少なくとも１の統計多重装置に供給することを特徴とする請求項１記載の多チャンネル統計多重システム。
前記統計多重状況情報は、前記複数の統計多重装置各々における出力実効レート及び出力バッファのデータ量を含むことを特徴とする請求項２記載の多チャンネル統計多重システム。
前記複数の統計多重装置各々と前記多重装置との間における前記多重化データ、前記割当帯域情報及び前記統計多重状況情報の伝送は所定のタイミング信号に同期して行われることを特徴とする請求項２記載の多チャンネル統計多重システム。
前記多重化データはパケットデータとして伝送され、前記所定のタイミング信号は、前記パケットデータの同期信号であることを特徴とする請求項４記載の多チャンネル統計多重システム。
前記多重装置は、前記１の統計多重装置から伝送された前記統計多重状況情報に応じて前記１の統計多重装置の実出力レートが前記基準ビットレートより低くかつ出力バッファのデータ量がある基準値以下であると判別したとき前記１の統計多重装置の割当ビットレートを前記基準ビットレートから一定レートだけ減少させ、前記複数の統計多重装置のうちの出力バッファ量の多い統計多重装置の割当ビットレートを基準ビットレートから前記一定レートだけ増加させ、その後、前記１の統計多重装置の出力バッファのデータ量が前記基準値を越えたとき前記１の統計多重装置及び前記出力バッファ量の多い統計多重装置各々の割当ビットレートを基準ビットレートに戻すように、前記１の統計多重装置及び前記出力バッファ量の多い統計多重装置各々の前記割当帯域情報を生成することを特徴とする請求項２記載の多チャンネル統計多重システム。
前記複数の統計多重装置各々と前記多重装置との間において前記割当帯域情報及び前記統計多重状況情報は同一の伝送ラインで双方向で通信されることを特徴とする請求項２記載の多チャンネル統計多重システム。
各々が複数のチャンネルのビデオデータを各々符号化した後、その各符号化データを多重化して多重化データを生成する複数の統計多重ステップと、
前記複数の統計多重ステップによって生成された前記多重化データを更に多重化する多重ステップと、を備えたことを特徴とする多チャンネル統計多重方法。