JP3617171B2

JP3617171B2 - Encoder device and method, decoder device and method, and signal transmission method

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Publication number: JP3617171B2
Application number: JP6682396A
Authority: JP
Inventors: 英三郎板倉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09261237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高音質のデジタルオーディオをＭＰＥＧ−２標準の如き情報圧縮システムの規格に則って転送するためのエンコーダ装置及びその方法、デコーダ装置及びその方法、並びに信号伝送方法に関す技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
高音質なデジタルオーディオ信号を標準化された規格に則って転送する際には、通常、ＭＰＥＧ−１標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２（ＭＰＥＧ−１Ｓｙｓｔｅｍｓ））等を用いて圧縮して伝送するか、あるいはデジタルオーディオ信号を周波長変調した電波を用いる。特に、デジタルでオーディオ信号を送信する場合においては、ＭＰＥＧ−１標準以上の品質で送信するためのフォーマットや通信装置は、従来、検討されていない。
【０００３】
一方、ＭＰＥＧ−１オーディオ信号及びＭＰＥＧ−２ビデオ信号を転送する手段としては、ＭＰＥＧ−２標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ））（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ，”ＧＥＮＥＲＩＣＣＯＤＩＮＧＯＦＭＯＶＩＮＧＰＩＣＴＵＲＥＳＡＮＤＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤＡＵＤＩＯ”，ＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＨ．２２２．０，ＩＳＯ／ＩＥＣＪＴＣ／ＳＣ２９／ＷＧ１１Ｎ０７２１ｒｅｖ，Ｊｕｎｅ，１９９４．）として規格化されている。
【０００４】
このＭＰＥＧ−２標準においては、デジタルの音声や画像を用いたアプリケーションにおいて、情報発生源、例えばエンコーダ回路の出力データや蓄積記録データなどに対して、デコーダ回路は、同期をとりながらデコードする必要がある。
【０００５】
デコーダ回路が情報発生源を制御することが可能であれば、送信されるデータのレートを調整することが可能である。この場合、デコーダ回路は、受信するデータのタイミングにのみ依存して、データをデコードし、画像の表示、あるいは音声の再生を行えばよい。
【０００６】
しかしながら、例えばネットワーク経由でデータが送信された場合のように、デコーダ回路が情報発生源に関して制御手段を持たない場合には、情報発生源とデコーダ回路とがそれぞれ独立したシステムクロックで動作するので、符号化、送信と受信、デコード及び表示等は、情報発生源及びデコーダ回路それぞれが持つシステムクロックにより動作する。
【０００７】
情報発生源及びデコーダ回路のシステムクロックが共通に参照できるクロックを持たない場合、これら情報発生源及びデコーダ回路のそれぞれのシステムクロックは、たとえわずかであっても、周波数にずれがある。これら２つのシステムクロックが同期していないと、情報発生源から送信されるデータと、デコーダ回路がデコードするデータの情報レートが違うこととなり、結果として、デコーダ回路側のバッファがオーバーフローしたり、あるいは、アンダーフローする。したがって、データが失われたり、あるいは同じデータを再表示せねばならないような状態となる。
【０００８】
情報発生源のシステムクロックとデコーダ回路のシステムクロックを同期させる一つの方法は、時間を表す情報、すなわちタイムスタンプを用いることである。
【０００９】
情報発生源のソースクロックは、あるサイクルを持つカウンタを持ち、システムクロックがそのカウンタを動作させる。一定間隔である必要はないが、ある間隔毎にカウンタはラッチされて、その値がデコーダ回路に送信される。この値をタイムスタンプといい、デコーダ回路はこの値を用いてデコーダ回路自身のシステムクロックを情報発生源のシステムクロックに同期させる。デコーダ回路の持つカウンタ値と受信したタイムスタンプを比較して、デコーダ回路側のシステムクロックを早くしたり、遅くしたりして制御することにより、情報発生源のシステムクロックとの同期を取ることができる。
【００１０】
このような位相比較回路においては、図６に示すように、入力された受信タイムスタンプ（ＰＣＲ）１０は、減算器１２により、カウンタ１１の値（システムタイムクロック値）と比較するために、このカウンタ１１の値と減算される。
【００１１】
この減算器１２により得られた差分値は、ローパスフィルター（ＬＰＦ）１３を経て、ＤＡコンバータ・ＶＯＣ１４において、デジタル／アナログ変換されＶＣＯ（ボルテージ・コントロールド・オシレータ）を制御する。
【００１２】
このＶＣＯからの出力が、デコーダ回路のシステムクロックであり、上記カウンタ１１を動作させ、フィードバックループを構成している。
【００１３】
このような同期法は、上述のＭＰＥＧ−２システムレイヤ（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１）やＩＴＵ−Ｔ勧告で用いられている。ＭＰＥＧ−２では、エンコーダ回路とデコーダ回路に２７ＭＨｚのシステムクロックを使用している。
【００１４】
なお、ネットワーク系でのシステム構成においては、図７に示すように、情報発生源である例えばエンコーダ２１のような符号化装置から、システムエンコーダ２２にデータが送られる。なお、上記符号化装置は、データを出力できる装置であれば、予め符号化されたデータが蓄積された蓄積装置でも良い。
【００１５】
上記システムエンコーダ２２では、送られたデータにタイムスタンプを付加し、パケット化する。また、上記データは、上記システムエンコーダ２２で、ネットワーク２３に送出するために多重化される。
【００１６】
パケット化及び多重化されたデータは、上記ネットワーク２３を通じて、ユーザのデコーダ側に送信される。
【００１７】
ネットワーク２３からデータを受信したシステムデコーダ２４は、タイムスタンプを処理し、このタイスタンプからデコーダ回路２５のシステムクロックを再生する。ＭＰＥＧ標準の場合は、２７ＭＨｚのシステムクロックが再生されて、デコーダ回路２５に入力される。システムデコーダ２４で処理されたデータは、デコーダ回路２５で復号処理される。
【００１８】
ＭＰＥＧ−２システムレイヤにはプログラム・ストリーム（ＰＳ）とトランスポート・ストリーム（ＴＳ）と呼ばれる２つのストリームが存在する。プログラム・ストリームは、蓄積メディアなど、エラーのないシステムでの使用が考慮されている。一方、トランスポート・ストリームは、通信など、エラーの存在するシステムでの使用が考慮されている。
【００１９】
プログラム・ストリームでは、タイムスタンプは、ＳＣＲ（システム・クロック・リファレンス（ＳｙｓｔｅｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ））タイムスタンプと呼ばれ、少なくとも０．７秒以内の間隔で送信される。ＳＣＲタイムスタンプは、プログラムストリームパケットのヘッダにあり、ＳＣＲタイムスタンプを送信するためのパケットにのみ存在する。
【００２０】
トランスポート・ストリーム・パケットでは、タイムスタンプはＰＣＲ（プログラム・クロック・リファレンス（ＰｒｏｇｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ））と呼ばれ、少なくとも０．１秒以内の間隔で送信される。ＰＣＲタイムスタンプはトランスポート・ストリーム・パケットのヘッダにあり、ＰＣＲタイムスタンプを送信するパケットにのみ存在する。
【００２１】
さらに、上記２つのストリームを構成する基本ストリームとして、プログラム・エレメンタリ・ストリーム（ＰＥＳ（ＰｒｏｇｒａｍＥｌｅｍｅｎｔａｒｙＳｔｒｅａｍ）、以下、「ＰＥＳ」と略す）があり、同一番組の同一種類のストリームからなる（例えばＡ番組のオーディオ信号のみのストリーム）。このＰＥＳヘッダは、端末がデータを表示する時刻を表す表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ（ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅＳｔａｍｐ））、及び、表示時刻とデコードする時刻が異なる場合に必要な復号時刻管理用タイムスタンプ（ＤＴＳ（ＤｅｃｏｄｉｎｇＴｉｍｅＳｔａｍｐ））を含んでいる。これらタイムスタンプにより、受信端末側で正しい時刻に同期表示することが可能となる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
現在、デジタルオーディオ信号やコンピュータ用デジタルデータを記録した光学式ディスクとして、「コンパクト・ディスク（ＣＤ）（商標）」が広く普及している。しかし、このような光学式ディスクに対してネットワークを利用してアクセスするための技術が確立されていない。
【００２３】
すなわち、上記光学式ディスクの保有数の増大により、例えば１００枚の光学式ディスクを収納できるディスクチェンジャー装置等が各家庭に設置されていても、そのディスクチェンジャー装置のある場所でしか、該光学式ディスクを再生することができないという問題があった。
【００２４】
ネットワーク経由で上記光学式ディスク利用するためには、ＭＰＥＧ−１標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２（ＭＰＥＧ−１Ｓｙｓｔｅｍｓ））等の圧縮技術を用いて、転送レートを著しく下げる必要がある。しかし、ＭＰＥＧ−１標準におけるエンコーダ回路はコストが高く、光学式ディスクの記録信号を符号化して転送することは、非効率的であった。
【００２５】
したがって、圧縮処理を施さないデジタル信号のままで伝送できるだけの帯域を利用可能なインフラが必要となる。通信速度が向上し、家庭内あるいは公衆網として、現在の電話回線の転送速度をはるかに越えるインフラ（例えば、光ファイバを用いたＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ：非同期転送モード）ネットワーク）が使用されると、上記デジタル信号は、ＭＰＥＧ−１標準で圧縮されなくとも、直接デジタル伝送されることが可能となる。
【００２６】
一方、通信に適した規格としてＭＰＥＧ−２標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ））が規格化されている。しかし、このＭＰＥＧ−２標準は、ＭＰＥＧフォーマットに適した構成となっている。すなわち、ＭＰＥＧ以外のフォーマットでは、プライベートデータを利用することが決まっているだけで、光学式ディスクに記録されたデジタル信号の伝送に特化した通信装置及びフォーマットは利用者が構築しなければならないという課題があった。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係るエンコーダ装置は、情報源より供給される情報圧縮処理をなされていないデジタル信号である入力情報を一時的に蓄積するバッファと、このバッファに蓄積された入力情報のストリームの構造を解析するストリーム解析部と、このストリーム解析部による解析結果に基づき複数のパケットがグループ化された基本ストリームに対する表示用タイムスタンプを出力するタイミングを生成する表示用タイムスタンプ出力タイミング生成器と、システムクロックのクロックでカウントされたカウンタ値を表示用タイムスタンプ出力タイミング生成器の出力でラッチする第１のラッチと、得られた表示用タイムスタンプ値を入力情報に挿入して基本ストリーム化する基本ストリーム化部と、トランスポートストリームパケットの同期用タイムスタンプを出力するタイミングを生成する同期用タイムスタンプ出力タイミング生成器と、システムクロックでカウントされたカウンタ値を同期用タイムスタンプ出力タイミング生成器の出力でラッチする第２のラッチと、得られた同期用タイムスタンプ値を基本ストリームに挿入してトランスポートストリームパケット化するトランスポートストリームパケット化部とを備えて構成され、トランスポートストリームパケット化された情報信号を出力する機能を有するものである。
【００２８】
また、本発明に係るエンコード方法は、情報源より供給されバッファに一時的に蓄積された、情報圧縮処理をなされていないデジタル信号である入力情報のストリームの構造を解析するストリーム解析工程と、このストリーム解析工程における解析結果に基づき、複数のパケットがグループ化された基本ストリームに対する表示用タイムスタンプを出力するタイミングを生成する表示用タイムスタンプ出力タイミング生成工程と、システムクロックのクロックでカウントされたカウンタ値を表示用タイムスタンプ出力タイミング生成工程の出力でラッチする第１のラッチ工程と、得られた表示用タイムスタンプ値を入力情報に挿入して基本ストリーム化する基本ストリーム化工程と、トランスポートストリームパケットの同期用タイムスタンプを出力するタイミングを生成する同期用タイムスタンプ出力タイミング生成工程と、システムクロックでカウントされたカウンタ値を、同期用タイムスタンプ出力タイミング生成工程の出力でラッチする第２のラッチ工程と、得られた同期用タイムスタンプ値を基本ストリームに挿入してトランスポートストリームパケット化するトランスポートストリームパケット化工程とを有し、トランスポートストリームパケット化された情報信号を出力するものである。
【００２９】
また、本発明に係るデコーダ装置は、ネットワークを経由して転送されたトランスポートストリームパケット化されたデータからアダプテーションフィールドを抽出するアダプテーションフィールド抽出器と、該データから同期用タイムスタンプを抽出する同期用タイムスタンプ抽出器と、該同期用タイムスタンプによってシステムクロックをリカバーするフェイズロックドループ（ＰＬＬ）部と、該同期用タイムスタンプ抽出器により抽出された同期用タイムスタンプを上記フェイズロックドループ部に対して入力するタイミングを制御するカウンタ及びラッチと、該データから基本ストリームのペイロードを抽出するペイロード抽出器と、該ペイロードから表示用タイムスタンプを抽出する表示用タイムスタンプ抽出器と、該データを一時的に蓄積するバッファと、該表示用タイムスタンプに応じて該バッファに蓄積されたデータを表示するタイミングを制御する表示制御部とを備えたものである。
【００３０】
また、本発明に係るデコード方法は、ネットワークを経由して転送されたトランスポートストリームパケット化されたデータからアダプテーションフィールドを抽出するアダプテーションフィールド抽出工程と、該データから同期用タイムスタンプを抽出する同期用タイムスタンプ抽出工程と、該同期用タイムスタンプ抽出工程にて抽出された同期用タイムスタンプを出力するタイミングを制御するタイミング制御工程と、タイミングが制御された同期用タイムスタンプによってシステムクロックをリカバーするシステムクロックリカバー工程と、該データから基本ストリームのペイロードを抽出するペイロード抽出工程と、該ペイロードから表示用タイムスタンプを抽出する表示用タイムスタンプ抽出工程と、該データをバッファに一時的に蓄積するバッファ蓄積工程と、該表示用タイムスタンプに応じて上記バッファに蓄積されたデータを表示するタイミングを制御する表示制御工程とを有するものである。
【００３２】
そして、本発明に係る信号伝送方法は、メディアドライブ、第１のバッファ、第１のエンコーダ回路、第１の通信装置、制御部及び第１のデコーダ回路を有するメディアサーバ部と、第２の通信装置、第２のデコーダ回路、第２のバッファ、出力制御装置、音声出力装置及び第２のエンコーダ回路を有するメディア再生部とを用い、第１のデコーダ回路により再生部からネットワーク及び第１の通信装置を介して送られるデータよりメディアドライブにおける記録媒体の制御に関する要求パケットを抽出し、制御部により第１のデコーダ回路によって抽出された要求パケットに応じてメディアドライブを制御し、メディアドライブにより記録媒体から圧縮処理されていないデジタル信号であるデータを読み取り、メディアドライブにより読み取られたデータを第１のバッファによりバッファリングし、第１のエンコーダ回路によりＭＰＥＧ−２標準フォーマット（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ））に従ってバッファによりバッファリングされたデータに対して表示用タイムスタンプを付与し該データに対してこの第１のエンコーダ回路の時間基準となるクロックと同期をとるための同期用タイムスタンプを付与しトランスポートストリームパケット化してストリームを多重化し、第１の通信装置によりトランスポートストリームパケット化されたデータをネットワークに転送し、第２の通信装置により該ネットワークからデータを受信し、第２のデコーダ回路により第２の通信装置によって受信されたデータから同期用タイムスタンプを抽出して第１のエンコーダ回路の時間基準となるクロックを再生し表示用タイムスタンプ及びデータを抽出し、第２のデコーダ回路によって抽出されたデータをバッファによりバッファリングし、出力制御装置により表示用タイムスタンプに基づいてバッファよりのデータの出力時間を制御し、音声出力装置によりバッファより出力されたデータに応じた音声を出力し、第２のエンコーダ回路により音声出力装置を介して入力される要求コマンドをトランスポートストリームパケット化し第２の通信装置を介してネットワークに送出することとしたものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンコーダ装置及びその方法、デコーダ装置及びその方法、並びに信号伝送方法の具体的な実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、本発明に係る信号伝送方法を実行するためのオーディオ転送用通信装置は、図１に示すように、メディアサーバ部３１１と、このメディアサーバ部３１１に対してネットワーク３０６を介して接続されるメディア再生部３１２とを有して構成される。このネットワーク３０６としては、非同期転送モード（ＡＴＭ：ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）ネットワークを使うことができる。
【００４０】
上記メディアサーバ部３１１は、メディアドライブ３０１、第１のバッファ３０２、第１のエンコーダ回路であるシステムエンコーダ・多重化部３０４、第１の通信装置３０５、制御部３０３及び第１のデコーダ回路であるシステムデコーダ・分離部３１３を有して構成されている。
【００４１】
上記メディア再生部３１２は、第２の通信装置３０７、第２のデコーダ回路であるシステムデコーダ・分離部３０８、第２のバッファ及び出力制御装置となるバッファ・出力制御装置３０９、音声出力装置３１０及び第２のエンコーダ回路となるシステムエンコーダ３１４を有して構成されている。
【００４２】
上記メディアドライブ３０１は、記録媒体からデジタルデータを読みとり、このデジタルデータをバッファリングする第１のバッファ３０２に出力する。
【００４３】
上記記録媒体としては、デジタル信号が記録された光学式ディスク（いわゆる「コンパクト・ディスク（ＣＤ）」「ＣＤ−ＲＯＭ」等）や、デジタル信号が記録された磁気テープ（いわゆる「デジタル・オーディオ・テープ（ＤＡＴ）」）を用いることができる。また、この記録媒体に代えて、撮像素子を有して構成されるビデオカメラ装置や、マイクロホンを有して構成される音声入力装置の如き情報入力装置を用いて、この情報入力装置より出力されたデジタル信号を上記メディアドライブ３０１に供給することとしてもよい。
【００４４】
このメディアサーバ部３１１には、記録媒体の早送りやサーチなどの制御に関する要求パケットが、上記ネットワーク３０６を介して、上記メディア再生部３１２から送られる。この要求パケットは、システムデコーダ・分離部３１３により抽出、解釈される。このシステムデコーダ・分離部３１３により抽出、解釈された情報により、上記制御部３０３は、上記メディアドライブ３０１を制御する。
【００４５】
すなわち、上記メディアドライブ３０１はデジタルデータを出力し、上記第１のバッファ３０２は該デジタルデータをバッファリングする。
【００４６】
上記システムエンコーダ・多重化部３０４は、上記第１のバッファ３０２より送られるデジタルデータに対し、ＭＰＥＧ−２標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ））（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ，”ＧＥＮＥＲＩＣＣＯＤＩＮＧＯＦＭＯＶＩＮＧＰＩＣＴＵＲＥＳＡＮＤＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤＡＵＤＩＯ”，ＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＨ．２２２．０，ＩＳＯ／ＩＥＣＪＴＣ／ＳＣ２９／ＷＧ１１Ｎ０７２１ｒｅｖ，Ｊｕｎｅ，１９９４．）（トランスポート・ストリーム・フォーマットのプライベートデータ）の規格に従って、表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ：プレゼンテーション・タイム・スタンプ：ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅＳｔａｍｐ）を、ＭＰＥＧフォーマット以外で記録された上記記録媒体の特性に適応させて、一定時間以内に付与する。
【００４７】
さらに、上記システムエンコーダ・多重化部３０４は、ＭＰＥＧ−２標準におけるシステムエンコーダの時間基準となるクロックから同期をとるための同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ：プログラム・クロック・リファレンス：ＰｒｏｇｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）を付け、トランスポートストリームに変換し、ストリームを多重化する。
【００４８】
パケット化されたデータは、上記第１の通信装置３０５により、上記ネットワーク３０６に転送される。これらの一連の処理は、上記メディアサーバ部３１１において行われる。
【００４９】
上記ネットワーク３０６経由で転送されたデータは、ネットワークと通信する第２の通信装置３０７が受信し、受信データはシステムデコーダ・分離部３０８に入力される。システムデコーダ・分離部３０８はトランスポート・ストリームから上記同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を抽出し、メディアサーバ部３１１のクロックの再生と、データの抽出と、上記表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）の抽出とを行う。上記システムデコーダ分離部３０８は、抽出した同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）をシステムクロック（２７ＭＨｚ）として再生する。
【００５０】
上記バッファ・出力制御装置３０９は、上記システムデコーダ・分離部３０８により抽出されたデータをバッファリングし、上記表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）に基づきデータの出力時間を制御する。
【００５１】
音声を出力する上記音声出力装置３１０は、上記バッファ・出力制御装置３０９から出力されたデータを音声に変換して出力する。
【００５２】
また、上記音声出力装置３１０は、早送り、巻き戻しなどのメディアドライブ制御コマンド（要求コマンド）を発し、システムエンコーダ３１４によりトランスポート・ストリームにエンコードさせて上記ネットワーク３０６に対して送信する。
【００５３】
以上の構成により、ＭＰＥＧ−２標準のフォーマット以外のデジタルデータを、ＭＰＥＧ−２標準のシステムフォーマットを用いることによって、上記メディアサーバ部３１１と上記メディア再生部３１２との間において、容易にシステムクロックの同期を取ることが可能である。
【００５４】
なお、上記音声出力装置３１０を介して入力される要求コマンドは、上記第２のエンコーダ回路４１３を介さずに、上記ネットワーク３０６に送出することとしてもよい。
【００５５】
次に、本発明に係るエンコーダ装置（システムエンコーダ４１４）は、図２に示すように、情報源４０１より供給される情報圧縮処理をなされていないデジタル信号である入力情報を一時的に蓄積するバッファ４０２を有している。すなわち、上記情報源４０１より供給される入力情報は、ＭＰＥＧ−１標準あるいはＭＰＥＧ−２標準のフォーマットではない信号である。
【００５６】
上記情報源４０１としては、デジタル信号が記録された光学式ディスク（いわゆる「コンパクト・ディスク（ＣＤ）」「ＣＤ−ＲＯＭ」等）や、デジタル信号が記録された磁気テープ（いわゆる「デジタル・オーディオ・テープ（ＤＡＴ）」）よりデータを再生するメディアドライブを用いることができる。また、この情報源４０１としては、撮像素子を有して構成されるビデオカメラ装置や、マイクロホンを有して構成される音声入力装置の如き情報入力装置を用いることもできる。
【００５７】
上記バッファに蓄積された上記入力情報は、この入力情報のストリームの構造を解析するストリーム解析部４０３及び基本ストリーム化部であるＰＥＳパケット化部４１１に送られる。
【００５８】
そして、このエンコーダ装置には、表示用タイムスタンプ出力タイミング生成器であるＰＴＳタイミング生成器４０５を有している。このＰＴＳタイミング生成器４０５は、上記ストリーム解析部４０３による解析結果に基づいて、複数のパケットがグループ化された基本ストリームに対するＭＰＥＧ−２標準規格のＰＥＳパケットの表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）を出力するタイミングを生成する。そして、このＰＴＳタイミング生成器４０５は、上記表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）を出力する。
【００５９】
ここで、上記表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）を出力するタイミングは、例えば、「コンパクト・ディスク（ＣＤ）」及びこの「コンパクト・ディスク」用メディアドライブが上記情報源４０１であったとすると、セクタの先頭位置を基準に設定することにより、１／７５秒単位で該表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）を設定することが可能である。
【００６０】
そして、このエンコーダ装置は、システムクロックのクロックでカウントされたカウンタ値を上記ＰＴＳ出力タイミング生成器４０５の出力でラッチする第１のラッチ４０９を有している。また、このエンコーダ装置は、得られた表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）値を上記入力情報に挿入して基本ストリーム化する基本ストリーム化部であるＰＥＳパケット化部４１１を有している。
【００６１】
上記基本ストリームとしては、ＰＥＳ（プログラム・エレメンタリ・ストリーム（ＰｒｏｇｒａｍＥｌｅｍｅｎｔａｒｙＳｔｒｅａｍ））があり、同一番組の同一種類のストリームからなる（例えばＡ番組のオーディオ信号のみのストリーム）。このＰＥＳヘッダは、端末がデータを表示する時刻を表す上記表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ（ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅＳｔａｍｐ））、及び、表示時刻とデコードする時刻が異なる場合に必要な復号時刻管理用タイムスタンプ（ＤＴＳ（ＤｅｃｏｄｉｎｇＴｉｍｅＳｔａｍｐ））を含んでいる。これらタイムスタンプにより、受信端末側で正しい時刻に同期表示することが可能となる。
【００６２】
上記ＰＥＳパケット化部４１１は、ＭＰＥＧのシステムクロック４０４のクロックでカウンタ４０６によりカウントされたカウンタ値を、上記ＰＴＳタイミング生成器４０５の出力でラッチする上記第１のラッチ４０９を介して取得し、このようにして得られた表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）値を上記入力情報に挿入してＰＥＳパケット化する。
【００６３】
そして、上記ＰＥＳパケット化されたデータは、同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）値をこのＰＥＳパケット化されたデータに挿入してトランスポートストリームパケット化するトランスポートストリームパケット化部４１２に送られる。
【００６４】
このエンコーダ装置には、トランスポートストリーム（ＴＳ）パケットの同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を出力するタイミングを生成する同期用タイムスタンプ出力タイミング生成器であるＰＣＲタイミング生成器４０８が設けられている。このＰＣＲタイミング生成器４０８は、ＭＰＥＧ−２標準規格のトランスポートストリーム（ＴＳ）パケットの同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を出力するタイミングを生成し、該同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を出力する。
【００６５】
この同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）は、各トランスポートストリーム（ＴＳ）のアダプテーションフィールドに挿入される。通常のＭＰＥＧ標準システムの規格では１００ｍｓｅｃ以内に挿入すればよいが、ここでは、フォーマット及びハードウェアを簡素化するために前パケットに挿入する。
【００６６】
そして、このエンコーダ装置には、システムクロック４０４でカウンタ４０７によりカウントされたカウンタ値を、上記ＰＣＲタイミング生成器４０８の出力でラッチする第２のラッチ４１０を有している。
【００６７】
上記トランスポートストリームパケット化部４１２は、ＭＰＥＧのシステムクロック４０４で上記カウンタ４０７によりカウントされたカウンタ値を、ＰＣＲタイミング生成器４０９の出力でラッチする上記第２のラッチ４１０を介して取得し、こうして得られた同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）値を上記ＰＥＳパケット化されたデータに挿入して、トランスポートストリームパケット化する。
【００６８】
そして、このエンコーダ装置は、トランスポートストリームパケット化されたデータを、通信装置４１３に対して出力する。この通信装置４１３は、ネットワークに対して、トランスポートストリームパケット化されたデータを送信する。このネットワークとしては、非同期転送モード（ＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ））ネットワークを使うことができる。
【００６９】
そして、本発明に係るデコーダ装置（システムデコーダ５１５）は、図３に示すように、上記ネットワークを経由して転送されたトランスポートストリームパケット化されたデータからアダプテーションフィールドを抽出するアダプテーションフィールド抽出器５０１を有している。
【００７０】
上記アダプテーションフィールド抽出器５０１は、上記データからアダプテーションフィールドを抽出するとともに、該データを同期用タイムスタンプ抽出器であるＰＣＲ抽出器５０２及びペイロード抽出器５０５に送る。
【００７１】
上記ＰＣＲ抽出器５０２は、上記データから、同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を抽出する。
【００７２】
そして、このデコーダ装置は、上記同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）によってシステムクロックをリカバーするＰＬＬ（フェイズ・ロックド・ループ）部５１３を有している。
【００７３】
また、このデコーダ装置は、上記ＰＣＲ抽出器５０２により抽出された同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を上記ＰＬＬ部５１３に対して入力するタイミングを制御するためのカウンタ５０４及びラッチ５０３を有している。
【００７４】
上記ＰＬＬ部５１３においては、入力された同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）は、減算器５０９により、カウンタ５１２の値（システムタイムクロック値）と比較するために、このカウンタ５１２の値と減算される。
【００７５】
この減算器５０９により得られた差分値は、ローパスフィルター（ＬＰＦ）５１０を経て、ＤＡコンバータ・ＶＯＣ５１１において、デジタル／アナログ変換されＶＣＯ（ボルテージ・コントロールド・オシレータ）を制御する。このＶＣＯからの出力が、システムクロックであり、上記カウンタ５１２を動作させ、フィードバックループを構成している。
【００７６】
このＰＬＬ部５１３は、上記ＰＣＲ抽出器５０２と、同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）をこのＰＬＬ部５１３に対して所定のタイミングで入力するためのカウンタ５０４及びラッチ５０３とによって、この同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）に基づいて上記エンコーダ装置４１４のシステムクロックをリカバーする。
【００７７】
ここで、上記同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を上記ＰＬＬ部５１３へ入力するタイミングは、このＰＬＬ部５１３の設計に合わせればよい。上記同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を頻繁に入力するタイプのＰＬＬ部５１３であれば、カウンタ５０４の間隔を短くすることにより調整可能である。すべてのトランスポートストリーム（ＴＳ）に上記同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）が挿入されているため、受信側は、この同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を抽出するタイミングを自由に設定できる。
【００７８】
そして、上記ペイロード抽出器５０５は、上記データからＰＥＳパケットのペイロードを抽出し、このＰＥＳパケットを解釈する。また、このペイロードからは、表示用タイムスタンプ抽出器であるＰＴＳ抽出器５０６が、表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）を抽出する。この表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）は、表示制御部５０８に送られる。また、この表示制御部５０８には、上記ＰＬＬ部５１３のカウンタ５１２よりカウンタ値が送られている。
【００７９】
上記ペイロード抽出部５０５を経たデータは、バッファ５０７に送られ、このバッファ５０７に一時的に蓄積される。
【００８０】
上記表示制御部５０８は、上記ＰＴＳ抽出器５０６及びこのＰＴＳ抽出器５０６により上記ペイロードから抽出された表示用タイムスタンプ（ＰＴＳ）に応じて、上記バッファ５０７にバッファリングされたデータを再生装置５１４に送るタイミングを制御する。上記再生装置５１４は、送られたデータに基づく表示等の再生動作を行う。
【００８１】
また、本発明に係るエンコーダ装置及び方法、デコーダ装置及び方法、並びに信号伝送方法におけるデジタル・メディア・パケット・フォーマットは、図４及び図５に示すように、ＭＰＥＧ−２標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（ＭＰＥＧ−２Ｓｙｓｔｅｍｓ））にもとづいたフォーマット６０１を用い、ＭＰＥＧフォーマットでない情報源に対する表示用タイムスタンプとしてＰＴＳ情報（ＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎＴｉｍｅＳｔａｍｐ）を用い、トランスポートストリーム（ＴＳ）パケット中の同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を毎トランスポートに挿入するフォーマットである。
【００８２】
すなわち、上記デジタル・メディア・パケット・フォーマットは、「パケット開始コード・プリフィックス」及び「ストリームＩＤ」からなるＰＥＳヘッダと、「ＰＥＳパケット長」と、「ＰＥＳヘッダ・オプション」と、「スタッフィング・バイト」と、「ＰＥＳパケット・データ・バイト」とからなる。「ＰＥＳパケット・データ・バイト」には、上記情報源４０１より入力された入力情報が充てられる。
【００８３】
上記「ＰＥＳヘッダ・オプション」６０２は、「固定ビット」、「スクランブル制御」、「７フラグ」、「ＰＥＳヘッダ・データ長」及び「オプション・フィールド」等からなる。上記「オプション・フィールド」６０３は、「ＰＴＳ・ＤＴＳ」、「ＥＳＣＲ」、「ＥＳレート」、「ＤＳＭトリック・モード」、「著作権付加情報」、「ＰＥＳ・ＣＲＣ」、「５フラグ・予約」、「オプション・フィールド」等からなる。
【００８４】
上記「オプション・フィールド」６０５は、「ＰＥＳプライベート・データ」、「パック・ヘッダ・フィールド」、「プログラム・パケット・シーケンス・カウンタ」、「ＳＴＤバッファ」及び「ＰＥＳ拡張フィールド」からなる。
【００８５】
また、上記トランスポートストリーム（ＴＳ）パケット７０１は、「同期バイト」、「トランスポート・エラー・インジケータ」、「ペイロード・ユニット開始インジケータ」、「トランスポート優先度」、「ＰＩＤパケット識別子」、「トランスポート・スクランブル制御」、「アダプテーション・フィールド制御」、「連続性指標」、「アダプテーション・フィールド」及び「ペイロード」からなる。
【００８６】
上記「アダプテーション・フィールド」７０２は、「アダプテーション・フィールド長」、「不連続性インジケータ」、「ランダム・アクセス・インジケータ」、「エレメンタリ・ストリーム優先度インジケータ」、「フラグ」、「オプション・フィールド」及び「フタッフィング・バイト」からなる。
【００８７】
上記「オプション・フィールド」７０３は、「ＰＣＲ情報（すべてのパケットに使用）」、「ＯＰＣＲ」、「スプライス・カウント・ダウン」、「トランスポート・プライベート・データ」及び「アダプテーション・フィールド拡張」からなる。
【００８８】
このように、すべてのトランスポートストリーム（ＴＳ）に同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）を挿入することで、受信側ハードウェアを簡素化し、上記ＰＬＬ部への同期用タイムスタンプ（ＰＣＲ）の入力タイミングを自由に設定可能である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＭＰＥＧ標準のフォーマットではなくソースと同期が必要な情報源に対して、ＭＰＥＧフォーマットに対して規格化されたＭＰＥＧ−２システムパケットフォーマット（ＰＥＳ及びＴＳ）を用いることができ、簡素なシステムデコーダ構成でかつ柔軟な設計が可能となる。
【００９０】
また、本発明によれば、ＭＰＥＧ標準のフォーマット以外の既存のデジタルオーディオ信号やデジタルビデオ信号を、ＭＰＥＧの圧縮フォーマットにエンコードすることなく、デジタル情報のまま、ネットワーク経由で転送することができる。
【００９１】
そして、その際のフォーマットに関しては標準化されたＭＰＥＧ−２標準のシステムフォーマットを用いるため、既存のシステムエンコーダやシステムデコーダを流用でき、デジタルオーディオ信号、あるいは、デジタルビデオ信号を、ＭＰＥＧ−２標準のシステムトランスポートストリームに変換するだけでよい。
【００９２】
したがって、システムとして複雑化やコストを抑えることが可能であるとともに、ＭＰＥＧ−２標準のシステムの基本的な機能であるクロック再生を容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号伝送方法を実行するためのオーディオ転送用通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るデコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】プログラム・エレメンタリ・ストリーム（ＰＥＳ）パケット・フォーマットを表すブロック図である。
【図５】トランスポート・ストリーム（ＴＳ）パケット・フォーマットを表すブロック図である。
【図６】ＰＬＬ回路によるソースクロックの再生を表す回路の一例を示すブロック図である。
【図７】ネットワーク系でのシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３０１メディアドライブ、３０２バッファ、３０３制御部、３０４システムエンコーダ・多重化、３０５通信装置、３０６ネットワーク、３０７通信装置、３０８システムデコーダ・分離、３０９バッファ・出力制御装置、３１０音声出力装置、３１１メディアサーバ部、３１２メディア再生部、３１３システムデコーダ・分離、４０１情報源、４０２バッファ、４０３ストリーム解析部、４０４システムクロック、４０５ＰＴＳタイミング生成器、４０６カウンタ、４０７カウンタ、４０８ＰＣＲタイミング生成器、４０９ラッチ、４１０ラッチ、４１１ＰＥＳパケット化、４１２トランスポートストリームパケット化、４１３通信装置、４１４システムエンコーダ、５０１アダプテーションフィールド抽出器、５０２ＰＣＲ抽出器、５０３ラッチ、５０４カウンタ、５０５ペイロード抽出器、５０６ＰＴＳ抽出器、５０７バッファ、５０８表示制御部、５０９減算器、５１０ＬＰＦ、５１１ＤＡコンバータ・ＶＣＯ、５１２カウンタ、５１３ＰＬＬ部、５１４再生装置、５１５システムデコーダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to an encoder apparatus and method thereof, a decoder apparatus and method thereof, and a signal transmission method for transferring high-quality digital audio in accordance with an information compression system standard such as the MPEG-2 standard. .
[0002]
[Prior art]
When a high-quality digital audio signal is transferred in accordance with a standardized standard, it is usually compressed by using the MPEG-1 standard (ISO / IEC11172 (MPEG-1 Systems)) or the like, or transmitted digitally. Radio waves obtained by frequency-modulating audio signals are used. In particular, in the case of transmitting an audio signal digitally, a format and a communication device for transmitting with a quality higher than the MPEG-1 standard have not been studied.
[0003]
On the other hand, as means for transferring MPEG-1 audio signals and MPEG-2 video signals, the MPEG-2 standard (ISO / IEC13818-1 (MPEG-2 Systems)) (MPEG-2 Systems, "GENERIC CODING OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED" is used. AUDIO ", Recommendation H.222.0, ISO / IECJTC / SC29 / WG11 N0721rev, June, 1994.).
[0004]
In the MPEG-2 standard, in an application using digital audio and images, the decoder circuit needs to decode the information generation source, for example, the output data of the encoder circuit and the accumulated recording data, in synchronization. is there.
[0005]
If the decoder circuit can control the information generation source, it is possible to adjust the rate of data to be transmitted. In this case, the decoder circuit may decode the data and display the image or reproduce the sound depending only on the timing of the received data.
[0006]
However, when the decoder circuit has no control means for the information generation source, for example, when data is transmitted via a network, the information generation source and the decoder circuit operate with independent system clocks. Encoding, transmission and reception, decoding, display, and the like are performed by a system clock included in each of the information generation source and the decoder circuit.
[0007]
When the system clocks of the information generation source and the decoder circuit do not have a clock that can be referred to in common, the system clocks of the information generation source and the decoder circuit are shifted in frequency even if they are slight. If these two system clocks are not synchronized, the information rate of the data transmitted from the information generation source and the data decoded by the decoder circuit will be different. As a result, the buffer on the decoder circuit side overflows, or Underflow. Therefore, the data is lost or the same data must be displayed again.
[0008]
One method of synchronizing the system clock of the information generation source and the system clock of the decoder circuit is to use information representing time, that is, a time stamp.
[0009]
The source clock of the information generation source has a counter having a certain cycle, and the system clock operates the counter. Although not necessarily at regular intervals, the counter is latched at certain intervals and the value is transmitted to the decoder circuit. This value is called a time stamp, and the decoder circuit uses this value to synchronize the system clock of the decoder circuit itself with the system clock of the information generation source. By comparing the counter value of the decoder circuit with the received time stamp and controlling the system clock on the decoder circuit side to be faster or slower, it can be synchronized with the system clock of the information generation source. it can.
[0010]
In such a phase comparison circuit, as shown in FIG. 6, the received reception time stamp (PCR) 10 is compared with the value of the counter 11 (system time clock value) by the subtractor 12. The value of the counter 11 is subtracted.
[0011]
The difference value obtained by the subtractor 12 passes through a low-pass filter (LPF) 13 and is digital / analog converted in a DA converter / VOC 14 to control a VCO (Voltage Controlled Oscillator).
[0012]
The output from the VCO is a system clock of the decoder circuit, and the counter 11 is operated to constitute a feedback loop.
[0013]
Such a synchronization method is used in the above-mentioned MPEG-2 system layer (ISO / IEC 13818-1) and ITU-T recommendation. In MPEG-2, a 27 MHz system clock is used for the encoder circuit and the decoder circuit.
[0014]
In the system configuration in the network system, as shown in FIG. 7, data is sent to the system encoder 22 from an encoding device such as an encoder 21 which is an information generation source. The encoding device may be a storage device in which data encoded in advance is stored as long as the device can output data.
[0015]
The system encoder 22 adds a time stamp to the transmitted data and packetizes it. The data is multiplexed by the system encoder 22 for transmission to the network 23.
[0016]
The packetized and multiplexed data is transmitted to the user decoder side through the network 23.
[0017]
The system decoder 24 that has received the data from the network 23 processes the time stamp and regenerates the system clock of the decoder circuit 25 from this tie stamp. In the case of the MPEG standard, a 27 MHz system clock is reproduced and input to the decoder circuit 25. Data processed by the system decoder 24 is decoded by the decoder circuit 25.
[0018]
In the MPEG-2 system layer, there are two streams called a program stream (PS) and a transport stream (TS). Program streams are considered for use in error-free systems such as storage media. On the other hand, the transport stream is considered to be used in a system having an error such as communication.
[0019]
In the program stream, time stamps are called SCR (System Clock Reference) time stamps and are transmitted at intervals of at least 0.7 seconds. The SCR time stamp is in the header of the program stream packet and exists only in the packet for transmitting the SCR time stamp.
[0020]
In the transport stream packet, the time stamp is called PCR (Program Clock Reference) and is transmitted at intervals of at least 0.1 seconds. The PCR time stamp is in the header of the transport stream packet and exists only in the packet that transmits the PCR time stamp.
[0021]
Furthermore, as a basic stream constituting the above two streams, there is a program elementary stream (PES (Program Elementary Stream), hereinafter abbreviated as “PES”), which is composed of streams of the same type (for example, A program Audio stream only). The PES header includes a display time stamp (PTS (Presentation Time Stamp)) indicating a time at which the terminal displays data, and a decoding time management time stamp (DTS (DTS ()) required when the display time is different from the decoding time. Decoding Time Stamp)). These time stamps enable synchronous display at the correct time on the receiving terminal side.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
Currently, "compact disc (CD) (trademark)" is widely used as an optical disc on which digital audio signals and digital data for computers are recorded. However, a technique for accessing such an optical disk using a network has not been established.
[0023]
That is, due to the increase in the number of optical discs held, for example, even if a disc changer device or the like that can store 100 optical discs is installed in each home, the optical There was a problem that the disc could not be played.
[0024]
In order to use the optical disk via the network, it is necessary to significantly reduce the transfer rate by using a compression technique such as MPEG-1 standard (ISO / IEC 11172 (MPEG-1 Systems)). However, the encoder circuit in the MPEG-1 standard is expensive, and it is inefficient to encode and transfer the recording signal of the optical disc.
[0025]
Therefore, an infrastructure that can use a band that can be transmitted with a digital signal that is not subjected to compression processing is required. When the communication speed is improved and an infrastructure (for example, an ATM (Asynchronous Transfer Mode) network using an optical fiber) that far exceeds the transfer speed of the current telephone line is used as a home or public network. The digital signal can be directly digitally transmitted without being compressed by the MPEG-1 standard.
[0026]
On the other hand, the MPEG-2 standard (ISO / IEC13818-1 (MPEG-2 Systems)) has been standardized as a standard suitable for communication. However, the MPEG-2 standard has a configuration suitable for the MPEG format. That is, in formats other than MPEG, it is decided that private data is used, and a communication device and format specialized for transmission of digital signals recorded on an optical disc must be constructed by the user. There was a problem.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, an encoder apparatus according to the present invention includes a buffer that temporarily stores input information, which is a digital signal that has not been subjected to information compression processing, supplied from an information source, and a buffer that stores the input information. A stream analysis unit that analyzes the structure of the stream of input information, and a display time stamp output that generates timing for outputting a display time stamp for a basic stream in which a plurality of packets are grouped based on the analysis result of the stream analysis unit A timing generator, a first latch for latching the counter value counted by the clock of the system clock at the output of the display time stamp output, and inserting the obtained display time stamp value into the input information Basic streaming part to make basic stream and transport A time stamp output timing generator for generating a timing for outputting a time stamp for synchronization of a remote packet, and a second latch for latching a counter value counted by the system clock at an output of the time stamp output timing generator for synchronization And a transport stream packetization unit that inserts the obtained synchronization time stamp value into the basic stream to form a transport stream packet, and outputs a transport stream packetized information signal. It is what you have.
[0028]
The encoding method according to the present invention includes a stream analysis step of analyzing a structure of a stream of input information which is a digital signal which is supplied from an information source and temporarily stored in a buffer and is not subjected to information compression processing, A display time stamp output timing generation step for generating a timing for outputting a display time stamp for a basic stream in which a plurality of packets are grouped based on the analysis result in the stream analysis step, and a counter counted by the clock of the system clock A first latching step of latching a value at the output of the display time stamp output timing generation step, a basic stream forming step of inserting the obtained display time stamp value into the input information to form a basic stream, and a transport stream Timestamp for packet synchronization A time stamp output timing generation step for generating a timing for outputting the second time, and a second latch step for latching the counter value counted by the system clock at the output of the time stamp output timing generation step for synchronization, A transport stream packetizing step of inserting a synchronization time stamp value into a basic stream to form a transport stream packet, and outputting a transport stream packetized information signal.
[0029]
The decoder apparatus according to the present invention also includes an adaptation field extractor that extracts an adaptation field from transport stream packetized data transferred via a network, and a synchronization time stamp that extracts a synchronization time stamp from the data. A time stamp extractor, a phase-locked loop (PLL) unit for recovering a system clock by the time stamp for synchronization, and a time stamp for synchronization extracted by the time stamp extractor for synchronization to the phase-locked loop unit. A counter and a latch for controlling the input timing, a payload extractor for extracting the payload of the basic stream from the data, a display time stamp extractor for extracting a display time stamp from the payload, and the data A buffer for accumulate, in which a display control unit for controlling timing of displaying the data stored in the buffer in accordance with the display time stamp.
[0030]
Also, the decoding method according to the present invention includes an adaptation field extracting step for extracting an adaptation field from transport stream packetized data transferred via a network, and a synchronization time stamp for extracting a synchronization time stamp from the data. Time stamp extraction step, timing control step for controlling the timing for outputting the synchronization time stamp extracted in the synchronization time stamp extraction step, and system for recovering the system clock by using the synchronization time stamp whose timing is controlled A clock recovery step, a payload extraction step for extracting a payload of a basic stream from the data, a display time stamp extraction step for extracting a display time stamp from the payload, and temporarily storing the data in a buffer A buffer storage step of storing, and has a display control step of controlling the timing of displaying the data stored in the buffer in accordance with the display time stamp.
[0032]
The signal transmission method according to the present invention includes a media server having a media drive, a first buffer, a first encoder circuit, a first communication device, a control unit, and a first decoder circuit, and a second communication. Device, second decoder circuit, second buffer, output control device, audio output device, and media playback unit having a second encoder circuit, the first decoder circuit from the playback unit to the network and the first communication A request packet related to control of the recording medium in the media drive is extracted from data sent through the apparatus, the control unit controls the media drive according to the request packet extracted by the first decoder circuit, and the recording medium is controlled by the media drive. Data that is not compressed and read by the media drive. The buffered data is buffered by the first buffer, and the data buffered by the buffer according to the MPEG-2 standard format (ISO / IEC13818-1 (MPEG-2 Systems)) by the first encoder circuit is displayed. A time stamp is added, a synchronization time stamp is added to the data to synchronize with the clock that is the time reference of the first encoder circuit, a transport stream packet is formed, the stream is multiplexed, and the first communication The transport stream packetized data by the device is transferred to the network, the data is received from the network by the second communication device, and the synchronization time is determined from the data received by the second communication device by the second decoder circuit. Extract the stamp A time reference clock of the encoder circuit is reproduced to extract a display time stamp and data, the data extracted by the second decoder circuit is buffered by a buffer, and the output control device is based on the display time stamp. The output time of the data from the buffer is controlled, the sound corresponding to the data output from the buffer is output by the audio output device, and the request command input via the audio output device by the second encoder circuit is transport stream The data is packetized and transmitted to the network via the second communication device.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of an encoder apparatus and method, a decoder apparatus and method, and a signal transmission method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
First, an audio transfer communication apparatus for executing a signal transmission method according to the present invention is connected to a media server unit 311 and the media server unit 311 via a network 306 as shown in FIG. And a media playback unit 312. As the network 306, an asynchronous transfer mode (ATM) network can be used.
[0040]
The media server unit 311 includes a media drive 301, a first buffer 302, a system encoder / multiplexer 304 serving as a first encoder circuit, a first communication device 305, a control unit 303, and a first decoder circuit. A system decoder / separator 313 is included.
[0041]
The media playback unit 312 includes a second communication device 307, a system decoder / separation unit 308 as a second decoder circuit, a buffer / output control device 309 as a second buffer and output control device, an audio output device 310, and A system encoder 314 serving as a second encoder circuit is provided.
[0042]
The media drive 301 reads digital data from a recording medium and outputs the digital data to a first buffer 302 that buffers the digital data.
[0043]
Examples of the recording medium include optical discs (so-called “compact disc (CD)”, “CD-ROM”, etc.) on which digital signals are recorded, and magnetic tapes (so-called “digital audio tapes”) on which digital signals are recorded. (DAT) ") can be used. Further, instead of the recording medium, an information input device such as a video camera device configured with an image sensor or an audio input device configured with a microphone is used to output from the information input device. The digital signal may be supplied to the media drive 301.
[0044]
A request packet related to control such as fast-forwarding of a recording medium and search is sent from the media playback unit 312 to the media server unit 311 via the network 306. This request packet is extracted and interpreted by the system decoder / separator 313. The control unit 303 controls the media drive 301 based on the information extracted and interpreted by the system decoder / separation unit 313.
[0045]
That is, the media drive 301 outputs digital data, and the first buffer 302 buffers the digital data.
[0046]
The system encoder / multiplexer 304 performs MPEG-2 standard (ISO / IEC13818-1 (MPEG-2 Systems)) (MPEG-2 Systems, “GENERIC CODING” on the digital data sent from the first buffer 302. OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED AUDIO ", Recommendation H.222.0, ISO / IECJTC / SC29 / WG11 N0721rev, June, 1994. (Transport stream format private data) standard for display time stamp (PTS : Presentation time stamp (Presentation Time Stamp) other than MPEG format Adapted to the characteristics of the the above recording medium, impart within a predetermined time.
[0047]
Further, the system encoder / multiplexer 304 attaches a synchronization time stamp (PCR: Program Clock Reference) for synchronization from a clock which is a time reference of the system encoder in the MPEG-2 standard. Convert to a transport stream and multiplex the stream.
[0048]
The packetized data is transferred to the network 306 by the first communication device 305. A series of these processes is performed in the media server unit 311.
[0049]
The data transferred via the network 306 is received by the second communication device 307 communicating with the network, and the received data is input to the system decoder / separator 308. The system decoder / separator 308 extracts the synchronization time stamp (PCR) from the transport stream, reproduces the clock of the media server unit 311, extracts data, and extracts the display time stamp (PTS). I do. The system decoder separation unit 308 reproduces the extracted synchronization time stamp (PCR) as a system clock (27 MHz).
[0050]
The buffer / output control device 309 buffers the data extracted by the system decoder / separator 308 and controls the data output time based on the display time stamp (PTS).
[0051]
The sound output device 310 that outputs sound converts the data output from the buffer / output control device 309 into sound and outputs the sound.
[0052]
Further, the audio output device 310 issues a media drive control command (request command) such as fast forward and rewind, is encoded into a transport stream by the system encoder 314, and is transmitted to the network 306.
[0053]
With the above configuration, the digital data other than the MPEG-2 standard format can be easily transferred between the media server unit 311 and the media playback unit 312 by using the MPEG-2 standard system format. It is possible to synchronize.
[0054]
The request command input via the voice output device 310 may be sent to the network 306 without passing through the second encoder circuit 413.
[0055]
Next, as shown in FIG. 2, the encoder apparatus (system encoder 414) according to the present invention temporarily stores input information, which is a digital signal supplied from the information source 401 and not subjected to information compression processing. 402. That is, the input information supplied from the information source 401 is a signal that is not in the MPEG-1 standard or MPEG-2 standard format.
[0056]
Examples of the information source 401 include optical discs on which digital signals are recorded (so-called “compact disc (CD)”, “CD-ROM”, etc.), and magnetic tapes on which digital signals are recorded (so-called “digital audio discs”). A media drive for reproducing data from a tape (DAT) ") can be used. As the information source 401, an information input device such as a video camera device having an image sensor or a sound input device having a microphone can be used.
[0057]
The input information accumulated in the buffer is sent to a stream analysis unit 403 that analyzes the structure of the stream of the input information and a PES packetization unit 411 that is a basic stream unit.
[0058]
The encoder apparatus includes a PTS timing generator 405 that is a display time stamp output timing generator. The PTS timing generator 405 outputs a display time stamp (PTS) of an MPEG-2 standard PES packet for a basic stream in which a plurality of packets are grouped based on the analysis result by the stream analysis unit 403. Generate timing. The PTS timing generator 405 outputs the display time stamp (PTS).
[0059]
Here, the timing for outputting the display time stamp (PTS) is, for example, when the “compact disc (CD)” and the media drive for this “compact disc” are the information source 401, the head of the sector. By setting the position as a reference, the display time stamp (PTS) can be set in units of 1/75 second.
[0060]
This encoder apparatus has a first latch 409 that latches the counter value counted by the clock of the system clock with the output of the PTS output timing generator 405. The encoder apparatus also includes a PES packetizing unit 411 that is a basic stream generating unit that inserts the obtained display time stamp (PTS) value into the input information to generate a basic stream.
[0061]
The basic stream is a PES (Program Elementary Stream), which is composed of the same type of stream of the same program (for example, a stream of only the audio signal of the A program). The PES header includes a display time stamp (PTS (Presentation Time Stamp)) indicating a time at which the terminal displays data, and a decoding time management time stamp (DTS) required when the display time and the decoding time are different. (Decoding Time Stamp)). These time stamps enable synchronous display at the correct time on the receiving terminal side.
[0062]
The PES packetization unit 411 acquires the counter value counted by the counter 406 using the MPEG system clock 404 clock via the first latch 409 that latches it with the output of the PTS timing generator 405. The display time stamp (PTS) value obtained in this way is inserted into the input information to form a PES packet.
[0063]
The PES packetized data is sent to a transport stream packetization unit 412 that inserts a synchronization time stamp (PCR) value into the PES packetized data to form a transport stream packet.
[0064]
This encoder apparatus is provided with a PCR timing generator 408 which is a synchronization time stamp output timing generator for generating a timing for outputting a synchronization time stamp (PCR) of a transport stream (TS) packet. The PCR timing generator 408 generates a timing for outputting a synchronization time stamp (PCR) of a transport stream (TS) packet of the MPEG-2 standard, and outputs the synchronization time stamp (PCR).
[0065]
This synchronization time stamp (PCR) is inserted into the adaptation field of each transport stream (TS). In the normal MPEG standard system standard, it may be inserted within 100 msec, but here it is inserted in the previous packet in order to simplify the format and hardware.
[0066]
This encoder apparatus has a second latch 410 that latches the counter value counted by the counter 407 with the system clock 404 by the output of the PCR timing generator 408.
[0067]
The transport stream packetization unit 412 obtains the counter value counted by the counter 407 with the MPEG system clock 404 via the second latch 410 that latches with the output of the PCR timing generator 409, thus The obtained synchronization time stamp (PCR) value is inserted into the PES packetized data to form a transport stream packet.
[0068]
Then, this encoder device outputs the transport stream packetized data to the communication device 413. The communication device 413 transmits data that has been converted into a transport stream packet to the network. As this network, an asynchronous transfer mode (ATM (Asynchronous Transfer Mode)) network can be used.
[0069]
Then, as shown in FIG. 3, the decoder apparatus (system decoder 515) according to the present invention extracts an adaptation field extractor 501 that extracts an adaptation field from transport stream packetized data transferred via the network. have.
[0070]
The adaptation field extractor 501 extracts the adaptation field from the data and sends the data to the PCR extractor 502 and the payload extractor 505 that are synchronization time stamp extractors.
[0071]
The PCR extractor 502 extracts a synchronization time stamp (PCR) from the data.
[0072]
The decoder device has a PLL (Phase Locked Loop) unit 513 that recovers the system clock by the synchronization time stamp (PCR).
[0073]
The decoder device also includes a counter 504 and a latch 503 for controlling the timing of inputting the synchronization time stamp (PCR) extracted by the PCR extractor 502 to the PLL unit 513.
[0074]
In the PLL unit 513, the input synchronization time stamp (PCR) is subtracted from the value of the counter 512 by the subtractor 509 for comparison with the value of the counter 512 (system time clock value).
[0075]
The difference value obtained by the subtractor 509 passes through a low-pass filter (LPF) 510 and is digital / analog converted in a DA converter / VOC 511 to control a VCO (Voltage Controlled Oscillator). The output from the VCO is a system clock, and the counter 512 is operated to constitute a feedback loop.
[0076]
The PLL unit 513 includes the PCR extractor 502 and a counter 504 and a latch 503 for inputting a synchronization time stamp (PCR) to the PLL unit 513 at a predetermined timing. The system clock of the encoder device 414 is recovered based on the PCR).
[0077]
Here, the timing for inputting the synchronization time stamp (PCR) to the PLL unit 513 may be matched with the design of the PLL unit 513. In the case of the PLL unit 513 that frequently inputs the synchronization time stamp (PCR), it can be adjusted by shortening the interval of the counter 504. Since the synchronization time stamp (PCR) is inserted in all transport streams (TS), the receiving side can freely set the timing for extracting the synchronization time stamp (PCR).
[0078]
The payload extractor 505 extracts the payload of the PES packet from the data and interprets the PES packet. Further, from this payload, a PTS extractor 506 which is a display time stamp extractor extracts a display time stamp (PTS). This display time stamp (PTS) is sent to the display control unit 508. Further, a counter value is sent to the display control unit 508 from the counter 512 of the PLL unit 513.
[0079]
The data that has passed through the payload extraction unit 505 is sent to the buffer 507 and temporarily stored in the buffer 507.
[0080]
The display control unit 508 sends the data buffered in the buffer 507 to the playback device 514 in accordance with the PTS extractor 506 and the display time stamp (PTS) extracted from the payload by the PTS extractor 506. Control the sending timing. The playback device 514 performs playback operations such as display based on the transmitted data.
[0081]
Also, the digital media packet format in the encoder apparatus and method, decoder apparatus and method, and signal transmission method according to the present invention is the MPEG-2 standard (ISO / IEC13818-1) as shown in FIGS. (MPEG-2 Systems)) is used, PTS information (Presentation Time Stamp) is used as a display time stamp for an information source that is not in MPEG format, and a synchronization time stamp (TS) in a transport stream (TS) packet is used. PCR) is inserted into every transport.
[0082]
That is, the digital media packet format includes a PES header composed of a “packet start code prefix” and a “stream ID”, a “PES packet length”, a “PES header option”, and a “stuffing byte”. And “PES packet data byte”. The “PES packet data byte” is filled with the input information input from the information source 401.
[0083]
The “PES header option” 602 includes “fixed bit”, “scramble control”, “7 flag”, “PES header data length”, “option field”, and the like. The “option field” 603 includes “PTS / DTS”, “ESCR”, “ES rate”, “DSM trick mode”, “copyright additional information”, “PES / CRC”, “5 flag / reservation”. , “Option field” and the like.
[0084]
The “option field” 605 includes “PES private data”, “pack header field”, “program packet sequence counter”, “STD buffer”, and “PES extension field”.
[0085]
The transport stream (TS) packet 701 includes “synchronization byte”, “transport error indicator”, “payload unit start indicator”, “transport priority”, “PID packet identifier”, “transmission It consists of “port scramble control”, “adaptation field control”, “continuity index”, “adaptation field”, and “payload”.
[0086]
The “adaptation field” 702 includes “adaptation field length”, “discontinuity indicator”, “random access indicator”, “elementary stream priority indicator”, “flag”, “option field”, and Consists of “Fuffing Bite”.
[0087]
The “option field” 703 includes “PCR information (used for all packets)”, “OPCR”, “splice count down”, “transport private data”, and “adaptation field extension”. .
[0088]
In this way, by inserting the synchronization time stamp (PCR) into all the transport streams (TS), the hardware on the receiving side is simplified, and the input timing of the synchronization time stamp (PCR) to the PLL unit is changed. It can be set freely.
[0089]
【The invention's effect】
According to the present invention, an MPEG-2 system packet format (PES and TS) standardized with respect to the MPEG format can be used for an information source that needs to be synchronized with the source instead of the MPEG standard format. A simple system decoder configuration and a flexible design are possible.
[0090]
Further, according to the present invention, an existing digital audio signal or digital video signal other than the MPEG standard format can be transferred via the network as digital information without being encoded into the MPEG compression format.
[0091]
Since the standardized MPEG-2 standard system format is used for the format at that time, an existing system encoder or system decoder can be used, and a digital audio signal or digital video signal can be used as an MPEG-2 standard system. It is only necessary to convert it to a transport stream.
[0092]
Therefore, it is possible to reduce the complexity and cost of the system, and it is possible to easily perform clock recovery, which is a basic function of the MPEG-2 standard system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an audio transfer communication apparatus for executing a signal transmission method according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an encoder apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a decoder device according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a program elementary stream (PES) packet format.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a transport stream (TS) packet format.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a circuit representing source clock regeneration by a PLL circuit.
FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration in a network system.
[Explanation of symbols]
301 Media Drive, 302 Buffer, 303 Control Unit, 304 System Encoder / Multiplexing, 305 Communication Device, 306 Network, 307 Communication Device, 308 System Decoder / Separation, 309 Buffer / Output Control Device, 310 Audio Output Device, 311 Media Server Unit, 312 media playback unit, 313 system decoder / separation, 401 information source, 402 buffer, 403 stream analysis unit, 404 system clock, 405 PTS timing generator, 406 counter, 407 counter, 408 PCR timing generator, 409 latch, 410 latch, 411 PES packetization, 412 transport stream packetization, 413 communication device, 414 system encoder, 501 adaptation field extractor, 502 PCR extractor, 503 latch, 504 counter, 505 payload extractor, 506 PTS extractor, 507 buffer, 508 display control unit, 509 subtractor, 510LPF, 511 DA converter / VCO, 512 counter, 513 PLL unit, 514 playback device 515 System decoder

Claims

A buffer for temporarily storing input information which is a digital signal which is not subjected to information compression processing supplied from an information source;
A stream analysis unit for analyzing the structure of the stream of the input information accumulated in the buffer;
A display time stamp output timing generator for generating a timing for outputting a display time stamp for a basic stream in which a plurality of packets are grouped based on an analysis result by the stream analysis unit;
A first latch that latches a counter value counted by the clock of the system clock at the output of the display time stamp output timing generator;
A basic streaming unit that inserts the obtained time stamp value for display into the input information to form a basic stream;
A synchronization timestamp output timing generator for generating a timing for outputting a synchronization timestamp of the transport stream packet;
A second latch that latches the counter value counted by the system clock at the output of the time stamp output timing generator for synchronization;
A transport stream packetization unit that inserts the obtained synchronization time stamp value into the basic stream to form a transport stream packet;
An encoder apparatus having a function of outputting a transport stream packetized information signal.

A stream analysis step of analyzing a structure of a stream of input information which is a digital signal which is supplied from an information source and temporarily stored in a buffer and which is not subjected to information compression processing;
Based on the analysis result in the stream analysis step, a display time stamp output timing generation step for generating a timing for outputting a display time stamp for a basic stream in which a plurality of packets are grouped,
A first latching step of latching a counter value counted by the clock of the system clock at the output of the display time stamp output timing generation step;
A basic stream forming step of inserting the obtained display time stamp value into the input information to form a basic stream;
A synchronization timestamp output timing generation step for generating a timing for outputting a synchronization timestamp of the transport stream packet;
A second latch step of latching the counter value counted by the system clock at the output of the synchronization time stamp output timing generation step;
A transport stream packetizing step of inserting the obtained synchronization time stamp value into the basic stream to form a transport stream packet,
An encoding method for outputting a transport stream packetized information signal.

An adaptation field extractor that extracts an adaptation field from the transport stream packetized data transferred via the network;
A synchronization time stamp extractor for extracting a synchronization time stamp from the data;
A phase-locked loop portion that recovers the system clock by the above-mentioned synchronization time stamp;
A counter and a latch for controlling the timing of inputting the synchronization time stamp extracted by the synchronization time stamp extractor to the phase-locked loop unit;
A payload extractor for extracting the payload of the basic stream from the data, a display time stamp extractor for extracting a display time stamp from the payload,
A buffer for temporarily storing the data;
A decoder apparatus comprising: a display control unit that controls timing for displaying data stored in the buffer in accordance with the display time stamp.

Adaptation that extracts the adaptation field from the transport stream packetized data transferred via the network Field extraction process,
A synchronization time stamp extraction step for extracting a synchronization time stamp from the data;
A timing control step for controlling the timing of outputting the synchronization time stamp extracted in the synchronization time stamp extraction step;
A system clock recovering step of recovering the system clock by using the synchronization time stamp whose timing is controlled;
A payload extraction step for extracting the payload of the basic stream from the data;
A display time stamp extraction step for extracting a display time stamp from the payload;
A buffer accumulation step for temporarily accumulating the data in a buffer;
A display control step of controlling a timing for displaying data stored in the buffer in accordance with the display time stamp.

A media server having a media drive, a first buffer, a first encoder circuit, a first communication device, a control unit, and a first decoder circuit; a second communication device; a second decoder circuit; a second Using a buffer, an output control device, an audio output device, and a media playback unit having a second encoder circuit,
The first decoder circuit extracts a request packet related to the control of the recording medium in the media drive from the data sent from the playback unit via the network and the first communication device,
The control unit controls the media drive according to the request packet extracted by the first decoder circuit,
The media drive reads data that is a digital signal that has not been compressed from the recording medium,
Buffering the data read by the media drive with the first buffer;
The first encoder circuit adds a display time stamp to the data buffered by the buffer in accordance with the MPEG-2 standard format, and becomes the time reference of the first encoder circuit for the data. A synchronization time stamp is added to synchronize with the clock, and the stream is multiplexed into a transport stream packet,
Transfer the transport stream packetized data to the network by the first communication device,
The second communication device receives the data from the network,
The second decoder circuit extracts a synchronization time stamp from the data received by the second communication device, regenerates a clock serving as a time reference for the first encoder circuit, and displays the display time stamp. Extract the above data,
Buffering the data extracted by the second decoder circuit with a buffer;
The output control device controls the output time of data from the buffer based on the display time stamp,
The audio output device outputs audio corresponding to the data output from the buffer,
A signal transmission method characterized in that a request command input via the voice output device is converted into a transport stream packet by the second encoder circuit and sent to the network via the second communication device.